prak elektronika

BAB I

PENDAHULUAN

1.1         Latar Belakang Makalah

Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan di bidang teknologi dan informasi, baik dibidang elektrtonika maupun di bidang lainnya, dengan munculnya bermacam-macam produk dan jasa baru yang mutakhir kita dapat mengenalnya, khususnya di bidamg Elektronika banyak sekali produk-produk dengan berbagai macam kecanggihan untuk mempermudah dalam berbagai aktifitas dalam kehidupan masyarakat luas dengan biaya yang ekonomis dan mudah untuk mengaplikasikannya dengan petunjuk-petunjuk yang benar.

Dalam kehidupan sehari-hari manusia tidak bisa lepas dari kebutuhan akan cahaya. Namun selama ini sumber-sumber cahaya yang ada belum di manfaatkan secara maksimal untuk  mempermudah pemenuhan kebutuhan manusia. Sumber-sumber cahaya yang ada di bumi ini  dibedakan menjadi 2 yaitu yang berasal dari bahan yang berpijar karena membara misalnya matahari, lampu pijar, dan lampu busur arang. Sumber cahaya yang berpijar karena lucutan elektri misalnya lampu merkuri, lampu natrium, dan tabung geisser. Sebagai contoh pemanfaatan cahaya adalah cahaya matahari dan lampu pijar. Cahaya matahari sangat berpengaruh bagi proses pemanasan atau penjemuran. Dalam bidang industri misalnya pabrik kerupuk, dan pabrik

jamu yang membutuhkan cahaya matahari untuk menjemur kerupuk dan bahan-bahan ramuan pembuatan jamu tersebut. Sedangkan lampu pijar sangat berpengaruh sebagai penerangan manusia pada malam hari.

            Disamping itu dalam kehidupan sehari-hari, manusia cenderung menyukai hal-hal yang bersifat otomatis, sehingga contoh lampu jalan, lampu pakir, lampu taman atau lampu-lampu  yang ada di dalam rumah. Dalam hal ini manusia berarti sedang memanfaatkan sumber cahaya yang berasal dari lampu pijar. Light Dark Sensor ini akan bekerja berdasarkan prinsip kerja LDR. LDR singkatan dari Light Dependent Resistor yg memiliki karakteristik apabila ada cahaya yang mengenai permukaan dari LDR ini maka nilai resistansinya akan mengecil dan sebaliknya jika cahaya berkurang nilai resistansi menjadi besar. Jadi LDR ini bisa disamakan dengan VR/Variable Resistor yg berubah nilai akibat cahaya yang diterimanya, dan ic 741 sebagai pengatur masukan.

1.2         Batasan Masalah

Dalam suatu penulisan yang mengambil suatu object tertentu, tentu saja mempunyai suatu yang namanya batasan-batasan yang harus diambil agar supaya terdapat ruang lingkup dari penulisan tersebut.

Permasalahan yang kami batasi dalam makalah ini hanya pada cara kerja dari suatu rangkaian baik secara diagram blok atau secara detail, cara pengujian dan cara kerja alat serta landasan teori dari beberapa komponen yang digunakan dalam suatu rangkaian.

Makalah akan ditutup dengan kesimpulan mengenai rangkaian 741 LIGHT DARK SENSOR serta akan ditutup pula dengan saran dari penyusun kepada pembaca dalam pengerjaan dan penyelesaian proyek 741 LIGHT DARK SENSOR.

1.3         Tujuan Penulisan

Setelah melaksanakan praktikum elektronika 2 (E2) di laboratorium elektronika dan  komputer,  Universitas  Gunadarma,  setiap  mahasiswa  dituntut  untuk membuat sebuah  alat  elektronika dan laporan (karya  tulis), yang  berguna  untuk melatih mahasiswa  dalam membuat alat dan karya tulis,  dan untuk mengetahui seberapa  jauh  mahasiswa  memahami  tentang  ilmu  elektronika  yang  telah diberikan  kepada  mahasiswa  tersebut,   

Adapun  tujuan  yang  lebih  lanjut  dari penulisan laporan ini adalah :

1.    Memberikan  penjelasan  dan  cara  kerja  secara  garis  besar  dari  proyek elektronika yang telah dibuat.

2.     Memberikan  pengenalan  dasar  tentang  rangkaian  elektronika,  serta komponen-komponen dalam perangkat elektronika.

3.    Sebagai  syarat  kelulusan  dan  syarat  untuk  mengikuti  Ujian  Akhir  Semester pada Semester ini tahun ajaran PTA 2011/2012.

4.    Menambah  wawasan  penulis  mengenai  perkembangan  didalam  bidang  elektronika.

5.     Melatih penulis dalam karya tulis.

1.4         Metode Penulisan 

Metode penulisan makalah ini didapat berdasarkan berbagai cara antara lain :

1.    Studi pustaka, yaitu dengan mencari informasi dari buku-buku atau media kmunikasi yang lain, yang dapat dijadikan pedoman atau referensi. Metode ini sangat membantu sekali dalam bentuk teori-teori yang mendukung penulisan ini serta dapat memecahkan suatu masalah yang sedang kami hadapi dalam penulisan makalah ini.

