81798278-Laporan-Mekatronika-KOMPLIT

(1)

LABORATORIUM MEKATRONIKA

Kelompok II 1

LAPORAN PRAKTIKUM MEKATRONIKA

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

(2)

Kelompok II 2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Dewasa ini perkembangan ilmu teknologi berkembang begitu pesat. Hal ini dapat kita rasakan pada kehidupan sehari-hari maupun pada dunia industri. Contohnya saja pada alat-alat elektronika yang ada pada saat sekarang ini seperti hand phone, komputer, kamera digital, ipad dan produk elektronika lainnya. Pada kehidupan sehari-hari dan dunia industri kita juga sering menjumpai sistem otomasi suatu alat dalam menjalankan fungsinya, misalnya pada kehidupan sehari-hari kita sering menjumpai sistem pintu otomatis yang ada dimall, hotel, perkantoran dan tempat lainnya. Pada dunia industri sudah banyak pabrik-pabrik meggunakan sistem kerja alat secara otomasi untuk membuat atau merakit produknya yang dapat bekerja 24 jam dalam sehari. Semua hal tersebut tidak terlepas dari penggunaan komponen-komponen elektronika , rangkaian-rangkaian elektronika, dan sistem mekatatronika. Kita sebagai calon sarjana teknik perlu mengetahuinya karena berhubungan dengan dengan dunia keteknikan. Oleh sebab itu perlu diadakannya praktikum mekatronika ini.

1.2 Tujuan

1. Mengetahui jenis-jenis dan prinsip kerja dari komponen-komponen elekronika dan rangkaian-rangkaian elektronika.

2. Mengetahui tentang sistem mekatronika.

3. Dapat mengaplikasikan sistem mekatronika pada sistem alat yang sederhana.

4. Memenuhi syarat lulus mata kuliah mekatronika.

1.3Mamfaat

Melalui praktikum ini kita mendapatkan ilmu pengetahuan tentang ilmu mekatronika seperti sistem mekatronika, jenis-jenis dan prinsip kerja dari alat-alat elektonika serta rangkaian elektronika. Kita juga dapat mengaplikasikan nya

(3)

Kelompok II 3

dalam sistem yang sederhana serta membantu kita pada dunia kerja yang sudah banyak menerapkan ilmu mekatronika ini.

(4)

LABORATORIUM MEKATRONIKA Kelompok II 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Teori Dasar 2.1.1. Pengertian Mekatronika

Mekatronika adalah hubungan integrasi yang sinergis antara rekayasa mekanik, teknik elektronika, teknik komputer, teknik informatika, system kontrol yang cerdas untuk suatu perancangan proses atau produk.

Gambar 2.1 : Rekayasa Mekatronika 2.1.2. Sistem mekatronika

Sistem mekatronika adalah sistem yang mengatur, mengendalikan, memproses suatu proses jalannya mekatronika.

Sensor Controller Actuator

Sistem kontrol

Signal Conditioner ( Amp+ADC ) Signal Conditioner ( DAC+ Amp )

(5)

Kelompok II 5

Otomasi adalah aspek mental seperti mengawasi, mengendalikan, aktifitas yang dilakukan oleh sistem. Mekanisasi adalah aspek fisik yang digantikan oleh mesin. Contoh :

Mesin bubut adalah mekanisasi dari proses pemesinan, sedangkan mesin bubut CNC ( pengendalian oleh mesin ) adalah otomasi dari proses pemesinan.

2.1.2.2. Sistem kontrol

Memuat data input dan output yang dihasilkan berdasarkan kesesuaian dari data input.

Energi listrik Gerakan rotasi

Input Output

Misalnya motor dipandang sebagai suatu sistem dengan input energi listrik dan output berbentuk gerak rotasi ( energi mekanik ). Sistem control adalah sistem yang menjaga besaran keluaran.

Contoh :

• Temperatur

• Ketinggian air

• Putaran

Contoh sistem temperatur tubuh.

Pada udara panas tubuh akan mengeluarkan keringat untuk mengontrol suhu tubuh, keluaran keringat agar nilai temperatur tubuh konstan.

2.1.2.2.1. Sistem kontrol terbuka

Misalnya AC. Pada AC akan disupplai suhu yang tidak tergantung pada kondisi ruangan sehingga suhu konstan

Motor

(6)

Kelompok II 6

Input Arus Output

2.1.2.2.2. Sistem kontrol tertutup

Misalnya pada AC sistem split pengukuran ruangan. Temperatur diset 20o C. Apabila suhu mencapai suhu tersebut maka AC akan mati atau ke mode stand by secara otomatis

Input Elemen pembanding Arus Output

Perangkat pengukur yaitu suatu elemen yang berfungsi untuk mengukur nilai keluaran output dan diteruskan ke elemen pembanding.

Elemen pembanding yaitu suatu elemen elektronika yang berfungsi membandingkan nilai output dan input.

2.1.3 Sensor

Sensor adalah suatu elemen yang mendeteksi suatu besaran sehingga diterjemahkan ke bentuk sinyal yang kualitatif yang berhubungan dengan objek yang diukur.

Sensor disebut juga transduser, istilah ini banyak digunakan dalam ilmu pada sistem pengukuran ( konversi ).

2.1.3.1. Syarat-syarat sensor

• Kecermatan adalah nilai terkecil yang mampu dibaca sensor

• Ketelitian adalah kemampuan sensor membaca nilai besaran dengan nilai yang benar atau mendekati nilai yang sebenarnya

Switch Filament listrik

x

Perangkat pengukur

Filamen listrik Switch

(7)

Kelompok II 7

• Sensivity adalah kemampuan sensor menerima rangsangan dengan cepat dan diterjemahkan nilainya

• Keterulangan adalah kemampuan sensor memberikan nilai yang sama atau mendekati sama meskipun diukur berulang tanpa adanya pengaruh lingkungan

• Range adalah batas terendah dan tertinggi yang mampu dibaca oleh sensor

• Hysteresis error adalah Perbedaan / error dari output yang diukur bila dilakukan pengukuran secara continue atau berkelanjutan dari dua arah yang berbeda.

Gambar Grafik Hysteresis

• Non linearity error adalah kesalahan yang terjadi karena sensor tidak linier walaupun secara teoritis sensor dinyatakan linier.

2.1.3.2. Jenis-jenis sensor 2.1.3.2.1. Sensor mekanik

Adalah sensor yang berfungsi mendeteksi perubahan gerak mekanis seperti perpindahan atau pergeseran posisi gerak lurus dan melingkar, tahanan, aliran level, dan lain-lain

• Proximity

- Proximity optic

(8)

Kelompok II 8

Gambar 2.2 : Sensor photoelectric

- Proximity induktif

Menggunakan perubahan fluks magnet untuk mendeteksi keberadaan objek

Gambar 2.3 : Alat Eddy Current Induktif Sensor

• Posisi dan kecepatan

- Potensiometer

- Level Variable Diferential Transrmer ( LVDT ) - Encater

- Tachogenerator

(9)

Kelompok II 9

2.1.3.2.2. Sensor fisika

Adalah sensor yang mendeteksi besaran berdasarkan hokum fisika

• Sensor cahaya

Sensor yang merubah besaran cahaya menjadi besaran listrik. Prinsip kerjanya adalah mengubah energi foton menjadi electron.

Contoh :

Photodioda, Octocouplar, Light Dependent Resistor ( LDR ), photoransistor

Gambar 2.5 : Sensor LDR

Prinsip kerja resistansi LDR akan berubah sesuai perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam gelap resistensi LDR adalah sekitar 10 MΩ dan dalam keadaan terang sekitar 1KΩ.

• Sensor suara

Adalah sensor yang mengubah gelombang sinusioda suara menjadi sinus energy listrik.

(10)

Kelompok II

Prinsip kerjanya berdasarkan besar kecilnya gelombang suara yang ditangkap mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil dibalik membrane yang naik turun

• Sensor suhu

Adalah sensor yang mengubah besaran panas menjadi besaran listrik yang dapat dianalisis besarnya.

