komponen pasif elektronika - emi...

KOMPONEN PASIF ELEKTRONIKA

S1 InformatikaST3 Telkom Purwokerto

Contents

• Resistor

• Kapasitor

• Induktor

Discussion Question: Jelaskan apa yang dimaksud dengan komponen pasif?

Komponen Pasif: Komponen yang tidak dapat menguatkan

dan menyearahkan sinyal listrik serta tidak dapat mengubah

suatu energi ke bentuk lainnya.

Objectives

• Mahasiswa mampu memahami sifat dan karakteristik komponen pasif elektronika terhadap arus dan tegangan

• Mahasiswa mampu menyelesaikan permasalahan rangkaian seri paralel dari komponen RLC

1. Resistor

• Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untukmembatasi jumlah arus. Terbuat dari bahan carbon. Satuannya Ohm (Ω).

• Nilai Resistor biasanya diwakili dengan Kode angka ataupun Gelang Warnayang terdapat di badan Resistor. Hambatan Resistor sering disebut jugadengan Resistansi atau Resistance. Pada Resistor berlaku Hukum Ohm

V = I.R

• Karakterisistik dan spesifikasi utama resistor adalah resistansi dan dayalistrik/disipasi daya yang dibuang (lebih tepatnya diubah menjadi panas).

• Semakin besar ukuran fisik suatu resistor bisa menunjukkan semakin besarkemampuan disipasi daya resistor tersebut.

• Disipasi daya adalah pemborosan daya listrik oleh resistor. Disipasi daya inibisa dihitung dengan menggunakan rumus P = V. I

• Umumnya di pasar tersedia ukuran 1/8 , ¼ , ½, 1, 2, 5, 10 dan 20 watt.

Resistor (cont)

• Macam – macam resistor :

Fixed Resistor

a. Metal Film Resistor

b. Metal Oxide Resistor

c. Carbon Film Resistor

d. Ceramic Encased Wirewound

e. Economy Wirewound

f. Zero Ohm Jumper Wire

g. S I P Resistor Network

Variable Resistor

a. Potensiometer :

» a.1. Linier

» a.2. Logaritmis

b. Trimer-Potensiometer

c. LDR (Light Dependent Resistor)

c. Thermister :

– c.1. NTC ( Negative Temperature Coefisient )

– c.2. PTC ( Positive Temperature Coefisient )

Gambar dan Simbol Resistor :

1. Fixed Resistor

Merupakan resistor yang mempunyai nilai tetap. Ciri fisik dari resistor ini

adalah bahan pembuat resistor terdapat di tengah-tengah dan pada

pinggirnya terdapat conducting metal, biasanya kemasan seperti ini

disebut dengan axial.

Ukuran fisik fixed resistor bermacam-macam tergantung pada daya

resistor yang dimilikinya.

Macam – Macam Resistor dan Penggunaannya

Dari yang paling atas dapat dilihat bentuk fisik dari resistor

dengan daya 1/8, ¼, 1, 2, dan 5 watt. Seiring dengan

perkembangan teknologi saat ini, diciptakanlah sebuah

teknologi baru yang disebut dengan SMT (Surface Mount

Technology). Dengan menggunakan teknologi ini bentuk

dari fixed resistor menjadi lebih kecil lagi, sehingga kita

dapat membuat suatu sistem yang mempunyai ukuran

sekecil mungkin.

Gambar 1

Precion Wirewound resistor

Merupakan tipe resistor yang mempunyai tingkat

keakuratan sangat tinggi sampai 0.005 dan TCR

(Temperature coeffisient of resistance) sangat rendah.

Sangat cocok digunakan untuk aplikasi DC yang

membutuhkan keakuratan yang sangat tinggi. Tetapi

jangan menggunakan jenis ini untuk aplikasi rf (radio

frequency) sebab mempunyai Q resonant frequency

yang rendah. Contoh aplikasi penggunaan resistor ini

adalah DC Measuring equipment, dan reference

resistor untuk voltage regulators dan decoding Network.

Gambar 2


NIST Standard resistor

NIST (National Institute of Standard and Technology) merupakan tipe

resistor dengan tingkat keakuratan paling tinggi yaitu 0.001% ,TCR

yang rendah dan sangat stabil dibandingkan dengan Precision

Wirewound Resistor. Komponen ini biasanya digunakan sebagai standard

di dalam verifikasi keakuratan dari suatu alat ukur resistive.

