elektronika-dasar[1]

5/12/2018 elektronika-dasar[1] - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/elektronika-dasar1 1/10

Modul Elektronika Dasar

KOMPONEN PASIF

TAHANAN (RESISTOR)Dalam rangkaian-rangkaian elektronika diperlukan tegangan dan arus yang dapatditentukan besar atau kecilnya melalui komponen yang dapat mengaturnya. Artinyakomponen tersebut dapat digunakan untuk menentukan besarnya suatu teganganatau menentukan besar atau kecilnya kuat arus pada rangkaian. Komponen yangdimaksud adalah Resistor (R).

Menurut bentuk dan penggunaannya resistor dapat dibagi atas :1. Resistor tetap (fixed resistor).2. Resistor yang dapat diubah-ubah (variabel resistor), terbagi atas :

Resistor yang dapat diubah-ubah secara mekanik yaitu dengan menggeser-geser kontak gesernya, misalnya potensiometer, trimmer potensiometer.

Resistor yang dapat diubah-ubah karena perubahan cahaya (LightDependent Resistor, (LDR).

Resistor yang dapat diubah-ubah tergantung pada koefisien suhu(thermistor).

Pada resistor yang tergantung pada koefisien suhu dibagi dalam dua macamresistor, yaitu :NTC (Negative Temperature Coefficient) dan PTC (Positive Temperature

Coefficient). Dalam elektronika jenis tahanan yang mempunyai koefisien suhu besar dan negatif ini disebut Thermistor, koefisien suhunya berkisar antara -2 hingga -5 %per o C. Hubungan antara tahanan dan suhu dapat didekati dengan memakaipersamaan :

R = A e -B/t

dengan A dan B merupakan konstanta-konstanta untuk yang diberikan. TahananPTC adalah tahanan yang nilainya naik dengan bertambahnya kenaikan temperatur secara tajam. Bahan-bahan yang biasanya digunakan BaTiO3 (Barium Titanat) dancampuran dari BaTiO3 dengan SrTiO3 (Strontium Titanat).Penggunaanya :

Rangkaian pengatur suhu

Rangkaian stabilisasi

Rangkaian komposisi

Rangkaian memperlambat waktu (time delay)Pembahasan yang lebih detail akan didapat melalui mata kuliah khusus mempelajarikomponen-komponen Elektronika baik pasif maupun komponen aktif.

Bahan pembentuk resistor dapat dibagi atas :

• Tahanan kawat

• Tahanan arang

• Tahanan lapisan tipis (film) dari logam atau arang

• Tahanan dalam IC

Komponen Pasif 1




Sifat dari resistor dapat berbeda-beda :

• Untuk membangkit panas (filament)

• Untuk memberikan selisih tegangan (pembagi potensial)• Sebagai penghubung antara berbagai rangkaian

• Arus terjadinya perubahan bentuk

• Untuk penentuan besaran fisis

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan pada resistor :1. Koefisien Suhu dari resistor : diambil temperatur kamar sekitar 250C sebagai

acuan.2. Koefisien Tegangan : pada resistor merupakan ukuran perubahan besar

resistor terhadap tegangan yang diberikan. Resistor komposisi/arang

dengan 1/2 watt atau lebih besar lagi, dapat mempunyai koefisien tegangan0,002 % pervolt. Dalam tahanan kawat sangat kecil sekali pengaruhnya.

3. Power Rating : daya yang dapat disalurkan, dapat juga dikatakan jumlahpanas dalam watt dimana resistor dapat mendisipasikannya di udara padasuhu kamar. Ini berdasarkan suhu maksimal dicapai yang diizinkan pada tiaptitik dari resistor.

4. Voltage Puting : tegangan yang diperbolehkan semaksimal mungkin iniberdasarkan rumus E = P x R .

5. Toleransi : dari resistor yaitu angka yang dinyatakan dalam % yang menunjukkanbatas variasi dari resistor yang digunakan.

6. Stabilisasi : waktu, kelembaban dan faktor mekanik lain resistor disebut stabil

apabila sesudah digunakan dalam keadaan panas dan lembab beberapa kalinilainya tidak menyimpang jauh pada suhu kamar dari nilai semula. Resistor komposisi arang paling tidak stabil dibandingkan resistor lapisan tipis logamdan resistor kawat.

7. Derau (Noise) : derau disebabkan oleh tegangan yang dibangkit olehkegiatan termis dari molekul-molekul dalam resistor. Derau merupakanbesaran yang harus diperhatikan dalam instrumen yang peka, seperti padaperalatan pengukuran besaran untuk radial. Derau harus dibedakan antaraderau dengan energi radiasi dalam alat ukur elektronika.

8. Panas : panas dapat dihitung berdasarkan rumus P = I 2 x R (watt). Angkadalam tiap rangkaian harus kurang dari POWER RATING resistor yangbersangkutan.

