Komponen Elektronika.

 KOMPONEN ELEKTRONIKA :

PENDAHULUAN

 

Dalam dunia elektronika komponen ada beraneka ragam dan jenis, namun dari kesemuanya itu dapat dibagi menjadi dua kelompok yaitu komponen aktif dan komponen pasif. Sebagai contoh untuk komponen pasif adalah : resistor, induktor, kapasitor sedangkan untuk komponen aktif adalah :  diode, transistor, tyristor, opamp dan IC. 

Perbedaan yang mencolok antara keduanya adalah pada komponen pasif tidak mengubah bentuk gelombang sinyal ac yang diberikan kepadanya sedangkan komponen aktif dapat menyearahkan,  menguatkan, dan mengubah bentuk gelombang sinyal AC yang diberikan kepadanya.

KOMPONEN PASIF.

a.    RESISTOR   :
Resistor dapat disebut juga sebagai tahanan atau hambatan dimana resistor digunakan untuk menghambat aliran dari arus listrik yang diberikan. Resistor memiliki nilai yang disebut resistansi dalam satuan ohm dengan lambang omega(Ω). Dengan simbol seperti gambar dibawah
 
Resistor memiliki bentuk, jenis dan kapasitas bermacam-macam. Seperti pada Gambar 2. terdapat berbagai macam jenis resistor dan juga dalam berbagai kemampuan disipasi daya biasanya ditentukan dalam satuan Watt. Macam-macam resistor dapat dibedakan sebagai berikut :  

Resistor biasa atau biasanya nilai resistansinya dikodekan pada warna gelangnya dengan nilai resistansi tetap atau tidak dapat diubah. Variabel resistor atau dapat disebut juga resistor yang nilai resistansinya dapat diubah-ubah sesuai spesifikasinya (Contohnya: potensiometer,trimpot).

VR linier atau perubahan sudut putar linier terhadap nilai resistansi (Contoh penerapan digunakan untuk sensor).VR logaritmis atau perubahan sudut putar logaritmis terhadap nilairesistansi.(Contoh penerapan pada audio)

Thermistor atau resistor yang dipengaruhi oleh perubahan suhu atau temperatur (Contohnya : NTC dan PTC). NTC adalah Negative Temperature Coefisien dimana perubahan suhu berbanding terbalik terhadap perubahan resistansi......... (bersambung).


b.    Kapasitor :

FUNGSI,  JENIS-JENIS DAN PENGERTIAN KAPASITOR.

Gambar jenis-jenis kapasitor

Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi untuk menyimpan arus listrik dalam bentuk muatan, selain itu kapasitor juga dapat digunakan sebagai penyaring frekuensi. Kapasitas untuk menyimpan kemampuan kapasitor dalam muatan listrik disebut Farad (F) sedangkan simbol dari kapasitor adalah C (kapasitor).  sebuah kapasitor pada dasarnya terbuat dari dua buah lempengan logam yang saling sejajar satu sama lain dan diantara kedua logam tersebut terdapat bahan isolator yang sering disebut dielektrik.

Bahan dielektrik tersebut dapat mempengaruhi nilai dari kapasitansi kapasitor tersebut. adapun bahan dielektrik yang paling sering dipakai adalah keramik, kertas, udara, metal film dan lain-lain. Kapasitor sering juga disebut sebagai kondensator. Kapasitor memiliki berbagai macam bentuk dan ukuran, tergantung dari kapasitas, tegangan kerja, dan lain sebagainya.

Suatu kapasitor mempunyai satuan yaitu Farad (F), yang menemukan adalah Michael Faraday(1791-1867) pada dasarnya kapasitor dibagi menjadi 2 bagian yaitu kapasitor Polar dan Non Polar, berikut penjelasanya :

1. Kapasitor Polar adalah kapasitor yang kedua kutubnya mempunyai polaritas positif dan negatif, biasanya kapasitor Polar bahan dielektriknya terbuat dari elketrolit dan biasanya kapasitor ini mempnyai nilai kapasitansi yang besar dibandingkan dengan kapasitor yang menggunakan bahan dielektrik kertas atau mika atau keramik.Lihat pada gambar di bawah.

