BAB I PENDAHULUAN
A. Pendahuluan
Listrik sudah menjadi kebutuhan primer yang sudah tidak bisa dipisahkan dari kehidupan manusia. Hampir semua aktivitas yang dilakukan masyarakat tergantung pada adanya energi listrik. Lalu bagaimana listrik bisa terjadi?
Listrik terjadi karena adanya pergerakan/aliran elektron yang disebut arus listrik. Tidak akan ada listrik apabila tidak ada arus listrik. Agar arus listrik yang mengalir ini lancar dan konstan, maka ia membutuhkan suatu zat penghambatnya, yaitu hambatan listrik. Kita dapat menggunakan analogi air untuk memahami konsep hambatan listrik. Arus listrik kita analogikan sebagai aliran air yang mengalir, dan hambatan listrik dianalogikan sebagai diameter pipa tempat air mengalir. Apabila diameter pipa diperkecil, maka jumlah air yang mengalir akan semakin kecil. Begitupun sebaliknya, apabila diperbesar maka air akan mengalir lebih banyak.
Hambatan ini sangat penting dalam suatu rangkaian listrik. Alat yang digunakan untuk menghambat listrik dalam dunia kelistrikan disebut Resistor. Selanjutnya akan dijelaskan lebih dalam lagi mengenai resistor.
B. Tujuan
1. Memahami pengertian, karakteristik serta jenis resistor. 2. Memahami jenis rangkaian resistor.
BAB II PEMBAHASAN
A. Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang paling dasar dan paling banyak digunakan. Hampir semua peralatan elektronika menggunakan resistor. Ada banyak sekali jenis resistor yang dijual dipasaran mulai dari resistor ukuran sangat kecil yang ditempel pada permukaan PCB atau lebih dikenal dengan nama Surface Mounting Device (SMD) hingga resistor daya yang memiliki ukuran yang besar.
Prinsip kerja resistor adalah dengan mengatur elektron (arus listrik) yang mengalir melewatinya dengan menggunakan jenis material konduktif tertentu yang dicampur dengan material lain sehingga menimbulkan suatu hambatan pada aliran arus listrik. Resistor juga dapat dirangkai secara seri, parallel atau gabungannya sehingga dapat digunakan untuk membagi arus listrik, tegangan listrik, penurun tegangan, filter dan sebagainya.
Resistor adalah komponen elektronika pasif yang tidak memiliki sumber daya listrik sendiri atau fungsi penguatan (amplification) dan pengolahan signal, tetapi hanya mengurangi arus dan tegangan suatu signal yang melewatinya. Pada saat resistor dilewatkan arus listrik maka terdapat sejumlah energi yang hilang dalam bentuk panas.
Untuk dapat dilewati oleh arus listrik maka pada kedua kaki resistor harus ada beda potensial listrik. Besar potensial listrik ini seimbang dengan besar rugi-rugi panas yang timbul pada resistor. Semakin besar beda potensial listrik
, maka semakin besar rugi-rugi panas yang timbul. Pada rangkaian DC beda potensial ini dikenal dengan sebutan voltage drop. Tegangan jepit pada resistor dapat diukur dengan mengukur beda potensial pada kaki-kaki resistor pada saat resistor sedang mengalirkan arus listrik.
Resistor termasuk jenis komponen elektronika linier yang menghasilkan voltage drop antara kedua kaki ketika arus listrik mengalir melewatinya. Besar arus listrik dan voltage drop yang terjadi mengikuti aturan hukum Ohm. Besar hambatan resistor akan menentukan besar arus listrik yang mengalir atau besar tegangan jepit yang timbul. Hal ini akan sangat berguna dalam pengaturan arus dan tegangan listrik di rangkaian elektronika.