9. Rating Versus Umur Resistor : agar resistor mempunyai umur pemakaianyang panjang maka perlu mengambil resistor yang lebih besar power ratingnya dari yang diperlukan. Ini secara otomatis membuat resistor lebihdingin keadaannya, tapi harus diperhatikan segi ekonomisnya.

10. Frekuensi Tinggi : tidak semua resistor dapat digunakan dalam frekuensitinggi. Ada beberapa resistor dapat digunakan untuk ini, misalnya resistor tetap, amposition film dan resistor khusus untuk frekuensi yang sangat tinggi.Komposisi arang, lapisan arang dan lapisan logam dapat dipergunakan dalamdaerah frekuensi mega cycle tetapi untuk frekuensi yang lebih tinggi kurang

baik. Resistor kawat sama sekali tidak dapat digunakan dalam frekuensi yangtinggi.

Komponen Pasif 2




Nilai atau harga resistor dinyatakan dalam satuan Ohm (Ω ), ada kalanya tertulisdengan angka-angka di badannya tetapi pada umumnya diterapkan kode warnaguna menyatakan harga tahanan yang bersangkutan. Pada badan resistor dilukiskan

cincin berwarna. Adapun jenis warna beserta artinya dapat dilihat dari tabel berikut.Biasanya terdiri atas tiga buah cincin yang mana cincin keempat menyatakantoleransi dari harga Ohm yang tertera.

WARNA ANGKA FAKTORPERKALIAN

TOLERANSI

Hitam 0 100 1 %

Coklat 1 101 2 %

Merah 2 102 2 %

Jingga 3 103 -

Kuning 4 104

-Hijau 5 105 -

Biru 6 106 -

Ungu 7 107 -

Abu-abu 8 108 -

Putih 9 109 -

Emas - 10-1 5 %

Perak - 10-2 10 %

Polos - - 20 %

Tabel Kode warna resistor.

c i n c i n 4c i n c i n 3c i n c i n 2c i n c i n 1

KETERANGAN : Cincin ke-1 dan ke-2 menyatakan ANGKA.Cincin ke-3 menyatakan BANYAKNYA NOL atau PERKALIAN.Cincin ke-4 menyatakan TOLERANSI.

Gambar Simbol Resistor Tetap, Variabel.

Kerusakan-kerusakan pada resistor dapat berupa :

• Berubah harga (karena panas, umur, dsb)

• Putus (harganya berubah menjadi sangat besar sekali)

Komponen Pasif 3




• Terhubung singkat atau bocor (harga menjadi kecil)

Mempelajari fungsi resistor ini diperlukan beberapa hukumdasar yang berhubungandengan resistor pada rangkaian listrik. Hukum yang akan digunakan dalam hal ini

adalah hukum Ohm, Kirchoff I dan Kirchoff II.

RV

V = I R

I

Gambar Hukum Ohm.

Hukum Ohm (Ω )

V = I R

R 3

V

R 1

R 2

R 3

V

R 1

R 2I

I

I 1

I 3

I 2

( a ) ( b )

Gambar 2.3. Hukum Kirchoff I dan Kirchoff II.

Kirchoff I (a)I = I1 + I2 + I3 +..........+ In

Kirchoff II (b)V - VR1 - VR2 - VR3 - .......... - Vrn = 0

HUBUNGAN DERET (SERI) DAN JAJAR (PARALEL)Resistor berderet (seri), berguna untuk mendapatkan nilai R yang besar denganmenggunakan dua atau lebih komponen resistor, dapat dilakukan denganmemasang secara berderet R.

R 3R 2R 1

B a t e r a i

I

Gambar Resistor Berderet.

Nilai R di atas adalah R (seri total) = R1 + R2 + R3

Komponen Pasif 4




Resistor jajar (paralel), untuk mendapatkan nilai R yang lebih kecil dari pada duaatau lebih komponen R, dapat dikombinasikan secara jajar, dengan keuntungan lainbahwa nilai daya disipasi (watt) bertambah besar.

R 3

R 2

R 1

B a t e r a i

V

Gambar Resistor jajar.

Nilai R di atas adalah R(paralel total) =1 1 1

1 2 3R R R+ +

KAPASITOR (KONDENSATOR)Kapasitor terdiri dari dua buah bahan pengantar yang dipisahkan oleh sebuah bahanisolasi yang disebut dielektrikum, kapasitas kondensator merupakan sebuah ukurandari banyaknya muatan listrik yang dapat disimpan kapasitor tersebut per satuanselisih potensial. Faktor-faktor yang menetukan kapasitor adalah

C = A xd

ε

dengan

A = luas permukaan penghantar C = jarak antara penghantar

ε = konstanta permesivitas

Kapasitas dari kapasitor tidak tergantung pada potensial yang dipasang.Penyimpanan energi (ENERGI STORAGE) : kerja yang diperlukan untuk mengisisebuah kapaitor sampai suatu tegangan yang diberikan.