Power Wirewound resistor

Biasanya resistor ini digunakan untuk aplikasi

yang membutuhkan daya yang yang sangat besar.

Komponen ini dapat mengatasi daya yang besar

dibandingkan dengan resistor yang lain. Karena

panas yang ditimbulkan cukup besar biasanya

resistor ini dilapisi oleh bahan seperti Ceramic

Tube, Ceramic rods, anodized aluminum, fiberglass

mandels, dll . Gambar disamping merupakan

contoh dari Power Wirewound resistor.

Gambar 3


Fuse resistor

Komponen ini selain berfungsi sebagai resistor,

juga berfungsi sebagai sekering. Resistor ini

didesain sedemikian rupa sehingga bila ada arus

yang sangat besar melaluinya maka hambatannya

menjadi tak terhingga. Pada kondisi normal suhu dari

resistor ini akan panas ketika ada arus yang

melaluinya.Gambar 4

Carbon Composition

Ini merupakan salah satu tipe resistor yang banyak sekali

dijual dipasaran. Biasanya untuk nilai hambatan yang

besar, misalnya 1K2, 2K2, 4K7, dll mudah

mencarinya. Tetapi untuk nilai hambatan yang kecil,

misalnya 2Ω, 3Ω, dll susah dicari.

Resistor ini memiliki koefisien temperature dengan batas 1000 ppm/°C terhadap

nilai hambatannya, dimana nilai hambatannya akan turun ketika suhunya naik.

Selain itu resistor juga memiliki koefisien tegangan, dimana nilai hambatan akan

berubah ketika diberi tegangan. Semakin besar tegangan maka semakin besar

perubahannya. Voltage Rating dari resistor Carbon Composition ditentukan

berdasarkan ukuran fisik, nilai, dan dayanya. Pada saat menggunakan resistor

jenis ini diharapkan agar berhati – hati didalam perancangan, karena dapat

menghasilkan noise dimana noise ini tergantung pada nilai dari

resistor dan ukurannya.

Gambar 5


Carbon Film resistorResistor jenis ini mempunyai karakteristik yang sama

dengan resistor carbon composition tetapi noise,

voltage coeficient, temperature coeficient nilainya

lebih rendah. Carbon Film Resistor dibuat dengan

memotong batangan keramik yang panjang dan kemudian

dicampur dengan material karbon.

Frekuensi respon dari resistor ini jauh lebih bagus dibandingkan dengan

wirewound dan lebih bagus lagi dibandingkan dengan carbon composition.

Dimana wirewound akan menjadi suatu induktansi ketika frekuensinya rendah

dan akan menjadi kapasitansi apabila frekuensinya tinggi. Dan untuk carbon

composition hanya menjadi kapasitansi apabila dilalui oleh frekuensi tinggi dan

frekuensi rendah.

Gambar 6


Metal Film resistor

Metal Film resistor merupakan pilihan terbaik dari jenis resistor

Carbon composition dan carbon film. Resistor ini lebih

akurat, tidak mempunyai voltage coefisient, noise dan

temperature coefisient yang lebih rendah. Tetapi resistor ini

tidak sebagus jenis resistor Precision wirewound. Bahan dasar

pembuat dari resistor ini adalah metal dan keramik, mirip seperti

yang digunakan untuk membentuk carbon film resistor.

Gambar 7

Foil resistor

Resistor ini mempunyai karakteristik yang sama dengan jenis metal film.

Kelebihan utama dibandingkan dengan metal film adalah tingkat

kestabilannya yang lebih tinggi, TCR paling kecil, dan frek respon

tinggi. Selain kelebihan terdapat pula kelemahan yaitu nilai maksimum

dari resistor ini lebih kecil dari nilai resistor metal film. Resistor ini

biasanya dipakai di dalam strain gauge, nilai strain dapat diukur

berdasarkan perubahan nilai resistansinya. Ketika digunakan sebagai

strain gauge, foil-nya dipasangkan di suatu substrate fleksibel

sehingga dapat dipasang didaerah tempat pengukuran strain dilakukan.


