Jurnal Ilmiah Perancangan dan pengembang

SISTEM PERANCANGAN DAN PENGEMBANGAN

LILIN ELEKTRONIKA

Kharisma alfiansyah

Program Studi Teknik Mekatronika, Politeknik Enjinering Indorama KP. Mekarsari No.65, Purwakarta – 401151

Kharizmaalfiansyah@gmail.com ABSTRAK

Dalam paper ini dijelaskan bagaimana proses perancangan dan pengembangan rangkaian lilin elektronika. Rangkaian ini merupakan rangkaian sederhana yang memanfaatkan microphone condeser sebagai sensor. Penggunaan komponen tersebut sangatlah cocok untuk digunakan pada sebuah aplikasi rangkaian lilin elektronik. dimana cara kerja rangkaian ini dimulai dari LED yang dianalogikan sebagai lilin kemudian dinyalakan menggunakan pushbutton yang dianalogikan sebagai korek api, lalu nyala dari led tersebut dapat padam dengan cara ditiup. Pada alat ini banyak sistem rangkaian dasar yang digunakan yaitu sistem penguatan sinyal DC frekuensi rendah dan rangkain pengunci. Konsep dari rangkaian ini sederhana namun bisa dikembangkan menjadi rangkaian yang lebih inovatif dan menarik. Salah satu pengembangannya ialah dengan menambahkan output berupa running LED yang membuat Lilin ini menjadi lebih hidup dan menarik. Dari rangkaian ini Running LED bekerja dengan menggunakan transistor sebagai saklar yang mengendalikan (control) power dari IC 4017 dan IC 555. IC 4017 berperan sebagai decadecounter pulse dan IC 555 berperan sebagai pemberi clock untuk IC 4017. Untuk mempermudah dalam proses pengembangan, kombinasi rangkaian antara lilin elektronik dengan running LED dapat disimulasikan menggunakan software livewire

dan proteus. Hasil dari perancangan dan pengembagan alat ini bukan suatu hal baru atau yang belum pernah ditemukan akan tetapi hasil dari pencapaian ini bisa menjadi suatu sumber yang inspiratif dalam dunia elektronika yang kemudian hari dapat dikembangkan lagi sehingga menjadi suatu hasil yang lebih baru lagi contohnya mematikan lampu kamar dengan sekali tepukan (smart home technology).

Kata Kunci : Lilin Elektronik, Perancangan dan pengembangan, Microphone Condenser, Runnig LED dan

control.

1. PENDAHULUAN

Lilin elektronik merupakan suatu karya elektronika yang erat dengan nilai estetika. Alat ini dapat digunakan sebagai lilin pada acara ulang tahun ataupun sebagai alat untuk

memperindah ruangan. Dalam

perancangannya lilin elektronik memiliki tingkat kesulitan yang tidak terlalu rumit akan tetapi diperlukan ketelitian dan kecermatan dari segi perancangan rangkaian elektronikanya. Prinsip kerja dari lilin pada umumnya yaitu menyala ketika dibakar oleh korek api dan padam ketika ditiup. Maka secara sederhana dapat disimpulkan bahwa lilin elektronik yang akan dibuat memiliki prinsip kerja yang sama dengan lilin pada umumnya hanya saja lilin elektronik menghasilkan output berupa nyala LED bukan nyala api. Dari prinsip kerja lilin yang sesungguhnya maka harus dibuat sebuah alat

yang dapat bekrja seperti lilin sungguhan, dalam rangkaian elektronika ini LED dianalogikan sebagai api dan push button sebagai korek api. Rangkaian skematik lilin elektronika yang telah tersedia terdiri 2 rangkaian inti yaitu 1. rangkaian penguat (amplifier) DC frekuensi rendah dan 2. rangkaian pengunci. Rangkaian penguatan diperlukan untuk menguatkan sinyal elektrik yang berasal dari microphone condenser. Microphone condenser merupakan suatu komponen yang berperan sebagai transduser pengubah sinyal berupa suara atau getaran menjadi sinyal elektrik namun sinyal elektrik yang dikeluarkan dari micrphone sangatlah kecil maka dari itu micrphon condenser membutuhkan komponen tambahan yang dapat menguatkan sinyal output. Rangkaian pengunci tersusun dari transistor yang saling mensaklarkan antara satu dangan yang

lainnya. 2 rangkaian inti diatas merupakan rangkaian wajib untuk memenuhi persyaratan lilin saja akan tetapi dalam jurnal ini akan dijelaskan bagaimana mengembagkan lilin ini menjadi lebih menarik dengan menggunakan running LED. Berikut akan dijelaskan rangakaian skematik dan komponen – komponen penyusun dari lilin elektronik dan pengembangannya secara lebih rinci

1.1 RANGKAIAN SKEMATIK LILIN

ELEKTRONIKA DAN CARA KERJA

Gambar 1.0 rangkaian skematik lilin elektronik

Gambar 1.0 Rangkaian skematik lilin elektronik

Daftar komponen :

R1 = 10K ; R2 = 1M R3 = 1K ; R4 = 4.7K

R5 = 10K ; R6 = 100Ω

C1 = 100pF-63V C2 = 10µF-25V C3 = 100nf-63V D1 = 1N4148 D2 = LED MERAH

P1 = Saklar SPST Pushbutton

Q1 = BC550C-45V 100mA, transistor NPN Q2 = BC337-45V 800mA, transistor NPN Q3 = BC327-45V 800mA, transistor PNP MIC1 = Mikrofon elektrit