2. Kapasitor Non Polar adalah kapasitor yang yang pada kutubnya tidak mempunyai polaritas artinya pada kutup kutupnya dapat dipakai secara berbalik. biasanya kapasitor ini mempunyai nilai kapasitansi yang kecil dan bahan dielektriknya terbuat dari keramik, mika dll.

Satuan-satuan yang sering dipakai untuk kapasitor adalah :

* 1 Farad = 1.000.000 µF (mikro Farad).

* 1 µFarad = 1.000 nF (nano Farad).

* 1 nFarad = 1.000 pF (piko Farad).

Sifat dasar sebuah kapasitor adalah dapat menyimpan muatan listrik, dan kapasitor juga mempunyai sifat tidak dapat dilalui arus DC (direct Current) dan dapat dilalui arus AC (alternating current) dan juga dapat berfungsi sebagai impedansi (resistansi yang nilainya tergantung dari frekuensi yang diberikan). kapasitor berdasarkan nilai kapasitansinya dibagi menjadi 2 bagian:
a. kapasitor tetap adalah seperti yang telah saya jelaskan diatas.
b. kapasitor variable adalah kapasitor yang dapat diubah nilainya. Biasanya kapasitor ini digunakan sebagai tuning pada sebuah radio. Ada 2 macam kapasitor variable yaitu varco (variable Capacitor) dengan inti udara dan varaktor ( dioda varaktor). Pada dasarnya varaktor adalah sebuah Dioda tetapi dipasang terbalik, dioda varaktor dapat mengubah kapasitansi dengan memberikan tegangan reverse kepada ujung anoda dan katodanya. Biasanya varaktor digunakan sebagai tuning pada radio digital dengan fasilitas auto search.

Fungsi kapasitor pada rangkaian elektronika biasanya adalah sebagai berikut:

1. Kapasitor sebagai kopling, dilihat dari sifat dasar kapasitor yaitu dapat dilalui arus ac dan tidak dapat dilalui arus dc dapat dimanfaatkan untuk memisahkan 2 buah rangkaian yang saling tidak berhubungan secara dc tetapi masih berhubungan secara ac(signal), artinya sebuah kapasitor berfungsi sebagai kopling atau penghubng antara 2 rangkaian yang berbeda.

2. Kapasitor berfungsi sebagai filter pada sebuah rangkaian power supply, yang saya maksud disini adalah kapasitor sebagai ripple filter, disini sifat dasar kapasitor yaitu dapat menyimpan muatan listrik yang berfungsi untuk memotong tegangan ripple.

3. Kapasitor sebagai penggeser fasa.

4. Kapasitor sebagai pembangkit frekuensi pada rangkaian oscilator.

5. Kapasitor digunakan juga untuk mencegah percikan bunga api pada sebuah saklar.

Penemu Kapasitor :

Kapasitor ditemukan oleh penemu kapasitor yang bernama Michael Faraday (1791 – 1867) dan untuk mengenang jasanya maka satuan Kapasitor disebut “Farad” yang berasal dari nama sang penemu. Pernahkah terlintas dibenak anda ”Kok dinamai Kondesator??” mengapa kapasitor sampai mempunyai nama lain kondensator?? adalah karena pada masa itu pada tahun 1782 dunia masih kuat akan pengaruh dari ilmuan kimiawi lainnya yaitu Alessandro Volta, yang berkebangsaan italia. Dimana pada masa tersebut segala komponen yang berkenaan dengan kemampuan untuk menyimpan suatu muatan listrik yang tinggi dibanding komponen lainnya ia sebut dengan nama Condensatore (Bahasa Italia). Demikian sehingga 'Kapasitor' terkadang disebut pula " Kondebsator ".

