7.15 Pratical Applicatons

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

2. Komponen

3. Dasar Teori

4. Example

5. Problem

6. Soal Pilihan Ganda

7. Rangkaian Proteus

8. Video

9. Download File

1. Tujuan [kembali]

* Dapat menggunakan aplikasi proteus untuk membuat rangkaian listrik sederhana

* Dapat menggunakan komponen-komponen sederhana dalam membuat rangkaian pada aplikasi proteus

* Dapat memahami rangkaian yang dibuat pada aplikasi Proteus

2. Komponen [kembali]

A. Bahan

Grounding
Berfungsi sebagai penahan arus

Dioda

Berfungsi mengubah gelombang arus bolak balik Menjadi gelombang searah.

Resistor

Berfungsi sebagai hambatan arus listrik.

Baterai/Sumber Tegangan

Berfungsi sebagai sumber energi/tegangan.

Transistor

Transistor adalah sebuah komponen elektronika yang digunakan untuk penguat, sebagai sirkuit pemutus, sebagai penyambung, sebagai stabilitas tegangan, modulasi sinyal dan lain-lain.

Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan elektron-elektron selama waktu yang tertentu atau komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik

B. Alat

Voltmeter

Berfungsi untuk mengukur tegangan.

Amperemeter

Berfungsi untuk mengukur arus.

Oscilloscope

Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang berfungsi untuk memproyeksikan frekuensi dan sinyal listrik dalam bentuk grafik.

Spesifikasi:

3. Dasar Teori [kembali]

Resistor

Untuk mengetahui nilai resistansi dari suatu resistor, dapat dilihat dari tabel berikut:

4 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 10⁵
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 10⁵ = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

5 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10ⁿ)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5
Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 10⁵
Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 10⁵ = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

Ground

Berfungsi sebagai penahan arus. Pada ilmu listrik satu fasa, kita sering mendengar istilah kabel fasa, netral, dan ground. Untuk kabel fasa sudah jelas yaitu kabel yang mengandung tegangan. Ciri utama dari kabel fasa adalah bisa ditestpen akan menyala. Sedangkan untuk kabel neutral dan ground masih banyak orang bingung sehingga mengganggap sama antara netral dan ground. Untuk itu pada artikel ini akan dibahas apa perbedaan antara kabel netral dan ground.

Kabel netral adalah kabel bermuatan listrik rendah(mendekati nol) dan dipakai sebagai acuan. Seperti kita ketahui, agar terjadi aliran arus listrik maka harus ada beda potensial. Untuk itu, apabila kita hanya menggunakan kabel fasa masuk dalam komponen listrik, misalnya lampu, maka lampu tidak akan menyala. Apabila kita tambahkan kabel netral maka akan terjadi beda potensial antara kabel fasa dan netral yang melewati lampu tadi sehingga lampu menyala. Ciri dari kabel ini adalah apabila ditestpen maka testpen tidak menyala.

Kabel ground berfungsi sebagai proteksi apabila terjadi kebocoran arus. Kebocoran arus adalah apabila isolasi kabel atau perangkat elektronik rusak, maka arus listrik bisa mengalir di konduktor yang bersentuhan dengannya. Misal ada kabel kulkas yang mengelupas, akan berbahaya jika kabel yang terkelupas ini menempel di body kulkas yang terbuat dari besi/alumunium karena menyebabkan body kulkas memiliki arus listrik dan bisa menimbulkan sengatan listrik apabila terpegang. Sesuai namanya, kabel ground adalah kabel yang terhubung ke tanah/bumi yang akan membuang arus bocor tadi ke tanah. Karena berfungsi sebagai proteksi, arus listrik tetap bisa mengalir hanya dengan kabel fasa dan netral.

Oscilloscope

Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang berfungsi untuk memproyeksikan frekuensi dan sinyal listrik dalam bentuk grafik.

