Latihan mengawali belajar LTspice

Di post sebelumnya sudah cukup lengkap saya cantumkan sumber-sumber belajar untuk dapat mulai mempergunakan software simulator rangkaian elektronik LTspice. Sekedar untuk menambah bahan pemeriksaan apa yang perlu dan sudah dipelajari sebagai awalan.

Di dalam post ini, saya bagi ke dalam dua bagian. Bagian yang pertama berisi outline agar mahasiswa yang belajar bisa lebih mudah untuk melihat gambaran besar sistematika belajar dalam post ini. Di bagian kedua, outline saya lengkapi dengan ilustrasi gambar.

  • Membaca sumber awal mengenai LTspice di situs elda.sunupradana.info.
  • Mengenal toolbar, menu dan shortcut
    • Edit >> Component
      • Latih juga menggunakan shortcut F2
    • Latih mencari dan memilih sumber tegangan >> “voltage”
    • Latih penggunaan “move” dan “drag”
      • Menu >> Edit >> Move (atau Drag)
      • Latih menggunakan lambang tangan di toolbar
      • Latih menggunakan F7 dan F8
    • Latih memilih dan menempatkan komponen Resistor
      • Menggunakan menu
      • Menggunakan F2
      • Menggunakan shortcut, menekan kunci >> R
    • Berlatih menggunakan “wire”
      • Melalui menu edit
      • Melalui toolbar
      • Melalui shortcut F3
    • Latih penggunaan GND
      • Melalui menu edit
      • Melalui toolbar
      • Melalui shortcut G
    • Mencoba RUN untuk pertama kali
      • Melalui toolbar
      • Melalaui “right-click” (klik kanan)
    • Mencoba mode simulasi “operating point”
    • Berlatih pemberian nama lain dari node
      • Gunakan menu >> Edit >> “Label Net”
      • Melalui icon di toolbar
      • Menggunakan shortcut F4
    • Mencoba mode simulasi “transient”
      • Melakukan “Edit Simulation Command”
    • Berlatih posisi jendela vertikal
      • Windows >> “Tile Vertically”
    • Berlatih menggunakan delete
      • Lewat menu >> Edit >> Delete
      • Menggunakan shortcut F5
    • Latih copy & paste
  • Ganti sumber tegangan dari DC menjadi AC
  • Berlatih menggunakan “color preferences”
    • Coba ganti warna “background”
      • Gunakan kombinasi RGB
        • Putih (White), semua RGB 255
        • Gunakan sarana bantu untuk menemukan code warna dalam hexa
          • MS Paint [?]
          • Photoshop
          • KColorChooser
          • http://www.color-hex.com/
  • Berlatih menggunakan diode
    • Gunakan menu >> Edit >> Diode
    • Gunakan shortcut D
  • Berlatih menggunakan “Add Plot Pane”
  • Berlatih menggunakan transformer

 

  • Membaca sumber awal mengenai LTspice di situs elda.sunupradana.info.

  • Mengenal toolbar, menu dan shortcut
    • Edit >> Component
      • Latih juga menggunakan shortcut F2
    • Latih mencari dan memilih sumber tegangan >> “voltage”

      Gambar 1

       

    • Latih penggunaan “move” dan “drag”

      • Menu >> Edit >> Move (atau Drag)
      • Latih menggunakan lambang tangan di toolbar

        Gambar 2

      • Latih menggunakan F7 dan F8
    • Latih memilih dan menempatkan komponen Resistor

      Gambar 3

      Gambar 4. Gunakan Ctrl+R untuk rotate (memutar komponen)

      • Menggunakan menu
      • Menggunakan F2
      • Menggunakan shortcut, menekan kunci >> R

    • Berlatih menggunakan “wire”

      Gambar 5.

      • Melalui menu edit
      • Melalui toolbar
      • Melalui shortcut F3

    • Latih penggunaan GND

      Gambar 6.

      • Melalui menu edit
      • Melalui toolbar
      • Melalui shortcut G

    • Mencoba RUN untuk pertama kali

      Gambar 7. Lengkapi nilai komponen sebelum simulasi.

      • Melalui toolbar
      • Melalui “right-click” (klik kanan)

        Gambar 8.

         

    • Mencoba mode simulasi “operating point”

      Gambar 9.

      Gambar 10.

      Gambar 11.

       

    • Berlatih pemberian nama lain dari node

      Gambar 12.

      Gambar 13.

      • Gunakan menu >> Edit >> “Label Net”
      • Melalui icon di toolbar

        Gambar 14.


      • Menggunakan shortcut F4

        Gambar 15.

        Gambar 16.

        Gambar 17. Pastikan label diletakkan di node.

        Gambar 18.

        Gambar 19.

         

    • Mencoba mode simulasi “transient”
      • Melakukan “Edit Simulation Command”

        Gambar 20.

        Gambar 21.

        Gambar 22.

        Gambar 23.

