SUB BAB 2.15 COMPUTER ANALYSIS



1. Pendahuluan[Back]

Dioda (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. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya. Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah.
Penyearah digunakan untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus atau tegangan
tersebut harus benar-benar rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi
peralatan yang dicatu.oleh karena itu Dioda sangat diperlukan di tiap-tiap peralatan elektronik

Computer Analysis (Analisis Komputer)/Rangkaian elektronik dapat mengikuti salah satu dari dua jalur: menggunakan karakteristik aktual atau menerapkan model perkiraan untuk perangkat.
Untuk dioda, pembahasan awal akan mencakup karakteristik sebenarnya untuk menunjukkan dengan jelas bagaimana karakteristik perangkat dan parameter jaringan berinteraksi. Setelah hasil yang diperoleh yakin, model perkiraan sepotong-sepotong akan digunakan untuk memverifikasi hasil yang ditemukan menggunakan karakteristik lengkap. Peran dan respon berbagai elemen sistem elektronik penting untuk dipahami tanpa henti

2. Tujuan[Back]
   * 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

3. Alat dan Bahan

A. Bahan

  • Grounding
 Berfungsi sebagai penahan arus

  • Dioda
         Berfungsi mengubah gelombang arus bolak balik Menjadi gelombang searah.


  • Resistor
          Berfungsi sebagai Hambatan.



   
  • Baterai/Sumber Tegangan
     Berfungsi sebagai sumber energi/tegangan.
    

      B. Alat
  • Voltmeter
        Berfungsi untuk mengukur tegangan.


  • Amperemeter
         Berfungsi untuk mengukur arus.
    


4. Dasar Teori[Back]

A. 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.

B. Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkain elektronika. Sebagaimana fungsi resistor yang sesuai namanya bersifat resistif dan termasuk salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif.

Cicin warna yang terdapat pada resistor terdiri dari 4, 5, dan 6 ring warna. Dari cicin warna yang terdapat dari suatu resistor tersebut memiliki arti dan nilai dimana nilai resistansi resistor dengan kode warna yaitu  :


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 (10^n)
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 10^5
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 10^5 = 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 (10^n)
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 10^5
Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 10^5 = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

Kode Huruf Resistor

Resistor dengan kode huruf dapat kita baca nilai resistansinya dengan mudah karenanilia resistansi dituliskan secara langsung. Pad umumnya resistor yang dituliskan dengan kode huruf memiliki urutan penulisan kapasitas daya, nilai resistansi dan toleransi resistor. Kode huruf digunakan untuk penulisan kode resistansi dari toleransi resistor.



Kode Huruf Untuk Nilai Resistansi :

§     R, berarti x1 (Ohm)

§     K, berarti x1000 (KOhm)

§     M, berarti x 1000000 (MOhm)

Kode Huruf Untuk Nilai Toleransi :

§     F, untuk toleransi 1%

§     G, untuk toleransi 2%

§     J, untuk toleransi 5%

§     K, untuk toleransi 10%

§     M, untuk toleransi 20%


C. Oscilloscope

Osiloskop adalah alat ukur elektronika yang berfungsi untuk memproyeksi atau membentuk sinyal listrik menjadi bentuk gambar grafik, sehingga nantinya dapat dipelajari serta dipahami. Output yang dihasilkan ketika memakai osiloskop berbentuk suatu gelombang sinyal yang bergerak secara berulang-ulang. Jadi dengan menggunakan alat osiloskop, bentuk gelombang sinyal atau frekuensi listrik pada suatu rangkaian elektronika dapat dilihat dan diketahui secara detail. Alat osiloskop akan menampilkan sebuah gambar grafik dengan dua sumbu yaitu dimensi analog sumbu X (waktu) dan sumbu Y (tegangan).


Tombol/Sakelar dan Indikator Osiloskop

1.     INV (INVERT)

saat tombol INV ditekan, sinyal Input yang bersangkutan akan dibalikan.

2.     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.

3.     POSITION

digunakan untuk mengatur posisi Vertikal (masing-masing Saluran/Channel memiliki pengatur POSITION).

4.     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.

5.     x10 MAG

untuk pembesaran frekuensi sampai 10 kali lipat.

6.     POSITION

untuk penyetelan tampilan kiri-kanan pada layar.