Tombol/Sakelar dan Indikator Osiloskop

Tombol Power ON/OFF
Tombol Power ON/OFF berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan Osiloskop
Lampu Indikator
Lampu Indikator berfungsi sebagai Indikasi Osiloskop dalam keadaan ON (lampu Hidup) atau OFF (Lampu Mati)
ROTATION
Rotation pada Osiloskop berfungsi untuk mengatur posisi tampilan garis pada layar agar tetap berada pada posisi horizontal. Untuk mengatur rotation ini, biasanya harus menggunakan obeng untuk memutarnya.
INTENSITY
Intensity digunakan untuk mengatur kecerahan tampilan bentuk gelombang agar mudah dilihat.
FOCUS
Focus digunakan untuk mengatur penampilan bentuk gelombang sehingga tidak kabur
CAL
CAL digunakan untuk Kalibrasi tegangan peak to peak (VP-P) atau Tegangan puncak ke puncak.
POSITION
Posistion digunakan untuk mengatur posisi Vertikal (masing-masing Saluran/Channel memiliki pengatur POSITION).
INV (INVERT)
Saat tombol INV ditekan, sinyal Input yang bersangkutan akan dibalikan.
Sakelar VOLT/DIV
Sakelar yang digunakan untuk memilih besarnya tegangan per sentimeter (Volt/Div) pada layar Osiloskop. Umumnya, Osiloskop memiliki dua saluran (dual channel) dengan dua Sakelar VOLT/DIV. Biasanya tersedia pilihan 0,01V/Div hingga 20V/Div.
VARIABLE
Fungsi Variable pada Osiloskop adalah untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) arah vertikal pada saluran atau Channel yang bersangkutan. Putaran Maksimum Variable adalah CAL yang berfungsi untuk melakukan kalibrasi Tegangan 1 Volt tepat pada 1cm di Layar Osiloskop.
AC – DC
Pilihan AC digunakan untuk mengukur sinyal AC, sinyal input yang mengandung DC akan ditahan/diblokir oleh sebuah Kapasitor. Sedangkan pada pilihan posisi DC maka Input Terminal akan terhubung langsung dengan Penguat yang ada di dalam Osiloskop dan seluruh sinyal input akan ditampilkan pada layar Osiloskop.
GND
Jika tombol GND diaktifkan, maka Terminal INPUT akan terbuka, Input yang bersumber dari penguatan Internal Osiloskop akan ditanahkan (Grounded).
VERTICAL INPUT CH-1
Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 1 (Channel 1)
VERTICAL INPUT CH-2
Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 2 (Channel 2)
Sakelar MODE
Sakelar MODE pada umumnya terdiri dari 4 pilihan yaitu CH1, CH2, DUAL dan ADD.
CH1 = Untuk tampilan bentuk gelombang Saluran 1 (Channel 1).
CH2 = Untuk tampilan bentuk gelombang Saluran 2 (Channel 2).
DUAL = Untuk menampilkan bentuk gelombang Saluran 1 (CH1) dan Saluran 2 (CH2) secara bersamaan.
ADD = Untuk menjumlahkan kedua masukan saluran/saluran secara aljabar. Hasil penjumlahannya akan menjadi satu gambar bentuk gelombang pada layar.
x10 MAG
Untuk pembesaran (Magnification) frekuensi hingga 10 kali lipat.
POSITION
Untuk penyetelan tampilan kiri-kanan pada layar.
XY
Pada fungsi XY ini digunakan, Input Saluran 1 akan menjadi Axis X dan Input Saluran 2 akan menjadi Axis Y.
Sakelar TIME/DIV
Sakelar TIME/DIV digunakan untuk memilih skala besaran waktu dari suatu periode atau per satu kotak cm pada layar Osiloskop.
Tombol CAL (TIME/DIV)
ini berfungsi untuk kalibrasi TIME/DIV
VARIABLE
Fungsi Variable pada bagian Horizontal adalah untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) TIME/DIV.
GND
GND merupakan Konektor yang dihubungkan ke Ground (Tanah).
Tombol CHOP dan ALT
CHOP adalah menggunakan potongan dari saluran 1 dan saluran 2.
ALT atau Alternate adalah menggunakan saluran 1 dan saluran 2 secara bergantian.
HOLD OFF
HOLD OFF untuk mendiamkan gambar pada layar osiloskop.
LEVEL
LEVEL atau TRIGGER LEVEL digunakan untuk mengatur gambar yang diperoleh menjadi diam atau tidak bergerak.
Tombol NORM dan AUTO
Tombol LOCK
Sakelar COUPLING
Menunjukan hubungan dengan sinyal searah (DC) atau bolak balik (AC).
Sakelar SOURCE
Penyesuai pemilihan sinyal.
TRIGGER ALT
SLOPE
EXT
Trigger yang dikendalikan dari rangkaian di luar Osiloskop.