Rangkaian pada (gambar 1.0) merupakan rangkaian utama lilin elektronik

yang teridiri dari microphon condenser, beberapa transistor serta komponen pendukung lainnya. Cara kerja dari rangkaian diatas adalah ketika pushbutton ditekan maka arus akan mengalir ke LED yang membuat LED menjadi nyala dan arus juga mengalir ke kaki ke transistor Q3 juga ke kaki basis Q2 dengan dipicunya kaki basis pada Q2 sebagaimana prinsip sebuah saklar maka arus dari kutub negatif pada kaki emitor Q2 akan mengalir ke kaki basis Q3 melalui kaki kolektor Q2 sehingga transistor Q3 akan terpicu dan mengalirkan arus dari kutub positif ke kaki basis Q2 dan juga ke LED sehingga LED pun masih menyala walaupun pushbutton dilepas. Kombinasi dari rangkaian transistor Q2 dan Q3 merupakan rangakaian pengunci. Setelah LED menyala maka sekarang tugas microphone condenser sebagai sensor untuk mematikan LED ketika ditiup. Ketika microphone ditiup maka diapraghma pada microphon tersebut akan bergetar dan menibulkan output berupa sinyal elektrik. Sinyal elektrik yang di keluarkan dari microphon dikuatkan dengan transistor Q1 dengan rangkaian (emitter follower) yang berperan sebagai amplifier kemudian output dari penguatan transistor berasal dari kaki kolekor teralirkan ke kapasitor elco dan dioda. Kapasitor berperan sebagai penstabil arus dan dioda bekerja sebagai forward bias untuk memicu pemutusan aliran arus dari transistor Q2 ke transistor Q3 sehingga LED padam. 1.2 Komponen utama lilin elektronika Dari rangkaian skematik terdapat beberapa komponen utama lilin elektonika diantaranya adalah sebagai berikut :

1.2.1 Microphone Condenser

Microphone condenser merupakan suatu komponen yang berperan sebagai transduser. Besaran yang diubah ialah berupa suara atau getaran menjadi besaran listrik. microphone Condenser bekerja berdasarkan diafragma/susunan backplate yang harus diberi catu daya. Gelombang suara yang masuk ke microphone menggetarkan komponen diafragma ini. Diafragma ditempatkan di depan sebuah backplate. Susunan elemen ini membentuk kapasitor yang biasa disebut juga kondenser. Kapasitor memiliki kemampuan untuk menyimpan muatan atau tegangan. Ketika elemen tersebut terisi muatan, medan listrik terbentuk di antara diafragma dan backplate, yang besarnya proporsional terhadap ruang (space) yang terbentuk diantaranya.

1.2.2 Karakteristik Transistor Dwi Kutub

Transistor Dwi Kutub (Bipolar Junction Transistor) merupakan komponen semi- konduktor tipe p dan n dengan struktur sebagaimana dua dioda yang disatukan dan memiliki jumlah kaki/pin sebanyak tiga, yaituEmitter (E), Basis (B) dan Kolektor (C).

Gambar 1.2 Konstruksi Transistor (a) PNP (b) NPN

Terdapat dua jenis transistor yaitu NPN dan PNP dengan berbagai macam bentuk kemasan, antara lain selubung logam, keramik atau polyester.

Gambar 1.3 Transistor (a) Simbol PNP (b) Simbol NPN (c) Bentuk Fisik

Pada jenis PNP, transistor beroperasi dengan diberikan bias pada bagian emitter-base dan collector-base. Bias maju pada terminal VEE menyebabkan sebagian besar arus pembawa mayoritas dari semikonduktor tipe P (yaitu hole), bergerak melewati daerah percabangan, masuk ke kolektor. Hanya sebagian kecil mengalir ke basis. Bias mundur pada terminal VCC menyebabkan sebagian kecil arus pembawa mayoritas dari semikonduktor tipe N (yaitu elektron) masuk ke percabangan kolektor dan basis.

Gambar 1.4 Operasi Transistor PNP

Dengan memandang transistor sebagai sebuah titik, maka sesuai hukum arus Kirchoff:

� = � + � (1)

Perbandingan antara arus kolektor (IC) dan arus emitter (IE) disebut alpha DC ( αDC):

� =�_�

Besar penguatan arus antara bagian kolektor terhadap basis disebut beta DC (

βDC) atau hFE:

β = ℎ =�_�

Dengan mensubstitusikan (3) ke (1) maka diperoleh arus emitter:

� = β + 1. � (4)

1.2. Konfigurasi Transistor NPN

Transistor dapat beroperasi melalui tiga macam konfigurasi yaitu:

Common Base (CB)

Pada konfigurasi ini, kaki basis terhubung dengan ground dan berada diantara emitter dan kolektor. Percabangan emitter-base membentuk bagian input. Percabangan base-kolektor membentuk

bagian output.Konfigurasi ini sering digunakan sebagai penyangga arus (current buffer) atau penguat tegangan (voltage amplifier), khususnya pada rangkaian penguat berfrekuensi tinggi.

Gambar 1.5 Common Base (a) PNP (b) NPN b. Common Collector (CC)

Pada konfigurasi ini, kaki kolektor terhubung dengan ground dan berada diantara basis dan emitter. Percabangan base-collector membentuk bagian input. Percabangan collector- emitter membentuk bagian output.

Konfigurasi ini sering digunakan sebagai penguat tegangan (voltage amplifier)

Gambar 1.6 Common Collector (a) NPN (b) PNP

c. Common Emitter (CE)

Pada konfigurasi ini, kaki emitter terhubung dengan ground dan berada diantara basis dan kolektor.

