BUAT ADAPTOR

 Dasar teori

Adaptor adalah sebuah alat yang digunakan untuk menurunkan tegangan listrik dan mengubah tegangan listrik AC (Alternating Current) menjadi tegangan listrik DC (Direct Current). Pada saat ini ada banyak rangkaian adaptor mulai dari adaptor yang sangat sederhana hingga adaptor yang canggih. Pada dasarnya semua jenis adaptor ini memiliki prinsip kerja yang sama. Prinsip kerja adaptor dapat dilihat pada diagram blok berikut ini.

Gambar 1 diagram blok adaptor

Sumber arus AC

Sumber arus AC adalah sumber arus listrik yang akan kita gunakan. Sumber arus AC ini umumnya didapat dari tegangan jaringan listrik PLN. Untuk Indonesia tegangan jaringan listrik PLN memiliki tegangan 220V AC dengan  frekuensi 50 Hz. Untuk mengambil sumber arus ini dapat menggunakan sebuah steker listrik yang dihubungkan dengan kabel ke adaptor. Sebagai pengaman, biasanya dipasang sebuah sekering sebagai alat pembatas arus listrik

Step down Transformator.

Step down transformator umumnya disebut trafo saja adalah sebuah komponen elektronika yang digunakan untuk menurunkan tegangan listrik AC 220V ke tegangan listrik AC yang kita inginkan. Perlu diperhatikan, trafo tidak mengubah bentuk tegangan AC menjadi tegangan DC tetapi hanya menurunkannya saja. Ukuran kapasitas sebuah trafo dinyatakan dalam satuan ampere, yaitu menunjukan berapa besar arus listrik yang dapat disediakan oleh trafo tersebut. Ukuran trafo yang terdapat dipasaran adalah mulai dari 500 mA, 1A, 2A, 3A, 5A, 10A, 20A, 30A, 50A, hingga 100A. semakin besar ukuran kapasitas trafo, maka semakin besar pula ukuran fisik dari trafo. Kapasitas sebuah adaptor secara umum ditentukan oleh kapasitas dari trafo yang terdapat di dalamnya.

Besar tegangan keluar dari trafo bermacam-macam dari ukuran terkecil 3V, 4.5V, 6 V, 9V, 12V, 15V, 20V, 24V, 30V, 32V, hingga 45 V. Dipasaran dikenal 2 jenis trafo yaitu:

Trafo Engkel

Trafo engkel adalah trafo tunggal. Trafo ini hanya memiliki 1 jalur lilitan sekunder saja. Lambang dan contoh trafo engkel adalah sebagai berikut

Gambar 2 lambang trafo engkel dan contohnya

Trafo ganda (Trafo CT)

Trafo ganda atau sering disebut trafo CT adalah trafo yang memiliki 2 lilitan sekunder, titik tengah lilitan ini disebut center tap (CT) merupakan titik 0 trafo. Trafo CT dapat juga diubah menjadi trafo engkel. Trafo jenis CT memiliki harga yang lebih mahal dibandingkan dengan trafo engkel. Berikut adalah lambang dan contoh trafo CT.

Gambar 3 lambang trafo CT dan contohnya

Rectifier (penyearah)

Rectifier atau penyearah adalah rangkaian yang digunakan untuk mengubah arus AC menjadi arus DC. Rectifier terdiri dari rangkaian beberapa buah dioda. Ada 2 jenis penyearah yaitu penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh. Penyearah setengah gelombang jarang digunakan pada adaptor, biasanya bentuk penyearah ini digunakan untuk keperluan khusus. Untuk adaptor biasanya digunakan bentuk penyearah gelombang penuh. Untuk trafo engkel diperlukan 4 buah dioda yang dipasang dalam bentuk jembatan untuk mendapatkan bentuk gelombang penuh, sedangkan untuk trafo CT hanya dibutuhkan 2 buah dioda untuk membentuk penyearah gelombang penuh.

Jenis dioda yang umum digunakan untuk penyearah adalah jenis dioda silikon. Berikut gambar rangkaian penyearah dan bentuk gelombangnya.

Gambar 4 gelombang penuh pada trafo engkel terdiri dari 4 buah dioda yang dipasang dalam bentuk jembatan

Gambar 5 penyearah gelombang penuh pada trafo CT dengan menggunakan 2 buah dioda.