Dioda

Diode (diode) adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Berikut ini adalah fungsi dari dioda antara lain:

· Untuk alat sensor panas, misalnya dalam amplifier.

· Sebagai sekering(saklar) atau pengaman.

· Untuk rangkaian clamper dapat memberikan tambahan partikel DC untuk sinyal AC.

· Untuk menstabilkan tegangan pada voltage regulator

· Untuk penyearah

· Untuk indikator

· Untuk alat menggandakan tegangan.

· Untuk alat sensor cahaya, biasanya menggunakan dioda photo.

Simbol dioda adalah :

Untuk menentukan arus zenner berlaku persamaan:

Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.

Kapasitor

Kapasitor merupakan komponen elektronika yang terdiri dari dua konduktor. Dimana keduanya dipisahkan oleh dua penyekat yang disebut dengan keping. Sederhanannya fungsi utama kapasitor adalah untuk menyimpan energi listrik, namun masih banyak lagi fungsi-fungsi kapasitor yang harus kamu ketahui.

Cara menentukan:

Nilai kapasitor (104J) : 10 * 10^4 pF = 10^5 pF = 100nF; toleransi 5% = ± 95nF sampai 105nF
Kapasitor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara.
Cara menghitung nilai kapasitor :
1. Masukan 2 angka pertama langsung untuk nilai kapasitor.
2. Angka ke-3 berfungsi sebagai perpangkatan (10^n) nilai kapasitor.
3. Satuan kapasitor dalam piko farad.
4. Huruf terakhir menyatakan nilai toleransi dari kapasitor.

Daftar nilai toleransi kapasitor :
B = 0.10pF
C = 0.25pF
D = 0.5pF
E = 0.5%
F = 1%
G = 2%
H = 3%
J = 5%
K = 10%
M = 20%
Z = + 80% dan -20%

Pinout:

Spesifikasi:

Transistor

Transistor merupakan sebuah alat semikonduktor yang dapat dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal.

Spesifikasi:

NPN

Transistor NPN adalah transistor bipolar yang menggunakan arus listrik kecil dan tegangan positif pada terminal Basis untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan yang lebih besar dari Kolektor ke Emitor.

Rumus dari Transitor adalah :

h_FE = iC/iB

dimana, iC = perubahan arus kolektor

iB = perubahan arus basis

h_FE = arus yang dicapai

Simbol NPN di proteus :

Aplikasi yang dijelaskan di sini mengambil keuntungan penuh dari impedansi input transistor efek medan yang tinggi, isolasi yang ada antara gerbang dan sirkuit pembuangan, dan linear wilayah karakteristik JFET yang memungkinkan mendekati perangkat dengan elemen resistif antara terminal drain dan source. Salah satu aplikasi JFET yang paling umum adalah sebagai resistor variabel yang nilai resistansinya dikendalikan oleh tegangan dc yang diberikan pada terminal gerbang. Pada Gambar 7.63a, wilayah linier transistor JFET telah ditunjukkan dengan jelas. Pada Gambar 7.63b, daerah linier telah diperluas ke tegangan drain-to-source maksimum sekitar 0,5 V. Perhatikan bahwa meskipun kurva memang memiliki beberapa kelengkungan, mereka bisa mudah didekati dengan garis yang cukup lurus, semuanya berasal dari persimpangan sumbu dan kemiringan ditentukan oleh tegangan dc gerbang-ke-sumber. Ingat dari diskusi sebelumnya bahwa untuk plot I–V di mana arus adalah sumbu vertikal dan tegangan adalah sumbu horizontal, semakin curam kemiringannya, semakin kecil hambatannya; dan lebih horizontal kurva, semakin besar hambatannya. Hasilnya adalah garis vertikal memiliki resistansi 0 Ω dan garis horizontal memiliki resistensi tak terbatas. Pada VGS = 0 V, kemiringannya paling curam dan resistensi paling sedikit. Ketika tegangan gerbang-ke-sumber menjadi semakin negatif, kemiringan menurun sampai hampir horizontal di dekat tegangan pinch-off. Dengan menggunakan hukum Ohm, mari kita hitung hambatan yang terkait dengan setiap kurva pada Gambar 7.63b menggunakan arus yang menghasilkan tegangan drain-to-source sebesar 0,4 V.

