PRAKARYA SEM 2 KLS 9 DASAR-DASAR ELEKTRONIKA

 BAB  II 

DASAR-DASAR ELEKTRONIKA 

 

 

 A. WAWASAN ELEKTRONIKA 

        Elektronika  adalah  ilmu  yang  mempelajari  alat  listrik  arus  lemah yang  dioperasikan  dengan  cara  mengontrol  aliran  elektron  atau partikel bermuatan listrik dalam suatu alat seperti komputer, peralatan elektronik, termokopel, semikonduktor dan lain sebagainya. bentuk desain dan pembuatan sirkuit elektroniknya adalah bagian dari teknik elektro, teknik komputer, dan ilmu/teknik elektronika dan instrumentasi. 

        Alat-alat yang menggunakan dasar kerja elektronika ini biasanya disebut sebagai peralatan elektronik (electronic devices). Contoh peralatan/ piranti elektronik ini: Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray  Tube,  CRT),  radio,  TV,  perekam  kaset,  perekam  kaset  video (VCR),  perekam  VCD,  perekam  DVD,  kamera  video,  kamera  digital, komputer  pribadi  desk-top,  komputer  Laptop,  PDA  (komputer  saku), robot, smart card dan lain-lain

        Sejarah Elektronika Sejarah  elektronika  dimulai  dari abad ke-20, dengan melibatkan tiga buah komponen  utama  yaitu  tabung  hampa  udara  (vacuum tube),  transistor  dan  sirkuit  terpadu  (integrated  circuit). 

1. Tahun 1883, Thomas Alva Edison berhasil menemukan bahwa electron bisa berpindah dari sebuah konduktor ke konduktor lainnya melewati ruang hampa. Penemuan konduksi atau perpindahan ini dikenal dengan nama efek Edison. 
2. Tahun 1904, John Fleming menerapkan efek Edison ini untuk menemukan dua buah elemen tabung electron yang dikenal dengan  nama  dioda,  dan  Lee  De  Forest  mengikutinya  pada  tahun 1906 dengan tabung tiga elemen, yang disebut trioda. 
3. Tahun 1901 Guglielmo Marconi merintis pengembangan telegraf tanpa  kabel(wireless  telegraph)  pada tahun 1896 dan  komunikasi radio jarak jauh.  
4. Tahun 1918, Edwin Armstrong menemukan penerima “super-heterodyne” yang dapat memilih sinyal radio atau stasion dan dapat menerima sinyal jarak jauh. Armstrong juga menemukan modulasi frekuensi FM pita lebar (wide-band) pada tahun 1935; sebelumnya hanya menggunakan AM atau modulasi amplitudo pada rentang tahun 1920 sampai 1935. 
5. Tahun  1927, Bell Laboratories mengeluarkan televisi  ke  publik  dan  ini  masih  merupakan  bentuk electromechanical.  Ketika  sistem  elektronik  menjadi  jaminan  kualitas, para insinyur Bell Labs memperkenalkan tabung gambar sinar katoda dan  televisi  berwarna.   
6. Tahun 1947, transistor ditemukan oleh tim insinyur dari Bell Laboratories. Fungsi transistor seperti tabung hampa udara, tapi memiliki ukuran yang lebih kecil, lebih ringan, konsumsi daya lebih kecil, dan lebih kuat, 
7. Tahun 1952 oleh Geoffrey W.A. Dummer, seorang ahli elektronika  berkebangsaan Inggris  dengan  Royal  Radar  Establishmentnya. 
8. Tahun  1961, sirkuit terintegrasi menjadi produksi penuh oleh sejumlah perusahaan, dan desain peralatan berubah secara cepat dan dalam beberapa arah yang berbeda untuk mengadaptasi teknologi.

1. Komponen Elektronika Dasar 

              Elektronika adalah  suatu  cabang  teknik  atau  fi sika  yang mengendalikan aliran elektron atau partikel yang bermuatan listrik pada  komponen-komponen  aktif  seperti  Transistor,  Dioda  dan IC  serta  komponen-komponen  pasif  elektronika  seperti  Resistor, Kapasitor dan Induktor. Perangkat-perangkat  elekronik  merupakan  perangkat  yang digunakan di hampir semua industri untuk mengendalikan kualitas produk dan proses produksi, otomasi produksi dan juga pengolahan data untuk penelitian. Misalnya  Ponsel yang  digunakan  untuk  berkomunikasi,  Televisi  untuk  hiburan ataupun  mendapatkan  berita  penting,  Kamera  untuk  menangkap momen-momen  penting  dalam  hidup  kita  dan  masih  banyak  lagi perangkat-perangkat  rumah  tangga  dan  perangkat  pribadi  yang menggunakan  prinsip  dan  komponen  elektronika  untuk  dapat mengoperasikannya.

