mpke - dasar-dasar elektronika

Teknologi Dan Rekayasa

KK.1 Dasar Dasar Elektronika

Tujuan Pembelajaran: 1. Memahami konsep dasar elektronika

2. Memahami simbol komponen elektronika3. Memahami sifat-sifat komponen elektronika pasif

4. Menggambar karakteristik komponen elektronika.

Pendahuluan Penggunaan komponen elektronika sangat luas , bahkan pada sistem pengendali statis semi konduktor sebagai bagian dari elektronika akan menggantikan peranan kendali mekanik, keuntungan lain dapat berfungsi rangkap, sebagai rangkaian elektronik dan pengendali statis Penggunaan semikonduktor sebagai relay memiliki kelebihan tertentu lebih cepat dan teliti dibanding relay mekanik. Transistor dan thyristor dapat digunakan sebagai switch untuk memutus atau menyambungkan hubungan antara sumber dengan beban.Teknologi dan Rekayasa

Semi KonduktorBahan semikonduktor adalah suatu bahan yang memiliki tahanan jenis yang berada diantara bahan isolator dan bahan konduktorTabel Tahanan Jenis BahanNo 1. 2. 3. Jenis bahan Jenis isolator Jenis semikonduktor Jenis konduktor Tahanan jenis 107 s/d 1023m 10-6 s/d 107 m 10-8 s/d 10-6 m

Teknologi dan Rekayasa

Semi KonduktorBahan semikonduktor lainnya yang dapat dipergunakan dalam komponen photo elektris antara lain adalah 1. Atom silikon dan atom germanium Susunan suatu atom terdiri dari sejumlah elektron yang bergerak beredar mengelilingi inti atom menurut garis peredaran atau orbit tertentu. Setiap garis orbit membentuk suatu lapangan (kulit atom) dengan jumlah elektron sesuai aturan 2 n2, n adalah nomor kulit atom. Valensi adalah elektron yang berada pada bagian paling luar dari susunan atom. dal elektron yang berada pada bagian paling luar dari susunan atom Teknologi dan Rekayasa

Semi KonduktorSilikon (Si) memiliki 14 elektron, 2 elektron kulit pertama dan 8 elektron kulit kedua dan sisanya 4 elektron. Germanium (Ge) memiliki 32 elektron, kulit pertama 2 elektron, kulit kedua 8 elektron, kulit ketiga 18 elektron dan sisanya 4 elektron. Atom Si dan Ge memiliki valensi 4 (elemen tetravalent). a. Atom germanium b. Atom silikon


Semi konduktor Struktur kristal semikonduktor Ikatan kovalen Contoh, dua buah atom hidrogen memiliki sebuah elektron valensi, maka kedua atom tersebut membuat satu ikatan kovalen Kristal semikonduktor Jika sejumlah atom tetravalent, maka setiap satu atom mengadakan ikatan kovalen dengan empat atom disekelilingnya, melalui empat ikatan kovalen dari elektron valensiTeknologi dan Rekayasa

Semi konduktor Kristal tipe N Kemampuan untuk menghantarkan arus listrik pada kristal semikonduktor murni dapat dilakukan dengan menambah (doping) sejumlah kecil unsur lain kedalam kristal murni, sehingga dihasilkan kristal semikonduktor extrinsic. Kristal yang terbentuk disebut kristal tipe N. Sedangkan atom pentavalent yang berfungsi pendoping disebut atom donor


Semi konduktor

Gambar Struktur Kristal Tipe NTeknologi dan Rekayasa

Semi konduktor Kristal tipe P Atom trivalent sebagai pendoping disebut atom akseptor dan kristal yang terbentuk disebut kristal tipe P

Gambar Struktur Kristal Tipe P


Semi konduktor PN Junction Semikonduktor Jika dua kristal semikonduktor tipe P dan N dibentuk dala satu lapisan, maka terjadi gabungan dan disebut PN junction Selanjutnya terjadi peristiwa difusi elektron bebas pada daerah transisi kristal N ke transisi PTeknologi dan Rekayasa

Semi konduktor

Gambar Difusi Elektron dari N menuju P

Gambar Deplection Region PN JunctionTeknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen ElektronikaDioda semikonduktorDioda, semikonduktor adalah suatu PN junction yang memiliki dua elektroda yang dihubungkan dengan masing-masing lapis kristal P dan N. Pada PN junction elektroda yang tersambung dengan krital N disebut kathoda (K) dan elektroda yang tersambung dengan kristal P disebut anoda (A).Teknologi dan Rekayasa

P

N

Bentuk fisis PN junction dioda semikonduktor

Komponen-Komponen ElektronikaDioda semikonduktor Prategangan maju (forward bias) Rangkaian forward bias dioda ditunjukkan pada gambar, terjadi jika Anoda (kristal P) mendapat potensial + terhadap kathoda (kristal N) atau dengan kata lain jika Anoda (A) dihubungkan pada kutub + baterai dan Kathoda (K) disambung dengan kutub baterai