Contoh : LM 35

• Sensor gaya dan tekanan

Umunya gaya dan tekanan tidak dapat diukur secara langsung, tetapi dengan cara pemanfaatan deflaksi,

Gambar 2.8

LABORATORIUM MEKATRONIKA Prinsip kerjanya berdasarkan besar kecilnya gelombang suara yang ditangkap mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil dibalik membrane yang naik turun

mengubah besaran panas menjadi besaran listrik yang dapat

Gambar 2.7 : Sensor LM 35

Sensor gaya dan tekanan

Umunya gaya dan tekanan tidak dapat diukur secara langsung, tetapi dengan cara pemanfaatan deflaksi, deformasi, tegangan dari permukaan.

Gambar 2.8 : Pneaumatic Pressure Control Sensor

10 Prinsip kerjanya berdasarkan besar kecilnya gelombang suara yang ditangkap mengenai membran sensor yang menyebabkan bergeraknya membran sensor yang juga terdapat sebuah kumparan kecil dibalik membrane yang naik turun

mengubah besaran panas menjadi besaran listrik yang dapat

Umunya gaya dan tekanan tidak dapat diukur secara langsung, tetapi dengan cara

(11)

Kelompok II 11

2.1.3.2.3. Sensor kimia

Sensor yang mendeteksi jumlah suatu zat kimia dengan cara mengubah besaran kimia menjadi besaran listrik.

• Sensor pH

• Sensor O2

• Sensor ledakan

• Sensor gas

Gambar 2.9 : sensor kadar gula dalam darah

2.1.4. Controller

Adalah suatu komponen listrik yang berfungsi sebagai alat untu mengendalikan, memproses, membuat keputusan dan diteruskan ke actuator dalam system mekatronika.

2.1.4.1.Microproscessor

Microproscessor adalah mesin kecil sebagai pemroses dan pengendali utama proses yang terjadi pada komputer, yang dibuat dalam bentuk chip. Meskipun ukurannya secara fisik tidak terlalu besar, tetapi pemikir utama dari sebuah komputer adalah pada microprocessor ini, dan di sinilah proses utama diolah.

(12)

Kelompok II 12

Gambar 2.10 : microprocessor 2.1.4.2. Microcontroller

Microcontroller adalah central processing unit (CPU) yang disertai memori serta sarana input/output yang padukan dalam bentuk single chip.

Gambar microcontroller 2.1.4.3. Progamabble Logic Control ( PLC )

Didefinisikan sebagasi suatu perangkat elektronik digital dengan memori yang dapat diprogram untuk menyimpan instruksi-instruksi yang menjalankan fungsi-fungsi spesifik seperti: logika, sekuen, timing, counting, dan aritmatika untuk mengontrol suatu mesin industri atau proses industri sesuai dengan yang diinginkan.

(13)

Kelompok II 13

Gambar 2.11 : OMRON PLC 2.1.4.4. Relay

Relay adalah suatu peranti yang menggunakan elektromagnet untuk mengoperasikan seperangkat kontak sakelar. Susunan paling sederhana terdiri dari kumparan kawat penghantar yang dililit pada inti besi. Bila kumparan ini dienergikan, medan magnet yang terbentuk menarik armatur berporos yang digunakan sebagai pengungkit mekanisme sakelar.

Gambar 2.12 : relay 2.1.4.5. Personal Computer ( PC )

Istilah PC mempunyai beberapa arti :

• Istilah umum yang merujuk pada komputer yang dapat digunakan dan diperoleh orang dengan mudah.

(14)

Kelompok II 14

• Istilah umum yang merujuk kepada mikrokomputer yang sesuai dengan spesifikasi IBM.

• Komputer pribadi yang pertama kali dikeluarkan oleh IBM dan secara tidak langsung mencetuskan penggunaan istilah PC (Personal Computer) - lihat PC IBM.

Generasi mikrokomputer yang pertama hanya dijual dalam jumlah kecil kepada

orang yang mampu membeli (membuat dan merakit sendiri), dan

mengoperasikannya, yaitu: para insinyur dan penggemar bidang elektronika. Mikrokomputer generasi kedua lebih dikenal sebagai komputer rumah (home computer)

Gambar 2.13 : Personal Computer ( PC ) 2.1.5. Actuator

Adalah suatu komponen sistem mekatronika yang berfungsi sebagai alat pelaksana atau eksekusi perintah dari controller

2.1.5.1. Actuator elektrik

• Solenoid

• Motor stepper

• Motor DC

(15)

Kelompok II 15

• Motor Induksi • Motor Singkron

Gambar 2.14 : Actuator elektrik 2.1.5.2. Actuator elektromechanic

Gambar 2.15 : Actuator electromechanic

2.1.5.3. Actuator hidraulik

Menggunkan motor pompa untuk menghasilkan gaya keluaran. Bekerja dengan meniupkan udara bertekanan pada system katup.

(16)

Kelompok II 16

2.1.5.4. Actuator pneaumatik • Diaphragm actuators • Piston actuators

Gambar 2.17 : Actuator pneaumat

2.1.7. Bilangan

2.1.7.1. Bilangan biner

Adalah bilangan yang tiap digitnya merupakan bilangan dasar dengan pangkat 2. Bilangannya terdiri dari angka 0 dan 1

Contoh : 101 = ( 1x22 2 ) + ( 0x22 1 ) + ( 1x220 ) = 5 2.1.7.2. Bilangan desimal

Adalah bilangan yang tiap digitnya merupakan bilangan dasar dengan pangkat 10. Bilangannya terdiri dari 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Contoh : 102 = ( 1x102 2 ) + ( 0x102 1 ) + ( 1x1020 ) 2.1.7.3. Bilangan heksadesimal

adalah bilangan yang terdiri dari 10 angka dan 6 huruf.

Bilangannya terdiri dari 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F Contoh : 172 = 6 172 = 12 10C

2.1.6. Sinyal

(17)

Kelompok II 17

Adalah sinyal yang level sinyalnya kecil dan kontinu terhadap waktu. Digunakan dalam ilmu teknik (terutama teknik elektro, teknik informasi, dan teknik kendali), yaitu suatu besaran yang berubah dalam waktu atau dan dalam ruang, dan yang mempunyai semua nilai untuk untuk setiap nilai waktu (dan atau setiap nilai ruang). Digunakan juga istilah Sinyal Kontinyu, untuk menggambarkan bahwa besaran itu mempunyai nilai yang kontinyu (tak terputus). Contoh Sinyal Analog adalah Sinyal Elektrik yang dihasilkan oleh peralatan elektrik non-digital: sinyal suara pada radio konvensional, sinyal gambar (foto) pada kamera konvensional, sinyal video pada televisi konvensional.

Gambar 2.18 Sinyal analog 2.1.6.2. Sinyal digital

Adalah sinyal yang level sinyalnya kecil dan tidak kontinu terhadap waktu. Sinyal digital merupakan hasil teknologi yang dapat mengubah signal menjadi kombinasi urutan bilangan 0 dan 1 (juga dengan biner), sehingga tidak mudah terpengaruh oleh derau, proses informasinya pun mudah, cepat dan akurat, tetapi transmisi dengan sinyal digital hanya mencapai jarak jangkau pengiriman data yang relatif dekat. Biasanya sinyal ini juga dikenal dengan sinyal diskret. Sinyal yang mempunyai dua keadaan ini biasa disebut dengan bit. Bit merupakan istilah khas pada sinyal digital. Sebuah bit dapat berupa nol (0) atau satu (1). Kemungkinan nilai untuk sebuah bit adalah 2 buah (21). Kemungkinan nilai untuk 2 bit adalah sebanyak 4 (22), berupa 00, 01, 10, dan 11. Secara umum, jumlah kemungkinan nilai yang terbentuk oleh kombinasi n bit adalah sebesar 2n buah.

