31838556 Modul Elektronika 01

Gudang Modul: http://guruelektronika.blogspot.com/

SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN BIDANG KEAHLIAN TEKNIK ELEKTRONIKA PROGRAM KEAHLIAN TEKNIK ELEKTRONIKA

KODE MODULElka-mr-um001a/002

Modul Elektrinika Mengenal Komponen ELektronika

DISUSUN OLEH:

GURU ELEKTRONIKAhttp://guruelektronika.blogspot.com/EDITOR:

TEAM TEACHING

2009

Mengenal Komponen ELektronika

1


KATA PENGANTAR

Modul Mengenal komponan elektronika digunakan sebagai panduan kegiatan belajar untuk membentuk salah satu kompetensi, yaitu : Meguasai teori dasar elektronika. Modul ini dapat digunakan untuk peserta diklat pada Program Keahlian Teknik Elektronika Industri.Modul ini memberikan teori dan praktek untuk mengenal dan mampu menerapkan komponen elektronika. Modul ini terdiri atas 8 kegiatan belajar. Kegiatan belajar 1 : Resistor, Kegiatan belajar 2 : Kapasitor, Kegiatan belajar 3 : Induktor, dioda, Kegiatan belajar 6 : Kegiatan belajar 4 : trasnformator, Kegiatan belajar 5 : Field Effect Transistor.

transistor bipolar kegiatan ke 7 :komponen elektronika daya, dan Kegiatan belajar 8 :

Jakarta, April 2009

Penyusun.


2


DAFTAR ISI MODUL

Halaman HALAMAN DEPAN .................................................................................. KATA PENGANTAR ................................................................................. DAFTAR ISI ........................................................................................... PETA KEDUDUKAN MODUL .................................................................... i ii iii v

PERISTILAHAN/ GLOSSARY ................................................................ vii I. PENDAHULUAN ................................................................................ A. DESKRIPSI ................................................................................... B. PRASYARAT .................................................................................. C. PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL .................................................. 1. Petunjuk bagi Peserta Diklat ..................................................... 2. Peran Guru .............................................................................. D. TUJUAN AKHIR .............................................................................. E. KOMPETENSI ................................................................................ F. CEK KEMAMPUAN .......................................................................... 1 1 1 1 1 3 3 4 9

II. PEMBELAJARAN ................................................................................ 11 A. RENCANA BELAJAR PESERTA DIKLAT ............................................. 11 B. KEGIATAN BELAJAR ........................................................................ 13 1. Kegiatan Belajar 1: Resistor ....................................................... 13 a. Uraian Materi ....................................................................... 13 b. Lembar Kerja 1.1 ................................................................. 24 c. Lembar Latihan 1.1 ............................................................... 25 d. Lembar Kerja 1.2 ................................................................. 27 e. Lembar Latihan 1.2 .............................................................. 30 2. Kegiatan Belajar 2 : Kondesator ................................................. 32 a. Uraian Materi ....................................................................... 32 b. Lembar Kerja 2.1 ................................................................ 41 c. Lembar Latihan 2.1 ............................................................... 42


3


d. Lembar kerja 2.2 .................................................................. 43 e. Lembar latihan 2.2................................................................ 45 f. Lembar latihan 2.3................................................................ 49 g. Lembar kerja 2.4 .................................................................. 52 h. Lembar latihan 2.4................................................................ 53 3. Kegiatan Belajar 3 : Induktor......................... ............................. 54 a. Uraian Materi ....................................................................... 54 b. Lembar Kerja 3.................................................................... 56 c. Lembar Latihan 3.................................................................. 57 4. Kegiatan Belajar 4 : Transformator.............................................. 58 a. Uraian Materi ....................................................................... 58 b. Lembar Kerja 4 .................................................................... 63 c. Lembar Latihan 4.................................................................. 64 5. Kegiatan Belajar 5 : Dioda Semikonduktor............... .................... 65 a. Uraian Materi ....................................................................... 65 b. Lembar Kerja 5.1 ................................................................. 71 c. Lembar Latihan 5.1 ............................................................... 72 d. Lembar kerja 5.2 .................................................................. 88 e. Lembar latihan 5.2 ............................................................... 89 6. Kegiatan Belajar 6 : Transistor .................................................... 90 a. Uraian Materi ....................................................................... 90 b. Lembar Latihan ................................................................... 100 7. Kegiatan Belajar 7: Komponen Daya....................... .................... 101 a. Uraian Materi ....................................................................... 101 b. Lembar Kerja 7.1 ................................................................. 105 c. Lembar Latihan 7.1 .............................................................. 107 d. Lembar Kerja 7.2 ................................................................. 110 e. Lembar latihan 7.2................................................................ 113 8. Kegiatan Belajar 7: FET....................... ....................................... 114 a. Uraian Materi ....................................................................... 114 b. Lembar Latihan ................................................................... 122 III.EVALUASI ........................................................................................ 123 IV. PENUTUP ........................................................................................ 124 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 125


4


PETA KEDUDUKAN MODUL

Dibawah ini diagram pencapaian Kompetensi Menguasai Teori dasar ELektonika Bengkel Elektronika yang dibagi menjadi 5 modul.

Menguasai teori dasar kelistrikan

Mengenal koomponen elektronika

Anda berada di sini

Matematika terknik dasar dan rumusnya?

Rangkaian elektronika dasar

Elektronika Optic


5


PERISTILAHAN/ GLOSSARY

Resistansi Toleransi Kapasitansi

: kemampuan suatu bahan untuk menahan besaran listrik : penyimpangan harga yang masih diperbolehkan. : kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik. menunjukkan nilai komponen tersebut.

Gelang warna : kode warna pada komponen resistor dan kapasitor yang Induktif (XL) : resistansi yang terjadi pada induktor karena dialiri besaran AC (bolak-balik).


6


BAB IPENDAHULUAN

A.

DESKRIPSI JUDUL Mengenal Komponen Elektronika merupakan modul teori dan

praktikum yang membahas jenis dan karakteristik komponen elektronika. Modul ini terdiri dari 8 delapan) kegiatan belajar. Kegiatan belajar 1 : Resistor , Kegiatan belajar 2 : Kondensator, Kegiatan belajar 3 : Standarisasi induktor, Kegiatan belajar 4 : tranfsormator, kegiatan belajar 5 : dioda, Kegiatan belajar 6 : Transistor, dan Kegiatan belajar 7 : Komponen Daya dan 8. Field Effect Transistor. Dengan menguasai modul ini diharapkan peserta diklat mampu Menguasai Teori Dasar ELektronika.

B.

PRASYARAT Modul Mengenal Komponen Elektronika merupakan modul ke Menguasai Teori Dasar Elektronika yang

dua dalam kompetensi

merupakan modul kedua dalam pemelajaran maka membutuhkan persyaratan telah lulus modul Teori Kelistrikan. C. 1. PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL Petunjuk bagi Peserta Diklat a. 1) 2) Langkah-langkah belajar yang ditempuh Persiapkan alat dan bahan Bacalah dengan seksama uraian materi pada setiap kegiatan belajar.


7


3)

Cermatilah langkah langkah kerja pada setiap kegiatan belajar sebelum mengerjakan, bila belum jelas tanyakan pada guru.

4)

Kembalikan semua peralatan praktik yang digunakan.

b.

Perlengkapan yang harus dipersiapkan Guna menunjang harus keselamatan maka dan kelancaran tugas/ seluruh

pekerjaan

yang

dilakukan,

persiapkanlah

perlengkapan yang diperlukan. Beberapa perlengkapan yang harus dipersiapkan adalah: 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) Satu buah Bread boar (papan percobaan) Kabel Penghubung Alat tulis Komponen pasif dan aktif yang dibutuhkan dalam praktek Solder Desoldering Tang potong dan tang buaya

c.

Hasil pelatihan

Peserta diklat mampu melakukan tugas : 1) Mengidentifikasi dan menerapkan fungsi komponen resistor 2) Mengidentifikasi dan menerapkan fungsi komponen kapasitor 3) Mengidentifikasi dan menerapkan fungsi komponen induktor 4) Mengidentifikasi rasnformator 5) Mengidentifikas dan menerapkan fungsi komponen dioda 6) Mengidentifikasi dan menerapkan fungsi komponen transistor dan menerapkan fungsi komponen


8


7) Mengidentifikasi dan menerapkan fungsi komponen elektronika daya 8) Mengidentifikasi dan menerapkan fungsi komponen FET

2. diri

Peran Guru Guru yang akan mengajarkan modul ini hendaknya mempersiapkan sebaik-baiknya yaitu mencakup aspek strategi pemelajaran,

penguasaan materi, pemilihan metode, alat bantu media pemelajaran dan perangkat evaluasi. Guru harus menyiapkan rancangan strategi pemelajaran yang mampu mewujudkan peserta diklat terlibat aktif dalam proses pencapaian/ penguasaan kompetensi yang telah diprogramkan. Penyusunan rancangan strategi pemelajaran mengacu pada kriteria unjuk kerja (KUK) pada setiap subkompetensi yang ada dalam GBPP. D. TUJUAN AKHIR Peserta diklat dapat mengidentifikasi dan menerapkan komponen elektronika.


9


E.

KOMPETENSI Modul ini merupakan subkompetensi Menguasai Dasar-dasar Teori Elektronika.. Uraian subkompetensi ini dijabarkan seperti ini.

Sub Kompetensi 1Mengenal komponen elektronika

Kriteria Unjuk Kerja 2Resistor dengan beragam nilai diidentifikasi berdasar kode warna atau kode lain dan bahan penyusunnya disebutkan disertai kegunaan masing-masing Jenis-jenis kapasitor diidentifikasi, dijelaskan fungsi utamanya dan bagaimana metode

Lingkup Belajar 3Identifikasi komponen elektronika

Materi Pokok Pemelajaran Sikap 4Tekun, teliti, dan cermat dalam mengidentifikasi kode warna dan kode lain dalam resistor, serta kegunaanya dalam menentukan nilai resistansi Tekun, teliti, dan cermat dalam mengidentifikasi fungsi dan peran kapasistor dalam teknologi elektronika dan kaitannya dengan muatan listrik Tekun, teliti, dan cermat dalam mengidentifikasi dan prosedur kerja suatu induktor, dan macammacam bahan pendukung kerja suatu kumparan, serta

Pengetahuan 5Kode warna resistor Cara membaca nilai resistansi dari resistor Penentuan nilai kapasitor Muatan listrik Bahan yang digunakan untuk membuat induktor Karakteristik induktor Penentuan nilai induktansi Transformator penaik tegangan Transformator penurun tegangan Kegunaan transformator dalam bidang teknik elektronika Jenis-jenis transistor Karakteristik transistor Pembiasan transistor Bahan semikonduktor yang digunakan untuk fabrikasi transistor Karakteristik transistor Komponen elektronika daya : diac, triac, SCR

Ketrampilan 6Melaksanakan pembacaan - Kode warna resistor - Cara membaca nilai resistansi dari resistor Sampu mengidentifikasi : - Penentuan nilai kapasitor - Muatan listrik Mampu mengidentifikasi : - Bahan yang digunakan untuk membuat induktor - Karakteristik induktor - Penentuan nilai induktansi Melaksanakan identifikasi yang berkaitan dengan : - Transformator penaik tegangan - Transformator penurun tegangan - Kegunaan transformator dalam bidang teknik elektronika Memahami dan mengidentifikasi : - Jenis-jenis transistor