Komponen-Komponen Elektronika

Gambar Forward Bias Pada Dioda SemikonduktorTeknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen Elektronika Prategangan balik (reverse bias) Jika tegangan atau potensial kathoda (kristal N) lebih positif terhadap anoda (kristal P) atau A mendapat tegangan negatif () baterai dan K mendapat tegangan positif (+) baterai, maka terjadi reverse bias dioda. Gambar menunjukkan rangkaian reverse bias dioda


Komponen-Komponen Elektronika

Gambar Rangkaian Dioda Reverse BiasTeknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen Elektronika Karakteristik dioda Pada bias forward terdapat tegangan konduk (turn on

voltage)untuk dioda germaium kurang lebih 0,2 volt dan 0,6

volt untuk dioda silikon


Komponen-Komponen Elektronika Mengenal kode atau simbol dioda Pada sistem pengkodean dioda di Eropa, terdiri dari dua atau tiga huruf diikuti oleh suatu nomor seri a. Huruf pertama Menyatakan bahan untuk membuat dioda A: germanium dan B : silikon b. Huruf kedua Menyatakan fungsinya, A: dioda umum atau biasa dan B: dioda dayaTeknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen Elektronikac. Huruf ketiga Menyatakan dioda tipe industri, yaitu tipe-tipe yang memenuhi syarat lebih tinggi, sedangkan

nomor serinya tidak memiliki arti teknisContoh: BY 127, artinya dioda terbuat dari silikon dan fungsinya sebagai dioda daya


Komponen-Komponen Elektronika Percobaan dioda untuk penyearah setengah gelombang a. Peralatan dan bahan yang digunakan Peralatan yang digunakan pada percobaan adalah: Voltmeter DC, Voltmeter AC, dan Osciloscope. Bahan yang digunakan adalah dioda, tahanan, transformator step down, dan kabel penghubung


Komponen-Komponen Elektronika Dioda ZenerK

A

Simbol

Karakteristik

Simbol dan Karakteristik Zener DiodaTeknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen ElektronikaPrinsip Kerja Dioda Zener Jika tegangan reverse dihubungkan pada PN junction, deplection layer bertambah lebar karena elektron dan hole ditolak junction. Lebar deplection layer bergantung kadar doping, jika digunakan silikon dengan doping tinggi, maka dihasilkan deplection layer yang sempit. Jika tegangan reverse dihubungkan menimbulkan medan listrik yang kuat pada dioda dan jika tegangan reverse mencapai tegangan zener Uz, maka medan listrik yang dibangkitkan sangat kuat sehingga banyak elektron akan terlepas dari daya tarik intinya disertai dengan kenaikan arus reverse secara mendadak. Keadaan ini disebut dengan zener break down.

Sebelum terjadi zener break down, elektron-elektron dari minority carrier memperolah tenaga kinetik yang besar sehingga pada saat menabrak atom akan menimbulkan ionisasi dan menimbulkan elektron baru, semakin banyak elektron yang dihasilkan dan arus reverse naik dengan cepat. Peristiwa semacam ini disebut avalence break down.Teknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen ElektronikaDioda zener dioda sebagai penstabil teganganMisal tegangan input Ui berasal dari output sebuah perata arus dan tegangannya tidak stabil dan beban RL berubah-ubah. Padahal yang dikehendaki tegangan di antara ujung-ujung RL stabil maka dipasang dioda zener dan tahanan R1 yang dipilih sehingga tegangan pada zener sama dengan Uz.

Gambar penstabil Tegangan dengan Dioda ZenerTeknologi dan Rekayasa

Komponen-Komponen Elektronika Penstabil tegangan pada beban bervariasi Jika tegangan turun karena Rl yang berubah besar (naik), maka I1 turun sehingga Uz naik sehingga Iz naik, IT.R1 naik dan Uz turun lagi ke harga semula. Sebaliknya, jika beban berubah turun, maka IL naik, IT naik dan Uz turun sehingga Iz turun, IT turun dan IT.R1 turun dan Uz akhirnya naik lagi ke harga semula. Berdasarkan dua kondisi tersebut, walaupun beban (IL) berubahubah maka tegangan pada beban tetap stabil, demikian juga Uz dan yang selalu berubah adalah Iz mengikuti perubahan arus beban (IL), Jika IL sama dengan nol, maka arus maksimum yang mengalir pada zener tidak boleh melebihi Iz maksimum yang diijinkanTeknologi dan Rekayasa

Percobaan dioda zener Alat dan bahan yang digunakan: Us = Regulated power supply 0 30 VDC V1 = Voltmeter 0-5 Volt DC V2 = Voltmeter 0-10 volt DC Osc = Osiloscope mA = mili amperemeter0-50 mA

Rp = Potentiometer T = Transformator step down 220V/6V

D2 = Dioda zener R1 = 100 R2 = 200 Kabel penghubung, secukupnyaTeknologi dan Rekayasa

Buat rangkaian percobaan dengan menggunakan bahan dan peralatan untuk percobaan rangkaian forward bias seperti ditunjukkan Gambar Hidupkan sumber dan siapkan tegangan Us sebesar 4 Volt Atur potensiometer pelan-pelan, sehingga tegangan pada dioda zener naik dengan perubahan tegangan 0,1 volt tiap tahap (dari penunjukan voltmeter


