8.17 (PRACTICAL APPLICATIONS)

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

6. Download File

1. Pendahuluan [kembali]

Aplikasi praktis dalam bidang elektronika merangkum beragam penerapan teknologi elektronik dalam kehidupan sehari-hari. Melibatkan pengembangan, desain, dan implementasi rangkaian elektronik, aplikasi praktis ini mencakup berbagai aspek, mulai dari perangkat konsumen hingga sistem industri yang canggih. Dalam dunia yang terus berkembang, aplikasi praktis elektronika tidak hanya memberikan solusi untuk berbagai tantangan teknis, tetapi juga mendefinisikan cara kita berinteraksi dengan teknologi di era modern. Artikel ini akan menjelajahi beberapa contoh penerapan praktis dalam elektronika, menggambarkan kontribusinya terhadap kemajuan teknologi dan kenyamanan sehari-hari.

Aplikasi praktis dalam bidang elektronika tidak hanya menjadi landasan bagi inovasi teknologi, tetapi juga memberikan wawasan mendalam tentang penggunaan komponen dasar dalam berbagai konteks. Artikel ini akan membahas beberapa aspek praktis elektronika, dengan fokus pada pemahaman komponen dasar dari mixer audio tiga saluran, silent switching pada sistem elektronika, jaringan pergeseran fase menggunakan karakteristik resistansi, dan sistem pendeteksi gerakan.

2. Tujuan [kembali]

• Untuk memenuhi tugas mata kuliah Elektronika yang diberi oleh Bapak Dr. Darwison, M. T.
• Memahami komponen dasar dari mixer audio tiga saluran 
• Memahami silent switching pada sistim elektronika
• Memahami jaringan pergeseran fase menggunakan karakteristik resistansi 
• Memahami sistim pendeteksi gerakan 

3. Alat dan Bahan [kembali]

A. Alat

• Voltmeter DC

Untuk Menunjukkan bersaran tegangan yang dilaluinya. DC Voltmeter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur besar tengangan pada suatu komponen. Cara pemakaiannya adalah dengan memparalelkan kaki2 Voltmeter dengan komponen yang akan diuji tegangannya.

• Switch

Switch adalah komponen jaringan yang berfungsi untuk menghubungkan beberapa perangkat komputer dalam sebuah jaringan. Proses ini memungkinkan pengguna bertukar data dan informasi ke perangkat yang dituju.

• Sumber Tegangan

Suatu komponen elektronika yang manpu menghasilkan atau menyimpan arus listrik dan berguna untuk memberikan beda potensial pada komponen-komponen elektronika yang dihubungkan dengan sumber listrik.

B. Bahan

• Transistor

Transistor berfungsi sebagai penguat sinyal atau saklar elektronik dalam rangkaian, mengendalikan aliran arus antara dua terminalnya berdasarkan sinyal input.

• Resistor

Resistor merupakan salah satu komponen elektronika yang mempunyai sifat dapat menghambat arus listrik. Tujuannya adalah untuk mempertahankan agar tegangan yang ada tepat besarannya.

Sehingga fungsi dari sebuah resistor yang dipasangkan pada perangkat elektronika adalah sebagai berikut: 

• Berguna untuk membagi tegangan yang masuk pada perangkat 
• Membagi besaran arus yang masuk  
• Sebagai pengaman arus sehingga tidak terjadi lonjakan secara mendadak

• Kapasitor

Kapasitor berfungsi untuk menyimpan dan melepaskan energi listrik dalam bentuk medan listrik, membantu menyaring sinyal, memperbaiki faktor daya, dan banyak lagi. 

• Op - amp

Sebuah komponen elektronika yang befungsi sebagai penguat sinyal listrik. Suatu operational amplifier/penguat operasi (op-amp) adalah merupakan suatu rangkaian amplifier lengkap berupa satu chip rangkaian terintegrasi (integrated Circuit / IC) dimana komponen-komponen seperti transistor, dioda, resistor, dan lain-lain diperkecil dan ditempatkan pada suatu wadah tunggal.

• Ground

Definisi grounding adalah sistem pentanahan yang berfungsi untuk meniadakan beda potensial sehingga jika ada kebocoran tegangan atau arus akan langsung dibuang ke bumi.

