AKU,lebih dari yang kau tau !

IC (Integrated Circuit)

Di ilmu elektronika , Integrated Circuit atau sirkuit yang mengintegrasikan ( juga dikenal sebagai IC , microcircuit , microchip , chip silicon , atau chip ) adalah merupakan bagian sirkuit elektronik (alat terdiri atas semipenghantar yang banyak, dikenal sebagai komponen pasif ) yang didesain di sebuah benda tipis material semipenghantar . Integrated Circuit ini digunakan hampir disemua perlengkapan elektronik dalam kehidupan kita sehari-hari, dan IC ini telah membuat suatu revolusi dunia ilmu elektronika dan telah menggantikan Tabung Hampa.

Integrated circuit
Kita bisa menemukan beberapa penggunaan IC ini di komputer, kalkulator, telepone, handphone, dan peralatan elektronika dan komunikasi lainnya. IC (integrated Circuit) ini mempunyai fungsi dari beberapa komponen-komponen elektronika lainnya, seperti : transistor, dioda dan LED, resistor, dan kondensator yang digabung menjadi satu alat yang memilik banyak fungsi. Dengan adanya IC ini, maka alat-alat elektronika itu semakin hari akan semakin kecil dan lebih simpel dalam pemakaiannya. Bisa kita bayangkan, sejarah Televisi dulunya adalah sebesar 1 ruangan rumah. Akan tetapi, dengan awalnya para peneliti menemukan transistor, maka televisi bisa lebih kecil dan tentunya dengan pemakaian IC pada zaman sekarang ini dapat kita lihat perbedaan besar badan Televisi.

gambar : integrated circuitDidalam komputer tentunya demikian. Otak komputer yang kita kenal selama ini adalah terbentuk dari Integrated Cirucuit. Yang mana kita ketahui, bahwa processor di komputer memiliki ruang simpan untuk bisa menjadi pusat pengendali setiap perintah yang kita berikan ke padanya. Pemakaian IC ini juga termasuk hemat dan tidak memerlukan daya yang besar. Demikian halnya juga dengan kebutuhan tegangan dan arusnya.
IC ini merupakan bahan semikonduktor yang sangat sensitif. Jika pada perancangan elektronika kita tidak melihat spesifikasi atau datasheet dari IC ini, maka kita bisa saja merusak Integrated Circuit itu.

Sejarah Penemuan Integrated Circuit (IC)
Pada tahun 1958, seorang insinyur bernama Jack Kilby yang bekerja pada Texas Intruments mencoba memecahkan masalah dengan memikirkan sebuah konsep menggabungkan seluruh komponen elektronika dalam satu blok yang dibuat dari bahan semikonduktor. Terciptalah chip yang pertama, meskipun masih dengan segala kekurangan dan kelemahannya. Beberapa saat setelah itu, Robert Noyce, yang bekerja pada Fairchild Semiconductor Corporation, menemukan hal serupa, meskipun mereka bekerja pada dua tempat yang berbeda.

Sejak penemuan pertama sebuah IC, riset banyak dilakukan untuk menyempurnakan sebuah IC. Beberapa hal yang cukup penting dalam sebuah IC adalah ukuran dan daya listrik yang dibutuhkan sebuah IC untuk berfungsi dengan baik. Saat ini, sebuah IC yang ukurannya sekitar jari kuku manusia, di dalamnya terdapat ratusan juta komponen yang terintegrasi menjadi satu.

Gorden Moore, co-founder perusahaan Intel, pada tahun 1965 memperkirakan bahwa jumlah transistor yang terdapat dalam sebuah IC akan bertambah 2 kali setiap 18 bulan sekali. Kecenderungan peningkatan jumlah transistor ini telah terbukti setelah sekian lama dan diperkirakan akan terus berlanjut.

Sebagai contoh perkembangan IC, sebuah 64-Mbit DRAM yang pertama kali di pasaran pada tahun 1994, terdiri dari 3 juta transistor. Dan microprocessor Intel Pentium 4 terdiri lebih dari 42 juta transistor dan kira-kira terdapat 281 IC didalamnya. Bahkan berdasar pada International Technology Roadmap for Semiconductor (ITRS), diharapkan akan tersedia sebuah chip yang terdiri dari 3 milyar transistor pada tahun 2008.

Umumnya, bahan semikonduktor yang digunakan dalam pembuatan IC, adalah silikon. Beberapa bahan lain pun juga memungkinkan untuk digunakan. Proses pembuatan IC sendiri terdiri dari ratusan step. Meskipun proses pembutan hingga siap untuk digunakan sangatlah rumit, namun keuntungan yang didapat dari fleksibilitas sebuah IC dibandingkan dengan jika tidak menggunakan IC.