2.    Observasi, yaitu dengan pengamatan kami selama mengikuti praktikum Sistem Digital. Metode ini mengarahkan kepada kami untuk mampu merekam atau mengingat semua materi yang telah disampaikan selama pelaksanaan praktikum Sistem Digital serta meneliti dan menyimpulkan yang selanjutnya kami sampaikan dalam penulisan makalah ini.

3.    Konsultasi, yaitu dengan bertanya atau berkomunikasi kepada para asisten praktikum mengenai apa yang bagi kami kurang dapat dimengerti dan kurang dapat dipahami tentang yang harus kami perrbuat dalam penulisan makalah ini, mengenai isi atau sumber referensi yang kami perlukan. Juga kepada para senior kami yang tentunya lebih memahami atau berpengalaman dalam penulisan makalah ini.

4.    Lapangan, yaitu dengan membuat alat peraga dengan beberapa kali dilakukan percobaan pada alat yang telah dibuat untuk mengetahui apakah alat tersebut telah berjalan sesuai dengan apa yang yang telah diinginkan.

1.5       Sistematika Penulisan     

            Sistematika penulisan makalah ini adalah :

BAB I              Pendahuluan

Dalam bab ini diuraikan mengenai latar belakang masalah mengapa diperlukan pembuatan proyek dan penyusunan makalah 741 LIGHT DARK SENSOR, kemudian diuraikan juga mengenai pembatasan pembahasan makalah, tujuan penulisan makalah, metode yang digunakan dalam menyelesaikan proyek pengerjaan 741 LIGHT DARK SENSOR beserta penulisan makalahnya, lalu yang terakhir yaitu diuraikan tentang sistematika dari penulisan makalah  741 LIGHT DARK SENSOR  itu sendiri.

BAB II             Landasan Teori

Menjelaskan teori secara singkat dan jelas mengenai 741 LIGHT DARK SENSOR dan aplikasinya dalam kehidupan sehari – hari.

BAB III            Analisa Rangkaian

Bab ini akan berisi tentang analisa menyeluruh dari rangkaian penyusun 741 LIGHT DARK SENSOR, baik secara blok diagram maupun secara lebih spesifik atau detail..

BAB IV           Cara Pengoperasian Alat

Bab ini akan menguraikan tentang cara pengoperasian 741 LIGHT DARK SENSOR, yang sesuai dengan analisa rangkaian yang telah dibahas dalam bab sebelumnya agar diperoleh sinkronisasi teori dan praktek..

BAB V            Penutup

Berisi kesimpulan dan saran mengenai proyek 741 LIGHT DARK SENSOR yang sedang dibahas.

      Daftar Pustaka

      Berisikan sumber-sumber yang akan kami ambil dalam menyusun makalah ini.

BAB II

LANDASAN TEORI

Pada bab ini pembahasan yang diketengahkan adalah mengenai teori dari masing-masing komponen yang digunakan dalam perangkaian alat dalam proyek “741 LIGHT DARK SENSOR” ini, yaitu :

2.1 RESISTOR

Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan seperti tembaga, perak,  emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan-bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan material seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron dan disebut sebagai insulator. Bagaimana prinsip konduksi, dijelaskan pada artikel tentang semikonduktor.

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya  terbuat dari bahan karbon. Dari hukum Ohms diketahui, resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol  Ώ (Omega). 

Resistor yang digunakan dalam elektronika terbagi ke dalam dua jenis utama,  yaitu terdiri dari:

1. Resistor linier, yang bekerja berdasarkan atau sesuai dengan hukum ohm.

2. Resistor non-linier, yang umum digunakan terdiri dari :

·         Foto resistor, yang peka terhadap cahaya.

·         Termistor, yang peka terhadap panas.

·         Resistor yang bergantung pada tegangan listrik.

Resistor juga terdapat jenis yang lain, yaitu terbagi ke dalam dua jenis :

1.    Resistor tetap, yaitu resistor yang memiliki nilai hambatan yang tetap dan memiliki batas kemampuan daya misalnya ⅛ watt, ¼ watt, ½ watt, 1 watt, 5 watt dan lain sebagainya. Arti dari batas kemampuan daya adalah resistor hanya dapat dioperasikan dengan daya maksimal sesuai dengan kemampuan daya yang telah ditetapkan, apabila melampaui maka resistor tersebut akan tidak berfungsi lagi. Resistor ini memiliki nilai hambatannya,tipe resistor yang ini berbentuk tabung dengan dua kaki tembaga di kiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan Ohmmeter. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association) seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut.

Gambar 2.1 Simbol Resistor

Tabel - 1 : nilai warna gelang

Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang toleransi berwarna coklat, merah, emas atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini berada pada badan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih menonjol,  sedangkan warna gelang yang pertama agak sedikit ke dalam. Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resistor tersebut. Kalau anda telah bisa menentukan mana gelang yang pertama selanjutnya adalah membaca nilai resistansinya.   

