PENGANTAR January 31,

2011

Elektronika Dasar – Instrumentasi Meteorologi 2011 Halaman 1

Pengantar Elektronika Dasar Oleh: Zainal Abidin

Instrumentasi adalah ilmu yang mempelajari mengenai pengukuran berbagai besaran fisis. Instrumentasi berbeda dengan metrologi, walaupun keduanya adalah ilmu pengukuran. Jika pada metrologi pengukuran dilakukan dengan membandingkannya dengan suatu standar, maka pada instrumentasi pengukuran dilakukan dengan survei atau monitoring. Dalam metrologi, pengukuran tersebut lebih dikenal dengan nama kalibrasi.

Selain mempelajari mengenai berbagai metode pengukuran (yaitu: survei dan

monitoring), instrumentasi juga mempelajari mengenai metode perancangan dan pembuatan instrumen/alat ukur yang akan digunakan. Sasaran utama instrumentasi adalah kemampuan membuat instrumen yang dapat digunakan dalam suatu survei atau monitoring. Kalibrasi dilakukan dengan suatu metode yang sederhana dan jika diperlukan dilakukan di Laboratorium Metrologi. Instrumentasi Meteorologi merupakan bidang keahlian (instrumentasi) yang dikembangkan oleh program studi Meteorologi (ITB). Nama Instrumentasi Meteorologi digunakan untuk membedakan dengan instrumentasi di program studi lain (yaitu: Fisika dan Teknik Fisika). Instrumentasi yang dikembangkan di program studi Meteorologi adalah pengukuran (survei) di bidang kebumian untuk berbagai kepentingan, misalnya: perencanaan drainase kota, perencanaan irigasi, sistem peringatan dini banjir, eksplorasi energi, eksplorasi sumber daya air dan eksplorasi sumber daya mineral.

Sebuah instrumen terdiri dari beberapa rangkaian elektronik yang terintegrasi menjadi

satu. Kemampuan berpikir dalam elektronika merupakan kunci utama kesuksesan/keberhasilan dalam mempelajari instrumentasi. Elektronika = Fisika Elektron = Fisika Listrik adalah ilmu fisika yang mempelajari berbagai rangkaian elektronik. Sasaran utama dari elektronika adalah kemampuan berpikir atau kemampuan dalam menganalisis suatu rangkaian elektronik. Rangkaian elektronik adalah susunan dari beberapa komponen elektronik yang terhubung mengikuti prinsip tertentu. Komponen elektronik adalah susunan dari beberapa materi yang akan menghasilkan suatu efek tertentu. Materi adalah setiap bahan yang membutuhkan ruang dan memiliki massa. Materi tersusun atas molekul-molekul. Molekul-molekul tersusun atas atom-atom. Atom adalah bagian terkecil dari materi karena tidak bisa dibagi-bagi lagi. Setiap atom terdiri dari inti atom dan elektron. Setiap inti atom terdiri dari proton dan neutron. Proton memiliki muatan positif, neutron tidak memiliki muatan dan elektron bermuatan negatif.

Elektron berasal dari bahasa Yunani yang berarti ambar. Ambar atau amber adalah

resin/getah pohon yang mengeras. Pada tahun 600 SM, orang Yunani memperhatikan bahwa ambar dapat menarik benda-benda kecil ketika digosok-gosokkan dengan bulu hewan. Pada tahun 1600 M, William Gilbert yang bekerja sebagai dokter istana Ratu Elizabeth (Inggris), mulai mempelajari berbagai bahan yang bersifat seperti ambar. Bahan seperti itu dikatakannya bersifat electric. Dalam bahasa Indonesia, sifat bahan tersebut berubah nama

PENGANTAR January 31,

2011

Elektronika Dasar – Instrumentasi Meteorologi 2011 Halaman 2

menjadi elektrik atau listrik. Pemahaman mengenai arus listrik, tegangan listrik, hambatan listrik dan pembebanan sangat diperlukan untuk menguasai elektronika, sehingga proses perancangan dan pembuatan instrumen menjadi lebih mudah dan lebih akurat.

1. Arus Listrik

Arus listrik adalah besarnya muatan listrik yang melewati suatu penampang tiap satuan waktu. Arus listrik disimbolkan I dan memiliki satuan Coulomb/detik (C/dtk) atau Ampere. Satu Ampere artinya bahwa terdapat muatan listrik sebesar satu Coulomb atau elektron sebanyak 6.24 x 1018 yang melewati suatu penampang tiap satu detik.

Pemahaman arus listrik akan lebih mudah dengan mencari analoginya di alam. Di alam, arus listrik dianalogikan sebagai debit air pada suatu sungai. Debit sungai adalah besarnya volume air yang melewati suatu penampang tiap satuan waktu. Debit air disimbolkan Q dan memiliki satuan m3/detik. Sehingga dapat dikatakan bahwa elektron di suatu rangkaian elektronik dianalogikan sebagai molekul air pada suatu sungai.

2. Tegangan Listrik

Tegangan listrik = voltase = beda potensial listrik adalah potensial listrik yang diperlukan untuk melakukan suatu kerja. Tegangan listrik disimbolkan V dan memiliki satuan Joule/Coulomb (J/C) atau Volt. Sebuah baterai AA dengan Voltase 1,5 Volt yang dihubungkan dengan sebuah bola lampu memiliki arti bahwa setiap muatan listrik sebesar satu Coulomb yang melewati bola lampu tersebut akan menghasilkan 1,5 J energi (berupa cahaya dan panas/kalor).

Seperti pada arus listrik, pemahaman mengenai tegangan listrik akan lebih mudah

dengan mencari analoginya di alam. Di alam, beda potensial listrik dianalogikan sebagai beda potensial gravitasi antara dasar sungai pada bagian hulu dengan hilir. Semakin miring dasar sungai, maka semakin besar arus air yang mengalir. Begitu juga dengan rangkaian elektrik, semakin besar tegangan listrik maka semakin besar arus listrik yang mengalir dalam rangkaian listrik tersebut. Elektron akan bergerak dari potensial yang lebih tinggi ke potensial yang lebih rendah.

3. Hambatan Listrik

4. Pembebanan