2. Jenis dan Manfaat 

a. Resistor Resistor  

        merupakan  komponen  elektronik  yang  memiliki  dua pin  dan  didesain  untuk  mengatur  tegangan  listrik  dan  arus listrik, dengan resistansi tertentu (tahanan) dapat memproduksi tegangan  listrik Resistor disebut juga dengan tahanan atau hambatan, berfungsi untuk menghambat arus listrik yang melewatinya. Satuan resistor adalah ohm. 

        

        Resistor terbagi 2 yaitu: 

        1) Resistor tetap Resistor  tetap  adalah  resistor  yang  nilai  hambatannya  relative tetap, biasanya terbuat dari karbon, kawat atau paduan logam. Nilai hambatannya ditentukan oleh tebal dan panjangnya lintasan karbon.

      2) Resistor variabel Resistor variabel atau potensiometer yaitu resistor yang besar hambatannya dapat diubah-ubah, yang termasuk ke dalam potensiometer antara lain: Resistor KSN (koefi sien suhu negatif), resistor LDR (light dependent resistor) dan resistor VDR (voltage dependent resistor).

b. Kondensator atau kapasitor 

        Kondensator  atau  sering  disebut  sebagai  kapasitor  adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan  cara  mengumpulkan  ketidakseimbangan  internal  dari muatan listrik. Kondensator memiliki satuan yang disebut Farad dari  nama  Michael  Faraday. Kondensator  juga  dikenal  sebagai “kapasitor”, namun kata “kondensator” masih dipakai hingga saat ini. Pertama disebut oleh Alessandro Volta seorang ilmuwan Italia pada  tahun  1782  (dari  bahasa  Itali  condensatore),  berkenaan dengan  kemampuan  alat  untuk  menyimpan  suatu  muatan  listrik yang tinggi dibanding komponen lainnya. Kebanyakan bahasa dan negara yang tidak menggunakan bahasa Inggris masih mengacu pada  perkataan  bahasa  Italia  “condensatore”,  bahasa  Perancis condensateur, Indonesia dan Jerman Kondensator atau Spanyol Condensador.

    1) Fungsi Kapasitor : 

            Beberapa Fungsi Utama Kapasitor : 

a) Sebagai penyaring (filter) pada rangkaian regulator DC atau power supply untuk meminimalisir tegangan ripple AC yang masih tersisa. 

b) Sebagai  pembangkit  pulsa  (frekuensi)  dalam  rangkaian oscilator. 

c) Sebagai penggeser phasa. 

d) Sebagai coupling yakni penghubung antara dua buah rangkaian elektronika  seperti pada rangkaian penguat (amplifier) yang menghubungkan rangkaian Pre Amp dengan Amplifier. 

e) Fungsi kapasitor lainnya dalam rangkaian elektronika adalah sebagai fiter dan kopling pada rangkaian power  supply, penggeser fasa, pembangkit frekuensi pada rangkaian osilator dan juga dapat digunakan untuk mencegah percikan bunga api yang dapat terjadi pada saklar.

        Sifat dasar kapasitor adalah kemampuan yang dapat menyimpan muatan  listrik,  tidak  dapat  dilalui  arus  DC  (Direct  Current),  dapat dilalui  arus  AC  (Alternating  Current)  dan  juga  dapat  sebagai impedansi (resistansi yang nilainya tergantung dari frekuensi yang diberikan oleh sumbernya).

    2) Nama dan Simbol kapasitor Berikut ini adalah Nama dan simbol yang digunakan pada beberapa jenis kapasitor, yaitu : 

a) Kapasitor Non Polar (Biasa) Kapasitor ini  tidak mempunyai polaritas sehingga dalam pemasangannya  dapat  bolak-balik dan  umumnya berkapasitas kecil (pico  Farad  atau  nano  Farad). Kapasitor ini sering dipakai dalam rangkaian yang berhubungan  dengan frekuensi seperti dalam rangkaian penguat audio (amplifier). 

 

b) Kapasitor Bopolar ( Eleltrolit) Kapasitor jenis ini mempunyai dua polaritas yaitu positif dan negatif sehingga dalam pemasangannya tidak boleh terbalik. Kapasitor ini umumnya berkapasitas cukup besar yakni dalam satuan micro farad (μF)  sampai  dengan  mili  Farad  (mF). 