7.     XY

pada fungsi XY ini digunakan, Input Saluran 1 akan menjadi Axis X dan Input Saluran 2 akan menjadi Axis Y.

8.     Sakelar TIME/DIV

digunakan untuk memilih skala besaran waktu dari suatu periode atau per satu kotak cm pada layar Osiloskop.

9.     HOLD OFF

untuk mendiamkan gambar pada layar osiloskop.

10.  LEVEL LEVEL atau TRIGGER LEVEL

digunakan untuk mengatur gambar yang diperoleh menjadi diam atau tidak bergerak.

11.  Tombol NORM dan AUTO

12.  Tombol LOCK

13.  Sakelar COUPLING

menunjukan hubungan dengan sinyal searah (DC) atau bolak balik (AC).

14.  Sakelar SOURCE

penyesuai pemilihan sinyal.

15.  TRIGGER ALT

16.  SLOPE

17.  EXT Trigger

yang dikendalikan dari rangkaian di luar Osiloskop.

18.  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.

19.  GND

merupakan Konektor yang dihubungkan ke Ground (Tanah).

20.  VARIABLE

berfungsi untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) TIME/DIV.

21.  Tombol CAL (TIME/DIV)

berfungsi untuk kalibrasi TIME/DIV

22.  VERTICAL INPUT CH-2

sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 2

23.  VERTICAL INPUT CH-1

sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 1

24.  GND

jika tombol GND diaktifkan, maka Terminal INPUT akan terbuka, Input yang bersumber dari penguatan Internal Osiloskop akan ditanahkan (Grounded).

25.  AC – DC

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.

26.  VARIABLE

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.

27.  CAL

digunakan untuk Kalibrasi tegangan peak to peak (VP-P) atau Tegangan puncak ke puncak.

28.  FOCUS

untuk mengatur penampilan bentuk gelombang sehingga tidak kabur

29.  INTENSITY

digunakan untuk mengatur kecerahan tampilan bentuk gelombang agar mudah dilihat.

30.  ROTATION

untuk mengatur posisi tampilan garis pada layar agar tetap berada pada posisi horizontal.

31.  Lampu Indikator

sebagai Indikasi Osiloskop dalam keadaan ON (lampu Hidup) atau OFF (Lampu Mati)

32.  Tombol Power ON/OFF

untuk menghidupkan dan mematikan Osiloskop

33.  Garis Tengah Horizontal dan Vertikal

34.  Garis Grid Vertical

35.  Garis Grid Horizontal

36.  Trace

garis yang digambar oleh Osiloskop yang mewakili sinyal

37.  Layar Osiloskop

 

D. DIODA

Dioda merupakan salah satu komponen aktif yang banyak kegunaannya dalam peranti alat elektronika. Dioda sendiri berasal dari kata 2 suku kata romawi yang berarti DI = dua dan ODA = elektroda atau dua elektroda, dimana elektrodaelektrodanya tersebut adalah ANODA yang merupakan bahan yang terbuat dari semi konduktor bertipe Positip dan KATHODA yang merupakan bahan yang terbuat dari semi konduktor bertipe Negatip. Dioda ditemukan pada tahun 1919 oleh William Henry Eccles. Dioda dapat mengalirkan arus listrik dari kaki Anoda menuju kaki Kathoda (Forward Bias) akan tetapi sebaliknya dioda menghambat arus listrik dari kaki Kathoda menuju kaki Anodha (Reverse Bias).

 

Fungsi Dioda

1.    Sebagai sekering atau juga pengaman.
2.    Untuk suatu rangkaian clamper. Rangkaian ini dapat memberikan tambahan partikel DC untuk sinyal AC.
3.    Untuk penyearah, biasanya juga menggunakan dioda bridge.
4.    Untuk dapat menstabilkan tegangan pada voltage regulator, biasanya menggunakan dioda zener.
5.    Untuk sebuah indikator, biasanya menggunakan LED tau Light Emiting Diode.
6.    Untuk alat menggandakan suatu tegangan.
7.    Untuk sebuah rangkaian clipper. Jenis rangkaian ini membuang suatu tingkatan sinyal yang berada diatas maupun dibawah tegangan tertententu
8.    Untuk alat sensor cahaya, yang biasanya menggunakan dioda photo.
9.    Untuk sebuah rangkaian VCO atau Voltage Controlled Oscilator, biasanya menggunakan dioda varactor.
10. Untuk alat sensor panas, misalnya saja dalam amplifier.