System digital merupakan bentuk sampling dari sytem analog. digital pada dasarnya di code-kan dalam bentuk biner (atau Hexa). besarnya nilai suatu system digital dibatasi oleh lebarnya / jumlah bit (bandwidth). jumlah bit juga sangat mempengaruhi nilai akurasi system digital

(18)

Kelompok II 18

Gambar 2.19 Sinyal digital

APLIKASI MEKATRONIKA Penggunaan

Begitu banyaknya penggunaan sistem mekatronika dalam kehidupan kita memperkuat salah satu sifatnya yang multiguna (aplikatif)

Teknik Otomotif

Sebagai contoh sistem mekatronik pada kendaraan bermotor adalah sistem rem ABS ( Anti-lock Breaking system) atau sistem pengereman yang menghindari terkuncinya roda sehingga mobil tetap dapat dikendalikan dalam pengereman mendadak, ESP ( Elektronik Stability Programm), ABC ( Active Body Control) dan Motor-Managemen-System.

Teknologi Penerbangan

Dalam teknologi penerbangan modern digunakan Comfort-In-Turbulence System sehingga dapat meningkatkan kenyamanan penumpang walau ketika terjadi turbulensi. Gust Load Alleviation serta banyak contoh lainnya.

Teknik Produksi

Contoh dalam teknik produksi adalah penggunaan sensor pada robot. Sistem kendali umpan balik pada elektromotor berkecepatan rotasi tinggi dengan ‘pemegang as’ tenaga magnet.

(19)

Kelompok II 19

Serta pemutar CD, Harddisk serta mesin pencetak berkecepatan tinggi, atau alat-alat elektronika yang biasa kita gunakan sehari-hari aplikasi mekatronika akan sangat sering kita jumpai.

(20)

Kelompok II 20

2.2 Komponen Elektronika

a. RESISTOR

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon.

Tabel 2.2.1 Warna gelang resisitor tetap.

Warna Gelang ke-1

Gelang ke-2

Gelang

ke-3 * Pengali Toleransi

Koefisien Suhu Fail Rate Hitam 0 0 0 ×100 Coklat 1 1 1 ×101 ±1% (F) 100 ppm/K 1% Merah 2 2 2 ×102 ±2% (G) 50 ppm/K 0.1% Jingga 3 3 3 ×103 15 ppm/K 0.01% Kuning 4 4 4 ×104 25 ppm/K 0.001% Hijau 5 5 5 ×105 ±0.5% (D) Biru 6 6 6 ×106 ±0.25%(C) Ungu 7 7 7 ×107 ±0.1% (B) Abu-abu 8 8 8 ×108 ±0.05% (A) Putih 9 9 9 ×109 Emas ×0.1 ±5% (J) Perak ×0.01 ±10% (K) Tanpa Warna ±20% (M)

* Gelang ke-3 hanya untuk 5-band resistors Keterangan untuk 4 band :

- Gelang ke-1 dan ke-2 menyatakan angka dari resistor tersebut. - Gelang ke-3 menyatakan faktor pengali (banyaknya nol). - Gelang ke-4 menyatakan toleransi.

Misalnya :

Resistor dengan warna : merah hitam kuning perak Maka nilainya : 2 0 104 10%

(21)

Kelompok II 21

Berarti nilai resistor tersebut adalah = 200.000 Ohm atau 200 Kohm dengan toleransi sebesar 10%. Range hambatan resistor tersebut adalah

= 200.000 ± 10%

= 10% x 200.000 = 20.000 Ohm

= 200.000 – 20.000 sampai 200.000 + 20.000 = 180.000 sampai 220.000 Ohm.

Gambar 2.2.1 Cara pembacaan nilai resistansi resistor

(22)

Kelompok II

A. Resistor Tetap Resistor Biasa

nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan). Resistor ini biasanya dibuat dari nikelin atau karbon. Resistor memiliki batas kemampuan daya misalnya : 1/16 watt, 1/8 watt, ¼ watt, ½ watt dsb. Resitor hanya dapat dioperasikan dengan daya maksimal sesuai dengan kemampuan dayanya.

Simbol Resistor Tetap :

Gambar Contoh Resistor Tetap

B. Resistor Suhu Berikut ini jenis-jenis

NTC ( Negative Temperature Coefficient Thermistor )

Pada saat suhu disekitarnya naik nilai hambatannya menurun. PTC ( Positive Temperature Coefficient Thermistor )

Pada saat suhu disekitarnya naik nilai hambatannya CTR ( Critical Temperature Resistor )

Nilai hambatannya akan menurun dengan cepat ketika suhu disekitarnya naik diatas suhu yang specific point.

C. Resistor Cahaya

CDS (Cadmium Sulfide Photocell

Resistor ini perubahan nilainya tergantung

cahaya yang mengenai dirinya. Biasanya resistor ini juga disebut LDR (Light Depend Resistor

ukuran, nilai hambatan, dll. Pada kondisi ruangan yang terang nilai hambatannya adalah 200 ohm, sedang

maka nilai hambatannya 2M ohm.

Resistor Tetap

Resistor Biasa ialah sebuah resistor penghambat gerak arus, yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan). Resistor ini biasanya dibuat dari nikelin atau karbon. Resistor memiliki batas kemampuan daya misalnya : 1/16 watt, 1/8 watt, ¼ watt, ½ watt dsb. Resitor hanya dapat dioperasikan dengan daya maksimal sesuai dengan kemampuan dayanya.

Simbol Resistor Tetap :

Gambar 2.2.2 Simbol Resistor

Gambar Contoh Resistor Tetap

Gambar 2.2.3 Contoh Resistor Tetap

jenis resistor suhu adalah sebagai berikut:

NTC ( Negative Temperature Coefficient Thermistor )

Pada saat suhu disekitarnya naik nilai hambatannya menurun. PTC ( Positive Temperature Coefficient Thermistor )

Pada saat suhu disekitarnya naik nilai hambatannya CTR ( Critical Temperature Resistor )

Nilai hambatannya akan menurun dengan cepat ketika suhu disekitarnya naik diatas suhu yang specific point.

Cadmium Sulfide Photocell / LDR)

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 baik ukuran, nilai hambatan, dll. Pada kondisi ruangan yang terang nilai hambatannya adalah 200 ohm, sedangkan saat kondisi ruangan gelap maka nilai hambatannya 2M ohm.

22 ialah sebuah resistor penghambat gerak arus, yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan). Resistor ini biasanya dibuat dari nikelin atau karbon. Resistor memiliki batas kemampuan daya misalnya : 1/16 watt, 1/8 watt, ¼ watt, ½ watt dsb. Resitor hanya dapat dioperasikan dengan daya maksimal sesuai dengan

Pada saat suhu disekitarnya naik nilai hambatannya menurun.

Pada saat suhu disekitarnya naik nilai hambatannya naik.

Nilai hambatannya akan menurun dengan cepat ketika suhu

pada banyaknya cahaya yang mengenai dirinya. Biasanya resistor ini juga disebut LDR ). Banyak sekali tipe dari komponen ini baik ukuran, nilai hambatan, dll. Pada kondisi ruangan yang terang nilai kan saat kondisi ruangan gelap

(23)

Kelompok II 23

Gambar 2.2.4 LDR

VDR

Adalah singkatan dari voltage dependent resistor, yaitu sebuah resistor tidak tetap yang nilai resistansinya akan berubah tergantung dari tegangan yang diterimanya.

Gambar 2.2.5 VDR

b. TRANSISTOR

Transistor merupakan komponen elektronika dengan 3 elektrode. Transistor biasa terdiri dari 3 buah kaki yang masing-masing diberi nama: emmitor, basis dan collector.

Gambar 2.2.6 Transistor

Transistor memiliki dua jenis yaitu: Transistor Bipolar dan Transistor Unipolar.

Transistor Bipolar

Transistor Bipolar adalah transistor yang memiliki dua persambungan kutub. Transistor bipolar biasanya digunakan sebagai saklar elektronik dan penguat pada rangkaian elektronika digital.

(24)

Kelompok II 24

Gambar 2.2.7 Bentuk dan Simbol Transistor Bipolar

Transistor Unipolar

Transistor Unipolar adalah transistor yang hanya memiliki satu buah persambungan kutub.

