PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Penyearah (rectifier)
Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar-1 berikut ini. Transformator diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekundernya.
gambar 1 : rangkaian penyearah sederhana
Pada rangkaian ini, dioda berperan untuk hanya meneruskan tegangan positif ke beban RL. Ini yang disebut dengan penyearah setengah gelombang (half wave). Untuk mendapatkan penyearah gelombang penuh (full wave) diperlukan transformator dengan center tap (CT) seperti pada gambar-2.
gambar 2 : rangkaian penyearah gelombang penuh
Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT transformator sebagai common ground.. Dengan demikian beban R1 mendapat suplai tegangan gelombang penuh seperti gambar di atas. Untuk beberapa aplikasi seperti misalnya untuk men-catu motor dc yang kecil atau lampu pijar dc, bentuk tegangan seperti ini sudah cukup memadai. Walaupun terlihat di sini tegangan ripple dari kedua rangkaian di atas masih sangat besar.
gambar 3 : rangkaian penyearah setengah gelombang dengah filter C
Gambar 3 adalah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor C yang paralel terhadap beban R. Ternyata dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata.
Di dalam power supply itu sendiri terdiri dari komponen-komponen listrik, diantaranya:
1) TRANSFORMATOR
Transformator atau transformer atau trafo adalah komponen elektromagnet yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain.
Transformator step-down
Adaptor AC-DC merupakan piranti yang menggunakan transformator step-down
Transformator juga merupakan 2. Transpormator Merupakan komponen listrik yang terdiri atas dua atau tiga komponen dan biasanya dan biasanya terdapat sebuah teras dari bahan magnet. Kumparan terdiri atas:
a) Kumparan primer yang dihubungkan dengan sumber,
b) Kumparan sekunder yang dihubungkan dengan beban
c) Kumparan tertier
Teras terbuat dari bahan magnetik berupa lempengan baja silikon sampai dengan besi padat. Bahan teras umumnya memiliki permeabilitas magnetik tinggi. Teras dibuat dari kepingan-kepingan logam yang disatukan. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi rugi energi karena adanya arus eddy (arus pusar). Jika lempeng teras dibuat tipis, maka arus eddy tidak membentuk loop melainkan berupa garis. Akibatnya arus eddy total mendekati nol (kecil)
Prinsip Kerja
Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.
Hubungan Primer-Sekunder
Fluks pada transformator
Rumus untuk fluks magnet yang ditimbulkan lilitan primer adalah dan rumus untuk GGL induksi yang terjadi di lilitan sekunder adalah .
Karena kedua kumparan dihubungkan dengan fluks yang sama, maka dimana dengan menyusun ulang persamaan akan didapat sedemikian hingga . Dengan kata lain, hubungan antara tegangan primer dengan tegangan sekunder ditentukan oleh perbandingan jumlah lilitan primer dengan lilitan sekunder.
Kerugian Dalam Transformator
Perhitungan diatas hanya berlaku apabila kopling primer-sekunder sempurna dan tidak ada kerugian, tetapi dalam praktek terjadi beberapa kerugian yaitu:
1. Kerugian tembaga. Kerugian dalam lilitan tembaga yang disebabkan oleh resistansi tembaga dan arus listrik yang mengalirinya.
2. Kerugian kopling. Kerugian yang terjadi karena kopling primer-sekunder tidak sempurna, sehingga tidak semua fluks magnet yang diinduksikan primer memotong lilitan sekunder. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan secara berlapis-lapis antara primer dan sekunder.
3. Kerugian kapasitas liar. Kerugian yang disebabkan oleh kapasitas liar yang terdapat pada lilitan-lilitan transformator. Kerugian ini sangat mempengaruhi efisiensi transformator untuk frekuensi tinggi. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggulung lilitan primer dan sekunder secara semi-acak (bank winding)
4. Kerugian histeresis. Kerugian yang terjadi ketika arus primer AC berbalik arah. Disebabkan karena inti transformator tidak dapat mengubah arah fluks magnetnya dengan seketika. Kerugian ini dapat dikurangi dengan menggunakan material inti reluktansi rendah.
5. Kerugian efek kulit. Sebagaimana konduktor lain yang dialiri arus bolak-balik, arus cenderung untuk mengalir pada permukaan konduktor. Hal ini memperbesar kerugian kapasitas dan juga menambah resistansi relatif lilitan. Kerugian ini dapat dikurang dengan menggunakan kawat Litz, yaitu kawat yang terdiri dari beberapa kawat kecil yang saling terisolasi. Untuk frekuensi radio digunakan kawat geronggong atau lembaran tipis tembaga sebagai ganti kawat biasa.
6. Kerugian arus eddy (arus olak). Kerugian yang disebabkan oleh GGL masukan yang menimbulkan arus dalam inti magnet yang melawan perubahan fluks magnet yang membangkitkan GGL. Karena adanya fluks magnet yang berubah-ubah, terjadi olakan fluks magnet pada material inti. Kerugian ini berkurang kalau digunakan inti berlapis-lapisan
.
Efisiensi
Efisiensi transformator dapat diketahui dengan rumus Karena adanya kerugian pada transformator. Maka efisiensi transformator tidak dapat mencapai 100%. Untuk transformator daya frekuensi rendah, efisiensi bisa mencapai 98%.
Jenis-Jenis Transformator
Step-Up
Lambang transformator step-up
Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh.
Step-Down
Skema transformator step-down
Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.
Autotransformator
Skema autotransformator
Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian lilitan primer juga merupakan lilitan sekunder. Fasa arus dalam lilitan sekunder selalu berlawanan dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya yang sama lilitan sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis dibandingkan transformator biasa. Keuntungan dari autotransformator adalah ukuran fisiknya yang kecil dan kerugian yang lebih rendah daripada jenis dua lilitan. Tetapi transformator jenis ini tidak dapat memberikan isolasi secara listrik antara lilitan primer dengan lilitan sekunder.Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik tegangan lebih dari beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali).
Autotransformator variabel
skema autotransformator variabel
Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan primer-sekunder yang berubah-ubah.
Transformator isolasi
Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer. Tetapi pada beberapa desain, gulungan sekunder dibuat sedikit lebih banyak untuk mengkompensasi kerugian. Transformator seperti ini berfungsi sebagai isolasi antara dua kalang. Untuk penerapan audio, transformator jenis ini telah banyak digantikan oleh kopling kapasitor.
Transformator pulsa
Transformator pulsa adalah transformator yang didesain khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa. Transformator jenis ini menggunakan material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer mencapai titik tertentu, fluks magnet berhenti berubah. Karena GGL induksi pada lilitan sekunder hanya terbentuk jika terjadi perubahan fluks magnet, transformator hanya memberikan keluaran saat inti tidak jenuh, yaitu saat arus pada lilitan primer berbalik arah.
Transformator tiga fasa
Transformator tiga fasa sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara delta (Δ).
2. Diode
Berbagai dioda semikonduktor, bawah adalah penyearah jembatan
Struktur dari dioda tabung hampa
Dalam elektronika, dioda adalah komponen aktif bersaluran dua (dioda termionik mungkin memiliki saluran ketiga sebagai pemanas). Dioda mempunyai dua elektroda aktif dimana isyarat dapat mengalir, dan kebanyakan dioda digunakan karena karakteristik satu arah yang dimilikinya. Dioda varikap (Variable Capacitor/kondensator variabel) digunakan sebagai kondensator terkendali tegangan.
Sifat kesearahan yang dimiliki sebagian besar jenis dioda seringkali disebut karakteristik menyearahkan. Fungsi paling umum dari dioda adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur).
Karenanya, dioda dapat dianggap sebagai versi elektronik dari katup.
Dioda sebenarnya tidak menunjukkan kesearahan hidup-mati yang sempurna (benar-benar menghantar saat panjar maju dan menyumbat pada panjar mundur), tetapi mempunyai karakteristik listrik tegangan-arus taklinier kompleks yang bergantung pada teknologi yang digunakan dan kondisi penggunaan. Beberapa jenis dioda juga mempunyai fungsi yang tidak ditujukan untuk penggunaan penyearahan.