Gambar 1.7 Common Emitter (a) PNP (b) NPN

1.2.3 Dioda

Dioda adalah merupakan jenis komponen pasif. Dioda memiliki dua kaki/kutub yaitu kaki anoda dan kaki katoda . Dioda terbuat dari bahan semi konduktor tipe P dan semi konduktor tipe N yang di sambungkan.Semi konduktor tipe P berfungsi sebagai Anoda dan semi konduktor tipe N berfungsi sebagai katoda. Dioda bersifat menghantarkan arus listrik hanya pada satu arah saja, yaitu jika kutub anoda dihubungkan pada tegangan (+) dan kutub katoda dihubungkan dengan tegangan (–). Dalam pengaplikasiannya dioda dapat dikondisikan untuk forward bias dan reverse bias. karakteristik dari kedua kondisi tersebut dijelaskan sebagai berikut

Reverse Bias

Gambar 1.8 Reverse bias

Reverse bias adalah kondisi ketika sebuah dioda disambungkan pada polaritas terbalik dimana kaki katodanya disambungkan ke kutub positif dan kaki anodanya disambungkan ke kutub negatif maka dioda mengalami bias mundur/reverse bias.

Forward Bias

Gambar 1.9 Forward bias

Ketika kaki katoda disambungkan dengan kutub negatif batere dan anoda disambungkan dengan kutub positif, maka dikatakan bahwa dioda sedang dibias dengan tegangan maju. Dioda dengan bias tegangan maju Dalam bias maju, kutub negatif batere akan menolak elekton-elektron bebas yang ada dalam semikonduktor tipe N, ika energi listrik yang digunakan adalah melebihi tegangan barir, maka elektron yang tertolak tersebut akan melintasi daerah deplesi dan bergabung dengan hole yang ada pada tipe P, hal ini terjadi terus menerus selama rangkaian di gambar tersebut adalah tertutup

1.2.4 Kapasitor

kapasitor ialah suatu komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan listrik dan energi listrik di dalam medan listrik dengan cara mengumpulkan ketidak seimbangan internal dari muatan listrik. Kemampuan untuk menyimpan muatan listrik pada kapasitor disebut dengan kapasitansi atau kapasitas. Kapasitor memiliki satuan yang disebut Farad. Ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867).Kapasitor (capacitor) yang dalam ilmu elektronika disingkat dengan

huruf C

ini juga dikenal sebagai “kondensator”, k ata “kondensator” masih dipakai hingga saat ini. Pertama disebut oleh Alessandro Volta seorang ilmuwan Italia pada tahun 1782 (dari

bahasa Itali condensatore), berkenaan dengan fungsi kapasitor sebagai alat untuk menyimpan suatu muatan listrik yang tinggi dibanding komponen lainnya.

Gambar 2.0 Kapasitor

Fungsi kapasitor sebagai salah satu komponen elektronika ternyata banyak sekali. Fungsi kapasitor antara lain :

1. Sebagai filter atau penyaring, biasanya digunakan pada sistem radio, TV, amplifier dan lain-lain. Filter pada radio

digunakan untuk menyaring

(penghambatan) gangguan-gangguan dari luar (noise).

2. Sebagai kopling, kapasitor sebagai kopling ( penghubung ) amplifier tingkat rendah ke tingkat yang lebih tinggi.

3.

Sebagai pembangkit gelombang.

4.

Sebagai penghemat daya listrik pada

lampu neon/TL.Mencegah terjadinya

loncatan listrik pada rangkaian yang terdapat kumparan.

1.2.5 R

Resistor adalah komponen elektronika yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena dapat berfungsi sebagai pengatur arus listrik. Bila menginginkan arus yang besar maka gunakan resistor yang nilai resistansi ( tahanan ) nya kecil, mendekati nol atau sama dengan nol atau tidak dipasang

esistor esistor

sama sekali dengan demikian arus tidak lagi dibatasi.

1.2.6 LED (light emitting diode)

Light-emitting diode (LED) adalah suatu dioda semikonduktor sambungan PN (PN junction) yang menimbulkan emisi photon bila dibias maju (forward bias). Efek emisi cahaya disebut injection elecrtroluminescence, dan hal tersebut terjadi bila pembawa minoritas (minority carrier) melakukan rekombinasi dengan pembawa dari tipe yang berlawanan di dalam sebuah bandgap dioda. Panjang-gelombang cahaya yang diemisikan berubah terutama dari material semikonduktor yang digunakan, karena energi bandgap berubah terhadap semikonduktor. Tidak semua pembawa minoritas yang diienjeksikan berekombinasi dalam suatu bahan yang teradiasi pada suatu kristal sempurna; rekombinasi non-radiasi terjadi pada cacat dan disiocation pada dioda-dioda yang tampak identik dapat menghasilkan perubahan yang lebar dalam emisi yang berguna. Ini artinya, secara praktis bahwa pembuatan sekumpulan LED adalah tersortir dan menambah intesity matching.

Konstruksi mekanik lampu LED menentukan pola hamburan atau pola cahaya radiasi. Suatu pola radiasi sempit (Gambar 5) akan kelihatan sangat cerah ketika dilihat pada sumbu (axis).

Gambar 2.2 LED indikator tipikal dan konstruksinya

1.3

Pengembangan Lilin Elektronika

Pengembangan dilakukan terhadap output dari rangkaian lilin elektronika utama.