Ada berbagai jenis dioda yang dibuat sesuai dengan fungsinya tanpa meninggalkan karakteristik serta spesifikasinya, seperti dioda penyearah (rectifier), dioda Emisi Cahaya (LED), dioda Zenner, dioda photo (Photo-Dioda) dan Dioda Varactor.

 

1. DIODA PENYEARAH (RECTIFIER)

Dioda penyearah adalah jenis dioda yang berfungsi sebagai penyearah tegangan / arus dari arus bolak-balik (ac) ke arus searah (dc ripple). Selain digunakan sebagai penyearah dioda ini juga digunakan sebagai proteksi polaritas pada driver relay.

 

*Penting* Kaki-kaki dioda yaitu kaki katoda ditandai dengan garis pada ujungnya

 

2.    2. DIODA ZENER

Dioda Zener merupakan dioda junction P dan N yang terbuat dari bahan dasar silikon. Dioda ini dikenal juga sebagai Voltage Regulation Diode yang bekerja pada daerah reverse (kuadran III).

Untuk menentukan arus zenner  berlaku persamaan:

 



*Penting* Dioda zener memiliki batasan tegangan yang dapat ditahan, sebaiknya lihat datasheet terlebih dahulu.

 

3.   3.  DIODA EMISI CAHAYA ( LIGHT EMITTING DIODE )

Dioda emisi cahaya atau dikenal dengan singkatan LED merupakan Solid State Lamp yang merupakan piranti elektronik gabungan antara elektronik dengan optik, sehingga dikategorikan pada keluarga “Optoelectronic”. Sedangkan elektrodaelektrodanya sama seperti dioda lainnya, yaitu anoda (+) dan Katoda (-). \

 

Ada tiga kategori umum penggunaan LED, yaitu :

- Sebagai lampu indikator

- Untuk transmisi sinyal cahaya yang dimodulasikan dalam suatu jarak tertentu

- Sebagai penggandeng rangkaian elektronik yang terisolir secara total.

 

4.    4. DIODA CAHAYA ( PHOTO-DIODE)




Secara umum dioda-cahaya ini mirip dengan PN-Junction, perbedaannya terletak pada persambungan yang diberi celah agar cahaya dapat masuk padanya. Dioda cahaya ini bekerja pada daerah reverse, jadi hanya arus bocor saja yang melewatinya.

 

5.   5.  DIODA VARACTOR

Dioda Varactor disebut juga sebagai dioda kapasitas yang sifatnya mempunyai kapasitas yang berubah-ubah jika diberikan tegangan. Dioda ini bekerja didaerah reverse mirip dioda Zener. Bahan dasar pembuatan dioda varactor ini adalah silikon dimana dioda ini sifat kapasitansinya tergantung pada tegangan yang diberikan padanya. Jika tegangan tegangannya semakin naik, kapasitasnya akan turun. Dioda varikap banyak digunakan pada pesawat penerima radio dan televisi di bagian pengaturan suara (Audio )




Simbol dioda adalah :

 

                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.

 

5. Percobaan[Back
a) Prosedur [Back]

A.


   
                        Gambar 2.146                                                        Gambar 2.147

    Pilih tombol Place part (file tombol atas di bilah alat vertikal paling kanan yang terlihat seperti sirkuit terintegrasi dengan positif masuk di pojok kanan bawah) untuk mendapatkan kotak dialog Place Part. Karena ini yang pertama sirkuit yang akan dibangun, kita harus memastikan bahwa bagian muncul dalam daftar perpustakaan aktif. Pergi ke Libraries dan pilih tombol Add Library (terlihat seperti kotak persegi panjang putus-putus dengan bintang kuning di pojok kiri atas). Hasilnya adalah Browse File di mana analog.olb bisa dipilih, diikuti oleh Buka untuk menempatkannya di daftar aktif Perpustakaan. Ulangi prosesnya untuk menambahkan library eval.olb dan source.olb. Ketiga perpustakaan akan diminta untuk membangun jaringan yang muncul dalam teks ini. Namun, penting untuk menyadari bahwa:

Setelah file perpustakaan dipilih, mereka akan muncul di daftar aktif untuk masing-masing
proyek baru tanpa harus menambahkannya setiap kali—sebuah langkah, seperti langkah folder di atas, yang tidak harus diulang dengan setiap proyek serupa.
    