Pada setiap tahap, catat besarnya arus yang mengalir = Iz dengan membaca mA, masukkan pada Tabel Dari hasil pengamatan anda, buat grafik karakteristik dioda zener pada tempat yang disediakan (Gambar ) Amati bagaimana pengaruh perubahan panas terhadap dioda zener di dalam rangkaian, tetapkan besar arus tertentu dan panaskan dioda zener dengan solder dan amati penunjukan mili amperemeterTeknologi dan Rekayasa

Tabel Hasil Percobaan Forward Bias Zener Dioda

Gambar Grafik Hubungan Tegangan dan Arus Forward Bias Zener Diode


TransistorKonstruksi dasar Transistor memiliki dua buah junction yang terdiri dari bahan NPN (transistor NPN) dan bahan PNP (transistor PNP). Transistor memiliki tiga buah elektroda, yaitu Emitor (E), Basis atau Base (B) dan Kolektor atau Colector (C), lihat simbol transistor pada gambar. Pada transistor NPN, arah panah dari base menuju ke emitor, arah panah tersebut menunjukkan arah arus listrik melalui transistor. Pada transistor PNP, arah panah pada emiter ke base dan kebalikan pada transistor NPN.


Gambar Susunan Fisis dan Simbol Transistor NPN

a. bentuk fisis (susunan kristal)

b. simbol NPN

a. bentuk fisis (susunan kristal)

b. simbol PNP


Prinsip kerja transistor NPN Agar transistor dapat bekerja di daerah aktif, diperlukan tegangan awal forward pada junction emiter (JE) dan tegangan awal reverse pada junction kolektor (JC). Emiter merupakan common input dan output, misal tegangan pada emiter nol, dengan anggapan tahanan dalam emiter (penukaran arus) nol. Misalkan junction baseemiter (JE) diberi tegangan awal forward 0,6 volt, tegangan kolektor (terhadap emiter) 6 volt, maka besar junction base colector JC diberi tegangan awal reverse sebesar (6-0,6) = 5,4 volt.


Cara kerja transistor PNP

Tegangan forward diberikan pada junction emiter base dan tegangan awal reverse diberikan pada junction colector base.P

Tegangan awal forward yang diperlukan pada junction emiter base, untuk transistor germanium lebih rendah daripada untuk transistor silikon.


Rangkaian dasar transistorTerdapat tiga macam rangkaian dasar transistor, yaitu: 1. Rangkaian common emiter, emiter merupakan common (gabungan) untuk input dan output. Rangkaian ini paling banyak dipergunakan; 2. Rangkaian common base, basis sebagai gabungan; dan 3. Rangkaian common collector,: kolektor sebagai gabungan.


Salah satu pertimbangan dalam memilih rangkaian adalah besar impedansi input dan output.Rangkaian Sifat-sifat Common Base 1 Tinggi Rendah Tinggi Common Emiter tinggi Tinggi Sedang Sedang Common collector Tinggi 1 Tinggi Rendah

Penguatan arus Penguatan teganganImpedansi input Impedansi output Penguatan daya

Sedang

TinggiAda

RendahAdaTeknologi dan Rekayasa

Beda phasa 180o Antara sinyal out & Tidak ada input

Pengetahuan praktis tentang transistor a. Kaki emitor yang paling dekat

dengan bibir dari selubung logam. Jika diputar searah jarum jam, sesudah kaki emitor adalah kaki basis dan selanjutnya kaki kolektor. Kaki kolektor disambung

b.

dengan selubung.

c.

Transistor dengan selubung plastik,Teknologi dan Rekayasa

Kode transistor Huruf pertama pada kode menunjukkan bahan baku untuk membuat transistor. A = germanium B = silikon Huruf kedua yang ada pada transistor menunjukkan penggunaan atau penerapannya. Beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain adalah: C = Transistor untuk p berfrekuensi rendah D = Transistor daya untuk penerapan berfrekuensi rendah F = Transistor untuk frekuensi tinggi S = Transistor saklar U = Transistor saklar daya I = Transistor daya untuk frekuensi tinggiTeknologi dan Rekayasa

Pemanfaatan transistor sebagai switch

Kondisi cut offRangkaian transistor common emitor, tahanan beban RL dianggap terhubung seri

UCC = UCE + IC .RL

Jika basis memperoleh bias negatif (reverse) besar dapat memutuskan (cut-off) arus

kolektor sama dengan nol.Jika transistor dianggap sebagai switch, maka switch pada keadaan terbuka (Off).Teknologi dan Rekayasa

Kondisi saturasi transistorJika basis diberi bias arah maju (forward) sampai seluruh tegangan UCC muncul sebagai drop tegangan pada RL,

Jika IC diperbesar pada suatu titik pada kondisi seluruh tegangan UCC terjadi pada RL, maka tidak tersisa tegangan pada kolektor. Kondisi ini disebut kondisi saturasi (jenuh) dari transistor tersebut. Jika transistor dianggap sebagai saklar (switch), maka berada pada kondisi tertutup (ON).Teknologi dan Rekayasa