         

    • Berlatih posisi jendela vertikal
      • Windows >> “Tile Vertically”

        Gambar 24.

        Gambar 25.

         

    • Berlatih menggunakan delete
      • Lewat menu >> Edit >> Delete
      • Menggunakan shortcut F5

    • Latih copy & paste

      Gambar 26.


    • Ganti sumber tegangan dari DC menjadi AC

      Gambar 26.

      Gambar 27.

      Gambar 28.

       

    • Berlatih menggunakan “color preferences”

      Gambar 29.

      • Coba ganti warna “background”

        • Gunakan kombinasi RGB
          • Putih (White), semua RGB 255
          • Gunakan sarana bantu untuk menemukan code warna dalam hexa
            • MS Paint [?]
            • Photoshop
            • KColorChooser

              Gambar 30.

            • http://www.color-hex.com/

              Gambar 31.

               

    • Berlatih menggunakan diode

      Gambar 32.

      • Gunakan menu >> Edit >> Diode
      • Gunakan shortcut D

    • Berlatih menggunakan “Add Plot Pane”

      Gambar 33.

      Gambar 34.

       

    • Berlatih menggunakan transformer

 

Partsim share

Sumber belajar penggunaan PartSim telah  saya muat sebelumnya dalam post ini. Bahan-bahan tersebut sudah cukup untuk memulai belajar cara memanfaatkan PartSim dengan baik. Langkah berikutnya adalah mencoba memanfaatkan fasilitas yang disediakan oleh PartSim. Salah satu fasilitas dari PartSim adalah adanya pilihan untuk bisa berbagi rangkaian yang telah dibuat. Proyek yang dibagi dengan fasilitas share dapat diakses bahkan oleh mereka yang tidak memiliki akun di PartSim. Fasilitas ini misalnya dapat dipergunakan untuk memeriksa hasil kerja siswa 🙂 .

Gambar 1.

Gambar 2. Klik Share untuk mulai pengaturan pembagian proyek.

Gambar 3.

Untuk bisa membagi proyek, ubah terlebih dahulu dari Private ke Public seperti yang terlihat pada Gambar 3.

Gambar 4.

Pada Gambar 4 terdapat pilihan cara membagi suatu proyek,  salah satu cara paling mudah adalah dengan membagi link ke proyek.

Gambar 5.

Gambar 5 dalah contoh proyek yang dapat dibuka bahkan oleh pengguna yang belum memiliki akun (login).

Seperti semua simulator lain (atau bahkan semua perangkat lunak lain) selalu ada tantangan yang berhubungan dengan cara penggunaan yang diatur oleh pengembang. Misalnya mengenai acuan pengukuran. Untuk dapat melakukan simulasi full bridge rectifier silakan dibaca dan dipahami terlebih dahulu bahasan link berikut sebelum mencoba-coba pada simulator >> electronics.stackexchange.com.

Contoh salah satu proyek yang dibagi:

http://www.partsim.com/simulator/#58409

Aplikasi Android untuk Elektronika Daya

Android App, alias aplikasi Android sudah bukan sesuatu yang baru bagi kebanyakan mahasiswa di perkotaan di Indonesia. Mulai dari games sampai aplikasi perkantoran sudah cukup banyak yang bisa dimanfaatkan di sistem Android. Dan karena realatif didukung oleh banyak platform perangkat keras maka basis masa penggunanya pun relatif lebih besar daripada IPhone sebagai misal. Ditambah dengan harga perangkat yang juga kebanyakan lebih murah daripada OS pesaingnya. Karena itu amat disayangkan jika potensi bantuan belajar seperti ini tidak dimanfaatkan dengan lebih baik.

Klik pada gambar berikut untuk memperbesar tampilan.

Di antara beberapa yang bagus, ada yang dapat lebih dimaksimalkan manfaatnya untuk mambantu proses belajar dan perkuliahan di Elda.

 

ALGEO


wp-1472362114391.jpeg
Gambar 1.

Algeo adalah aplikasi kalkulator yang sangat memudahkan penggunanya untuk melakukan perhitungan yang relatif panjang atau kompleks seperti pada Gambar 1. Dengan mempergunakan Algeo, pada cukup banyak perhitungan, pengguna dapat melihat secara utuh unsur-unsur perhitungan.

unnamed
Gambar 2. [sumber gambar: Google Play]

Algeo juga memungkinkan pengguna untuk melakukan perhitungan layaknya graphic calculator, seperti pada Gambar 2. Aplikasi ini dapat diunduh melalui Google Play di smartphone anda maupun melalui proses di web browser laptop / desktop PC. [link]

 

Scientific Calculator (PowerCalc)

PowerCalc adalah aplikasi lain yang juga menarik yang dapat di-install dari Google Play.

wp-1472362261844.jpeg
Gambar 3.

wp-1473067161832.jpeg
Gambar 4.

wp-1473067161836.jpeg
Gambar 5.