Secara khusus, perhatikan bagaimana resistansi saluran ke sumber meningkat saat gerbang ke sumber

tegangan mendekati nilai pinch-off. Hasil yang baru saja diperoleh dapat diverifikasi oleh Persamaan. (6.1) menggunakan tegangan pinch-off -3 V dan Ro = 100 pada VGS = 0 V. Kita punya

Meskipun hasilnya tidak sama persis, untuk sebagian besar aplikasi disediakan Persamaan (6.1).

perkiraan yang sangat baik untuk tingkat resistensi aktual untuk RDS. Perlu diingat bahwa kemungkinan level V GS antara 0 V dan pinch-off tidak terbatas, menghasilkan kisaran penuh nilai resistor antara 100 Æ dan 3,3 kÆ. Oleh karena itu, secara umum pembahasan di atas dirangkum oleh Gambar 7.64a. Untuk VGS = 0 V, kesetaraan dari Gambar 7.64b akan menghasilkan; untuk VGS = -1,5 V, persamaan dari Gambar 7.64c ; dan seterusnya

Sekarang mari kita selidiki penggunaan resistansi drain yang dikontrol tegangan ini dalam penguat nonin verting pada Gambar 7.65a — noninverting menunjukkan bahwa sinyal input dan output

berada dalam fase. Op-amp pada Gambar 7.65a dibahas secara rinci pada Bab 10 , dan persamaannya

untuk keuntungan diturunkan di Bagian 10.4. Jika Rf = R1, gain yang dihasilkan adalah 2, seperti yang ditunjukkan oleh sinyal sinusoidal dalam fase dari Gambar. 7.65a . Pada Gambar 7.65b, resistor variabel telah diganti dengan JFET n-channel. Jika

Rf = 3,3 k dan transistor pada Gambar 7.63 digunakan, gain dapat diperpanjang dari 1 + 3,3 k >3,3 k = 2 hingga 1 + 3,3 k >100 = 34 untuk V GS bervariasi dari -2,5 V hingga 0 V, masing-masing. Oleh karena itu, secara umum, penguatan penguat dapat diatur pada nilai berapa pun antara 2 dan 34 dengan hanya mengontrol tegangan biasing dc yang diterapkan. Efek dari ini jenis kontrol dapat diperluas ke berbagai macam aplikasi. Misalnya, jika tegangan baterai radio harus mulai turun karena penggunaan yang lama, tingkat dc di gerbang pengendalian JFET akan turun, dan level RDS juga akan turun. Penurunan RDS akan menghasilkan peningkatan penguatan untuk nilai R f yang sama, dan volume keluaran radio dapat dipertahankan.

Salah satu faktor terpenting yang mempengaruhi stabilitas sistem adalah variasi temperatur. Saat sistem memanas, kecenderungan yang biasa adalah keuntungan meningkat, yang mana di

gilirannya biasanya akan menyebabkan pemanasan tambahan dan pada akhirnya dapat mengakibatkan kondisi dimaksud sebagai "pelarian termal." Melalui desain yang tepat, termistor dapat diperkenalkan sesuai keinginan mempengaruhi tingkat bias dari resistor JFET variabel yang dikontrol tegangan. Sebagai perlawanan dari thermistor turun dengan peningkatan panas, kontrol bias JFET bisa seperti itu

bahwa resistansi pengurasan berubah dalam desain amplifier untuk mengurangi penguatan pembentukan efek penyeimbang. Untuk noninverting amplifier, salah satu keuntungan terpenting terkait dengan menggunakan JFET untuk kontrol adalah fakta bahwa itu adalah dc daripada kontrol ac. Untuk kebanyakan sistem, kontrol dc tidak hanya menghasilkan pengurangan kemungkinan penambahan derau yang tidak diinginkan ke sistem, tetapi juga juga cocok untuk remote control. Misalnya, pada Gambar 7.66a , panel kendali jarak jauh mengontrol gain amplifier untuk speaker dengan saluran ac yang terhubung ke variabel resistor.