Pengenalan Kapasitor :

- Terdiri atas dua keping konduktor yang ruang diantaranya diisi oleh dielektrik (penyekat)

- Besaran kapasitor adalah Kapasitas.

- Satuan SI dari kapasitas adalah farad (F)

Cara Kerja Kapasitor  :

Cara kerja kapasitor dalam sebuah rangkaian adalah dengan mengalirkan elektron menuju kapasitor. Pada saat kapasitor sudah di penuhi dengan elektron, tegangan akan mengalami perubahan. Selanjutnya, elektron akan keluar dari sebuah kapasitor dan mengalir menuju rangkaian yang membutuhkannya. Dengan begitu, kapasitor akan membangkitkan reaktif suatu rangkaian.

Kapasitas Kapasitor :

Kapasitas adalah ukuran kemampuan atau daya tumpang kapasitor untuk menyimpan muatan listrik untuk beda potensial yang diberikan.

Rumus Kapasitas Kapasitor

C = q / V

1 farad = 1 couloumb / volt

Kapasitor Pelat Sejajar :

Memperbesar Kapasitansi Kapasitor.

Memperbesar luas pelat.

Agar ukuran kapasitor tidak terlalu besar maka kedua pelat dibatasi dengan lapisan tipis isolator.

Memperkecil jarak antar pelat.

Kapasitansi dapat diperbesar dengan cara ini tetapi , dapat menimbulkan kebocoran disebabkan jarak antar pelat yang sangatkecil.

Menggunakan bahan dielektrik.

Bahan dielektrik yang digunakan adalah bahan dengan konstanta dielektrik tinggi sebagai lapisan pemisah dua pelat.

Rangkaian Kapasitor Seri  :

Kapasitas Ekuivalen Seri 

V = q ( 1/C1 + 1/C2 )

Rumus Kapasitas Seri

Kebalikan dari kapasitor ekivalen dari susunan seri kapasitor sama dengan jumlah kebalikan dari tiap - tiap kapasitas.

Rangkaian Kapasitor Paralel  :

Kapasitas Ekuivalen Paralel

q = ( C1 + C2 ) V

Rumus Kapasitor Paralel 

Kapasitas ekivalen dari susunan paralel sama dengan jumlah tiap -tiap kapasitas.

c.  INDUKTOR.

FUNGSI, JENIS-JENIS DAN PENGERTIAN INDUKTOR :

 

Dalam elektronika, Induktor adalah salah satu komponen yang cara kerjanya berdasarkan induksi magnet. Induktor biasa disebut juga spul dibuat dari bahan kawat beremail tipis. Induktor dibuat dari bahan tembaga, diberi simbol L dan satuannya Henry disingkat H.

Kaidah tangan kanan

Fungsi pokok induktor adalah untuk menimbulkan medan magnet. Induktor berupa kawat yang digulung sehingga menjadi kumparan. Kemampuan induktor untuk menimbulkan medan magnet disebut konduktansi. Satuan induktansi adalah henry (H) atau milihenry (mH). Bahkan ada yang satuannya 'mikrohenry' ( uH ). Untuk memperbesar induktansi, didalam kumparan disisipkan bahan sebagai inti. Induktor yang berinti dari bahan besi disebut elektromagnet. Induktor memiliki sifat menahan arus AC dan konduktif terhadap arus DC.

Macam-Macam Induktor :

Macam-macam induktor menurut bahan pembuat intinya dapat dibagi 4 yaitu :

 

Induktor dengan inti udara ( air core )

 

Induktor dengan inti besi

 

Induktor dengan inti ferit

 

Induktor dengan perubahan inti

Prinsip Kerja Induktor :

Kegunaan Induktor dalam sistem elektronik.

Apakah Anda tahu fungsi dari Induktor ?