10

Gudang Modul: http://guruelektronika.blogspot.com/ mengubahubah nilai kapasitansi, serta diterangkan tentang istilah muatan dan coulomb Jenis-jenis induktor diidentifikasi dan dijelaskan macam-macam bahan inti, serta bagaimana ukuran diameter kumparan dan kawatnya mempengaruhi nilai induktansinya Jenis-jenis transformer yang umum diidentifikasi dan disebutkan kegunaannya masingmasing; bagaimana metode step kaitannya dengan nilai induktansinya Tekun, teliti, dan cermat dalam mengidentifikasi jenis dan macam transformator yang digunakan sebagai penaik dan penurun tegangan Tekun, teliti, dan cermat dalam mengidentifikasi jenis dan macam transistor beserta tegangan bias transistor Tekun, teliti, dan cermat dalam mengidentifikasi variasi rangkaian pada transistor dan masingmasing kegunaannya dalam teknologi elektronika Tekun, teliti, dan cermat dalam melaksanakan perbandingan antara tyristor dengan diac, triac, dan kegunaan masing-masing Tekun, teliti, dan cermat dalam mengidentifikasi diode zener dan kegunaannya dalam rangkaian elektronika Tekun, teliti, dan cermat Karakteristik komponen elektronika daya Karakteristik zener diode Kurva karakteristik Karakteristik komponen elektronika berbasis optik dan karakteristiknya : - LED - LCD - Photovoltaic - Photoresistor - Photodiode - Phototransistor Karakteristik dan aplikasi MOSFET - Karakteristik transistor - Pembiasan transistor Memilih dan mngetahui : - Bahan semikonduktor yang digunakan untuk fabrikasi transistor - Karakteristik transistor Melakukan perbandingan yang berkaitan dengan : - Komponen elektronika daya : diac, triac, SCR - Karakteristik komponen elektronika daya Mampu mengidentifikasi : - Karakteristik zener diode - Kurva karakteristik Mampu mengidentifikasi Karakteristik komponen elektronika berbasis optik dan karakteristiknya : - LED - LCD - Photovoltaic - Photoresistor - Photodiode - Phototransistor Mampu mengaplikasikan MOSFET dalam rangkaian


11

Gudang Modul: http://guruelektronika.blogspot.com/ up/down dan dijelaskan kenapa diperlukan laminasi. Beberapa jenis transistor diidentifikasi berdasarkan jenis dan kegunaannya, seperti unijunction, FET, dan MOSFET; dijelaskan beta dan alfa dan tegangan bias DC yang umum dipakai Semiconductor yang lain diidentifikasi dan dijelaskan kegunaannya, misalnya gundiode, darlington, dan transistor unijunction yang lain Thyristor dibandingkan dalam mengidentifikasi komponen-kompenen elektronika yang berbasis cahaya, beserta kegunaan masingmasing dalam sistem elektronika Tekun, teliti, dan cermat dalam mengaplikasikan MOSFET dalam rangkaian elektronika


12

Gudang Modul: http://guruelektronika.blogspot.com/ dengan semikonduktor lain; diac, triac, dan SCR, dan dijelaskan kegunaan masing-masing Batasan kerja diode zener dijelaskan dan digambarkan kegunaannya dalam rangkaian regulator Berbagai piranti optik yang umum disebutkan misalnya LED, LCD, Laser, dll. Digambarkan bagaimana photovoltaic diaktifkan. Simbol-simbol dari photoresistor, photodiode, phototransistor digambarkan dan dijelaskan dari bahan apa


13

Gudang Modul: http://guruelektronika.blogspot.com/ piranti ini dibuat Dijelaskan aplikasi dari MOS, CMOS, dan FET


14


F.

CEK KEMAMPUAN Jawaban Ya mampu dan teori mampu dan teori mampu dan teori mampu dan teori Soal Tes Formatif 4 Soal Tes Formatif 3 Soal Tes Formatif 2 Soal Tes Formatif 1 Tidak

Sebelum mempelajari modul ini, isilah cek list () kemampuan yang telah anda miliki dengan sikap jujur dan dapat dipertanggung jawabkan: Sub Kompetensi Mengenal komponen elektronika Pernyataan Saya mengidentifikasi menguasai komponen resistor Saya mengidentifikasi menguasai komponen kapasitor Saya mengidentifikasi menguasai komponen induktor Saya mengidentifikasi menguasai Bila Jawaban Ya Kerjakan:

komponen transformator


15


Saya mengidentifikasi menguasai dioda Saya mengidentifikasi menguasai trasistor Saya mengidentifikasi menguasai Saya mengidentifikasi elektronika daya

mampu dan komponen mampu dan komponen Soal Tes Formatif 6 Soal Tes Formatif 5

mampu dan komponen mampu dan Soal Tes Formatif 8 Soal Tes Formatif 7

menguasai komponen FET


16

Elektronika Industri

BAB II PEMELAJARAN

RENCANA PEMELAJARAN Kompetensi Sub Kompetensi : Meguasai Teori Dasar Elektronika : Mengenal Komponen Elektronika Tanda Tangan Guru

Jenis Kegiatan

Tanggal Waktu

Tempat Belajar

Alasan Perubahan

Mempelajari Resistor

Mempelajari kapasitor Mempelajari induktor Mempelajari transformator Mempelajari dioda

Mempelajari transistor

Teori Dasar Elektronika

17

Elektronika Industri Jenis Kegiatan Mempelajari komponen elektronika daya Tanggal Waktu Tempat Belajar Alasan Perubahan Tanda Tangan Guru

Mempelajari FET


18

Elektronika Industri KEGIATAN BELAJAR 1 RESISTOR Mengenal Resistor Tahanan (resistor) adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi untuk membagi (menurunkan) tegangan dan mengatur kuat arus listrik. Adapun simbol dari tahanan (resistor) yaitu:

atau

Gambar 1.1 Simbol Resistor

Besarnya arus yang mengalir sebanding dengan pertambahan (kenaikan) tegangan. Semakin tinggi tegangan maka kuat arusnya semakin besar. Untuk menentukan nilai tahanan dapat dilakukan /digunakan HUKUM OHM yang berbunyi Besarnya arus listrik yang mengalir dalam

suatu rangkaian berbanding lurus dengan beda potensial dan berbanding terbalik dengan tahanan yang dinyatakan dengan rumus:R=Dimana : V= E = besarnya tegangan dalam satuan volt I = kuat arus yang mengalir dalam rangkaian dalam satuan ampere

V I

atau

E I

I. Macam - macam Tahanan a. Tahanan Tetap Tahan tetap memiliki nilai tahanan yang sudah ditetapkan pada produksinya. Nilai tahanan ada yang tertulis langsung dibadan nya, ada juga yang memakai kode warna dengan nilai yang tertentu besar nya.


19

Elektronika Industrib. Tahanan yang Variabel (Variabel Resistor) yang dapat diatur secara manual 1.TRIMER POTENSIO(TRIMPOT) Contoh: Pada badan nya tertulis 502 (angka terakhir = banyak nya nol) Angka terakhir 2 =banyak nol dua(00) Ini berarti nilai nya = 5000 =5K Pada badan nya tertulis 203 (angka terakir = banyak nya nol ) Angka terakhir 3 =banyak nol tiga (000) ini berarti nilai nya =20000 =20K Nilai perlawanan nya dapat ditrim dengan mengunakan obeng. Alat ini banyak dipakai pada sirkit stabilisasi arus dan tegangan. Nilai ukur Ohmnya ada yang tertulis langsung (misal 5K),ada juga yang memakai sistim hitungan .

Gambar 1.2 2.POTENSIO METER (CONTROL POTENSIO METER) Ada dua model potensio yaitu yang model putar dan model slide. Alat ini dipakai untuk keperluan pengatur volume suara, pengatur nada bass trebel, pengatur balance dan lain lain. Ada dua jenis potensiometer berdasarkan pemakaiannya:


20

Elektronika Industri1. Potensiometer Linear, digunakan untuk pengatur balance dan nada. Yang ditandai dengan Lin / B (misal: Lin 50K / B 50K). 2. Poteniometer Logaritmic, digunakan untuk pengatur volume. Yang ditandai dengan Log / A (misal: Log 50K / A 50K).

Gambar 1.3 C. Tahanan variable yang di pengaruhi lingkungan 1. NTC THERMISTOR (NTC = Negatif Temperature Coeficient). Sifat NTC yaitu pada waktu dingin (temperatur udara biasa) nilai tahanannya besar, setelah panas nilai tahanannya menurun / mengecil. Nilai tahanannya yaitu 170, 200, 100, 47, dll. NTC digunakan pada transistor penguat akhir. 2. PTC THERMISTOR (PTC = Positif Temperatur Coefficient) Sifat PTC yaitu pada udara biasa nilai tahanannya kecil dan saat panas nilai tahanannya besar. PTC digunakan untuk melindungi voltase suply terhadap beban yang mengambil arus terlalu besar. 3. VDR (VOLTAGE DEPENDENT RESISTOR)


21

Elektronika IndustriVDR adalah resistor yang nilai hambatannya tergantung dari besarnya tegangan , dimana pada kenaikan tegangannya, maka nilai hambatannya akan turun. Pada Gambar 7 di bawah menunjukkan karakteristik sebuah VDR, dimana arusnya digambarkan sebagai hambatan terhadap tegangannya. Resistor VDR biasa digunakan pada pesawat televisi.

Gambar 1.4 Karakteristik Arus -Tegangan sebuah VDR. 3. LDR (Light Dependent Resistor) Resistor LDR adalah resistor yang nilai hambatannya akan menurun jika terkena cahaya. Pada Gambar 6 di bawah memperlihatkan rangkaian relai dengan LDR dimana tegangan antara apitan-apitan masuk dari rangkaian penguat akan naik jika LDR terkena cahaya. Rangkaian penguat ini mengemudikan sebuah relai. Rangkaian ini digunakan misalnya untuk enggerakan sebuah pintu garasi, dimana jika mobil berada di depan pintu garasi, maka cahaya lampu mobil akan menyinari LDR sehingga akan mengerjakan relai dan membuka pintu garasi.


22


Gambar 1.5 Rangkaian Relai dengan LDR. II. Toleransi Toleransi adalah besarnya persentase nilai tahanan yang diizinkan sehingga menghasilkan nilai maksimum dan nilai minimum.

III. MENENTUKAN NILAI TAHANAN RESISTOR Kode Warna Resistor Kode warna pada resistor menyatakan harga resistansi dan toleransinya. Semakin kecil harga toleransi suatu resistor adalah semakin baik, karena harga sebenarnya adalah harga yang tertera harga toleransinya. Misalnya suatu resistor harga yang tertera = 100 mempunyai toleransi 5%, maka harga sebenarnya adalah: Harga resistor = 100 (5% x 100) s/d 100 + (5% x 100) = 95 s/d 105 . Terdapat resistor yang mempunyai 4 gelang warna dan 5 gelang warna seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 1.6 Resistor dengan 4 Gelang dan 5 Gelang Warna.

1234

123 45


23

Elektronika IndustriTabel Kode Warna pada Resistor 4 Gelang Gelang 1 Warna (Angka pertama) Hitam Coklat Merah Oranye (jingga) Kuning Hijau Biru Ungu Abuabu Putih Emas Perak Tanpa warna Arti kode warna pada resistor 4 gelang adalah : Gelang 1 = Angka pertama Gelang 2 = Angka kedua Gelang 3 = Faktor pengali Gelang 4 = Toleransi Arti kode warna pada resistor 5 gelang adalah : Gelang 1 = Angka pertama 9 9 109 10-1 10-2 10-3 9 5 10 20 4 5 6 7 8 4 5 6 7 8 104 105 106 107 108 4 5 6 7 8 1 2 3 Gelang 2 (Angka kedua) 0 1 2 3 Gelang 3 (Faktor pengali) 1 10 102 103 Gelang 4 (Toleransi/ %) 1 2 3


24

Elektronika IndustriGelang 2 = Angka kedua Gelang 3 = Angka ketiga Gelang 4 = Faktor pengali Gelang 5 = Toleransi Kode Huruf Resistor Resistor yang mempunyai kode angka dan huruf biasanya adalah resistor lilitan kawat yang diselubungi dengan keramik/porselin, seperti terlihat pada gambar di bawah ini :5W 22RJ

Gambar 1.7 Resistor dengan Kode Angka dan Huruf

Arti kode angka dan huruf pada resistor ini adalah sebagai berikut : 82 k 5% 9132 W 82 k berarti besarnya resistansi 82 k (kilo ohm) 5% berarti besarnya toleransi 5% 9132 W adalah nomor serinya 5 W 0,02 J 5 W berarti kemampuan daya resistor besarnya 5 watt 0,22 berarti besarnya resistansi 0,22 J berarti besarnya toleransi 5% 5 W 22 R J 5 W berarti kemampuan daya resistor besarnya 5 watt 22 R berarti besarnya resistansi 22 J berarti besarnya toleransi 5% 5W1kJ