Awal mula dari dioda adalah peranti kristal Cat's Whisker dan tabung hampa (juga disebut katup termionik). Saat ini dioda yang paling umum dibuat dari bahan semikonduktor seperti silikon atau germanium.
Sejarah
Walaupun dioda kristal (semikonduktor) dipopulerkan sebelum dioda termionik, dioda termionik dan dioda kristal dikembangkan secara terpisah pada waktu yang bersamaan. Prinsip kerja dari dioda termionik ditemukan oleh Frederick Guthrie pada tahun 1873[1] Sedangkan prinsip kerja dioda kristal ditemukan pada tahun 1874 oleh peneliti Jerman, Karl Ferdinand Braun[2].
Pada waktu penemuan, peranti seperti ini dikenal sebagai penyearah (rectifier). Pada tahun 1919, William Henry Eccles memperkenalkan istilah dioda yang berasal dari di berarti dua, dan ode (dari ὅδος) berarti "jalur".
Prinsip kerja
Prinsip kerja dioda termionik ditemukan kembali oleh Thomas Edison pada 13 Februari 1880 dan dia diberi hak paten pada tahun 1883 (U.S. Patent 307031), namun tidak dikembangkan lebih lanjut. Braun mematenkan penyearah kristal pada tahun 1899[3]. Penemuan Braun dikembangkan lebih lanjut oleh Jagdish Chandra Bose menjadi sebuah peranti berguna untuk detektor radio.
Penerima radio
Penerima radio pertama yang menggunakan dioda kristal dibuat oleh Greenleaf Whittier Pickard. Dioda termionik pertama dipatenkan di Inggris oleh John Ambrose Fleming (penasihat ilmiah untuk Perusahaan Marconi dan bekas karyawan Edison[4]) pada 16 November 1904 (diikuti oleh U.S. Patent 803684 pada November 1905). Pickard mendapatkan paten untuk detektor kristal silikon pada 20 November 1906 (U.S. Patent 836531).
Dioda termionik
Simbol untuk dioda tabung hampa pemanasan taklangung, dari atas kebawah adalah anoda, katoda dan filamen pemanasDioda termionik adalah sebuah peranti katup termionik yang merupakan susunan elektroda-elektroda di ruang hampa dalam sampul gelas. Dioda termionik pertama bentuknya sangat mirip dengan bola lampu pijar.Dalam dioda katup termionik, arus yang melalui filamen pemanas secara tidak langsung memanaskan katoda (Beberapa dioda menggunakan pemanasan langsung, dimana filamen wolfram berlaku sebagai pemanas dan juga sebagai katoda), elektroda internal lainnya dilapisi dengan campuran barium dan strontium oksida, yang merupakan oksida dari logam alkalin tanah. Substansi tersebut dipilih karena memiliki fungsi kerja yang kecil. Bahang yang dihasilkan menimbulkan pancaran termionik elektron ke ruang hampa. Dalam operasi maju, elektroda logam disebelah yang disebut anoda diberi muatan positif jadi secara elektrostatik menarik elektron yang terpancar.
Walaupun begitu, elektron tidak dapat dipancarkan dengan mudah dari permukaan anoda yang tidak terpanasi ketika polaritas tegangan dibalik. Karenanya, aliran terbalik apapun dapat diabaikan.
Dalam sebagian besar abad ke-20, dioda katup termionik digunakan dalam penggunaan isyarat analog, dan sebagai penyearah pada pemacu daya. Saat ini, dioda katup hanya digunakan pada penggunaan khusus seperti penguat gitar listrik serta peralatan tegangan dan daya tinggi.
Dioda semikonduktor
Sebagian besar dioda saat ini berdasarkan pada teknologi pertemuan p-n semikonduktor. Pada dioda p-n, arus mengalir dari sisi tipe-p (anoda) menuju sisi tipe-n (katoda), tetapi tidak mengalir dalam arah sebaliknya.
Tipe lain dari dioda semikonduktor adalah dioda Schottky yang dibentuk dari pertemuan antara logam dan semikonduktor sebagai ganti pertemuan p-n konvensional.
Karakteristik arus–tegangan
Karakteristik arus–tegangan dari dioda, atau kurva I–V, berhubungan dengan perpindahan dari pembawa melalui yang dinamakan lapisan penipisan atau daerah pemiskinan yang terdapat pada pertemuan p-n diantara semikonduktor. Ketika pertemuan p-n dibuat, elektron pita konduksi dari daerah N menyebar ke daerah P dimana terdapat banyak lubang yang menyebabkan elektron bergabung dan mengisi lubang yang ada, baik lubang dan elektron bebas yang ada lenyap, meninggalkan donor bermuatan positif pada sisi-N dan akseptor bermuatan negatif pada sisi-P. Daerah disekitar pertemuan p-n menjadi dimiskinkan dari pembawa muatan dan karenanya berlaku sebagai isolator.
Walaupun begitu, lebar dari daerah pemiskinan tidak dapat tumbuh tanpa batas. Untuk setiap pasangan elektron-lubang yang bergabung, ion pengotor bermuatan positif ditinggalkan pada daerah terkotori-n dan ion pengotor bermuatan negatif ditinggalkan pada daerah terkotori-p. Saat penggabungan berlangsung dan lebih banyak ion ditimbulkan, sebuah medan listrik terbentuk didalam daerah pemiskinan yang memperlambat penggabungan dan akhirnya menghentikannya. Medan listrik ini menghasilkan tegangan tetap dalam pertemuan.
Jenis-jenis dioda semikonduktor
Dioda Dioda zener
LED
Dioda foto
Dioda terobosan
Dioda varaktor
Dioda Schottky
SCR
Simbol berbagai jenis dioda
Kemasan dioda sejajar dengan simbolnya, pita menunjukkan sisi katoda
Beberapa jenis dioda
Ada beberapa jenis dari dioda pertemuan yang hanya menekankan perbedaan pada aspek fisik baik ukuran geometrik, tingkat pengotoran, jenis elektroda ataupun jenis pertemuan, atau benar-benar peranti berbeda seperti dioda Gunn, dioda laser dan dioda MOSFET.
Dioda biasa
Beroperasi seperti penjelasan di atas. Biasanya dibuat dari silikon terkotori atau yang lebih langka dari germanium. Sebelum pengembangan dioda penyearah silikon modern, digunakan kuprous oksida dan selenium, ini memberikan efisiensi yang rendah dan penurunan tegangan maju yang lebih tinggi (biasanya 1.4–1.7 V tiap pertemuan, dengan banyak pertemuan ditumpuk untuk mempertinggi ketahanan tegangan terbalik), dan memerlukan benaman bahang yang besar (kadang-kadang perpanjangan dari substrat logam dari dioda), jauh lebih besar dari dioda silikon untuk rating arus yang sama.
Dioda bandangan
Dioda yang menghantar pada arah terbalik ketika panjar mundur melebihi tegangan dadal. Secara listrik mirip dengan dioda Zener, dan kadang-kadang salah disebut sebagai dioda Zener, padahal dioda ini menghantar dengan mekanisme yang berbeda yaitu efek bandangan. Efek ini terjadi ketika medan listrik terbalik yang membentangi pertemuan p-n menyebabkan gelombang ionisasi, menyebabkan arus besar mengalir, mengingatkan pada terjadinya bandangan. Dioda bandangan didesain untuk dadal pada tegangan terbalik tertentu tanpa menjadi rusak. Perbedaan antara dioda bandangan (yang mempunyai tegangan dadal terbalik diatas 6.2 V) dan dioda Zener adalah panjang kanal yang melebihi rerata jalur bebas dari elektron, jadi ada tumbukan antara mereka. Perbedaan yang mudah dilihat adalah keduanya mempunyai koefisien suhu yang berbeda, dioda bandangan berkoefisien positif, sedangkan Zener berkoefisien negatif.