Dasar latching

Dua buah transistor tipe PNP danNPN dikatakan komplementer jika memiliki karakteristik serupa. Cara menghubungkan transistor komplementer membentuk cascade,


Salah satu cara untuk menutup latch dilakukan dengan sistem penyulutan (triggering) pada elektroda basis dari salah satu transistor tersebut. Misal triggerpositip diberikan pada basis dari Q2, emiter basis Q2 memperoleh forward bias dan Q2 mulai menghantar. Karena kolektor Q2 dihubungkan langsung dengan basis Q1, maka Q1 memperoleh input dan selanjutnya akan memberikan penguatan sehingga timbul IC pada Q1 dan arus ini merupakan input bagi Q2 dan akan diperkuat lagi oleh Q2.

Untuk membuka latch dapat dilakukan dengan cara: 1. Mengurangi tegangan catu UCC sehingga arus beban berkurang, 2. Memperbesar nilai RL atau sama sekali mencabutnya, 3. Memberikan reverse bias trigger pada basis satu transistor tersebut.

Dioda 4 LapisSusunan fisis dan prinsip kerja Dioda 4 lapis merupakan dasar dari SCR, DIAC, TRIAC dan lain-lain. Dioda 4 lapis memiliki 2 sifat, pada saat tertentu memiliki nilai tahanan tinggi dan pada saat tertentu memiliki nilai tahanan rendah. Peralihan dari tahanan tinggi ke tahanan rendah terjadi jika dioda diberi tegangan yang melebihi tegangan break over (UBO), sebaliknya peralihan dari nilai tahanan rendah menjadi nilai tahanan tinggi terjadi jika arus yang melalui dioda menjadi lebih kecil dari arus penahan (holding current = Ih).

Pada saat sumber tegangan Us diberikan pada rangkaian, pada dioda tidak mengilirkan arus karena Us masih di bawah tegangan break over dan dioda yang ditengah pada posisi reverse. Jika tegangan US dinaikkan sampai 20V (tegangan break over dioda), maka dioda yang ditengah itu konduk dan arus mengalir, arusnya dibatasi oleh hambatan seri RS dan tegangan drop pada dioda turun sampai satu volt, sehingga arus yang mengalir 10V:2k = 9,2 mA. Untuk memadamkan dioda, arus pada rangkaian harus lebih kecil dari arus penahan (Ih) dengan cara US harus dikurangi sampai 3 volt, sehingga tegangan drop pada RS, URS = 1mA x 2k = 2 volt.

Silikon controlled rectifier (SCR) atau thyristorSCR banyak digunakan untuk switching daya listrik besar, untuk mengendalikan pengaturan kecepatan putaran motor listrik, pengaturan alat pemanas listrik, pengaturan cahaya lampu penerangan, relay dan alat-alat alarm yang peka, dan pada industriindustri SCR sebagai sarana pelengkap sistem otomatis.Simbol dan Jenis Lain SCR

Diac, Triac dan Quadrac Diac, triac dan quadrac bekerja berdasarkan prinsip kerja dioda 4 lapis dan SCR. yang digabung secara paralel terbalik seperti ditunjukkan Gambar atau susunan dua buah latch. Jika tegangan yang diberikan pada diac menyamai atau melewati tegangan break overnya, maka latch sebelah kiri menutup dan arus mengalir demikian jika sebaiknya, maka latch yang sebelah kanan menutup. Untuk membuka kembali lacth dengan mengurangi arus latch sehingga di bawah nilai holding currentnya (Ih).

Diac adalah dua buah dioda 4 lapis

Triac adalah gabungan dari dua buah SCR yangdipasang secara paralel terbalik.memberikan arus gate positif atau negatif. Efek dari arus gate pada tegangan break over triac sama seperti pada SCR. Rangkaian pengendali dengan triac lebih ekonomis dan menguntungkan untuk pengaturan daya arus bolak-balik. Dengan mengatur arus gate, maka daya ac pada beban dapat diatur besar kecilnya dan tidak perlu disearahkan terlebih dahulu sehingga rangkaian lebih sederhana dibandingkan dengan SCR.

Triac dapat ditrigger dengan

QuadracQuadrac adalah gabungan triac dan diac yang dibuat dalam satu chip dan memiliki tiga buah terminal, yaitu main terminal 1, main terminal 2 dan gate sehingga lebih efisien dalam penggunanya.

(a) simbol quadrac (b)contoh quadrac

Uni junction transistor (UJT) Sebatang bahan semi konduktor silikon didrop ringan dengan unsur dari golongan 5 sehingga menjadi tipe N. Ujung batang menjadi B1 dan B2 dengan nilai resistansi cukup besar kira- kira 10k. (a) simbol UJT(b) konstruksi UJT Pada bagian tengah antara batang B1 dan B 2 diberi dope agak berat dari unsur golongan 3 sehingga terbentuk tipe P yang berfungsi sebagai emiter (E).