B. Jenis Resistor
Dilihat dari fungsinya, resistor dapat dibagi menjadi: 1. Fixed Resistor (Resistor Tetap)
Yaitu resistor yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan). Resistor ini biasanya dibuat dari nikelin atau karbon. Berfungsi sebagai pembagi tegangan, mengatur atau membatasi arus pada suatu rangkaian serta memperbesar dan memperkecil tegangan.
a. Carbon Composite Reisitor
Carbon composite reisitor adalah jenis resistor yang paling banyak dibuat dan memiliki harga yang sangat murah. Resistor ini dibuat dari campuran karbon dan keramik dengan komposisi tertentu
Rasio karbon dan keramik (konduktor terhadap isolator) menentukan hambatan total resistor. Semakian banyak kandungan karbonnya maka hambatan resistor akan semakin kecil dan sebaliknya semakin kecil kandungan karbonnya maka hambatan resistor akan semakin besar. Campuran karbon dan keramik dicampur dengan baik dan merata kemudian dicetak dalam bentuk tabung kecil yang pada kedua ujung tabung dipasangkan seutas kawat konduktor kecil sebagai kaki resistor. Sisi luar resistor ditutup dengan bahan isolator dan diberikan kode warna untuk menentukan nilai hambatan resistor.
Carbon composite reisitor adalah resistor dengan daya rendah hingga medium yang memiliki tingkat induktansi yang kecil sehingga
Gambar 2. Simbol Resistor Tetap
bagus digunakan pada rangkaian elektronika yang bekerja pada frekuensi tinggi, seperti rangkaian radio. Resistor ini tidak tahan terhadap panas dan noise. Carbon composite reisitor ditandai dengan huruf CR contohnya CR10kOhm, dan memiliki tingkat toleransi E6 (20%), E12 (10%) dan E24 (5%). Carbon composite reisitor mempunyai daya 0,125 Watt hingga 5 Watt.
Carbon composite reisitor memiliki harga yang murah dan umum digunakan dalam rangkaian elektronika. Untuk aplikasi elektronika yang membutuhkan tingkat tolerasi yang lebih baik maka dibuatlah resistor film (Film tipe resistor).
b. Film Type Resistor (Resistor Film)
Film Type Resistor dibuat dari bahan metal film, carbon film atau metal oxide film. Biasanya dibuat dengan menambahkan logam murni seperti nikel atau oksida film seperti timah oksida ke dalam subtract keramik.
Resistor ini dibuat dari bahan metal film, karbon film atau metal oksida film. Lapisan tipis logam murni seperti nikel atau oksida logam seperti timah oksida ditambahkan ke dalam isolator yang umumnya
menggunakan bahan keramik. Tebal dan panjang gulungan lapisan film akan menentukan besarnya nilai hambatan resistor.
Film Type Resistor memiliki toleransi hambatan yang bagus umumnya dibawah 1 %. Karena dibuat dari bahan metal film dan memerlukan pengerjaan dengan teknologi tinggi, resistor ini memiliki harga yang mahal dan hanya digunakan untuk keperluan khusus yang membutuhkan nilai hambatan dengan toleransi yang kecil.
Ciri khas resistor ini, memiliki 5 buah gelang sebagai penanda besarnya hambatan yang dimiliki dan umumnya memiliki warna biru. Dipasaran sering dijumpai dengan daya 0,125 Watt sampai 1 Watt. c. Wire Wound Resistor
Sesuai dengan namanya, resistor ini dibuat dari gulungan kawat nikrom. Kawat nikrom adalah kawat yang memiliki hambatan jenis yang besar. Kawat nikrom dengan ukuran tertentu digulung dengan rapat namun masih memiliki jarak pisah pada sebatang keramik. Semakin kecil dan panjang gulungan maka semakin besar hambatan resistor dan sebaliknya.
Karena dibuat dari gulungan kawat nikrom, maka resistor ini dapat bekerja pada arus dan tegangan listrik yang besar, namun melepaskan panas yang cukup besar sehingga body resistor dibuat dari bahan logam (biasanya alumunium) yang dilengkapi dengan sirip pendingin. Tujuannya untuk membuang panas yang dihasilkan resistor.
Wire wound resistor umum digunakan sebagai beban, pull-up atau pull down pada arus listrik yang besar.
