Praktikum Modul 1 Komponen Elektronika Dasar

PRAKTIKUM ELEKTRONIKA

MODUL 1

KOMPONEN DASAR ELEKTRONIKA

Laboratorium Hardware UNPAD

LABORATORIUM HARDWARE

PROGRAM STUDI TEKNIK KOMPUTER

FMIPA UNIVERSITAS PADJADJARAN

MODUL 1

Komponen Dasar Elektronika

I.         Tujuan Praktikum

·         Mahasiswa dapat mengenal dan mengetahui fungsi komponen dasar elektronika

·         Mahasiswa dapat menggunakan alat ukur elektronika

·         Mahasiswa dapat menghitung nilai komponen dasar elektronika dengan menggunakan alat ukur elektronika.

II.      Alat Dan Komponen Praktikum

·         Multimeter

·         Osiloskop

·         Signal Generator

·         Kertas Milimeter blok

·         Resistor

·         Kapasitor

III.   Teori Dasar

3.1.1                  Komponen Elektronika

Dalam elektronika, komponen-komponen dasar terbagi 2 yaitu:

1.      Komponen Aktif

Komponen aktif adalah komponen elektronika yang mengoperasikannya membutuhkan arus dan tegangan sendiri (dengan kata lain komponen tersebut bekerja/berfungsi apabila mendapatkan arus dan tegangan sendiri) contohnya: transistor, op-amp, IC, dll.

1.1              Transistor

Transistor adalah alat semi konduktor yang dipakai untuk penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Pada prinsipnya, suatu transistor terdiri atas dua buah dioda yang disatukan.

Agar transistor dapat bekerja, kepada kaki-kakinya harus diberikan tegangan, tegangan ini dinamakan bias voltage. Basisemitor diberikan forward voltage. Sedangkan basis kolektor diberikan reverse voltage. Sifat transistor adalah bahwa antara kolektor dan emitor akan ada arus (transistor akan mengantar) bila ada arus basis. Makin besar arus basis makin besar pengantarnya.

Gambar 1 1.1 Lambang Transistor

Berbagai bentuk transistor yang terjadi dipasaran, bahan selubung kemasannya juga ada berbagai macam misalnya selubung logam, keramik dan ada yang berselubung polyester Transistor pada umumnya mempunyai kaki tiga, kaki pertama disebut basis, kaki berikutnya disebut kolektor dan kaki berikutnya disebut emitor.

Gambar 2 1.1 Transistor

Suatu arus yang terkecil pada basis akan menimbulkan arus yang lebih besar diantara kolektornya, maka dari itu transistor digunakan untuk memperkuat arus (amplifier). Terdapat dua jenis transistor ialah jenis NPN dan jenis PNP. Pada transistor jenis PNP tegangan basis dan kolektornya negatif terhadap tegangan emitor.

SYMBOL TRANSISTOR NPN DAN PNP

Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedekimian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate (gerbang logika), memory, dan komponen-komponen lainnya.

1.1              Integrated Circuit

Integrated Circuit (IC) adalah suatu rangkaian elektronika yang dikemas menjadi suatu kemasan yang kecil. Beberapa rangkaian yang besar dapat di integrasikan menjadi satu dan dikemas dalam kemasan yang kecil. Suatu IC yang kecil dapat membuat ratusan bahkan ribuan komponen.

BENTUK SEPERTI TRANSISTOR

Bentuk IC bermacam-macam, ada yang berkaki 3 misalnyaLM7805, ada yang seperti transistor dengan kaki yang banyak LM741. Bentuk IC ada yang menyerupai sisir (single in line), bentuk lain adalah segi empat dengan kaki-kaki berada pada keempat sisinya, akan tetapi kebanyakan IC berikut dual in line (DIL).

DUAL IN LINE (DIL)

IC yang berbentuk bulat dan dual in line, kaki-kakinya diberi nomor urut dengan urutan searah jarum jam, kaki nomor satu diberikan tanda titik atau takikan. Setiap IC ditandai dengan nomor type, nomor ini biasanya menunjukan jenis IC, jadi bila nama nomornya sama maka IC amplifier type 741 dapat muncul dengan tanda uA741, LM741, MC741, RM 741, SN72741 dan sebagainya.

1. Komponen Pasif

Komponen pasif adalah komponen elektronika yang pengoperasiannya tidak membutuhkan arus dan tegangan tersendiri (dengan kata lain komponen ini berfungsi walaupun tidak menerima arus dan tegangan tersendiri) ex: resistor, kapasitor, dioda, dll.

1.1              Resistor

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

Berdasarkan kebutuhan dalam rangkaian yang berbeda, maka bentuk dari sebuah resistor dapat berbeda terkait dengan daya yang mampu bekerja pada resistor tersebut. Untuk daya yang rendah berkisar antara 0,25 Watt – 1 Watt umunya memiliki bentuk yang kecil, sedangkan untuk daya yang cukup besar berkisar 2 Watt – 25 Watt umumnya memiliki bentuk yang lebih besar.