Jumlah gelang yang melingkar pada resistor umumnya sesuai dengan besar toleransinya. Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10%  atau 20% memiliki 3 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi kecil) memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelang pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang terakhir  adalah faktor pengalinya. Misalnya resistor dengan gelang kuning, violet, merah dan emas. Gelang berwarna emas adalah gelang toleransi. Dengan demikian urutan warna gelang resitor ini adalah, gelang pertama berwarna kuning, gelang kedua berwana violet dan gelang ke tiga berwarna merah. Gelang ke empat tentu saja yang berwarna emas dan ini adalah gelang toleransi.  Dari tabel-1 diketahui jika gelang toleransi berwarna emas, berarti resitor ini memiliki toleransi 5%. Nilai resistansisnya dihitung sesuai dengan urutan warnanya. Pertama yang dilakukan adalah menentukan nilai satuan dari resistor ini. Karena resitor ini resistor 5% (yang biasanya memiliki tiga gelang selain gelang toleransi), maka nilai satuannya ditentukan oleh gelang pertama dan gelang kedua. Masih dari tabel-1 diketahui gelang kuning nilainya = 4 dan gelang violet nilainya = 7. Jadi gelang pertama dan kedua atau kuning dan violet berurutan, nilai satuannya adalah 47. Gelang ketiga adalah faktor pengali, dan jika warna gelangnya merah berarti faktor pengalinya adalah 100. Sehingga dengan ini diketahui nilai resistansi resistor tersebut adalah nilai satuan x faktor pengali atau 47 x 100  = 4.7K Ohm dan toleransinya adalah 5%

Spesifikasi lain yang perlu diperhatikan dalam memilih resitor pada suatu rancangan selain besar resistansi adalah besar watt-nya. Karena resistor bekerja dengan dialiri arus listrik, maka akan terjadi disipasi daya berupa panas sebesar W=I²R watt.  Semakin besar ukuran fisik suatu resistor bisa menunjukkan semakin besar kemampuan disipasi daya resistor tersebut. 

Umumnya di pasar tersedia ukuran 1/8, 1/4, 1, 2, 5, 10 dan 20 watt. Resistor yang memiliki disipasi daya 5, 10 dan 20 watt  umumnya berbentuk kubik memanjang persegi empat berwarna putih, namun ada juga yang berbentuk silinder. Tetapi biasanya untuk resistor ukuran jumbo ini nilai resistansi dicetak langsung dibadannya, misalnya 100/5W. 

2.      Resistor tidak tetap (variabel), yaitu resistor yang memiliki nilai hambatan atau resistansi yang dapat diubah-ubah dan dapat dilihat atau dibaca pada bagian luar badan resisitor hambatan maksimal dari resistor tersebut. Jenisnya terbagi ke dalam dua jenis, yaitu :

2.1.       Potensiometer, yaitu resistor variabel yang nilai resistansinya dapat diubah-ubah dengan memutar poros yang merupakan bagian dari badannya.

Gambar 2.2 Simbol Potensiometer

2.2 Trimpot, yaitu resistor variabel yang nilai resistansinya dapat diubah-ubah dengan cara memutar porosnya dengan bantuan obeng kecil ukuran kurang lebih 1-2 milimeter.

Satuan dari resistor adalah Ω atau Ohm, di mana 1 kiloOhm (1kΩ) = 10³ Ohm.

                                                               

Gambar 2.3 Simbol Trimpot

Bahan pembentuk resistor dapat dibagi atas :

1. Resistor kawat

2. Resistor arang/komposisi

3. Resistor lapisan okisida logam

4. Resistor dalam IC

.

.

5. Resistor film

Sifat dan fungsi dari resistor :

1. Untuk membangkitkan panas (filament)

2. Untuk membagi tegangan

3. Sebagai penghubung rangkaian (kopel)

4. Perubah bentuk arus

5. Untuk penentuan besaran fisis

2.2 DIODA

           

Dioda merupakan suatu semikonduktor yang hanya dapat menghantar arus listrik dan tegangan listrik pada satu arah saja, yang memiliki bahan pokok dari Germanium (Ge) dengan tegangan barier sebesar 0,3volt artinya bila tegangan yang melewatinya kurang dari 0,3 volt maka dioda tidak bekerja dan Silikon (Si) dengan tegangan barier sebesar 0,7 volt artinya bila tegangan yang melewatinya kurang dari 0,7 volt maka dioda tidak bekerja.

 Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.

Gambar 2.4 Simbol dan struktur dioda

Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau mengunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.  

Gambar 2.5 dioda dengan bias maju

Sebalikya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan  bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P.

Gambar 2.6 dioda dengan bias negatif

Tentu jawabanya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus.

Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta diatas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt diatas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena  adanya dinding deplesi (deplesion layer).

Gambar 2.7 grafik arus dioda

Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.

2.2.1 Dioda Kontak titik dan Dioda Hubungan

Dioda kontak titik, yaitu dioda yang dipergunakan untuk mengubah frekuensi tinggi menjadi frekuensi rendah, misalnya tipe OA 70, OA 90 dan 1N 60.

Dioda Hubungan, yaitu dioda yang dapat menghantarkan arus atau tegangan listrik yang besar hanya satu arah dan digunakan untuk menyearahkan arus dan tegangan. Dioda ini memiliki tegangan maksimal dan arus maksimal, misalnya tipe 1N4001 ada 2 jenis, yaitu yang berkapasitas 1Ă / 50 volt dan 1Ă / 100 volt.