Wire wound resistor memiliki nilai hambatan dari 0,01 Ohm hingga 100 Kohm. Dengan daya 5 Watt hingga 300 Watt. Nilai toleransi yang tersedia berkisar dari 1 % hingga 20 %.
d. SDM Resistor
SMD resistor adalah resistor yang dibuat dari bahan semikonduktor, biasanya mengunakan semikonduktor silikon. Resistor ini memiliki ukuran yang kecil dan dipasang pada jalur rangkaian tanpa perlu proses pengeboran pada pcb. Karena ukurannya yang kecil dan membutuhkan teknik penyolderan khusus, maka resistor ini jarang digunakan pada rangkaian-rangkaian umum. Umumnya resistor smd banyak dijumpai pada rangkaian elektronika modern seperti komputer, HP, televisi modern.
Tujuan utama dibuatnya smd resistor adalah untuk memperkecil rangkaian elektronika. Karena dibuat dari bahan silikon dan memiliki ukuran yang kecil, resistor ini memiliki harga yang murah.
Nilai hambatan biasanya dicetak langsung pada body resistor dengan kode. Sdm resistor memiliki toleransi lebih kecil dari 1% dengan daya yang kecil (<0,25 Watt). Gambar 8 menunjukan contoh resistor smd dan pemasangannya pada pcb.
2. Variable Resistor (Resistor Tidak Tetap)
Yaitu resistor yang nilainya dapat berubah-ubah dengan jalan menggeser atau memutar toggle pada alat tersebut, sehingga nilai resistor dapat kita tetapkan sesuai dengan kebutuhan. Berfungsi sebagai pengatur volume pada sound system, pengatur tinggi rendahnya nada (bass/treble) serta berfungsi sebagai pembagi tegangan arus dan tegangan. Variabel resistor ada 2 jenis yaitu:
a. Potensiometer
Adalah variabel resistor yang besar hambatannya dapat diubah-ubah dengan menggunakan tangan. Berikut adalah lambang dan gambar variabel resistor.
Gambar 6. SDM Resistor dan Pemasangannya pada PCB
Sebuah potensiometer memiliki 3 buah terminal (kaki), seperti tampak pada gambar 10. Kaki A dan B adalah sebuah resistor tetap sedangkan kaki W (kaki tengah) memiliki kontak yang dapat bergeser sepanjang hambatan A dan B, sehingga bila kontak digeser maka hambatan A-W dan W-B akan berubah.
b. Trimmer Potensiometer (Trimpot)
Merupakan potensiometer yang hanya bisa diubah nilai hambatannya dengan menggunakan sebuah obeng untuk memutar kontaknya. Berikut lambang dan gambar trimpot.
3. Termistor
Termistor adalah hambatan yang nilainya dapat berubah secara linier terhadap kenaikan temperatur. Jadi hambatan sebuah termistor dipengaruhi oleh temperatur alat tersebut. Termistor sering digunakan sebagai sensor panas atau dapat juga digunakan untuk menjaga suhu suatu rangkaian atau alat supaya tetap stabil.
Termistor ada 2 jenis yaitu NTC (Negative Temperature Coefficient) dan PTC (Positive Temperature Coefficient). Pada NTC hambatannya akan turun bila temperaturnya naik sedangkan pada PTC sebaliknya, hambatan akan naik seiring dengan naiknya temperatur.
4. Light Dependent Resistor (LDR)
LDR yaitu jenis resistor yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila terkena cahaya gelap nilai tahanannya semakin besar, sedangkan bila terkena cahaya terang nilainya menjadi semakin kecil.
Gambar 9. Termistor Beserta Simbolnya
C. Membaca Nilai Resistor
Pada resistor jenis carbon maupun metalfilm biasanya digunakan kode-kode warna sebagai petunjuk besarnya nilai resistansi (tahanan) dari resistor. Resistor ini mempunyai bentuk seperti tabung dengan dua kaki di kiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk cincin kode warna, kode ini untuk mengetahui besar resistansi tanpa harus mengukur besarnya dengan ohmmeter. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association) seperti yang ditunjukkan pada tabel 1.