Dioda Cat's whisker
Ini adalah salah satu jenis dioda kontak titik. Dioda cat's whisker terdiri dari kawat logam tipis dan tajam yang ditekankan pada kristal semikonduktor, biasanya galena atau sepotong batu bara[5]. Kawatnya membentuk anoda dan kristalnya membentuk katoda. Dioda Cat's whisker juga disebut dioda kristal dan digunakan pada penerima radio kristal.
Dioda arus tetap
Ini sebenarnya adalah sebuah JFET dengan gerbangnya disambungkan ke sumber, dan berfungsi seperti pembatas arus dua saluran (analog dengan Zener yang membatasi tegangan). Peranti ini mengizinkan arus untuk mengalir hingga harga tertentu, dan lalu menahan arus untuk tidak bertambah lebih lanjut.
Esaki atau dioda terobosan
Ini mempunyai karakteristik resistansi negatif pada daerah operasinya yang disebabkan oleh quantum tunneling, karenanya memungkinkan penguatan isyarat dan sirkuit dwimantap sederhana. Dioda ini juga jenis yang paling tahan terhadap radiasi radioaktif.
Dioda Gunn
Dioda ini mirip dengan dioda terowongan karena dibuat dari bahan seperti GaAs atau InP yang mempunyai daerah resistansi negatif. Dengan penjar yang semestinya, domain dipol terbentuk dan bergerak melalui dioda, memungkinkan osilator gelombang mikro frekuensi tinggi dibuat.
Penggunaan
Demodulasi radio
Penggunaan pertama dioda adalah demodulasi dari isyarat radio modulasi amplitudo (AM). Dioda menyearahkan isyarat AM frekuensi radio, meninggalkan isyarat audio. Isyarat audio diambil dengan menggunakan tapis elektronik sederhana dan dikuatkan.
Pengubahan daya
Penyearah dibuat dari dioda, dimana dioda digunakan untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Contoh yang paling banyak ditemui adalah pada rangkaian adaptor. Pada adaptor, dioda digunakan untuk menyearahkan arus bolak-balik menjadi arus searah. Sedangkan contoh yang lain adalah alternator otomotif, dimana dioda mengubah AC menjadi DC dan memberikan performansi yang lebih baik dari cincin komutator dari dinamo.
2. Resistor
Resistor kaki aksial
Tiga resistor komposisi karbon para radio tabung vakum
Resistor adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara kedua salurannya sesuai dengan arus yang mengalirinya, berdasarkan hukum Ohm:
Resistor digunakan sebagai bagian dari jejaring elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam kompon dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium).
Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat diboroskan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, desah listrik, dan induktansi.
Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran dan letak kaki bergantung pada desain sirkuit, resistor harus cukup besar secara fisik agar tidak menjadi terlalu panas saat memboroskan daya.
Satuan
Ohm (simbol: Ω) adalah satuan SI untuk resistansi listrik, diambil dari nama George Simon Ohm. Biasanya digunakan prefix miliohm, kiloohm dan megaohm.
Konstruksi
Komposisi karbon
Resistor komposisi karbon terdiri dari sebuah unsur resistif berbentuk tabung dengan kawat atau tutup logam pada kedua ujungnya. Badan resistor dilindungi dengan cat atau plastik. Resistor komposisi karbon lawas mempunyai badan yang tidak terisolasi, kawat penghubung dililitkan disekitar ujung unsur resistif dan kemudian disolder. Resistor yang sudah jadi dicat dengan kode warna dari harganya.
Unsur resistif dibuat dari campuran serbuk karbon dan bahan isolator (biasanya keramik). Resin digunakan untuk melekatkan campuran. Resistansinya ditentukan oleh perbandingan dari serbuk karbon dengan bahan isolator. Resistor komposisi karbon sering digunakan sebelum tahun 1970-an, tetapi sekarang tidak terlalu populer karena resistor jenis lain mempunyai karakteristik yang lebih baik, seperti toleransi, kemandirian terhadap tegangan (resistor komposisi karbon berubah resistansinya jika dikenai tegangan lebih), dan kemandirian terhadap tekanan/regangan. Selain itu, jika resistor menjadi lembab, bahang dari solder dapat mengakibatkan perubahan resistansi yang tak dapat dikembalikan.
Walaupun begitu, resistor ini sangat reliabel jika tidak pernah diberikan tegangan lebih ataupun panas lebih.
Resistor ini masih diproduksi, tetapi relatif cukup mahal. Resistansinya berkisar antara beberapa miliohm hingga 22 MOhm.
Film Karbon
Selapis film karbon diendapkan pada selapis substrat isolator, dan potongan memilin dibuat untuk membentuk jalur resistif panjang dan sempit. Dengan mengubah lebar potongan jalur, ditambah dengan resistivitas karbon (antara 9 hingga 40 µΩ-cm) dapat memberikan resistansi yang lebar[1]. Resistor film karbon memberikan rating daya antara 1/6 W hingga 5 W pada 70 °C. Resistansi tersedia antara 1 ohm hingga 10 MOhm. Resistor film karbon dapat bekerja pada suhu diantara -55 °C hingga 155 °C. Ini mempunyai tegangan kerja maksimum 200 hingga 600 volt[2].
Film Logam
Unsur resistif utama dari resistor foil adalah sebuah foil logam paduan khusus setebal beberapa mikrometer.Resistor foil merupakan resistor dengan presisi dan stabilitas terbaik. Salah satu parameter penting yang mempengaruhi stabilitas adalah koefisien temperatur dari resistansi (TCR). TCR dari resistor foil sangat rendah. Resistor foil ultra presisi mempunyai TCR sebesar 0.14ppm/°C, toleransi ±0.005%, stabilitas jangka panjang 25ppm/tahun, 50ppm/3 tahun, stabilitas beban 0.03%/2000 jam, EMF kalor 0.1μvolt/°C, desah -42dB, koefisien tegangan 0.1ppm/V, induktansi 0.08μH, kapasitansi 0.5pF[3].
Penandaan Resistor
Resistor aksial biasanya menggunakan pola pita warna untuk menunjukkan resistansi. Resistor pasang-permukaan ditandas secara numerik jika cukup besar untuk dapat ditandai, biasanya resistor ukuran kecil yang sekarang digunakan terlalu kecil untuk dapat ditandai. Kemasan biasanya cokelat muda, cokelat, biru, atau hijau, walaupun begitu warna lain juga mungkin, seperti merah tua atau abu-abu.
Resistor awal abad ke-20 biasanya tidak diisolasi, dan dicelupkan ke cat untuk menutupi seluruh badan untuk pengkodean warna. Warna kedua diberikan pada salah satu ujung, dan sebuah titik (atau pita) warna di tengah memberikan digit ketiga. Aturannya adalah "badan, ujung, titik" memberikan urutan dua digit resistansi dan pengali desimal. Toleransi dasarnya adalah ±20%. Resistor dengan toleransi yang lebih rapat menggunakan warna perak (±10%) atau emas (±5%) pada ujung lainnya.
Identifikasi Empat Pita
Identifikasi empat pita adalah skema kode warna yang paling sering digunakan. Ini terdiri dari empat pita warna yang dicetak mengelilingi badan resistor. Dua pita pertama merupakan informasi dua digit harga resistansi, pita ketiga merupakan pengali (jumlah nol yang ditambahkan setelah dua digit resistansi) dan pita keempat merupakan toleransi harga resistansi. Kadang-kadang pita kelima menunjukkan koefisien suhu, tetapi ini harus dibedakan dengan sistem lima warna sejati yang menggunakan tiga digit resistansi.
Sebagai contoh, hijau-biru-kuning-merah adalah 56 x 104Ω = 560 kΩ ± 2%. Deskripsi yang lebih mudah adalah: pita pertama, hijau, mempunyai harga 5 dan pita kedua, biru, mempunyai harga 6, dan keduanya dihitung sebagai 56. Pita ketiga,kuning, mempunyai harga 104, yang menambahkan empat nol di belakang 56, sedangkan pita keempat, merah, merupakan kode untuk toleransi ± 2%, memberikan nilai 560.000Ω pada keakuratan ± 2%.