Power Film resistor

Material yang digunakan untuk membuat resistor ini sama dengan jenis

metal film dan carbon film. Tetapi karakteristik dayanya lebih tinggi. Power

film resistor mempunyai nilai yang lebih tinggi dan respon frekuensi yang

lebih baik dibandingkan Power wirewound resistor. Banyak digunakan

untuk aplikasi power karena membutuhkan frekuensi respon yang baik,

daya yang tinggi dan nilai yang lebih besar daripada power

wirewound resistor. Komponen ini memiliki toleransi yang cukup lebar.

2. Variable Resistor

Terdapat dua tipe. Tipe pertama dinamakan variable resistor dan

nilainya dapat diubah sesuai keinginan dengan mudah dan sering

digunakan untuk pengaturan volume, bass, balance, dll. Sedangkan yang

kedua adalah semi-fixed resistor. Nilai dari resistor ini biasanya hanya

diubah pada kondisi tertentu saja. Contoh penggunaan dari semi- fixed

resistor adalah tegangan referensi yang digunakan untuk ADC, fine

tune circuit, dll.


Ada beberapa model variable resistor

yang harus diputar berkali – kali untuk

mendapatkan semua nilai resistor. Model

ini dinamakan “Potentiometers” atau

“Trimmer Potentiometers”.

Pada gambar 8 untuk bentuk 3 biasanya digunakan untuk volume

kontrol. Bentuk yang ke 2 merupakan semi fixed resistor dan biasanya

di pasang pada PCB (Printed Circuit Board). Sedangkan bentuk 1

disebut juga trimmer potentiometers.

Gambar 8

3. CDS (Cadmium Sulfide Photocell)

Jenis resistor ini perubahan nilainya tergantung pada banyaknya

cahaya yang mengenai dirinya. Biasanya resistor ini juga disebut

LDR (Light Depend Resistor). Banyak sekali tipe dari komponen ini

tergantung pada sensitivitas cahaya, ukuran, nilai hambatan, dll.

Gambar 9 salah satu bentuk CDS photocell. CDS ini mempunyai diameter 8

mm, tinggi 4 mm, dengan bentuk silinder. Pada kondisi ruangan yang

terang nilai hambatannya adalah 200 ohm, sedangkan saat kondisi ruangan

gelap maka nilai hambatannya 2M ohm.


Gambar 9

4. Termistor (Thermally Sensitive Resistor

Resistor ini nilai hambatannya berubah berdasarkan suhu dan

biasanya digunakan untuk sensor suhu. 3 tipe termistor yaitu:

• NTC ( Negative Temperature Coefficient Thermistor )

Pada saat suhu disekitarnya naik nilai hambatannya menurun.

Gambar 10 • PTC ( Positive Temperature Coefficient Thermistor )

Pada saat suhu disekitarnya naik nilai hambatannya naik.

• CTR ( Critical Temperature Resistor )

Nilai hambatannya akan menurun dengan cepat ketika suhu

disekitarnya naik diatas suhu yang specific point.

Untuk mengetahui nilai resistansi dari suatu resistor caranya adalah dengan

membaca warna gelang atau membaca suatu nilai yang tertera pada badan resistor.

Gambar 11

Identifikasi Nilai Resistor

Metoda ini memiliki 10 warna standard yang dapat dilihat pada gambar 11 paling

kiri. Untuk resistor dengan 4 warna gelang, 2 pertama adalah nilainya yang

ketiga adalah faktor 10n dan yang keempat adalah toleransinya. Misalnya gelang

pertama adalah merah berarti nilainya = 2, gelang kedua ungu sehingga nilainya = 7,

gelang ketiga oranye maka faktor 10n = 103 = 1000 dan gelang keempat adalah

emas berarti toleransinya = 5%, maka nilai resistansinya adalah 27000W =

27KW 5%. Untuk perhitungan nilai resistor dengan jumlah gelang 5 dan 6

hampir, sama dengan menghitung nilai resistor pada 4 gelang. Bedanya hanya pada

faktor 10n dimana untuk jumlah gelang 5 dan 6 terletak pada gelang nomor 4 dan 5.

Untuk gelang ke 6 merupakan nilai koefisien suhu dari resistor.