 

ElectroDroid

Aplikasi ElectroDroid ini adalah aplikasi yang menurut saya termasuk yang paling handy. Di dalamnya berisi banyak pilihan penyelesaian masalah elektrikal dan elektronika seperti yang terlihat di Gambar 6. Keterangan lebih lanjut dapat dilihat di Google Play.

wp-1472362114526.jpeg
Gambar 6.

 

EveryCircuit

EveryCircuit adalah aplikasi yang mempunya fungsi dasar yang sama dengan LTspice, TINA-TI, Multisim, PSpice atau Proteus ISIS. Kesemuanya adalah simulator rangkaian (circuit simulator).  Untuk simulasi yang sederhana, bahkan versi free dari simulator ini cukup membantu.

wp-1472362114518.jpeg
Gambar 7.

 

wp-1472363671447.jpeg
Gambar 8.

 

Simulasi linear step-down

Apa yang perlu dilakukan jika, misalnya, kita memiliki catu daya 9 V (DC) sementara kita membutuhkan tegangan 5 V (DC)?

Cara yang paling mudah adalah dengan menggunakan pembagi tegangan dengan resistor. Misalkan beban berupa resistor 10 Ω, sehingga dengan beda potensial sebesar 5 V akan memerlukan arus sebesar 500 mA.

Gambar 1.

Gambar 2. Pembagi tegangan dengan resistor

Gambar 3. Pemeriksaan rancangan dengan perhitungan

Pada Gambar 1 dapat dilihat bahwa meskipun rancangan ini memberikan nilai yang mendekati nilai sasaran awal (5 V, 500 mA) namun efisiensinya masih sangat rendah. Tidak sampai 8,538 % daya yang dipakai oleh rangkaian benar-benar dipakai oleh resistor beban Rload. Pada Gambar 2 terlihat bahwa dari 3.302 A arus yang ditarik dari sumber, sebenarnya hanya 500 mA yang benar-benar mengalir ke beban. Demikian pula diperlihatkan bahwa dari total disipasi daya sebesar 29,72 W hanya 2,537 W saja daya yang dipergunakan oleh beban.

Selain masalah efisiensi daya, ada masalah lain yang dalam gambar-gambar di atas tidak diperlihatkan, yaitu risiko apabila nilai tegangan pada sumber berubah-ubah. Masalah lain (yang juga berlaku sama untuk semua sistem untai terbuka atau “open loop“) adalah jika arus beban berubah nilainya. Dengan kata lain penggunaan daya oleh beban meningkat.

Alternatif sederhana lainnya yang dapat dipergunakan adalah dengan mempergunakan zener.

Gambar 4. Perhitungan dasar zener dengan bantuan aplikasi Android

Gambar 5. Simulasi rangkaian dasar zener

Gambar 6. Simulasi perubahan tegangan sumber

Dari Gambar 5 kita bisa melihat perbaikan efisiensi daya, sekitar 52,88 % daya dipergunakan oleh beban, jauh lebih baik daripada yang ditunjukkan pada Gambar 1 sebesar 8,538 %. Gambar 6 memberikan informasi hasil simulasi perubahan pada tegangan sumber. Sebagai regulator yang paling sederhana, zener dapat membantu mengurangi efek dari variasi pada sumber maupun beban. Tentu saja kemampuan ini terbatas pada rentang tertentu.

Gambar 7. Regulasi tegangan menggunakan LM7805

Gambar 8. Hasil simulasi perubahan sumber dan beban pada sistem dengan regulator LM7805

Gambar 9. Detail hasil simulasi pengaruh variasi sumber dan beban

Gambar 10. Rata-rata disipasi daya

Sebagaimana terlihat dari Gambar 7 sampai Gambar 9, penggunaan regulator tegangan linear seperti LM7805 mampu membantu sistem untuk mengatasi pengaruh perubahan sumber dan beban. Pada simulasi tersebut sengaja kapasitor pada input dan output tidak dipasang, dengan demikian kerja tunggal voltage regulator dapat lebih terlihat. Pada penggunaan yang sesungguhnya, sebaiknya kapasitor masukan dan keluaran benar-benar dipergunakan.

Dari informasi pada Gambar 10, dapat diperkirakan bahwa disipasi daya oleh beban sekitar 55,12 %. Disipasi daya oleh LM7805 sendiri dalam simulasi sekitar 2,03 Watt, daya ini diwujudkan dalam bentuk panas oleh komponen.

Komponen voltage regulator semacam LM7805 maupun yang bertipe LDO sudah sangat lazim dipergunakan. Tipe regulator ini mudah untuk dirancang ke dalam sistem dan mudah untuk diwujudkan dalam bentuk rangkaian fisik. Hanya saja tipe linear ini secara umum masih kalah dari tipe non-linier (SMPS; switched mode power supply) dalam hal efisiensi penggunaan energi (daya). Bahasan tentang bagian dari SMPS akan dilanjutkan pada post di lain waktu.