Warna Pita pertama Pita kedua Pita ketiga
(pengali) Pita keempat
(toleransi) Pita kelima
(koefisien suhu)
Hitam 0 0 × 100
Cokelat 1 1 ×101 ± 1% (F) 100 ppm
Merah 2 2 × 102 ± 2% (G) 50 ppm
Oranye 3 3 × 103 15 ppm
Kuning 4 4 × 104 25 ppm
Hijau 5 5 × 105 ± 0.5% (D)
Biru 6 6 × 106 ± 0.25% (C)
Ungu 7 7 × 107 ± 0.1% (B)
Abu-abu 8 8 × 108 ± 0.05% (A)
Putih 9 9 × 109
Emas × 10-1 ± 5% (J)
Perak × 10-2 ± 10% (K)
Kosong ± 20% (M)
Identifikasi Lima Pita
Identifikasi lima pita digunakan pada resistor presisi (toleransi 1%, 0.5%, 0.25%, 0.1%), untuk memberikan harga resistansi ketiga. Tiga pita pertama menunjukkan harga resistansi, pita keempat adalah pengali, dan yang kelima adalah toleransi. Resistor lima pita dengan pita keempat berwarna emas atau perak kadang-kadang diabaikan, biasanya pada resistor lawas atau penggunaan khusus. Pita keempat adalah toleransi dan yang kelima adalah koefisien suhu.
Resistor Pasang-Permukaan
Gambar ini menunjukan empat resistor pasang permukaan (komponen pada kiri atas adalah kondensator) termasuk dua resistor nol ohm. Resistor nol ohm sering digunakan daripada lompatan kawat sehingga dapat dipasang dengan mesin pemasang resistor.
Resistor pasang-permukaan dicetak dengan harga numerik dengan kode yang mirip dengan kondensator kecil. Resistor toleransi standar ditandai dengan kode tiga digit, dua pertama menunjukkan dua angka pertama resistansi dan angka ketiga menunjukkan pengali (jumlah nol). Contoh:
"334" = 33 × 10.000 ohm = 330 KOhm
"222" = 22 × 100 ohm = 2,2 KOhm
"473" = 47 × 1,000 ohm = 47 KOhm
"105" = 10 × 100,000 ohm = 1 MOhm
Resistansi kurang dari 100 ohm ditulis: 100, 220, 470. Contoh:
"100" = 10 × 1 ohm = 10 ohm
"220" = 22 × 1 ohm = 22 ohm
Kadang-kadang harga-harga tersebut ditulis "10" atau "22" untuk mencegah kebingungan.
Resistansi kurang dari 10 ohm menggunakan 'R' untuk menunjukkan letak titik desimal. Contoh:
"4R7" = 4.7 ohm
"0R22" = 0.22 ohm
"0R01" = 0.01 ohm
Resistor presisi ditandai dengan kode empat digit. Dimana tiga digit pertama menunjukkan harga resistansi dan digit keempat adalah pengali. Contoh:
"1001" = 100 × 10 ohm = 1 kohm
"4992" = 499 × 100 ohm = 49,9 kohm
"1000" = 100 × 1 ohm = 100 ohm
"000" dan "0000" kadang-kadang muncul bebagai harga untuk resistor nol ohm
Resistor pasang-permukaan saat ini biasanya terlalu kecil untuk ditandai.
Penandaan tipe industri
• X: kode tipe
• Y: nilai resistansi
• Z: toleransi
Kode Toleransi
Toleransi
Teknik Industri
Teknik MIL
±5% 5 J
±20% 2 M
±10% 1 K
±2% - G
±1% - F
±0.5% - D
±0.25% - C
±0.1% - B
Rentang suhu operasional membedakan komponen kelas komersil, kelas industri dan kelas militer.
• Kelas komersil: 0 °C hingga 70 °C
• Kelas industri: −40 °C hingga 85 °C (seringkali −25 °C hingga 85 °C)
• Kelas militer: −55 °C hingga 125 °C (seringkali -65 °C hingga 275 °C)
• Kelas standar: -5 °C hingga 60 °C
4. Kapasitor
Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai dalam merancang suatu system yang berfungsi untuk untuk memblok arus DC, filter, dan penyimpan energi listrik. Didalamnya terdapat dua buah lempengan atauplat electrode yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah isolator yang dinamakan dielektrik. Ketikakapasitor diberikan tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Prinsip dasar dan spesifikasi elektriknya
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini "tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.
Kapasitansi
Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :
Q = CV …………….(1)
Q = muatan elektron dalam C (coulombs)
C = nilai kapasitansi dalam F (farads)
V = besar tegangan dalam V (volt)
Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut :
C = (8.85 x 10-12) (k A/t) ...(2)
Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang disederhanakan.
Udara vakum k = 1
Aluminium oksida k = 8
Keramik k = 100 – 1000
Gelas k = 8
Polyethylene k = 3
Untuk rangkain elektronik praktis, satuan farads adalah sangat besar sekali. Umumnya kapasitor yang ada di pasar memiliki satuan uF (10-6 F), nF (10-9 F) dan pF (10-12 F). Konversi satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran sebuah kapasitor. Misalnya 0.047uF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau contoh lain 0.1nF sama dengan 100pF.
Tipe Kapasitor
Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic, electrolytic dan electrochemical.
Kapasitor Electrostatic
Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan yang popular serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil. Tersedia dari besaran pF sampai beberapa uF, yang biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene, polycarbonate, metalized paper dan lainnya. Mylar, MKM, MKT adalah beberapa contoh sebutan merek dagang untuk kapasitor dengan bahan-bahan dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok ini adalah non-polar.
Kapasitor Electrolytic
Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan - di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutup positif anoda dan kutup negatif katoda.
Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium, magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup kedalam larutan electrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan electrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan electrolyte terlepas dan mengoksidai permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada permukaannya.
Kapasitor Elco
Dengan demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida dan electrolyte(katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan-metal-oksida sebagai dielektrik. Dari rumus (2) diketahui besar kapasitansi berbanding terbalik dengan tebal dielektrik. Lapisan metal-oksida ini sangat tipis, sehingga dengan demikian dapat dibuat kapasitor yang kapasitansinya cukup besar.
Karena alasan ekonomis dan praktis, umumnya bahan metal yang banyak digunakan adalah aluminium dan tantalum. Bahan yang paling banyak dan murah adalah Aluminium. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan plat Aluminium ini biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu dapat diperoleh kapasitor yang kapasitansinya besar. Sebagai contoh 100uF, 470uF, 4700uF dan lain-lain, yang sering juga disebut kapasitor elco.
Bahan electrolyte pada kapasitor Tantalum ada yang cair tetapi ada juga yang padat. Disebut electrolyte padat, tetapi sebenarnya bukan larutan electrolit yang menjadi elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain yaitu manganese-dioksida. Dengan demikian kapasitor jenis ini bisa memiliki kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan mungil. Selain itu karena seluruhnya padat, maka waktu kerjanya (lifetime) menjadi lebih tahan lama. Kapasitor tipe ini juga memiliki arus bocor yang sangat kecil Jadi dapat dipahami mengapa kapasitor Tantalum menjadi relatif mahal.
Kapasitor Electrochemical
Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk kapasitor jenis ini adalah batere dan accu. Pada kenyataanya batere dan accu adalah kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk applikasi mobil elektrik dan telepon selular.
Membaca Kapasitansi
Pada kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis dengan angka yang jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan polaritasnya. Misalnya pada kapasitor elco dengan jelas tertulis kapasitansinya sebesar 22uF/25v.
Kapasitor yang ukuran fisiknya mungil dan kecil biasanya hanya bertuliskan 2 (dua) atau 3 (tiga) angka saja. Jika hanya ada dua angka satuannya adalah pF (pico farads). Sebagai contoh, kapasitor yang bertuliskan dua angka 47, maka kapasitansi kapasitor tersebut adalah 47 pF.