25

Elektronika Industri5 W berarti kemampuan daya resistor besarnya 5 watt 1 k berarti kemampuan besarnya resistansi 1 k J berarti besarnya toleransi 5% 5WR1k 5 W berarti kemampuan daya resistor sebesar 5 watt R 1 K berarti besarnya resistansi 1 k RSN 2 P 22 kk RSN 2 P berarti nomor seri resistor 22 k berarti besarnya resistansi 22 k k berarti besarnya toleransi 10% 1 k 5 berarti besarnya resistansi 1,5 k

IV. Rangkaian Resistor Ada tiga macam sambungan hambatan / resistor, yaitu sambungan seri, sambungan paralel dan sambungan campuran (seri-paralel). Dari beberapa resistor yang disambung dengan jalan di atas, dapat ditentukan satu buah hambatan pengganti. 1. Sambungan Seri Sambungan seri disebut juga sambungan deret. Resistor-resistor dikatakan sambungan seri apabila dua resistor atau lebih disambung dengan cara ujung akhir dari resistor pertama disambungkan dengan ujung awal dari resistor kedua, ujung akhir resistor kedua disambungkan dengan ujung awal resistor ketiga dan seterusnya.. Contoh pada Gambar 1.8 tiga buah hambatan yaitu: AB, CD, EF disambung seri C A B E D F

Gambar 1.8 . Rangkaian Seri


26

Elektronika IndustriRangkaian di atas menunjukkan, ujung B disambung dengan ujung C dan ujung D disambung dengan ujung E. Untuk mengetahui berapa besar satu hambatan pengganti dari sambungan seri dari beberapa hambatan, dapat dibuktikan dengan menggunakan hukum Ohm dan Kirchoff. Hal ini dapat dijelaskan dengan menggunakan Gambar 1.9.A R1 B R1 C R1 D

I

V1

V2

V3

V

Gambar 1.9 Resistor Seri Pada rangkaian resistor seri di atas ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu : 1. Arus listrik yang mengalir pada ketiga resistor sama. 2. Drop tegangan pada tiap resistor berbeda jika besar resistansi sama. 3. Jumlah dari ketiga drop tegangan sama dengan tegangan sumber. Untuk menghitung resistansi ekivalen dari ketiga resistor adalah sebagai berikut. V1 = IR1 V2 = IR2 V3 = IR3 V = V1 + V2 + V3 V = IR1 + IR2 + IR3 = I (R1 + R2 +R3)

V = R1 + R 2 + R 3 I

V merupakan resistansi ekivalen R sehingga R = R1 + R2 +R3. I


27

Elektronika Industri2. Sambungan Paralel Jika resistor R1, R2,R3 disusun seperti gambar 1.10 maka disebut dengan susunan paralel. I1 I2 I3 I V R R R

Gambar 1.10. Resistor Paralel Pada rangkaian resistor paralel ada beberapa hal yang perlu diperhatikan diantaranya : 1. Drop tegangan pada setiap resistor sama. 2. Arus pada setiap resistor berbeda sesuai hukum ohm. 3. Arus total merupakan jumlah dari ketiga arus cabang. Untuk menghitung resistansi ekivalen dari susunan resistor paralel sebagai berikut :

I1 =

V R1

I2 =

V R2

I3 =

V R3

I = I1 + I2 + I3

I=

V V V + + R1 R 2 R 3

I 1 1 1 = + + V R1 R2 R3

I 1 1 1 1 1 = sehingga = + + V R R R1 R 2 R 3Jika resistor hanya dua buah disusun paralel makaR + R2 1 1 1 = + = 1 R R1 R 2 R1 R 2


28

Elektronika IndustriR= R1 R 2 R1 + R 2

3. Sambungan Seri dan Paralel Sambungan seri-paralel merupakan sambungan atau rangkaian yang terdiri dari resistor-resistor yang tersambung dalam sistem seri maupun sistem paralel. Sebagai contoh dapat dilihat pada bawah ini.A R1 R2 B R3 V C

Gambar 1.11 di

Gambar 1.11. Rangkaian Sambungan Seri dan Paralel Dalam rangkaian/sambungan ini, R2 paralel dengan R3, kemudian hambatan penggantinya (RBC) disambung seri dengan R1. Untuk mencari hambatan pengganti dari sambungan di atas yaitu besarnya hambatan antara titik A C dapat dilakukan dengan terlebih dahulu mencari hambatan pengganti antara titik B C, yaitu RBC yang diseri dengan R1 dan R2 dengan R3. Selanjutnya RBC ini diseri dengan R1 yang hasilnya merupakan hambatan pengganti antara titik A C yang disebut RAC. Untuk lebih jelasnya perhatikan Gambar 1.12 dan 1.13 di bawah ini. A R1 B RBC C

V

Gambar 1.12. Gambar Hasil Penyederhanaan


29

Elektronika IndustriRBC = R1 // R2 RAC = R1 + RBC RBC = R2 // R3 A RA C

V Gambar 1.13 Gambar Hasil Penyederhanaan


30

Elektronika IndustriLembar Kerja 1.1 Alat dan Bahan 1. Ohmmeter ............................................................ 1 buah 2. Resistor 4 gelang.................................................... 5 macam 3. Resistor 5 gelang.................................................... 5 macam 4. Resistor dari bahan porselin .................................... 10 macam Kesehatan dan Keselamatan Kerja 1. Bacalah dan pahami petunjuk praktikum pada setiap lembar kegiatan belajar! 2. Dalam menggunakan meter kumparan putar (volt meter, amper meter dan ohm meter), mulailah dari batas ukur yang besar! 3. Jangan meletakkan alat dan bahan ditepi meja! Langkah Kerja 1. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan! 2. Amatilah kode warna pada masing resistor 4 gelang dan 5 gelang! 3. Ukurlah resistansi resistor satu-persatu dengan Ohmmeter ! 4. Catatlah harga resistor tersebut pada Tabel 5 di bawah ini! 5. Ulangilah langkah no. 2 dan 3 untuk huruf masing-masing resistor yang mempunyai kode angka dan huruf! 6. Catatlah harga resistor tersebut pada Tabel 6 di bawah ini! 7. Bandingkan hasil pengamatan dengan hasil pengukuran! 8. Buatlah kesimpulan ! 9. Kembalikan semua alat dan bahan!


31

Elektronika IndustriTabel 5. Data Hasil Pengamatan Kode Warna pada ResistorGelGelang 2 Gelang 3 Geang 4 Harga pengamatan () Harga pengukuran ()

R1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ang 1

Lembar Latihan1.1 1. Apakah resistor itu ? 2. Tentukanlah nilai tahanan, dan tahanan maksimum (Rmaks) dan minimum (Rmin) dengan kode gelangan warna dibawah ini: a. Merah, kuning, hijau, emas b. Cokalt, hitam, kuning, perak c. Kuning, jingga, jingga, tanpa warna d. Merah, merah, merah, emas e. Hijau, abu-abu, kuning, tanpa warna 3. Tentukanlah nilai tahanan, dan tahanan maksimum (Rmaks) dan minimum (Rmin) dengan kode gelangan warna dibawah ini: a. Hijau, kuning, biru, kuning, emas b. Kuning, hijau, biru, biru, emas c. Biru, putih, jingga, jingga, perak 4. Apa arti kode 5 W 22 R J pada resistor ?


32

Elektronika IndustriLembar Kerja 1.2 Alat dan Bahan : 1. Multimeter atau Ohmmeter ................................. 2. Sumber tegang DC atau variabel 0 20 V ........... 3. Amperemeter DC ............................................... 4. Resistor 10 K Ohm ............................................. 5. Kabel penghubung ............................................. Kesehatan dan Keselamatan Kerja 1. Jangan menghubungkan ke sumber tegangan sebelum rangkaian benar! 2. Perhatikan batas ukur dari alat ukur yang digunakan.jangan menggunakan alat ukur melebihi kemampuan! 3. Hindari penggunaan sambungan terbuka! 4. Letakan peralatan pada tempat aman mudah dijangkau dan mudah diamati! 5. Pastikan posisi awal sumber tegangan DC pada posisi 0! Langkah Kerja 1. Siapkan alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan ini! 2. Ambillah 4 resitor! 3. Buatlah rangkaian seperti gambardi bawah ini! 1 buah 1 buah 1 buah 4 buah secukupnya

4. Ukurlah besar arus dan tegangan! Masukkan data pengukuran pada tabel pengukuran.


33

Elektronika Industri5. Buatlah rangkaian seperti gambardi bawah ini!

Rangkaian seri 6. Ukurlah besar arus dan tegangan! Masukkan data pengukuran pada tabel pengukuran. 7. Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah ini:

Rangkaian paralel


34

Elektronika Industri8. Ukurlah besar arus dan tegangan! Masukkan data pengukuran pada tabel pengukuran. 9. Buatlah kesimpulan untuk praktek yang telah dilakukan. Pengukuran 1 Besar tegangan Besar arus

Pengukuran 2 Rangkaian seri Rangkaian 1 2 Pengukuran 3 Rangkaian Paralel Rangkaian 1 2 Besar tengangan Total I1 I2 Besar Arus Total V1 V2

Kesimpulan: ........................................................................................................... ........................................................................................................... ........................................................................................................... ........................................................................................................... ...........................................................................................................


35

Elektronika IndustriLembar Latihan 1.2 1. Hitunglah besarnya RAB dan I dari rangkaian di bawah ini ! Diketahui besarnya masing-masing R adalah sebagai berikut : R1 R3 R4 R5 R6 I A 12 V B 20 Ohm ! R2 R1 = 2 Ohm, R2 = 10 Ohm, R3 = 15 Ohm, R4 = 6 Ohm, R5 = 60 Ohm dan R6 = 40 Ohm.

2. Berapakah besar hambatan pengganti antara A dan B, bila besarnya hambatan yang terpasang masing-masing adalah

A

B

3. Hitunglah hambatan ekivalen antara A dan B dari rangkaian di bawah ini dalam ! 8 16 16 A 9 18 B 20

6


36


4. Hitunglah besarnya hambatan ekivalen antara A dan B dari rangkaian di bawah ini jika semua nilai dalam satuan ohm () ! 100 40 100 120 25

100


37

Elektronika IndustriEvaluasi 1. Hitunglah resistansi masing-masing kawat jika diketahui resistansi dua kawat adalah 25 ohm pada saat disusun seri dan 6 pada saat disusun paralel ! 2. Kawat nikelin panjang 2 meter mempunyai tahanan 50 ohm. Jika arus yang mengalir pada kawat 200 m A maka hitunglah : a. tegangan antara ujung kawat b. tegangan kawat sepanjang 1 meter c. tegangan kawat sepanjang 40 cm 3. Hitunglah RAB dari susunan tahanan di bawah ini ! 5 A 20 6 B 20

10


38

Elektronika IndustriKEGIATAN BELAJAR 2 KONDENSATOR Uraian Materi I. Mengenal kondensator Kondensator adalah komponen pasif yang dapat menyimpan muatan listrik. Kondensator sering juga disebut sebagai Kapasitor oleh suatu bahan semi isolator .A

. Pada dasarnya

kondensator adalah dua penghantar yang tersekat satu dari yang lainnya

IsolatorB

Penghantar

gambar 2.1 Perhatikan gambar 2.1 , A dan B adalah penghantar yang berbentuk kawat, kepingan , selinder atau sebagainya. Diantara penghantar itu ada bagian isolasi (udara , kertas, mika dan sebagainya). Bahan isolasi ini disebut bahan dilektrika. Konsensator-kondensator yang dipakai dalam teknik elektronika mempunyai berbagai bentuk seperti bentuk blok, pipih dan silinder. Bahan dielektrika yang digunakan juga berbagai macam seperti kertas, keramik, udara, elektrolit dan mika. Kondensator biasanya dinamai berdasarkan bahan dielektrikanya. Kemampuan kondensator untuk menyimpan muatan listrik (daya listrik) disebut kapasitansi kondensator. Kapasitansi itu dinyatakan dalam satuan Farad. Besar kapasitansi kondensator tergantung pada : Luas keping penghantar, Jarak antara keping penghantar atau tebalnya bahan dielektrika, Jenis dielektrika yang digunakan.