    Klik x kecil di pojok kanan atas kotak dialog untuk menghapus dialog Place Part
kotak. Kami sekarang dapat menempatkan komponen di layar. Untuk sumber tegangan dc, pilih dulu Tempatkan kunci Bagian lalu pilih SUMBER di daftar pustaka. Di bawah Part List , daftar sumber yang tersedia akan muncul; pilih VDC untuk proyek ini. Setelah VDC dipilih, itu
simbol, label, dan nilai akan muncul pada jendela gambar di kiri bawah dialog kotak. Klik tombol Place Part di bagian atas kotak dialog, dan sumber VDC akan mengikuti kursor melintasi layar. pindahkan kursor ke area umum dari sumber kedua dan klik di tempatnya. Karena ini adalah sumber terakhir yang muncul di jaringan, jalankan klik kanan mouse dan pilih End Mode . 


B. 

Gambar 2.149

    Karakteristik dioda D1N4148 yang digunakan pada analisis di atas sekarang akan diperoleh dengan menggunakan beberapa manuver yang agak lebih canggih dari itu digunakan dalam contoh pertama. Prosesnya dimulai dengan terlebih dahulu membangun jaringan dari Gambar.Perhatikan khususnya bahwa sumber diberi label E dan atur pada 0V (nilai awalnya). Selanjutnya ikon New Simulation Profile dipilih dari toolbar untuk mendapatkan kotak dialog New Simulation. Di bawah Analysis Type , DC Sweep dipilih karena kita mau untuk menyapu rentang nilai tegangan sumber. Ketika DC Sweep dipilih daftar opsi akan secara bersamaan muncul di wilayah sebelah kanan kotak dialog, membutuhkan bahwa beberapa pilihan harus dibuat. Karena berencana untuk menyapu berbagai voltase, Sweep variabel adalah sumber Tegangan. 


            C. 

Gambar 2.151

    Arus yang melalui dioda adalah 3,349 mA.Tegangan melintasi resistor R2 adalah 18,722 V. Setelah simulasi, multimeter dapat ditampilkan seperti pada gambar. Setelah simulasi, multimeter dapat ditampilkan seperti pada gambar. Fakta bahwa masing-masing tegangan dioda diasumsikan 0,7 V, padahal sebenarnya berbeda untuk setiap dioda pada Gambar.


b) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [Back]

1). Rangkaian I (2.146)


Prinsip kerja : Tegangan pada E1 = 10V, E2 = 5V dan R1 = 4.7k diserikan dengan dioda 1N4148 dan diserikan dengan R2 =2.2k. Dari hasil simulasi didapatkan arusnya sebesar 0.63mA dimana tegangan pada R1 = 2.97V dan di R2 = 1.39V.
Berikut adalah simulasi dari rangkaian di atas :


    
    2). Rangkaian II (2.147)                 


Prinsip kerja : Tegangan pada E1 = 20V, E2 = 10V dan R1 = 2k diserikan dengan dioda 1N4148 dan diserikan dengan R2 =10k. Dari hasil simulasi didapatkan arusnya sebesar 0.78mA dimana tegangan pada R1 = 1.56V dan di R2 = 7.60V.
Berikut adalah simulasi dari rangkaian di atas :



    3). Rangkaian III (2.149)


Prinsip kerja : Tegangan pada E = 20V dan R = 1k. Dari hasil simulasi didapatkan arusnya sebesar 9.25mA dimana tegangan pada R1 = 9.25V.
Berikut adalah simulasi dari rangkaian di atas :




 4). Rangkaian IV (2.151)




Prinsip kerja : Tegangan pada E1 = 10V, dioda(D1) 1N4009 diparalelkan dengan R1 = 3.3k dan dioda(D2) 1N4009, selanjutnya diserikan dengan R2 = 5.6k. Dari hasil simulasi didapatkan arus seri sebesar 3.34mA dan arus parale sebesar 199µA  dimana tegangan yang di R1 = 2.97V dan di R2 = 1.39V.
Berikut adalah simulasi dari rangkaian di atas :



6. Video[Back]


rangkaian 2.146





rangkaian 2.147





rangkaian 2.149





rangkaian 2.151












7. File Download [Back]












Komentar

Postingan populer dari blog ini

SUB BAB 2.15 COMPUTER ANALYSIS