Jika ditilik dari sejak penemuan sebuah IC, teknologi IC boleh dibilang masih sangat muda. Belum genap setengah abad dari pertama kali diproduksi, IC telah berperan penting dalam peradaban manusia. Seperti komputer misalnya, yang proses utamanya dikontrol oleh ratusan IC. Komputer merupakan hal penting dalam mendukung perkembangan teknologi lainnya. Sudah sepantasnya kita mengucap syukur kepada Tuhan, yang telah mengizinkan perkembangan teknologi terjadi begitu pesatnya, yang akhirnya membawa kemudahan bagi umat manusia.

Simbol simbol Elektronika

IMRAN

Karena komponen, sirkuit, pengukuran dan pengkabelan dalam elektronik maka ada dibuatkan simbol-simbol elektronika untuk memudahkan kita dalam perancangan serta perbaikan suatu alat elektronika. Simbol ini juga berguna untuk mempermudah kita dalam pemahaman tentang elektronika. Dan ingat, Setiap simbol dari suatu komponen adalah sama dan tidak pernah berubah-ubah.

Dibawah ini adalah beberapa simbol elektronika yang umum dalam elektronika :
1. Simbol Resistor :

2. Simbol Kapasitor :

3. Simbol Dioda :

4. Simbol Transistor :

5. Simbol Gerbang Logika :

6. Simbol Pengkabelan :

7. Simbol Pengukuran :

8. Simbol Sensor :

8. Simbol Sirkuit Power :

Relay

IMRAN

Relay merupakan suatu komponen (rangkaian) elektronika yang bersifat elektronis dan sederhana serta tersusun oleh saklar, lilitan, dan poros besi. Penggunaan relay ini dalam perangkat-perangkat elektronika sangatlah banyak. Terutama di perangkat yang bersifat elektronis atau otomatis. Contoh di Televisi, Radio, Lampu otomatis dan lain-lain.

Cara kerja komponen ini dimulai pada saat mengalirnya arus listrik melalui koil,lalu membuat medan magnet sekitarnya sehingga dapat merubah posisi saklar yang ada di dalam relay terserbut, sehingga menghasilkan arus listrik yang lebih besar. Disinilah keutamaan komponen sederhana ini yaitu dengan bentuknya yang minimal bisa menghasilkan arus yang lebih besar.

Pemakaian relay dalam perangkat-perangkat elektronika mempunyai Keuntungan yaitu ;

Dapat mengontrol sendiri arus serta tegangan listrik yang diinginkan

Dapat memaksimalkan besarnya tegangan listrik hingga mencapai batas maksimalnya

Dapat menggunakan baik saklar maupun koil lebih dari satu, disesuaikan dengan kebutuhan

Dalam praktek sederhana yang biasa dilakukan oleh elektronikawan pada awalnya adalah menggunakan relay ini untuk menghidupkan KIPAS ANGIN saat suhu di suatu ruangan lebih dari 30 derajad misalnya. Sistem kerja dari relay disini adalah, menerima instruksi dari IC atau transistor sensor suhu (LM 355 misalnya) dan secara otomatis, saklar akan dialiri oleh arus listrik, dan menggerakkan saklar yang ada di relay tersebut.