Pengembangan dimaksudkan untuk membuat lilin elektronika ini lebih menarik dan lebih hidup. Pengembangan yang dilakukan ialah menambahkan rangkaian running led dari output lilin elektronika utama. Untuk lebih jelas berikut akan dijelaskan lebih rinci tentang proses improvement dari rangkaian ini.

1.4 Rangkaian skematik dan cara kerja lilin elektronik utama dengan running LED

Gambar 2.3 Rangkaian kombinasi antara lilin elektronik dengan running led Cara kerja dari rangkaian diatas sama seperti cara kerja pada lilin elektronika, hanya saja terdapat perbedaan yang terletak pada output LED yang digantikan dengan rangkaian transistor sebagai saklar untuk membangkitkan power dari rangkaian running LED. Cara kerja rangkaian kombinasi ini dimulai ketika push button ditekan maka arus akan mengalir dan mimicu transistor S9014 yang bekerja sebagai saklar lalu arus dari kutub positif mengalir menuju IC 555 sehingga aktif dan memberikan output berupa sinyal flip-flop sebagai clock untuk IC 4017 yang berperan sebagai decade counter. Yang memberikan pulse kepada rangkaian LED secara bergantian sehingga LED menyala dan menghidupkan suasana lalu ketika microphone ditiup maka arus sudah tidak mengalir lagi ke kaki basis transistor S9014 sehingga power dari kutub positif terputus dan semua LED pun padam

1.5 Komponen utama rangkaian running LED

1.5.1 IC 555 (Timer)

IC timer 555 atau sering disebut dengan IC 555 pertama kali diperkenalkan oleh signetics corporation sebagai SE555/NE555

dan disebut “The IC Time Machine” yang merupakan mesin timer pertama dan dikomersialkan. Sampai saat ini, sudah berpuluh-puluh tahun, IC ini masih tetap populer walaupun sudah banyak variasinya. IC ini berada dalam keluarga IC TTL yang memiliki tegangan kerja kisaran 8 – 15V. fungsi dari IC 555 adalah Fungsi dari IC555 bisa bermacam-macam, karena dapat menghasilkan sinyal pendetak/sinyal kotak.

Gambar 2.4 skematik IC 555 Definisi dan fungsi masing-masing pin :

 ground, adalah pin input dari sumber tegangan DC paling negative

 trigger, input negative dari lower komparator (komparator B) yang menjaga osilasi tegangan terendah kapasitor di 1/3 Vcc dan mengatur RS flip-flop

 output, pin ini disambungkan ke beban yang akan diberi pulsa dari keluaran IC ini. IC555 bisa mengeluarkan arus 100mA pada outputnya bahkan 200mA pada LM555

 reset, adalah pin yang berfungsi untuk me reset latch didalam IC yang akan berpengaruh untuk me-reset kerja IC.

 control voltage, pin ini berfungsi untuk mengatur kestabilan tegangan referensi input negative upper comparator (komparator A).

 threshold, pin ini terhubung ke input positif upper comparator (komparator A) yang akan me-reset RS flip-flop ketika tegangan pada kapasitor mulai melebihi 2/3 Vcc

 discharge, pin ini terhubung ke open collector transistor Q1 yang emitternya terhubung ke ground. Switching transistor ini berfungsi untuk meng-clamp node yang sesuai ke ground pada timing tertentu

 vcc, pin ini untuk menerima supply DC voltage (most positive) yang diberikan. Biasanya akan bekerja optimal jika diberi 5 –15V(maksimum). supply arusnya dapat dilihat di datasheet, yaitu sekitar 10 -15mA.

1.5.2 IC 4017 (Decade Counter)

Gambar 2.5 konfigurasi pin IC 4017 Seri CMOS 4000 adalah keluarga sirkuit terpadu standar yang melaksanakan berbagai fungsi logika menggunakan teknologi

Complementary

Metal-Oxide-Semiconductor, dan masih digunakan sampai sekarang. IC ini diperkenalkan oleh RCA sebagai CD4000 COS / MOS pada tahun 1968, sebagai komponen dengan penggunaan daya yang rendah dan merupakan alternatif yang lebih fleksibel untuk seri chip 7400 dengan logika TTL. Sedangkan IC 4017 adalah IC 16-pin CMOS dekade counter dari seri IC CMOS 4000. Dibutuhkan input pulsa clock di pin clock input dan akan membuat salah satu dari sepuluh pin output menjadi

“menyala /aktif” secara berurutan disetiap

perubahan pulsa clock.Contoh rangkaian sederhana dari ic 4017 adalah untuk membuat

rangkaian “running LED” yang mendapatkan clock dari IC 555

2. Metode Perancangan dan Pengembangan

Dalam pembuatan lilin elektronik terdapat tahapan – tahapan yang harus dilalui. Proses pengerjaan dari mulai pembuatan rangkaian dasar hingga proses finishing yang dituangakan malaluai diagram alir berikut.

Diagram alir Proses pengerjaan dan pengembangan lilin elektronik

2.1 Simulasi rangkaian menggunakan software

Gambar 2.6 Simulasi mengguna software Livewire

Proses simulasi dilakukan menggunakan software Livewire dengan menggunakan software ini dapat diketahui bekerja atau tidaknya rangkaian yang akan dibuat. Dengan menggunakn livewire arah arus dari setiap komponen dapat diketahui sehingga mempermudah dalam proses analisa rangkaian.

2.2 Simulasi menggunakan Project board Proses percobaan menggunakan project board merupakan percobaan tahap akhir untuk memastikan komponen yang digunakan telah siap untuk dipasangakan ke PCB dan disolder proses percobaan menggunakan projectboard dapat meminimalisir kesalahan ketika komponen dipasangkan ke PCB layout.

