Sensor Thermal

(1)

(2)

SENSOR THERMAL

Latihan

1

1 Sebutkan ada berapa macam cara kalor subtract dapat mengalir dalam mediaSebutkan ada berapa macam cara kalor subtract dapat mengalir dalam media padat, cair dan gas.

padat, cair dan gas. 2

2 Sebutkan batas temperatur operasi kerja dari sensor thermal yang anda ketahuiSebutkan batas temperatur operasi kerja dari sensor thermal yang anda ketahui 3

3 Sebutkan keunggulan sensor suhu jenis RTD Sebutkan keunggulan sensor suhu jenis RTD dari pada sensor termokopel.dari pada sensor termokopel.

Jawaban

1.

1. -Konduksi, yaitu pengaliran panas mel-Konduksi, yaitu pengaliran panas melalui alui benda padat (pebenda padat (penghantar) secaranghantar) secara kontak langsung.

kontak langsung.

-Konveksi, yaitu pengaliran panas melalui media cair secara kontak -Konveksi, yaitu pengaliran panas melalui media cair secara kontak langsung.

langsung.

-Radiasi, yaitu pengaliran panas melalui media udara/gas secara kontak -Radiasi, yaitu pengaliran panas melalui media udara/gas secara kontak tidak langsung.

tidak langsung. 2.

2. Untuk pengukuran suhu disekitar kamar yaitu antara -35Untuk pengukuran suhu disekitar kamar yaitu antara -35oo_{C sampai 150}_{C sampai 150}oo_C,_C,

dapat dipilih sensor NTC, PTC, transistor, dioda dan IC hybrid. Untuk suhu dapat dipilih sensor NTC, PTC, transistor, dioda dan IC hybrid. Untuk suhu menengah yaitu antara 150oC sampai 700oC, dapat dipilih thermocouple menengah yaitu antara 150oC sampai 700oC, dapat dipilih thermocouple dan RTD. Untuk suhu yang lebih tinggi sampai 1500oC, tidak memungkinkan dan RTD. Untuk suhu yang lebih tinggi sampai 1500oC, tidak memungkinkan lagi dipergunakan sensor-sensor kontak langsung, maka teknis lagi dipergunakan sensor-sensor kontak langsung, maka teknis pengukurannya dilakukan menggunakan cara radiasi. Untuk pengukuran pengukurannya dilakukan menggunakan cara radiasi. Untuk pengukuran suhu pada daera

suhu pada daerah sangat dingin dibawah 6h sangat dingin dibawah 65oK = 5oK = -208oC ( 0oC = 273,1-208oC ( 0oC = 273,16oK )6oK ) dapat digunakan resistor karbon biasa karena pada suhu ini karbon berlaku dapat digunakan resistor karbon biasa karena pada suhu ini karbon berlaku seperti semikonduktor. Untuk suhu antara 65oK sampai -35oC dapat seperti semikonduktor. Untuk suhu antara 65oK sampai -35oC dapat digunakan kristal silikon dengan kemurnian tinggi sebagai sensor.

digunakan kristal silikon dengan kemurnian tinggi sebagai sensor. 3.

3. a. Tidak diperlukan suhu referensia. Tidak diperlukan suhu referensi b.

b. Sensitivitasnya cukup tinggi, yaitu dapat dilakukan dengan cara mem-Sensitivitasnya cukup tinggi, yaitu dapat dilakukan dengan cara mem-perpanjang kawat yang digunakan dan memperbesar tegangan eksitasi. perpanjang kawat yang digunakan dan memperbesar tegangan eksitasi. c.

c. Tegangan output yang dihasilkan 500 kali lebih besar dari termokopelTegangan output yang dihasilkan 500 kali lebih besar dari termokopel d.

d. Dapat digunakan kawat penghantar yang lebih panjang karena noise tidakDapat digunakan kawat penghantar yang lebih panjang karena noise tidak jadi masalah

jadi masalah e.

e. Tegangan keluaran yang tinggi, maka bagian elektronik pengolah sinyalTegangan keluaran yang tinggi, maka bagian elektronik pengolah sinyal menjadi sederhana dan murah.