TEORI RANGKAIAN LISTRIK

IMRAN

Rangkaian listrik adalah suatu kumpulan elemen atau komponen listrik yang saling dihubungkan dengan cara-cara tertentu dan paling sedikit mempunyai satu lintasan tertutup.
Elemen atau komponen yang akan dibahas pada mata kuliah Rangkaian Listrik terbatas pada elemen atau komponen yang memiliki dua buah terminal atau kutub pada kedua ujungnya. Untuk elemen atau komponen yang lebih dari dua terminal dibahas pada mata kuliah Elektronika.
Pembatasan elemen atau komponen listrik pada Rangkaian Listrik dapat dikelompokkan kedalam elemen atau komponen aktif dan pasif. Elemen aktif adalah elemen yang menghasilkan energi dalam hal ini adalah sumber tegangan dan sumber arus, mengenai sumber ini akan dijelaskan pada bab berikutnya. Elemen lain adalah elemen pasif dimana elemen ini tidak dapat menghasilkan energi, dapat dikelompokkan menjadi elemen yang hanya dapat menyerap energi dalam hal ini hanya terdapat pada komponen resistor atau banyak juga yang menyebutkan tahanan atau hambatan dengan simbol R, dan komponen pasif yang dapat menyimpan energi juga diklasifikasikan menjadi dua yaitu komponen atau lemen yang menyerap energi dalam bentuk medan magnet dalam hal ini induktor atau sering juga disebut sebagai lilitan, belitan atau kumparan dengan simbol L, dan kompone pasif yang menyerap energi dalam bentuk medan magnet dalam hal ini adalah kapasitor atau sering juga dikatakan dengan kondensator dengan simbol C, pembahasan mengenai ketiga komponen pasif tersebut nantinya akan dijelaskan pada bab berikutnya.
Elemen atau kompoen listrik yang dibicarakan disini adalah :
1. Elemen listrik dua terminal
a. Sumber tegangan
b. Sumber arus
c. Resistor ( R )
d. Induktor ( L )
e. Kapasitor ( C )
2. Elemen listrik lebih dari dua terminal
a. Transistor
b. Op-amp
Berbicara mengenai Rangkaian Listrik, tentu tidak dapat dilepaskan dari pengertian dari rangkaian itu sendiri, dimana rangkaian adalah interkoneksi dari sekumpulan elemen atau komponen penyusunnya ditambah dengan rangkaian penghubungnya dimana disusun dengan cara-cara tertentu dan minimal memiliki satu lintasan tertutup. Dengan kata lain hanya dengan satu lintasan tertutup saja kita dapat menganalisis suatu rangkaian.
Yang dimaksud dengan satu lintasan tertutup adalah satu lintasan saat kita mulai dari titik yang dimaksud akan kembali lagi ketitik tersebut tanpa terputus dan tidak memandang seberapa jauh atau dekat lintasan yang kita tempuh. Rangkaian listrik merupakan dasar dari teori rangkaian pada teknik elektro yang menjadi dasar atay fundamental bagi ilmu-ilmu lainnya seperti elektronika, sistem daya, sistem computer, putaran mesin, dan teori control.
Hukum Ohm menyatakan bahwa besar arus yang mengalir pada suatu konduktor pada suhu tetap sebanding dengan beda potensial antara kedua ujung-ujung konduktor
I = V / R

HUKUM OHM UNTUK RANGKAIAN TERTUTUP
I = n E
R + n rd I = n
R + rd/p
n = banyak elemen yang disusun seri
E = ggl (volt)
rd = hambatan dalam elemen
R = hambatan luar
p = banyaknya elemen yang disusun paralel

RANGKAIAN HAMBATAN DISUSUN SERI DAN PARALEL
SERI
R = R1 + R2 + R3 + ...
V = V1 + V2 + V3 + ...
I = I1 = I2 = I3 = ... PARALEL
1 = 1 + 1 + 1
R R1 R2 R3

V = V1 = V2 = V3 = ...
I = I1 + I2 + I3 + ...
ENERGI DAN DAYA LISTRIK
ENERGI LISTRIK (W)
adalah energi yang dipakai (terserap) oleh hambatan R.

W = V I t = V²t/R = I²Rt
Joule = Watt.detik
KWH = Kilo.Watt.jam
DAYA LISTRIK (P) adalah energi listrik yang terpakai setiap detik.

