praktikum sensor dengan saklar trarnsistor

UNIT I

TRANSDUSER ‘ON-OFF’ BERPENGUAT

TRANSISTOR SEBAGAI SAKLAR

I. Tujuan Percobaan

1. Mengetahui dan mempelajari sifat-sifat dan karakteristik komponen-

komponen sensor-transduser detektor “on-off” berbasis limit-switch dan

magnet switch,

2. Mengetahui dan mempelajari penggunaan komponen-komponen sensor-

transduser dengan penguat berbasis transistor,

3. Mengamati dan membandingkan sifat-sifat dan karakteristik dari

komponen-komponen sensor-transduser.

II. Dasar Teori

Transistor sebagai saklar

(a) (b) (c)

Gambar 1.1. a. Transistor sebagai saklar elektronis,

b. ditandingkan dengan saklar mekanik kondisi tertutup “ON”,

c. ditandingkan dengan saklar mekanik kondisi terbuka “OFF”.

Gambar 1.1. (a) adalah contoh rangkaian transistor sebagai saklar elektronik, (b)

rangkaian tersebut ditandingkan dengan saklar mekanis dalam kondisi “ON”, dan

(c) kondisi “OFF”.

1

2

Tuntutan perancangan

Perancangan dilakukan dengan jalan menetapkan titik kerja transistor pada

daerah “jenuh” dan “sumbat” rangkaian. Pemilihan nilai-nilai tahanan akan

menentukan titik kerja rangkaian. Dengan menganggap

V RL=V CC............................................................................................(1.1)

RL=RC=V CC

I C

.....................................................................................(1.2)

maka besarnya arus kolektor jenuh (titik jenuh) adalah,

I C=V CC

RL

.............................................................................................(1.3)

I B=I C

βDC

=V CC−V BE

RB

..........................................................................(1.4)

selanjutnya titik sumbat rangkaian terjadi ketika,

V CE=V CC............................................................................................(1.5)

sehingga garis beban rangkaian tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.2. besar nilai

komponen sebagai tuntutan perancangan ditentukan dengan persamaan berikut,

RC=RL...............................................................................................(1.6)

RB=βRL [1−V BE

V CC]..............................................................................(1.7)

Gambar 1.2. Garis beban dan titik kerja transistor sebagai saklar elektronis,

3

III. Rangkaian Percobaan

A. Alat-alat yang digunakan:

1. Power supplay (0-15V/1A),

2. Multimeter (Ω-Meter),

3. Multimeter (miliAmpere-Meter, mikroAmpere-Meter),

4. Multimeter (miliVolt-Meter, Volt-Meter),

5. Kabel penghubung dan jepit buaya,

6. Photo board atau PCB matrik,

7. ToolSet.

B. Komponen yang digunakan:

No Nama Nilai (type) Jumlah1 Potensiometer 50k 12 Transistor 2N3907 13 Transistor BC108 14 Limit switch 15 Lampu DC 12V/100mA 16 Relay 9V 17 Relay 12V 1

C. Rangkaian percobaan

Gambar 1.3. Rangkaian percobaan

4

D. Langkah percobaan

Detektor ON-OFF

1. Persiapan seluruh komponen dan alat-alat yang akan digunakan, serta

lembar data isian praktikum laporan sementara “Transduser ON-OFF

Berpenguat Transistor Sebagai Saklar”.

2. Ukur dan cacatlah besar penguatan transistor (βDC=HFE) dengan

menggunakan multimeter yang bias mengukur nilai penguatan, atau

lihatlah di buku data transistor (“DATA SHEET BOOK

SEMIKONDUKTOR”), pada percobaan ini gunakan >100 untuk βDC

2N3704, dan >540 untuk βDC BC108.

3. Ukur dan catatlah nilai tahanan beban (RL) pada kedua ujung-ujung

kumparan relay dengan Ω-meter.

4. Rakitlah rangkaian percobaan sesuai dengan Gambar pada papan

proto-board, dan hubungkan VCC dengan sumber tegangan 10V, 12V,

dan 15V (Usahakab transistor dipasang terakhir dalam perakitan untuk

menghindari kerusakan komponen).

