2. Memahami Dasar-dasar Elektronika mitaa
Post on 28-Dec-2015
151 Views
Preview:
DESCRIPTION
Transcript
Teknologi Dan Rekayasa
KK.1Memahami Dasar – Dasar
Elektronika
Tujuan Pembelajaran:
1. Memahami konsep dasar elektronika
2. Memahami simbol komponen elektronika
3. Memahami sifat-sifat komponen elektronika pasif
4. Menggambar karakteristik komponen elektronika.
Teknologi dan Rekayasa
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 Konduktor
Bahan semikonduktor adalah suatu bahan yang memiliki tahanan jenis yang berada diantara bahan isolator dan bahan konduktor
Tabel Tahanan Jenis Bahan
No Jenis bahan Tahanan jenis
1. Jenis isolator 107 s/d 1023m
2. Jenis semikonduktor 10-6 s/d 107 m
3. Jenis konduktor 10-8 s/d 10-6 m
Semi Konduktor
Bahan 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. dalah elektron yang berada pada bagian paling luar dari susunan atom
Teknologi dan Rekayasa
Semi Konduktor
Silikon (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
Teknologi dan Rekayasa
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 valensi
Teknologi 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
Teknologi dan Rekayasa
Semi konduktor
Semi konduktor
Gambar Struktur Kristal Tipe N
Teknologi 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
Teknologi dan Rekayasa
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 P
Teknologi dan Rekayasa
Semi konduktor
Gambar Gambar
Difusi Elektron dari N menuju P Deplection Region PN Junction
Teknologi dan Rekayasa
Komponen-Komponen Elektronika
Dioda 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
NP
Bentuk fisis PN junction dioda semikonduktor
Komponen-Komponen Elektronika
Dioda 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
Teknologi dan Rekayasa
Komponen-Komponen Elektronika
Teknologi dan Rekayasa
Gambar Forward Bias Pada Dioda Semikonduktor
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
Teknologi dan Rekayasa
Komponen-Komponen Elektronika
Gambar Rangkaian Dioda Reverse Bias
Teknologi 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
Teknologi dan Rekayasa
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 daya
Teknologi dan Rekayasa
Komponen-Komponen Elektronika
c. Huruf ketiga
Menyatakan dioda tipe industri, yaitu tipe-tipe
yang memenuhi syarat lebih tinggi, sedangkan
nomor serinya tidak memiliki arti teknis
Contoh:
BY 127, artinya dioda terbuat dari silikon dan
fungsinya sebagai dioda daya
Teknologi dan Rekayasa
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
Teknologi dan Rekayasa
Komponen-Komponen Elektronika
Dioda Zener
Simbol dan Karakteristik Zener Dioda
Teknologi dan Rekayasa
Simbol
K
A
Karakteristik
Komponen-Komponen Elektronika
Prinsip 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 Elektronika
Dioda zener dioda sebagai penstabil tegangan
Gambar penstabil Tegangan dengan Dioda Zener
Teknologi dan Rekayasa
Misal 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.
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) berubah-ubah 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 diijinkan
Teknologi 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 amperemeter 0-50 mA
Rp = Potentiometer
T = Transformator step – down 220V/6V
D2 = Dioda zener
R1 = 100 Ω
R2 = 200 Ω
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
Teknologi dan Rekayasa
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 amperemeter
Teknologi dan Rekayasa
Teknologi dan Rekayasa
TabelHasil Percobaan Forward Bias
Zener Dioda
GambarGrafik Hubungan Tegangan dan Arus Forward Bias Zener Diode
Transistor
Konstruksi 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.
Teknologi dan Rekayasa
Gambar Susunan Fisis dan Simbol Transistor NPN
Teknologi dan Rekayasa
a. bentuk fisis b. simbol(susunan kristal) NPN
a. bentuk fisis b. simbol(susunan kristal) PNP
PRINSIP KERJA TRANSISTOR
Teknologi dan Rekayasa
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 base-emiter (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.
PRINSIP KERJA TRANSISTOR
Cara kerja transistor PNP
Tegangan forward diberikan pada
junction emiter base dan
tegangan awal reverse
diberikan pada junction
colector base.
Tegangan awal forward yang
diperlukan pada junction
emiter base, untuk transistor
germanium lebih rendah
daripada untuk transistor
silikon.
Teknologi dan Rekayasa
P
RANGKAIAN DASAR TRANSISTOR
Rangkaian dasar transistor
Terdapat 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.
Teknologi dan Rekayasa
Salah satu pertimbangan dalam memilih rangkaian adalah besar impedansi input dan output.