P = W/t = V I = V²/R = I²R
Arus elektron/ listrik dalam sistem audio dapat dijelaskan dengan Hukum Ohm yang dicetuskan oleh ahli fisika Jerman, Georg Simon Ohm. Pemahaman Hukum Ohm mutlak dibutuhkan sebagai kunci dalam memahami cara kerja perangkat audio dalam berbagai aplikasi seperti menyambung speaker ke power amp, ataupun setup sistem audio suatu live event.
Menurut Ohm aliran elektron melalui suatu elemen (misalnya kabel yang menghubungkan speaker dan power amp) dipengaruhi (dihambat) oleh suatu resistensi (tahanan) yang terdapat di sepanjang elemen tersebut. Bila panjang elemen tersebut digandakan sebanyak dua kali lipat, resistensi juga meningkat sebesar dua kali lipat.
Sebaliknya, bila yang bertambah dua kali lipat adalah tebal elemen, resistensi akan berkurang menjadi seperempat dari yang sebelumnya.
Observasi tersebut melahirkan Hukum Ohm yang digunakan untuk menghitung resistensi arus elektron yang melalui suatu sirkuit:
R = V / I
Dimana,
R = Resistance (resistensi atau tahanan dalam suatu elemen)
V = Voltage (voltase atau tekanan listrik yang awalnya mengaliri suatu elemen)
I = Current (arus yang dihasilkan oleh voltase yang melalui resistensi suatu elemen)
Penelitian Ohm menemukan bahwa bila voltase sebesar 1V (Volt) dialirkan melalui resistensi sebesar 1 Ohm, akan dihasilkan arus sebesar 1A (Ampere). Dengan demikian dapat dihasilkan pemahaman sebagai berikut:
1 Volt --> 1 Ohm --> 1 Ampere --> 1 Watt
Ampere adalah satuan untuk mengukur besar arus; sedangkan watt (W) adalah satuan untuk mengukur daya, yang berarti jumlah energi yang dikonsumsi (panas yang dikeluarkan) oleh suatu sirkuit listrik. Dalam konteks sound engineering, besar daya menentukan volume suara yang dihasilkan. Dengan kata lain, semakin tinggi daya (watt), semakin keras pula volume suara (dari amplifier gitar misalnya) yang dihasilkan.
Sekarang tentu kita bisa memahami mengapa Marshall stack 100 watt lebih membahana suaranya daripada amplifier mini 15 watt seperti Roland Cube, sekeras apapun Roland Cube tersebut digeber.
Dalam Hukum Ohm, bila salah satu variabel berubah, variabel lainnya juga akan berubah dalam besaran yang sama. Maka Hukum Ohm pun dapat dikembangkan menjadi :
P = I V
dan
V = I R
Dimana,
P = Power (daya)
I = Current (arus)
R = Resistance (resistensi)
V = Voltage (voltase)
Dalam persamaan diatas power yang dihasilkan suatu sirkuit adalah hasil perkalian arus (I) dengan voltase (V) yang melaluinya. Sedangkan voltase adalah hasil perkalian arus (I) dengan resistensi (R) elemen tersebut.
Sebagai contoh, sinyal sebesar 1V yang menghasilkan arus 0,5A akan menghasilkan power sebesar P = 1 x 0,5 = 0,5W. Bila sinyal tersebut dialirkan melalui power amp lalu diteruskan ke speaker, dan sebelumnya oleh power amp dikuatkan menjadi 3A, power yang dihasilkan adalah P = 1 x 3 = 3W.
Bagaimana bila power amp tadi rupanya juga menguatkan voltase menjadi 50V? Dalam situasi demikian power yang dihasilkan adalah P = 50 x 3 = 150W. Jadi bila kita ingin meningkatkan power (P), naikkanlah besar arus (I) atau voltase (V). Untuk konser sekelas gathering kampung seperti yang beberapa kali diadakan di Pasar Festival, mungkin 100W sudah cukup. Tapi untuk gathering ala konser Megadeth yang membutuhkan volume suara yang menggelegar, 1000W belum tentu memadai.
Sampai disini, mungkin beberapa looser ass dari forum Bloon Men bertanya (thanks for the moniker Mr. Topaz), bisa tidak kita mengukur besar power tanpa mengetahui pasti besar arus?
Menurut Ohm hal tersebut tidak menjadi masalah selama kita mengetahui besar voltase dan resistensi. Caranya adalah dengan merombak persamaan yang tadi menjadi:
V = I R, jadi I = V / R
Dengan demikian, P = I V = (V / R) R. Maka persamaan yang baru adalah:
P = V x V/ R atau V2 / R
Bila sinyal 20V dialirkan melalui speaker dengan resistensi 8 Ohm, power yang dihasilkan adalah P = 20 x 20/ 8 = 50W.
Lebih penting lagi, persamaan di atas menunjukkan bahwa power berubah secara eksponensial sejalan dengan kuadrat dari voltase. Bila dalam contoh di atas voltase dinaikkan 2 kali lipat menjadi 40W, power akan menjadi P = 40 x 40/ 8 = 200, atau 4 kali lipat dari besar sebelumnya.
Power juga dapat dihitung bila kita mengetahui hanya arus dan resistensi, yaitu dengan melakukan substitusi sebagai berikut:
P = I V dan V = I R
maka P = I (I R). Dengan demikian,
P = I x I x R atau P = I2 R

Pembangkit Listrik Tenaga Uap

IMRAN

Sebuah pembangkit listrik jika dilihat dari bahan baku untuk memproduksinya, maka Pembangkit Listrik Tenaga Uap bisa dikatakan pembangkit yang berbahan baku Air. Kenapa tidak UAP? Uap disini hanya sebagai tenaga pemutar turbin, sementara untuk menghasilkan uap dalam jumlah tertentu diperlukan air. Menariknya didalam PLTU terdapat proses yang terus menerus berlangsung dan berulang-ulang. Prosesnya antara air menjadi uap kemudian uap kembali menjadi air dan seterusnya. Proses inilah yang dimaksud dengan Siklus PLTU.