Transistor unipolar adalah FET (Field Effect Transistor) yang terdiri dari JFET kanal N, JFET kanal P, MOSFET kanal N, dan MOSFET kanal P.

Simbol Transistor Unipolar :

Gambar 2.2.8 Simbol dan Contoh Transistor Unipolar

c. DIODA

Dioda merupakan suatu semikonduktor yang hanya dapat menghantar arus listrik dan tegangan pada satu arah saja. Bahan pokok untuk pembuatan dioda adalah Germanium (Ge) dan Silikon/Silsilum (Si). Dioda terdiri dari :

1. Dioda Kontak Titik

Dioda ini dipergunakan untuk mengubah frekuensi tinggi menjadi frekuensi rendah.

(25)

Kelompok II 25

Gambar 2.2.9 Dioda Kontak Titik Dan Simbol Dioda Kontak Titik 2. Dioda Hubungan

Dioda ini dapat mengalirkan arus atau tegangan yang besar hanya satu arah. Dioda ini biasa digunakan untuk menyearahkan arus dan tegangan. Dioda ini memiliki tegangan maksimal dan arus maksimal, misalnya Dioda tipe 1N4001 ada 2 jenis yaitu yang berkapasitas 1A/50V dan 1A/100V.

Simbol dioda hubungan dan simbol dioda kontak titik.

Gambar 2.2.10 Dioda Hubungan dan Simbol Dioda Hubungan

3. Dioda Zener

Dioda Zener adalah dioda yang bekerja pada daerah breakdown atau pada daerah kerja reverse bias. Dioda ini banyak digunakan untuk pembatas tegangan. Tipe dari dioda zener dibedakan oleh tegangan pembatasnya. Misalnya 12 V, ini berarti dioda zener dapat membatasi tegangan yang lebih besar dari 12 V atau menjadi 12 V.

Simbol Dioda Zener :

Gambar 2.2.11 Dioda Zener dan Simbol Dioda Zener

4. Dioda Pemancar Cahaya (LED)

LED adalah kepanjangan dari Light Emitting Diode (Dioda Pemancar Cahaya). Dioda ini akan mengeluarkan cahaya bila diberi tegangan sebesar 1,8 V dengan arus 1,5 mA. LED banyak digunakan sebagai lampu indikator dan peraga (display).

(26)

Kelompok II

5. Dioda kapasiansi variable

Dioda kapasiansi variable disebut juga dengan diode varicab atau diode varactor, sifatnya adalah bila dipasangkan menurut arah terbalik akan berperan sebagai kondensator. Kapasitansinya tergantung dari tegangan yang masuk.

6. Dioda foto

Diode foto mempunyai sifat yang

akan menghasilkan arus listrik bila terkena cahaya. Besarnya arus listrik tergantung besarnya cahaya yang diterima.

7. Dioda Schottky

Dioda

salah satu sisi junction dan silicon yang di dop (biasanya type

yang alain. Dioda semacam ini adalah piranti unipolar karena electron bebas merupakan pembawa mayoritas pada kedua sisi

Schottky ini tidak me

muatan, sehingga mengakibatkan ia dapat di switch nyala dan mati lebih cepat dari pada dioda bipolar. Sebagai hasilnya piranti ini dapat menyearahkan frekuensi diatas 300 Mhz dan jauh diatas kemampuan dioda bipolar.

Gambar 2.2.12 LED Dan Simbol LED

Dioda kapasiansi variable

Dioda kapasiansi variable disebut juga dengan diode varicab atau varactor, sifatnya adalah bila dipasangkan menurut arah terbalik akan berperan sebagai kondensator. Kapasitansinya tergantung dari tegangan yang masuk.

Gambar 2.2.13 Bentuk dan Simbol Dioda Varactor

Diode foto mempunyai sifat yang berkebalikab dengan LED, yaitu akan menghasilkan arus listrik bila terkena cahaya. Besarnya arus listrik tergantung besarnya cahaya yang diterima.

Gambar 2.2.14 Bentuk dan Simbol Foto Dioda

Schottky

schottky menggunakan logam emas, perak atau platina pada salah satu sisi junction dan silicon yang di dop (biasanya type

yang alain. Dioda semacam ini adalah piranti unipolar karena electron bebas merupakan pembawa mayoritas pada kedua sisi junction

Schottky ini tidak mempunyai lapisan pengosongan atau penyimpanan muatan, sehingga mengakibatkan ia dapat di switch nyala dan mati lebih cepat dari pada dioda bipolar. Sebagai hasilnya piranti ini dapat menyearahkan frekuensi diatas 300 Mhz dan jauh diatas kemampuan dioda LABORATORIUM MEKATRONIKA

26 Dioda kapasiansi variable disebut juga dengan diode varicab atau varactor, sifatnya adalah bila dipasangkan menurut arah terbalik akan berperan sebagai kondensator. Kapasitansinya tergantung dari

Bentuk dan Simbol Dioda Varactor

berkebalikab dengan LED, yaitu akan menghasilkan arus listrik bila terkena cahaya. Besarnya arus listrik

Foto Dioda

atau platina pada salah satu sisi junction dan silicon yang di dop (biasanya type-n) pada sisi yang alain. Dioda semacam ini adalah piranti unipolar karena electron junction. Dan dioda mpunyai lapisan pengosongan atau penyimpanan muatan, sehingga mengakibatkan ia dapat di switch nyala dan mati lebih cepat dari pada dioda bipolar. Sebagai hasilnya piranti ini dapat menyearahkan frekuensi diatas 300 Mhz dan jauh diatas kemampuan dioda

(27)

Kelompok II 27

Gambar 2.2.15 Dioda dan simbol schottky 8. Dioda Step-Recovery

Dengan mengurangi tingkat doping dekat junction pabrik dapat membuat dioda step-recovery piranti yang memanfaatkan penyimpanan muatan. Selama konduksi forward dioda berlaku seperti dioda biasa dan bila dibias riverse dioda ini konduksi sementara lapisan pengosongan sedang diatur dan kemudian tiba-tiba saja arus riverse menjadi nol. Dalam keadaan ini seolah-olah dioda tiba-tiba terbuka menjepret (snaps open) seperti saklar, dan inilah sebabnya kenapa dioda step-recovery sering kali disebut dioda snap. Dioda step-recovery digunakan dalam rangkaian pulsa dan digital untuk menghasilkan pulsa yang sangat cepat.Snap-off yang tiba-tiba dapat menghasilkan pensaklaran on-off kurang dari 1 ns. Dioda khusus ini juga digunakan dalam pengali frekuensi

Gambar 2.2.16Dioda step- recovery Dan Simbol Dioda step- recovery 9. Dioda laser

Dioda laser adalah sejenis laser di mana media aktifnya sebuah semikonduktor persimpangan p-n yang mirip dengan yang terdapat pada dioda pemancar cahaya. Dioda laser kadang juga disingkat LD atau ILD. Dioda laser baru ditemukan pada akhir abad ini oleh ilmuwan Universitas Harvard. Prinsip kerja dioda ini sama seperti dioda lainnya yaitu melalui sirkuit dari rangkaian elektronika, yang terdiri dari jenis p dan n.

(28)

Kelompok II 28

d. KAPASITOR

Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan listrik atau energi listrik. Satuan kapasitor adalah Farad. Kemampuan untuk menyimpan muatan listrik pada kapasitor disebut dengan kapasitansi atau kapasitas. Seperti halnya hambatan, jenis kapasitor berdasarkan nilai kapasitansinya menjadi:

1. Kapasitor Tetap

Kapasitor tetap merupakan kapasitor yang mempunyai nilai kapasitas yang tetap.

Simbol Kapasitor Tetap :

Gambar 2.2.18 Simbol Kapasitor Tetap

Untuk mengetahui 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). Kapasitor tetap yang memiliki nilai lebih dari atau sama dengan 1µF adalah kapasitor elektrolit (elco). Kapasitor ini memiliki polaritas (memiliki kutub positifdan kutub negatif) dan biasa disebutkan tegangan kerjanya.Misalnya : 100µF 16 V artinya elco memiliki kapasitas 100µF dan tegangan kerjanya tidak boleh melebihi 16 volt.