Induktor dalam rangkaian listrik atau elektronika dapat diaplikasikan kedalam rangkaian:

Relay

Speaker

Buzzer

Bleeper

Induktor berfungsi sebagai :

1. tempat terjadinya gaya magnet

2. pelipat tegangan

3. pembangkit getaran

Berdasarkan kegunaannya Induktor bekerja pada :

1. frekuensi tinggi pada spul antena dan osilator

2. frekuensi menengah pada spul MF

3. frekuensi rendah pada trafo input, trafo output, spul speaker, trafo tenaga, spul relay dan spul penyaring

Terjadinya Medan Magnet

Induktansi Searah

Bila kita mengalirkan arus listrik melalui kabel, terjadilah garis-garis gaya magnet. Bila kita mengalirkan arus melalui spul atau coil (kumparan) yang dibuat dari kabel yang digulung, akan terjadi garis-garis gaya dalam arah sama yang membangkitkan medan magnet. Kekuatan medan magnet sama dengan jumlah garis-garis gaya magnet, dan berbanding lurus dengan hasil kali dari jumlah gulungan dalam kumparan dan arus listrik yang melalui kumparan tersebut.

Induktor terhubung sumber tegangan DC

Induktansi Bolak-balik

Bila dua kumparan ditempatkan berdekatan satu sama lain dan salah satu kumparan (L1) diberi arus listrik AC, pada L1 akan terjadi fluks magnet. Fluk magnet ini akan melalui kumparan kedua (L2) dan akan membangkitkan emf (elektro motorive force) pada kumparan L2. Efek seperti ini disebut induksi timbal balik (mutual induction). Hal seperti ini biasanya kita jumpai pada transformator daya.

Induktor terhubung sumber tegangan AC

Perlawanan yang diberikan kumparan tersebut dinamakan reaktansi induktif. Reaktansi Induktif ini diberi simbol XL dalam satuan Ohm.

XL = 2πfL

Keterangan :

π = 3.14

F = frekwensi arus bolak-balik ( Hz)

L = Induktansi ( Henry )

∞ = kecepatan sudut ( 2πfL)

XL = reaktansi induktif ( Ω )

Pengisian Induktor

Bila kita mengalirkan arus listrik I, maka terjadilah garis-garis gaya magnet. Bila kita mengalirkan arus melalui spul atau coil (kumparan) yang dibuat dari kabel yang digulung,a akan terjadi garis-garis gaya dalam arah sama membangkitkan medan magnet. Kekuatan medan magnet sama dengan jumlah garis-garis gaya magnet dan berbanding lurus dengan hasil kali dari jumlah gulungan dalam kumparan dan arus listrik yang melalui kumparan tersebut. Contoh rangkaian :

Rangkaian Pengisian Induktasi dengan tegangan DC

Bila arus bolak–balik mengalir pada induktor, maka akan timbul gaya gerak listrik (ggl) induksi Hal ini berarti antara arus dan tegangan berbeda fase sebesar Л / 2 = 900 dan arus tertinggal (lag) dari tegangan sebesar 900. 2Лf merupakan perlawanan terhadap aliran arus

Rangkaian Pengisian Induktasi dengan tegangan AC

Pengosongan Induktor

Bila arus listrik l sudah memenuhi lilitan , maka terjadilah arus akan bergerak berlawanan arah dengan proses pengisian sehingga pembangkitan medan magnet dengan garis gaya magnet yang sama akan menjalankan fungsi dari lilitan tersebut makin tinggi nilai L ( induktansi) yang dihasilkan maka makin lama proses pengosongannya.

Rangkaian Pengosongan Induktasi

Menghitung Impedansi Induktor

Setelah diperoleh nilai XL maka Impedansi dapat di hitung :

Z disebut impedansi Seri dengan satuan Ω (ohm)

Dari gambar vektor diatas (maaf tidak ada gambar, silahkan cari sendiri), sudut antara V dengan VR disebut sudut fase atau beda fase. Cosinus sudut tersebut disebut dengan faktor daya dengan rumus:

Sehingga yang dimaksud dengan factor daya adalah :

Cosinus sudut yang lagging atau leading.