Air yang digunakan dalam siklus PLTU ini disebut Air Demin (Demineralized), yakni air yang mempunyai kadar conductivity (kemampuan untuk menghantarkan listrik) sebesar 0.2 us (mikro siemen). Sebagai perbandingan air mineral yang kita minum sehari-hari mempunyai kadar conductivity sekitar 100 – 200 us. Untuk mendapatkan air demin ini, setiap unit PLTU biasanya dilengkapi dengan Desalination Plant dan Demineralization Plant yang berfungsi untuk memproduksi air demin ini.

Secara sederhana bagaimana siklus PLTU itu bisa dilihat ketika proses memasak air. Mula-mula air ditampung dalam tempat memasak dan kemudian diberi panas dari sumbu api yang menyala dibawahnya. Akibat pembakaran menimbulkan air terus mengalami kenaikan suhu sampai pada batas titik didihnya. Karena pembakaran terus berlanjut maka air yang dimasak melampaui titik didihnya sampai timbul uap panas. Uap ini lah yang digunakan untuk memutar turbin dan generator yang nantinya akan menghasilkan energi listrik.

Secara sederhana, siklus PLTU digambarkan sebagai berikut :

Siklus PLTU

Pertama-tama air demin ini berada disebuah tempat bernama Hotwell.
Dari Hotwell, air mengalir menuju Condensate Pump untuk kemudian dipompakan menuju LP Heater (Low Pressure Heater) yang pungsinya untuk menghangatkan tahap pertama. Lokasi hotwell dan condensate pump terletak di lantai paling dasar dari pembangkit atau biasa disebut Ground Floor. Selanjutnya air mengalir masuk ke Deaerator.
Di dearator air akan mengalami proses pelepasan ion-ion mineral yang masih tersisa di air dan tidak diperlukan seperti Oksigen dan lainnya. Bisa pula dikatakan deaerator memiliki pungsi untuk menghilangkan buble/balon yang biasa terdapat pada permukaan air. Agar proses pelepasan ini berlangsung sempurna, suhu air harus memenuhi suhu yang disyaratkan. Oleh karena itulah selama perjalanan menuju Dearator, air mengalamai beberapa proses pemanasan oleh peralatan yang disebut LP Heater. Letak dearator berada di lantai atas (tetapi bukan yang paling atas). Sebagai ilustrasi di PLTU Muara Karang unit 4, dearator terletak di lantai 5 dari 7 lantai yang ada.
Dari dearator, air turun kembali ke Ground Floor. Sesampainya di Ground Floor, air langsung dipompakan oleh Boiler Feed Pump/BFP (Pompa air pengisi) menuju Boiler atau tempat “memasak” air. Bisa dibayangkan Boiler ini seperti drum, tetapi drum berukuran raksasa. Air yang dipompakan ini adalah air yang bertekanan tinggi, karena itu syarat agar uap yang dihasilkan juga bertekanan tinggi. Karena itulah konstruksi PLTU membuat dearator berada di lantai atas dan BFP berada di lantai dasar. Karena dengan meluncurnya air dari ketinggian membuat air menjadi bertekanan tinggi.
Sebelum masuk ke Boiler untuk “direbus”, lagi-lagi air mengalami beberapa proses pemanasan di HP Heater (High Pressure Heater). Setelah itu barulah air masuk boiler yang letaknya berada dilantai atas.
Didalam Boiler inilah terjadi proses memasak air untuk menghasilkan uap. Proses ini memerlukan api yang pada umumnya menggunakan batubara sebagai bahan dasar pembakaran dengan dibantu oleh udara dari FD Fan (Force Draft Fan) dan pelumas yang berasal dari Fuel Oil tank.
Bahan bakar dipompakan kedalam boiler melalui Fuel oil Pump. Bahan bakar PLTU bermacam-macam. Ada yang menggunakan minyak, minyak dan gas atau istilahnya dual firing dan batubara.
Sedangkan udara diproduksi oleh Force Draft Fan (FD Fan). FD Fan mengambil udara luar untuk membantu proses pembakaran di boiler. Dalam perjalananya menuju boiler, udara tersebut dinaikkan suhunya oleh air heater (pemanas udara) agar proses pembakaran bisa terjadi di boiler.
Kembali ke siklus air. Setelah terjadi pembakaran, air mulai berubah wujud menjadi uap. Namun uap hasil pembakaran ini belum layak untuk memutar turbin, karena masih berupa uap jenuh atau uap yang masih mengandung kadar air. Kadar air ini berbahaya bagi turbin, karena dengan putaran hingga 3000 rpm, setitik air sanggup untuk membuat sudu-sudu turbin menjadi terkikis.
Untuk menghilangkan kadar air itu, uap jenuh tersebut di keringkan di super heater sehingga uap yang dihasilkan menjadi uap kering. Uap kering ini yang digunakan untuk memutar turbin.
Ketika Turbin berhasil berputar berputar maka secara otomastis generator akan berputar, karena antara turbin dan generator berada pada satu poros. Generator inilah yang menghasilkan energi listrik.
Pada generator terdapat medan magnet raksasa. Perputaran generator menghasilkan beda potensial pada magnet tersebut. Beda potensial inilah cikal bakal energi listrik.
Energi listrik itu dikirimkan ke trafo untuk dirubah tegangannya dan kemudian disalurkan melalui saluran transmisi PLN.
Uap kering yang digunakan untuk memutar turbin akan turun kembali ke lantai dasar. Uap tersebut mengalami proses kondensasi didalam kondensor sehingga pada akhirnya berubah wujud kembali menjadi air dan masuk kedalam hotwell.