Gambar 6 penyearah gelombang penuh pada adaptor bipolar yang umum digunakan pada sistem OP-AMP

Gambar 7 penyearah setengah gelombang

Filter dan Stabilisator Tegangan

Filter dalam sebuah adaptor berguna untuk meratakan bentuk gelombang DC yang dihasilkan oleh penyearah. Umumnya digunakan sebuah kapasitor dengan ukuran kapasitas yang cukup besar untuk membentuk filter.  Jenis kapasitor yang digunakan adalah kapasitor polar dengan ukuran 1000 mikro Farrad hingga 47.000 mikro Farrad, tergantung keperluannya. Namun untuk adaptor biasanya dengan ukuran 2200 mikroFarrad sudah menghasilkan arus DC yang cukup baik.

Stabilisator adalah alat yang digunakan untuk menstabilkan arus dan tegangan listrik yang keluar dari filter. Pada adaptor yang akan dibuat tidak menggunakan stabilisator.  Komponen elektronika berupa rangkaian transistor atau dioda zener sering digunakan sebagai stabilisator. Berikut ini gambar beberapa rangkaian filter dan stabilisator yang umum digunakan.

Gambar 8 filter kapasitor

Pada gambar 8 tampak penggunaan filter kapasitor pada sebuah rangkaian adaptor sederhana. Kapasitor yang digunakan ini harus memiliki kapasitas yang cukup besar dan umumnya menggunakan kapasitor polar. Arus listrik yang dihasilkan dengan menggunakan filter kapasitor ini sudah cukup baik, walaupun riak-riak arus masih tetap ada. Untuk menghasilkan arus DC yang lebih baik, maka dapat dipasang sebuah stabilisator tegangan pada sisi setelah filter.

Gambar 9 stabilisator dengan menggunakan dioda zener

Gambar 9 memperlihatkan skema rangkaian adaptor sederhana yang menggunakan kapasitor sebagai filter tegangan dan sebuah dioda zener sebagai stabilisator tegangan. Tegangan yang dihasilkan sudah sangat baik, namun rangkaian ini memiliki keterbatasan yaitu hanya dapat mengeluarkan 1 tingkat tegangan saja, yaitu sebesar tegangan cut-off dioda zener. Misalnya jika tegangan cut-off dioda zener 6,7 volt, maka tegangan listrik DC yang keluar dari adaptor ini juga 6,7 volt, walaupun inputnya kita naikkan.

Gambar 10 adaptor yang menggunakan transistor sebagai stabilisator tegangan

Penggunaan transistor sebagai stabilisator tegangan akan menghasilkan tegangan yang lebih baik lagi. Namun rangkaian adaptor yang menggunakan transistor sebagai stabilisator tegangan membuat rangkaian menjadi lebih rumit. Beberapa kelebihan rangkaian stabilisator tegangan dengan menggunakan transistor adalah dapat divariasikannya tegangan keluaran dari adaptor secara kontinyu. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam menggunakan transistor sebagai stabilisator tegangan adalah perlu memasang keping pendingin dan kipas pendingin pada transistor karena transistor yang digunakan akan mengeluarkan panas yang berlebih. Semakin besar arus yang dilewatkan, maka semakin banyak tingkatan transistor yang digunakan sebagai stabilisator tegangan.

Pada saat ini telah tersedia IC (Integrated Circuit) yang dapat digunakan sebagai stabilisator tegangan yaitu IC 78XX dan 79XX. Perbedaan kedua jenis IC ini adalah pemasangannya di dalam rangkaian. Angka XX menunjukkan nilai tegangan listrik yang dikeluarkan oleh IC misalnya 7805 menyatakan IC ini akan mengeluarkan tegangan DC stabil sebesar 5 volt. Berikut rangkaian IC stabilisator tegangan pada adaptor.