Jika ada 3 digit, angka pertama dan kedua menunjukkan nilai nominal, sedangkan angka ke-3 adalah faktor pengali. Faktor pengali sesuai dengan angka nominalnya, berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3 = 1.000, 4 = 10.000 dan seterusnya. Misalnya pada kapasitor keramik tertulis 104, maka kapasitansinya adalah 10 x 10.000 = 100.000pF atau = 100nF. Contoh lain misalnya tertulis 222, artinya kapasitansi kapasitor tersebut adalah 22 x 100 = 2200 pF = 2.2 nF.
Selain dari kapasitansi ada beberapa karakteristik penting lainnya yang perlu diperhatikan. Biasanya spesifikasi karakteristik ini disajikan oleh pabrik pembuat didalam datasheet. Berikut ini adalah beberapa spesifikasi penting tersebut.
Tegangan Kerja (working voltage)
Tegangan kerja adalah tegangan maksimum yang diijinkan sehingga kapasitor masih dapat bekerja dengan baik. Para elektro- mania barangkali pernah mengalami kapasitor yang meledak karena kelebihan tegangan. Misalnya kapasitor 10uF 25V, maka tegangan yang bisa diberikan tidak boleh melebihi 25 volt dc. Umumnya kapasitor-kapasitor polar bekerja pada tegangan DC dan kapasitor non-polar bekerja pada tegangan AC.
Temperatur Kerja
Kapasitor masih memenuhi spesifikasinya jika bekerja pada suhu yang sesuai. Pabrikan pembuat kapasitor umumnya membuat kapasitor yang mengacu pada standar popular. Ada 4 standar popular yang biasanya tertera di badan kapasitor seperti C0G (ultra stable), X7R (stable) serta Z5U dan Y5V (general purpose). Secara lengkap kode-kode tersebut disajikan pada table berikut.
Kode karakteristik kapasitor kelas I
Koefisien Suhu Faktor Pengali Koefisien Suhu Toleransi Koefisien Suhu
Simbol PPM per Co Simbol Pengali Simbol PPM per Co
C 0.0 0 -1 G +/-30
B 0.3 1 -10 H +/-60
A 0.9 2 -100 J +/-120
M 1.0 3 -1000 K +/-250
P 1.5 4 -10000 L +/-500
ppm = part per million
Toleransi
Seperti komponen lainnya, besar kapasitansi nominal ada toleransinya. Tabel diatas menyajikan nilai toleransi dengan kode-kode angka atau huruf tertentu. Dengan table di atas pemakai dapat dengan mudah mengetahui toleransi kapasitor yang biasanya tertera menyertai nilai nominal kapasitor. Misalnya jika tertulis 104 X7R, maka kapasitasinya adalah 100nF dengan toleransi +/-15%. Sekaligus dikethaui juga bahwa suhu kerja yang direkomendasikan adalah antara -55Co sampai +125Co (lihat tabel kode karakteristik)
Insulation Resistance (IR)
Walaupun bahan dielektrik merupakan bahan yang non-konduktor, namun tetap saja ada arus yang dapat melewatinya. Artinya, bahan dielektrik juga memiliki resistansi. walaupun nilainya sangat besar sekali. Phenomena ini dinamakan arus bocor DCL (DC Leakage Current) dan resistansi dielektrik ini dinamakan Insulation Resistance (IR). Untuk menjelaskan ini, berikut adalah model rangkaian kapasitor.Jika tidak diberi beban, semestinya kapasitor dapat menyimpan muatan selama-lamanya. Namun dari model di atas, diketahui ada resitansi dielektrik IR(Insulation Resistance) yang paralel terhadap kapasitor. Insulation resistance (IR) ini sangat besar (MOhm). Konsekuensinya tentu saja arus bocor (DCL) sangat kecil (uA). Untuk mendapatkan kapasitansi yang besar diperlukan permukaan elektroda yang luas, tetapi ini akan menyebabkan resistansi dielektrik makin kecil. Karena besar IR selalu berbanding terbalik dengan kapasitansi (C), karakteristik resistansi dielektrik ini biasa juga disajikan dengan besaran RC (IR x C) yang satuannya ohm-farads atau megaohm-micro farads.
1.2 TUJUAN
Pada pecobaan ini kami mengambil materi yaitu set alat penyearah gelombang penuh yang dapat mengubah arus AC ke DC ini, sebagai prasyarat ketuntasan semester pada mata kuliah karya laboratorium físika. Selain itu, kami bertujuan untuk mengembangkan sejauh mana kemampuan kami dalam mengaplikasikan teori-teori yang kami dapatkan sehingga kita khususnya kami bisa mengetahui langsung melalui peraktik (pembuatan alat).
1.3 MANFAAT
Alat ini bisa mengubah tegangan AC ke tegangan DC yang dibuktikan dalam pembahasan peraktik menggunakan osciloskop. Alat ini bisa digunakan dalam praktikum-paraktikum Física khususnya materi tentang listrik.
BAB II
PROSEDUR PEMBUATAN ALAT
2.1 DESAIN
rangkaian penyearah sederhana
2.2 ALAT DAN BAHAN
Bahan
- Diode - Resistor
- penjepit buaya - colokan
- Tegangan Ac - kapasitor
- transpormeter - kabel
- Cok - papan triplek
Alat
- Soder
- Timah
- Obeng
2.3 Prosedur Kerja
1. Membentuk triplek dalam bentuk kotak,
2. Melubangi triplek sesuai kebutuhan yang berfungsi sebagai tempat colokan komponen-komponen listrik
3. Memasang colokan-colokan pada lubang yang sudah disediakan
4. Memasang komponen-komponen listrik dengan bantuan baut-baut
5. Menghubungkan komponen listrik yang satu dengan yang lainnya dengan bantuan colokan dan penjepit buaya
6. Alat peraga siap diuji dengan ossiloskop
BAB III
UJI COBA ALAT
3. 1 LANDASAN TEORI
1. Pengertian
Osciloskop adalah alat untuk menampilkan tingkah laku besaran-besaran yang berubah-ubah terhadap waktu yang hendak dianalisis. Alat inimemiliki CRT yaitu suatu sinar tabung katode yang mengandung sumber yang memancarkan electron-elektron (senapan electron) kesuatu layer yang dilapisi lapisan tipis dari zat berpancar (zae yang mengeluarkan cahaya jika dikenai oleh elektron). Elektron dikeluarkan dari katode yang panas dan dipercepat ke arah layar dengan menggunakan anode yang bermuatan positif. Osciloskop sinar katodedapat digunakan untuk mengurus pengisian fase dalam rangkaian elektronik. Selain itu, osciloskop sinar katodejuga merupakan alat yang praktis untuk membandingkan frekuansi sinyal melalui pemakaian diagram lissalous (Holman, 1985: 215-217).
Aliran arus dipengaruhi oleh tiga faktor yaitu: gerakan, kecepatan gerak, jumlah elektron yang bergerak. Faktor tersebut menentukan besarnya arus listrik yang mengalir. Dengan osciloskop dapatdigunakan untuk mencatat arus searah yang tetap dan tegangan dua arah sinusoidal. Banyak sekali bentuk gelombang berlainan yang ditemukan dalam sirkuit elektronik. gelombang-gelombang ini dapat ditunjukkan dengan memakai osciloskop. Osciloskop memperlihatkan gambar variabel yagn sedang diukur dalam bentuk grafik berdasarkan waktu pada layar ( Wollard, 2002: 345).
Osciloskop dual yang dapat memperagakan dua buahsinyal sekaligus pada saat yang sama. Cara ini biasanya digunakan untuk melihat bentuk sinyal pada dua tempat yang berbeda dalam suatu rangkaian elektronik. Kadang-kadan sinyal osciloskop dinyatakan dengan 3 dimensi. Sumbu vertikal (Y) memperesentasikan tegangan (V) dan horizontal sumbu (X) menunjukkan besaran waktu (t). Sumbu-sumbu menyertakan intesitas tampilan osciloskop. Tetapi bagian inibiasanya diabaikan karena tidak diperlukan dalam pengukuran(Tippler, 1991: 200).