Tipe resistor yang umumnya 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 Assiciation) seperti yang ditunjukan pada tabel berikut.

Tabel -1: Nilai Warna Gelang Resistor

Gambar 3.1.1 : Resistor dan warna gelang

Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang toleransi berwarna coklat merah, emas, emas atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini berada pada badan resistor yang paling pojok atau dengan lebar yang lebih menonjol, sedangkan warna gelang yang pertama dan letaknya lebih ke dalam merupakan nilai wal untuk restitansinya. Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui beberapa toleransi dari resistor tersebut. Kalau anda telah bisa menentukan mana gelang yang pertama selanjutnya adalah membaca nilairesistansinya.

            Jumlah gelang yang melingkar pada resistor umumnya sesuai dengan besar toleransinya. Biasanya Resistor dengan toleransi  %, 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 menunjukan besar nilai satuan, dan gelang terakhir adalah faktor pengalinya.

            Misalnya resistor dengan gelang kuning, violet, merah dan emas. Gelang berwarna emas adalah gelang toleransi. Jika gelang toleransi berwarna emas, berarti resistor ini memiliki toleransi 5%. Nilai resistansinya dihitung sesuai dengan urutan warnanya. Pertama yang dilakukan adalah menentukan nilai satuan dari resistor ini. Karena resistor ini resistor 5% (yang biasa memiliki tiga gelang selain gelang toleransi), maka nilai satuannya ditentukan oleh gelang pertama dan gelang kedua. Masih dari 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 47x100 = 4.7K Ohm dan toleransinya adalah 5%.

1.1              Kapasitor / kondensator

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 diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan positif negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan listrik tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif Muatan elektrik ini “Tersimpan” selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, penomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.

Kapasitor elektrolit diidentikan mempunya dua kaki dan kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung.

Gambar 3.1.2 Lambang kondesator Elektrolit pada skema elektronika

Kapasitor jenis lain kebanyakannilai kapasitasnya lebih rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau, dan lainnya seperti tablet atau kancing baju yang sering disebut kapasitor (capacitor).

Gambar 3.1.3 Lambang kapasitor (tidak mempunyai kutub) pada skema elektronika

• Tipe Kapasitor

Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic electrolytc dan electrochemical.

• Membaca Kapasitansi

Pada kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis dengan angka yang  jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan polaritasnya. Misalnyapada kapasitor elektrolit dengan jelas tertulis nilai kapasitansinya sebesar 22uf/25v.

Kapasitor yang ukuran fisiknya mungil dan kecil biasanya hanya tertulis 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 menunjukan 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 pf atau = 100 nf. Contoh lain misalnya tertulis 222, artinya kapasitansi kapasitor tersebut adalah 22 x 100 = 2200 pf = 2.2 nf.

• Tegangan Kerja (Working Voltage)

Tegangan kerja adalah tegangan maksimum yang diizinkan 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.

1.1                        Alat-alat Ukur Elektronika

1.                  Osiloskop

Osiloskop adalah sebuah alat yang digunakan untuk melihat bentuk sinyal yang sedang diamati. Dengan Osiloscope maka kita dapat mengetahui berapa frekuensi, periode dan tegangan dari sinyal yang tampil pada display. Dengan sedikit penyetelan kita juga bisa mengetahui beda fasa antara sinyal masukan dan sinyal keluaran.

Gambar 3.2.1 Osiloscope

Osiloscope terdiri atasdua bagian utama yaitu display dan panel kontrol. Display Menyerupai tampilan layar televisi hanya saja tidak berwarna warni dan berfungsi sebagai tempat sinyal uji ditampilkan. Pada layar ini terdapat garis-garis melintang secara vertikal dan horizontal yang membentuk kotak-kotak yang disebut div. Arah horizontal mewakili sumbu waktu dan garis vertikal mewakili sumbu tegangan. Panel kontrol berisi tombol-tombol yang bisa digunakan untuk menyesuaikan tampilan di layar.

            Pada umunya Osiloscope terdiri dari dua kanal yang bisa digunakan untuk melihat dua sinyal yang berlainan, sebagai contoh kanal satu untuk melihat sinyal masukan dan kanal dua untuk melihat sinyal keluaran.

            Sebelum Osiloscope digunakan untuk melihat sinyal pada display, maka Osiloscope perlu di kalibrasi terlebih dahulu agar tidak terjadi kesalahan fatal dalam pengukuran. Hal-hal yang perlu diperhatikan antara lain adalah:

1. Memastikan alat ukur dan Osiloscope ditanahkan (digroundkan). Disamping untuk keamanan hal ini juga untuk mengurangi noise dari frekuensi radio atau jala-jala.
2. Memastikan Probe dalam keadaan baik.
3. Kalibrasi tampilan bisa dilakukan dengan panel kontrol yang ada di Osiloscope.