 

c) Kapasitor Variabel  Kapasitor jenis ini tidak memiliki polaritas tetapi nilai kapasitansinya dapat diatur secara manual. Variabel kapasitor biasanya berkapasitas antara 100 pF  sampai dengan 500  pF (pico  Farad)  dan  sering digunakan dalam rangkaian radio untuk mengatur frekuensi. Istilah lain dari variable kapasitor adalah varco (variable condensator).

c. Induktor atau reaktor 

        Induktor adalah komponen listrik yang digunakan sebagai beban induktif, simbol induktor dapat dilihat di bawah.

d. Transformator atau trafo 

        Transformator atau trafo adalah alat yang memindahkan tenaga listrik  antar  dua  rangkaian  listrik  atau  lebih  melalui  induksi elektromagnetik. Transformator  bekerja  berdasarkan  prinsip  induksi  elektro magnetik.

Jenis-jenis transformator : 

a) Step up Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai  penaik  tegangan. 

b) Step down Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan  primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan.Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC

c) Autotransformator Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik, dengan sadapan tengah.  Autotransformator  tidak  dapat  digunakan  sebagai penaik  tegangan  lebih  dari  beberapa  kali  lipat  (biasanya  tidak lebih dari 1,5 kali).

d) Autotransformator variable Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan primersekunder yang berubah-ubah.

e) Autotransformator isolasi Transformator  isolasi  memiliki  lilitan  sekunder  yang  berjumlah sama dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer. Tetapi pada beberapa desain, gulungan sekunder  dibuat  sedikit  lebih  banyak  untuk  mengkompensasi kerugian.

f) Autotransformator pulsa Transformator  pulsa  adalah  transformator  yang  didesain  khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa. Transformator jenis ini menggunakan material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer mencapai titik tertentu, fluks magnet berhenti berubah.

g) Autotransformator 3 fase Transformator tiga fase (3-phase) sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain.

e. Isolator 

        Isolator adalah bahan yang tidak bisa atau sulit untuk membawa listrik, atau secara umum isolator adalah penghalang aliran listrik.  Fungsi lain dari isolator adalah untuk menahan beban atau untuk memisahkan antara konduktor tanpa aliran arus atau antara konduktor.

Sifat dan Macam Bahan Penghantar dan Isolator 

        Yang  termasuk  bahan-bahan  penghantar  adalah  bahan  yang  memiliki banyak elektron bebas pada kulit terluar orbit. Elektron bebas ini akan sangat berpengaruh pada sifat bahan tersebut. 

 

Bahan penghantar memiliki sifat-sifat penting yaitu: 

1) Daya hantar listrik 

2) Koefi sien temperature tambahan 

3) Daya hantar panas 

4) Daya tegangan tarik 

5) Timbulnya daya elektro-motoris termo 

 

Jenis Bahan penghantar Isolator diantaranya : 

1) Aluminium (AI) 

        Sifat penting bahan aluminium yaitu: 

a) Dapat ditempa dalam keadaan dingin 

b) Tidak tahan terhadap garam dapur atau laut 

c) Warna silver atau perak 

d) Titik didih=18000C 

e) Rho (ρ) = 0,0278 

f) Alpha (α) = 0,0047

2) Tembaga (Cu) 

        Beberapa sifat penting logam tembaga yaitu: 

a) Dapat disepuh dan berkarat bila terkena CO² 

b) Titik didih = 22360C – 23400C 

c) Rho (ρ) = 0,017 

d) Alpha (α) = 0,0043 

 

3) Seng (Zn) 

        Beberapa sifat penting yang dimiliki oleh bahan logam seng adalah: 

a) Dapat ditempa dalam keadaan dingin 

b) Tidak tahan terhadap garam dan asam garam 

c) Warna putih kebiru-biruan 

d) Titik didih = 9070C 

e) Rho (ρ) = 0,0043 

f) Alpha (α) = 0,006 

4) Timah (Sn) 

        Beberapa sifat penting yang dimiliki oleh bahan timah adalah: 

a) Warna jernih mengkilap 

b) Titik didih = 2360C 

c) Warna putih kebiru-biruan 

d) Titik didih = 9070C 

e) Rho (ρ) = 0,0043 f) Alpha (α) = 0,12

Selain  bahan  logam  yang  telah  disebutkan  di  atas,  ada  juga  bahan logam  yang  lain  yang  tergolong  sebagai  bahan  konduktor/penghantar pada jenis logam mulia, seperti: perak, emas dan platina. 

