1

TA.2011/2012 Semester – 3 TK2092 Elektronika Dasar (2 sks)

Dosen: Ir. S.N.M.P. Simamora, MT Laboratorium Elektronika

Program studi Teknik Komputer Jurusan Teknologi Informasi

Electronic Workbench v5.12 Referensi: [1] Simamora, S.N.M.P., 2003. Elektronika. Departemen Sistem Komputer, Fak. Teknik.

ITHB. Bandung. [2] Warring, R.H. 1994. Understanding Electronics, 3rd Edition. Prentice-Hall. Tampilan: Simbol komponen dasar elektronika: a. Resistor

b. Kapasitor

2

c. Induktor

d. Beda-potensial

e. LED (Light-Emitting-Diode)

f. Dioda

g. Lampu Simbol secara umum:

3

Perhatikan skematik rangkaian elektronika berikut: Didesain menggunakan EWB: Tahapannya: a. Buat dan ambil komponen beda-potensial dari blok ’source’ dan lampu (istilahnya

’bubble’) dari blok ’indicator’

b. Hubungkan setiap connector komponen satu dengan yang lain

c. Sebelum di-START, perhatikan atribut beda-potensial kerja lampu; harus sama dengan beda-potensial sumber yang dibuat, yaitu 12 Volt.

4

Jika lampu nyala, maka warna lampu hitam atau berwarna seperti berikut ini: Simpankan file dengan nama: lampu1.ewb

Hasil dan Pengujian 1. Jika lampu di-set beda-potensial kerja di bawah beda-potensial sumber 12V,

misalkan: 9V Click kanan pada komponen lampu dan pilih ’Componen Properties’, lalu set 9 pada field ’Value’. Terlihat hasilnya berikut ini: Hasil: Lampu putus

5

2. Tambahkan resistor dengan nilai 1K di-seri-kan dengan lampu; beda-potensial kerja

lampu di-set 9V dan beda-potensial source 9V. Hasil: lampu tidak menyala Ubah nilai resistor dengan nilai lebih kecil 50Ω. Hasil: lampu tidak menyala Ubah kembali nilai tahanan menjadi 1Ω. Hasil: lampu menyala Kesimpulan → kuat-arus dinaikkan untuk menyalakan lampu dengan menurunkan nilai hambatan pada resistor.

6

Lakukan pemeriksaan berapa nilai kuat-arus yang mengalir pada resistor atau lampu Hasil: i = 1A Analisis: Kuat-arus pada lampu: Ai v

w91

910 1== ... dengan demikian harus dalam threshold nilai

arus ini untuk menyalakan lampu. Ubah kembali nilai tahanan menjadi 50Ω, hasil kuat-arus terukur pada Amp-Meter: Hasil: i=0.1549A Kesimpulan → tentu saja belum melewati threshold 1.111A untuk menyalakan lampu. Kondisi berikutnya, dua resistor @50Ω diparalelkan untuk kemudian di-seri-kan dengan lampu (dengan karakteristik beda-potensial kerja sama seperti sebelumnya). Hasil: belum bisa menyalakan lampu

7

Selanjutnya, tambahkan kapasitor 1µF dengan memparalelkan antara kedua resistor. Hasil: belum bisa menyalakan lampu Turunkan nilai masing-masing kedua resistor menjadi 5Ω, dengan tetap mempertahankan keberadaan kapasitor 1µF. Hasil: bisa menyalakan lampu Analisis kuat-arus diatur oleh besar resistansi yang diberikan. Selanjutnya, akan diuji apakah ada kuat-arus mengalir pada kapasitor 1µF. Hasil: tidak ada arus yang mengalir (i=0µA)

8

Selanjutnya ingin diukur berapa beda-potensial pada kapasitor 1µF. Hasil: VDC = 2.12Volt Analisis terukur pada Amp-Meter adalah kuat-arus dari Volt-Meter, jadi bukanlah kuat-arus terukur dari kapasitor 1µF. Hal ini bisa dibuktikan, dengan melepaskan Volt-Meter, sebagai berikut: Hasil: Volt-meter masih menyajikan nilai 2.122Volt sebelum Volt-meter dilepas (terpasang pada kapasitor 1µF) Selanjutnya, diperlihatkan hasil berikut jika kapasitor 1µF elektrolit ini, terpasang terbalik.

9

Hasil: lampu bisa menyala, namun kuat-arus terukur pada kapasitor 1µF tetap 0. Analisis kuat-arus yang menyalakan lampu berasal dari dua resistor yang terpasang secara paralel. Selanjutnya, diuji terlebih dahulu bila kapasitor 1µF diserikan sebelum dua resistor yang diparalelkan (agar terukur, maka dipasang sebelum Amp-Meter). Hasil: lampu tidak menyala, membuktikan tidak ada kuat-arus yang mengalir dari dua resistor yang diparalelkan; dan ini terbukti pada Amp-Meter memberikan arus = 0µA. Selanjutnya, diuji kembali kapasitor 1µF dipasang sesuai polaritasnya, dan diperlihatkan sebagai berikut: Hasil: lampu tidak menyala, kuat-arus terukur pada Amp-Meter 0µA, dan Volt-Meter terukur 0µV. Analisis kapasitor berfungsi sebagai isolator saat diberi tegangan searah, sehingga menahan kuat-arus yang datang dari beda-potensial (sumber-tegangan).