Perbandingan R/Z = resistansi / impedansi

Perbandingan daya sesungguhnya dengan daya semu.

Sifat Induktor terhadap arus AC dan DC

Rangkaian induktor terhadap AC

Bila arus bolak–balik mengalir pada induktor, maka akan timbul gaya gerak listrik (ggl) induksi yang besarnya:

bila e = Em sin ωt, maka:

e = Em sin ωt

i = Im sin (ωt – 90), maka:

Besarnya XL = 2.Л.f. L dengan ketentuan :

XL adalah reaktansi induktif (Ω)

Л adalah 3, 14

f adalah frekuensi (Hz)

L adalah induktansi (H)

Rumus yang Berhubungan dengan Induktor

a. Jumlah Lilitan Kawat sebuah Induktor

Keterangan :

N adalah jumlah lilitan

p adalah panjang kawat (centi meter)

r adalah jari-jari kawat (centi meter)

L adalah induktansi ( Henry )

b. Reaktansi Induktif

XL = 2πfL

Keterangan :

XL adalah reaktansi induktif (Ω)

Л adalah 3, 14

f adalah frekuensi (Hz)

L adalah induktansi (H)

c. Menghitung Impedansi Rangkaian R L seri

Keterangan :

Z adalah impedansi

R adalah hambatan (Ω) 

L adalah induktansi ( henry )

d. Menghitung Impedansi Rangkaian R L paralel

Keterangan :

Z adalah impedansi

R adalah hambatan (Ω) 

L adalah induktansi ( henry )

e. Nilai Faktor Kualitasnya (Q)

Keterangan :

Q adalah factor qualitas

XL adalah reaktansi induktif (Ω)

R adalah Resistansi (Ω)

f. Rangkaian L dan C Seri

 

Keterangan :

Q adalah factor daya

V1 adalah tegangan (V)

Rangkaian Induktor

Hubungan Seri

Caranya dengan menghubungkan ujung satu di samping ujung induktor yang satu lagi. Besar reaktansinya adalah jumlah reaktansi induktif yang dihubungkan seri tersebut.

Rangkaian seri induktor

XLT = 2πfL1 + 2πfL2 + 2πfL3

LT = L1 + L2 + L3

Contoh :

Jika diketahui :

L1 = 10 mH

L2 = 5 mH

L3 = 4 mH

dengan frekwensi 50 Hz

Maka XLT = 2ΠfL1 + 2ΠfL2 + 2ΠfL3

= 2 x 3,14 x 10 mH +2 x 3,14 x 5 mH +2 x 3,14 x 4 mH

= 5,966 ohm 

LT = L1 + L2 + L3 = 19 mH

XLT = jumlah reaktansi induktif

LT = jumlah induksi total

Hubungan Pararel

Hubungan pararel terjadi bila semua ujung induktor digabung menjadi satu dan ujung yang lainnya juga digabungkan ,kemudian setiap ujung gabungan dengan suatu sumber tegangan.

Rangkaian paralel induktor

Rangkaian R-L seri

Rangkaian seri R-L dan diagram vektor

Dalam rangkaian seri, besarnya arus pada tiap–tiap beban sama. Akan tetapi, tegangan tiap–tiap beban tidak sama, baik besar maupun arahnya. Pada beban R, arus dan tegangan sebesar 90⁰.

Rangkaian Paralel R dan L

Rangkaian parallel R – L

Dalam rangkaian parallel tegangan tiap komponen atau cabang adalah sama besar dengan tegangan sumber. Akan tetapi, arus tiap komponen berbeda besar dan fasenya.

Arus tiap komponen ialah :

Arus pada resistor :

arus se fase dengan tegangan

Arus pada induktor :

arus tertinggal dari tegangan sebesar 90^0.

^SELESAI