Gambar 2.8 Simbol Dioda Kontak Titik dan Dioda Hubungan

2.2.2 Dioda Zener

Phenomena tegangan breakdown dioda ini mengilhami pembuatan komponen elektronika lainnya yang dinamakan zener. Sebenarnya tidak ada perbedaan sruktur dasar dari zener, melainkan mirip dengan dioda. Tetapi dengan memberi jumlah doping yang lebih banyak pada sambungan P dan N, ternyata tegangan breakdown dioda  bisa makin cepat tercapai. Jika pada dioda biasanya baru terjadi breakdown pada tegangan ratusan volt, pada zener bisa terjadi pada angka puluhan dan satuan volt.  

Gambar 2.9 Simbol Zener

Ini adalah karakteristik zener yang unik. Jika dioda bekerja pada bias maju maka zener biasanya berguna pada bias negatif (reverse bias). Zener juga banyak digunakan untuk aplikasi regulator tegangan (voltage regulator) misalnya tipe 12 volt artinya dioda zener dapat membatasi tegangan yang lebih besar dari 12 volt menjadi 12 volt. Zener yang ada dipasaran tentu saja banyak jenisnya tergantung dari tegangan breakdwon-nya. 

2.3 TRANSITOR

Transistor merupakan komponen aktif di mana dalam pengoperasiannya memerlukan sumber tegangan atau sumber arus tersendiri. Transistor sendiri merupakan bahan yang bersifat semikonduktor yang terbuat dari bahan germanium dan silicon, yang mempunyai 3 keping dan dirakit menjadi satu. Keping yang mengapit masing-masing adalah Emitor (E) dan Kolektor (C), sedangkan keping yang diapit adalah Basis (B).

Transistor ini bekerja berdasarkan prinsip pengendalian arus kolektor dengan menggunakan arus pada basis. Dengan kata lain arus basis mengalami penguatan hingga menjadi sebesar arus kolektor. Penguatan ini bergantung pada factor penguatan masing-masing transistor ( αdc dan βdc ). Sifat transistor yang akan saturasi pada nilai tegangan tertentu antara basis dan emitor menjadikan transistor dapat berfungsi sebagai saklar elektronik. Transistor memiliki dua jenis, yaitu :

A.        Transistor bipolar, yaitu transistor yang memiliki 2 persambungan kutub. Yang sering digunakan memiliki 3 kaki ( emitor, basis dan kolektor ). Yang merupakan penggabungan dari buah dioda. Jenisnya NPN dan PNP.

                          

Gambar 2.10 Simbol Transistor NPN                   Gambar 2.11 Simbol  Transistor PNP

B.        Transistor unipolar, yaitu transistor yang hanya memiliki 1 persambungan kutub. Jenisnya FET ( Field Effect Transistor ), yang terdiri dari JFET kanal N, JFET kanal P, MOSFET kanal N dan MOSFET kanal P dan memiliki 3 kaki ( source, gate dan drain ).

                        

Gambar 2.12 JFET kanal P                                    Gambar  2.13 JFET kanal N

                                   

Pada transistor bipolar prinsip kerja transistor adalah arus bias base-emiter yang kecil mengatur besar arus kolektor-emiter. Hal yang penting adalah bagaimana caranya memberi arus bias yang tepat sehingga transistor dapat bekerja optimal.

2.3.1 Arus Bias

Ada tiga cara yang umum untuk memberi arus bias pada transistor, yaitu rangkaian CE (Common Emitter), CC (Common Collector) dan CB (Common Base). Namun saat ini akan lebih detail dijelaskan bias transistor rangkaian CE. Dengan menganalisa rangkaian CE akan dapat diketahui beberapa parameter penting dan berguna terutama untuk memilih transistor yang tepat untuk aplikasi tertentu. Tentu untuk aplikasi pengolahan sinyal frekuensi audio semestinya tidak menggunakan transistor power, misalnya.

2.3.2 Arus Emiter

Dari hukum Kirchhoff diketahui bahwa jumlah arus yang masuk kesatu titik akan sama jumlahnya dengan arus yang keluar. Jika teorema tersebut diaplikasikan pada transistor, maka hukum itu menjelaskan hubungan :

I_E = I_C + I_B ........(1)

arus emitor

 Persamanaan (1) tersebut mengatakan arus emiter I_E adalah jumlah dari arus kolektor I_C dengan arus base I_B. Karena arus I_B sangat kecil sekali atau disebutkan I_B << I_C, maka dapat di nyatakan  :

I_E = I_C ..........(2)

Alpha (α)

sering dijumpai spesikikasi_dc (alpha dc) yang  tidak lain adalah :

α_dc = I_C/I_E  ..............(3)

Defenisinya adalah perbandingan arus kolektor terhadap arus emitor.

Karena besar arus kolektor umumnya hampir sama dengan besar arus emiter maka idealnya besar α_dc adalah = 1 (satu). Namun umumnya transistor yang ada memiliki_dc kurang lebih antara 0.95 sampai 0.99.

Beta (β)

Beta didefenisikan sebagai besar perbandingan antara arus kolektor dengan arus base.

β = I_C/I_B  ............. (4)

Dengan kata lain,β adalah parameter yang menunjukkan kemampuan penguatan arus (current gain) dari suatu transistor. Parameter ini ada tertera di databook transistor dan sangat membantu para perancang rangkaian elektronika dalam merencanakan rangkaiannya.