Ground point juga berperan dalam menjaga stabilitas tegangan dan mencegah perbedaan tegangan yang dapat merusak peralatan.

• Varistor

Varistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki 2 terminal yang melindungi alat-alat listrik dan rangkaian elektronik dari transien tegangan lebih. Resistansinya tergantung pada tegangan input yang diterapkan.

4. Dasar Teori  [kembali]

• Mixer Audio Tiga Saluran

Tiga sinyal input dapat berasal dari sumber yang berbeda seperti mikrofon, alat musik, generator suara latar, dan sebagainya. Semua sinyal dapat diterapkan ke gerbang yang sama terminal karena impedansi input JFET sangat tinggi sehingga dapat didekati dengan sirkuit terbuka.

• Silent Switching

Metode yang digunakan untuk menghilangkan sumber kebisingan seperti pada gambar berikut

Untuk jaringan pencampuran dua saluran, bahwa saluran ke sumber JFET untuk nilai V DS yang rendah dapat dipandang sebagai resistansi yang nilainya ditentukan oleh tegangan gerbang ke sumber, dan resistansi paling kecil pada VGS = 0 V dan tertinggi dekat pinch-off. Pada Gambar di atas, sinyal yang akan dicampur diterapkan pada sisi pembuangan.

• Jaringan Pergeseran Fase

Dengan menggunakan karakteristik resistansi saluran kesumber yang dikontrol tegangan dari JFET, kita bisa mengontrol sudut fase sinyal menggunakan konfigurasi Gambar 8.57.

Jaringan dari  Gambar 8.57 (a) adalah jaringan fase-maju, yang menambahkan sudut pada sinyal yang diterapkan, sedangkan jaringan pada Gambar 8.57 (b) adalah konfigurasi fase-retard, yang menciptakan pergeseran fase negatif. Sebagai contoh, perhatikan efek RDS pada sinyal masukan yang memiliki frekuensi 10 kHz jika diterapkan pada jaringan Gambar 8.57 (a). Untuk itu asumsikan resistensi saluran-ke-sumber sebesar 2 k karena tegangan gerbang-ke-sumber yang diterapkan sebesar 3 V. Dan menghasilkan nilai 

 Sehingga menggambar jaringan ekuivalen yang menghasilkan konfigurasi umum pada Gambar 8.58. 

 

Secara umum, jaringan pada Gambar 8.57a dapat memperkenalkan pergeseran fasa positif yang memanjang dari beberapa derajat (dengan X C relatif kecil dibandingkan dengan R DS ) hingga hampir 90° (dengan X C relatif besar dibandingkan dengan R DS ). Perlu diingat, bagaimanapun, bahwa untuk nilai tetap R DS , dengan meningkatnya frekuensi, X C akan menurun dan pergeseran fasa akan mendekati 0°. Untuk frekuensi yang menurun dan R DS tetap, pergeseran fasa akan mendekati 90°. Itu juga penting untuk menyadari bahwa untuk R DS tetap, peningkatan tingkat X C menghasilkan penurunan besaran untuk V o . Untuk jaringan seperti itu, keseimbangan antara penguatan dan pergeseran fasa yang diinginkan harus dibuat. Untuk jaringan pada Gambar 8.57b , persamaan yang dihasilkan adalah

 

• Sistem deteksi gerakan

Komponen dasar dari sistem deteksi gerak inframerah pasif (PIR) ditunjukkan pada Gambar 8.59 .

Inti dari sistem ini adalah detektor piroelektrik, yang menghasilkan tegangan yang bervariasi dengan jumlah insiden panas. Ini menyaring semua kecuali radiasi infra merah dari area tertentu dan memfokuskan energi ke elemen penginderaan suhu. Mengingat dari Bab 7 , Bagian 7.13 , bahwa pita inframerah adalah pita tak terlihat tepat di bawah spektrum cahaya tampak. Detektor pasif tidak memancarkan sinyal apa pun tetapi menanggapi aliran energi lingkungan.