Siklus PLTU ini adalah siklus tertutup (close cycle) yang idealnya tidak memerlukan lagi air jika memang kondisinya sudah mencukupi. Tetapi kenyataannya masih diperlukan banyak air penambah setiap hari. Hal ini mengindikasikan banyak sekali kebocoran di pipa-pipa saluran air maupun uap di dalam sebuah PLTU.

Untuk menjaga siklus tetap berjalan, maka untuk menutupi kekurangan air dalam siklus akibat kebocoran, hotwell selalu ditambah air sesuai kebutuhannya dari air yang berasal dari demineralized tank.

Berikut adalah gambaran siklus PLTU secara lengkap. (Klik pada gambar untuk memperjelas).

Siklus PLTU Lengkap

Category: Pembangkit Listrik Tenaga Uap 0 komentar

Kapasitor

IMRAN

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini "tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan. Prinsip kapasitor

Gambar 1 : prinsip dasar kapasitor

Kapasitansi

Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :

Q = CV …………….(1)

Q = muatan elektron dalam C (coulombs)

C = nilai kapasitansi dalam F (farads)

V = besar tegangan dalam V (volt)

Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut :

C = (8.85 x 10-12) (k A/t) ...(2)

Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang disederhanakan.

Tabel-1 : Konstanta dielektrik bahan kapasitor

Tabel konstanta dielektrik bahan kapasitor

Untuk rangkain elektronik praktis, satuan farads adalah sangat besar sekali. Umumnya kapasitor yang ada di pasar memiliki satuan uF (10-6 F), nF (10-9 F) dan pF (10-12 F). Konversi satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran sebuah kapasitor. Misalnya 0.047uF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau contoh lain 0.1nF sama dengan 100pF.

Tipe Kapasitor

Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic, electrolytic dan electrochemical.

Kapasitor Electrostatic

Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan yang popular serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil. Tersedia dari besaran pF sampai beberapa uF, yang biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene, polycarbonate, metalized paper dan lainnya.

Mylar, MKM, MKT adalah beberapa contoh sebutan merek dagang untuk kapasitor dengan bahan-bahan dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok ini adalah non-polar.

Kapasitor Electrolytic

Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan - di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutup positif anoda dan kutup negatif katoda.

Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium, magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup kedalam larutan electrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan electrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan electrolyte terlepas dan mengoksidai permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada permukaannya.

Gambar-2 : Prinsip kapasitor Elco

Dengan demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida dan electrolyte(katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan-metal-oksida sebagai dielektrik. Dari rumus (2) diketahui besar kapasitansi berbanding terbalik dengan tebal dielektrik. Lapisan metal-oksida ini sangat tipis, sehingga dengan demikian dapat dibuat kapasitor yang kapasitansinya cukup besar.

Karena alasan ekonomis dan praktis, umumnya bahan metal yang banyak digunakan adalah aluminium dan tantalum. Bahan yang paling banyak dan murah adalah Aluminium. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan plat Aluminium ini biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu dapat diperoleh kapasitor yang kapasitansinya besar. Sebagai contoh 100uF, 470uF, 4700uF dan lain-lain, yang sering juga disebut kapasitor elco.

Bahan electrolyte pada kapasitor Tantalum ada yang cair tetapi ada juga yang padat. Disebut electrolyte padat, tetapi sebenarnya bukan larutan electrolit yang menjadi elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain yaitu manganese-dioksida. Dengan demikian kapasitor jenis ini bisa memiliki kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan mungil. Selain itu karena seluruhnya padat, maka waktu kerjanya (lifetime) menjadi lebih tahan lama. Kapasitor tipe ini juga memiliki arus bocor yang sangat kecil Jadi dapat dipahami mengapa kapasitor Tantalum menjadi relatif mahal.