Simbol dan gambar Kapasitor Elco :

Gambar 2.2.19 Kapasitor Elco

B. Kapasitor Tidak Tetap

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

(29)

Kelompok II 29

Kapasitor yang nilai kapasitansinya dapat diubah-ubah dengan cara memutar porosnya dengan obeng.

Simbol Trimer :

Gambar 2.2.20 Kapasitor Trimer dan Simbol Kapasitor Trimer

Variable Capasitor (Varco)

Kapasitor yang nilai kapasitansinya dapat diubah-ubah dengan memutar porosyang tersedia. (bentuk menyerupai potensiometer)

Simbol Varco :

Gambar 2.2.21 Simbol Varco

Kapasitor Electrostatic

Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan yang popular serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil. Tersedia dari besaran pF sampai beberapa uF, yang biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene, polycarbonate, metalized paper dan lainnya. Mylar, MKM, MKT adalah beberapa contoh sebutan merek dagang untuk kapasitor dengan bahan-bahan dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok ini adalah non-polar.

Gambar 2.2.22 Kapasitor Electrostatic

Kapasitor Electrolytic

Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan - di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas,

(30)

Kelompok II 30

adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutup positif anoda dan kutup negatif katoda. Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium, magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup kedalam larutan electrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan electrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan electrolyte terlepas dan mengoksidai permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada permukaannya. Dengan demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida dan electrolyte(katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan-metal-oksida sebagai dielektrik. Dari rumus (2) diketahui besar kapasitansi berbanding terbalik dengan tebal dielektrik. Lapisan metal-oksida ini sangat tipis, sehingga dengan demikian dapat dibuat kapasitor yang kapasitansinya cukup besar. Bahan electrolyte pada kapasitor Tantalum ada yang cair tetapi ada juga yang padat. Disebut electrolyte padat, tetapi sebenarnya bukan larutan electrolit yang menjadi elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain yaitu manganese-dioksida. Dengan demikian kapasitor jenis ini bisa memiliki kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan mungil. Selain itu karena seluruhnya padat, maka waktu kerjanya (lifetime) menjadi lebih tahan lama. Kapasitor tipe ini juga memiliki arus bocor yang sangat kecil Jadi dapat dipahami mengapa kapasitor Tantalum menjadi relatif mahal.

Gambar 2.2.23 Kapasitor Electrolytic

Kapasitor Electrochemical

Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk kapasitor jenis ini adalah batere dan accu. Pada kenyataanya batere dan accu adalah kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk applikasi mobil elektrik dan telepon selular.

(31)

Kelompok II 31

Gambar 2.2.24 Kapasitor Electrochemical Sedangkan jenis-jenis kapasitor berdasarkan dielektriknya dibagi atas : a. Kondensator keramik (Ceramic Capacitor)

Bentuknya ada yang bulat tipis, ada yang persegi empat berwarna merah, hijau, coklat dan lain-lain. Dalam pemasangan di papan rangkaian (PCB), boleh dibolak-balik karena tidak mempunyai kaki positif dan negatif. Mempunyai kapasitas mulai dari beberapa piko Farad sampai dengan ratusan Nano Farad (nF). Dengan tegangan kerja maksimal 25 volt sampai 100 volt, tetapi ada juga yang sampai ribuan volt.

Gambar 2.2.25 Kapasitor keramik b. Kondensator polyester

Pada dasarnya sama saja dengan kondensator keramik begitu juga cara menghitung nilainya. Bentuknya persegi empat seperti permen. Biasanya mempunyai warna merah, hijau, coklat dan sebagainya.

Gambar 2.2.26 Kapasitor polyester c. Kapasitor kertas

Kapasitor kertas ini sering disebut juga kondensator padder. Misal pada radio dipasang seri dari spul osilator ke variabel condensator. Nilai kapasitas yang dipakai pada sirkuit oscilator antara lain:

(32)

Kelompok II 32

• Kapasitas 200 pF - 500 pF untuk daerah gelombang menengah (Medium Wave / MW) = 190 meter - 500 meter.

• Kapasitas 1.000 pF - 2.200 pF untuk daerah gelombang pendek (Short Wave / SW) SW 1 = 40 meter - 130 meter.

• Kapasitas 2.700 pF - 6.800 pF untuk daerah gelombang SW 1, 2, 3 dan 4, = 13 meter - 49 meter.

Nilai kapasitasnya ada yang tertulis langsung ada juga ada pula yang memakai kode warna.

Gambar 2.2.27 Kapasitor kertas 5.TRANSFORMATOR

Transformator atau trafo adalah alat untuk mengubah tegangan arus bolak-balik menjadi lebih tinggi atau lebih rendah. Sebuah transformator terdiri atas 2 bagian utama, yakni:

1. Sebuah inti besi yang terdiri atas beberapa lapisan tipis yang tersusun, dan disekat satu sama lain.

2. Dua buah kumparan yang dililitkan pada inti besi tersebut. Kumparan yang berhubungan dengan sumber tegangan listrik yang akan diubah disebut kumparan primer, sedangkan kumparan tempat terjadinya perubahan tegangan listrik disebut kumparan sekunder.

Simbol Trafo :

Gambar 2.2.28 Tranformator

Prinsip kerja transformator

Kumparan primer dilewati arus bolak-balik sehingga timbul perubahan garis gaya magnet atau medan magnet. Perubahan medan magnet dari kumparan sekunder sehingga antara ujung-ujung kumparan sekunder timbul ggl induksi.

(33)

Kelompok II 33

6.SELENOIDA

Selenoida adalah alat yang dignakan untuk mengubah sinyal listrik atau arus listrik menjadi gerakan mekanis linier. Terbentuk dari kumparan dengan inti besi yang dapat bergerak, besarnya gaya tarikan atau dorongan yang dihasilkan adalah ditentukan dengan jumlah lilitan kumparan tembaga dan besar arus yang mengalir melalui kumparan. Aspek penting pada selenoida adalah sentakan. Sentakan kecil akan dihasilkan tinkat operasi yang tinggi dan daya yang dibutuhkan juga lebih sedikit.

Gambar 2.2.29 Simbol dan Gambar selenoida 7.RELAY

Relay adalah saklar (switch) elektrik yang bekerja berdasarkan medan magnet. Relay terdiri dari suatu lilitan dan switch mekanik. Switch mekanik akan bergerak jika ada arus listrik yang mengalir melalui lilitan. Susunan kontak pada relay adalah:

Normally Open : Relay akan menutup bila dialiri arus listrik. Normally Close : Relay akan membuka bila dialiri arus listrik. Changeover : Relay ini memiliki kontak tengah

yang akan melepaskan diri dan membuat kontak lainnya berhubungan. Simbol Relay :

Gambar 2.2.30 Simbol dan Gambar Relay

8.IC (Integrated Circuit)

IC (Integrated Circuit) adalah nama lain chip. IC adalah piranti elektronis yang dibuat dari material semikonduktor. IC atau chip merupakan cikal

(34)

Kelompok II 34

bakal dari sebuah komputer dan segala jenis device yang memakai teknologi micro-controller lainnya. IC dipergunakan untuk bermacam-macam piranti, termasuk televisi, telepon seluler, komputer, mesin-mesin industri, serta berbagai perlengkapan audio dan video.

(35)

Kelompok II 35

2.3 Rangkaian Penyearah Fungsi penyearah gelombang

Rangkaian penyearah berfungsi untuk mengubah tegangan AC menjadi DC. Pada rangkaian penyearah yang hanya menggunakan dioda penyearah masih memiliki sinyal AC sehingga belum searah seperti tegangan DC dalam baterai. Sinyal AC yang tidak diperlukan ini dinamakan Sinyal Ripple. Faktor Ripple adalah perbandingan antara tegangan Ripple dengan tegangan DC yang dihasilkan.

r = ( Vr / VDC ) . 100 %

Untuk memperkecil nilai Ripple dapat digunakan Filter Capasitor.