39

Elektronika IndustriSecara matematis ditulis:

C=

.A 4 .dA = Luas penghantar dalam cm2 d = tebalnya dielektrika dalam cm = 3,14 = konstanta dielektrika. C= Kapasitas kondensator

dimana :

Apabila

diantara

keping-keping

kondensator

(penghantar-

penghantarnya) diberi tegangan 1 Volt, kondensator dapat menyimpan muatan listrik sebanyak 1 Coulumb, maka kapasitansi kondensator tersebut adalah 1 Farad. 1 Coulumb

1V Gambar2.2 Guna keperluan praktek, satuan Farad terlalu besar , maka dipakailah satuan yang lebih kecil, yaitu: 1 mikro Farad (uF) = .......... Farad 1 nano Farad (nF) 1 piko Farad (pF) = .......... Farad = .......... Farad

Secara umum kondensator terbagi dua: 1. Kondensator tetap, yaitu kondensator yang memiliki nilai kapasitansi konstan (tetap). Kondensator ini biasanya dikelompokan menjadi: a) Kondensator non polar, yaitu kondensator yang tidak memiliki polaritas positif dan negatif. Simbolnya adalah seperti di bawah ini:

gambar 2.3


40

Elektronika Industrib) Kondensator bipolar, yaitu kondensator yang memiliki polaritas positif dan negatif. Simbolnya adalah seperti dibawah ini:

gambar 2.4 2. Kondensator variabel, yaitu kondensator yang nilai kapasitansinya dapat diubah-ubah sesuai kebutuhan.

gambar 2.5 II. Fungsi Kondensator 1. Kondensator sebagai penyimpan muatan listrik. Jika sebuah kondensator dihubungkan dengan sumber tegangan, seperti pada gambar 1.6, maka pada keping penghantar yang terhubung dengan kutub negatif sumber tegangan akan kelebihan elektron, dan keping penghantar yang terhubung dengan kutub positif sumber tegangan akan kekurangan elektron. Akibatnya muatan listrik akan tersimpan dalam kondensator sehingga menyebabkan kondensator mempunyai tegangan dan bersifat seperti baterai. Kejadian seperti ini kita sebut dengan pengisian kondensator. Muatan listrik yang ada dalam kondensator akan tersimpan untuk beberapa lama, sampai dilakukan pengosongan muatan.

gambar2.6 Pengisian muatan kondensator


41

Elektronika Industri= Arah arus = Arah aliran elektronMejadi kekurangan elektron(berpolaritas positf)

Mejadi kelebihan elektron(berpolaritas negatif)

gambar 2.7 Polaritas kondensator setelah diisi muatan listrik Jika kondenstor yang telah diisi muatannya dihubungkan kedua kutubnya dengan sebuah tahanan seperti terlihat pada gambar 1.8, maka elektron dari keping yang berpolaritas negatif akan mengalir menuju keping yang berpolaritas positif. Sedangkan arus mengalir dari keping yang berpolaritas positif menuju keping yang berpolaritas negatif. Peristiwa seperti ini adalah pengosongan muatan kondensator.

gambar 2.8 Pengosongan muatan kondensator = Arah arus = Arah aliran elektron Setelah beberapa saat, perpindahan elektron dari keping negatif kondensator menuju keping yang berpolaritas positif mengakibatkan jumlah


42

Elektronika Industrielektron pada kedua keping menjadi sama. Pada kondisi ini kedua keping menjadi netral dan disebut kondisi kondensator telah kosong. Lamanya pengisian dan pengosongan kondensator tergantung pada besarnya kapasitas kondensator dan besarnya arus yang mengalir saat mengisi dan mengosongkan kondensator tersebut. Semakin besar kapasitas kondensator, semakin lama waktu pengisian dan pengosongannya. 2. Kondensator melawatkan arus listrik bolak balik (AC) Pada gambar 2.1, sebuah kondensator dialiri arus bolak-balik. Mulamula terminal dari pada sumber arus berpotensial positif dan terminal bawah berpotensial negatif, perhatikan gambar(a). Maka mengalirlah arus pemuatan yang menyebabkan keping atas kondensator bermuatan positif, dan keping bawah bermuatan negatif. Tetapi saat berikutnya potensial pada kutub-kutub sumber bertukar . Terminal atas berubah menjadi negatif dan terminal bawah berubah menjadi terminal positif, perhatikan gambar (b). Dengan demikian sekarang arus permuatan berbalik arah. Dengan demikian sekarang arus pemuatan berbalik arah. Jadi kondensatorpun bertukar polaritas keping-kepingnya. Kejadian itu berualang terus-menerus, sehingga didapat aliran arus bolak-balik yang melalui kondensator Kejadian sebenarnya adalah, bahwa :

arus pemuatan berbolak-balik arah.+

++++ ----

-

---++++ +


43

Elektronika Industrigambar 2.9 Kondensator dalam rangkaian arus bolak balik Jika kondensator berada dalam rangkaian arus bolak-balik, maka arus dan tegangan tidak akan berbarengan mencapai titik nol ataupun titik maksimum. Dalam kejadian seperti ini dikatakan bahwa antara arus dan tegangan tidak sefasa. Perhatikan gambar 2.10.I V

00

900

1800 2700 3600

gambar 2.10 Jalannya arus dan tegangan bolak-balik pada kondesator, I mendahului V sebesar 900. Dalam gambar grafik, sumbu horizontal tidak dinyatakan dalam satuan waktu, melainkan dalam derajat listrik. Satu periode terbagi dalam 3600 , dengan demikian perioda sama dengan 1800 , dan perioda sama dengan 900. Kita lihat bahwa arus mendahului tegangan sebesar 900, I sudah berjalan 900 dan maksimum sementara V masih 0. 3. Kondensator mem-blocking arus searah. Apabila kondensator dihubungkan dengan rangkian arus searah, kita berharap bahwa tidak ada arus yang mengalir sebab pada kondensator terdapat bahan dielektrika. Seperti telah kita ketahui bahwa kondensator terdiri dari dua keping konduktor yang dipisahkan oleh bahan dielektrika yang bersifat sebagai isolator, jadi pada kondensator tersebut arus searah yang masuk pada salah satu kepingnya tidak akan mengalir menuju keping yang kedua.


44

Elektronika IndustriPada praktek pengukurannya, saat pertama kali catu daya tegangan searah diberikan pada kondensator terdapat arus yang mengalir pada kondensator, namun arus tersebut hanya sesaat sebagai pengisi muatan pada kedua keping kondensator. Setelah kondensator penuh maka arus tidak lagi mengalir. Arus yang mengalir sangat singkat pada kondensator. 4. Kapasitor sebagai Filter Telah kita pahami sebelumnya bahwa kondensator dapat melewatkan arus bolak-balik dan mem-blocking (tidak melewatkan) arus searah. Tahanan sebuah kondesator yang disebut reaktansi kapasitif (XC) menjadi kecil jika dialiri arus bolak balik dan menjadi sangat besar bahkan tak terhingga jika dialiri arus searah. Secara matematis, besarnya rreaktansi kapasitif (XC) dirumuskan sebagai berikut: tersebut tidak dapat diambil manfaatnya, karena itu kita katakan arus DC tidak dapat mengalir

Xc =

1 2fC

Hubungan besarnya reakatansi kapasitif dengan frekuensi dan kapasitansi adalah berbanding terbalik. Semakin besar frekuensi dan kapasitansi maka reaktansi kapasitif menjadi semakin kecil. Maka arus AC yang mempunyai frekuensi tinggi dapat melalui kondesator dengan mudah karena reaktansi kapasitifnya sangat kecil. Sebaliknya jika arus searah yang mamiliki frekuensi = 0 melalui kondensator maka reaktansi kapasitif menjadi tak terhingga. Sebagai contoh, sebuah kondensator dengan nilai kapasitansi 1000 uF dialiri arus AC 12 Volt 50 Hz, maka besarnya kondensator tersebut adalah: reaktansi kapasitif

Xc =

1 2fC


45

Elektronika Industri Xc = Xc = Xc =1 2.3,14.50.1000uF 1 31,4.0,1 1 = 3,18 0,314

Kemudian jika kondensator tersebut dialiri arus searah, besar reaktansi kapasitifnya adalah:

Xc = Xc =

1 2fC 1 2.3,14.0.1000uF 1 = , tak terhingga. 0

Xc =

Sifat kondensator yang mempunyai tahanan kecil terhadap arus AC dan tahanan tak terhingga terhadap arus DC, dimafaatkan dalam rangkaian penyearah catu daya (adaptor) sebagai filter untuk menghasilkan tegangan DC yang benar-benar rata tanpa riak (ripple) tegangan pada outputnya.

gambar 2.11 Perhatikan gambar 4.1, tegangan AC yang telah diturunkan besarnya dengan tranformator step-down diberikan ke penyearah jembatan. Penyearah ini adalah penyearah gelombang penuh. Outputnya merupakan gelombang setengah siklus yang masih memiliki riak (ripple) . Dengan mengunakan kondensator sebagai filter maka tegangan output yang


46

Elektronika Industriberbentuk gelombang setengah siklus tersebut disaring dengan cara melewatkan riak melalui kondensator menuju ground. Sedangkan tegangan ratanya tidak dilewatkan ke ground , dan diberikan ke beban pada outputnya.

Input AC

Hasil Penyearah gambar 2.12

Filter

Ouput DC


47

Elektronika IndustriLembar kerja 2.1 I. Tujuan: Peserta didik dapat membuktikan fungsi kondensator sebagai penyimpan muatan listrik. II. Peralatan: 1 buah Kondensator Trainer 1 buah catu daya DC 12 V III. Langkah kerja: 3.1.Berdoalah sebelum memulai pekerjaan. 3.2.Siapkanlah Kondensator Trainer dan Catu daya 3.3.Pada kondensator Trainer, percobaan ini adalah Percobaan 1. Hubungkanlah catu daya pada terminal input DC 12 V. Catu daya harus dalam kondisi OFF. 3.4.Posisikanlah saklar pada kondisi 2. Amati kondisi lampu. 3.5.ON-kan catu daya. Posisikan sakelar pada posisi 1 untuk beberapa saat ( 5 detik). Pada kondisi ini, kondensator mengisi muatan. 3.6.Ubah posisi saklar pada posisi 2. Amati kondisi lampu. Dengan menggunakan stop watch, hitunglah lama hidupnya lampu. 3.7.Buatlah kesimpulan dari percoban yang telah anda lakukan.

Kesimpulan: ................................................................................................................. .........................................................................................................


48

Elektronika IndustriLatihan 2.1 Jawablah pertanyaan dibawah ini: 1. Sebutkanlah bahan-bahan dielektrika kondensator! 2. Apakah yang dimaksud dengan kapasitansi kondensator? 3. Sebutkan satuan-satuan kapasitas kondensator! 4. Jelaskan bagaimana jalannya arus pengisian dan pengosongan muatan kondensator!


49

Elektronika IndustriLembar Kerja 2.2 I. Tujuan: Peserta diklat dapat menerapkan fungsi kondensator sebagai filter dalam rangkaian penyearah. II. Alat dan bahan: 1 buah Kondensator Trainer 1 buah sumber tegangan AC 12 V. 1 buah oscilloscope III. Langkah kerja: 3.1. Berdoalah sebelum melakukan kegiatan belajar 3.2. Buatlah rangkaian seperti gambar 4.3 (rangkaian ini terdapat pada Kondensator Trainer, percobaan 4) 3.3. Hubungkanlah sumber tegangan AC 12 V pada rangkaian (sumber tegangan harus dalam keadaan OFF saat dihubungkan). 3.4. Hubungkan oscilloscope pada output rangkaian. 3.5. Untuk kondisi awal, posisikan sakelar pemilih pada kondesator C1 . 3.6. ON-kan sumber tegangan AC 12 V. 3.7. Amati hasil output pada oscilloscope dan gambarlah bentuk sinyal keluaran pada kertas grafik. 3.8. Ubah kedudukan sakelar pemilih ke kondesator 2. 3.9. Amati hasil ooutput pada oscilloscope dan gambarlah bentuk sinyal keluaran pada kertas grafik. 3.10.Ubahlah kedudukan sakelar pada oscilloscope dan gambarlah bentuk sinyal keluaran pada kertas grafik. 3.11.Matikan sumber tegangan dan oscilloscope. 3.12.Lepaskan hubungan sumber tegangan dan oscilloscope dari rangkaian dan simpan semua peralatan ketempat semula dengan rapi. 3.13.Bandingkan hasil pengukuran dan buatlah kesimpulan dari percobaan yang telah kamu lakukan.


