2.15 (COMPUTER ANALYSIS)

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

1. Pendahuluan [kembali]

Analisis komputer adalah alat yang berharga untuk mempelajari perilaku dan kinerja konfigurasi dioda seri. Berbagai metode dan perangkat lunak dapat digunakan untuk melakukan analisis ini. Hasil analisis dapat digunakan untuk merancang dan mengoptimalkan sirkuit yang menggunakan konfigurasi dioda seri. Rangkaian konfigurasi dioda seri adalah rangkaian yang menghubungkan dua atau lebih dioda secara seri, dengan anoda dioda pertama terhubung ke katoda dioda kedua, dan seterusnya. Fungsi utama dari rangkaian konfigurasi dioda seri adalah untuk menyearahkan tegangan AC ke tegangan DC.

2. Tujuan [kembali]

Untuk memenuhi tugas mata kuliah Elektronika yang diberi oleh Bapak Dr. Darwison, M. T.
Dapat meningkatkan keterampilan dan pengetahuan teknik dalam bidang elektronika
Dapat menggunakan komponen-komponen aplikasi proteus untuk membuat rangkaian listrik sederhana
Dapat Memahami karakteristik dioda
Dapat memahami perilaku dan kinerja rangkaian konfigurasi dioda seri dengan computer analysis

3. Alat dan Bahan [kembali]

A. Alat

Voltmeter DC

Voltmeter DC berfungsi untuk mengetahui beda potensial tegangan DC antara 2 titik pada suatu beban listrik atau rangkaian elektronika.

Amperemeter DC

Berfungsi untuk mengukur arus tegangan DC pada suatu rangkaian listrik atau suatu beban listrik

B. Bahan

Grounding

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.

Dioda

Dioda merupakan komponen elektronika yang mempunyai dua elektroda (terminal), dapat berfungsi sebagai penyearah arus listrik. Ada dua jenis dioda yaitu dioda tabung dan dioda semikonduktor. Atau dengan kata lain dioda berfungsi mengubah gelombang arus bolak balik menjadi gelombang searah.

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

Baterai/Sumber Tegangan

Baterai ialah perangkat yang mampu menghasilkan tegangan DC, yaitu dengan cara mengubah energi kimia yang terkandung di dalamnya menjadi energi listrik melalui suatu reaksi elektrokimia, Redoks (Reduksi – Oksidasi). Jadi baterai berfungsi sebagai sumber energi/tegangan.

4. Dasar Teori [kembali]

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

Untuk mengetahui nilai resistansi dari suatu resistor, dapat dilihat dari tabel berikut:

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 (10n)

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 105

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 105 = 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 (10n)

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 105

Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 105 = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

C. Oscilloscope

Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang berfungsi untuk memproyeksikan frekuensi dan sinyal listrik dalam bentuk grafik.