(3)

Review

1. Gambarkan kontruksi dari sensor bimetal, termokopel dan termistor

2. Kenapa sensor RTD lebih diunggulkan pemakaiannya dari pada sensor thermal jenis lainnya.

3. Untuk mendeteksi suhu kerja dibawah nol darajat, sensor jenis mana yang paling tepat digunakan.

4. Jelaskan cara kerja sensor infrared pyrometer Jawaban

1. Sensor Bimetal

Termokopel

(4)

2. a. Tidak diperlukan suhu referensi

b. Sensitivitasnya cukup tinggi, yaitu dapat dilakukan dengan cara mem-perpanjang kawat yang digunakan dan memperbesar tegangan eksitasi.

c. Tegangan output yang dihasilkan 500 kali lebih besar dari termokopel

d. Dapat digunakan kawat penghantar yang lebih panjang karena noise tidak jadi masalah

e. Tegangan keluaran yang tinggi, maka bagian elektronik pengolah sinyal menjadi sederhana dan murah.

3. Termistor

4. Memfaatkan perubahan panas antara cahaya yang dipancarkan dengan diterima yang diterima pyrometer terhadap objek yang di deteksi.

SENSOR MECHANICS Latihan:

1. Jelaskan cara kerja LVDT yang digunakan sebagai sensor posisi.

2. Rancanglah sebuah sistem kontrol level cairan yang menggunakan potensiometer sebagai sensor.

3. Dapatkah sensor ultrasonic digunakan untuk mengukur kedalaman laut? Jelaskan Jawaban

1. Pada saat posisi inti di tengah, maka tegangan sekunder pada lilitan dengan resistor R1 dan R2, (dengan harga R1 sama dengan R2) maka besarnya arus pada I1 sama dengan I2, sehingga tegangan drop pada R1 sama dengan tegangan drop R2. Jika inti berada di atas (pada posisi R1) maka tegangan drop pada R1 lebih besar dari pada R2, demikian juga sebaliknya jika posisi inti di bawah maka tegangan drop pada R2 akan lebih besar.

2.

3. Iya dapat, karena sensor ultrasonic mengirimkan sinyal ultrasonik dimana sinyal ini dapat dipantulkan kemudian dibalikkan ke reciever, sensor ini biasanya digunakan kapal kapal.

(5)

Review _:

1. Sebutkan contoh-contoh dari sensor posisi atau displacement. 2. Sebutkan beberapa contoh sensor kecepatan

3. Jelaskan salah satu prinsip operasi dari sensor tekanan

4. Sensor mana yang tepat dan sesuai digunakan sebagai pengontrol aliran fluida laminer

5. Apakah sinar LASER dapat digunakan sebagai sensor level ? Jelaskan. Jawaban

1. Potensiometer, LVDP, dan RVDT, linear Motion Variable Capasitor, Strain Gauge 2. Tachometer,

3. Strain Gage, yang prinsip kerjanya didasarkan pada efek piezoresistive dari bahan semikonduktor, seperti silikon dan germanium. Sensor ini secara fisik bentuknya dibuat kecil. Sensor ini mempunyai keluaran yang sensitip terhadap perubahan temperatur , dan perubahan tahanannya sangat sensitif tetapi tidak linier. Perubahan tahanan dinyatakan dengan Gage Faktor (GF) yaitu perbandingan perubahan tahanan dan perubahan panjang (akibat terjadi regangan)

4. Flow Sensor menggunakan prinsip seperti pipa venturi 5. Tidak.

6.

SENSOR CAHAYA Latihan

1. Apa kelebihan foto transistor dibandingkan foto dioda, jelaskan

2. Bagaimana proses perubahan energi cahaya menjadi energi listrik pada photomultiplier, jelaskan

3. Apa yang dimaksud dengan pirometer optik

4. Apakah fiber optic dapat digunakan sebagai saluran energi photon dari sumber ke beban,jelaskan

(6)

1. - Photo Transistor menghasilkan arus yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan Photo Diode.

-Photo Transistor relatif lebih murah, lebih sederhana dan lebih kecil sehingga mudah untuk diintegrasikan ke berbagai rangkaian elektronika.

-Photo Transistor memiliki respon yang cepat dan mampu menghasilkan Output yang hampir mendekati instan.

-Photo Transistor dapat menghasilkan Tegangan, sedangkan Photoresistor tidak bisa 2. – Memanfaatkan efek fotoelektrik

– Foton dengan nergi lebih tinggi dari workfunction melepaskan elektron dari permukaan katoda

– Elektron dikumpulkan (dipercepat) oleh anoda dengan tegangan (tinggi)