Tabel 1
Besaran resistansi suatu resistor dibaca dari posisi cincin yang paling depan ke arah cincin toleransi. Biasanya posisi cincin toleransi ini berada pada badan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih menonjol, sedangkan posisi cincin yang pertama agak sedikit ke dalam. Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resistor tersebut. Kalau kita telah bisa menentukan mana cincin yang pertama selanjutnya adalah membaca nilai resistansinya.
Jumlah cincin yang melingkar pada resistor umumnya sesuai dengan besar toleransinya. Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki 3 cincin (tidak termasuk cincin toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi kecil) memiliki 4 cincin (tidak termasuk cincin toleransi). Cincin pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan cincin terakhir adalah faktor pengalinya.
Misalnya resistor dengan cincin kuning, violet, merah dan emas. Cincin berwarna emas adalah cincin toleransi. Dengan demikian urutan warna cincin resistor ini adalah, cincin pertama berwarna kuning, cincin kedua berwarna violet dan cincin ke tiga berwarna merah. Cincin ke empat yang berwarna emas adalah cincin toleransi. Dari tabel 1.1 diketahui jika cincin toleransi berwarna emas, berarti resistor ini memiliki toleransi 5%. Nilai resistansinya dihitung sesuai dengan urutan warnanya. Pertama yang dilakukan adalah menentukan nilai satuan dari resistor ini. Karena resistor ini resistor 5% (yang biasanya memiliki tiga cincin selain cincin toleransi), maka nilai satuannya ditentukan oleh cincin pertama dan cincin kedua. Masih dari tabel 1.1, diketahui cincin kuning nilainya = 4 dan cincin violet nilainya = 7. Jadi cincin pertama dan ke
dua atau kuning dan violet berurutan, nilai satuannya adalah 47. Cincin ketiga adalah faktor pengali, dan jika warna cincinnya merah berarti faktor pengalinya adalah 100. Sehingga dengan ini diketahui nilai resistansi resistor tersebut adalah nilai satuan x faktor pengali atau 47 x 100 = 4700 Ohm = 4,7K Ohm dan toleransinya adalah + 5%. Arti dari toleransi itu sendiri adalah batasan nilai resistansi minimum dan maksimum yang di miliki oleh resistor tersebut. Nilai sebenarnya dari resistor 4,7k Ohm + 5% adalah 4700 x 5% = 235
Maka didapat nilai: Rmaks = 4700 + 235 = 4935 Ohm
Rmin = 4700 – 235 = 4465 Ohm
Apabila resistor di atas di ukur dengan menggunakan ohmmeter dan nilainya berada pada rentang nilai maksimum dan minimum (4465 s/d 4935) maka resistor tadi masih memenuhi standar. Nilai toleransi ini diberikan oleh pabrik pembuat resistor untuk mengantisipasi karakteristik bahan yang tidak sama antara satu resistor dengan resistor yang lainnya sehingga para desainer elektronika dapat memperkirakan faktor toleransi tersebut dalam rancangannya. Semakin kecil nilai toleransinya, semakin baik kualitas resistornya. Sehingga dipasaran resistor yang mempunyai nilai toleransi 1% jauh lebih mahal dibandingkan resistor yang mempunyai toleransi 5%.
Spesifikasi lain yang perlu diperhatikan dalam memilih resistor pada suatu rancangan selain besar resistansi adalah besar watt-nya atau daya maksimum yang mampu ditahan oleh resistor. Karena resistor bekerja dengan di aliri arus listrik, maka akan terjadi disipasi daya berupa panas sebesar:
Semakin besar ukuran fisik suatu resistor, bisa menunjukkan semakin besar kemampuan disipasi daya resistor tersebut. Umumnya di pasar tersedia ukuran 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2, 5, 10 dan 20 watt. Resistor yang memiliki disipasi daya maksimum 5, 10 dan 20 watt umumnya berbentuk balok memanjang persegi empat berwarna putih, namun ada juga yang berbentuk silinder dan biasanya untuk resistor ukuran besar ini nilai resistansi di cetak langsung dibadannya tidak berbentuk cincin-cincin warna, misalnya 100Ω5W atau 1KΩ10W.