Tombol/Sakelar dan Indikator Osiloskop

Tombol Power ON/OFF, berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan Osiloskop
Lampu Indikator, berfungsi sebagai Indikasi Osiloskop dalam keadaan ON (lampu Hidup) atau OFF (Lampu Mati)
ROTATION. Rotation pada Osiloskop berfungsi untuk mengatur posisi tampilan garis pada layar agar tetap berada pada posisi horizontal. Untuk mengatur rotation ini, biasanya harus menggunakan obeng untuk memutarnya.
INTENSITY. Intensity digunakan untuk mengatur kecerahan tampilan bentuk gelombang agar mudah dilihat.
FOCUS. Focus digunakan untuk mengatur penampilan bentuk gelombang sehingga tidak kabur
CAL. CAL digunakan untuk Kalibrasi tegangan peak to peak (VP-P) atau Tegangan puncak ke puncak.
POSITION. Posistion digunakan untuk mengatur posisi Vertikal (masing-masing Saluran/Channel memiliki pengatur POSITION).
INV (INVERT). Saat tombol INV ditekan, sinyal Input yang bersangkutan akan dibalikan.
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.
VARIABLE. Fungsi Variable pada Osiloskop adalah 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.
AC – DC. Pilihan AC digunakan 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.
GND. Jika tombol GND diaktifkan, maka Terminal INPUT akan terbuka, Input yang bersumber dari penguatan Internal Osiloskop akan ditanahkan (Grounded).
VERTICAL INPUT CH-1. Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 1 (Channel 1)
VERTICAL INPUT CH-2. Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 2 (Channel 2)
Sakelar MODE. 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.
x10 MAG. Untuk pembesaran (Magnification) frekuensi hingga 10 kali lipat.
POSITION. Untuk penyetelan tampilan kiri-kanan pada layar.
XY. Pada fungsi XY ini digunakan, Input Saluran 1 akan menjadi Axis X dan Input Saluran 2 akan menjadi Axis Y.
Sakelar TIME/DIV. Sakelar TIME/DIV digunakan untuk memilih skala besaran waktu dari suatu periode atau per satu kotak cm pada layar Osiloskop.
Tombol CAL (TIME/DIV), ini berfungsi untuk kalibrasi TIME/DIV
VARIABLE. Fungsi Variable pada bagian Horizontal adalah untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) TIME/DIV.
GND. GND merupakan Konektor yang dihubungkan ke Ground (Tanah).
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.
HOLD OFF. HOLD OFF untuk mendiamkan gambar pada layar osiloskop.
LEVEL. LEVEL atau TRIGGER LEVEL digunakan untuk mengatur gambar yang diperoleh menjadi diam atau tidak bergerak.
Tombol NORM dan AUTO
Tombol LOCK
Sakelar COUPLING. Menunjukan hubungan dengan sinyal searah (DC) atau bolak balik (AC).
Sakelar SOURCE. Penyesuai pemilihan sinyal.
TRIGGER ALT
SLOPE
EXT. Trigger yang dikendalikan dari rangkaian di luar Osiloskop.

D. Dioda

Dioda adalah komponen aktif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor. Kebanyakan dari dioda dibuat dengan bahan semikonduktor seperti silikon, germanium, atau selenium.

Adapun sebuah simbol dioda yaitu terdapat sebuah panah yang dilengkapi garis melintang di ujung panah tersebut. Maksud dari panah disini yakni bahwa dia adalah kaki positif (+) sedangkan pada garis melintang diibaratkan kaki negatif (-).

Ada pun fungsi Dioda adalah:

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

Simbol dioda:

Jenis-Jenis Dioda

1. Dioda Penyearah(Rectifier)

Dioda ini juga memiliki fungsi untuk menyearahkan tegangan, misal kita ingin merubah suatu tegangan bolak balik. menjadi tegangan searah (DC). Dioda inilah yang paling lebih dulu dikenalkan atau dipelajari untuk jenis dioda.

2. Dioda Zener

Dioda jenis ini juga berbeda dengan jenis dioda lainnya yang hanya mengalirkan arus listrik searah. Dioda ini juga dapat mengalirkan suatu arus listrik ke arah yang berlawanan. Dioda jenis ini juga memiliki fungsi sebagai penstabil tegangan.

Rumus Dioda Zener

Is = (Vs – Vz) / (Rs)

Keterangan:

Is = Besarnya arus yang mengalir

Vs = Sumber tegangan

Vz = Tegangan dioda zener

Rs = Tegangan resistor

Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur pada 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 [kembali]

A. Prosedur [kembali]

Semua rangkaian yang dibutuhkan disiapkan
Susun rangkaian dengan panduan
Sambungkan rangkaian dengan baterai untuk sumber tenaga/inputnya
Sambungkan rangkaian/hambatan dengan Voltmeter/ammeter untuk menghitung outputnya
Rangkaiannya di jalankan/di Run
Jika pada rangkaian tidak terjadi error maka rangkaian berhasil di buat.

B. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]

1. Rangkaian 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 0.63 mA dimana tegangan pada R1 = 2.97V dan di R2 = 1.39V.

Berikut adalah simulasi dari rangkaian di atas :

2. Rangkaian 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 = 7.80V.

Berikut adalah simulasi dari rangkaian di atas :

3. Rangkaian 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 2.151

Prinsip kerja : Tegangan pada Bat1 = 20V, 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 = 0,7V dan di R2 =18,7V.