Tombol-tombol yang terdapat di panel osiloscope antara lain:

Focus                           : Digunakan untuk mengatur fokus.

Itensity                         : Untuk mengatur kecerahan garis yang ditampilkan di layar.

Trace Rotation             : Mengatur kemiringan garis sumbu Y = 0 di layar.

Volt/div                       : Mengatur berapa nilai tegangan yang diwakili oleh satu div di layar.

Position                        : Untuk mengatur posisi normal sumbu X (ketika sinyal masuknya nol).

AC/DC                          : Mengatur fungsi kapasitor kopling di terminal masukan osiloskop. Jika tombol pada posisi AC maka pada terminal masukan diberi kapasitor kopling sehingga hanya melawan komponen AC dari sinyal masukan. Namun jika tombol diletakkan pada posisi DC maka sinyal akan terukur dengan komponen DC-nya diikutsertakan.

Ground                          : Digunakan untuk melihat letak posisi ground di layar.

Channel ½                     : Memilih saluran / kanal yang digunakan.

            Langkah awal pemakaian adalah pengkalibrasian, ketika tidak ada sinyal masukan yang pertama kali harus muncu pada layar adalah garis lurus mendatar. Yang perlu disetel adalah fokus, intensitas, kemiringan, x position, dan y position. Dengan menggunakan tegangan referensi yang terdapat di Osiloscope maka kita bisa melakukan pengkalibrasian sederhana.

            Ada dua tegangan referensi yang bisa dijadikan acuan yaitu tagangan persegi 2 Vpp dan 0.2 Vpp dengan frekuensi 1 Khz. Setelah probe dikalibrasi maka dengan menempelkan probe pada terminal tegangan acuan maka akan muncul tegangan persegi pada layar. Jika yang dijadikan acuan adalah tegangan 2 Vpp maka pada posisi 1 Volt/div (satu kotak vertikal mewakili tegangan 1 Volt) harus terdapat nilai tegangan dari puncak ke puncak sebanyak dua kotak dan gelombang untuk satu kotak. Jika masih belum tepat maka perlu disetel menggunakan potensio yang terdapat ditengah-tengah knob pengganti volt/div atau kalau pada gambar Osiloscope diatas berupa potensio dengan label “var”.

1.                  Multimeter

Untuk mengukur besaran listrik secara langsung digunakan multimeter yang didalamnya terdapat voltmeter, amperemeter, dan ohmmeter. Ada dua macam multimeter yang dipakai selama percobaan yaitu multimeter analog dan digital. Hasil pembacaan multimeter digital biasanya lebih teliti karena nilai besaran yang terukur langsung ditampilkan pada display, sehingga kita tidak perlu memperkirakan lagi, sedangkan pada multimeter analog kita akan menemui kesulitan dalam pembacaan hasil pengukuran terutama jika sensivitasinya kurang. Selain pada multimeter analog, penyimpangan/pergerakan jarum penunjuknya sering tidak stabil dan jarum berosilasi sehingga pembacaan tidak akurat. Untuk menggunakan multimeter ini kita tinggal menyetel agar sesuai dengan kebutuhan, misalnya untuk mengukur arus maka tombol diarahkan ke amperemeter, untuk pengukuran tegangan tombol di voltmeter dan pengukuran resistansi tombol di ohmmeter. Perlu diperhatikan agar multimeter berada dalam keadaan off saat pada pertama kali dihubungkan dengan sumber tegangan, setelah terhubung berubah multumeter di-on kan. Pada multimeter terdapat beberapa skala dengan range yang berbeda yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan kita.

1.                  Function Generator

Function Generator ini bisa menghasilkan sinyal dalam bentuk sinus, segitiga dan kotak dengan tegangan puncak ke puncak mulai dari 0 s/d 20 Vpp. Frekuensinya bisa diatur mulai dari 0 s/d 22 KHz. Prinsip kerjanya hampir sama dengan panel generator sinyalpada meja praktikum. Pada beberapa jenis, alat ini memiliki display/praga digital yang berupa seven segment untuk menampilkan besar frekuensi yang kita gunakan sehingga dapat mengatur sesuai dengan yang kita butuhkan. Sinyal keluaran function generator portable lebih stabil. Untuk menggunakannya, pertama-tama atur faktor pengali sesuai dengan kebutuhan kita, lalu putar tombol frekuensidan amplitudo untuk mendapatkan nilai yang diinginkan.

Gambar 3.2.2 function generator

Keterangan:

1.        Tombol untuk mengatur besar pengali.

2.        Pengatur frekuensi, untuk menaikan dan menurunkan nilai frekuensi agar diperoleh frekuensi yang dibutuhkan.

3.        Tombol untuk memilih sinyal yang digunakan, terdiri dari sinyal sinus, segitiga, dan persegi.

4.      Tombol pengatur amplitudo sinyal.

5.   Display peraga, untuk menampilkan besar frekuensi yang dihasilkan oleh generator.