– Multiplikasi arus (elektron) diperoleh dengan dynode bertingkat

– Katoda dibuat dari bahan semi transparan

3. Diguanakan untuk mengukur atau mendeteksi totalradiation dan monochromatic radiation.

4. Iya, karena fiber optic dibuat untuk mentransmisikan energi photon dari sumber ke beban

Review

1. Sebutkan spektrum warna cahaya yang anda ketahui 2. Satu spectrum warna cahaya memiliki apa saja

3. Apa sebabnya bahan semikonduktor dapat dijadikan sebagai bahan dasar sensor cahaya seperti dioda, transistor dsb.

4. Apa kelebihan pirometer optik digunakan sebagai sensor cahaya

5. Apa saja yang dapat dijadikan sebagai sumber-sumber cahaya untuk pengukuran, pengontrolan dan teknik kompensasi

Jawaban

1. Merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu 2. Memiliki frekuensi dan panjang gelombang

(7)

3. Bahan semikonduktor seperti Germanium (Ge) dan Silikon (Si) mempunyai 4 buah electron valensi, masing-masing electron dalam atom saling terikat sehingga electron valensi genap menjadi 8 untuk setiap atom, itulah sebabnya kristal silicon memiliki konduktivitas listrik yang rendah, karena setiap electron terikan oleh atom-atom yang berada disekelilingnya. Untuk membentuk semikonduktor tipe P pada bahan tersebut disisipkan pengotor dari unsure golongan III, sehingga bahan tersebut menjadi lebih bermuatan positif, karena terjadi kekosongan electron pada struktur kristalnyaasas

4. Pirometer optik dapat diguanakan untuk mengukur atau mendeteksi total radiation dan monochromatic radiation. Sehingga lebih detail dalam sensor cahaya

(8)

TRANSDUCER Latihan :

1. Apa yang dimaksud dengan sensor, transduser dan alat ukur 2. Jelaskan perbedaan ketiganya.

3. Persyaratan umum sensor dan transduser adalah linearitas, sensitivitas dan tanggapan respon. Jelaskan maksud dari masing-masing syarat tersebut. 4. Jelaskan perbedaan antara transduser aktif dan transduser pasif.

Jawaban

5. -Sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya.

-Transduser adalah sebuah alat yang bila digerakan oleh suatu energi di dalam sebuah sistem transmisi, akan menyalurkan energi tersebut dalam bentuk yang

sama atau dalam bentuk yang berlainan ke sistem transmisi berikutnya”.

Transmisi energi ini bisa berupa listrik, mekanik, kimia, optic (radiasi) atau thermal (panas).

-Alat ukur adalah sesuatu alat yang berfungsi memberikan batasan nilai atau harga tertentu dari gejala-gejala atau sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi.

2. Sensor untuk mendeteksi suatu besaran, transducer untuk mengubah energi satu ke energi lainnya, alat ukur unutk mengukur suatu besaran tertentu

3. - Linearitas, sinyal masukan yang berubah secara kontinu berbanding lurus dengan sinyal keluaran secara kontinu pula.

- Sensitivitas, kepekaan suatu transducer terhadap kuantitas yang diukur

-Tanggapan respon, seberapa cepat tanggapan suatu transducer terhadap perubahan masukan

4. Transducer aktif, menghasilkan suatu tegangan atau arus analog bila dirangsang dengan suatu bentuk fisis energi.

(9)

Tranducer pasif, memberi tambahan dalam sebuah parameter listrik seperti halnya tahanan, kapasitansi dan lain-lain yang dapat diukur sebagai suatu perubahan tegangan atau kuat arus

Review _:

1. Jelaskan dengan gambar yang dimaksud dengan tanggapan linear dan non linear ? 2. Adakah ketentuan lain yang harus diketahui dalam memilih sensor dan transduser 3. Apa fungsi dan kegunaan external sensor pada sebuah robot ?

4. Sebutkan beberapa buah transduser aktif dan transduser pasif yang anda ketahui? Jawaban

4.

5. Ukuran fisik sensor, keaukratan, jangkauannya, kuantitas yang diukur, ketahanan, penyesuaian dengan lingkungan dan biayanya.

6. Exrternal sensor merupakan sensor yang dipasang diluar bodi robot. Sehingga sebagai sensor keamanan dan sensor untuk penuntun robot.

7. Transduser aktif: termokopel, piezoelektrik, tachogenerator

(10)

PERTEMUAN KE-13

OSILOSKOP

Latihan

1. Definisikan pengertian berikut: fluoresensi, posforisensi, ketahanan persistence), luminisensi

Jawab :

- _Fluoresensi

adalah terpancarnya sinar oleh suatu zat yang telah menyerap sinar atau radiasi elektromagnet lain

- _Fosforisensi

adalah pemendaran cahaya akan berlangsung beberapa saat walaupun radiasi sinar – X sudah dimatikan ( after-glow).

- _Persistensi

adalah kemampuan suatu bahan mempertahankan karakteristiknya.