Suhu tersebut diukur dalam PPM/C Part Per Milion

per degree Centigrade. Semakin kecil bentuk

resistor sangatlah sulit untuk mamasukkan semua

gelang pada badan resistor. Oleh karena itu

dibuatlah sebuah cara agar nilai resistor tersebut

dapat diketahui, cara ini disebut sebagai “Alpha-

numeric Code Identification “.

Gambar 12


Pada metoda ini nilai dari resistor dituliskan ke badan resistor dengan

jumlah 3 angka seperti yang terlihat pada gambar di atas. Perhitungan

untuk nilai resistansi sama dengan perhitungan dengan memakai gelang.

Hanya saja faktor 10n terletak pada karakter tiga sedangkan yang

keempat 10 merupakan toleransinya. Contoh pada gambar adalah

komponen resistor dengan kemasan SIL (Single In Line) Network

tertulis nilai 473K. Karena bilangan ketiganya tertulis 3 maka faktor n = 103

= 1000. jadi nilai resistansinya adalah 47000 W. Karena karakter ke 4

merupakan huruf K maka toleransinya = ±10%. Macam macam huruf

yang menyatakan toleransi adalah sebagai berikut: M = ±20%, K =

±10%, J = ±5%, G = ±2%, F = ±1%.

Pada gambar sebelah kiri, terdapat rangkaian yang memberikan arus

sebesar 2 mA. Jika pada rangkaian disisipkan resistor 10 K ohm (gambar

kanan), akan memberikan arus 1 mA.

Nampak bahwa pemasangan resistor tersebut akan membatasi arus. Oleh

karena tak dapat menguatkan sinyal, maka resistor termasuk komponen

pasif.

Resistor sebagai Penghambat Arus

2. Kapasitor• Kapasitor ialah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan

menyimpan electron-elektron selama waktu tertentu.

• Besarnya kapasitansi dari kapasitor dinyatakan dalam farad.

• Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkanoleh suatu bahan dielektrik.

• Fungsi-fungsi Kapasitor (Kondensator) diantaranya adalah dapat memilihgelombang radio pada rangkaian Tuner, sebagai perata arus pada rectifierdan juga sebagai Filter di dalam Rangkaian Power Supply (Catu Daya).

• Bahan dielektrik yang umum misalnya udara vakum, keramik, gelas dll.

• Kemampuan untuk menyimpan muatan listrik pada kapasitor disebutdengan kapasitansi atau kapasitas.

Discussion Question: Apa perbedaan Kapasitor

dengan Accumulator?

Sifat Kapasitor

• Sifat Kapasitor

1. Dapat menyimpan energi listrik, tanpa disertai reaksi kimia

2. Tidak dapat dilalui arus listrik DC dan mudah dilalui arus bolak-balik

3. Bila kedua keping dihubungkan dengan beda potensial, masing-masing bermuatan listrik sama besar tapi berlawanan tanda.

Simbol Kapasitor

+V

+Q -Q

Kapasitas Kapasitor

• Kapasitas kapasitor (C) menunjukkan besar muatan listrik pada masing-masing keping bila kedua keping mengalami beda potensial 1 volt

+V

+Q -Q

V

V

QC

Q = nilai muatan listrik pada masing-

masing keping

V = beda potensial listrik antar keping

( volt)

C = kapasitas kapasitor (Farad = F )

Kegunaan Kapasitor

• Untuk menghindari terjadinya loncatan listrik pada rangkaian2 yang mengandungkumparan bila tiba2 diputuskan arusnya.

• Rangkaian yang dipakai untuk menghidupkan mesin mobil

• Untuk memilih panjang gelombang yang ditangkap oleh pesawat penerima radio.

Jenis-jenis Kapasitor diantaranya adalah :

• Kapasitor yang nilainya Tetap dan tidak ber-polaritas. Jika didasarkan pada bahanpembuatannya maka Kapasitor yang nilainya tetap terdiri dari Kapasitor Kertas, Kapasitor Mika, Kapasitor Polyster dan Kapasitor Keramik.

• Kapasitor yang nilainya Tetap tetapi memiliki Polaritas Positif dan Negatif, Kapasitortersebut adalah Kapasitor Elektrolit atau Electrolyte Condensator (ELCO) danKapasitor Tantalum

• Kapasitor yang nilainya dapat diatur, Kapasitor jenis ini sering disebut denganVariable Capasitor.