10

3. Pemasangan dioda pada rangkaian elektronika, dengan kriteria: • Lampu: 9V;10W • Resistor: @5Ω • Beda-potensial 9VDC Selanjutnya kapasitor 1µF di-seri-kan dengan lampu dan Amp-Meter; peran Amp-Meter dipasang untuk melihat apakah ada arus yang mengalir dan besar-nya berapa. Tampilannya berikut ini: Hasil: lampu tidak menyala, Amp-Meter menunjukkan arus=0µA. Analisis ini disebabkan kapasitor 1µF menahan arus yang keluar dari lampu, sehingga kuat-arus tersaturasi, menyebabkan lampu tidak menyala. Dioda berperan sebagai gerbang penyearah bila polaritas dari beda-potensial terbalik dipasang. Untuk membuktikannya, kapasitor 1µF yang diserikan pada lampu dilepas, dan rangkaian elektronika dijalankan; tampilannya berikut ini: Hasil: lampu menyala, dan kuat-arus total (rangkaian elektronika) terukur 770.9mA.

11

Selanjutnya diuji peranan dioda, dengan memasang terbalik polaritas beda-potensial. Hasil: lampu tidak menyala Analisis dioda akan menahan arus apabila polaritas beda-potensial dipasang terbalik; hal ini penting sekali agar tidak merusak komponen elektronika, karena sensitif terhadap perubahan besaran fisis, seperti: tegangan dan kuat-arus.

4. Dipasang LED, dengan men-seri-kan dengan lampu sebelum Amp-Meter Hasil: lampu dan LED menyala, kuat-arus rangkaian elektronika terukur 693.4mA

12

Untuk membuktikan lampu dan LED menyala atau mati, dapat dilihat pada tampilan berikut ini: Hasil: lampu menyala, bila berwarna hitam; LED menyala bila tanda panah berwarna hitam. Selanjutnya dibuat rangkaian elektronika dengan skema berikut ini: Didesain dengan EWB, dilakukan sebagai berikut: Hasil: LED menyala, dan kuat-arus rangkaian terukur 7kA, ini sangat besar. Diuji-coba dengan nilai tahanan 1K. Hasil: kuat-arus ada, namun tidak mampu menyalakan LED (terukur 44.78mV).

13

Hal lain terlihat kuat-arus turun dari 7kA menjadi 8.955mA. Dilakukan tindakan, dengan menurunkan nilai resistansi menjadi 500Ω. Hasil: masih belum bisa menyalakan LED (terukur tegangan 89.11mV) Diturunkan nilai tahanan menjadi 50Ω, berikut tampilannya: Hasil: LED menyala, dengan tegangan yang terukur sebesar 731.4mV Selanjutnya, ingin diuji-coba apakah ada pengaruh kapasitor 47µF dipasang atau tidak. Hasil: tidak memberikan pengaruh apa-apa; Amp-Meter dan Volt-Meter menunjukkan hasil sebelum dan sesudah kapasitor dipasang.

14

LED menyalaAmp-Meter:

Volt-Meter:

247.7mA 165.4mA 150.1mA

772.4mV 731.4mV 709.5mVLED padam

Bila dipasang dioda sebelum resistor 50Ω, apakah akan memberi pengaruh (bisa terlihat pada Amp-Meter). Hasil: LED tidak menyala, dan Amp-Meter menunjukkan penurunan kuat-arus yang mengalir demikian juga pada Volt-Meter menunjukkan penurunan nilai tegangan, sehingga tidak mampu menyalakan LED. Analisis pemasangan dioda memberi (menambah) beban hambatan pada rangkaian elektronika. Solusi: turunkan nilai resistansi R 50Ω menjadi 30Ω. Hasil: LED menyala, Amp-Meter menunjukkan nilai 247.7mA dan Volt-Meter menunjukkan nilai 772.4mV. Terlihat linieritas sebagai berikut: Kasus: a) Ukur tegangan pada R 30Ω dan tegangan Amp-Meter.

15

R1

R2 R3

Hasil: tegangan terukur pada R 30Ω sebesar 7.430V, sedangkan Amp-Meter terukur tegangan 247µV.

b) Ukur tegangan sebelum masuk ke junction paralel. Hasil: Amp-meter memiliki tegangan 247.7µV, walaupun nilainya sangat kecil; hambatan Amp-meter bernilai 1mΩ.

c) Ukur kuat-arus rangkaian elektronika Terlihat, kuat-arus total rangkaian = 247.7mA Misalkan :

Hitung nilai resistor agar LED bisa menyala dengan beda-potensial 9V dan dioda IN4001.

16

Analisis-1: Hasil: LED tidak menyala, disebabkan besar tegangan belum mampu menyalakan LED; LED silikon bekerja pada tegangan >0.7V. Solusi nilai R1 diturunkan agar tegangan ke LED naik. Analisis-2: Hasil: LED menyala Analisis Amp-meter dipasang seri dengan current-flow yang mengalir pada komponen elektronika, sedangkan Volt-Meter dipasang paralel dengan komponen elektronika yang akan dihitung tegangannya. Perhitungan tegangan total sebagai berikut: VDC = 9V

17

Tampilan perhitungan Amp-Meter dan Volt-Meter: Hasil: Perhatikan, total tegangan terukur harus bernilai 9Volt. Maka:

Vdioda + VR90Ω + Vparalel-junction + VLED 1.409V + 1.409V + 5.823V + 0.7186

Didapatkan 8.9996V ≅ 9Volt .... terbukti!

5. Project Lampu Flip-Flop: Hasil: LED1 dan LED2 menyala segala bergantian, dengan komponen sebagai berikut: TR1 dan TR2: 2N2218 (BJT); kapasitor 4.7µF; resistor (470Ω 2 buah dan 22K 2 buah)