50


gambar 4.3 Bentuk sinyal output jika C = 10 uF

Bentuk sinyal output jika C = 100 uF


51

Elektronika IndustriBentuk sinyal output C = 1000 uF

Kesimpulan: ................................................................................................................. ................................................................................................................. .....................................................................................................

Lembar Latihan 2.2 Jawablah pertanyaan dibawah ini: 1. Sebutkan sifat kondensator yang dimanfaatkan untuk fungsi kondesator sebagai filter! 2. Jika sebuah kondensator yang mempunyai kapasitansi 1000 uF, dihubungkan dengan sebuah sumber tegangan bolak balik sebasar 5 V dengan frekuensi 50 Hz, berapakah besar reaktansi kapasitif kondensator tersebut? 3. Manakah yang lebih baik digunakan sebagai filter, kondensator dengan kapasitansi besar atau kondensator dengan kapasitansi kecil?


52

Elektronika IndustriIII. Rangkaian Kondensator 3.1 Rangkaian seri kondesator Jika kondensator dirangkai secara seri maka nilai kapasitansinya akan menjadi kecil, lebih kecil dari kapasitas terkecil dalam rangkaiannya

gambar 5.1 Besarnya kapasitansi rangkaian kondensator yang dirangkai seri dapat didapat dengan rumus: 1 1 1 1 = + + + ..... Ct C1 C 2 C 3 Contoh: Jika tiga buah kondesator dirangkai secara seri,C1 = 2 uF, C2= 4 uF dan C3=10 uF. Maka nilai C total adalah: 1 1 1 1 = + + Ct C1 C 2 C 3 1 1 1 1 = + + Ct 2uF 4uF 10uF 1 17 = Ct 20uF

C=

20uF = 1.1uF 17

(lebih kecil dari nilai terkecil yang ada dalam

rangkaian). Jika hanya dua kondensator yang dirangkai secara seri maka nilai kapasitansinya akan sebesar:

Ct =

C1.C 2 C1 + C 2


53

Elektronika IndustriPada rangkaian seri kondensator terjadi pembagian tegangan seperti halnya pada rangkaian seri tahanan, karena pada kondensator juga terdapat reaktansi kapasitif XC. Seperti telah diketahui dari kegiatan sebelumnya bahwa besarnya reaktansi kapasitif tergantung pada besarnya nilai kapasitansi kondensator tersebut. Semakin besar nilai kapasitansi maka semakin kecil nilai reaktansi kapasitif, sebaliknya semakin kecil nilai kapasitansi semakin kecil nilai reaktansi kapasitif. Karena reaktansi (tahanan) kapasitif kondensator dengan nilai kapasitansi besar adalah kecil, maka besar tegangan pada kondensator tersebut adalah kecil karena nilai tegangan sebanding dengan nilai tahanan. Sehingga untuk pembagian tegangan oleh rangkaian kondensator seri mengikuti persamaan:

V1 : V 2 : V 3 =

1 1 1 : : C1 C 2 C 3

Contoh: Jika tiga buah kondensator yang dirangkai seri masing masing mempunyai nilai C1 = 2 mF, C2 =4 mF,dan C3 = 10 mF dihubungkan dengan sebuah sumber tegangan V = 85 V, maka berapakah tegangan yang ada pada setiap kondensator? Jawab: V 1 : V 2 : V 3 = 1 1 1 : : C1 C 2 C 3

V1 : V 2 : V 3 =

1 1 1 : : 2 4 10

V 1 : V 2 : V 3 = 10 : 5 : 2

V1 = V1 = V1 =

10 85V = 50Volt 17 5 85V = 25Volt 17 2 85V = 10Volt 17

Tegangan total V = 50 V + 25 V + 10 V = 85 V (tegangan sumber).


54

Elektronika Industri3.2 Rangkaian paralel kondesator Jika kondensator dirangkai secara seri maka diperoleh kapasitansi yang lebih besar. Pada setiap kondensator tersebut terdapat tegangan yang sama besarnya.

gambar 2.13 Dengan diparalelkannya kondensator , maka kapasitas keseluruhan (Ct) menjadi: Ct = C1 + C2 + C3 Sedangkan tegangan yang terdapat pada kondensator tersebut adalah sama dengan tegangan catu daya. Contoh: C1 = 2 mF, C2 = 4 mF, dan C3 = 0,1 mF, Maka kapasitas keseluruhan Ct menjadi : Ct = 2 mF + 4 mF + 0,1 mF = 6,1 mF


55

Elektronika IndustriLembar Latihan 2.3 1. Tiga buah kondensator dirangkai secara seri, C1 = 2 uF, C2 = 20 uF dan C3 = 100 uF, hitunglah nilai kapasitansi totalnya! Jika rangkaian tersebut dihubungkan dengan sebuah sumber tegangan AC 6 V, berapakah tegangan pasda masing-masing komponen? 2. Empat buah kondensator dirangkai secara paralel, C1= 400 nF, C2= 100 nF, C3= 0.1 uF dan C4= 0.01 mF, Berapakan nilai kapasitansi totalnya dalam satuan Farad? 3. Tiga buah kondensator dirangkai secara seri, C1 = 4 uF, C2 = 20 uF dan C3 = 80 uF, hitunglah nilai kapasitansi totalnya! 4. Jika rangkaian pada soal no.6 dihubungkan dengan sebuah sumber tegangan AC 3 V, berapakah tegangan pada masing-masing komponen? 5. Empat buah kondensator dirangkai secara paralel, C1= 22 pF, C2= 22 nF, C3= 0.22 uF dan C4= 0.01 uF. Berapakan nilai kapasitasni totalnya dalam satuan Farad?


56

Elektronika IndustriIV. KODE ANGKA DAN HURUF PADA KAPASITOR Lembar Informasi Kapasitas kapasitor diukur dalam F (Farad) = 10-6 F (mikro Farad) = 10-9 nF (nano Farad) = 10-12 pF (piko Farad). Kapasitor elektrolit mempunyai dua kutub positif dan kutub negatif (bipolar), sedangkan kapasitor kering misal kapasitor mika, kapasitor kertas tidak membedakan kutub positif dan kutub negatif (non polar). Simbol kapasitor dapat dilihat pada gambar di bawah ini: +

Gambar 2.14. Simbol Kapasitor

Arti kode angka dan huruf pada kapasitor dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 7. Kode Angka dan Huruf pada Kapasitor Kode angka Gelang 1 (Angka pertama) 0 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 Gelang 2 (Angka kedua) 0 1 2 3 4 5 6 7 Gelang 3 (Faktor pengali) 1 10 102 103 104 105 106 107 B C D F=1 G=2 H=3 J =5 K = 10 Kode huruf (Toleransi/ %)


57

Elektronika Industri8 9 8 9 8 9 108 109 M = 20

Contoh : - kode kapasitor = 562 J 100 V artinya : besarnya kapasitas = 56 x 102 pF = 5600 pF; besarnya toleransi = 5%; kemampuan tegangan kerja = 100 Volt. - Kode kapasitor = 100 nJ artinya : besarnya kapasitas = 100 nF; besarnya toleransi = 5%. - Kode kapasitor : 100 F 50 V artinya = besarnya kapasitas = 100

F; besarnya tegangan kerja = 50 Volt.


58

Elektronika IndustriLembar Kerja 2.4 Alat dan Bahan 1. Alat tulis dan kertas ........................................... 2. Kapasitor .......................................................... Kesehatan dan Keselamatan Kerja 1. Bacalah dan pahami petunjuk praktikum pada setiap lembar kegiatan belajar! 2. Dalam menggunakan meter kumparan putar (volt meter, amper meter dan ohm meter), mulailah dari batas ukur yang besar! 3. Jangan meletakkan alat dan bahan ditepi meja! Langkah Kerja 1. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan! 2. Amatilah kode kapasitor satu persatu dan catatlah hasil pengamatan pada Tabel 8 di bawah ini! 3. Kembalikan alat dan bahan! Tabel 8. Data Pengamatan Kode Angka dan Huruf pada Kapasitor No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Kode kapasitor Kapasitas (pF) Toleransi (%) Tegangan kerja (volt) secukupnya 10 macam


59

Elektronika IndustriLembar Latihan 2.4 1. Apa arti kode pada kapasitor : 562 J 100 V? 2. Apa arti kode pada kapasitor : 100 nJ? 3. Apa arti kode pada kapasitor : 10 F 50 V? 4. Apa arti kode pada kapasitor : 104 k 100 V? 5. Apa arti kode pada kapasitor : 151 k?


60

Elektronika IndustriKEGIATAN BELAJAR 3 INDUKTOR Lembar Informasi Induktor adalah komponen listrik yang digunakan sebagai beban induktif. Simbol induktor dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 13. Simbol Induktor Besar induktansi dinyatakan dalam satuan H (Henry) = 100mH (mili Henry). Induktansi diberi lambang L, sedangkan reaktansi induktif diberi lambang XL. XL = 2 . f . L (ohm). (1) dimana : XL = reaktansi induktif ()

f L

= 3,14 = frekuensi (Hz) = kapasitas induktor (Henry)

Beban induktor antara lain adalah : Kumparan kawat yang harganya dapat dibuat tetap atau tidak tetap. Induktor yang harganya tidak tetap yaitu Dekade Induktor dan Variabel Induktor. Motor-motor listrik, karena memiliki lilitan kawat. Transformator, karena memiliki lilitan kawat. Pada induktor terdapat unsur resistansi (R) dan induktif (XL) jika digunakan sebagai beban sumber tegangan AC. Jika digunakan sebagai beban sumber tegangan DC, maka hanya terdapat unsur R saja. Dalam sumber tegangan AC berlaku rumus :


61

Elektronika IndustriZ = V .. (2) I 2 Z = R2 + XL2 XL2 = Z2 R2 Dimana : Z = Impedansi () V = Tegangan AC (Volt) I = Arus (Ampere) Dari persamaan (2) jika sumber tegangan AC (V) dan arus (I) diketahui, maka Z dapat dihitung. Dari persamaan (3), jika R diketahui, maka XL dapat dihitung. Dari persamaan (1) jika f diketahui, maka L dapat dihitung. R = Tahanan () XL = Reaktansi induktif ()


62

Elektronika IndustriLembar Kerja Alat dan Bahan 1. Ohmmeter ........................................................ 2. Voltmeter ......................................................... 3. Amperemeter .................................................... 4. Sumber tegangan AC variabel............................. 5. Induktor Dekade 1-100 mH ................................ 6. Saklar kutub tunggal.......................................... 7. Kabel penghubung ............................................ Kesehatan dan Keselamatan Kerja 1. Bacalah dan pahami petunjuk praktikum pada setiap lembar kegiatan belajar! 2. Dalam menggunakan meter kumparan putar (volt meter, amper meter dan ohm meter), mulailah dari batas ukur yang besar! 3. Jangan meletakkan alat dan bahan ditepi meja! Langkah Kerja 1. Siapkan alat dan bahan yang diperlukan! 2. Buatlah rangkaian seperti gambar di bawah ini!VS A

1 buah 1 buah 1buah 1 buah 1 buah 1 buah secukupnya

S

V

L

Gambar 14. Rangkaian Induktor Dengan Sumber Tegangan AC 3. Aturlah sumber tegangan pada 0 volt dan saklar dibuka, induktor dekade diatur seperti Tabel 11 ! 4. Tutuplah saklar S dan aturlah sumber tegangan sehingga amperemeter menunjukkan harga seperti pada Tabel 11!