Misalnya jika suatu transistor diketahui besarβ=250 dan diinginkan arus kolektor sebesar 10 mA, maka berapakah arus bias base yang diperlukan. Tentu jawabannya sangat mudah yaitu :

I_B = I_C/β = 10mA/250 = 40 uA

  Arus yang terjadi pada kolektor transistor yang memiliki  β = 200 jika diberi arus bias base sebesar 0.1mA adalah :

I_C =βI_B = 200 x 0.1mA = 20 mA

Dari rumusan ini lebih terlihat defenisi penguatan arus transistor, yaitu sekali lagi, arus base yang kecil menjadi arus kolektor yang lebih besar.

2.3.3 Common Emitter (CE)

Rangkaian Common Emitor adalah rangkain yang paling sering digunakan untuk berbagai aplikasi yang mengunakan transistor. Dinamakan rangkaian Common Emitor, sebab titik ground atau titik tegangan 0 volt dihubungkan pada titik emiter.

 

rangkaian CE

Ada beberapa notasi yang sering digunakan untuk mununjukkan besar tegangan pada suatu titik maupun antar titik. Notasi dengan 1 subscript adalah untuk menunjukkan besar tegangan pada satu titik, misalnya V_C = tegangan kolektor, V_B = tegangan base dan V_E = tegangan emiter.Ada juga notasi dengan 2 subscript yang dipakai untuk menunjukkan besar tegangan antar 2 titik, yang disebut juga dengan tegangan jepit. Diantaranya adalah :

V_CE = tegangan jepit kolektor- emitor

V_BE = tegangan jepit base - emitor

V_CB = tegangan jepit kolektor - base 

Notasi seperti V_BB, V_CC, V_EE berturut-turut adalah besar sumber tegangan yang masuk ke titik base, kolektor dan emitor.

2.3.4 Kurva Base

Hubungan antara IB dan VBE tentu saja akan berupa kurva dioda. Karena memang telah diketahui bahwa junction base-emitor tidak lain adalah sebuah dioda. Jika hukum Ohm diterapkan pada loop base diketahui adalah :

I_B = (V_BB - V_BE) / R_B ......... (5)

V_BE adalah tegangan jepit dioda junction base-emitor. Arus hanya akan mengalir jika tegangan antara base-emitor lebih besar dari V_BE. Sehingga arus I_B mulai aktif mengalir pada saat nilai V_BE tertentu.

kurva I_B -V_BE   

Umumnya diketahui V_BE = 0.7 volt untuk transistor silikon dan V_BE = 0.3 volt untuk transistor germanium. Nilai ideal V_BE  = 0 volt.    

2.3.5 Kurva Kolektor

Sekarang sudah diketahui konsep arus base dan arus kolektor. Satu hal lain yang menarik adalah bagaimana hubungan antara arus base I_B, arus kolektor I_C dan tegangan kolektor-emiter V_CE. . Pada gambar berikut telah diplot beberapa  kurva kolektor arus I_C terhadap V_CE dimana arus I_B dibuat konstan.  

 

kurva kolektor

Dari kurva ini terlihat ada beberapa region yang menunjukkan daerah kerja transistor. Pertama adalah daerah saturasi, lalu daerah cut-off, kemudian daerah aktif dan seterusnya daerah breakdown.

2.4 Relay

Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka.Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 ampere AC 220 V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1 ampere 12 Volt DC). Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik.

• Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut :
  Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau membuka) kontak saklar.           
• Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik.

Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi dengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang terbaik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya.

Konfigurasi dari kontak-kontak relay ada tiga jenis, yaitu:

·         Normally Open (NO), apabila kontak-kontak tertutup saat relay dicatu

·         Normally Closed (NC), apabila kontak-kontak terbuka saat relay dicatu

·         Change Over (CO), relay mempunyai kontak tengah yang normal tertutup, tetapi ketika relay dicatu kontak tengah tersebut akan membuat hubungan dengan kontak-kontak yang lain.

Penggunaan relay perlu memperhatikan tegangan pengontrolnya serta kekuatan relay men-switch arus/tegangan. Biasanya ukurannya tertera pada body relay. Misalnya relay 12VDC/4 A 220V, artinya tegangan yang diperlukan sebagai pengontrolnya adalah 12Volt DC dan mampu men-switch arus listrik (maksimal) sebesar 4 ampere pada tegangan 220 Volt. Sebaiknya relay difungsikan 80% saja dari kemampuan maksimalnya agar aman, lebih rendah lagi lebih aman.Relay jenis lain ada yang namanya reedswitch atau relay lidi. Relay jenis ini berupa batang kontak terbuat dari besi pada tabung kaca kecil yang dililitin kawat. Pada saat lilitan kawat dialiri arus, kontak besi tersebut akan menjadi magnet dan saling menempel sehinggamenjadi saklar yang on. Ketika arus pada lilitan dihentikan medan magnet hilang dan kontak kembali terbuka (off).

Gambar 2.14 Relay

2.5 LDR ( Light Dependent Resistance )

Light dependent resistance (LDR). Resistansi LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan.

Dengan sifat LDR yang demikian, maka LDR (Light Dependent Resistance) dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Contoh penggunaannya adalah pada lampu taman dan lampu di jalan yang bisa menyala di malam hari dan padam di siang hari secara otomatis. Atau bisa juga kita gunakan di kamar kita sendiri.

