Bab 4_Elektronika dalam praktek
ELEKTRONIKA 1
Pendahuluan
Sebelum mempelajari sifat piranti-piranti elektronik serta mengkaji berbagai teori untuk keperluan analisis dan perancangan rangkaian elektronika analog, perlu dipelajari terlebih dahulu elektronika dalam praktek. Tujuan mempelajari aspek-aspek praktis dari elektronika agar kita dapat lebih mengenal piranti-piranti elektronika melalui kegiatan pengukuran.
Resistor Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghambat arus dalam suatu rangkaian listrik.
Sifat Resistor:
- Jika pada ujung-ujungnya dipasang tegangan, akan mengalirkan arus:
V I R
- Dapat mengalirkan arus searah maupun bolak-balik.
- Dapat mengalirkan arus bolak-balik berfrekuensi tinggi maupun rendah.
Resistor
Sifat Resistor:
Nilai hambatan pengganti dari susunan seri adalah:
R p =R 1 +R 2+R
3 +...dst Nilai hambatan pengganti dari susunan paralel adalah:
Jika dua buah resistor R 1 dan R 2 disusun secara seri, maka nilai resistansi penggantinya adalah R 1 +R 2 dan jika disusun secara paralel nilai resistansi penggantinya adalah
R 1 .R 2 /(R 1 +R 2 ).
... dst R
1 R
1 R
1
3
2
1 p Resistor
Sebagai latihan, coba hitung nilai pengganti dari susunan resistor berikut ini dengan R = R = R = R = R = 20 ohm. 1 2 3 4 5
Resistor
Simulasi Sifat Resistor: Arus DC
Arus AC Terlihat bahwa untuk arus DC maupun AC resistor dapat mengalirkan arus sebesar V/R=10mA. Untuk arus AC frekuensi rendah yakni 1KHz maupun frekuensi tinggi 1MHz, resistor juga dapat mengalirkan arus. Resistor
Kegunaan Resistor:
- Mengatur atau membatasi besarnya kuat arus yang lewat pada suatu rangkaian.
- Membagi tegangan pada suatu rangkaian sehingga diperoleh suatu tegangan yang besarnya sesuai dengan kebutuhan.
Gambar kiri: keadaan sebelum disisipi resistor, arus yang mengalir 2 mA, dan
gambar kanan: keadaan setelah disisipi resistor arus berkurang menjadi 1 mA,
dalam hal ini resistor sebagai pembatas arus. Sebelum disisipi resistor, hanya
terdapat titik potensial A (20 V), setelah disisipi resistor terdapat titik B (10V), dalam hal ini resistor sebagai pembagi tegangan. Resistor
Jenis Resistor: Berdasarkan bahan pembuatnya: resistor karbon, resistor jenis film, dan resistor jenis lilit kawat (wirewound resistor)
Resistor karbon :
Resistor karbon terbuat dari campuran karbon dan bahan isolator. Nilai hambatannya tergantung pada perbandingan campuran antara kedua bahan itu. Pada saat ini resistor karbon jarang digunakan karena memiliki sifat-sifat yang kurang baik. Resistor Resistor film :
Resistor jenis film terdiri atas 2 jenis: resistor film karbon dan resistor film logam.
- Resistor film karbon paling banyak digunakan. Terbuat dari karbon yang dilapiskan pada batang isolator, dan nilai hambatannya ditentukan oleh tebal serta panjang lapisan karbon pada batang keramik. Untuk nilai hambatan yang tinggi, lapisan karbon dibuat berbentuk spiral.
- Resistor film logam terbuat dari logam tertentu seperti nikel yang dilapiskan pada sebatang keramik. Resistor ini banyak digunakan pada alat-alat elektronika yang memerlukan ketelitian tinggi seperti pada
Resistor Resistor wirewound :
Resistor ini terbuat dari kawat nikelin atau manganin yang dililitkan pada bahan keramik atau porselin. Kemampuan menerima daya dari resistor ini lebih tinggi dari resistor film karbon maupun resistor film logam dan dapat mencapai beberapa ratus watt.
Resistor
Jenis Resistor: Berdasarkan nilai hambatannya: resistor tetap, resistor variabel Resistor Tetap : Merupakan resistor yang bernilai tetap.
R
Simbol Resistor :
Resistor
Spesifikasi resistor: Setiap resistor selalu memiliki spesifikasi yang ditunjukkan oleh nilai resistansinya dan nilai daya nominalnya (power rating).
Spesifikasi resistor umumnya ditulis dalam bentuk: Contoh: 10 Ω/10 W Spesifikasi di atas memiliki arti nilai resistansi dari resistor adalah 10 Ω dan kemampuan resistor dalam menerima daya sebesar 10 W.