T

1 f

1

RE.CE.n 1

Frekuensi dari oscilator bergantung pada konstanta waktu CE, RE dan karakteristik UJT. Jika R1 100 ohm, maka perioda dari oscilator T dapat ditentukan pendekatan rumus:

T

1 f

RE.CE.n

1 1

0,60.T RE.CEPengendalian SCR dengan UJTfRoUJT 1 RE.CE

Photo electric semikonduktorCahaya adalah radiasi gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang sekitar 0,02 m sampai 100 mm. Radiasi energi cahaya merambat dalam bentuk paket, setiap paket dinamakan photon dan energi pembawanya dinamakan kuantum.

Solar cellSalah satu pembangkit tenaga listrik adalah solar cell, prinsip kerjanya adalah mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik secara langsung dengan menggunakan komponen solar cell sehingga tidak menimbulkan polusi.

Konstruksi Dasar Solar CellSebelum dikenai cahaya pada daerah junction telah terdapat elektron bebas dan hole yang menimbulkan barrier, dengan adanya cahaya photon maka menyebabkan bertambah banyaknya pembawa muatan di sekitar junction sehingga A potensial serinya juga bertambah besar. Karena lapisan cahaya cuprox sangat tipis, maka pada daerah junction terjadi kejenuhan pembawa muatan, kemudiaan timbul suatu perbedaan tegangan di antara kedua jenis material tersebut.

Light dependent resistor (LDR) Light dependent resistor (LDR) atau photoresistive cell dibuat dari lapisan thin semi-konduktor seperti silikon, selenium, cadmium sulfida atau elemensejenisnya. Lapisan semi konduktiv tertutup dalam tempat yang kokoh jendela kaca, sehingga memungkinkan cahaya jatuh pada bagian aktif dari sel.

R

mA

Jika tidak ada cahaya mengenai LDR, maka tahanan pada LDR tinggi sehingga arus yang mengalir besar dan sebaliknya jika LDR diberi kuat cahaya maka nilai tahanannya menjadi kecil sehingga arus yang mengalir dan tegangan pada resistor naik. Rangkaian pembagi tegangan menggunakan LDR dapat digunakan untuk bias transistor, sehingga kondisi on/off transistor dikendali oleh cahaya.

Photo diodaPhoto dioda secara umum sama dengan germanium dan 1 A pada dioda yang terbuat dari bahan silikon dan illuminasi cahaya akan menaikkan arus bocor tersebut.

Perubahan tegangan reverse tidak berpengaruh terhadap besarnya arus reverse dan besarnya arus reverse bergantung pada intensitas cahaya yang Rangkaian sederhana mengenai junction. Kelebihan photo dioda dapat bekerja dan berhenti dalam waktu yang relatif cepat jika dibandingkan LDR.

Photo transistorPhoto transistor merupakan susunan 2 buah dioda emiter dan dioda koletor. Dioda emiter pada saat bekerja normal deberi bias maju sedangkan dioda kolektor diberi bias terbalik dan dari reverse bias menimbulkan arus bocor dari basis ke kolektor (IBCO). + Pada penggunaan photo R transistor, rangkaian basis selalu terbuka untuk memperoleh sensititas cahaya yang lebih besar, photo transistor dapat dirangkai dengan sebuah transistor bipolar (darlington circuits) seperti ditunjukkan pada Gambar supaya diperoleh sensititas cahaya yang lebih besar.

ICBO

Light emiting dioda (LED) Jika light emiting dioda (LED) diberi tegangan forward, maka elektron bebas daerah N akan menembus junction dan saling mempengaruhi dengan hole di daerah P.

(a) simbol LED

(b) contoh bentuk LED

c. Seven segmen

Gas memancarkan cahaya infra merah, GaAsP memancarkan cahaya merah atau kuning dan GaP memancarkan cahaya merah atau hijau.

Penggunaan LED antara lain adalah:Sebagai indikator menggantikan fungsi lampu neon kecil untuk menyatakan angka dan huruf-huruf, Untuk transmisi signal cahaya yang dimodullasikan dalam suatu jarak tertentu, dan

Sebagai penggandeng atau koplingLED dapat bekerja cukup aman sampai arus maksimum antara 30 sampai 40 mA. Jika LED digunakan untuk menyatakan huruf-huruf atau angka-angka (alphanumeric display), maka diperlukan 7 buah LED yang tersusun sedemikian rupa seperti ditunjukkan Gambar

Resistor Resistor atau tahanan adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengatur kuat arus yang mengalir. Lambang untuk Resistor dengan huruf R, nilainya dinyatakan dengan cincin-cincin berwarna dalam OHM () Resistor tetap (fixed resistor)

Tabel Kode Warna Resistor

Resistor tidak tetap atau variabel resistor (potentio) Resistor tidak tetap atau variabel adalah resistor yang lainnya dapat diubah dengan cara menggeser atau memutar tuas yang terpasang pada komponen.

Simbol-Simbol Variabel Resistor Contoh Model atau Bentuk Variabel Resistor

Nilai hambatan atau tahanan pada trimpot dapat diubah-ubah dengan cara memutar atau mentrim. Pada radio dan televisi, trimpot digunakan untuk mengatur besaran arus pada rangkaian oscilator atau rangkaian driver.