- _Luminesensi

adalah fenomena fisika berupa pancaran cahaya dari suatu bahan yang tidak panas. Luminesensi adalah emisi cahaya oleh suatu zat yang bukan berasal dari panas, sehingga ia adalah sebuah bentuk radiasi benda dingin. Luminesensi dapat disebabkan oleh reaksi kimia, energi listrik, gerakan subatomik, atau tekanan pada kristal

2. Sebuah CRO tipe laboratorium umumnya menggunakan sebuah cathode follower

untuk menjalankan berkas CRT (‘unblanking cathode follower’) di dalam rangkaian CRT nya. Terangkan fungsinya dan jelaskan operasinya.

Jawab :

Jarum penduga ini dirancang untum memberikan suatu cara yang efisien dalam menggabungkan sinyal frekwensi tinggi yang kenaikan waktunya cepat ke masukan CRO, berisi komponen aktif seperti dioda, FET, BJT atau tabung vakum miniatur. Pada umumnya memiliki nilai impedasi yang sangat tinggi dengan

(11)

pelemahan yang lebih kecil dari jarum penduga pasif. Akan tetapi jarum penduga aktif lebih mahal dan lebih besar dari jarum penduga pasif. Walaupun demikian jarum tersebut memperbesar kemampuan pengukuran sistem jarum penduga dan CRO. Bentuk jarum penduga aktif yang terdahulu adalah jarum penduga cathode follower (CF) yang menggunakan sebuah tabung vakuum trioda miniatur sebagai elemen aktif.

Keseluruhan rangkaian CF terkandung di dalam kepala jarum penduga. Sebuah kabel koaksial menghubungkan keluaran CF ke terminal-terminal masukan CRO. Impedansi

masukan dari rangkaian CF tinggi sekali, khasnya dalam orde 10 MΩ atau lebih.

Sedang kapasitas masukan adalah rendah sekali, kira-kira 5 pF. Sedangkan impedansi keluarandari CF dimaksudkan untuk mengemudikan kabel koaksial yang tertutup pada impedansi karakteristiknya pada masukan CRO. Jarum penduga CF dibatasi pada tegangan masukan yang tidak melebihi beberapa volt, walaupun tegangannya dapat diperbesar dengan penambahan pembagian tegangan terkompensasi 10 : 1 ke masukan CF dengan cara menambah ujung jarum penduga.

1. Bahas hubungan Antara prestasi bidang frekuensi yang lebar (wide band performance) dan sensivitas yang tinggi pada sebuah CRO untuk pemakaian umum. Berikan saran mengenai langkah-langkah yang akan diambil guna memperbaiki prestasi Antara penguatan terhadap lebar bidang frekuensi sebuah CRO.

Tugas Mandiri

1. Sebuah generator basis waktu RC sederhana umumnya memberikan sebuah tegangan tanjak yang tidak linear yang bisa tidak sesuai bagi basis waktu sebuah CRO tipe laboratorium. Berikan beberapa saran mengenai metoda yang dapat digunakan untuk memperbaiki linearitas basis waktu, dan jelaskan prinsip-prinsip yang terkandung di dalam metoda linearisasi ini.

(12)

Osilataor-osilator laboratorium dirancang untuk melakuakan pengukuran yang teliti terhadap waktu dan karena itu memerlukan penyapuan dengan

linearitas penyapuan. Diantaranya yang terpenting adalah

1. Arus pengisisan yang konstan, dengan cara kapasitor pengatur waktu dimuati secara linear dari sumber arus yang konstan.

2. Rangkaian penyapu Miller, dengan cara sebuah masukan tangga (step Input) diubah menjadi sebuah fungsi linear dengan menggunakan integrator operasional.

3. Rangkaian “phantastron” yang merupakan variasi Miller.

4. Rangkaian boostrap, dengan cara arus pengisian yang konstan dapat dipelihara yakni dengan pempertahankan tegangan pada tahanan pengisi ; dan dengan demikian, arus pengisian yang melaluinya adalah konstan. 5. Rangkaian kompensasi, yang digunakan untuk memperbaiki linearitas

rangkaian miller dan rangkaian bootstrep.

2. Berikan alasan pemakaian sebuah saluran tunda (delay ine) dalam sistem defleksi vertical sebuah CRO tipe laboratorium

Jawab :

Semua rangkaian elektronik di dalam CRO ( pelemah, penguat, pembentuk pulsa, generator dan tentu saja didalam kawat rangkaian sendiri ) menyebabkan keterlambatan waktu tertentu di dalam transmisi tegangan sinyal ke pelat-pelat defleksi. Hampir semua keterlambatan ini terjadi di dalam rangkaian-rangkaian yang melakukan pemindahan, pembentukan dan pembangkitan.