Nilai resistansi / Daya nominal
Resistor
Spesifikasi resistor: Pengetahuan tentang daya nominal dari suatu resistor sangat penting karena setiap resistor yang akan dipasang di dalam suatu rangkaian elektronika harus memiliki daya nominal yang sesuai . Perhatikan rangkaian berikut ini! Tentukan spesifikasi resistor untuk rangkaian 1 dan 2.
Resistor
Spesifikasi resistor: Untuk rangkaian 1, arus yang mengalir adalah:
E
,
6 A
1
10
10
Daya pada R adalah: 1
2
2
1
I R ( , 6 ) .
10 3 ,
6 W
Daya pada R adalah: 2
2
2 P
I R ( , 6 ) .
10 3 ,
6 W
2
2 Jadi spesifikasi R1 dan R2 untuk rangkaian 1 adalah: R = R = 1 2 10 Ω/5 W (nilai 5W diambil karena mendekati 3,6W). Coba
tentukan spesifikasi untuk resistor-resistor pada rangkaian 2!
Resistor
Cara membaca nilai resistor: Nilai resistansi resistor tetap dibaca dengan menggunakan kode warna.
Pita/cincin A: angka I, pita/cincin B: angka II, pita/cincin C: pengali, dan pita/cincin D: toleransi (emas: 5%, perak: 10%).
Nilai dari warna yang terdapat pada pita A, B, C, dan D tersebut disajikan pada tabel kode warna berikut ini.
Resistor
Cara membaca nilai resistor: Tabel warna resistor tetap.
Resistor
Cara membaca nilai resistor: Kode warna Resistor Untuk 5-pita dan 4-pita
Resistor
Cara membaca nilai resistor: Contoh: Berapa nilai hambatan dari resistor berikut ini!
Kode tersebut dibaca dengan cara: Pita A : cokelat, berarti angka I = 1 Pita B : hitam, berarti angka II = 0 Pita C : merah, berarti pengali = x100 Pita D : emas, berarti toleransi = 5%
Jadi, nilai resistansi resistor tersebut adalah:
R=(10 x 100)
R=1000 (5% x 1000) Resistor
Pengukuran resistor dengan multimeter: Tempatkan posisi saklar pemilih ke arah yang bertanda, pilih jangkauan 10K.
Hubungkan kedua pencolok, atur agar
jarum menunjuk pada angka 0 sebelah kanan. Hubungkan kedua pencolok dengan ujung-ujung resistor. Baca penunjukan jarum ohmmeter pada skala, dan kalikan nilainya dengan jangkauan yang dipilih. Jika jarum menunjuk terlalu
ke kanan, arahkan saklar pemilih ke jangkauan yang lebih rendah. Ingat, setiap memindah pemilih ke jangkauan baru lakukan langkah menolkan seperti gambar kiri atas. Resistor
Jenis Resistor:
Resistor Variabel : Merupakan resistor yang memiliki nilai tidak tetap. Resistor ini dapat berupa wirewound atau karbon.
Simbol Resistor Variabel:
Resistor Resistor variabel jenis variabel jenis wirewound karbon Resistor Resistor Variabel : Berdasarkan pengontrolnya: jenis kontrol geser dan kontrol putar.
Resistor variabel jenis kontrol geser
Resistor variabel jenis kontrol putar Resistor Resistor Variabel : Pada resistor dekade ini, terdapat 5 buah
pemutar yakni:
- Pemutar satuan: R=1 ohm s.d. 9 ohm
- Pemutar puluhan: R=10 s.d. 90 ohm
- Pemutar ratusan: R=100 s.d. 900 ohm
- Pemutar ribuan: R=1000 s.d. 9000 ohm • Pemutar puluhan ribu: R=10000 s.d. 90000 ohm Kelima pemutar tersebut dihubungkan secara seri. Dengan 5 pemutar tersebut resistor mampu menyediakan nilai resistansi 1 s.d. 99999 ohm. Contoh: jika
Resistor Dekade
kelima tombol menunjuk angka 2, maka nilai resistansinya adalah 22222 ohm. Resistor Resistor Variabel :
Rheostat: resistor variabel yang berfungsi untuk membatasi arus, dipasang seri dengan sumber tegangan dan beban.
Potensiometer Potensiometer adalah resistor variabel yang berfungsi untuk
membagi tegangan, ujung-ujungnya dipasang paralel dengan sumber tegangan.
Potensiometer
Gambar sebelah kiri atas adalah potensiometer yang dilengkapi dengan saklar ON-OFF, sedangkan gambar kiri bawah adalah potensiometer kecil (trimmer potensiometer = trimpot).
Nilai resistansi variabel diperoleh di antara kaki tengah dengan salah satu kaki pada ujung kiri/kanan, sedangkan di antara ujung-ujung kaki kanan dan kiri nilai resistansinya konstan. Potensiometer
Bentuk - bentuk potensiometer: Pengukuran potensiometer dengan multimeter:
Potensiometer
LDR (Light Dependent Resistor) LDR adalah resistor variabel yang nilai hambatannya tergantung pada intensitas cahaya.