Gambar simbol dan Contoh Bentuk Trimpot

Resistor tidak linier Nilai hambatan tidak linier dipengaruhi oleh faktor lingkungan, misalnya suhu dan cahaya. Contohnya adalah thermistor dan ligth dependent resistor (LDR). Positive temperatur coefisien (PTC) tidak terbuat dari bahan semi konduktor, sehingga semakin tinggi suhunya semakin besar nilai hambatannya. Negative temperatur coefisien (NTC) terbuat dari bahan semikonduktor, sehingga semakin tinggi suhunya semakin kecil nilai hambatannya .

Simbol dan Bentuk PTC

Simbol dan Bentuk NTC

Light Dependen Resistor (LDR)Nilai hambatan LDRtergantung dari intensitas cahaya yang diterimanya. Semakin besar intensitas cahaya yang diterima, nilai hambatan LDR semakin kecil.

Kondensator atau kapasitor ( C )Kondensator atau kapasitor adalah komponen pasif, berfungsi untuk menyimpan energi listrik dalam bentuk muatan listrik (banyaknya muatan listrik perdetik) dalam satuan Coulomb (C). Kemampuan kondensator atau kapasitor dalam menyimpan muatan disebut kapasitansi yang satuannya adalah Farad (F), 1 Farad = 1.000.000 F baca (mikro farad), 1 F = 1.000 nF baca (nano Farad) dan 1 nF = 1.000 pF baca (piko Farad). Pada prinsipnya kondensator terdiri dari dua keping konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat yang disebut bahan dielektrik, fungsi zat dielektrik adalah untuk memperbesar kapasitansi kondensator diantaranya adalah: keramik; kertas; kaca; mika; polyester dan elektrolit tertentu.

Simbol dan Contoh Bentuk Kondensator Memiliki Kutub (Polar)

Berdasarkan

kegunaannya,kondensator dibagiSimbol dan Contoh Bentuk Kapasitor Tak memiliki kutub (Non Polar)

menjadi 3 macam, yaitu:

(a) kondensator tetap,(b) kondensator elektrolit (electrolite

condenser:elco), dan (c)Kondensator variabel.

Kondensator tetap Kondensator tetap adalah suatu kondensator yang nilainya konstan dan tidak berubah-ubah. Meliputi: Kondensator keramik , Kondensator polyester, Kondensator kertas Kondensator elektrolit adalah kondensator yang biasanya berbentuk tabung, memiliki dua kutub kaki berpolaritas positif dan negatif, ditandai oleh kaki yang panjang positif sedangkan yang pendek negatif atau yang dekat tanda minus (-) adalah kaki negatif. Nilai kapasitasnya dari 0,47 F (mikro Farad) sampai ribuan mikroFarad dengan voltase kerja dari beberapa volt hingga ribuan volt. Kondensator variabel Kondensator variabel dan trimer adalah jenis kondensator yang kapasitasnya bisa diubah-ubah. Kondensator variabel terbuat dari logam, memiliki kapasitas maksimum sekitar 100 pF (piko Farad) sampai 500 pF (100 pF = 0.0001F).

Kondensator trimer dipasang paralel dengan kondensator variabel berfungsi untuk menempatkan pemilihan gelombang frekuensi. Kondensator trimer memiliki kapasitas di bawah 100 pF (piko Farad).Gambar simbol dan Bentuk Kondensator Variabel

Gambar Simbol dan Bentuk Kondensator Trimer

Contoh membaca nilai-nilai kondensatorJika pada kondensator keramik tertulis 104/25V, maka kapasitas kondensator adalah: 1 x 104 pF = 100.000 pF = 100 nF = 0.1 F/25 V Jadi kapasitasnya hdala 100 nF atau 0.1 F dengan tegangan kerja 25 Volt.

Switch Statis Salah satu penggunaan komponen-komponen dasar yang telah dipelajari, transisstor, SCR, triac dan lainnya adalah untuk swicth (saklar) statis atau relay statis karena memiliki kondisi on dan kondisi off. Swtch statis menunjukkan bahwa saklar tidak memiliki titik kontak atau contact point atau dapat terhubung dan terputus tanpa gerakan mekanik.

Starting motor dengan menggunakan switch statisMotor induksi 1 phasa memiliki kumparan bantu yang hanya diperlukan pada saat sampai putaran mencapai harga tertentu, kira-kira 75% dari putaran nominal.

Pada saat S1 ditutup, arus start mengalir melalui kumparan utama, arus start sangat besar dan besarnya lebih kurang 5 kali dari arus pada saat bekerja (arus nominal).Karena arus start tinggi, maka drop atau penurunan tegangan pada R1 yang terpasang seri dengan kumparan utama cukup mampu untuk memberi sinyal picu pada gate triac dan triac konduk (on) dan kumparan mula juga tersambung dengan sumber listrik sehingga kopel mula (start) tetap ada seperti jika menggunakan saklar centrifugal.