63

Elektronika Industri5. Catatlah harga penunjukkan Voltmeter dalam tabel pengamatan! 6. Bukalah saklar S! 7. Ukurlah resistansi (R) induktor dengan ohmmeter ! 8. Catatlah hasilnya dalam Tabel 11 di bawah ini! 9. Ulangilah langkah kerja no. 4 s/d 8 untuk harga induktor seperti pada Tebel 11! 10. Kembalikan semua alat dan bahan! Lembar Latihan 4 1. Bagaimanakah rumus mencari harga reaktansi induktif (XL) ? 2. Bagaimankah rumus mencari harga impedansi (Z) ? 3. Suatu induktor diberi sumber tegangan AC 100 Volt, arus yang mengalir 1 Ampere, jika diukur dengan Ohmmeter, induktor tersebut berharga 99 . Jika frekuensi sumber 50 Hz, berapakah kapasitas induktansi L ?


64

Elektronika IndustriKegiatan Belajar 4 TRANSFORMATOR Transformator merupakan peralatan elektromagnetik yang merubah energi listrik dari satu tingkat tegangan ke tingkat tegangan lain. Hal ini dilakukan dengan perantaraan suatu medan magnet. Transformator terdiri atas dua kumparan yang digulung pada satu inti feromagnet. Kumparankumparan itu pada umumnya tidak berhubungan secara elektrik, melainkan secara magnetik melalui suatu fluks magnet yang berada dalam inti feromagnet. Kumparan yang berhubungan dengan sumber energi listrik disebut kumparan primer yang memiliki sejumlah N1 belitan dan kumparan yang dihubungkan ke beban disebut kumparan sekunder sejumlah N2 belitan, bila terdapat kumparan ketiga maka disebut kumparan tersier.

I1

I2

N1

N2

Gambar 3. Transformator dengan Dua Belitan N1 Dan N TRANSFORMATOR SATU FASA Transformator satu fasa adalah transformator yang bekerja pada sistem satu fasa. Jika pada bagian primer dipasang tegangan bolak-balik, maka arus listrik akan mengalir pada kumparan tersebut. Arus menimbulkan fluksi bersama (mutual flux) sehingga terinduksi pada kumparan primer dan kumparan sekunder. Pada kumparan primer ggl sifatnya melawan tegangan yang dipasang sehingga juga disebut ggl lawan. E1 = N1

d dt

E2 = N2

d dt


65

Elektronika IndustriJika fluksi yang mengalir sebesar (t ) = m sin t maka E1 = N1 m cost E1(rms) = 4,44 N1 f maks E2(rms) = 4,44 N2 f maks (1) (2)

Perbandingan Transformasi Tegangan (K) Dari persamaan 1 dan 2 dapat dituliskan hubungan tegangan primer dan sekunder:

E1 N1 = =K E2 N 2Bilangan tetap K ini disebut dengan perbandingan transformasi tegangan. Jika N1 > N2 maka K > 1 sehingga transformator tersebut dinamakan transformator Step-Up,. Jika N1 < N2 maka K < 1 sehingga transformator tersebut dinamakan transformator Step-Down, yang berfungsi untuk menurunkan tegangan. Untuk transformator ideal, Masukan = keluaran V1I1 = V2I2 atau :

I 2 V1 1 = = I1 V2 KJadi, perbandingan arus berbanding terbalik dengan perbandingan

transformator. Rugi dan Efisiensi Transformator. Dalam keadaan berbeban fluksi neto yang lewat melalui inti hampir saja pada keadaan tak berbeban dan perlu diingat bahwa fluks untuk berbagai beban adalah sama. Jadi:

2 = 2'


66

Elektronika IndustriN2 I2 = N1 I2 I2 =

N2 I 2 = KI 2 N1

2'I2

I2 N2

N1

2Gambar 4. Transformator dengan Beban I2 berlawan arah dengan I2. I2 arus induksi yang pada sekunder berimpit dengan E2, I2 arus induksi yang akan timbul kembali pada primer berimpit dengan V1. Dan kalau I2 V1. Jumlah arus yang bekerja pada primer adalah I1 = I2 + I0. Rugi-rugi dalam transformator: (1) Rugi inti atau besi: (2) Rugi termbaga (Cu) Rugi adalah diakibatkan oleh tahanan ohmic dari belitan trafo.2 Rugi Cu total = I12 R1 + I 2 R2

lagging

atau leading terhadap E2, maka I2 juga terbelakang atau leading terrhadap

= I12 R01 (R01 = total tahanan ekivalen trafo diukur dari sisi primer)2 = I 2 R02 (R02 = total tahanan ekivalen trafo dari sisi skunder)

Rugi ini dapat diperoleh dari test hubung singkat.


67

Elektronika IndustriEfisiensi transformator: Effisiensi: =

keluaran masukan

Effisiensi dapat diperoleh denagn pengukuran pada ujung keluaran transformator:

= =

keluaran keluaran + rugi rugi keluaran keluaran + rugiCu + rugi _ besi

Keluaran, masukan dari rugi-rugi dinyatakan dalam watt, kw dan satuan daya yang lainnya. Perlu diingat bahwa dalam penggunanan rumus-rumus diatas satuan masukan atau keluaran dan rugi rugi harus sama. TRANSFORMATOR TIGA FASA Transformator tiga fasa merupakan transformator yang berfasa tiga, dan dengan sendirinya memerlukan tiga kumparan dalam satu inti, yang masing masing dihubungkan dengan suatu cara tertentu. Transformator tiga fasa juga dapat disusun dari tiga buah trafo satu fasa yang dirangkai menurut hubungan tertentu. Pada umumnya dikenal cara menghubungkan kumparan kumparan itu yaitu dalam hubungan bintang, segitiga atau delta, dan zig-zag.


68


(a)

(b)

(c) Gambar 5. Rangkaian Transformator Tiga Fasa (a) Hubungan Bintang (b) Hubungan Delta (c) Hubungan Zig-Zag


69

Elektronika IndustriLembar kerja Alat dan Bahan 1. Transformator 1 phasa 1 KVA 220/110. 2. Transformator 3 phasa 2 KVA 220/127. 3. Multimeter.. 4. Ampere meter besi putar. 5. Saklar 3 phasa.. 6. Power pack 7. Watt meter. 3 buah 1 buah 2 buah 3 buah 1 buah 1 buah 2 buah

8. Kabel penghubung secukupnya Kesehatan dan Keselamatan Kerja 1. Gunakan pakaian praktik ! 2. Bacalah dan pahami petunjuk praktikum pada setiap lembar kegiatan belajar ! 3. Janganlah memberikan tegangan pada rangkaian melebihi batas yang ditentukan ! 4. Hati-hati dalam melakukan praktik ! Langkah Kerja 1. Siapkanlah alat dan bahan yang akan digunakan untuk percobaan ! 2. Periksalah alat dan bahan sebelum digunakan dan pastikan semua alat dan bahan dalam keadaan baik ! 3. Gambarkanlah dan berilah kode (tanda) transformator 3 phasa yang saudara rangkai (3 buah transformator 1 phasa) ! 4. Rangkailah skema Gambar 6 di bawah ini ! 5. Setelah disetujui oleh instruktur, tutuplah saklar S dan aturlah R hingga I = 5 A, bacalah dan catatlah Vcn =.; Van =dan Vbn= ! 6. Bukalah saklar S dan lakukanlah percobaan berikutnya dengan menggunakan transformator 3 phasa 1 inti. Setelah disetujui oleh


70

Elektronika Industriinstruktur, tutuplah saklar S dan aturlah R hingga I = 5 A, bacalah dan catatlah Vcn =.; Van=dan Vbn= ! 7. Lepaskanlah dan kembalikanlah semua alat dan bahan praktikum ketempat semula !

c A b

a

Gambar 6. Percobaan Transformator. Lembar latihan 1. Jika sisi primer trafo diberi tegangan searah apakah di sisi sekundernya terinduksi ggl? Mengapa demikian? 2. Panas yang timbul pada inti trafo termasuk rugi apa? 3. Jika kita mempunyai trafo satu fasa tiga buah apakah dapat di buat trafo tiga fasa? Bagaimana caranya ? 4. Sekunder dari 500 KVA, 4400/500 V sebuah transformator mempunyai 100 lilitan. Tentukanlah jumlah belitan primer, EMF per lilitan, arus sekunder pada pf = 1.


71

Elektronika IndustriKegiatan Belajar 5 DIODA SEMIKONDUKTOR I. Mengenal Dioda 1. Dioda Semikonduktor Dioda semikonduktor dibentuk dengan cara menyambungkan semikonduktor type p dan type n. Pada saat terjadinya sambungan (junction) p dan n, hole-hole pada bahan p dan elektron-elektron pada bahan n disekitar sambungan cenderung untuk berkombinasi. berkombinasi ini saling meniadakan, Hole dan elektron yang pada daerah sekitar sehingga

sambungan ini kosong dari pembawa muatan dan terbentuk daerah pengosongan (depletion region).ion akseptor ion donor

(a)tipe p elektron dan hole berkombinasi daerah pengosongan

tipe n

(b)

+ + + +tipe p

+ + + +

-

tipe n

(c)Anoda (A) Katoda (K)

Gambar 9. Struktur Dioda Semikonduktor (a) Pembentukan Sambungan; Oleh karena itu pada sisi p tinggal ion-ion akseptor yang bermuatan positif dan pada sisi n tinggal ion-ion donor yang bermuatan negatif. Namun proses ini tidak berlangsung terus, karena potensial dari ion-ion positip dan


72

Elektronika Industrinegatip ini akan mengahalanginya. Tegangan atau potensial ekivalen pada daerah pengosongan ini disebut dengan tegangan penghalang (barrier potential). Besarnya tegangan penghalang ini adalah 0.2 untuk germanium dan 0.6 untuk silikon. Lihat Gambar 9. 2. Bias Mundur (Reverse Bias) Bias mundur adalah pemberian tegangan negatip baterai ke terminal anoda (A) dan tegangan positip ke terminal katoda (K) dari suatu dioda. Dengan kata lain, tegangan anoda katoda VA-K adalah negatip (VA-K < 0). Gambar 10 menunjukkan dioda diberi bias mundur.daerah pengosongan A

+ +tipe p

+ + ++ + + ++ + +

K

tipe n

Is

A Gambar 10. Dioda Diberi Bias Mundur

+

Karena pada ujung anoda (A) yang berupa bahan tipe p diberi tegangan negatip, maka hole-hole (pembawa mayoritas) akan tertarik ke kutup negatip baterai menjauhi persambungan. Demikian juga karena pada ujung katoda (K) yang berupa bahan tipe n diberi tegangan positip, maka elektron-elektron (pembawa mayoritas) akan tertarik ke kutup positip baterai menjauhi persambungan. Sehingga daerah pengosongan semakin lebar, dan arus yang disebabkan oleh pembawa mayoritas tidak ada yang mengalir. Sedangkan pembawa minoritas yang berupa elektron (pada bahan tipe p) dan hole (pada bahan tipe n) akan berkombinasi sehingga mengalir arus jenuh mundur (reverse saturation current) atau Is. Arus ini dikatakan


73

Elektronika Industrijenuh karena dengan cepat mencapai harga maksimum tanpa dipengaruhi besarnya tegangan baterai. Besarnya arus ini dipengaruhi oleh temperatur. Makin tinggi temperatur, makin besar harga Is. Pada suhu ruang, besarnya Is ini dalam skala mikro-amper untuk dioda germanium, dan dalam skala nano-amper untuk dioda silikon. 3. Bias Maju (Foward Bias) Apabila tegangan positip baterai dihubungkan ke terminal Anoda (A) dan negatipnya ke terminal katoda (K), maka dioda disebut mendapatkan bias maju (foward bias). Dengan demikian VA-K adalah positip atau VA-K > 0. Gambar 11 menunjukan dioda diberi bias maju. Dengan pemberian polaritas tegangan seperti pada Gambar 11, yakni VA-K positip, maka pembawa mayoritas dari bahan tipe p (hole) akan tertarik oleh kutup negatip baterai melewati persambungan dan berkombinasi dengan elektron (pembawa mayoritas bahan tipe n). persambungan. Demikian juga elektronnya akan tertarik oleh kutup positip baterai untuk melewati Oleh karena itu daerah pengosongan terlihat semakin Dan arus dioda yang menyempit pada saat dioda diberi bias maju.