R = tahanan listrik (Ohm)
V = tegangan listrik (Volt)
I = kuat arus ( Ampere)
Persamaan di atas diterapkan berdasarkan contoh rangkaian dan rangkaian tersebut tidak lainmembuktikan dan menetukan nilai tahanan dari pengguna listrik. Perbandingan nanti akan bisa ditilik berdasarkan penunjukan voltmeter dengan hasil penunjukan Ampermeter (Sunggono, 2000 : 31).
Contoh beberapa kegunaan osciloskop :
1. Mengukur besar tegangan listrik dan hubungannya terhadap waktu.
2. Mengukur frekuensi sinyal yang berosilasi.
3. Mengecek jalannya suatu sinyal pada sebuah rangkaian listrik.
4. Membedakan arus AC dengan arus DC.
5. Mengecek noise pada sebuah rangkaian listrik dan hubungannya terhadap waktu.
Osciloskop dikelompokkan menjadi dua bagian berdasarkan cara kerjanya, yaitu: osciloskop analog dan osciloskop digital.
a. Osciloskop analog menggunakan tegangan yang diukur untuk menggerakkan berkas elektron dalam tabung gambar ke atas atau ke bawah sesuai dengan bentuk gelombang yang diukur. Pada layar osciloskop dapat langsung ditampilkan bentuk gelombang tersebut.
b. Osciloskop Digital mencuplik bentuk gelombang yang diukur dan dengan menggunakan ADC (Analog to Digital Converter) untuk mengubah besaran tegangan yang dicuplik menjadi besaran digital.
2. BAGIAN OSCILOSKOP
1. Probe adalah kabel penghubung yang ujungnya diberi penjepit, dengan penghantar kerkualitas, dapat meredam sinyal-sinyal gangguan, seperti sinyal radio atau noise yang kuat. Ada dua terminal penghubung pada probe, yaitu ujung probe dan kabel ground yang biasanya dipasangi capit buaya. Pada prakteknya capit buaya tersebut dihubungkan dengan bagian ground pada rangkaian, seperti chasis logam, dan sentuhkan ujung probe pada titik yang dites pada rangkaian
2. Kalibrasi pada probe
Pada umumnya, tiap osciloskop sudah dilengkapi sumber sinyal acuan untuk kalibrasi. Sebagai contoh, osciloskop GW tipe tertentu mempunyai acuan gelombang persegi dengan amplitudo 2V peak to peak dengan frekuensi 1 KHz. Misalkan kanal 1 yang akan dikalibrasi, maka BNC probe dihubungkan ke terminal masukan kanal 1, seperti ditunjukkan pada gambar berikut:
3. Pengendali intensitas digunakan untuk mengatur intensitas cahaya gambar gelombang yang ditampilkan pada monitor osciloskop. Bila anda menambahkan kecepatan sapuan (sweep speed) pada osciloskop analog, maka anda harus meningkatkan pula tingkat intensitas.
4. Pengendali fokus digunakan untuk mengatur ketajaman gambar gelombang. Pengendali ini hanya terdapat pada osciloskop analog :
5. Pengendali vertikal digunakan untuk merubah posisi dan skala gelombang secara vertikal. Osciloskop memiliki pula pengendali untuk mengatur masukan coupling dan kondisi sinyal lainnya yang dibahas pada bagian ini. Gambar 1 menunjukkan tampilan panel depan dan menu on-screen untuk kontrol vertikal.
6. Pengendali vertikal (cont.)
Tombol posisi vertikal digunakan untuk menggerakkan gambar gelombang pada layar ke arah atas atau ke bawah. Tombol Volts / div mengatur skala tampilan pada arah vertikal. Pemilihan posisi. Misalkan tombol Volts/Div diputarpada posisi 5 Volt/Div, dan layar monitor terbagi atas 8 kotak (divisi) arah vertikal. Berarti, masing-masing divisi (kotak) akan menggambarkan ukuran tegangan 5 volt dan seluruh layar dapat menampilkan 40 volt dari dasar sampai atas. Jika tombol tersebut berada pada posisi 0.5 Volts/dDiv, maka layar dapat menampilkan 4 volt dari bawah sampai atas, dan seterusnya. Tegangan maksimum yang dapat ditampilkan pada layar adalah nilai skala yang ditunjukkan pada tombol Volts/Div dikali dengan jumlah kotak vertikal. Jika probe yg digunakan menggunakan faktor pelemahan 10x, maka tegangan yang terbaca harus dikalikan 10. Coupling merupakan metoda yang digunakan untuk menghubungkan sinyal elektrik dari suatu sirkuit ke sirkuit yang lain. Pada kasus ini, masukan coupling merupakan penghubung dari sirkuit yang sedang di tes dengan osciloskop. Coupling dapat ditentukan/diset ke DC, AC, atau ground. Coupling AC menghalangi sinyal komponen DC sehingga terlihat bentuk gelombang terpusat pada 0 volts.
Menampilkan sinyal gelombang secara bersamaan. Mode bolak-balik (alternate) menggambar setiap kanal secara bergantian. Mode ini digunakan dengan kecepatan sinyal dari medium sampai dengan kecepatan tinggi, ketika skala times/div di set pada 0.5 ms atau lebih cepat. Mode chop menggambar bagian-bagian kecil pada setiap sinyal ketika terjadi pergantian kanal. Karena pergantian kanal terlalu cepat untuk diperhatikan, sehingga bentuk gelombang tampak kontinu. Untuk mode ini biasanya digunakan dengan sinyal lambat dengan kecepatan sweep 1ms per bagian atau kurang.
Osilioskop juga memiliki sistem kerja untuk menjumlahkan dua buah fungsi gelombang bersama-sama, sehingga menciptakan tampilan bentuk gelombang baru. Osciloskop analog menggabungkan sinyal-sinyal sedangkan osciloskop digital membentuk sinyal baru secara matematik.
7. Pengendali Horizontal
Gunakan pengendali horizontal untuk mengatur posisi dan skala pada bagian horizontal gelombang.
Tombol Posisi
Tombol posisi horizontal menggerakkan gambar gelombang dari sisi kiri ke kanan atau sebaliknya sesuai keinginan kita pada layar.
Tombol Time / Div ( time base control)
Tombol kontrol Time/div memungkinkan untuk mengatur skala horizontal. Sebagai contoh, jika skala dipilih 1 ms, berarti tiap kotak(divisi) menunjukkan 1 ms dan total layer menunjukkan 10 ms(10 kotak horisontal). Jika satu gelombang terdiri dari 10 kotak, berarti periodanya adalah 10 ms atau frekuensi gelombang tersebut adalah 100 Hz. Mengubah Time/div membuat kita bisa melihat interval sinyal lebih besar atau lebih kecil dari semula, pada layar osciloskop, gambar gelombang akan ditampilkan lebih rapat atau renggang
8. Pengendali Trigger
Trigger digunakan untuk membuat tampilan gambar menjadi tampak diam. Pengendali trigger membuat kita dapat menstabilkan pengulangan sinyal/gelombang dan menangkap satu bagian gelombang berjalan.