Gambar dan Simbol Kapasitor :

Hubungan Kapasitor

a. Hubungan Seri

Kapasitor yang dihubungkan seri akan mempunyai muatan yang sama.

321

1111

CCCCs

s

adcdbcabC

QV

C

QV

C

QV

C

QV ; ; ;

321

321 QQQQ

b. Hubungan Paralel

Kapasitor yang dihubungkan paralel, tegangan antara ujung2 kapasitor adalah sama, sebesar V.

321 CCCCp

; ; ; ; 332211 VCQVCQVCQVCQ p

Energi Kapasitor

Sesuai dengan fungsinya, maka kapasitor yang mempunyaikapasitas besar akan dapat menyimpan energi yang lebih besar pula.

Persamaannya :

QVCVW212

21

Rangkaian Kapasitor• Rangkaian seri

+V

+Q1-Q1 +Q2

-Q2

1. Kapasitas gabungan kapasitor (Cg ), kapasitas kapasitor pertama (C1), kapasitor kedua (C2) memenuhi :

2. Muatan listrik yang tersimpan pada rangkaian = muatan listrik pada masing-masing kapasitor.Q = Q1 + Q2 dan Q1 = Q2

3. Tegangan listrik antar ujung rangkaian(V), tegangan pada kapasitor pertama(V1 ) dan kapasitor kedua(V2 ) memenuhi:V = V1 + V2

21g C

1

C

1

C

1

Rangkaian Kapasitor• Rangkaian seri

+V = 6 volt

+Q -Q +Q -Q

C1 = 2 F C2 = 3 F

Contoh1. Kapasitas gabungan kapasitor :

Cg = 6/5 = 1,2 F2. Muatan listrik

pada rangkaian = 1,2 F x 6V= 7,2 C

Pada kapasitor satu = 7,2 CPada kasitor kedua = 7,2 C

3. Tegangan liatrik pada kapasitor satu = 3,6 VPada kapasitor dua = 2,4 V

6

23

3

1

2

1

C

1

g

Rangkaian Kapasitor• Rangkaian paralel

+V

+Q1-Q1

+Q2-Q2

1. Tegangan pada kapasitor pertama

(V1), kapasitor kedua (V2) dan

tegangan sumber (V) masing-masing

sama besar.

V1 = V2 = V

2. Muatan listrik yang tersimpan pada

rangkaian memenuhi Q = Q1 + Q2

3. Kapasitas gabungan kapasitor

mmenuhi :

Cg = C1 + C2

Rangkaian Kapasitor• Rangkaian paralel

+

+Q1-Q1

+Q2-Q2

1. Tegangan pada kapasitor pertama (V1)

dan kapasitor kedua (V2) adalah

V1 = V2 = 6 volt

2. Kapasitas gabungan kapasitor adalah

Cg = C1 + C2 = 2F + 3F = 5F

3. Muatan listrik yang tersimpan pada

rangkaian memenuhi

Q = Cg xV = 5F x 6V = 30C

Q1 = C1 x V = 2Fx6V = 12C

Q2 = C2 x V = 3Fx6V = 18C

Contoh

C1 = 2 F

C2 = 3 F

V = 6 volt

Kapasitor (Cont)

• Macam – macam kapasitor

– Kapasitor tetap merupakan kapasitor yang mempunyai nilai kapasitas yang tetap.

– Simbolnya

• besarnya nilai kapasitas atau kapasitansi pada kapasitor dapat dibaca melalui kode angka pada badan kapasitor tersebut yang terdiri dari 3 angka.

• Angka pertama dan kedua menunjukkan angkaatau nilai, angka ketiga menunjukkan faktor pengali atau jumlah nol, dan satuan yang digunakan ialah pikofarad (pF).

– Contoh :

• Pada badan kapasitor tertulis angka 103 artinya nilai kapasitas dari kapasitor tersebut adalah 10x103 pF = 10 x 1000 pF = 10nF = 0,01 mF.

Kapasitor (Cont)

• Kapasitor tetap yang memiliki nilai lebih dari atau sama dengan 1mF adalah kapasitor elektrolit (elco). Kapasitor ini memiliki polaritas (memiliki kutub positif dan kutub negatif) dan biasa disebutkan tegangan kerjanya.