disebabkan oleh pembawa mayoritas akan mengalir, yaitu ID.daerah pengosongan A

+

K ID

tipe p A

tipe n K

+

-

Gambar 11. Dioda Diberi Bias Maju


74

Elektronika IndustriSedangkan pembawa minoritas dari bahan tipe p (elektron) dan dari bahan tipe n (hole) akan berkombinasi dan menghasilkan Is. Arah Is dan ID adalah berlawanan. Namun karena Is jauh lebih kecil dari pada ID, maka secara praktis besarnya arus yang mengalir pada dioda ditentukan oleh ID. 4. Kurva Karakteristik Dioda Hubungan antara besarnya arus yang mengalir melalui dioda dengan tegangan VA-K dapat dilihat pada kurva karakteristik dioda (Gambar 12). Gambar 12 menunjukan dua macam kurva, yakni dioda germanium (Ge) dan dioda silikon (Si). Pada saat dioda diberi bias maju, yakni bila VA-K positip, maka arus ID akan naik dengan cepat setelah VA-K mencapai tegangan cut-in (V). Tegangan cut-in (V) ini kira-kira sebesar 0.2 Volt untuk dioda germanium dan 0.6 Volt untuk dioda silikon. Dengan pemberian tegangan baterai sebesar ini, maka potensial penghalang (barrier potential) pada persambungan akan teratasi, sehingga arus dioda mulai mengalir dengan cepat.ID (mA)

Ge

Si

Is(Si)=10nA 0.2 Is(Ge)=1A Si Ge 0.6

VA-K (Volt)

Gambar 12. Kurva Karakteristik Dioda


75

Elektronika IndustriBagian kiri bawah dari grafik pada Gambar 12 merupakan kurva karakteristik dioda saat mendapatkan bias mundur. Disini juga terdapat dua kurva, yaitu untuk dioda germanium dan silikon. Besarnya arus jenuh mundur (reverse saturation current) Is untuk dioda germanium adalah dalam orde mikro amper dalam contoh ini adalah 1 A. Sedangkan untuk dioda silikon Is adalah dalam orde nano amper dalam hal ini adalah 10 nA. Apabila tegangan VA-K yang berpolaritas negatip tersebut dinaikkan terus, maka suatu saat akan mencapai tegangan patah (break-down) dimana arus Is akan naik dengan tiba-tiba. Pada saat mencapai tegangan breakdown ini, pembawa minoritas dipercepat hingga mencapai kecepatan yang cukup tinggi untuk mengeluarkan elektron valensi dari atom. Kemudian elektron ini juga dipercepat untuk membebaskan yang lainnya sehingga arusnya semakin besar. Pada dioda biasa pencapaian tegangan break-down ini selalu dihindari karena dioda bisa rusak. Hubungan arus dioda (ID) dengan tegangan dioda (VD) dapat dinyatakan dalam persamaan matematis yang dikembangkan oleh W. Shockley, yaitu:

ID = Is [e

(VD/n.VT)

- 1]

dimana: ID = arus dioda (amper) Is = arus jenuh mundur (amper) e = bilangan natural, 2.71828... VD = beda tegangan pada dioda (volt) n = konstanta, 1 untuk Ge; dan 2 untuk Si VT = tegangan ekivalen temperatur (volt)


76

Elektronika IndustriHarga Is suatu dioda dipengaruhi oleh temperatur, tingkat doping dan geometri dioda. Dan konstanta n tergantung pada sifat konstruksi dan parameter fisik dioda. Sedangkan harga VT ditentukan dengan persamaan: kT VT = q dimana: k = konstanta Boltzmann, 1.381 x 10-23 J/K (J/K artinya joule per derajat kelvin) T = temperatur mutlak (kelvin) q = muatan sebuah elektron, 1.602 x 10-19 C Pada temperatur ruang, 25 oC atau 273 + 25 = 298 K, dapat dihitung besarnya VT yaitu: (1.381 x 10-23 J/K)(298K) VT = 1.602 x 10-19 C = 0.02569 J/C

26 mVHarga VT adalah 26 mV ini perlu diingat untuk pembicaraan selanjutnya. Sebagaimana telah disebutkan bahwa arus jenuh mundur, Is, dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti: doping, persambungan, dan temperatur. Namun karena dalam pemakaian suatu komponen dioda, faktor doping dan persambungan adalah tetap, maka yang perlu mendapat perhatian serius adalah pengaruh temperatur.


77

Elektronika IndustriLembar Kerja5.1 Alat dan Bahan: 1. Diode 1N 4002. 1 buah 2. Sumber Daya 3 V DC 1 Unit 3. Lampu LED1 buah 4. Voltmeter dan Amperemeter DC1 unit Kesehatan dan Keselamatan Kerja 1. Periksalah terlebih dahulu semua komponen aktif maupun pasif sebelum digunakan !. 2. Bacalah dan pahami petunjuk pratikum pada lembar kegiatan belajar!. 3. Hati-hati dalam penggunaan peralatan pratikum!. Langkah Kerja: 1. Siapkanlah Gambar rangkaian serta alat dan bahan yang diperlukan pada rangkaian dibawah ini !1

.

. .

2Lampu

XLED

0

2. Rakitlah rangkaian seperti Gambar pada instruktur !

di atas, usahakan agar komponen

diode tidak terbalik anode dan katodenya dan periksakan hasil rangkaian 3. Setelah dinilai benar hubungkan dengan sumber tegangan DC 3 Volt. 4. Lakukanlah pengamatan pada simpul pengukuran yang ada serta catatlah hasil pengukuran tersebut pada Tabel 1! 5. Untuk pengukuran arus, simpul pengukuran yang diamati adalah:

Simpul No. 2

Sedangkan pengukuran tegangan, simpul pengukuran yang diamati adalah:

Simpul No. 2 s/d No.0


78

Elektronika Industri6. Lakukanlah kembali langkah No. 2 s/d No. 5 untuk rangkaian dibawah ini, serta masukkan data pengamatan pada Tabel 1!

1

2

X

Lampu

.

LED

0

7. Jika telah selesai semua maka lepaskan sumber DC dari rangkaian dan kembalikan semua alat dan bahan ke tempat semula. Tabel 1. Pengamatan Diode No. Kondisi yang diamati V1 (Volt) (2-0) 1. 2. Bias maju Bias mundur A1 (Ampere) (2) Keterangan (Kondisi Lampu)

Lembar Latihan 5.1 1. Bagaimana dioda semikonduktor dibentuk? 2. Bagaimana arus pada dioda yang diberi bias mundur? 3. Bagaimana arus pada dioda yang diberi bias maju?


79

Elektronika IndustriII. PENGGUNAAN DIODA SEMIKONDUKTOR Lembar Informasi 1. Penyearah Setengah Gelombang Dioda semikonduktor banyak digunakan sebagai penyearah. Penyearah yang paling sederhana adalah penyearah setengah gelombang, yaitu yang terdiri dari sebuah dioda. Melihat dari namanya, maka hanya setengah gelombang saja yang akan disearahkan. Gambar 13 menunjukkan rangkaian penyearah setengah gelombang. Rangkaian penyearah setengah gelombang mendapat masukan dari skunder trafo yang berupa sinyal ac berbentuk sinus, vi = Vm Sin t (Gambar 13 (b)). Dari persamaan tersebut, Vm merupakan tegangan puncak atau tegangan maksimum. Harga Vm ini hanya bisa diukur dengan CRO yakni dengan melihat langsung pada gelombangnya. Sedangkan pada umumnya harga yang tercantum pada skunder trafo adalah tegangan efektif. Hubungan antara tegangan puncap Vm dengan tegangan efektif (Veff) atau tegangan rms (Vrms) adalah: Vm Veff = Vrms = = 0.707 Vm 2 Tegangan (arus) efektif atau rms (root-mean-square) adalah

tegangan (arus) yang terukur oleh voltmeter (amper-meter). Karena harga Vm pada umumnya jauh lebih besar dari pada V (tegangan cut-in dioda), maka pada pembahasan penyearah ini V diabaikan. Prinsip kerja penyearah setengah gelombang adalah bahwa pada saat sinyal input berupa siklus positip maka dioda mendapat bias maju sehingga arus (i) mengalir ke beban (RL), dan sebaliknya bila sinyal input berupa siklus negatip maka dioda mendapat bias mundur sehingga tidak mengalir arus. Bentuk gelombang tegangan input (vi) ditunjukkan pada (b) dan arus beban (i) pada (c) dari Gambar 13.


80


vd

masukan

sinyal ac

vi

i

RL

(a)

vi

i

V m 0

Im Idc 2 0

2 (c)

(b)

Gambar 13. Penyearah Setengah Gelombang (a) Rangkaian; (b) Tegangan Skunder Trafo; (c) Arus Beban

Arus dioda yang mengalir melalui beban RL (i) dinyatakan dengan: i = Im Sin t ,jika 0 t (siklus positip) i=0 ,jika t 2 (siklus negatip) dimana: Vm Im = Rf + RL .

Resistansi dioda pada saat ON (mendapat bias maju) adalah Rf, yang umumnya nilainya lebih kecil dari RL. Pada saat dioda OFF (mendapat bias


81

Elektronika Industrimundur) resistansinya besar sekali atau dalam pembahasan ini dianggap tidak terhigga, sehingga arus dioda tidak mengalir atau i = 0. Arus yang mengalir ke beban (i) terlihat pada Gambar (c) bentuknya sudah searah (satu arah) yaitu positip semua. Apabila arah dioda dibalik, maka arus yang mengalir adalah negatip. Frekuensi sinyal keluaran dari penyearah setengah gelombang ini adalah sama dengan frekuensi input (dari jala-jala listrik) yaitu 50 Hz. Karena jarak dari puncak satu ke puncak berikutnya adalah sama. Bila diperhatikan meskipun sinyal keluaran masih berbentuk

gelombang, namun arah gelombangnya adalah sama, yaitu positip (Gambar c). Berarti harga rata-ratanya tidak lagi nol seperti halnya arus bolak-balik, namun ada suatu harga tertentu. Arus rata-rata ini (Idc) secara matematis bisa dinyatakan: 1 2 Idc = i dt 2 0 Untuk penyearah setengah gelombang diperoleh: 1 Idc = Im Sin t dt 2 0

Im ......... Idc = 0.318 Im Tegangan keluaran dc yang berupa turun tegangan dc pada beban adalah: Vdc = Idc.RL


82


Im.RL Vdc =

Apabila harga Rf jauh lebih kecil dari RL, yang berarti Rf bisa diabaikan, maka: Vm = Im.RL Sehingga:

Vm Vdc = 0.318 Vm

Apabila penyearah bekerja pada tegangan Vm yang kecil, untuk memperoleh hasil yang lebih teliti, maka tegangan cut-in dioda (V) perlu dipertimbangkan, yaitu:

Vdc = 0.318 (Vm - V)

Dalam perencanaan rangkaian penyearah yang juga penting untuk diketahui adalah berapa tegangan maksimum yang boleh diberikan pada dioda. Tegangan maksimum yang harus ditahan oleh dioda ini sering disebut dengan istilah PIV (peak-inverse voltage) atau tegangan puncak balik. Hal ini karena pada saat dioda mendapat bias mundur (balik) maka tidak arus yang mengalir dan semua tegangan dari skunder trafo berada pada dioda. Bentuk gelombang dari sinyal pada dioda dapat dilihat pada Gambar 14. PIV untuk penyearah setengah gelombang ini adalah:


83

Elektronika IndustriPIV = Vm

Vd

0

V

2

Gambar 14 Bentuk Gelombang Sinyal pada Dioda Bentuk gelombang sinyal pada dioda seperti Gambar 14 dengan anggapan bahwa Rf dioda diabaikan, karena nilainya kecil sekali dibanding RL. Sehingga pada saat siklus positip dimana dioda sedang ON (mendapat bias maju), terlihat turun tegangannya adalah nol. Sedangkan saat siklus negatip, dioda sedang OFF (mendapat bias mundur) sehingga tegangan puncak dari skunder trafo (Vm) semuanya berada pada dioda. 2. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT Rangkaian penyearah gelombang penuh ada dua macam, yaitu dengan menggunakan trafo CT (center-tap = tap tengah) dan dengan sistem jembatan. Gambar 15 menunjukkan rangkaian penyearah gelombang penuh dengan menggunaka trafo CT. Terminal skunder dari Trafo CT mengeluarkan dua buah tegangan keluaran yang sama tetapi fasanya berlawanan dengan titik CT sebagai titik tengahnya. Kedua keluaran ini masing-masing dihubungkan ke D1 dan D2, sehingga saat D1 mendapat sinyal siklus positip maka D1 mendapat sinyal siklus negatip, dan sebaliknya. bergantian. Dengan demikian D1 dan D2 hidupnya Namun karena arus i1 dan i2 melewati tahanan beban (RL)

dengan arah yang sama, maka iL menjadi satu arah (15 c).