Gambar 11 rangkaian adaptor yang menggunakan IC 78XX dan 79XX

Output DC

Output dari adaptor adalah tegangan DC yang sudah difilter. Tegangan ini akan disalurkan untuk berbagai keperluan. Banyak sekali jenis socket dan terminal yang dapat digunakan untuk keperluan output adaptor. Namun yang perlu diperhatikan, terminal dan socket yang digunakan sebagai sarana output adaptor ini harus dapat menunjukkan perbedaan kutub positif dan negatif, supaya dalam penggunaan adaptor tidak menimbulkan kekeliruan yang dapat menyebabkan rusaknya alat elektronika yang di suplai oleh adaptor. Berikut gambar beberapa jenis terminal dan soket yang dapat digunakan sebagai output adaptor.

Gambar 12 macam-macam socket yang dapat digunakan sebagai output adaptor

3.     Skema dan Komponen yang dibutuhkan

Praktikum ini akan  membuat sebuah adaptor sederhana dengan filter  kapasitor, tanpa menggunakan stabilisator tegangan. Berikut ini adalah skema adaptor yang akan dibuat.

Gambar 13 rangkaian adaptor yang akan dibuat

Komponen-komponen yang dibutuhkan adalah :

1. Trafo engkel 500 mA dengan tegangan primer 0 dan 220 V; tegangan sekunder 0, 3V, 4.5V, 6V, 9V dan 12 V sebanyak 1 buah
2. Saklar on-off sebanyak 1 buah
3. Saklar putar untuk 5 posisi sebanyak 1 buah
4. Dioda silikon tipe 1N4002, 1A sebanyak 4 buah
5. Kapasitor elektrolit 2200 mikro Farrad 25 volt sebanyak 1 buah
6. PCB ukuran 6cm x 10cm sebanyak 1 buah
7. Socket banana merah dan hitam masing-masing 1 buah
8. Socket AC sebanyak 1 buah
9. Lampu led 5 mm 1 buah
10. Resistor 680 Ohm 1 buah
11. Kabel secukupnya
12. Timah solder
13. Baut dan mur diameter 3 mm secukupnya
14. Box plastik ukuran 50mm x 85mm x 125 mm sebanyak 1 buah

Alat-alat kerja yang dibutuhkan :

1. Solder listrik 30 Watt   = 1 buah
2. Tang potong                 = 1 buah
3. Tang lancip                  = 1 buah
4. Tang pengukas kabel   = 1 buah
5. Obeng + dan -              = 1 set
6. Sedotan timah              = 1 buah
7. Ferrid clorida               = secukupnya
8. Wadah ferrid clorida    = 1 buah
9. Bor pcd                                    = 1 set
10. Spon gosok                  = 1 set
11. Tinner                          = secukupnya
12. Dudukan solder                       = 1 set

4.    Cara kerja

Proses pembuatan PCB

Perhatikan gambar 14 berikut ini.

Gambar 14 layout PCB untuk adaptor yang akan dibuat

1. Pindahkan gambar 14 ke permukaan PCB dengan menggambar jalur biru dan coklat saja. Gunakan spidol permanen untuk menggambar jalur tersebut. Ikutilah petunjuk dari asisten.
2. Setelah jalur selesai digambar, periksa kembali jalur tersebut dan teliti ulang apakah ada jalur yang tertinggal atau berhimpit.
3. Bila sudah bagus, siapkan larutan ferrit klorid dengan melarutkan sejumlah kecil bubuk ferrit klorid ke dalam air. Hati-hati bila bekerja dengan menggunakan ferrit klorid karena zat ini sangat korosif dan bersifat racun. Gunakan wadah plastik untuk melarutkannya dan sebaiknya lakukan di luar ruangan.
4. Kemudian rendam PCB yang sudah digambar ke dalam larutan. Untuk mempercepat proses pelarutan tembaga, goyang perlahan-lahan wadah. Lakukan hingga semua tembaga yang tidak tertutup spidol larut. Proses ini disebut etching.
5. Setelah proses etching selesai. Angkat PCB dengan menggunakan jepitan kayu dan bersihkan pada air yang mengalir dengan menggunakan sabun. Lakukan hingga permukaan PCB benar – benar bersih dari sisa-sisa ferrit klorid.
6. Setelah itu bersihkan permukaan PCB dari bekas tinta spidol dengan menggunakan tinner. Kemudian gosok dengan menggunakan spon halus hingga jalur tembaga yang sudah terbentuk mengkilap dan bebas dari oksida tembaga. Perhatikan, untuk menjaga jalur tetap mengkilap, jangan sentuh jalur dengan menggunakan tangan, karena asam pada kulit akan menyebabkan jalur tembaga teroksidasi dan menjadi buram.
7. Buatlah titik-titik kecil dengan mengunakan paku kecil pada PAD yang akan di bor.
8. Setelah semua PAD ditandai dengan titik, mulailah membuat lubang dengan menggunakan bor listrik kecil ukuran 0,8 mm. Lakukan dengan hati-hati agar tidak merusak jalur tembaga.
9. Setelah selesai proses pengeboran, bersihkan kembali dengan menggunakan spon halus dan PCB siap untuk dipasang komponen.