5. Rakitlah juga 4 limit switch (SW1..4, saklar pintu/lidi) dengan kondisi

NO (Normal-Open) secara paralel pada titik A’B (Gambar percobaan),

kemudian potensiometer (VR) pada titik AA’ dengan nilai sama atau

lebih besar β kali dari nilai resistansi relay (RL) pada langkah ke 3

(RVR≤β.RL).

6. Pasanglah beban berupa relay pada titik “EF”, dan lampu DC 12V

pada sumber VCC=12V melelui relay sebagai saklar penguhubung ke

sumber tersebut.

7. Pada kondisi awal gunakan sumber tegangan VCC=10V dan transistor

2N3704, kemudian tutuplah saklar (“ON”), aturlah nilai potensiometer

(RVR) sehingga relay tepat aktif bekerja, ukur dan catatlah nilai

potensio tersbut (RVR, ini adalah nilai tahanan prategangan basis (RB),

8. Setelah langkah ke 7, normalkan kembali saklar-saklar tersebut

(SW1..4), ukur dan catatlah besarnya nilai dari arus basis (IB), tegangan

5

basis-emitor (VBE), tegangan kolektor-emitor (VCE), dan arus kolektor

(IC), berikan keterangan pada kondisi ini?

9. Cobalah untuk menghubungkan salah satu saklar tersebut (SW1..4),

kemudian ukur dan catatlah besarnya nilai dari IB, VBE, VCE dan IC,

berikan keterangan pada kondisi ini?

10. Ulangi kembali lankah ke 4 sampai dengan ke 8 tersebut untuk sumbe

tegangan lainnya, 12V dan 15V.

11. Ulangi kembali langkah ke 4 sampai dengan ke 10 tersebut untuk

transistor jenis BC108.

6

E. Hasil percobaan

Tabel 1.1. Hasil pengujian pada transistor 2N3704

βDC 2N3704=241 RC=RL=160Ω

Vcc(Volt

) Kon

disi

RVR

(Ω)

VBE

(Volt)

IB

(mA)

VCE

(Volt)

VL

(Volt)IL

(A)Keterangan

10

“OF

F”

52k

(10V

)

0 0 10 0 0

Lampu tidak menyala karena relay tetap pada kondisi normal close karena tidak adanya tegangan pada kumparan relay.

“ON

”

52k

(8,5

V)

1,5 0,20 0 9,5 0,045

I B=V CC−V BE

RB

¿ 10−1,552000

=0,163 mA

I C=V CC

RL

¿ 10160

=0,0625 A

12

“OF

F”

52k

(12V

)

0 0 12 0 0Sama dengan keterangan kondisi “OFF” pada tegangan 10V

12

“ON

”

52k

(11,

25V

)

0,75 0,25 0 11,5 0,035

I B=V CC−V BE

RB

¿ 12−0,7552000

=0,216 mA

I C=V CC

RL

¿ 12220

=0,0545 A

15

“OF

F”

52k

(15V

)


7

“ON

”

52k

(14,

25V

)0,75 0,

30 0 14,5 0,068

I B=V CC−V BE

RB

¿ 15−0,7552000

=0,274 mA

I C=V CC

RL

¿ 15220

=0,0681 A

Tabel 1.2. Hasil pengujian pada transistor BC108

βDC 2N3704=281 RC=RL=220Ω

Vcc(Volt

) Kon

disi

RVR

(Ω)

VBE

(Volt)

IB

(mA)VCE

(Volt)

VL

(Volt)

IL

(A)Keterangan

10

“OF

F”

52k

(10V

)

0 0 10 0 0

Lampu tidak menyala karena relay pada kondisi normal close. Keadaan ini dapat terjadi karena tidak adanya tegangan beban yaitu tegangan pada kumparan relay.