Level tegangan trigger sebenarnya tidak bisa dilihat. Tombol trigger digunakan untuk mengatur level tegangan tersebut, dalam hal ini ditampilkan dengan scrollbar. Teknik pemicuan dapat dilakukan dengan beberapa cara. Pemicuan tepi (edge triggering) adalah dasar dan jenis yang umum dilakukan dalam tehnik pemicuan. Rangkaian trigger berperilaku seperti komparator. Saat sinyal trigger cocok dengan setting yang dilakukan maka osciloskop melakukan trigger
3. Cara Kerja Osciloskop Digital Dan Osciloskop Analog
Jika dalam osciloskop analog gelombang yang akan ditampilkan langsung diberikan ke rangkaian vertical sehingga berkesan "diambil" begitu saja (real time), maka dalam osciloskop digital, gelombang yang akan ditampilkan lebih dulu disampling (dicuplik) dan didigitalisasikan. Osciloskop kemudian menyimpan nilai-nilai tegangan ini bersama sama dengan skala waktu gelombangnya di memori. Pada prinsipnya, osciloskop digital hanya mencuplik dan menyimpan demikian banyak nilai dan kemudian berhenti. Ia mengulang proses ini lagi dan lagi sampai dihentikan. DSO mempunyai dua cara untuk "menangkap" atau mencuplik gelombang, yakni dengan teknik single shot atau real time sampling. Dengan kedua teknik ini, osciloskop memperoleh semua cuplikan dengan satu event picu. Secara teori (sesuai dengan Nyquist sampling theorema), osciloskop digital membutuhkan masukan dengan sekurangkurangnya dua cuplikan per periode gelombang untuk merekonstruksi suatu bentuk gelombang. Dalam praktek, tiga atau lebih cuplikan per periode menjamin akurasi akuisisi. Jika pencuplik tidak dapat sama cepat dengan sinyal masukannya, osciloskop tidak akan dapat mengumpulkan suatu jumlah yang cukup yang berakibat menghasilkan suatu peragaan yang lain dari bentuk gelombangnya aslinya. yakni osciloskop akan menggambarkan struktur keseluruhan sinyal masukan pada suatu frekuensi yang jauh lebih rendah dari frekuensi sinyal sesungguhnya
Ketika menangkap suatu gelombang bentuk tunggal (single shot waveform ) dengan cuplikan waktu nyata, osciloskop digital harus secara akurat menangkap frekuensi sinyal masukan. Osciloskop digital biasanya menspesifikasikan dua lebar pita; real time dan analog. Lebar pita analog menyatakan frekuensi tertinggi jalur masukannya yang dapat lolos tanpa cacat yang serius pada sinyalnya. Lebar pita real time menunjukkan frekuensi maksimum dari osciloskop yang dapat secara akurat mencuplik menggunakan satu event picu.
Dengan metode alternatif yakni menggunakan equivalenttime sampling DSO secara akurat dapat menangkap sinyal-sinyal sampai pada lebar pita osciloskopnya, tetapi hanya pada sinyal-sinyal yang sifatnya repetitif. Dengan teknik ini, osciloskop digital menerima cuplikan-cuplikan pada banyak event-event picu yang kemudian secara berangsur-angsur mengkonstruksi keseluruhan bentuk gelombangnya. Hanya lebar pita analog yang membatasi osciloskop pada frekuensi berapa dapat menerima teknik ini.
1. Waktu Aktif vs Waktu Mati pada DSO
Sinyal yang sedangdiukurnya. Osciloskop dikatakan aktif ketika sinyalnya menyapu sepanjang layar peraga. Pada akhir setiap sapuan, osciloskop menangkap sinyal di sistempenyangga akuisisi (buffer) datanya. Untuk memungkinkan DSO menangkapsinyal yang berikutnya, penyangga ini harus dikosongkan, data di pindahke penyangga peraganya atau ke lain tempat. Dan picunya harus ditimbulkanlagi. Waktu yang diperlukan untuk membentuk fungsi-fungsi ini disebut waktu mati.
Pada saat waktu mati ini, sesudah akuisisi, DSO harus memproses danmemperagakan cuplikan-cuplikannya. Selagi hal ini sedang terjadi, sesuatuyang terjadi pada sinyal masukannya akan diabaikan oleh osciloskop tersebut.Dengan kata lain DSO tidak dapat meragakannya
2. Real-time Sampling
Dalam metode real-time sampling, digitizer pada DSOakanmengisi memori dalam satu event dari sinyalnya danmenggunakan seperangkatdata yang disimpan tersebutuntuk menciptakan peragaan gelombangnya. Waktuwaktudiantara cuplikan-cuplikan dalam memori yangdigunakan untuk menciptakankembali peragaan gelombangnya dikatakan merupakan real time di antaracuplikan-cuplikannya saat dibutuhkan. Oleh sebab itu real-time sampling,dapat digunakan untuk sinyal-sinyal yang sifatnya berulang maupun bentuktunggal (single shot). Namun demikian perlu dipahami bahwa denganrealtime sampling, tidak akan didapatkan suatu peragaan bentukgelombang yang serupa dengan yang ada pada osciloskop analog (untuk sinyal-sinyalyang kompleks), kecuali sinyalnya berbentuk sinus yang sederhana atau berupagelombang segiempat.
3. Equvalent-time Sampling
Equivalent-time-sampling merupakan metode yang digunakan DSO untuk mengambil data dari gelombanggelombang repetitif frekuensi tinggi.Ini merupakan teknik cuplikan betulan. Equivalent-time sampling memberikan suatu resolusi waktu ekivalen ( horisontal) bagi suatu digitizeryang bekerja pada kecepatan yang jauh lebih tinggi. Ia bekerja dengan mengambilcuplikan-cuplikan melalui beberapa kejadian dari sinyalnya sampai semuamemori terisi. Sebagai contoh, pada suatu DSO dengan kemampuan peragaan 50 cuplikantiap divisi horisontal yang bekerja pada suatu dasar waktu (time base)5 nano detik/divisi, waktu di antara setiap cuplikan adalah 5/50 nano detikatau 100 piko detik. Ini akan setara dengan suatu kecepatan real-timesampling 10 giga cuplik per detik
4. Random dan Sekuensial
Pencuplikan random (acak) dan sekuensial adalah dua tipe dariequivalent-time sampling. Dalam random sampling, cuplikan-cuplikandiambil dengan cara random dan gelombang direkonstruksi dengan menggunakanpewaktuan dari cuplikan-cuplikan yang relative di depan titik picunya. Sementarasequential sampling mengambil cuplikan-cuplikan pada waktu sesudahtitik picunya pada sinyal-sinyal yang bersifat repetitif. Dengan demikian,dalam random sampling, dapat diperoleh informasi sebelum picu (pre-trigger);tetapi pada sequential sampling, picunya justru yang memulai prosesakuisisinya sehingga tidak akan diperoleh informasi tentang bentuk gelombangyang sedang diamati sebelum terjadi pemicuan.
5. Oversampling
Setiap DSO real-time sampling sesungguhnya oversample. Istilahoversampling berhubungan dengan frekuensi gelombang pada laju cuplikanreal time. Oversampling berarti pengambilan cuplikan-cuplikanpada suatu frekuensi yang lebih tinggi daripada frekuensi sinyal yang sedangdiukur. Suatu osciloskop dengan laju cuplikan maksimum hanya 1 mega cuplik perdetik masih merupakan sebuah DSO oversampling sejauh menyangkutsinyal 100 kHz. Suatu contoh saja sebuah osciloskop oversamplingdengan teknik real time hanya mendigitalisasikan 500 mega cuplikper detik (intervalnya 2 nano detik), akan mengambil lima cuplikan perperiode pada sinyal 100 MHz yang sama, yang digunakan dalam contoh equivalent-time sampling di atas
6. Pengukuran Tegangan
Tegangan adalah besar beda potensial listrik, dinyatakan dalam Volts, antara dua titik pada rngkaian. Biasanya salah satu titikny adalah titik ground, tapi tidak selalu. Tegangan juga diukur dari puncak ke puncak, yaitu dari titik puncak maksimum ke titik muncak minimum. Dankita harus hatihati menspesifikasikan tegangan apa yang dimaksud.