Kerja = Q x V

2= C x V2/2.

Dengan Q adalah muatan dalam Coulomb, V tegangan dalam volt dan kapasitasdalam Farad. Energi ini disimpan sebagai energi potensial dan jika sebuah resistor dilambangkan dengan kapasitor tersebut, maka daya yang diperoleh dari kapasitor tersebut adalah

P = I2 x R = C x V2 / 2t = C x V2 x f / 2dengan P dalam watt, f adalah frekuensi dalam Hz, I arus dalam Ampere dan Rtahanan dalam ohm.

Komponen Pasif 5




Pembagian Kapasitor dalam Penggunaannya :

• Pembagi arus dan tegangan (voltage divider) yang tergantung dari frekuensi.

• Pemisah antara tegangan-tegangan searah (dc) dan bolak-balik (ac) yangdisebut blocking capacitor.

• Mengumpulkan energi listrik, misalnya sebagai kapasitor buffer (penyangga)dalam sebuah alat sumber tegangan searah (PSA).

• Filter dalam sumber daya arus dc yang berfungsi memperkecil kerutan-kerutanpulsa (ripple).

• Menggeser sudut fase dalam tegangan-tegangan atau arus bolak-balik,misalnya sebagai rangkaian diferensiator juga dalam osilator RC.

• Membuat keseimbangan pada beban induktif, misalnya perbaikan cos x padarangkaian lampu TL.

• Menyimpan muatan listrik (Q = C.V).• Menahan arus searah dan melewatkan arus bolak-balik

• Sebagai kopel (penghubung) pada rangkaian listrik.

• Sebagai penentu frekuensi.

Sifat-sifat kapasitor tergantung sekali pada bahan dielektrikum yang dipakai, makapembagian kapasitor dapat dibagi atas :

• Kapasitor Elektrolit, mempunyai kapasitas sebesar 1 µ F atau lebih danmempunyai polaritas kutub positif (+) dan kutub negatif (-).

• Kapasitor non-Elektrolit, mempunyai kapasitas kurang dari 1 µ F dan tidak

mempunyai polaritas umumnya terbuat dari bahan dielektrika keramik, mika,kertas, atau lapisan plastik tipis dan polyester.

• Kapasitor udara, umunya disebut varco (variabel condensator) dan trimmer.

• Kapasitor setengah penghantar.

Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi perencanaan yang perlu diketahui dalammempergunakan kapasitor :A. SIFAT KELISTRIKANNYA :

• Rangkaian sumber tegangan listrik yang digunakan

• Satuan sumber tegangan yang digunakan (Ampere dan Volt)

• Tegangan kerut (ripple voltage)

• Arus kerut (ripple current)

• Besar dan lemahnya pulsa

• Besar dan lemahnya tegangan terbalik (reversed voltage)B. MEKANIS :

• Kedudukan dari ujung-ujung kapasitor dalam keadaan bekerja

• Cara memasang

• Syarat-syarat getaran (vibration)

• Syarat-syarat ‘shock’ (getaran/gempuran mendadak)

• Syarat-syarat pengembunan garam

• Syarat-syarat kelembaban

Komponen Pasif 6




C. KAPASITOR-KAPASITOR PELEPAS MUATAN DAN KAPASITOR-KAPASITOR PULSA :

• Banyaknya persentase pelepasan muatan• Banyaknya permintaan tegangan terbalik

• Arus-arus puncak (peak) dan rms

• Seluruh pelepasan muatan yang diinginkan

• Pelepasan muatan perdetik

• Bentuk gelombang dari tegangan

• Impedansi beban

• Batas kenaikan suhu

• Perubahan terhadap tegangan dari sumber

• Efek dari histerisis

Penyebab Kerusakan Pada Kapasitor Seperti halnya komponen-komponen elektronik, sebuah kapasitor dapat rusakapabila bekerja tidak sesuai dengan syarat-syarat yang dikeluarkan dari pabrikpembuatnya. Tidak cukup hanya mengetahui batas kapasitansi dan tegangan kerjasaja, tetapi harus juga diperhatikan bagaimana kapasitor berubah terhadap keadaanyang dialaminya, bagaimana tahanan dalam dari kapasitor yang berubah terhadapsuhu, tegangan atau frekuensi.

Beberapa penyebab kerusakan pada KAPASISTOR :1. ARUS BEBAN KELEBIHAN, gejala perubahan pulsa-pulsa sebagai akibat

kerjanya switching dan amplitudonya dapat menghasilkan kerusakan padadielektrika sehingga merubah keadaan kapasitor tersebut.