 

Sifat Bahan Isolator 

        Bahan yang disebut sebagai bahan isolator adalah bahan dielektrik, ini disebabkan  jumlah elektron yang terikat oleh gaya tarik inti sangat kuat. Bahan isolator sering digunakan untuk  bahan penyekat (dielektrik). Penyekat listrik  terutama tegangan listrik. Untuk dapat  memenuhi persyaratan tersebut, diperlukan  jenis bahan yang  sesuai.  

        Selain  syarat  tersebut juga diperlukan syarat yang lain yang dipertimbangkan untuk memenuhi pemakaiannya, antara lain: 

1) Sifat kelistrikan 

2) Sifat mekanis 

3) Sifat termis 

4) Sifat kimia

 

B. SISTEM PENGENDALI 

            Peranan  sistem  kendali  automatik  adalah  paling  menonjol dalam berbagai keperluan hajat manusia atau bangsa yang telah maju peradabannya. Contoh  konkret  dapat  kita  temui  pada  pengendalian pesawat  ruang  angkasa,  peluru  kendali,  sistem  pengemudi pesawat,  sateIit  dan  sebagainya. 

        Sementara  di  industri  diperlukan untuk  pengendalian  mesin-mesin  produksi  bidang  manufaktur  dan pengendalian  proses  seperti  tekanan,  temperatur,  aliran,  gesekan, kelembaban dan sebagainya.

1. Peralatan Listrik 

    Peralatan yang biasa digunakan untuk alat elektronik adalah. 

a. Testpen 

    Testpen digunakan untuk mengetahui apakah suatu penghantar listrik (kabel atau kawat) teraliri arus listrik. Cara penggunaan testpen, adalah sebagai berikut : 

1) Pegang testpen dengan ujung-ujung jari 

2) Letakkan jari telunjuk pada bagian atas (tempat jari tangan) 

3) Pastikan jari tangan tidak menyentuk bagian sumber dan buatlah pengukuruan menjadi nyaman 

4) Tempelkan ujung bagian bawah testpen (tempat sumber) dengan penghantar yang akan diuji 

5) Perhatikan lampu petunjuk 

6) Lepaskan test pen dari penghantar yang di uji.

b. Solder 

    Solder merupakan alat yang berfungsi merakit atau membongkar rangkaian elektronik pada rangkaian yang terdapat pada papan PCB. 

 

c. Penggaris Siku 

    Alat yang digunakan untuk mengukur siku dari suatu sambungan, baik siku bagian dalam maupun luar. 

d. Palu 

    Palu adalah alat yang digunakan untuk menancapkan paku pada kayu atau aluminium, juga untuk mencabut paku itu kembali.

e. Gunting Seng 

    Gunting seng adalah alat yang digunakan untuk memotong seng atau sejenisnya. 

 

f. Ketam 

    Ketam berfungsi untuk memperhalus permukaan kayu.

2. Pembuatan Rangkaian Stop Kontak 

        Papan  instalasi  listrik  menggunakan  stop  kontak    dipraktekkan dengan  menggunakan  kardus  beberapa  peralatan  listrik.  Kardus digunakan sebagai papan karena menyerupai papan atau kayu. Bahan-bahan  yang  digunakan  dalam  praktikum  ini  diambil  dari  lingkungan sekitar. Tahapan Pembuatan Rangkaian Stop Kontak : 

a. Perencanaan 

1) Identifi kasi kebutuhan Rangkaian listrik menggunakan stop kontak bisa dibuat dengan mengubah  sebagian  model  papan  instalasinya  dan  juga penempatan  dan  jumlah  lampu  yang  digunakan  bisa  diubah sesuai selera masing-masing. 

2) Perencanaan fisik Pembuatan  berdasarkan  bahan  dan  alat  yang  tersedia  di lingkungan  kalian,  dan  dibuat  dengan  penuh  tanggung  jawab dengan memperhatikan prinsip kerja. 

 

b. Persiapan 

1) Ide / gagasan Pembuatan  rangkaian  listrik  menggunakan  stop  kontak menggunakan  kardus  sebagai  rangka  bangunan.  Peralatan listrik  untuk  rangkaiannya.  Kabel  sebagai  penyambung  arus listrik. 

 

2) Keselamatan kerja Perhatikanlah : 

a) Hati-hati menggunakan peralatan 

b) Perhatikan bagian-bagian instalasi listrik yang akan dirangkai dengan  baik  karena  kesalahan  akan  mempengaruhi  hasil rangkaian

Guru Bidang Studi

Marjan Soni, S.Pd, M.a