84

Elektronika IndustriD1 masukan sinyal ac Vi Vi D2 i2 i1 iL RL VL

i1

(a)vi

Im 0 Vi2

2

0

2 (b) 0iL

Im

2

ImIdc

Gambar 15. (a) Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Trafo CT; (b) Sinyal Input; (c) Arus Dioda dan Arus Beban

0 (c)

2

Terlihat dengan jelas bahwa rangkaian penyearah gelombang penuh ini merupakan gabungan dua buah penyearah setengah gelombang yang hidupnya bergantian setiap setengah siklus. Sehingga arus maupun tegangan rata-ratanya adalah dua kali dari penyearah setengah gelombang. Dengan cara penurunan yang sama, maka diperoleh: 2Im Idc = 0.636 Im

Apabila harga Rf jauh lebih kecil dari RL, maka Rf bisa diabaikan, sehingga: 2Vm Vdc = 0.636 Vm


85

Elektronika IndustriApabila penyearah bekerja pada tegangan Vm yang kecil, untuk memperoleh hasil yang lebih teliti, maka tegangan cut-in dioda (V) perlu dipertimbangkan, yaitu:0 Vdc = 0.636 (Vm - V)

Tegangan puncak inverse yang dirasakan oleh dioda adalah sebesar 2Vm. Misalnya pada saat siklus positip, dimana D1 sedang hidup (ON) dan D2 sedang mati (OFF), maka jumlah tegangan yang berada pada dioda D2 yang sedang OFF tersebut adalah dua kali dari tegangan skunder trafo. Sehingga PIV untuk masing-masing dioda dalam rangkaian penyearah dengan trafo CT adalah: PIV = 2Vm


86

Elektronika Industri3. Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan Penyearah gelombang penuh dengan sistem jembatan ini bisa menggunakan sembarang trafo baik yang CT maupun yang biasa, atau bahkan bisa juga tanpa menggunakan trafo. seperti pada Gambar 16. rangkaian dasarnya adalah

masukan sinyal acD3 D2

RL

(a)i1

D4

D1i1

Im D3i1

D2 (b)i2

RL

0

2

i2 Im

D1

D4 i2 D3 D (c) Idc 0RL

0 il Im

2

Gambar 16. Penyearah Gelombang Penuh dengan Jembatan (a) Rangkaian Dasar; (b) Saat Siklus Positip; (c) Saat Siklus Negatip; (d) Arus Beban

2

(d) Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh sistem jembatan dapat dijelaskan melalui Gambar 16. Pada saat rangkaian jembatan mendapatkan bagian positip dari siklus sinyal ac, maka (Gambar 16 b): - D1 dan D3 hidup (ON), karena mendapat bias maju - D2 dan D4 mati (OFF), karena mendapat bias mundur Sehingga arus i1 mengalir melalui D1, RL, dan D3.


87

Elektronika IndustriSedangkan apabila jembatan memperoleh bagian siklus negatip, maka (Gambar 16 c): - D2 dan D4 hidup (ON), karena mendapat bias maju - D1 dan D3 mati (OFF), karena mendapat bias mundur Sehingga arus i2 mengalir melalui D2, RL, dan D4. Arah arus i1 dan i2 yang melewati RL sebagaimana terlihat pada Gambar 16 b dan c adalah sama, yaitu dari ujung atas RL menuju ground. Dengan demikian arus yang mengalir ke beban (iL) merupakan penjumlahan dari dua arus i1 dan i2, dengan menempati paruh waktu masing-masing (Gambar 16 d). Besarnya arus rata-rata pada beban adalah sama seperti penyearah gelombang penuh dengan trafo CT, yaitu: Idc = 2Im/ = 0.636 Im. Untuk harga Vdc dengan memperhitungkan harga V adalah:

Vdc = 0.636 (Vm - 2V) Harga 2V ini diperoleh karena pada setiap siklus terdapat dua buah dioda yang berhubungan secara seri. Disamping harga 2V ini, perbedaan lainnya dibanding dengan trafo CT adalah harga PIV. Pada penyearah gelombang penuh dengan sistem jembatan ini PIV masing-masing dioda adalah: PIV = Vm

4. Dioda Semikonduktor Sebagai Pemotong (clipper) Rangkaian clipper (pemotong) digunakan untuk memotong atau menghilangkan sebagian sinyal masukan yang berada di bawah atau di atas level tertentu. Contoh sederhana dari rangkaian clipper adalah penyearah setengah gelombang. Rangkaian ini memotong atau menghilangkan sebagian sinyal masukan di atas atau di bawah level nol.


88

Elektronika IndustriSecara umum rangkaian clipper dapat digolongkan menjadi dua, yaitu: seri dan paralel. Rangkaian clipper seri berarti diodanya berhubungan secara seri dengan beban, sedangkan clipper paralel berarti diodanya dipasang paralel dengan beban. Sedangkan untuk masing-masing jenis Dalam analisa ini diodanya tersebut dibagi menjadi clipper negatip (pemotong bagian negatip) dan clipper positip (pemotong bagian positip). dianggap ideal. Petunjuk untuk menganalisa rangkaian clipper seri adalah sebagai berikut: 1. Perhatikan arah dioda - bila arah dioda ke kanan, maka bagian positip dari sinyal input akan dilewatkan, dan bagian negatip akan dipotong (berarti clipper negatip) - bila arah dioda ke kiri, maka bagian negatip dari sinyal input akan dilewatkan, dan bagian positip akan dipotong (berarti clipper positip) 2. Perhatikan polaritas baterai (bila ada) 3. Gambarlah sinyal output dengan sumbu nol pada level baterai (yang sudah ditentukan pada langkah 2 di atas) 4. Batas pemotongan sinyal adalah pada sumbu nol semula (sesuai dengan sinyal input) Rangkaian clipper seri positip adalah seperti Gambar 17 dan rangkaian clipper seri negatip adalah Gambar 18.


89

Elektronika Industrivi Vi Vm R -VB VB D Vo vO

VB Vi

D Vo R

vO +V

Gambar 17. Rangkaian Clipper Seri Positif

vi Vi Vm

VB

D Vo R -VB vO

VB Vi

D Vo R

vO +VB

Gambar 18. Rangkaian Clipper Seri Negatip


90

Elektronika IndustriPetunjuk untuk menganalisa rangkaian clipper paralel adalah sebagai berikut: 1. Perhatikan arah dioda. - bila arah dioda ke bawah, maka bagian positip dari sinyal input akan dipotong (berarti clipper positip) - bila arah dioda ke atas, maka bagian negatip dari sinyal input akan dipotong (berarti clipper negatip) 2. Perhatikan polaritas baterai (bila ada). 3. Gambarlah sinyal output dengan sumbu nol sesuai dengan input. 4. Batas pemotongan sinyal adalah pada level baterai. Rangkaian clipper paralel positip adalah seperti Gambar 19 dan rangkaian clipper paralel negatip adalah Gambar 20.

vi Vi Vm

R Vo D VB +V

vO

R Vi D VB -VB Vo vO

Gambar 19. Rangkaian Clipper Paralel Positip


91

Elektronika Industrivi Vi Vm D VB -VB

R Vo vO

R Vi D VB Vo

vO +V

Gambar 20. Rangkaian Clipper Paralel Negatip

5.

Dioda Semikonduktor Sebagai Penggeser (clamper) Rangkaian Clamper (penggeser) digunakan untuk menggeser suatu Rangkain Clamper paling tidak harus

sinyal ke level dc yang lain.

mempunyai sebuah kapasitor, dioda, dan resistor, disamping itu bisa pula ditambahkan sebuah baterai. Harga R dan C harus dipilih sedemikian rupa sehingga konstanta waktu RC cukup besar agar tidak terjadi pengosongan muatan yang cukup berarti saat dioda tidak menghantar. Dalam analisa ini dianggap didodanya adalah ideal. Sebuah rangkaian clamper sederhana (tanpa baterai) terdiri atas sebuah R, D, dan C terlihat pada Gambar 21.


92

Elektronika Industrivi +V Vi 0 T/2 T -V (a) (b) D R 0 T/2 T C Vo Vo

2V (c)

C + Vo + V R V +

C + Vo R

(d)

(e)Gambar 21. Rangkaian Clamper Sederhana

Gambar 21 (a) adalah gelombang kotak yang menjadi sinyal input rangkaian clamper (b). Pada saat 0 - T/2 sinyal input adalah positip sebesar +V, sehingga Dioda menghantar (ON). Kapasitor mengisi muatan dengan cepat melalui tahanan dioda yang rendah (seperti hubung singkat, karena dioda ideal). Pada saat ini sinyal output pada R adalah nol (Gambar d). Kemudian saat T/2 - T sinyal input berubah ke negatip, sehingga dioda tidak menghantar (OFF) (Gambar e). Kapasitor membuang muatan sangat lambat, karena RC dibuat cukup lama. Sehingga pengosongan tegangan ini tidak berarti dibanding dengan sinyal output. Sinyal output


93

Elektronika Industrimerupakan penjumlahan tegangan input -V dan tegangan pada kapasitor -V, yaitu sebesar -2V (Gambar c). Terlihat pada Gambar 21 c bahwa sinyal output merupakan bentuk gelombang kontak (seperti gelombang input) yang level dc nya sudah bergeser kearah negatip sebesar -V. Besarnya penggeseran ini bisa divariasi dengan menambahkan sebuah baterai secara seri dengan dioda. Disamping itu arah penggeseran juga bisa dinuat kearah positip dengan cara membalik arah dioda. Beberapa rangkaian clamper negatip dan positip dapat dilihat pada Gambar 22. C Vi D V R Vo Vo V 0 T/2 T 2V

C Vi D V R Vo

Vo

0 V

2V T/2 T

Gambar 22. Rangkaian Clamper Negatip dan Positip


94

Elektronika IndustriLembar Kerja 5.2 Alat dan Bahan 1. Multimeter 2. Osiloskop. 3. Dioda IN 4002. 4. Trafo step down.. 5. Resistor 1 K.. Kesehatan dan Keselamatan Kerja 1. Periksalah terlebih dahulu semua komponen aktif maupun pasif sebelum digunakan !. 2. Bacalah dan pahami petunjuk pratikum pada lembar kegiatan belajar!. 3. Hati-hati dalam penggunaan peralatan pratikum!. Langkah Kerja 1. Buatlah rangkaian penyearah setengah gelombang seperti Gambar 13a. 2. Setelah dinilai benar hubungkan dengan sumber tegangan AC 220 Volt. 3. Amatilah tegangan skuder trafo dengan CRO dan catatlah hasil pengukuran tersebut pada Tabel 2. 4. Lakukanlah pengamatan pada simpul pengukuran yang ada serta catatlah hasil pengukuran tersebut pada Tabel 2! 5. Untuk pengukuran tegangan dengan CRO, simpul pengukuran yang diamati adalah: Simpul No. 1 (untuk DC) s/d No. 0 (untuk ground) Simpul No. 2 (untuk DC) s/d No. 0 (untuk ground) Sedangkan pengukuran tegangan dengan Voltmeter, simpul pengukuran yang diamati adalah: Simpul No. 1 s/d No.0 Simpul No. 2 s/d No.0 1 unit 1 unit 1 buah 1 buah 1 buah


95

Elektronika Industri6. Percobaan tentang penyearahan setengah gelombang telah selesai maka lepaskanlah semua rangkaian. 7. Buatlah rangkaian penyearah gelombang penuh sistem jembatan seperti Gambar 16a. 8. Ulangi langkah-langkah 3-5. 9. Percobaan tentang

31838556 Modul Elektronika 01

Documents

Transcript of 31838556 Modul Elektronika 01