“ON

”

52k

(9,2

V)

0,8 0,20 0 9,5 0,025

I B=V CC−V BE

RB

¿ 10−0,852000

=0,176 mA

I C=V CC

RL

¿ 10220

=0,0454 A

12

“OF

F”

52k

(12V

)


8

“ON

”

52k

(11,

25V

)0,75 0,

25 0 11,5 0,035

I B=V CC−V BE

RB

¿ 12−0,7552000

=0,216 mA

I C=V CC

RL

¿ 12220

=0,0545 A

15

“OF

F”

52k

(15V

)


“ON

”

52k

(14,

25V

)

0,75 0,30 0 14,5 0,068

I B=V CC−V BE

RB

¿ 15−0,7552000

=0,274 mA

I C=V CC

RL

¿ 15220

=0,0681 A

F. Analisa percobaan

Pemberian tegangan lampu indikator melalui kaki positif Vcc dan

ground. Ground tersambung ke normal-open relay. Lampu akan menyala

jika relay berubah ke kondisi normal-open. Kondisi normal-open terjadi

apabila terdapat beda potensial pada kumparan relay.

Percobaan yang dilakukan adalah menempatkan kumparan relay

sebagai beban. Beban ditempatkan pada kolektor dari transistor NPN,

emitor dihubungkan ke ground dan basis digunakan sebagai pemicu.

Konfigurasi ini disebut sebagai transistor sebagai saklar.

Saklar transistor mengalirkan arus dari kolektor ke emitor jika

terdapat tegangan basis minimal yang disyratkan. Jika tegangan basis

kurang dari tegangan minimal maka saklar transistor akan menyumbat

9

arus. Keadaan mengalirkan arus disebut keadaan jenuh atau saturation dan

keadaan menyumbat disebut keadaan cut-off.

1. Percobaan 1, rangkaian pengukuran seperti pada Gambar 1.4 dengan

nilai RVR terukur 52kΩ.


Keadaan saklar “OFF” arus tidak mengalir ke basis sehingga

tegangan basis VBE 0 Volt. Dengan tidak adanya tegangan basis maka

saklar transistor tidak konduksi, sehingga arus kolektor ke emitor juga

tidak mengalir dan tegangan VCE tetap bernilai 10 Volt dan tegangan

beban bernilai 0 Volt. Hal yang sama terjadi ketika diberikan VCC 12V

dan 15V.

Keadaan “ON” arus mengalir melalui resistor VR yang kemudian

ke basis seperti ditunjukkan Gambar 1.5, besarnya tegangan basis VBE

terukur adalah 8,5 Volt sehingga arus basis secara teori sebesar:

I B=V CC−V BE

RB

¿ 10−8,552000

¿0,178 mA

10


Pengamatan menunjukkan arus basis sebesar 0,175 mA, dengan VBE

sebesar 8,5 Volt yang berarti jauh melebihi tegangan basis minimal 0,7

Volt.

Arus beban yang mengalir ke relay terukur sebesar 0,045

Ampere, dengan arus terhitung sebesar:

I C=V CC

RL

¿ 10160

=0,0625 A

Dua nilai arus tersebut dapat disebut mendekati, selisih nilai disebabkan

alat ukur yang mungkin sudah bergeser dan kesalahan pembacaan

(parallax).

Jika digambarkan titik kerja transistor seperti Gambar 1.6.

11


Dari dua percobaan dengan dua transistor yang berbeda βDC

didapatkan karakteristik yang sama, yaitu ketika tidak diberikan arus ke

basis maka transistor tidak konduksi dan ketika diberikan arus basis

maka transistor konduksi.

G. Kesimpulan

Transduser ‘ON-OFF’ dengan kemampuan arus kecil dapat

digunakan untuk menggerakkan beban dengan kemampuan arus yang

lebih besar. Percobaan yang dilakukan berhasil membuktikan hal tersebut,

melalui rangkaian saklar transistor dengan mode fixed bias (bias tetap).

Pemberian bias tetap dilakukan dengan mengumpankan sinyal

transduser ke basis transistor. Dengan mengatur resistansi potensiometer

yang diseri dengan transduser akan merubah arus yang mengalir ke basis

(IB) yang juga akan merubah tegangan basis (VBE). Ketika tegangan basis

melebihi ambang minimal (0,7 Volt) maka transistor menjadi konduksi.

praktikum sensor dengan saklar trarnsistor

Documents

Transcript of praktikum sensor dengan saklar trarnsistor