Light Dependent Resistance ( LDR), terdiri dari sebuah cakram semikondukto r yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya. Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup.

Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang kecil pada saat cahaya terang

Gambar 2.15 LDR               

2.6       MEMBUAT JALUR DI PCB

            Metode yang kami lakukan untuk membuat jalur pada PCB yaitu metode penjiplakan / transfer, metode tersebut menurut kami sangat mudah diterapkan, membutuhkan waktu yang relatif singkat, dan biaya yang sedikit.

Mula-mula persiapkan dulu alat-alat dan beberapa peralatan selengkap-lengkapnya, agar dalam pembuatan jalur ini dapat berjalan lancar.

Bahan-bahan yang harus dipersiapkan yaitu:

1)    Spidol permanen / cat kayu

2)    Papan PCB polos

3)    Ferric cloride

4)    Setrika Listrik

5)    Kertas Ampelas

6)    Software PCB (Software PCB designer)

Langkah-langkahnya sebagai berikut:

• Pada metode penjiplakan mula-mula jalur di buat sketsanya terlebih dulu dengan menggunakan software yang  anda kenal, kami menggunakan software PCB designer dalam pembuatan alat  kami yang menurut kami mudah digunakan.
• Setelah membuka program pcb designer pertama-tama harus mengatur ukuran pcb, ada 2 tipe pengukuran yaitu dengan satuan inchi dan milimeter.sedangkan pada alat yang digunakan adalah 100 x 150 mm.
• Kemudian buat jalur dengan menggunakan simbol garis sesuai dengan komponen yang telah ada.
• Dalam menghubungkan titik komponen ke titik komponen lain tempuh jalur yang lebih dekat dan sebaiknya jaga jarak dengan jalur yang lain. Sebaiknya jalur dibuat tebal agar proses penyaluran tegangan berjalan lancar dan ketika proses pelarutan dengan menggunakan ferric clorida tidak mudah terkikis.
• Dalam pembutan jalur terkadang menemukan jalan buntu dimana disekitarnya terdapat jalur dari titik komponen ke komponen yang lain, dan jalur yang akan dibuat tersebut tidak boleh terhubung. Ada baiknya gunakan jamper, namun penggunakan jamper tidak selalu dianjurkan apabila ada jalan lain yang dapat ditempuh.
• Jika jalur keseluruhan rangkaian alat tersebut sudah selesai, simpan dan lakukan pengkoreksian berulang-ulang. Hal itu diperlukan untuk menghindari beberapa kesalah, yang nantinya mengharuskan kita memulainya dari awal lagi.
• Setelah yakin jalur yang kita buat tersebut benar, kemudian print. Seperti yang sudah disebutkan pada point sebelumnya, bahwa ketika diprint icon komponen tersebut sesuai dengan ukuran komponen aslinya. Jadi kita tidak usah khwatir.
• Hasil printan tadi kemudain bawa ke tempat fotocopy, mintalah fotocopyan transparan untuk OHP dari hasil printan tadi.
• Periksalah hasil fotopyan untuk memastikan hasil fotopyan nya timbul dari nampak bawah rangkaian anda. Untuk memastikannya yaitu dengan cara meraba bagian yang kasar. Ada baiknya memilih tempat fotocopyan yang tintanya bagus, hal tersebut menentukan jelas atau tidaknya hasil jiplakan nantinya.
• Segera setelah difotocopy transparan, langsung lakukan proses penjiplakan. Tahap ini merupakan tahap setengah jalan untuk mendapatkan hasilnya.
• Siapkan setrika listrik kemudian setting untuk mendapatkan panas yang hampir penuh. Simpan hasil fotocopyn tadi diatas papan PCB polos dengan posisi nampak kasar tadi bersentuhan dengan PCB. Kemudian timpa dengan selembar kertas, jangan terlalu tebal agar penyaluran panas dari setrika ke papan PCB sesuai yang diinginkan.
• Letakan setrika diatas papan PCB yang sudah di timpa dengan hasil fotocopy transparan dan selembar kertas tadi. Gosok dan sedikit tekankan ke papan PCB dengan posisi searah.
• Kira-kira 10 menit lamanya proses penggosokan, tarik ujung kerta transparan perlahan-lahan. Pastikan tintanya menempel ke papan PCB dengan sempurna. Dalam proses ini terkadang tinta tidak tertempel sempurna.
• Langkah selanjutnya yaitu menebalkan / memperbaiki jalur yg rusak menggunakan spidol permanen atau cat kayu
• Setelah semua sudah selesai dan jalur sudah dianggap benar, maka proses selanjutya yaitu etching pcb, pertama siapkan wadah lalu isi dengan air bersih.
• Selanjutnya masukkan bubuk ferrycloride kedalam eadah yang berisi air bersih dan kemudian aduk hingga rata, kemudian masukkan pcb yg sdah kita buat jalurnya, kemudian goyangkan wadah hingga tembaga yang tidak tekena tinta akan habis.
• Setelah selesai, kemudian angkat pcb dari wadah lalu cuci dengan air bersih.
• Proses selanjutnya yaitu membersihkan tinta pada pcb, dalam langkah ini anda bisa menggunakan tinner atau amplas halus, jika menggunakan amplas halus, amplas pcb dibawah aliran air pada keran, dengan metode ini tinta yg ada tidak menempel di pcb.
• Setelah itu bersihkan pcb dengan kain, dan selesai.