Gambar 2.7 Simulasi menggunakan project board

2.3 Pengembangan rangkaian lilin elektronik

Proses pengembangan pun sama harus melalui tahap percobaan dengan

menggunakan software. Dengan

menggunakan software peng-imajinasian rangkaian dapat terlihat lebih nyata walaupun sekedar komponen virtual. Setelah percobaan melalui software selesai untuk lebih meyakinkan proses percobaan dapat dilakukan dengan menggunakan project board Mulai

Simulasi rangkaian lilin elektronik menggunakan

software

Simulasi rangkaian menggunakan project board

Pembuatan papan PCB

Simulasi dan perancangan rangkaian kombinasi running LED dengan Lilin

elektronik

Pengemb angan ?

Yes

No

Menempatkan komponen &Soldering

Pembuatan Casing dan finishing

Gambar 2.8 proses simulasi menggunakan software

Gambar 2.9 proses simulasi menggunakan projectboard 2.4 Pembuatan PCB layout

PCB (Printed circuit board) atau papan rangkaian tercetak merupakan sebuah pertinak berupa papan yang digunakan sebagai jalur untuk rangkaian elektronika. Sebelum diproses awalnya papan PCB merupakan sebuah papan yang hanya berlapiskan tembaga maka dari perlu dilakukan proses pembuatan jalur pada papan tersebut adapun langkah – langkahnya adalah sebagai berikut.

a. Pembuatan jalur menggunakan software Pembuatan jalur PCB ditempuh menggunakan software cadsoft eagle. Proses pembuatan dimulai dari rangkaian skematik (gambar 3.0)lalu di konversi menjadi jalur PCB(gambar 3.1)

Gambar 3.0 pembuatan jalur skematik PCB layout

Gambar 3.1 PCB layout yang siap untuk di cetak

a. Penyablonan

Teknik yang digunakan ialah menggunakan kertas transparan yang di copy menggunakan tinta toner laser jet dari mesin photocopy. Lalu di kertas transparan yang berisi layout PCB distrika hingga jalur menempel pada papan PCB.

Gambar 3.2 hasil PCB yang telah disablon

b. Proses etching

Pada proses ini bagian PCB yang tidak terhalang oleh jalur hitam akan terlarut oleh cairan kimia � ��₃sehingga yang tersisa hanyalah jalur pada layout PCB yang digunakan untuk menghubungkan tiap-tiap komponen.

c. Pelubangan

Proses pelubangan pad dilakukan

menggunakan bor PCB yang

menggunakan diameter mata bor 0.8 mm 2.5 Penyolderan

Komponen yang telah ditempatkan sesuai dengan letaknya maing – masing lalu disolder.

2.6 Pembuatan casing

Casing yang digunakan memanfaatkan dari kotak jam tangan yang sudah tidak terpakai. Untuk mempercantik bagian luar casing dicat menggunakan pilok berwarna hitam

metalic. Untuk menempatkan LED bagian atas chasing dilubangi diameter bor 5 mm dan 10 mm

3. Pengujian dan pembahasan hasil

Gambar 3.3 Hasil Akhir 3.1 Pengujian

setelah melewati semua tahap proses pembuatan dan pengembangan lilin elektronika telah berhasil diselesaikan adapun indikator pengujian dari lilin elektronik ini ialah,

No Indikator

keberhasilan

hasil 1 Rangkaian Pengunci

ketika button ditekan



2 Running LED ketika kaki basis dipicu



3 Adjustable Running LED velocity



4 Running LED mati setelah ditiup



5 Save Energy X

Tabel 1.0 indikator keberhasilan 3.2 Pembahasan hasil

Dari kelima indikator yang tertera pada tabel dapat disimpulkan bahwa lilin elektronika dan pengembangannya telah berhasil berjalan sebagaimana mestinya. Namun ada kendala yang dihadapi yaitu masalah hemat energi. Batre yang digunakan pada alat ini harus memiliki suplay arus yang besar, jika yang diberikan kecil maka nyala dari LED tidak akan terang secara optimal. Karena konsumsi arusnya besar maka daya yang terserap dari batre sangat besar pula dan membuat batre cepat habis. Solusi yang bisa diterapkan adalah mengganti catu daya

dengan batre AKI yang memiliki supply arus yang besar.

4. Analisa

- Penguatan dan pensaklaran lilin elektonika utama

Transistor BC 550 sebagai Q1, BC 337 sebagai Q2 dan BC 327 sebagai Q3 dipilih karena ke 3 transistor tersebut merupakan transistor yang dapat terpicu dengan arus yang rendah mengingat supply tegangan yang diberikan pada komponen – komponen pendukung lain juga relatif kecil. Dengan arus yang rendah ke 3 transistor ini sudah dapat mencapai active region yang sesuai untuk rangkaian lilin elektronik utama yang menggunakan daya rendah.