Setelah rotor berputar, arus yang mengalir pada kumparan utama semakin kecil dan drop tegangan pada R1 juga semakin rendah, sampai pada suatu putaran tertentu untuk besar arus pada kumparan utama tertentu maka drop tegangan pada R1 (UR1) tidak mampu lagi memberikan sinyal picu yang diperlukan triac sehingga triac off. Dengan triac off, maka kumparan mula (start) terlepas dari sumber setelah putaran mula dicapai seperti pada saat menggunakan saklar centrifugal. Pada gambar tersebut untuk motor HP dapat digunakan R1 = 0,05/3 Watt. Rangkaian seri R2-C2 berfungsi sebagai pengaman triac dari adanya tegangan spike yang terjadi pada saat peralihan interval positif negatif.

Triac untuk mengurangi bunga api pada relay Masalah umum pada kontak switch untuk daya dengan arus besar adalah terjadinya bunga api pada permukaan kontak switch, akibatnya terjadi percikan atau panas, erosi maupun tekanan mekanis yang kurang sempurna pada saat peralihan on atau off.Untuk mengatasi kejadian di atas dapat memanfaatkan switch statis dengan rangkaian sederhana seperti ditunjukkan pada Gambar. Rangkaian pada gambar tersebut mampu untuk mencegah arus percikan di atas 50 ampere.

InverterPengaturan kecepatan motor dengan efisiensi tinggi dapat dilaksanakan dengan pengaturan tegangan dan pengaturan frekuensi. Rangkaian kendali elektronik yang dapat memenuhi keperluan tersebut adalah inverter yang berfungsi untuk mengubah tegangan DC menjadi tegangan AC. Komponen semi konduktor yang digunakan dalam rangkaian utama inverter adalah transistor atau thyristor (SCR). Walaupun di dalam suatu rangkaian inverter kedua-duanya digunakan tetapi salah satu diantaranya merupakan komponen utama.

Inverter SCR komutasi seri Us Prinsip kerja rangkaian inverter SCR komutasi seri ditunjukkan Gambar. Kapasitor C1 dan C2 sama besar kapasitas dan tegangannya. Induktor L yang digunakan memiliki center tap dan resistor RL merupakan beban yang dialiri arus AC inverter.

Inverter SCR komutasi paralelPasangan SCR1 dan SCR2 dipicu secara bergantian dengan pasangan SCR3 dan SCR4 untuk menghasilkan arus bolak-balik yang mengalir pada tahanan beban (RL).

Dasar Operator LogikPenandaan kondisi logika membentuk operasi logik dengan menggunakan kode biner angka (digit) 1 atau 0. Saklar membuka dan lampu tidak menyala dinyatakan memiliki nilai kenyataan logik 0 dan saklar menutup atau lampu menyala adalah logik 1. Ada tiga operator logik dasar, yaitu: 1. Logika penjumlahan , disebut operator OR, 2. Logika perkalian, disebut operator AND, dan 3. Logika inversi (pembalikan), disebut operator NOT. Pada percobaan dapat digunakan variabel masukan A, B, C dan lainnya, masing-masing variabel dapat dinyatakan dengan nilai logik 1, misalnya A = 0, B = 0, dan C = 1.

Operator logik OROperator OR disusun dalam rangkaian logik dengan variabel input dua buah atau lebih serta menghasilkan output satu. Operator OR atau OR gate diberi simbol atau tanda (+), yang merupakan suatu pernyataan OR pada rangkaian logik yang diparalel. Penyataan aljabar Boole memberikan Z = A + B untuk dua input. Lampu akan menyala jika salah satu saklar A atau B menutup, keadaan saklar menutup dinyatakan logik 1 dan saklar membuka logik 0. Keadaan lampu menyala dinyatakan logik 1 dan lampu tidak menyala logik 0.

Gerbang OR dengan 3 in put Z=A+B+C

Tabel Kenyataan (Truth Table) Operator OR

Percobaan operator logik dapat dilakukan dengan menggunakan dioda, transistor dan Intergrated Circuits (IC). Percobaan dengan Diode.

Langkah percobaan:1. Buat rangkaian seperti Gambar 2. Jika A atau B dihubungkan ke sumber +5V dinyatakan logik 1 dan jika A atau B dihubungkan ke ground dinyatakan logik 0, output LED menyala = 1 dan LED tidak menyala = 0

Tabel Kebenaaran

3. Hubungkan A dan B ke ground, amati keadaan output dan catat pada Tabel 4. Hubungkan A ke ground dan B +5V, catat keadaan output. 5. Hubungkan A ke +5 V dan B ke ground, catat keadaan output 6. Hubungkan A dan B ke +5V, catat keadaan output.

Lakukan percobaan dengan langkah yang sama (3,4,5,6) seperti percobaan sebelumnya dengan:

Transistor

IC OR Gate 7432

Operator logik ANDOperator AND disusun dalam rangkaian logik dengan variabel input dua buah atau lebih serta menghasilkan output satu. Operator AND atau AND gate diberi simbol atau tanda (o), yang merupakan suatu pernyataan AND pada rangkaian logik yang diseri. Penyataan aljabar Boole memberikan Z = A . B untuk dua input. Lampu akan menyala jika ke dua saklar A dan B menutup, keadaan saklar menutup dinyatakan logik 1 dan saklar membuka logik 0. Keadaan lampu menyala dinyatakan logik 1 dan lampu tidak menyala logik 0.