3. Pelemahan masukan di dalam penguat vertical sebuah CRO untuk pemakaian

umum umumnya diikuti oleh sebuah rangkaian “emitterfollower”. Sarankan

tiga alasan yang mungkin dengan menggunakan rangkaian ini. Soal Tes Formatif

1. Gambarkan diagram balok sebuah CRO untuk pemakaian umum. Beri nama untuk semua blok dan tunjukkan bentuk-bentuk gelombang yang masuk dan keluar dari masing-masing blok (bila dapat digunakan) dengan menganggap bahwa tegangan yang dimasukkan ke masukan penguat vertical adalah tegangan sinus.

(13)

Jawab :

2. Penguat, respon frekuensi, dan pergeseran fasa sebuah penguat audio 10 W

(rangkuman frekuensi 20 Hz’-20 kHz) akan diukur dengan menggunakan sebuah CRO sebagai alat ukur dasar. Sebuah osilator audio dan beberapa jenis alat-alat ukur tegangan dan arus disediakan. Sarankan suatu teknik pengukuran yang menunjukkan peralatan yang dibutuhkan untuk menentukan tiap pengukuran. Hasil masing-masing pengukuran akan disajikan dalam bentuk grafik. Sarankan suatu cara yang sesuai guna menyajikan hasil-hasil pengukuran, dan secara kira-kira buat sketsa bentuk tiap grafik yang diharapkan.

3. Pelemah masukan pada gambar 9-18 digunakan di dalam sebuah CRO yang memerlukan konstanta waktu sebesar  = 4 S. Tentukan nilai Ca, Ci, Ra dan Ri,

jika jumlah Ra dan Ri adalah 2 MΩ.

4. Basis waktu yang terkalibrasi dari sebuah CRO tipe laboratorium disetel pada 0,2 mV/m. Sakelar peragaan horizontal berada pada posisi penguatan 5 kali (‘5 x magnified’ position). Sebuah gelombang sinus yang frekuensinya tidak

(14)

PERTEMUAN KE-14

OSILATOR

Latihan

1. Definisikan pengertian-pengertian berikut: b. Lebar bidang (bandwidth)

Bandwidth adalah menunjukkan volume data yang dapat di transfer per unit waktu

c. Waktu naik (resisteme)

Waktu naik adalah ukuran waktu yang di ukur mulai dari respon t= 0 sampai dengan respon memotong sumbu steady state yang pertama.

d. Lonjakan (overshoot) adalah variasi tegangan pada sebuah sinyal yang ada pada sebuah sinyal DC.

e. Ringing adalah osilasi sebuah signal secara khusus sebagai response pada input yang mengalami perubahan secara tiba-tiba.

f. Waktu pembebanan (duty cycle)

Duty cycle adalah proporsi waktu dimana komponen, perangkat, atau sistem dioperasikan.

g. PRR

2. Perhatikan osilator jembatan Wien dan jelaskan mengapa frekuensi osilasinya bergantung pada:

f. kapasitor gandeng C1

g. tahanan basis R7 dari Q2

h. tahanan beban R8

i. tegangan sumber _∞

3. Osilator penggeser fasa menggunakan tiga elemen RC secara kaskade sebagai jaringan penggeser fasa antara keluaran dan masukan. Tunjukkan bahwa sebuah jaringan RC dua elemen tidak dapat bekerja dan jelaskan mengapa sebuah

(15)

Tugas Mandiri

1. Sebutkan beberapa faktor yang mempengaruhi kesatbilan dan ketelitian osilator RC seperti halnya osilator penggeser fasa atau osilator jembatan Wien.

Jawab :

Osilator ini menggunakan tahanan dan kapasitor sebagai penentu frekuensinya sehingga paling menentukan ketelitian frekuensi dari osilator ini.. Osilator ini sangat mudah untuk dibangun namun memiliki ketelitian frekuensi yang rendah. Frekuensi dari osilator ini ditentukan oleh tahanan R, kapasitor C dan impedansi masukan dari inverter yang digunakan

2. Apa keuntungan utama dari osilator RC terhadap osilator LC? Faktor-faktor apa yang membatasi osilasi frekuensi tinggi dari osilator RC.

Jawab :

Osilator ini sangat mudah untuk dibangun namun memiliki ketelitian frekuensi yang rendah. Frekuensi dari osilator ini ditentukan oleh tahanan R, kapasitor C dan impedansi masukan dari inverter yang digunakan

3. Parhatikan osilator blok pada Gambar 11-2 dan jelaskan faktor mana yang membatasi lamanya pulsa (pulse duration). Efek apa yang diberikan oleh rasio lebar pulsa dengan periode terhadap transistor.