• Misalnya : 100mF 16 V artinya elco memiliki kapasitas 100mF dan tegangan kerjanya tidak boleh melebihi 16 volt.

• Simbol Elco :

Kapasitor (Cont)

• Kapasitor tidak tetap : adalah kapasitor yang memiliki nilai kapasitansi atau kapasitas yang dapat diubah-ubah. Kapasitor ini terdiri dari :

– a. Kapasitor Trimer : Kapasitor yang nilai kapasitansinya dapat diubah-ubah dengan cara memutar porosnya dengan obeng.

• Simbol Trimmer :

– b. Variabel Capasitor (Varco) : Kapasitor yang nilai kapasitansinya dapat diubah-ubah dengan memutar poros yang tersedia. (bentuk menyerupai potensiometer)

• Simbol Varco :

Induktor• Induktor atau Coil adalah Komponen Elektronika Pasif yang terdiri dari

susunan lilitan Kawat yang membentuk sebuah Kumparan.

• Induktor dapat menimbulkan Medan Magnet jika dialiri oleh Arus Listrik.

• Medan Magnet yang ditimbulkan tersebut dapat menyimpan energi dalam waktu yang relatif singkat.

• Dasar dari sebuah Induktor adalah berdasarkan Hukum Induksi Faraday.

• Kemampuan Induktor dalam menyimpan Energi Magnet disebut dengan Induktansi yang satuan unitnya adalah Henry (H). Satuan-satuan turunan dari Henry diantaranya adalah milihenry (mH) dan microhenry (µH).

• Nilai Induktansi sebuah Induktor tergantung pada 4 faktor, diantaranya adalah :– Jumlah Lilitan, semakin banyak lilitannya semakin tinggi Induktasinya

– Diameter Induktor, Semakin besar diameternya semakin tinggi pula induktansinya

– Permeabilitas Inti, yaitu bahan Inti yang digunakan seperti Udara, Besi ataupun Ferit.

– Ukuran Panjang Induktor, semakin pendek inductor semakin tinggi induktansinya.

Gambar dan Simbol Induktor

Jenis Induktor

• Berdasarkan bentuk dan bahan inti-nya, Induktor dibagi menjadi beberapa jenis, diantaranya adalah :– Air Core Inductor – Menggunakan Udara sebagai Intinya

– Iron Core Inductor – Menggunakan bahan Besi sebagai Intinya

– Ferrite Core Inductor – Menggunakan bahan Ferit sebagai Intinya

– Torroidal Core Inductor – Menggunakan Inti yang berbentuk O Ring (bentuk Donat)

– Laminated Core Induction – Menggunakan Inti yang terdiri dari beberapa lapis lempengan logam yang ditempelkan secara paralel. Masing-masing lempengan logam diberikan Isolator.

– Variable Inductor – Induktor yang nilai induktansinya dapat diatur sesuai dengan keinginan. Inti dari Variable Inductor pada umumnya terbuat dari bahan Ferit yang dapat diputar-putar.

Fungsi Induktor dan Aplikasinya

• Fungsi-fungsi Induktor atau Coil diantaranya adalah dapat menyimpan arus listrik dalam medan magnet, menapis (Filter) Frekuensi tertentu, sebagai alat kopel (penyambung), menahan arus bolak-balik (AC), meneruskan arus searah (DC) dan pembangkit getaran serta melipatgandakan tegangan.

• Berdasarkan Fungsi diatas, Induktor atau Coil ini pada umumnya diaplikasikan :– Sebagai Filter dalam Rangkaian yang berkaitan dengan Frekuensi

– Transformator (Transformer)

– Motor Listrik

– Solenoid

– Relay

– Speaker

– Microphone

• Induktor sering disebut juga dengan Coil (Koil), Choke ataupun Reaktor.

Rangkaian Induktor

• Rangkaian Seri, berlaku rumus :

– iL1 = iL2 = iL3

– VT = VL1 + VL2 + VL3

• Rangkaian Paralel

– VAB = VL1 = VL2 = VL3

– iT = iL1 + iL2 + iL3

Terimakasih…Every journey begins with a first step.

komponen pasif elektronika - emi...

Documents