Timer Network

Isolasi yang tinggi antara rangkaian gerbang dan saluran pembuangan memungkinkan desain pengatur waktu yang relatif sederhana seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.67. Sakelar adalah sakelar yang biasanya terbuka (NO), yang ketika ditutup, akan membuat kapasitor menjadi pendek dan menyebabkan tegangan terminalnya turun dengan cepat ke 0 V. Jaringan switching dapat menangani pelepasan tegangan yang cepat melintasi kapasitor

Sistem Fiber Optik

Pengenalan teknologi fiber optik memiliki efek signifikan pada industri komunikasi. Kapasitas pembawa informasi dari kabel serat optik secara signifikan lebih besar daripada yang disediakan oleh metode konvensional dengan sepasang kabel individual. Selain itu, ukuran kabel berkurang, kabel lebih murah, crosstalk karena efek elektromagnetik antara konduktor pembawa arus dihilangkan, dan noise pickup akibat gangguan eksternal seperti petir dihilangkan. Industri serat optik didasarkan pada fakta bahwa informasi dapat ditransmisikan pada seberkas cahaya. Padahal kecepatan cahaya melalui ruang bebas adalah 3 x 10^8 meter per detik. Pada Gambar 7.68 , elemen dasar kabel serat optik terdefinisikan. Inti kaca atau plastik kabel bisa sekecil 8 mm, yang mendekati 1/10 diameter rambut manusia. Inti dikelilingi oleh lapisan luar yang disebut kelongsong, yang juga terbuat dari kaca

atau plastik, tetapi memiliki indeks bias yang berbeda untuk memastikan cahaya di inti yang mengenai

permukaan luar inti dipantulkan kembali ke inti. Lapisan pelindung kemudian ditambahkan

untuk melindungi dua lapisan dari efek lingkungan luar.

Komponen dasar sistem komunikasi optik ditunjukkan pada Gambar 7.69. Itu

sinyal input diterapkan ke modulator cahaya yang tujuan utamanya adalah untuk mengubah sinyal input

ke salah satu tingkat intensitas cahaya yang sesuai untuk diarahkan ke panjang serat optik

kabel. Informasi tersebut kemudian dibawa melalui kabel ke stasiun penerima, di mana a

demodulator cahaya mengubah intensitas cahaya yang bervariasi kembali ke level voltase yang cocok

yang berasal dari sinyal asli.

Arus untuk fotodioda adalah arus balik arah yang ditunjukkan pada Gambar 7.70a, tetapi dalam ekuivalen ac fotodioda dan resistor R sejajar seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.70b , membentuk sinyal yang diinginkan dengan polaritas ditampilkan di gerbang JFET. Kapasitor C hanyalah rangkaian terbuka ke dc untuk mengisolasi pengaturan bias untuk fotodioda dari JFET dan hubung singkat seperti yang ditunjukkan sinyal vs . Sinyal yang masuk kemudian akan diperkuat dan akan muncul di saluran pembuangan terminal keluaran JFET.

Driver Relay MOSFET

Driver relay MOSFET yang akan dijelaskan di bagian ini adalah contoh yang sangat baik tentang bagaimana FET dapat digunakan untuk menggerakkan jaringan arus tinggi/tegangan tinggi tanpa menarik arus atau daya dari sirkuit penggerak. Impedansi input FET yang tinggi pada dasarnya mengisolasi dua bagian jaringan tanpa memerlukan hubungan optik atau elektromagnetik. Jaringan yang akan dijelaskan dapat digunakan untuk berbagai aplikasi, tetapi aplikasi kita akan terbatas pada sistem alarm yang diaktifkan ketika seseorang atau sesuatu melewati bidang cahaya yang ditransmisikan. LED IR (inframerah—tidak terlihat) pada Gambar 7.71 mengarahkan cahayanya melalui corong pengarah untuk mengenai permukaan sel fotokonduktif (Bagian 16.7) jaringan pengendali.

4. Example [kembali]

1. JFET memiliki arus drain 5 mA. Jika IDSS = 10 mA dan VGS (off) = – 6 V, tentukan nilai (i) VGS dan (ii) VP.

SOLUSI :

2. Data JFET memberikan informasi berikut: IDSS = 3 mA, VGS (off) = – 6V dan gm (maks) = 5000 μS. Tentukan transkonduktansi untuk VGS = - 4V dan temukan ID arus drain pada titik ini.

SOLUSI :