- Sensitivitas tiupan lilin

Sensitivitas tiupan lilin sangat berpengaruh pada kualitas microphone condenser semakin baik kualitasnya maka semakin sensitif perubahan muatannya. 5. Kesimpulan

Lilin elektronik merupakan sebuah rangkaian sederhana yang bisa dikembangkan menjadi hal yang inspiratif. Dengan ide yang kreatif hasil dari alat yang dibuat akan lebih indah dan lebih hidup contohnya dengan running LED. Pengkombinasian rangkaian Lilin elektronik dengan running LED dilakukan dengan menggunakan prinsip transistor sebagai saklar. Proses pembuatan alat ini sebaiknya dilakukan secara sistematis walaupun rangkaian ini merupakan rangkaian sederhana.Lilin elektronik bisa menjadi cikal

– bakal smart technology yang diterapkan dirumah dengan harga yang relatif murah DAFTAR PUSTAKA

- Syahrul. (2006) “LED (LIGHT EMITTING DIODE)”. Jurnal terkait Teknologi dan pengembangan LED. - Boylestad, Robert. Nashelsky,

Louis.1998. Electronic Devices and CircuitTheory (Seventh Edition). Prentice Hall.

Forward Bias

Gambar 1.9 Forward bias

Ketika kaki katoda disambungkan dengan kutub negatif batere dan anoda disambungkan dengan kutub positif, maka dikatakan bahwa dioda sedang dibias dengan tegangan maju. Dioda dengan bias tegangan maju Dalam bias maju, kutub negatif batere akan menolak elekton-elektron bebas yang ada dalam semikonduktor tipe N, ika energi listrik yang digunakan adalah melebihi tegangan barir, maka elektron yang tertolak tersebut akan melintasi daerah deplesi dan bergabung dengan hole yang ada pada tipe P, hal ini terjadi terus menerus selama rangkaian di gambar tersebut adalah tertutup

1.2.4 Kapasitor

kapasitor ialah suatu komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan listrik dan energi listrik di dalam medan listrik dengan cara mengumpulkan ketidak seimbangan internal dari muatan listrik. Kemampuan untuk menyimpan muatan listrik pada kapasitor disebut dengan kapasitansi atau kapasitas. Kapasitor memiliki satuan yang disebut Farad. Ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867).Kapasitor (capacitor) yang dalam ilmu elektronika disingkat dengan

huruf C

ini juga dikenal sebagai “kondensator”, k ata “kondensator” masih dipakai hingga saat ini. Pertama disebut oleh Alessandro Volta seorang ilmuwan Italia pada tahun 1782 (dari

bahasa Itali condensatore), berkenaan dengan fungsi kapasitor sebagai alat untuk menyimpan suatu muatan listrik yang tinggi dibanding komponen lainnya.

Gambar 2.0 Kapasitor

Fungsi kapasitor sebagai salah satu komponen elektronika ternyata banyak sekali. Fungsi kapasitor antara lain :

1. Sebagai filter atau penyaring, biasanya digunakan pada sistem radio, TV, amplifier dan lain-lain. Filter pada radio digunakan untuk menyaring (penghambatan) gangguan-gangguan dari luar (noise).

2. Sebagai kopling, kapasitor sebagai kopling ( penghubung ) amplifier tingkat rendah ke tingkat yang lebih tinggi.

3.

Sebagai pembangkit gelombang

.

4.

Sebagai penghemat daya listrik pada

lampu neon/TL.Mencegah terjadinya

loncatan listrik pada rangkaian yang terdapat kumparan.

1.2.5 R

Resistor adalah komponen elektronika yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena dapat berfungsi sebagai pengatur arus listrik. Bila menginginkan arus yang besar maka gunakan resistor yang nilai resistansi ( tahanan ) nya kecil, mendekati nol atau sama dengan nol atau tidak dipasang

esistor esistor

sama sekali dengan demikian arus tidak lagi dibatasi.

1.2.6 LED (light emitting diode)

Light-emitting diode (LED) adalah suatu dioda semikonduktor sambungan PN (PN junction) yang menimbulkan emisi photon bila dibias maju (forward bias). Efek emisi cahaya disebut injection elecrtroluminescence, dan hal tersebut terjadi bila pembawa minoritas (minority carrier) melakukan rekombinasi dengan pembawa dari tipe yang berlawanan di dalam sebuah bandgap dioda. Panjang-gelombang cahaya yang diemisikan berubah terutama dari material semikonduktor yang digunakan, karena energi bandgap berubah terhadap semikonduktor. Tidak semua pembawa minoritas yang diienjeksikan berekombinasi dalam suatu bahan yang teradiasi pada suatu kristal sempurna; rekombinasi non-radiasi terjadi pada cacat dan disiocation pada dioda-dioda yang tampak identik dapat menghasilkan perubahan yang lebar dalam emisi yang berguna. Ini artinya, secara praktis bahwa pembuatan sekumpulan LED adalah tersortir dan menambah intesity matching.

Konstruksi mekanik lampu LED menentukan pola hamburan atau pola cahaya radiasi. Suatu pola radiasi sempit (Gambar 5) akan kelihatan sangat cerah ketika dilihat pada sumbu (axis).

Gambar 2.2 LED indikator tipikal dan konstruksinya

1.3

Pengembangan Lilin Elektronika

Pengembangan dilakukan terhadap output dari rangkaian lilin elektronika utama.

Pengembangan dimaksudkan untuk membuat lilin elektronika ini lebih menarik dan lebih hidup. Pengembangan yang dilakukan ialah menambahkan rangkaian running led dari output lilin elektronika utama. Untuk lebih jelas berikut akan dijelaskan lebih rinci tentang proses improvement dari rangkaian ini.