Percobaan operator logik dapat dilakukan dengan menggunakan dioda, transistor dan Intergrated Circuits (IC). Percobaan dengan Diode.

Langkah percobaan:1. Buat rangkaian seperti Gambar 2. Jika A atau B dihubungkan ke sumber +5V dinyatakan logik 1 dan jika A atau B dihubungkan ke ground dinyatakan logik 0, output LED menyala = 1 dan LED tidak menyala = 0

Tabel Kebenaaran

3. Hubungkan A dan B ke ground, amati keadaan output dan catat pada Tabel 4. Hubungkan A ke ground dan B +5V, catat keadaan output. 5. Hubungkan A ke +5 V dan B ke ground, catat keadaan output 6. Hubungkan A dan B ke +5V, catat keadaan output.

Lakukan percobaan dengan langkah yang sama (3,4,5,6) seperti percobaan sebelumnya dengan:

Transistor

IC AND Gate 7408

Operator Logik NOTOperator logik NOT atau pembalik adalah suatu pernyataan menjadi keadaan sebaliknya. Hasil pembalikan logik 1 adalah 0 dan pembalikan logik 0 adalah 1. Jika pernyatan adalah A maka outputnya adalah bukan A atau ditulis A dan T = 0, 0 = 1

Simbol dan Blok Diagram NOT Gate

Tabel Kebenaran

Output yang ditunjukkan merupakan kebalikan dari input, jika A dihubungkan ke +5V (logik 1), maka output Z = A = 1 = 0. Jika A dihubungkan pada logik 0, maka outputnya adalah logik 1. Contoh IC tipe NOT Gate adalah DM 7404, memiliki 6 gate (gambar disamping)

Operator Logik NAND GateOperator logik NAND adalah kombinasi dari operator logik AND dan NOT (NOT AND atau NAND Gate). Simbol NAND Gate

Tabel Kebenaran

Rangkaian IC NAND Gate, IC 7400 2 Input NAND Gate

Operator Logik NOROperator logik NOR adalah kombinasi dari operator logik OR dan NOT (NOT OR atau NOR Gate). Simbol Logik NOR

Tabel Kebenaran

Rangkaian IC NOR Gate,

IC 7402 2 Input NOR Gate

Penguat operasionalPenguat operasional atau opperational amplifier (OpAmp) adalah penguat yang memiliki fungsi luas. Op Amp dapat menguatkan sinyal DC. Op-Amp harus penguat dengan gandengan langsung, yaitu dari tingkat penguat pertama ke penguat selanjutnya tidak menggunakan kapasitor. Op-Amp merupakan penguat diferensial yang memiliki 2 buah input, yaitu input inverting dan non inverting yang berfungsi membandingkan 2 buah sinyal yang masuk ke inputnya.

Sinyal yang keluar akan dibandingkan dengan perbedaan antra kedua sinyal yang masuk. Jika kedua sinyal nol, maka output nol; jika kedua sinyal sephasa atau memiliki polaritas sama, maka sinyal output sebanding dengan selisih kedua sinyal tersebut; jika kedua sinyal berlawanan phasa, maka outputnya sebanding dengan jumlahnya; dan jika jumlah satu input nol output sebanding dengan sinyal yang dimasukkan satu input. Contoh:Input (+)= + 6 mV Input (-) = + 3 mV Output = A x (6-3) mV = A x 3mV A merupakan faktor penguat (gain) Input (+)= + 3 mV Input (-) = - 2 mV Input = A ( 3 + 2 ) mV = A x 5mV

Op-Amp dapat memperbesar sinyal melalui 2 cara: 1. Mode inverting Sinyal masuk ke input inverting dan sinyal dibalik phasanya, input non inverting dihubungkan ke ground. 2. Mode non inverting Sinyal masuk ke input non inverting, dan input inverting dihubungkan ke titik netral. Sinyal output yang terjadi memiliki phasa atau polaritas sama dengan sinyal input.Rangkaian OpAmp Tanpa Feedback

Faktor penguat rangkaian terbuka Op-Amp kira-kira 100.000 kali, tetapi pada kenyataannya tidak sebesar itu yang digunakan karena timbul noise dan bekerjanya tidak stabil. Cara menurunkan faktor penguat Op-Amp memberi umpan balik negatif (negatif feedback), menghubungkan output dan input inverting selalu berlawanan phasa dengan output dan non inverting selalu sephasa. Jika output dihubungkan ke input inverting maka input menerima feedback yang sama polaritasnya dengan sinyal yang masuk ke input non inverting. Sinyal output menurun sesuai dengan feedback yang masuk ke input inverting. Faktor penguatan akibat adanya rangkaian feedback disebut faktor penguat rangkaian tertutup (close loop gain)

Thanks Good Luck

mpke - dasar-dasar elektronika

Documents