Pada dasarnya osciloskop adalah alat ukur tegangan. Sekali anda mengukur tegangan, maka besaran lain bisa di ketahui melalui penghitungan. Sebagai contoh pengukuran arus dengan menerapkan hukum Ohm arus dapat diketahui melalui pengukuran tegangan dan membaginya dengan besar hambatan yang digunakan. Penerapan penghitungan juga bisa dilakukan untuk arus AC tetapi tentunya akan lebih rumit,tetapi pada intinya adalah bahwa dengan mengukur tegangan sebagai langkah awal, maka besaran lain dapat diketahui melalui penghitungan
Pengukuran tegangan dilakukan dengan menghitung jumlah pembagi yang meliputi muka gelombang pada bagian skala vertikal. Atur sinyal dengan mengubah-ubah kontrol vertikal dan untuk lebih pengukuran terbaik pilihlah skala volts/div yang paling cocok.
7. Pengukuran Waktu dan Frekuensi
Ambil waktu pengukuran dengan menggunakan skala horizontal pada osciloskop. Pengukuran waktu meliputi perioda, lebar pulsa(pulse width), dan waktu dari pulsa. Frekuensi adalah bentuk resiprok dari perioda, jadi dengan mengukur perioda frekuensi akan diketahui, yaitu satu per perioda.
8. Pengukuran Fasa dimulai dari satu loop hingga awal dari loop berikutnya.
Diukur dalam derajat. Phase shift menjelaskan perbedaan dalam pewaktuan antara dua atau lebih sinyal periodic yang identik. Salah satu cara mengukur beda fasa adalah menggunakan mode XY. Yaitu dengan memplot satu sinyal pada bagian vertikal(sumbu Y) dan sinyal lain pada sumbu horizontal(sumbu X). Metoda ini akan bekerja efektif jika kedua sinyal yang digunakan adalah sinyal sinusiodal. Bentuk gelombang yang dihasilkan adalah berupa gambar yang disebut pola
3.2 PETUNJUK PRAKTIKUM
Langkah kerja:
1. Menyiapkan peralatan dalam praktikum seperti power supply yang di rancang sendiri, dan osciloskop
2. Input osciloskop dihubungkan dengan generator pulsa, dalam hal ini power supply
3. Apa yang ditampilkan osciloskop di amati apabila jenis pulsa pada generator (power suply) diubah,
4. Perhitungan Frekuensi dilakukan dengan vpp untuk input yang bebeda,
5. Mencatat hasil pengamatan pada tabel yang sudah disediakan.
3.3 HASIL PENGAMATAN
Tabel pengamatan:
Mengukur tegangan dengan sumber DC
NO SUMBER (V) MENGGUNAKAN OSCILOSKOP
Vertikal Horizontal
Vol/Div Skala Time/Div Skala
1 12 5,0 1,1 2 3
2 9 5,0 1,2 2 3,2
Mengukur tegangan dengan sumber AC
NO SUMBER (V) MENGGUNAKAN OSCILOSKOP
Vertikal Horizontal
Vol/Div Skala Time/Div Skala
1 12 10 6,9 2 5
2 9 8 4 2 4,4
3.4 ANALISIS DATA
1. Bentuk Gelombang DC
2. Bentuk Gelombang AC
• Tegangan DC
1. Dik: skala = 1,1
Volt/Div = 5,0
Vmax = skala x Volt/Div
= 1,1 x 5,0 = 5,5 Volt
2. Dik: skala = 1,2
Volt/Div = 5
Vmax = skala x Volt/Div
= 1,2 x 5,0 = 6,0 Volt
• Tegangan AC
1. Dik: skala = 5
Volt/Div = 10
Vmax = skala x Volt/Div
= 5 x 10 = 50 Volt
2. Dik: skala = 4,4
Volt/Div = 8
Vmax = skala x Volt/Div
= 4,4 x 8 = 35,2 Volt
3.5 PEMBAHASAN
Osciloskopp merupakan salah satu alat ukur listrik yang penting selain alat ukur lainnya. Osciloskop dapat memberikan gambar bagaimana tegangan berubah dan menampilkan bentuk sinyal tegangan sedangkan bila dibandingkan dengan multimeter hanya menampilkan dalam bentuk nilai suatu tegangan saja. Dalam memakai osciloskop praktikan harus memasang rangkaian secara benar. Pada osciloskop praktikan menghitung nilai tegangan berdasarkan garafik pada sumbu Y (vertikal) dan sumbu X (horizontal)
Pada rangkaian DC baik rangkaian 1 maupun rangkaian 2 tidak menghasilkan nilai yang sama . hal ini disebabkan oleh perbedaan Volt/div. Apabila Volt/Div yang dipakai besar maka nilai tegangannyapun besar dengan catatn skala yang dibaca juga besar. Sumber teganganyang dipakai juga berpengaruh, semakin besar teganganmaka Volt/Div semakin besar. Volt/Divbisa diubah-ubah oleh praktikan. Hal ini dilakukan untuk mempermuadah perhitungan skala. Gelombang yang dihasilkan bisa di geser-geser untuk mempermudah perhitungan.
Pada sumber tegangan AC, gelombang sinyal yang dihasilkan turun naik (bolak-balik) sedangkan pada sumber tegangan DC dihasilkan gelombang sinyal yang seara. Sumber tegangan AC lebih berbahaya dibandingkan dengan sumber tegangan DC.sebab teganga AC bisa menimbulkan sengatan listri yang bisa menimbulkan kematian Pada saat praktiksedikit kami mengalami kesulitan dalam pengambilan data yang disebabkan gelombang pada monitor osciloskop bergerak terus, selain itu pula data yang dihasilkan kurang akurat sebab osciloskopyang digunakn sedikit bermasalah
3.6 KESIMPULAN
1. osciloskop merupakan salah stu alat ukur listrikyang dapat menampilkan sinyal-sinyal listrik sehingga kita dapat mengetahui/mebedakantegangan AC dengan DC,
2. semakin besar nilai tegangan maka arus yang dihasilkan semakin besarpula
3. pada tegangan AC,gelombang sinyal yang dihasilkan naik turun atau bolak-balik. Sedangkan padategangan DC searah
4. tegangan Acmemiliki tegangan yang berubah-ubah tergantung waktu, sedangka tegangan DC mengahsilkan tegangan yang tetap
5. apabila Volt/Div diperbesar maka nilai tegangan besar dengan catatan skala yang dibacajuga ikut besar
6. gelombang sinyal yang dihasilkan dapat digeser-geser sesuia keinginan untuk mempermudah
BAB IV
PENUTUP
4.1 KESIMPULAN
1. Power supply atau catu daya merupakan suatu alat yang dapat mengubah tegangan AC ke tegangan DC yang disebabka oleh komponen-komponen listrik salah satunya adalah dioda
2. Transformator diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekundernya.
3. Penyearah dibuat dari dioda, dimana dioda digunakan untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah. Contoh yang paling banyak ditemui adalah pada rangkaian adaptor
4. Resistor adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara kedua salurannya sesuai dengan arus yang mengalirinya
5. Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai dalam merancang suatu system yang berfungsi untuk untuk memblok arus DC, filter, dan penyimpan energi listrik.
6. Pembuktian berubahnya tegangan pada power supply bisa dibktikan dengan menggunakaan ossiloskop
4.2 KRITIK DAN SARAN
Saran
Pemeliharaan
1. menyimpan alat di tempat yang mengakibatkan alat tersebut rusak
2. membersihkan alat dari kotoran-kotoran yang dapat menyebakan alat rusak atau berkarat
3. menjaga kebersihan alat
4. memperhatikan alat tersebut, sehingga dapat dimanfaatkan oleh orang yang memerlukan
perawatan
1. memperbaiki bagian-bagian alat yang rusak
2. mengganti bagian-bagian alat-alat yang rusak dan tidak befungsi lagi
DAFTAR PUSTAKA
As, sunggono. 2000. Teknik Tenaga Listrik. Solo: Aneka
Harten, dkk. 1985. Instalasi Listrik Arus Kawat. Bandung: Bineka Cipta
Tipler, Paul A. 2001. Fisika Untuk Sains Dan Teknik. Jakarta: Erlangga
http://www.google.com/ Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Tidak ada komentar:
Posting Komentar