• KAPASITOR
  

Kapasitor adalah komponen elektronika yang mempunyai kemampuan menyimpan eletron selama waktu tertentu atau komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik yang terdiri dari dua konduktor dan dipisahkan oleh dua penyekat tiap konduktor disebut keeping  

beberapa fungsi kapasitor diantaranya:

1. Fungsi kapasitor sebagai kopling penghubung antara rangkaian. Kopling kapasitor akan memblok tegangan DC dan mengalirkan sinyal AC.
2. Sebagai penyaring atau filter untuk meredam tegangan ripple pada rangkaian power supply.
3. Sebagai peredam noise pada rangkaian.
4. Kapasitor sebagai penghemat daya listrik PLN.
5. Sebagai pelindung saklar dari loncatan api pada saat terhubung terutama pada tegangan tinggi.

Amplifier Operasional:

Inverting Amplifier:

Istilah berikut digunakan dalam rumus dan persamaan untuk Penguatan Operasional.

·         R f  = Resistor umpan balik

·         R in  = Resistor Masukan

·         V in = Tegangan masukan

·         V keluar  = Tegangan keluaran

·         Av  = Penguatan Tegangan

Penguatan tegangan:

Gain loop dekat dari penguat pembalik diberikan oleh;

Tegangan Keluaran:

Tegangan keluaran tidak sefasa dengan tegangan masukan sehingga dikenal sebagai  penguat pembalik .

Inverting Adder:

 

Tegangan Keluaran:

Output umum dari rangkaian yang diberikan di atas adalah;

Jumlah Tegangan Input Amplifikasi Terbalik:

jika resistor inputnya sama, outputnya adalah jumlah tegangan input yang diskalakan terbalik,

Jika R 1  = R 2  = R 3  = R n  = R

Output yang Dijumlahkan:

Ketika semua resistor dalam rangkaian di atas sama, outputnya adalah jumlah terbalik dari tegangan input.

Jika R f  = R 1  = R 2  = R 3  = R n  = R;

V keluar  = – (V 1  + V 2  + V 3  +… + V n )

Non Inverting Amplifier:

Istilah yang digunakan untuk rumus dan persamaan Penguat Non-Pembalik.

·         R f  = Resistor umpan balik

·         R = Resistor Tanah

·         V masuk = Tegangan masukan

·         V keluar  = Tegangan keluaran

·         Av  = Penguatan Tegangan

Keuntungan Penguat:

Gain total penguat non-pembalik adalah;

Tegangan Keluaran:

Tegangan output penguat non-pembalik sefasa dengan tegangan inputnya dan diberikan oleh;

Unity Gain Amplifier / Buffer / Pengikut Tegangan:

Jika resistor umpan balik dilepas yaitu R f  = 0, penguat non-pembalik akan menjadi pengikut / penyangga tegangan 

Penguat Diferensial:

Istilah yang digunakan untuk rumus Penguat Diferensial.

·         R f  = Resistor umpan balik

·         R a  = Resistor Input Pembalik

·         R b  = Resistor Input Non Pembalik

·         R g  = Resistor Ground Non Pembalik

·         V a = Tegangan input pembalik

·         V b = Tegangan Input Non Pembalik

·         V keluar  = Tegangan keluaran

·         Av  = Penguatan Tegangan

Keluaran Umum:

tegangan keluaran dari rangkaian yang diberikan di atas adalah;

Keluaran Diferensial Berskala:

Jika resistor R f  = R g   & R a  = R b  , maka output akan diskalakan perbedaan dari tegangan input;

Perbedaan Penguatan Persatuan:

Jika semua resistor yang digunakan dalam rangkaian adalah sama yaitu R a  = R b  = R f  = R g  = R, penguat akan memberikan output yang merupakan selisih tegangan input;

V keluar  = V b  – V a

Penguat Pembeda

 

Penguat Operasional jenis ini memberikan tegangan output yang berbanding lurus dengan perubahan tegangan input. Tegangan keluaran diberikan oleh;

Input gelombang segitiga => Output gelombang persegi panjang

Input gelombang sinus => Output gelombang kosinus

Penguat Integrator

 

Penguat ini memberikan tegangan keluaran yang merupakan bagian integral dari tegangan masukan.