BAB III

ANALISA RANGKAIAN

Pada  rangkaian  ini  kami  akan menguraikan  atau  menganalisa  alat  yang  telah kami  buat,yaitu 741 LIGHT DARK SENSOR tentang  cara  atau  prinsip  kerja  dari  alat  741 LIGHT DARK SENSOR ini.Penganalisaan  pada rangkaian 741 LIGHT DARK SENSOR  ini akan kami sajikan dalam 2 (dua) metode yaitu :

1.    Analisa Rangkaian Secara Blok Diagram

2.    Analisa Rangkaian Secara Detail

Pada rangkaian ini kami  berusaha melakukan penganalisaan untuk  dapat  lebih  memperjelas  tentang  cara  atau   prinsip  kerja  dari  Rangkaian  Lampu  ini,  dengan  harapan  akan  lebih  mudah  untuk dimengerti atau dipahami.

3.1 Analisa Rangkaian Secara Blok Diagram

 

      Untuk memudahkan penjelasan, rangkaian ini dibagi mejadi 4 bagian utama, yaitu rangkaian Aktivator, Input, Proses, Output. Keempat Block diatas tentunya memiliki karakteristik dan prinsip kerja . Berikut penjelasannya :

3.1.1 Aktivator

Activator pada rangkaian ini berasal dari tegangan yang diberikan pada rangkaian sebesar 12 volt. input tegangan tersebut dapat mengunakan baterai ataupun adaptor. Pada rangkaian ini penulis menggunakan baterai 12 volt sebagai input tegangan.

3.1.2 Input

Pada rangkaian 741 LIGHT DARK SENSOR ini diberi tegangan sebesar 12 volt,dimana inputannya adalah Relay, Potensio, LDR, tegangan akan masuk melalui Relay dan arus akan mengalir jika dalam kondisi NC pada relay tersebut, Arus ini yang berfungsi untuk mengaktifkan seluruh rangkaian yang ada pada rangkaian 741 LIGHT DARK SENSOR tersebut. Dimana arus ini akan berfungsi mengaktifkan 741 LIGHT DARK SENSOR tersebut,supaya rangkaian akan mengeluarkan output yang berupa nyala lampu. Potensio/Trimpot digunakan untuk merubah nilai resistansinya dengan cara memutar poros yang berfungsi untuk mengatur redup terangnya lampu. LDR digunakan untuk sensor apabila di sorot cahaya maka resistansinya kecil dan sebaliknya sementara ic sendiri digunakan utuk mengatur masukan input untuk dialirkan ke semua komponen.

3.1.2 Proses

           

Proses kerja rangkaian ini terletak pada transistor dan ic karena pada rangkaian ini transistor digunakan sebagai penguat. Pada rangkaian transistor penguat bekerja pada wilayah antara titik jenuh dan kondisi terbuka (cut off), tetapi tidak pada kondisi keduanya. Transistor akan mengalami jenuh apabila arus yang melalui basis terlalu besar sehingga antara kolektor dan emitor bagaikan kawat terhubung dengan begitu tegangan antara kolektor dan emitor Vce adalah 0 Volt. Kemudian transistor akan mengalami Cutoff apabila arus yang melalaui basis sangat kecil sekali sehinga kolektor dan emitor akan seperti kawat yang terbuka dan tegangan antara kolektor emitor akan sama dengan tegangan supply, hal ini karena resistansi keduanya sangat besar sekali medekati tak terhingga sehingga sesuai hukum pembagi tegangan pada rangkaian seri maka tegangan yang jatuh akan lebih besar pada resistansi yang lebih besar.Dari rangkaian diatas bisa kita simpulkan bahwa kondisi transistor penguat sangat tergantung pada besarnya arus yang mengalir pada terminal basis-nya. Sebagai penguat arus kolektor akan berbanding lurus dengan arus basis,sedangkan ic

3.1.2 Output

Pada rangkaian lampu otomatis  ini output yang dihasilkan adalah nyala lampu yang bergantung pada LDR. Redup terangnya nyala lampu dapat diatur dengan memutar potensio yang terdapat pada rangkaian.

3.2  Analisa Rangkaian Secara Detail

            Pada rangkain lampu otomatis ini dimana diberikan tegangan sebesar 12 volt yang berfungsi untuk mengaktifkan rangkain sehingga membuat rangkain mengeluarkan output berupa nyala lampu, Dimana tegangan masuk sebesar 12 volt melewati resistor dua sebesar 1 k ohm dan LDR yang berfungsi sebagai saklar atau sensor yang akan memicu relay sehingga relay akan berkondisi no (normal open) jika LDR tidak terkena cahaya sehingga resistansinya akan mengecil. Setelah tegangan melewati LDR maka akan masuk ke kaki base transistor Q1, Transistor akan mengalirkan arus jika tegangan pada kaki base lebih besar dari tengangan pada kaki emitor maka arus dari kolektor akan mengalir emitor. Sedangkan potensio akan mengatur sensitivitas dari LDR.