Soal Tes Formatif

1. Jelaskanprinsipkerjadariosilator– osilatorberikut : a. Osilator Amstrong,

Osilator Amstrong merupakan hasil penerapan rangkaian tangki (tank circuit) kapasitor dan induktor LC. Rangkaian dasar dibuat dengan memberikan bias maju pada sambungan emitor-basis dan bias mundur pada kolektor. Pemberian bias tegangan ke basis, emitor dan kolektor dilakukan lewat resistor R3 . Resistor R1 dan R2 yang berfungsi sebagai

(16)

pembagi tegangan. Rangkaian osilator Amstrong dapat dilihat pada gambar berikut.

4.

a. osilator Harley,

Pada Osilator Hartleyhanya menggunakan satu kumparan beserta satu titik percabangan yang sesuai dengan titik tanah AC yang biasa dari rangkaian Amstrong. Kapasitor penyetelan C1 di shunt terhadap seluruh

kumparan (L1+ L2). Karena titik pencabangan kumparan dihubungkan ke

tanah, rotor dari kapasitor variabel tidak dapat lama ditanahkan. Sinyal keluaran tersedia melalui rangkaian gandengan RC sebagai pengganti gandengan induktif seperti halnya pada osilator Amstrong. Ini tidak mempunyai singkat paut dengan operasi rangkaian; salah satu jenis gandengan keluaran dapat digunakan.

b. osilator jembatan Wien

Osilator ini termasuk jenis osilator RC. Osilator jembatan Wien disebut juga osilator “Twin-T” karena menggunakan dua “T” sirkuit RC beroperasi secara paralel. Satu rangkaian adalah sebuah RCR “T”

yang bertindak sebagai filter low-pass. Rangkaian kedua adalah CRC

“T” yang beroperasi sebagai penyaring bernilai tinggi. Bersama-sama, sirkuit ini membentuk sebuah jembatan yang disetel pada frekuensi osilasi yang diinginkan. Sinyal di cabang CRC dari filter Twin-T yang

(17)

maju, di RCR itu – tertunda, sehingga mereka dapat melemahkan satu sama lain pada frekuensi tertentu.

c. osilator penggerak fasa

Osilator pergeseran fasa termasuk jenis osilator RC. Pada osilator pergeseran fasa terdapat sebuah pembalik fasa total 180 derajat. Pembalik fasa ini di menggeser fasa sinyal output sebesar 180 derajat dan memasukkan kembali ke input sehingga terjadi umpan balik positif. Rangkaian pembalik fasa ini biasanya dibentuk oleh tiga buah rangkaian RC.

2. Rangkaian jembatan Wien pada Gambar 11-7 diubah sedikit dengn

menghubungkan induktor L seri dengan kombinasi seri RC dan mengganti kombinasi parallel RC dengan tahanan Rp

Tentukan :

a. Frekuensi osilasi rangkaian;

b. Penguatan minimal dari kedua tingkatan penguat untuk nilai Rp yang

terbatas

Tugas Mandiri

1. Diinginkan untuk mengubah multivibrator pada soal 11 sehingga waktu

pembebanannya (duty cycle) turun sampai 20 % sembari mempertahankan frekuensi awal. Tunjukkan komponen-komponen tersebut

Jawab :

Siklus kerja (duty cycle) selalu berada di antara 50 dan 100 persen, tergantung pada nilai-nilai komponen kapasitor dan resistor yang menyusunnya. Komponen Surface Mount Device (SMD)

Teknologi film tebal tidak dapat digunakan untuk pembuatan komponen-komponen aktif, seperti: dioda, transistor, dan komponen-komponen semikonduktor lainnya. Oleh karena itu komponen-komponen aktif yang diperlukan dalam suatu rangkaian elektronika yang dibuat harus ditambahkan sendiri ke dalam rangkaian tersebut. Komponen-komponen aktif yang cocok untuk digabungkan