1.4 Rangkaian skematik dan cara kerja lilin elektronik utama dengan running LED

Gambar 2.3 Rangkaian kombinasi antara lilin elektronik dengan running led Cara kerja dari rangkaian diatas sama seperti cara kerja pada lilin elektronika, hanya saja terdapat perbedaan yang terletak pada output LED yang digantikan dengan rangkaian transistor sebagai saklar untuk membangkitkan power dari rangkaian running LED. Cara kerja rangkaian kombinasi ini dimulai ketika push button ditekan maka arus akan mengalir dan mimicu transistor S9014 yang bekerja sebagai saklar lalu arus dari kutub positif mengalir menuju IC 555 sehingga aktif dan memberikan output berupa sinyal flip-flop sebagai clock untuk IC 4017 yang berperan sebagai decade counter. Yang memberikan pulse kepada rangkaian LED secara bergantian sehingga LED menyala dan menghidupkan suasana lalu ketika microphone ditiup maka arus sudah tidak mengalir lagi ke kaki basis transistor S9014 sehingga power dari kutub positif terputus dan semua LED pun padam

1.5 Komponen utama rangkaian running LED

1.5.1 IC 555 (Timer)

IC timer 555 atau sering disebut dengan IC 555 pertama kali diperkenalkan oleh signetics corporation sebagai SE555/NE555

dan disebut “The IC Time Machine” yang merupakan mesin timer pertama dan dikomersialkan. Sampai saat ini, sudah berpuluh-puluh tahun, IC ini masih tetap populer walaupun sudah banyak variasinya. IC ini berada dalam keluarga IC TTL yang memiliki tegangan kerja kisaran 8 – 15V. fungsi dari IC 555 adalah Fungsi dari IC555 bisa bermacam-macam, karena dapat menghasilkan sinyal pendetak/sinyal kotak.

Gambar 2.4 skematik IC 555 Definisi dan fungsi masing-masing pin :

 ground, adalah pin input dari sumber tegangan DC paling negative

 trigger, input negative dari lower komparator (komparator B) yang menjaga osilasi tegangan terendah kapasitor di 1/3 Vcc dan mengatur RS flip-flop

 output, pin ini disambungkan ke beban yang akan diberi pulsa dari keluaran IC ini. IC555 bisa mengeluarkan arus 100mA pada outputnya bahkan 200mA pada LM555

 reset, adalah pin yang berfungsi untuk me reset latch didalam IC yang akan berpengaruh untuk me-reset kerja IC.  control voltage, pin ini berfungsi untuk

mengatur kestabilan tegangan referensi input negative upper comparator (komparator A).

 threshold, pin ini terhubung ke input positif upper comparator (komparator A) yang akan me-reset RS flip-flop ketika tegangan pada kapasitor mulai melebihi 2/3 Vcc

 discharge, pin ini terhubung ke open collector transistor Q1 yang emitternya terhubung ke ground. Switching transistor ini berfungsi untuk meng-clamp node yang sesuai ke ground pada timing tertentu

 vcc, pin ini untuk menerima supply DC voltage (most positive) yang diberikan. Biasanya akan bekerja optimal jika diberi 5 –15V(maksimum). supply arusnya dapat dilihat di datasheet, yaitu sekitar 10 -15mA.

1.5.2 IC 4017 (Decade Counter)

Gambar 2.5 konfigurasi pin IC 4017 Seri CMOS 4000 adalah keluarga sirkuit terpadu standar yang melaksanakan berbagai fungsi logika menggunakan teknologi

Complementary

Metal-Oxide-Semiconductor, dan masih digunakan sampai sekarang. IC ini diperkenalkan oleh RCA sebagai CD4000 COS / MOS pada tahun 1968, sebagai komponen dengan penggunaan daya yang rendah dan merupakan alternatif yang lebih fleksibel untuk seri chip 7400 dengan logika TTL. Sedangkan IC 4017 adalah IC 16-pin CMOS dekade counter dari seri IC CMOS 4000. Dibutuhkan input pulsa clock di pin clock input dan akan membuat salah satu dari sepuluh pin output menjadi

“menyala /aktif” secara berurutan disetiap

perubahan pulsa clock.Contoh rangkaian sederhana dari ic 4017 adalah untuk membuat

rangkaian “running LED” yang mendapatkan

2. Metode Perancangan dan Pengembangan

Dalam pembuatan lilin elektronik terdapat tahapan – tahapan yang harus dilalui. Proses pengerjaan dari mulai pembuatan rangkaian dasar hingga proses finishing yang dituangakan malaluai diagram alir berikut.

Diagram alir Proses pengerjaan dan pengembangan lilin elektronik

2.1 Simulasi rangkaian menggunakan software

Gambar 2.6 Simulasi mengguna software Livewire

Proses simulasi dilakukan menggunakan software Livewire dengan menggunakan software ini dapat diketahui bekerja atau tidaknya rangkaian yang akan dibuat. Dengan menggunakn livewire arah arus dari setiap komponen dapat diketahui sehingga mempermudah dalam proses analisa rangkaian.

2.2 Simulasi menggunakan Project board Proses percobaan menggunakan project board merupakan percobaan tahap akhir untuk memastikan komponen yang digunakan telah siap untuk dipasangakan ke PCB dan disolder proses percobaan menggunakan projectboard dapat meminimalisir kesalahan ketika komponen dipasangkan ke PCB layout.

Gambar 2.7 Simulasi menggunakan project board

2.3 Pengembangan rangkaian lilin elektronik

Proses pengembangan pun sama harus melalui tahap percobaan dengan menggunakan software. Dengan menggunakan software peng-imajinasian rangkaian dapat terlihat lebih nyata walaupun sekedar komponen virtual. Setelah percobaan melalui software selesai untuk lebih meyakinkan proses percobaan dapat dilakukan dengan menggunakan project board Mulai

Simulasi rangkaian lilin elektronik menggunakan

software

Simulasi rangkaian menggunakan project board

Pembuatan papan PCB

Simulasi dan perancangan rangkaian kombinasi running LED dengan Lilin

elektronik Pengemb

angan ?