 

• RESISTOR
  

Resistor atau disebut juga dengan hambatan adalah komponen  elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengukur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan dari resistor adalah ohm. Nilai resistor biasanya diawali dengan kode angka ataupun gelang warna yang tedpat di badan resistor. Hambatan resistor disebut juga dengan resistansi. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm :

    5. Percobaan [kembali]

A. Prosedur

1. Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
2. Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
3. Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
4. Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh 
5. Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja

B. Rangkaian Simulasi

1. Rangkaian 1 (FIG 8.50)

Prinsip Kerja:

Rangkaian pencampur audio 3 saluran JFET terdiri dari tiga tahap utama:Pra-penguat: Pra-penguat digunakan untuk memperkuat sinyal audio dari setiap sumber. Pra-penguat biasanya dibuat dengan menggunakan JFET yang dikonfigurasi sebagai penguat common-source.Resistor isolasi sinyal: Resistor isolasi sinyal digunakan untuk mencegah sinyal dari satu sumber memengaruhi sinyal dari sumber lain.Potensiometer kontrol volume: Potensiometer kontrol volume digunakan untuk mengatur level sinyal campuran.

2. Rangkaian 2 (FIG 8.51)

Prinsip Kerja:

Sinyal dari mikrofon gitar (sumber impedansi tinggi) dan gitar (sumber impedansi rendah) dicampur oleh mixer.Sinyal campuran diumpankan ke penguat non-inverting, yang meningkatkan amplitudonya.Sinyal yang diperkuat kemudian diumpankan ke speaker (beban).

3. Rangkaian 3 (FIG 8.52)

Prinsip kerja: 

Penguat adalah komponen yang meningkatkan amplitudo sinyal. Penguat dalam rangkaian ini adalah penguat non-inverting, yang berarti bahwa ia meningkatkan amplitudo sinyal tanpa membalikkan fase.Pada Rangkaian ini V guitar >> V mic

4. Rangkaian 4 (FIG 8.54)

Prinsip Kerja:

Rangkaian silent switching merupakan rangkaian elektronik yang dirancang untuk meminimalkan noise yang dihasilkan oleh sakelar mekanis. Noise ini dapat mengganggu sinyal elektronik dan menurunkan rasio sinyal-ke-noise (SNR).Sakelar mekanis terbuka: Ketika sakelar mekanis terbuka, arus listrik terputus. Hal ini dapat menyebabkan lonjakan tegangan dan noise frekuensi tinggi.Resistor dan kapasitor meredam noise: Resistor dan kapasitor bekerja sama untuk meredam lonjakan tegangan dan noise frekuensi tinggi. Resistor membatasi aliran arus, sedangkan kapasitor menyimpan energi dan melepaskannya secara perlahan.Diode mencegah arus balik: Diode mencegah arus balik yang dapat menyebabkan noise tambahan.Sakelar mekanis tertutup: Ketika sakelar mekanis tertutup, arus listrik mengalir kembali. Resistor dan kapasitor membantu memastikan transisi yang mulus, sehingga meminimalkan noise.

5. Rangkaian 5 (FIG 8.55 a)

Prinsip Kerja:

Rangkaian switching dua saluran yang ditunjukkan pada gambar adalah metode yang efektif untuk menghilangkan sumber derau pada jaringan pencampuran. Rangkaian ini menggunakan dua JFET (Junction Field-Effect Transistor) sebagai sakelar elektronik untuk mengontrol aliran sinyal audio.Sinyal input: Sinyal audio dari dua saluran (V1 dan V2) dimasukkan ke dalam jaringan pencampuran. Sinyal-sinyal ini kemudian dihubungkan dengan resistor 47 kΩ ke gerbang (gate) masing-masing JFET.Penguat operasional (Op-amp): Op-amp 741 digunakan sebagai penguat penjumlah untuk mencampurkan sinyal dari dua saluran. Sinyal dari gerbang JFET Q1 dan Q2 dihubungkan dengan resistor 1 MΩ ke input pembalik (-) op-amp. Sinyal referensi -10 V terhubung ke input non-pembalik (+).JFET sebagai sakelar elektronik: JFET Q1 dan Q2 berfungsi sebagai sakelar elektronik yang dikendalikan oleh tegangan pada gerbangnya. Ketika tegangan pada gerbang adalah 0 V, JFET berada dalam keadaan "on" dan sinyal audio dapat mengalir melalui drain-to-source (RDS) ke output. Ketika tegangan pada gerbang adalah -10 V, JFET berada dalam keadaan "off" dan sinyal audio diblokir.Pencampuran sinyal: Op-amp menjumlahkan sinyal dari dua saluran ketika JFET Q1 dan Q2 berada dalam keadaan "on". Ketika salah satu JFET dalam keadaan "off", sinyal dari saluran yang sesuai diblokir dan tidak berkontribusi pada output.Filter low-pass: Kapasitor 47 nF dan resistor 47 kΩ pada output op-amp membentuk filter low-pass yang menghilangkan frekuensi tinggi yang tidak diinginkan dari sinyal campuran.