D. Resistor Pada Rangkaian DC
Dalam praktek para desainer terkadang membutuhkan resistor dengan nilai tertentu. Akan tetapi nilai resistor tersebut tidak ada di toko penjual, bahkan pabrik sendiri tidak memproduksinya. Solusi untuk mendapatkan suatu nilai resistor dengan resistansi yang unik tersebut dapat dilakukan dengan cara merangkaikan beberapa resistor sehingga didapatkan nilai resistansi yang dibutuhkan. Terdapat dua cara untuk merangkaikan resistor, yaitu seri dan parallel.
1. Rangkaian Seri
Bila resistor dirangkai secara seri maka nilai hambatan totalnya akan bertambah.
Rangkaian seri dapat digunakan untuk membagi tegangan listrik. hambatan total dan pembagian tegangan listrik dapat dihitung sebagai berikut:
Gambar diatas menunjukan 3 buah resistor dirangkai secara seri dan dihubungkan dengan sumber arus DC sebesar V volt, maka dapat diketahui:
𝑖 = 𝑖1 = 𝑖2 = 𝑖3 𝑉 = 𝑉1+ 𝑉2+ 𝑉3
Dari hukum Ohm diketahui:
𝑉 = 𝑖. 𝑅 Maka didapat:
𝑖. 𝑅𝑠 = 𝑖. 𝑅1+ 𝑖. 𝑅2+ 𝑖. 𝑅3
𝑅𝑠 = 𝑅1+ 𝑅2+ 𝑅3
Gambar 13. Rangkaian Resistor Seri
Tegangan untuk tiap resistor (voltage drop) dapat dihitung: 𝑉1 = 𝑖. 𝑅1 𝑉2 = 𝑖. 𝑅2 𝑉3 = 𝑖. 𝑅3 2. Rangkaian Parallel
Bila resistor dirangkai secara paralel, maka hambatan total akan lebih kecil dari hambatan resistor terkecil yang ada di dalam rangkaian.
Pada rangkaian resistor paralel terjadi proses pembagian arus listrik, sedangkan tegangan sama untuk tiap resistor. Hambatan total dan pembagian arus listrik dapat dihitung sebagai berikut.
Gambar 15. Rangkaian Resistor Parallel
Gambar diatas menunjukan 3 buah resistor yang dipasang secara paralel dan dihubungkan ke sumber arus DC, maka hambatan resistor total akan menjadi kecil dan terjadi proses pembagian arus listrik. Besar hambatan total dan arus listrik yang mengalir pada tiap resistor dapat dihitung sebagai berikut:
𝑉 = 𝑉1 = 𝑉2 = 𝑉3
𝑖 = 𝑖1+ 𝑖2+ 𝑖3
Dari hukum Ohm diketahui:
𝑖 =𝑉 𝑅 Maka didapat: 𝑉 𝑅𝑃 = 𝑉 𝑅1+ 𝑉 𝑅2+ 𝑉 𝑅3 1 𝑅𝑃 = 1 𝑅1+ 1 𝑅2+ 1 𝑅3
Arus listrik yang mengalir di tiap resistor: 𝑖1 = 𝑉 𝑅1 𝑖2 = 𝑉 𝑅2 𝑖3 = 𝑉 𝑅3
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan
Resistor merupakan sebuah komponen elektronika pasif yang digunakan untuk menghambat suatu aliran arus listrik. Resistor yang dihubung dengan sumber DC dapat digunakan sebagai pembagi tegangan jika dirangkai seri, dan sebagai pembagi arus jika dirangkai parallel. Terdapat berbagai jenis resistor: 1. Resistor tetap
2. Variable resistor 3. Termistor
