Motor DC Transistor PENDAHULUAN

Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT89S51

2.2 Motor DC

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik Menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik digunakan juga di rumah mixer, bor listrik, fan angin dan di industri. Universitas Sumatera Utara Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor motor menggunakan sekitar 70 beban listrik total di industri. Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator bagian yang tidak berputar dan kumparan jangkar disebut rotor bagian yang berputar. Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan GGL yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalammedan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen. Gambar 2.2 Motor DC Sederhana Universitas Sumatera Utara

2.3 Komponen- Komponen Pendukung

2.3.1 Resistor

Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik Yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resitor dibagi menjadi 2 yaitu : Fixed Resistor dan Variable Resistor pada umumnya terbuat dari carbon film atau metal Film tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain. Pada dasarnya semua bahan memliki sifat resistif namun beberapa bahan Tembaga perak dan emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang Yang sangat kecil. Bahan bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, Sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan Bahan material seperti karet ,gelas, karbon memilki resistansi yang lebih besar Menahan aliran elektron dan disebut sebagai isolator. 2.3.2 Fixed Resistor Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Tipe resistor yang umum berbentuk gelang kodewarna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan ohm meter. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh ELA Universitas Sumatera Utara Electronic Industries Association Gambar 2.3 Resistor karbon Tabel 2.2 Gelang Resistor Universitas Sumatera Utara Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan kearah gelang toleransi berwarna coklat, emas, atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini berada Pada bahan resistor yang paling pojok atau jugadengan lebar yang lebih menonjol Sedangkan warna gelang yang keempat agak sedikir ke dalam. Dengan demikian Pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resistor tersebut.kalau Anda telah bisa menentukan mana gelang pertama selanjutnya adalah membaca Nilai resistansinya. Biasanya resistor dengan toleransi 5, 10 atau 20 memiliki gelang tidak termasuk gelang toleransi. Tetapi resistor dengan toleransi 1 atau 2 toleransi kecil memiliki 4 gelang tidak termasuk gelang toleransi. Gelang Pertama dan seterusnya berturut turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang Terakhir adalah faktor pengalinya.

2.3.3 Variable Resistor

Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama dinamakan variable resistor dan nilainya dapat diubah sesuai keinginan dengan mudah dan sering digunakan untuk pengaturan volume, bass, balance, dll. Sedangkan yang kedua adalah semi -f ixed resistor. Nilai dari resistor ini biasanya hanya diubah pada kondisi tertentu saja. Contoh penggunaan dari semi- fixed resistor adalah tegangan referensi yang digunakan untuk ADC, fine tune circuit, dll. Ada beberapa model pengaturan nilai Variable resistor, yang sering digunakan adalah dengan cara memutar. Pengubahan nilai dengan cara memutar biasanya terbatas sampai 300 derajat putaran. Ada beberapa model variable resistor yang harus Universitas Sumatera Utara diputar berkali – kali untuk mendapatkan semua nilai resistor. Model ini dinamakan “Potentiometers” atau “Trimmer Potentiometers” . Gambar 2.4 Potensiometer Penggunaan alat bantu potensiometer banyak digunakan sebagai kontrol pengguna, dan dapat mengontrol berbagai fungsi yang sangat luas peralatannya. tetapi meluasnya dalam penggunaan potensiometer pada barang elektronik konsumen telah menurun pada 1990-an, dengan adanya kontrol digital yang sekarang lebih umum digunakan. Namun mereka tetap dalam banyak aplikasi, seperti kontrol volume dan sebagai sensor posisi salah satu aplikasi yang penggunaanya paling umum untuk potensiometer rendah daya modern adalah sebagai alat kontrol audio. Kedua Universitas Sumatera Utara potensiometer linier juga dikenal sebagai fader dan potensiometer putar biasanya disebut tombol-tombol secara teratur digunakan untuk mengatur kenyaringan, redaman frekuensi dan karakteristik lain dari sinyal audio dalam audio control. The pot log potensiometer juga digunakan sebagai kontrol volume di amplifier audio, di mana ia juga disebut lancip pot audio, karena respon amplitudo dari telinga manusia juga logaritma. Memastikan bahwa, pada kontrol volume ditandai 0 hingga 10, misalnya, pengaturan dari 5 suara setengah keras sebagai pengaturan 10. Ada juga sebuah pot anti-log atau lancip audio sebaliknya yang hanya kebalikan dari potensiometer logaritmik. Hal ini hampir selalu digunakan dalam konfigurasi mengeroyok dengan potensiometer logaritmik, misalnya, dalam kontrol keseimbangan audio. Adapun fungsi potensiometer sebagai kontrol nada atau equalizer dalam penggunaan kombinasi dan jaringan filter, sebelumnya untuk televisi dipergunakan untuk mengontrol kecerahan gambar, kontras, dan respon warna. Sebuah potensiometer sering digunakan untuk mengatur menahan vertikal, yang mempengaruhi sinkronisasi antara menyapu sirkuit internal penerima kadang- kadang multivibrator. Potensiometer juga sangat banyak digunakan sebagai bagian dari transduser perpindahan karena kesederhanaan konstruksi dan karena mereka dapat memberikan sinyal keluaran yang besar. untuk komputasi Dalam komputer analog, potensiometer presisi tinggi digunakan untuk skala hasil antara oleh faktor konstan yang diinginkan, atau untuk mengatur kondisi awal untuk perhitungan. Universitas Sumatera Utara Sebuah potensiometer bermotor dapat digunakan sebagai generator fungsi, menggunakan kartu perlawanan non-linear untuk memasok aproksimasi untuk fungsi trigonometri. Sebagai contoh, putaran poros mungkin mewakili sudut, dan rasio pembagian tegangan dapat dibuat sebanding dengan cosinus sudut.