Yes

No

Menempatkan komponen &Soldering

Pembuatan Casing dan finishing

Gambar 2.8 proses simulasi menggunakan software

Gambar 2.9 proses simulasi menggunakan projectboard 2.4 Pembuatan PCB layout

PCB (Printed circuit board) atau papan rangkaian tercetak merupakan sebuah pertinak berupa papan yang digunakan sebagai jalur untuk rangkaian elektronika. Sebelum diproses awalnya papan PCB merupakan sebuah papan yang hanya berlapiskan tembaga maka dari perlu dilakukan proses pembuatan jalur pada papan tersebut adapun langkah – langkahnya adalah sebagai berikut.

a. Pembuatan jalur menggunakan software Pembuatan jalur PCB ditempuh menggunakan software cadsoft eagle. Proses pembuatan dimulai dari rangkaian skematik (gambar 3.0)lalu di konversi menjadi jalur PCB(gambar 3.1)

Gambar 3.0 pembuatan jalur skematik PCB layout

Gambar 3.1 PCB layout yang siap untuk di cetak

a. Penyablonan

Teknik yang digunakan ialah menggunakan kertas transparan yang di copy menggunakan tinta toner laser jet dari mesin photocopy. Lalu di kertas transparan yang berisi layout PCB distrika hingga jalur menempel pada papan PCB.

Gambar 3.2 hasil PCB yang telah disablon

b. Proses etching

Pada proses ini bagian PCB yang tidak terhalang oleh jalur hitam akan terlarut oleh cairan kimia � ��₃sehingga yang tersisa hanyalah jalur pada layout PCB yang digunakan untuk menghubungkan tiap-tiap komponen.

c. Pelubangan

Proses pelubangan pad dilakukan menggunakan bor PCB yang menggunakan diameter mata bor 0.8 mm

2.5 Penyolderan

Komponen yang telah ditempatkan sesuai dengan letaknya maing – masing lalu disolder.

2.6 Pembuatan casing

Casing yang digunakan memanfaatkan dari kotak jam tangan yang sudah tidak terpakai. Untuk mempercantik bagian luar casing dicat menggunakan pilok berwarna hitam

metalic. Untuk menempatkan LED bagian atas chasing dilubangi diameter bor 5 mm dan 10 mm

3. Pengujian dan pembahasan hasil

Gambar 3.3 Hasil Akhir 3.1 Pengujian

setelah melewati semua tahap proses pembuatan dan pengembangan lilin elektronika telah berhasil diselesaikan adapun indikator pengujian dari lilin elektronik ini ialah,

No Indikator keberhasilan

hasil 1 Rangkaian Pengunci

ketika button ditekan

 2 Running LED ketika

kaki basis dipicu

 3 Adjustable Running

LED velocity

 4 Running LED mati

setelah ditiup



5 Save Energy X

Tabel 1.0 indikator keberhasilan 3.2 Pembahasan hasil

Dari kelima indikator yang tertera pada tabel dapat disimpulkan bahwa lilin elektronika dan pengembangannya telah berhasil berjalan sebagaimana mestinya. Namun ada kendala yang dihadapi yaitu masalah hemat energi. Batre yang digunakan pada alat ini harus memiliki suplay arus yang besar, jika yang diberikan kecil maka nyala dari LED tidak akan terang secara optimal. Karena konsumsi arusnya besar maka daya yang terserap dari batre sangat besar pula dan membuat batre cepat habis. Solusi yang bisa diterapkan adalah mengganti catu daya

dengan batre AKI yang memiliki supply arus yang besar.

4. Analisa

- Penguatan dan pensaklaran lilin elektonika utama

Transistor BC 550 sebagai Q1, BC 337 sebagai Q2 dan BC 327 sebagai Q3 dipilih karena ke 3 transistor tersebut merupakan transistor yang dapat terpicu dengan arus yang rendah mengingat supply tegangan yang diberikan pada komponen – komponen pendukung lain juga relatif kecil. Dengan arus yang rendah ke 3 transistor ini sudah dapat mencapai active region yang sesuai untuk rangkaian lilin elektronik utama yang menggunakan daya rendah.

- Sensitivitas tiupan lilin

Sensitivitas tiupan lilin sangat berpengaruh pada kualitas microphone condenser semakin baik kualitasnya maka semakin sensitif perubahan muatannya. 5. Kesimpulan

Lilin elektronik merupakan sebuah rangkaian sederhana yang bisa dikembangkan menjadi hal yang inspiratif. Dengan ide yang kreatif hasil dari alat yang dibuat akan lebih indah dan lebih hidup contohnya dengan running LED. Pengkombinasian rangkaian Lilin elektronik dengan running LED dilakukan dengan menggunakan prinsip transistor sebagai saklar. Proses pembuatan alat ini sebaiknya dilakukan secara sistematis walaupun rangkaian ini merupakan rangkaian sederhana.Lilin elektronik bisa menjadi cikal

– bakal smart technology yang diterapkan dirumah dengan harga yang relatif murah DAFTAR PUSTAKA

- Syahrul. (2006) “LED (LIGHT

EMITTING DIODE)”. Jurnal terkait Teknologi dan pengembangan LED. - Boylestad, Robert. Nashelsky,

Louis.1998. Electronic Devices and CircuitTheory (Seventh Edition). Prentice Hall.