Jenis penyearah gelombang

Penyearah setengah gelombang

Masukan AC menghasilkan GGL bolak-balik pada bagian sekunder transformator, yang berusaha mendorong arus melalui rangkaian sekunder. Saat pertama ke satu arah dan kemudian kearah yang berlawanan secara bergantian. Nilai tegangan puncak input transformator :

VRMS = Vr / 2

Tegangan rata-rata pada penyearah setengah gelombang. VDC = Vp / ߨ = 0,318 . Vp

(36)

Kelompok II 36

Gambar rangkaian penyearah setengah gelombang Penyearah gelombang penuh

Gambar rangkaian penyearah gelombang penuh

Penyearah gelombang penuh memanfaatkan kedua setengah siklus gelombang AC frekuensi daya. Tegangan positif phasa yang berikutnya dilewatkan melalui D2

berbeban R1 dengan CT transformator sebagi ground.

Dengan demikian beban R1 mendapat supply tegnaga gelombang penuh.

Tegangan rata-rata Dc pada pnyearah gelombang :

(37)

Kelompok II 37

Frekuensi output = 2 ( FN )

. Penyearah gelombang dengan jembatan Dioda

Gambar rangkaian dengan jembatan dioda

. Penyearah gelombang dengan kapasitor

(38)

Kelompok II 38

Dioda

Dalam elektronika, dioda adalah komponen aktif bersaluran dua (dioda termionik mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas). Dioda mempunyai dua elektroda aktif dimana isyarat listrik dapat mengalir, dan kebanyakan dioda digunakan karena karakteristik satu arah yang dimilikinya.

Bias Dioda

Bias maju dioda

Jika Anoda dihubungkan pada polaritas positif baterai, sedangkan katoda pada polaritas negatif, maka keadaan dioda tersebut arah ( forward bias ) aliran arus menuju katoda dan aksinya sama dengan rangkaian tertutup.

Gambar rangkaian bias maju dioda

Bias mundur dioda

Jika katoda dihubungkan pada polaritas positif sedangkan anoda pada polaritas negative, maka keadaan tersebut arah mundur ( reverse bias ) dan aksinya sama dengan rangkaian terbuka.

(39)

Kelompok II 39

Gambar rangkaian bias mundur dioda

Jenis Dioda Dioda Zener

Gambar simbol Dioda Zener Gambar Dioda Zener

Fenomena tegangan breakdown meglhami pembuatan komponen elektronika lainnya yang dinamakan Zener. Jika biasanya pada diode terjadi breakdown pada tegangan satuan volt, pada zener terjdi pada puluhan dan satuan volt.Dioda zener

(40)

Kelompok II

ini adalah karakteristik yang pada bias mundur.

Light Emiting Dioda ( LED )

Gambar simbol LED

Merupakan komponen yang mengeluarkan energy cahaya. Elektronnya menerjang sambungan P-N nya juga melepaska

Dioda Foto

Gambar simbol dioda foto

Jenis diode intuk mendeteksi cahaya. Dioda ini merobah energy chaya menjadi besaran listrik. Mulai dari cahaya infra red, cahaya tampak, ultraviolet

x ( X-Ray ). . Dioda Laser

LABORATORIUM MEKATRONIKA ini adalah karakteristik yang unik. Jika diode berada pada bias maju maka zener

Light Emiting Dioda ( LED )

simbol LED Gambar LED

Merupakan komponen yang mengeluarkan energy cahaya. Elektronnya menerjang N nya juga melepaskan energy berupa panas dan cahaya.

mbar simbol dioda foto Gambar dioda foto

Jenis diode intuk mendeteksi cahaya. Dioda ini merobah energy chaya menjadi besaran listrik. Mulai dari cahaya infra red, cahaya tampak, ultraviolet

40 unik. Jika diode berada pada bias maju maka zener

Merupakan komponen yang mengeluarkan energy cahaya. Elektronnya menerjang n energy berupa panas dan cahaya.

Gambar dioda foto

Jenis diode intuk mendeteksi cahaya. Dioda ini merobah energy chaya menjadi besaran listrik. Mulai dari cahaya infra red, cahaya tampak, ultraviolet (UV), sinar

(41)

Kelompok II 41

Gambar mouse yang menggunakan dioda laser

Sejenis laser dimana alatnya berupa semi konduktor persimpangan P-N yang mirip dengan yang terdapat pada alat pemancar cahaya. Biasanya dikenal dengan LD atau LiD.

. Kapasitor

Gambar simbol kapasitor

Kondensator atau sering disebut sebagai kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kondensator memiliki satuan yang disebut Farad dari nama Michael Faraday. Kondensator juga dikenal sebagai "kapasitor", namun kata "kondensator" masih dipakai hingga saat ini.

Va + Vb -

+ Q - Q

(42)

Kelompok II 42

Gambar berbagai macam simbol kapasitor

Kapasitor Elektrostatik

Gambar kapasitor Elektrostatik

Sekelompok kapasitor yang dubuat dari bahan dielektrik yang berupa keramik, film, mika yang tipe kapasitasnya kecil. Tersedia dari besaran pF sampai beberapa µF, yang biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene, polycarbonate, metalized paper dan lainnya. Mylar, MKM, MKT adalah beberapa contoh sebutan merek dagang untuk kapasitor dengan bahan-bahan dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok ini adalah non-polar.

(43)

Kelompok II 43

Gambar simbol kapasitor electrolytic

Terdiri dari kapasitor yang bahan dielektriknya bukan lapisan metaklorida. Umumnya kapasitor polen. Kapasitor ini emiliki polaritas karena proses pembuatannya menggunakan elektrin sehingga terbentuk kutub positif dan negatif. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan – di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutub positif anoda dan kutub negatif katoda.

Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium, magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup ke dalam larutan elektrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan electrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan electrolyte terlepas dan mengoksidasi permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada permukaannya.

(44)

Kelompok II 44

Kapasitor Elektrochemical

Gambar kapasitor electrochemical

Contoh pada ACCU dan baterai,memiliki tingkat kebocoran arus yang sangat rendah dan kapasitasnya besar. Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk kapasitor jenis ini adalah battery dan accu. Pada kenyataannya battery dan accu adalah kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk aplikasi mobil elektrik dan telepon selular.

Hukum Coulomb

Hukum Coulomb adalah hukum yang menjelaskan hubungan gaya yang timbul antara duat titik muatan, yangb terpisahkan jarak tertentu dengan nilai muatan dan jarak pisah muatannya.

F = k (( Q1 . Q2 ) / r2 ))

Hukum ini menyatakan apabila terdapat dua buah titik muatan akan timbul gaya antara keduanya, yang besarnya sebanding denagn perkalian dua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak anyara kedua muatan. Muatan berbeda akan menyebabkan terjadinyan tarik menarik

(45)

Kelompok II 45

Jika suatu arus melalui suatu penghantar maka kekuatan arus tersebut adalah sebanding selaras dengan tegangan listrik yang terdapat diantara kedua penghantar. Untuk memperkecil nilai ripple dapat digunakan filter kapasitor. Semakin besar nilai ripple makin kecil nilai kapasitasnya.

Ohm mengekspresikan temuan-nya tentang bagaimana hubungan antara arus, tegangan, dan resistansi dalam sebuah persamaan sederhana.

V = I x R

Dimana “V” merupakan tegangan listrik yang diukur dalam satuan Volt (V), “I” merupakan arus listrik yang diukur dalam satuan Ampere (A), dan “R” merupakan resistansi yang diukur dalam satuan Ohm (Ω).

Pada ilustrasi gambar rangkaian di atas diketahui bahwa rangkaian memiliki tegangan sebesar 12V dan resistansi beban sebesar 5Ω sedangkan arus listrik-nya tidak diketahui. Untuk mengetahui-nya gunakan persamaan hukum Ohm dengan sedikit modifikasi. Untuk mengetahui arus listrik jika tegangan dan resistansi-nya diketahui adalah.