2.4 Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan energimuatan listrik .Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan- muatan positif dan negatif di awan. Universitas Sumatera Utara Dielektrik Elektroda Elektroda Gambar 2.5 Skema Kapasitor Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai di dalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC Filter, dan penyimpan energi listrik. Diadalamnya 2 buah pelat elektroda yang Saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang Digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan Tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama Kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti Bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap – tiap kapasitor adalah Dielektriknya. Berikut ini adalah jenis jenis kapasitor yang digunakan dalam pekerjaan sehari hari : Universitas Sumatera Utara

2.4.1 Electrolytic Capacitor ELCO

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, 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 Al 2 O 3 pada permukaannya. Gambar 2.6 Kapasitor Elco Universitas Sumatera Utara

2.4.2 Ceramic Capasitor

Kapasitor menggunakan bahan titanium acid barium untuk dielektriknya. Karena tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada Rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal Frekuensi tinggi menuju ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk Rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal. Jenis ini tidak Mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat Kecil dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas. Gambar 2.7 Ceramic Capacitor 2.4.3 Nilai Kapasitor Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat angka Atau kode yang tertera pada badan kapsitor tersebut. Untuk kapasitor jenis Elektrolit memang mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas Universitas Sumatera Utara Pada tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain Nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit,dimana 3 digit pertama merupakan Angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan toleransinya. Untuk 3 Digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk menentukan 10n , nilai n Dapat dilihat pada tabel dibawah : Tabel 2.3 Nilai Kapasitor Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474J, berarti nilai Kapasitansinya adalah 47 + 104 = 470.000 pF = 0,47µF sedangkan toleransinya Yang harus diingat didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam pF Pico Farad. Universitas Sumatera Utara

2.5 Transistor

Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah terminal Terminal itu disebut emitor, basis, dan kolektor. transistor seakan akan dibentuk Dari penggabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling Digabungkan dengan cara menyambungkan salah satu sisi dioda yang senama. Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga Menghasilkan transistor NPN. Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan Bahan P adalah silicon dan germanium. Oleh karena itu, dikatakan : 1. Transistor Germanium PNP 2. Transistor Silikon NPN 3. Transistor Silikon PNP 4. Transistor Germanium NPN Semua komponen didalam rangkaian transistor dengan simbol. Anak Panah yang terdapat didalam simbol menunjukkan arah yang melalui transistor. Gambar 2.8 Simbol Tipe Transistor Universitas Sumatera Utara Keterangan : C = Kolektor E = Emitor B = Basis Didalam pemakaiannya, transistor dipakai sebagai komponen saklar switching dengan memanfaatkan daerah penjenuhan saturasi dan daerah Penyumbatan cut off yang ada pada karakteristik transistor. Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emitor Secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emitor terhubung langsung short. Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emitor V CE = 0 Volt pada Keadaan ideal, tetapi pada kenyataannya V CE bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan Menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaaan on Universitas Sumatera Utara Gambar 2.9 Transistor Sebagai Saklar ON Pada daerah penyumbatan, nilai resistansi persambungan kolektor emitor secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emitor terbuka open. Keadaan ini menyebabkan tegangan Vcb sama dengan tegangan sumber Vcc. Tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena Terdapat arus bocor dari kolektor ke emitor. Dengan menganalogikan transistor Sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti pada gambar dibawah ini : Gambar 2.10 Transistor Sebagai Saklar OFF Universitas Sumatera Utara

2.6 Dioda