Kapasitor Electrochemical

Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk kapasitor jenis ini adalah batere dan accu. Pada kenyataanya batere dan accu adalah kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk applikasi mobil elektrik dan telepon selular.

Membaca Kapasitansi

Pada kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis dengan angka yang jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan polaritasnya. Misalnya pada kapasitor elco dengan jelas tertulis kapasitansinya sebesar 22uF/25v.

Kapasitor yang ukuran fisiknya mungil dan kecil biasanya hanya bertuliskan 2 (dua) atau 3 (tiga) angka saja. Jika hanya ada dua angka satuannya adalah pF (pico farads). Sebagai contoh, kapasitor yang bertuliskan dua angka 47, maka kapasitansi kapasitor tersebut adalah 47 pF.

Jika ada 3 digit, angka pertama dan kedua menunjukkan nilai nominal, sedangkan angka ke-3 adalah faktor pengali. Faktor pengali sesuai dengan angka nominalnya, berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3 = 1.000, 4 = 10.000 dan seterusnya. Misalnya pada kapasitor keramik tertulis 104, maka kapasitansinya adalah 10 x 10.000 = 100.000pF atau = 100nF. Contoh lain misalnya tertulis 222, artinya kapasitansi kapasitor tersebut adalah 22 x 100 = 2200 pF = 2.2 nF.

Selain dari kapasitansi ada beberapa karakteristik penting lainnya yang perlu diperhatikan. Biasanya spesifikasi karakteristik ini disajikan oleh pabrik pembuat didalam datasheet. Berikut ini adalah beberapa spesifikasi penting tersebut.

Tegangan Kerja (working voltage)

Tegangan kerja adalah tegangan maksimum yang diijinkan sehingga kapasitor masih dapat bekerja dengan baik. Para elektro- mania barangkali pernah mengalami kapasitor yang meledak karena kelebihan tegangan. Misalnya kapasitor 10uF 25V, maka tegangan yang bisa diberikan tidak boleh melebihi 25 volt dc. Umumnya kapasitor-kapasitor polar bekerja pada tegangan DC dan kapasitor non-polar bekerja pada tegangan AC.

Temperatur Kerja

Kapasitor masih memenuhi spesifikasinya jika bekerja pada suhu yang sesuai. Pabrikan pembuat kapasitor umumnya membuat kapasitor yang mengacu pada standar popular. Ada 4 standar popular yang biasanya tertera di badan kapasitor seperti C0G (ultra stable), X7R (stable) serta Z5U dan Y5V (general purpose). Secara lengkap kode-kode tersebut disajikan pada table berikut.

Tabel-2 : Kode karakteristik kapasitor kelas I

Tabel-3 : Kode karakteristik kapasitor kelas II dan III

Toleransi

Seperti komponen lainnya, besar kapasitansi nominal ada toleransinya. Tabel diatas menyajikan nilai toleransi dengan kode-kode angka atau huruf tertentu. Dengan table di atas pemakai dapat dengan mudah mengetahui toleransi kapasitor yang biasanya tertera menyertai nilai nominal kapasitor. Misalnya jika tertulis 104 X7R, maka kapasitasinya adalah 100nF dengan toleransi +/-15%. Sekaligus dikethaui juga bahwa suhu kerja yang direkomendasikan adalah antara -55Co sampai +125Co (lihat tabel kode karakteristik)

Insulation Resistance (IR)

Walaupun bahan dielektrik merupakan bahan yang non-konduktor, namun tetap saja ada arus yang dapat melewatinya. Artinya, bahan dielektrik juga memiliki resistansi. walaupun nilainya sangat besar sekali. Phenomena ini dinamakan arus bocor DCL (DC Leakage Current) dan resistansi dielektrik ini dinamakan Insulation Resistance (IR). Untuk menjelaskan ini, berikut adalah model rangkaian kapasitor.

Gambar-3 : Model rangkaian kapasitor

C = Capacitance

ESR = Equivalent Series Resistance

L = Inductance

IR = Insulation Resistance

Jika tidak diberi beban, semestinya kapasitor dapat menyimpan muatan selama-lamanya. Namun dari model di atas, diketahui ada resitansi dielektrik IR(Insulation Resistance) yang paralel terhadap kapasitor. Insulation resistance (IR) ini sangat besar (MOhm). Konsekuensinya tentu saja arus bocor (DCL) sangat kecil (uA). Untuk mendapatkan kapasitansi yang besar diperlukan permukaan elektroda yang luas, tetapi ini akan menyebabkan resistansi dielektrik makin kecil. Karena besar IR selalu berbanding terbalik dengan kapasitansi (C), karakteristik resistansi dielektrik ini biasa juga disajikan dengan besaran RC (IR x C) yang satuannya ohm-farads atau megaohm-micro farads.