• I = 12V / 5Ω

• I = 2.4 Ampere

• Jadi arus listrik yang mengalir pada rangkaian di atas adalah 2.4 Ampere Arus AC dan Arus DC

Seperti yang telah di jelaskan sebelumnya, bahwa komponen elektronika memerlukan arus untuk dapat bekerja atau juga tegangan listrik, agar supaya komponen tersebut dapat bekerja, dalam kesempatan ini saya akan menerangkan perbedaan anatara arus listrik AC dan Arus listrik DC.

(46)

Kelompok II 46

Arus AC (Alternating Curren)

Arus AC atau kepanjangan dari Alternating Curren adalah arus yang sipatnya mempunya dua arah atau lebih di kenal dengan sebutan arus bolak-balik yang tidak memiliki sisi negatif, dan hanya mempunya ground (bumi). Arus AC biasa di gunakan untuk tegangan listrik PLN sebesar misalnya 220 Volt 50 hezh. ini adalah tegangan standard untuk Indonesia, beda halnya dengan standard Tegangan untuk Negara lainnya. oleh karena itu belum tentu elektronika-elektronka yang ada di indonesia dapat di operasikan di negara lain, seperti misalnya TV buatan indonesia untuk di konsusmsi di Indonesia nah kali kita bawa ke negara lain belum tentu bisa di operasikan, di karnakan beda untuk tegangan jala-jala listriknya.

Arus AC ini biasanya di dapat dari generator listrik dimana generator listrik ini dapat di operasikan melalu beberapa cara untuk menggerakkannya, seperti PLTU (PEmbangkit Listrik Tenaga UAp), PLTG ( Pembangkit Listrik Tenaga Gas) dan lainnya-lainnya. banyak hal yang dapat kita gunakan untuk menggerakkan Generator listrik sebagai media untuk penggeraknya, misalnya saja kita bisa memanfaatkan aliran air di sungai, ataupun aliran air terjun dan sebagainya. Nah dari generator listrik inilah nantinya tegangan-tegangan yang di hasilkan akan kecilkan lagi yang umumnya menggunakan trafo pembagi tegangan. kalo kamu pernah liat di tiang-tiang listrik ada terdapat beberapa trafo, nah trafo inilah yang nantinya menghasilkan tegangan standard 220 Volt. yang dapat di konsumsi oleh kita dan peralatan elektronika lainnya.

Arus DC ( Direct Current )

Arus DC atau kepanjangan dari Direct Curren adalah merupakan arus searah dimana arus ini harus benar-benar searah dan memiliki kutup positif dan negatif atau lebih dikenal lagi plush minusnya simbul + dan simbul -, Arus CD disini benar-benar sudah disearahkan dengan menggukanan rangkaian penyearah seperti adaftor, fungsi penyearah disini dipakai untuk komponen-komponen elektronika

(47)

Kelompok II 47

seperti: IC, Resistor, Capasitor, Transistor dan lainnyanya yang semuanya itu menggunakan arus searah.

Jadi kesimpulannya bahwa arus AC itu di gunakan untuk rangkain-rangkain AC dan Arus DC itu digunakan untuk Rangkaian-rangkain DC, seperti Elektronika berupa TV, RADIO, TAPE dan lainnya. kedua arus tersebut sangat berkesinambungan dan saling membantu untuk dunia Elektronika dan lain-lainnya.

Voltage Regulator

Regulator Voltage berguna untuk filter tegangan agar sesuai dengan keinginan. Oleh karena itu biasanya dalam rangkaian power supply maka IC Regulator tegangan ini selalu dipakai untuk stabilnya outputan tegangan.

(48)

Kelompok II 48

• 78xx untuk regulator positif

• 78xx untuk regulator negatif

*Apabila pemasangannya terbalik dalam rangkaian saat menyolder,

dimungkinkan terjadi sort korsleting pada komponen atau tidak ada tegangan yang keluar.

(49)

Kelompok II 49

2.4 Operational Amplifier

2.4.1 Defenisi Operational Amplifier

Penguat operasional (operational amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan (coupling) arus searah yang memiliki bati (gain) sangat besar dengan dua masukan dan satu keluaran. Penguat operasional pada umumnya tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan yang paling banyak digunakan adalah seri 741.

Penguat operasional adalah perangkat yang sangat efisien dan serba guna. Contoh penggunaan penguat operasional adalah untuk operasi matematika sederhana seperti penjumlahan dan pengurangan terhadap tegangan listrik hingga dikembangkan kepada penggunaan aplikatif seperti komparator dan osilator dengan distorsi rendah.

Penguat operasional dalam bentuk rangkaian terpadu memiliki karakteristik yang mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Karakteristik penguat operasional ideal adalah:

• Bati tegangan tidak terbatas.

• Impedansi masukan tidak terbatas.

• Impedansi keluaran nol.

• Lebar pita tidak terbatas.

• Tegangan ofset nol (keluaran akan nol jika masukan nol)

(50)

Kelompok II

Pada diagram skema di atas digambarkan susunan bagian dalam sirkuit terintegrasi penguat operasional seri 741. Nomor

terminal pada gambar menunjukkan nomor kaki terminal pada sirkuit terintegrasi 741 jenis 8-pin. Pin nomor 8 tidak terhubung dengan sirkuit.

Ada beberapa hal menarik tentang sirkuit internal 741. Yang pertama adalah transistor masukan terhubung dengan konfigurasi pengiku

keluarannya terhubung secara langsung kepada sepasang transistor PNP yang terkonfigurasi sebagai penguat basis bersama. Konfigurasi ini memisahkan masukan dan mencegah sinyal umpan balik yang mungkin memiliki efek berbahaya yang bergantun

Pasangan transistor pada bagian yang diwarnai dengan warna merah pada diagram disebut cermin arus, di mana basis terhubung langsung dengan kolektor pada salah satu transistor dari tiap pasangan dan kedua transistor saling terhubung pada emiter. Penggunaan cermin arus pada sirkuit masukan, yaitu pasangan transistor Q8 dan Q9 serta pasangan Q12 dan Q13, memungkinkan masukan menerima ayunan tegangan ragam bersama tanpa melewati rentang daerah aktif tiap transistor dalam sirkuit. Sedangkan cer

transistor Q10 dan Q11 membentuk cermin arus yang agak berbeda dengan resistor bernilai 5 KΩ

kolektor menjadi hampir nol sehingga dapat menjadi hubungan impedansi tinggi kepada catu daya negatif dan tidak membebani sirkuit masukan.

Keunikan lain dalam sirkuit internal ditunjukkan dengan warna hijau, di mana kedua resistor bias transistor terhubung sedemikian hingga tidak terlihat LABORATORIUM MEKATRONIKA

Gambar Bagian – Bagian Op-Amp

Pada diagram skema di atas digambarkan susunan bagian dalam sirkuit terintegrasi penguat operasional seri 741. Nomor-nomor yang terdapat di dekat gambar menunjukkan nomor kaki terminal pada sirkuit terintegrasi pin. Pin nomor 8 tidak terhubung dengan sirkuit.

Ada beberapa hal menarik tentang sirkuit internal 741. Yang pertama adalah transistor masukan terhubung dengan konfigurasi pengikut emiter NPN yang keluarannya terhubung secara langsung kepada sepasang transistor PNP yang terkonfigurasi sebagai penguat basis bersama. Konfigurasi ini memisahkan masukan dan mencegah sinyal umpan balik yang mungkin memiliki efek berbahaya yang bergantung pada frekuensi.

Pasangan transistor pada bagian yang diwarnai dengan warna merah pada diagram disebut cermin arus, di mana basis terhubung langsung dengan kolektor pada salah satu transistor dari tiap pasangan dan kedua transistor saling terhubung miter. Penggunaan cermin arus pada sirkuit masukan, yaitu pasangan transistor Q8 dan Q9 serta pasangan Q12 dan Q13, memungkinkan masukan menerima ayunan tegangan ragam bersama tanpa melewati rentang daerah aktif tiap transistor dalam sirkuit. Sedangkan cermin arus ketiga, yaitu pasangan transistor Q10 dan Q11 membentuk cermin arus yang agak berbeda dengan resistor bernilai 5 KΩ terhubung secara seri dengan emiter membatasi arus kolektor menjadi hampir nol sehingga dapat menjadi hubungan impedansi tinggi

ada catu daya negatif dan tidak membebani sirkuit masukan.