2. TEGANGAN BEBAN KELEBIHAN, gejala perubahan tegangan yang melebihibatas-batas tegangan kapsitor tersebut

3. EFEK-EFEK DARI FREKUENSI, apabila kapasitor bekerja pada frekuensi yanglebih tinggi daripada yang diberikan oleh pabrik akan menghasilkan pemanasanyang berlebihan dan bekerja kurang baik. Kapasitor yang dibuat bukan untukbekerja pada UHF (Ultra High Frequency) dapat menembus (punctura)dielektrikumnya, jika pulsa-pulsa pada frekuensi ini dipasang.

4. SUHU TINGGI, panas yang berlebihan merupakan faktor utama yang

menurunkan keandalan dari kapasitor. Ini dapat membuat kerusakan yang berat,kapasitansinya tergeser (drift) kekuatan dielektrikumnya berkurang, tahananisolasinya menjadi kecil dan sebagainya.

5. KELEMBABAN, membuat jamur tumbuh disekitar kapasitor dan mengurangikekuatan dielektrikumnya dan memperbesar arus bocoran.

Kapasitas Kondensator Kapasitas kondensator dinyatakan dalam satuan Farad (F) atau pada umumnya

satuan tersebut mempunyai skala mikro Farad (µ F) yang tertera pada badankondensator.

1 F = 1.000.000 µ F (mikrofarad)

1 µ F = 1.000 nF (nanofarad)

Komponen Pasif 7




1 nF = 1.000 pF (pikofarad)

Cara penulisan

u03 = 0,03 F68 = 68 pF101 = 100 pF102 = 1000 pF = 1 nF103 = 10.000 pF = 10 nF....dst

+

-

Gambar Simbol Kapasitor/Kondensator Tetap, Variabel.

Hubungan Derat (Seri) Dan Jajar (Paralel)Kapasitor dihubung deret,untuk mendapatkan kapasitas yang kecil denganpotensial kerja yang bertambah maka digunakan hubungan deret pada kondensator.

C 1 C 2 C 3

B a te ra i

Gambar Kapasitor Dihubung Deret.

Nilai C di atas adalah C(seri total) =1 1 1

1 2 3C C C+ +

Kapasitor dihubung jajar, untuk memperoleh kapasitas total yang besar denganpotensial kerja yang sama dilakukan hubungan jajar (paralel).

C 1

C 2

C 3

B a t e r a i

Gambar Kapasitas Dihubung Jajar.

Komponen Pasif 8




Nilai C di atas adalah C (paralel total) = C1 + C2 + C3

Reaktansi KapasitiveReaktansi terjadi karena berubah-ubahnya polaritas arus yang melalui sebuahkondensator, yang mempunyai nilai tergantung dari nilai C (kapasitansi) danf(frekuensi) yang diberi simbol XC dan mempunyai persamaan :

XC =1

2( πfC), dimana XC = dalam Ohm

f = dalam HertzC = dalam Farad

XC tidak dapat langsung diukur, tetapi melalui pengukuran arus yang melewatikondensator dengan menggunakan persamaan hukum Ohm

I =V

Zatau I =

V

X

C

C

maka XC =V

I

C

INDUKTORMerupakan komponen listrik yang terdiri dari kawat yang dililitkan, umumnya disebutkumparan. Jika kumparan diberi arus listrik maka akan terjadi induksi magnet, terdiridari garis gaya magnet. Induktor mempunyai inti batang ferit atau udara, notasiinduktor diberi tanda huruf L dan mempunyai satuan Henry (H), dimana 1 H = 1.000milihenry (mH).

Induktor mempunyai reaktansi yang tidak dapat diukur langsung. Persamaanreaktansi dapat ditulis

XL = 2π fLsedangkan mencari reaktansi dapat dihitung seperti cara mencari reaktansikondensator dengan menggunakan hukum Ohm. Resonansi Kapasitor (C) dan induktor (L) bila dirangkai secara deret mempunyai sifat samaseperti tahanan yang dihubung secara seri pula. Apabila kapasitor dan induktor dihubungkan secara paralel, akan ditemukan keadaan yang berbeda. Jika rangkaiantersebut diberi sumber tegangan maka C akan mengisi muatan listrik, sehingga

tegangan pada C lebih besar dari L, akibatnya C mengeluarkan muatan (discharge).Muatan tersebut berubah arah yang mengalir menuju L dan tegangan C semakinlama semakin kecil. Pada L tersimpan energi medan magnet yang menyebabkanadanya arus mengalir ke C, peristiwa ini akan terus berulang kembali secara periodikdengan menghasilkan frekuensi sesuai persamaan :

f =1

2π LC

Rangkaian ini merupakan dasar dari osilator LC

Komponen Pasif 9




Komponen Pasif 10

elektronika-dasar[1]

Documents

Transcript of elektronika-dasar[1]