Simbol LDR :
Resistor Tergantung Suhu
Terdapat dua jenis resistor ini yakni NTC (negative temperature coefficient) dan PTC (positive temperature coefficient).
Simbol : Kapasitor Kapasitor atau kondensator adalah komponen elektronika
yang dapat menyimpan energi listrik atau muatan listrik secara sementara.
Kapasitor
Sifat Kapasitor: • Dapat menyimpan dan mengosongkan muatan listrik.
- Tidak dapat mengalirkan arus searah. Mengapa? • Dapat mengalirkan arus bolak-balik pada frekuensi tinggi.
Mengapa?
- Untuk arus bolak-balik berfrekuensi rendah, kapasitor dapat menghambat arus. Mengapa?
Sifat Kapasitor:
Kapasitor
- Nilai kapasitansi pengganti susunan paralel:
C p = C 1 + C 2 + C 3 + ...dst
- Nilai kapasitansi pengganti susunan seri:
- Jika dua buah kapasitor C 1 dan C 2 disusun secara paralel, maka nilai kapasitansi penggantinya adalah C 1 + C 2 dan jika disusun secara seri nilai kapasitansi penggantinya adalah
- Kopel atau penggandeng dari satu tingkat ke tingkat berikutnya dalam rangkaian penguat.
- Kapasitor Polar : memiliki kutub
- Kapasitor Non Polar : tidak memiliki kutub contoh kapasitor
- Dapat mengalirkan arus searah (DC) dengan hambatan yang sangat kecil atau dapat dianggap bersifat sebagai konduktor.
- Dapat meneruskan arus AC frekuensi rendah dengan hambatan yang sangat kecil dan pada frekuensi tinggi induktor bersifat menghambat arus. Mengapa?
C 1 .C 2 /(C 1 + C 2 ).
... dst
C
1 C
1 C
1
3
2
1 p
Sebagai latihan, coba hitung nilai pengganti dari susunan kapasitor berikut ini dengan C 1 = C 2 = C 3 = C 4 = C 5 = 20 F.
Kapasitor C 1 C 2 C
1 C
2 C 1 C
3 C 1 C
4 C
5 C 1 C
2 C 3 Kapasitor
Kegunaan Kapasitor: • Tapis atau filter rangkaian penyearah.
Kapasitor
Kegunaan Kapasitor:
Penggandeng Kapasitor
Kegunaan Kapasitor: • Komponen rangkaian pembangkit dan penala (tuning).
Contoh rangkaian tuning Kapasitor
Jenis Kapasitor Tetap:
positif dan negatif, contoh kapasitor elektrolit (ELCO) dan tantalum. Simbol:
mika, keramik, kertas, dan polyster (plastik). Simbol: Kapasitor
Contoh-contoh kapasitor: Jenis Kapasitor Variabel:
Kapasitor
Kapasitansi:
Kapasitor
Spesifikasi kapasitor: Spesifikasi kapasitor umumnya ditulis dalam bentuk:
Nilai kapasitansi/tegangan nominal
Contoh: 10 F/16 V Arti dari contoh tersebut adalah nilai kapasitansi C sebesar 10F dan tegangan maksimum yang boleh dipasang pada ujung-ujung C sebesar 16V
Spesifikasi kapasitor:
Kapasitor
Tentukan spesifikasi kapasitor yang diperlukan pada gambar berikut ini!
Spesifikasinya adalah C = 100F/25V, dari mana asalnya? Induktor Induktor adalah komponen listrik
pasif yang dapat menyimpan energi dalam bentuk medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melewatinya.
Induktor
Sifat Induktor:
Perhatikan hasil simulasi berikut ini!
Induktor
Sifat Induktor:
Perhatikan hasil simulasi berikut ini!
Induktor
Sifat Induktor:
Nilai induktansi pengganti dari susunan seri adalah: L =L +L +L +...dst p 1 2 3
Nilai induktansi pengganti dari susunan paralel:
1
1
1
1 ... dst p L L L L
1
2
3
Jika dua buah induktor L dan L disusun secara seri, maka 1 2 nilai induktansi penggantinya adalah L + L dan jika 1 2 disusun secara paralel nilai induktansi penggantinya adalah L .L /(L + L ). 1 2 1 2 Induktor
Sebagai latihan, coba hitung nilai pengganti dari susunan induktor berikut ini dengan L = L = L = L = L = 10 mH. 1 2 3 4 5 Induktor
Kegunaan Induktor: • Penapis atau filter pada rangkaian penyearah. Induktor
Kegunaan Induktor: • Penggandeng antar tingkat pada rangkaian amplifier.
Tingkat I Tingkat II Induktor
Kegunaan Induktor: • Komponen rangkaian pembangkit dan tuning.
Induktor
Kegunaan Induktor: • Sebagai trafo penaik dan penurun tegangan.
Step-up Transformer Step-down Transformer