Keunikan lain dalam sirkuit internal ditunjukkan dengan warna hijau, di mana kedua resistor bias transistor terhubung sedemikian hingga tidak terlihat LABORATORIUM MEKATRONIKA

50 Pada diagram skema di atas digambarkan susunan bagian dalam sirkuit nomor yang terdapat di dekat gambar menunjukkan nomor kaki terminal pada sirkuit terintegrasi

Ada beberapa hal menarik tentang sirkuit internal 741. Yang pertama adalah t emiter NPN yang keluarannya terhubung secara langsung kepada sepasang transistor PNP yang terkonfigurasi sebagai penguat basis bersama. Konfigurasi ini memisahkan masukan dan mencegah sinyal umpan balik yang mungkin memiliki efek

Pasangan transistor pada bagian yang diwarnai dengan warna merah pada diagram disebut cermin arus, di mana basis terhubung langsung dengan kolektor pada salah satu transistor dari tiap pasangan dan kedua transistor saling terhubung miter. Penggunaan cermin arus pada sirkuit masukan, yaitu pasangan transistor Q8 dan Q9 serta pasangan Q12 dan Q13, memungkinkan masukan menerima ayunan tegangan ragam bersama tanpa melewati rentang daerah aktif min arus ketiga, yaitu pasangan transistor Q10 dan Q11 membentuk cermin arus yang agak berbeda dengan terhubung secara seri dengan emiter membatasi arus kolektor menjadi hampir nol sehingga dapat menjadi hubungan impedansi tinggi

Keunikan lain dalam sirkuit internal ditunjukkan dengan warna hijau, di mana kedua resistor bias transistor terhubung sedemikian hingga tidak terlihat

(51)

Kelompok II

adanya sinyal masukan kepada basis transistor.

basis yang mengalir pada transistor, dan nilai VBE sebesar 0,625 Volt maka menurut hukum Ohm akan diperlukan arus sebesar 0,625 V ÷ 7,5 K

mA melalui resistor antara basis dan kolektor. Arus tersebut juga harus men melalui resistor antara basis dan emiter sehingga menimbulkan tegangan jepit sebesar 0,0833 mA × 4,5 K

jepit melalui dua resistor sebesar 0,625 V + 0,375 V = 1,0 V. Hal ini digunakan untuk memberikan be

keluaran keseluruhan sirkuit.

2.4.3 Notasi Sirkuit

Simbol penguat operasional pada rangkaian seperti pada gambar di samping, di mana:

: masukan non

: masukan pembalik

: keluaran

: catu

: catu daya negatif

Catu daya pada notasi penguat operasional seringkali tidak dicantumkan untuk memudahkan penggambaran rangkaian.

2.4.4 Karakteristik OP

Operational Amplifier merupakan amplifier multiusage dangan dua masukan (inverting dan noninverting)

mempunyai karakteristik sbb:

Ditentukan oleh umpan balik dan mempunyai sifat :

• Penguatan tegangan besar (Av)

• Penguatan arus besar (Ai)

• Penguatan daya besar (Ap)

• Impendansi input

LABORATORIUM MEKATRONIKA adanya sinyal masukan kepada basis transistor. Bila diasumsikan tidak ada arus basis yang mengalir pada transistor, dan nilai VBE sebesar 0,625 Volt maka menurut hukum Ohm akan diperlukan arus sebesar 0,625 V ÷ 7,5 K

mA melalui resistor antara basis dan kolektor. Arus tersebut juga harus men melalui resistor antara basis dan emiter sehingga menimbulkan tegangan jepit sebesar 0,0833 mA × 4,5 KΩ = 0,375 V sehingga menghasilkan total tegangan jepit melalui dua resistor sebesar 0,625 V + 0,375 V = 1,0 V. Hal ini digunakan untuk memberikan beda tegangan internal sebesar 1 Volt berapa pun tegangan keluaran keseluruhan sirkuit.

Simbol penguat operasional pada rangkaian seperti pada gambar di

: masukan non-pembalik : masukan pembalik

: keluaran

: catu daya positif : catu daya negatif

Catu daya pada notasi penguat operasional seringkali tidak dicantumkan untuk memudahkan penggambaran rangkaian.

OP-AMP

Operational Amplifier merupakan amplifier multiusage dangan dua masukan (inverting dan noninverting) dan satu keluaran. Sebagai amplifier ideal op mempunyai karakteristik sbb:

Ditentukan oleh umpan balik dan mempunyai sifat : Penguatan tegangan besar (Av)

Penguatan arus besar (Ai) Penguatan daya besar (Ap) Impendansi input besar (Zin)

51 Bila diasumsikan tidak ada arus basis yang mengalir pada transistor, dan nilai VBE sebesar 0,625 Volt maka menurut hukum Ohm akan diperlukan arus sebesar 0,625 V ÷ 7,5 KΩ = 0,0833 mA melalui resistor antara basis dan kolektor. Arus tersebut juga harus mengalir melalui resistor antara basis dan emiter sehingga menimbulkan tegangan jepit = 0,375 V sehingga menghasilkan total tegangan jepit melalui dua resistor sebesar 0,625 V + 0,375 V = 1,0 V. Hal ini digunakan da tegangan internal sebesar 1 Volt berapa pun tegangan

Simbol penguat operasional pada rangkaian seperti pada gambar di

Catu daya pada notasi penguat operasional seringkali tidak dicantumkan

Operational Amplifier merupakan amplifier multiusage dangan dua masukan dan satu keluaran. Sebagai amplifier ideal op-amp

(52)

Kelompok II 52

• Impendansi output kecil (Zout)

• Band Width besar (BW)

Cirinya mempunyai tegangan +, tegangan – dan ground. Mempunyai input inverting dan non Inverting

(53)

Kelompok II

2.4.5 Aplikasi Sirkuit

Terdapat banyak sekali penggunaan dari penguat operasional dalam

sirkuit listrik. Di bawah ini dipaparkan beberapa penggunaan umum dari penguat operasional dalam contoh sirkuit:

2.4.5.1 Pembanding

Merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan bati simpal terbuka

gain) penguat operasional yang sangat besar. Ada jenis penguat operasional khusus yang memang difungsikan semata

berbeda dari penguat operasional lainnya dan umum disebut juga dengan komparator (comparator).

Komparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi.

di mana Vs adalah tegangan catu daya dan penguat operasional beroperasi di antara + Vs dan − Vs.)

2.4.5.2 Penguat pembalik (

Aplikasi Sirkuit

Terdapat banyak sekali penggunaan dari penguat operasional dalam

Di bawah ini dipaparkan beberapa penggunaan umum dari penguat operasional dalam contoh sirkuit:

(comparator)

Simbol Komparator

Merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan bati simpal terbuka

gain) penguat operasional yang sangat besar. Ada jenis penguat operasional khusus yang memang difungsikan semata-mata untuk penggunaan ini dan agak berbeda dari penguat operasional lainnya dan umum disebut juga dengan komparator (comparator).

mparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah keluarannya untuk menunjukkan tegangan mana yang lebih tinggi.

di mana Vs adalah tegangan catu daya dan penguat operasional beroperasi di − Vs.)

.2 Penguat pembalik (Inverting amplifier)

53 Terdapat banyak sekali penggunaan dari penguat operasional dalam berbagai jenis Di bawah ini dipaparkan beberapa penggunaan umum dari penguat

Merupakan salah satu aplikasi yang memanfaatkan bati simpal terbuka (open-loop gain) penguat operasional yang sangat besar. Ada jenis penguat operasional mata untuk penggunaan ini dan agak berbeda dari penguat operasional lainnya dan umum disebut juga dengan

mparator membandingkan dua tegangan listrik dan mengubah keluarannya