            Tegangan dari resistor dua 1k ohm menuju resistor tiga sebesar 1k ohm yang melewati kaki base transistor Q2, Transistor akan mengalirkan arus ke emitor dari kolektor jika tegangan pada kaki base lebih besar dari tegangan di emitor. Relay dalam rangkaian ini berfungsi sebagai saklar elektronik yang jika diberi tegangan maka switch yang berada pada relay akan berpindah dari nc (normal close) ke kondisi no (normal open) maka lampu DC akan menyala secara otomatis jika LDR tidak terkena cahaya.

BAB IV

CARA PENGOPERASIAN ALAT

4.1               CARA PENGOPERASIAN ALAT

Sebelum  memulai  pengoperasian, diperlukan tegangan  (voltage)  untuk dapat  menjalankan  rangkaian  ini,  adapun  voltage  yang  digunakan  antara  lain  dari catu daya,  adaptor,  maupun  batu  battery.  Apabila  kita menggunakan  catu  daya  DC maka  voltage  (tegangan)  yang  dipakai  sebesar  12  V,  atau  kita  dapat  mengambil tegangan ini baik melalui adaptor atau pun batu batery yang mempunyai voltage 12 V

Keuntungan kita menggunakan  catu daya  dari  pada  adaptor  adalah kita tidak perlu  takut  atau  khawatir  apabila  arus  dari  tegangan  habis  atau  tidak  ada,  yang dikarenakan  losst current / kehilangan  arus.  Tetapi  penggunaan  dari pada  catu  daya dari adaptor perlu diperhatikan lagi, karena bila voltage terlalu besar ini bisa merusak komponen-komponen.

maka pengoperasaian  alat dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :

Ø  Menghubungkan rangkaian dengan tegangan sebesar 9 V dengan menggunakan baterai atau adaptor .

Ø  Menyalakan rangkaian dengan cara merubah posisi toggle switch dari kondisi off ke kondisi on.

Ø  Pada rangkain ini menggunakan sebuah Lampu yang akan menghasilkan output berupa nyala lampu.

Ø  Untuk pengaturan redup atau terangnya nyala lampu dapat di atur melalui potensiometer dengan cara memutar poros yang ada di potensiometer.

BAB V

PENUTUP

5.1  Kesimpulan

Rangkaian  741 LIGHT DARK SENSOR adalah  rangkaian elektronik  yang  penggunaannya ditujukan  bagi  keperluan  sehari-hari  yang  fungsinya  yaitu  sebagai lampu tidur untuk penerangan di malam hari atau pun di siang hari dengan menutup LDRnya dengan tangan atau pun dengan benda lain agar LDR tidak terkena cahaya, Kami  dapat  menarik kesimpulan antara lain :

·         Untuk  dapat  menyelesaikan  suatu  proyek  harus  benar-benar  terencana                  karena  untuk dapat menghasilkan proyek yang baik, harus dimulai dengan perencanaan  komponen,  dan  kemudian  pembuatan  jalur  rangkaian  pada papan  PCB  dengan  memperhatikan  contoh  rangkaian pada  sket  gambar yang diberikan.

·         Dengan memanfaatkan teori dan praktek pada praktikum elektronika 1 (E1) kami  mulai  merangkai  komponen  pada  PCB  yang  sebelumnya  telah  kita buat jalur rangkaiannya.

·         Lampu otomatis   ini  merupakan  rangkaian  elektronika  yang  terdiri  dari  komponen- komponen  seperti  resistor,  transistor,  Potensiometer, Relay, serta LDR ,  yang  semuanya dirangkai sehingga didapatkan hasil seperti yang diinginkan.

5.2         Saran

Dalam pembuatan proyek ini diharapkan ketelitiannya dalam membuat layoutnya pada project board dan pemilihan komponen apakah masih baik atau tidak serta tidak lupa kecermatan dalam pemasangannya. Untuk itu kami memberikan beberapa saran dalam pembuatan proyek ini:

·         Hendaknya sebelum layout digambar pada PCB, gambarkan terlebih dahulu layout pada kertas dengan teliti dan benar agar tidak terjadi kesalahan pada saat pemindahan layout ke PCB. Dan pastikan layout yang telah dipindahkan ke PCB tergambarkan dengan jelas, juga diharapkan PCB tidak kotor atau tergores sehingga pada saat pencelupan ke dalam cairan ferriclorit akan didapatkan gambar yang baik.

·         Pastikan pada saat pemasangan komponen-komponennya dilakukan dengan benar sesuai dengan layout yang telah dibuat, khususnya kaki-kaki transistor harus dipasang dengan tepat, baik basis, collector dan emitornya.

·         Setelah kita memasang komponen pastilah kita menyoldernya, untuk itu kita harus menyoldernya dengan sangat hati-hati, gunakan  solder yang baik dan timah yang baik, sebab banyak komponen-komponen yang sangat sensitive terhadap panas, penyolderan yang kurang baik akan membuat komponen tersebut rusak.

·         Pastikan kembali rangkaian yang telah dibuat, untuk meyakinkan apakah rangkaian itu sudah benar.

          Yang terpenting dari pembuatan suatu rangkaian elektronika harus benar-benar diperhatikan ialah kita harus mengerti teori dasar dari setiap komponen yang akan kita rangkai. oleh karena itu, pahami dahulu rangkaian yang ingin kita buat.