(18)

dalam proses teknologi film tebal ini adalah yang berupa Surface Mount Device (SMD), karena SMD tidak memerlukan lubang pada substrat untuk menempelkan kaki-kakinya. Apabila tidak digunakan SMD atau hanya digunakan komponen standar, komponen-komponen tersebut tentunya akan memerlukan lubang pada substrat. Proses pelubangan dilakukan dengan menggunakan pengeboran ultrasonik atau oleh laser. Proses tersebut memerlukan biaya yang sangat besar, oleh karena itu agar biaya pembuatan dapat ditekan digunakanlah komponen SMD yang tentunya tidak memerlukan proses pengeboran pada substrat. Penempatan komponen SMD yang digunakan pada substrat adalah dengan cara penyolderan SMD tersebut yang sebelumnya telah ditempatkan pada pad konduktor yang telah tercetak. Penyolderan dilakukan dengan menggunakan pasta solder. Di samping berupa komponen aktif, SMD juga menyediakan komponen-komponen pasif, seperti: resistor, kapasitor, dan induktor. Komponen-komponen-komponen pasif tersebut disediakan untuk mengantisipasi terbatasnya bahan pasta yang tersedia dalam proses pembuatan rangkaian hibrida film tebal.

2. Dengan menggunakan satu perangkat komponen tunggal, gambarkan sebuah

susunan rangkaian dengan cara mana frekuensi sebuah multivibrator tidak stabil dapat diubah sepanjang suatu rangkuman yang cukup besar.

3. Gambarkan sebuah susunan rangkaian yang melukiskan begaimana sebuah

multivibrator yang tidak stabil bisa digunakan untuk memperagakan dua jejak pada layar sebuah CRO satu berkas (single beam CRO)

(19)

Soal Tes Formatif

1. _{Sebutkan beberapa faktor yang mempengaruhi kesatbilan dan ketelitian osilator}

RC seperti halnya osilator penggeser fasa atau osilator jembatan Wien. Jawab :

2. _{Apa keuntungan utama dari osilator RC terhadap osilator LC? Faktor-faktor apa}

yang membatasi osilasi frekuensi tinggi dari osilator RC. Jawab :

3. _{Parhatikan osilator blok pada Gambar 11-2 dan jelaskan faktor mana yang}

membatasi lamanya pulsa (pulse duration). Efek apa yang diberikan oleh rasio lebar pulsa dengan periode terhadap transistor.

(20)

4. _{Definisikan pengertian-pengertian berikut:}

a. Distorsi harmonic

Harmonik adalah gangguan yang terjadi pada sistem distribusi tenaga listrik akibat terjadinya distorsi gelombang arus dan tegangan. Pada

dasarnya, harmonik adalah gejala pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya.

b. Distorsi harmonik total

Total Harmonic Distortion atau THD adalah penguat atau pra-penguat spesifikasi yang membandingkan sinyal output dari penguat dengan sinyal input dan mengukur tingkat perbedaan dalam frekuensi yang harmonis antara

keduanya. Perbedaannya disebut distorsi harmonik total c. Distorsi intermodulasi

Intermodulasi adalah suatu gejala saling mempengaruhi antara beberapa sinyal intermodulasi pada sistem penguat akan terjadi apabila penguat tersebut bekerja pada daerah yang tidak linear dan sinyal input lebih dari satu sinyal. Makin jauh keluar dari daerah linear, makin besar daya sinyal intermodulasi. Sehingga makin mengganggu sinyal dasar.

5. _{Rangkaian jembatan Wien pada Gambar 11-7 diubah sedikit dengn}

Tentukan :

c. Frekuensi osilasi rangkaian;

d. Penguatan minimal dari kedua tingkatan penguat untuk nilai Rp yang

(21)

PERTEMUAN KE-15

GENERATOR SINYAL

Latihan

4. Buktikan persamaan (11-7) untuk faktor umpan-balik osilator penggeser fasa pada Gambar 11-8 dengan menggunakan analisis jaringan konvensional terhadap rangkaian umpan-balik RC. Buktikan bahwa pergeseran fasa adalah 180o _{untuk α = 6 dan pada frekuensi ini β = 1/29.}

5. Rencanakan sebuah osilator penggeser fasa agar beroperasi pada frekuensi 10 kHz. Pilih sebuah transistor yang sesuai dan dapatkan nilai tahanan beban minimal (RL dalam gambar 11-8) pada masa rangkaian akan berosilator.

Tentukan perkalian RC yang diperlukan untuk osilasi 10 oHz dan tentukan nilai C setelah memilih nilai R yang sesuai.