Proses Penyolderan komponen

1. Sebelum memasang komponen ke PCB, periksa terlebih dahulu PCB yang sudah anda buat ke asisten untuk benar-benar menyakinkan PCB anda sudah benar.
2. Kemudian panaskan solder listrik dan tempatkan pada dudukannya.
3. Pasangkan komponen pada lubang PCB dengan mengikuti petunjuk gambar 14.
4. Solder dengan menggunakan timah kaki-kaki komponen tersebut. Perhatikan jangan menyolder terlalu lama, karena panas yang berlebih dapat merusak komponen yang digunakan. Perhatikan juga letak kaki komponen jangan sampai terbalik.
5. Potong dan rapikan kaki komponen yang tersisa dengan menggunakan tang potong
6. Setelah selesai periksa kembali PCB yang sudah dipasang komponen ke asisten untuk menyakinkan pemasangan komponen sudah benar.
7. Bila ada komponen yang salah pasang, cabut komponen dengan menggunakan bantuan penyedot timah. Ikuti petunjuk asisten.
8. Setelah semua komponen terpasang, pasang trafo ke PCB dengan menggunakan baut dan kencangkan.

Proses pengawatan

1. Potong kabel sepanjang 10 cm sebanyak 14 buah.
2. Kemudian solder, kabel dari terminal 3V, 4.5V, 6V, 9V dan 12V ke sakelar putar dan 1 buah kabel juga di solder ke terminal output sakelar putar.
3. Hubungkan kabel dari terminal 0 sekunder trafo ke PCB dan terminal output sakelar putar ke PCB (ikuti petunjuk asisten).
4. Pasang kabel merah pada lubang output PCB yang positif dan kabel hitam ke lubang output PCB (negatif).
5. Pasang kabel di terminal primer trafo pilih titik 0V dan 220V. Titik 0V langsung dihubungkan ke socket AC, sedangkan titik 220V ke sakelar on-off.
6. Hubungkan kabel dari sakelar on-off ke socket AC.
7. Pasang lampu indikator Led dan resistor (ikuti petunjuk asisten)
8. Periksa ulang rangkaian pengawatan yang sudah anda buat ke asisten.

Proses pembuatan box dan perakitan ke dalam box

1. Siapkan box sebagai tempat adaptor.
2. Buat lubang dudukan untuk sakelar on-off, sakelar putar, soket AC dan socket banana jack pada box. Lakukan menurut selera anda tetapi harus proporsional.
3. Pasang PCB pada tutup box. Kencangkan dengan baut.
4. Pasang socket AC pada tempatnya, demikian juga sakelar putar, sakelar on-off dan socket banana jack.
5. Pasang kabel dari terminal output PCB ke banana jack. Kabel merah ke socket merah dan kabel hitam ke socket hitam.
6. Sebelum anda menutup box, periksa kembali box ke asisten
7. Tutup box dengan rapi dan kencangkan dengan baut yang tersedia.
8. Adaptor sederhana telah selesai dibuat dan siap di uji coba.

Proses pengujian

1. Siapkan multimeter.
2. Hubungkan socket AC dengan jaringan PLN dengan menggunakan kabel listrik yang sesuai.
3. Aktifkan sakelar AC dan perhatikan apakah ada asap yang keluar dari box. Bila ada asap, segera matikan dan periksakan adaptor anda ke asisten.
4. Putar sakelar putar pada tegangan tertentu, kemudian ukur tegangan yang keluar dari socket banana jack dengan menggunakan mutilmeter.
5. Ukuran untuk setiap tegangan listrik yang tersedia.