Teknologi dan Rekayasa
Sifat-sifat
Rangkaian
Common BaseCommon
EmiterCommon collector
Penguatan arus 1 tinggi Tinggi
Penguatan tegangan
Tinggi Tinggi 1
Impedansi input Rendah Sedang Tinggi
Impedansi output Tinggi Sedang Rendah
Penguatan daya Sedang Tinggi Rendah
Beda phasa 180o Antara sinyal out & input
Tidak ada Ada Ada
Pengetahuan praktis tentang transistora. 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.
b. Kaki kolektor disambung
dengan selubung.
c. Transistor dengan
selubung plastik, Teknologi dan Rekayasa
Kode transistorHuruf pertama pada kode menunjukkan bahan baku untuk
membuat transistor.A = germaniumB = silikonHuruf kedua yang ada pada transistor menunjukkan
penggunaan atau penerapannya. Beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain adalah:
C = Transistor untuk p berfrekuensi rendahD = Transistor daya untuk penerapan berfrekuensi rendahF = Transistor untuk frekuensi tinggiS = Transistor saklarU = Transistor saklar dayaI = Transistor daya untuk frekuensi tinggi
Teknologi dan Rekayasa
TRANSISTOR SEBAGAI SAKLAR
Pemanfaatan transistor sebagai switch
Kondisi cut off Rangkaian 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
TRANSISTOR SEBAGAI SAKLAR
Kondisi saturasi transistor
Jika 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
HUBUNGAN DARLINGTON
Dasar latching
Dua buah
transistor tipe PNP dan NPN
dikatakan komplementer jika memiliki
karakteristik serupa. Cara
menghubungkan transistor
komplementer membentuk
cascade,
Teknologi dan Rekayasa
HUBUNGANDARLINGTON
Salah satu cara untuk
menutup latch dilakukan
dengan sistem penyulutan
(triggering) pada elektroda basis
dari salah satu transistor
tersebut. Misal trigger positip 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.
KOMPONEN DIODA 4 LAPIS
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).
PRINSIP KERJA DIODA 4 LAPISkomponen
Pada saat sumber tegangan Us diberikan pada rangkaian, pada dioda tidak mengAlirkan 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:2kΩ = 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 2kΩ = 2 volt.
KOMPONEN SCR
Silikon controlled rectifier (SCR) atau thyristor
SCR 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 industri-industri SCR sebagai sarana pelengkap sistem
otomatis.
Simbol dan Jenis Lain SCR
KOMPONEN DIAC DAN TRIAC DAN QUADRAC
Diac, Triac dan QuadracDiac, triac dan quadrac bekerja berdasarkan prinsip kerja
dioda 4 lapis dan SCR.
Diac adalah dua buah dioda 4 lapis 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).
KOMPONEN TRIAC
Triac adalah gabungan dari dua buah SCR yang dipasang secara paralel terbalik.
Triac dapat ditrigger dengan 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.
KOMPONEN QUADRAC
Quadrac
Quadrac 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
KOMPONEN UJT
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 10kΩ.
(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).
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:
1
1
..1
nCRf
T EE
1
1
..1
nCRf
T EE
EE CRf UJTRo .1
EE CRT ..60,0
Pengendalian SCR dengan UJT
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 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.
A
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.
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.
R
mA
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 mengenai
junction. Kelebihan photo dioda dapat bekerja dan berhenti
dalam waktu yang relatif cepat jika dibandingkan LDR.
Rangkaian sederhana
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 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
+
R
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 kopling
LED 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 (Ω)
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 LDR
tergantung 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)
Simbol dan Contoh Bentuk Kapasitor Tak memiliki kutub (Non Polar)
Berdasarkan
kegunaannya,
kondensator dibagi
menjadi 3 macam, yaitu:
(a) kondensator tetap,
(b) kondensator elektrolit
(electrolite
condenser:elco), dan (c)
Kondensator variabel.
Kondensator tetapKondensator 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 µF (mikro Farad) sampai ribuan mikroFarad dengan voltase kerja dari beberapa volt hingga ribuan volt.
Kondensator variabelKondensator 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 = 0.0001µF).
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 kondensator
Jika pada kondensator keramik tertulis 104/25V, maka kapasitas kondensator adalah:1 x 104 pF = 100.000 pF = 100 nF = 0.1 µF/25 VJadi kapasitasnya hádala 100 nF atau 0.1 µF 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 ½ 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 paralel
Pasangan 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, dan3. 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.
Tabel Kenyataan
(Truth Table) Operator OR
Gerbang OR dengan 3 in putZ = A + B + C
Percobaan operator logik dapat dilakukan dengan menggunakan dioda, transistor dan Intergrated Circuits (IC).Percobaan dengan Diode.
Langkah percobaan:1.Buat rangkaian seperti Gambar2.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
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.
Tabel Kebenaaran
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 Gambar2.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
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.
Tabel Kebenaaran
Lakukan percobaan dengan langkah yang sama (3,4,5,6) seperti percobaan sebelumnya dengan:
Transistor
IC AND Gate 7408
Operator Logik NOT
Operator 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 operasional Penguat operasional atau opperational amplifier (Op-
Amp) 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 mVInput (-)= + 3 mVOutput = A x (6-3) mV
= A x 3mVA merupakan faktor penguat (gain)
Input (+)= + 3 mVInput (-)= - 2 mVInput = 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 invertingSinyal 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 Op-Amp 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)
Thank’sGood Luck
top related