6. Pada multivibrator tidak stabil (astable multivibrator) di Gambar 11-10 diberikan nilai komponen-komponen berikut:

R1 = R2 = 50k Ω C1 = C2 = 0,02 µF R3 = R4 = 1 k Ω Vas = -10 V Vcc = 10 V Tentukan: a. Frekuensi osilasi;

b. Amplitude plusakeluaran pada kolektor Q2;

c. Waktu pembebanan (duty cycle) dari gelombang keluaran 2.1 Tugas Mandiri

4. Diinginkan untuk mengubah multivibrator pada soal 11 sehingga waktu

pembebanannya (duty cycle) turun sampai 20 % sembari mempertahankan frekuensi awal. Tunjukkan komponen-komponen tersebut

(22)

Jawab :

Siklus kerja (duty cycle) selalu berada di antara 50 dan 100 persen, tergantung pada nilai-nilai komponen kapasitor dan resistor yang menyusunnya. Komponen Surface Mount Device (SMD)

Teknologi film tebal tidak dapat digunakan untuk pembuatan komponen-komponen aktif, seperti: dioda, transistor, dan komponen-komponen semikonduktor lainnya. Oleh karena itu komponen-komponen aktif yang diperlukan dalam suatu rangkaian elektronika yang dibuat harus ditambahkan sendiri ke dalam rangkaian tersebut. Komponen-komponen aktif yang cocok untuk digabungkan dalam proses teknologi film tebal ini adalah yang berupa Surface Mount Device (SMD), karena SMD tidak memerlukan lubang pada substrat untuk menempelkan kaki-kakinya. Apabila tidak digunakan SMD atau hanya digunakan komponen standar, komponen-komponen tersebut tentunya akan memerlukan lubang pada substrat. Proses pelubangan dilakukan dengan menggunakan pengeboran ultrasonik atau oleh laser. Proses tersebut memerlukan biaya yang sangat besar, oleh karena itu agar biaya pembuatan dapat ditekan digunakanlah komponen SMD yang tentunya tidak memerlukan proses pengeboran pada substrat. Penempatan komponen SMD yang digunakan pada substrat adalah dengan cara penyolderan SMD tersebut yang sebelumnya telah ditempatkan pada pad konduktor yang telah tercetak. Penyolderan dilakukan dengan menggunakan pasta solder. Di samping berupa komponen aktif, SMD juga menyediakan komponen-komponen pasif, seperti: resistor, kapasitor, dan induktor. Komponen-komponen-komponen pasif tersebut disediakan untuk mengantisipasi terbatasnya bahan pasta yang tersedia dalam proses pembuatan rangkaian hibrida film tebal.

(23)

5. Dengan menggunakan satu perangkat komponen tunggal, gambarkan sebuah

susunan rangkaian dengan cara mana frekuensi sebuah multivibrator tidak stabil dapat diubah sepanjang suatu rangkuman yang cukup besar.

6. Gambarkan sebuah susunan rangkaian yang melukiskan begaimana sebuah

multivibrator yang tidak stabil bisa digunakan untuk memperagakan dua jejak pada layar sebuah CRO satu berkas (single beam CRO)

Soal Tes Formatif

6. _{Sebutkan beberapa faktor yang mempengaruhi kesatbilan dan ketelitian osilator}

RC seperti halnya osilator penggeser fasa atau osilator jembatan Wien. Jawab :

7. _{Apa keuntungan utama dari osilator RC terhadap osilator LC? Faktor-faktor apa}

(24)

Jawab :

8. _{Parhatikan osilator blok pada Gambar 11-2 dan jelaskan faktor mana yang}

membatasi lamanya pulsa (pulse duration). Efek apa yang diberikan oleh rasio lebar pulsa dengan periode terhadap transistor.

9. _{Definisikan pengertian-pengertian berikut:}

a. Distorsi harmonic

Harmonik adalah gangguan yang terjadi pada sistem distribusi tenaga listrik akibat terjadinya distorsi gelombang arus dan tegangan. Pada

dasarnya, harmonik adalah gejala pembentukan gelombang-gelombang dengan frekuensi berbeda yang merupakan perkalian bilangan bulat dengan frekuensi dasarnya.

b. Distorsi harmonik total

Total Harmonic Distortion atau THD adalah penguat atau pra-penguat spesifikasi yang membandingkan sinyal output dari penguat dengan sinyal input dan mengukur tingkat perbedaan dalam frekuensi yang harmonis antara

keduanya. Perbedaannya disebut distorsi harmonik total c. Distorsi intermodulasi

Intermodulasi adalah suatu gejala saling mempengaruhi antara beberapa sinyal intermodulasi pada sistem penguat akan terjadi apabila penguat tersebut bekerja pada daerah yang tidak linear dan sinyal input lebih dari satu sinyal. Makin jauh keluar dari daerah linear, makin besar daya sinyal intermodulasi. Sehingga makin mengganggu sinyal dasar.

10._{Rangkaian jembatan Wien pada Gambar 11-7 diubah sedikit dengn}

Tentukan :

(25)

f. Penguatan minimal dari kedua tingkatan penguat untuk nilai Rp yang