Dissipation Factor (DF) dan Impedansi (Z)

Dissipation Factor adalah besar persentasi rugi-rugi (losses) kapasitansi jika kapasitor bekerja pada aplikasi frekuensi. Besaran ini menjadi faktor yang diperhitungkan misalnya pada aplikasi motor phasa, rangkaian ballast, tuner dan lain-lain. Dari model rangkaian kapasitor digambarkan adanya resistansi seri (ESR) dan induktansi (L). Pabrik pembuat biasanya meyertakan data DF dalam persen. Rugi-rugi (losses) itu didefenisikan sebagai ESR yang besarnya adalah persentasi dari impedansi kapasitor Xc. Secara matematis di tulis sebagai berikut :

Gambar-4 : Faktor dissipasi

Dari penjelasan di atas dapat dihitung besar total impedansi (Z total) kapasitor adalah :

Gambar-5 : Impendansi Z

Karakteristik respons frekuensi sangat perlu diperhitungkan terutama jika kapasitor bekerja pada frekuensi tinggi. Untuk perhitungan respons frekuensi dikenal juga satuan faktor qualitas Q (quality factor) yang tak lain sama dengan 1/DF.

Doida

IMRAN

Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik.

Dioda

Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.

Gambar 1 : Simbol dan struktur dioda

Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau mengunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.

Gambar 2 : dioda dengan bias maju

Sebalikya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P.

Gambar 3 : dioda dengan bias negatif

Tentu jawabanya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus.

Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta diatas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt diatas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (deplesion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah diatas 0.7 volt. Kira-kira 0.2 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.

Gambar 4 : grafik arus dioda

Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.

Zener

Phenomena tegangan breakdown dioda ini mengilhami pembuatan komponen elektronika lainnya yang dinamakan zener. Sebenarnya tidak ada perbedaan sruktur dasar dari zener, melainkan mirip dengan dioda. Tetapi dengan memberi jumlah doping yang lebih banyak pada sambungan P dan N, ternyata tegangan breakdown dioda bisa makin cepat tercapai. Jika pada dioda biasanya baru terjadi breakdown pada tegangan ratusan volt, pada zener bisa terjadi pada angka puluhan dan satuan volt. Di datasheet ada zener yang memiliki tegangan Vz sebesar 1.5 volt, 3.5 volt dan sebagainya.

Gambar 5 : Simbol Zener

Ini adalah karakteristik zener yang unik. Jika dioda bekerja pada bias maju maka zener biasanya berguna pada bias negatif (reverse bias).

LED

LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya.LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkna emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

Gambar 6 : Simbol LED

Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang banyak ada adalah warna merah, kuning dan hijau.LED berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi daya-nya. Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada yang persegi empat, bulat dan lonjong.

Aplikasi

Dioda banyak diaplikasikan pada rangkaian penyerah arus (rectifier) power suplai atau konverter AC ke DC. Dipasar banyak ditemukan dioda seperti 1N4001, 1N4007 dan lain-lain. Masing-masing tipe berbeda tergantung dari arus maksimum dan juga tegangan breakdwon-nya. Zener banyak digunakan untuk aplikasi regulator tegangan (voltage regulator). Zener yang ada dipasaran tentu saja banyak jenisnya tergantung dari tegangan breakdwon-nya. Di dalam datasheet biasanya spesifikasi ini disebut Vz (zener voltage) lengkap dengan toleransinya, dan juga kemampuan dissipasi daya.

Gambar 7 : LED array

LED sering dipakai sebagai indikator yang masing-masing warna bisa memiliki arti yang berbeda. Menyala, padam dan berkedip juga bisa berarti lain. LED dalam bentuk susunan (array) bisa menjadi display yang besar. Dikenal juga LED dalam bentuk 7 segment atau ada juga yang 14 segment. Biasanya digunakan untuk menampilkan angka numerik dan alphabet.

Pages

AKU,lebih dari yang kau tau !

wattunna

About Me

Follower

Total Tayangan Halaman

IC (Integrated Circuit)

Simbol simbol Elektronika

Relay

TEORI RANGKAIAN LISTRIK

Pembangkit Listrik Tenaga Uap

Kapasitor

Doida

cursor

Label

My Facebook

Blog Archive