6. Rangkaian 6 (FIG 8.55 b)

Prinsip Kerja:

Rangkaian pembagi tegangan bekerja dengan membagi tegangan input (Vin) menjadi dua bagian yang lebih kecil. Hal ini dilakukan dengan menghubungkan dua resistor secara seri, sehingga arus yang sama mengalir melalui kedua resistor. Tegangan di setiap resistor kemudian dihitung dengan menggunakan hukum Ohm.

7. Rangkaian 7 (FIG 8.55 c)

 Prinsip Kerja:

Sinyal audio stereo dari dua sumber audio dimasukkan ke dalam sakelar elektronik.Sakelar elektronik memilih salah satu sinyal audio stereo dan mengarahkannya ke rangkaian penguat.Rangkaian penguat memperkuat sinyal audio yang dipilih dan mengeluarkannya sebagai output stereo.

8. Rangkaian 7 (FIG 8.57)

Prinsip Kerja:

Rangkaian phase-shift network adalah rangkaian elektronik yang digunakan untuk menghasilkan pergeseran fasa sinyal. Rangkaian ini terdiri dari beberapa tahap jaringan RC yang terhubung secara seri. Setiap tahap jaringan RC menghasilkan pergeseran fasa sebesar 45 derajat, sehingga total pergeseran fasa untuk seluruh rangkaian adalah 180 derajat.

9. Rangkaian 9 (FIG 8.58)

Prinsip Kerja :

Rangkaian RC phase-advance network adalah rangkaian yang digunakan untuk menghasilkan tegangan dengan fasa yang lebih maju daripada tegangan input. Rangkaian ini terdiri dari resistor (R) dan kapasitor (C) yang dihubungkan secara seri dengan tegangan input.

Tegangan input (V) diterapkan pada resistor (R).
Arus (I) mengalir melalui resistor (R) dan kapasitor (C).
Tegangan pada kapasitor (Vc) meningkat secara eksponensial dengan waktu.
Tegangan output (Vo) adalah jumlah dari tegangan input (V) dan tegangan pada kapasitor (Vc).
Tegangan output (Vo) memiliki fasa yang lebih maju daripada tegangan input (V).

C. Video

FIG 8.50

FIG 8.51

FIG 8.52

FIG 8.54

FIG 8.55 a

FIG 8.55 b

FIG 8.55 c

FIG 8.57

FIG 8.58

    6.Download File[kembali]

Rangkaian 8.50 klik disini

Rangkaian 8.51 klik disini

Rangkaian 8.52 klik disini

Rangkaian 8.54 klik disini

Rangkaian 8.55 a klik disini

Rangkaian 8.55 b klik disini

Rangkaian 8.55 c klik disini

Rangkaian 8.57 klik disini

Rangkaian 8.58 klik disini

Video Rangkaian 8.50 klik disini

Video Rangkaian 8.51 klik disini

Video Rangkaian 8.52 klik disini

Video Rangkaian 8.54 klik disini

Video Rangkaian 8.55 a klik disini

Video Rangkaian 8.55 b klik disini

Video Rangkaian 8.55 c klik disini

Video Rangkaian 8.57 klik disini

Video Rangkaian 8.58 klik disini

Datasheet Resistor klik disini

Datasheet Dioda 1N4148 klik disini

Datasheet Dioda 1N4009 klik disini

Datasheet Voltmeter klik disini

Datasheet Amperemeter klik disini

Datasheet OP AMP klik disini

Datasheet Kapasitor klik disini

Datasheet JFET klik disini

Datasheet VSINE klik disini

Datasheet Switch klik disini

Datasheet Varistor klik disini

[menuju awal]