View
123
Download
8
Category
Preview:
Citation preview
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Latar belakang, gambar dan saran tidak boelh copy
1.2 Tujuan
1. Untuk mempelajari karakteristik dan prinsip kerja SCR.
2. Untuk mempelajari penggunaan SCR sebagai penyearah.
3. Untuk mempelajari penggunaan SCR sebagai switching.
4. Untuk mengetahui aplikasi dari SCR.
5. Untuk mengetahui cara kerja dari aplikasi contoh pada SCR.
BAB II
DASAR TEORI
Thyristor adalah komponen semikonduktor dengan sedikitnya tiga sambungan PN. Kata thyristor
digunakan sebagai istilah umum untuk semua jenis komponen yang menyesuaikan dengan definisi ini.
Operasi thyristor sama dengan operasi dari saklar. Seperti saklar, mekanis thyristor mempunyai dua
keadaan : ON (menghantarkan) dan OFF (tidak menghantarkan). Tidak ada daerah linier antara dua
keadaan seperti yang ada pada transistor.
Penyearah Silikon Terkontrol (silicon-controlled rectifier) dan triac adalah alat thyristor yang
paling sering digunakan. Alat tersebut adalah kuda kerja dari elektronika industri. Thyristor digunakan
pada elektronika daya untuk mengontrol kecepatan dan frekuensi, penyearahan dan pengubahan daya.
Aplikasi umum termasuk pengendali motor, pengendali manipulasi robot dan kontrol panas serta cahaya.
Silicon-controlled rectifier adalah alat semikonduktor empat lapis (PNPN) yang menggunakan
tiga kaki – anoda,katoda,dan gerbang – untuk operasinya. Tidak seperti pada transistor, operasi SCR tidak
dapat memperkuat sinyal. SCR tepat digunakan sebagai saklar solid-state dan dikategorikan menurut
jumlah arus yang dapat beroperasi. SCR arus rendah dapat bekerja dengan anoda kurang dari 1 A. SCR
arus tinggi dapat menangani arus beban ribuan Ampere. Sebagian besar SCR mempunyai perlengkapan
untuk penyerapan berbagai jenis panas untuk mendisipasi panas internal.
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR
Symbol skematis untuk SCR mirip dengan symbol penyearah dioda. Pada kenyataannya, SCR
mirip dengan dioda karena SCR mnghantarkan hanya pada satu arah. Dengan perkataan lain SCR harus
diberi bias maju dari anoda ke katoda untuk konduksi arus. Tidak seperti pada dioda, ujung gerbang yang
digunakan berfungsi untuk menghidupkan alat.
Operasi SCR sama dengan operasi dioda standar kecuali bahwa SCR memerlukan tegangan positif
pada gerbang untuk meghidupkan saklar. Rangkaian crowbar dari gambar 2.1 dirancang untuk sengaja
terhubung singkat dan memutuskan sekering input jika tegangan suplai melampaui tegangan maksimum
yang ada. Rangkaian tersebut digunakan pada alat khusus yang dapat rusak jika tegangan input menjadi
terlalu tinggi.
Gambar 2.1 Rangkaian Crowbar SCR
Rangkaian SCR umumnya membuka pada tegangan input yang benar dan tidak berpengaruh pada
operasi. Jika tegangan input naik di atas 9 volt , dioda zener akan dihantarkan. Hal ini menghasilkan
penurunan tegangan pada R yang cukup untuk membuat gerbang SCR menjadi konduksi. Sekering akan
putus, membuka lin suplai dan dengan cara demikian rangkaian yang berikutnya akan terlindungi.
Masalah SCR turn off tidak terjadi pada rangkaian ac. SCR secara otomatis akan menutup (OFF)
selama siklus ketika tegangan ac pada SCR mencapai nol. Karena dicapai tegangan nol, arus anoda turun
di bawah harga arus bertahan. SCR off selama seluruh siklus ac negatif sebab SCR diberi bias terbalik.
SCR dapat digunakan untuk penghubungan arus pada beban yang dihubungkan pada sumber ac.
Karena SCR adalah penyearah, maka hanya dapat menghantarkan setengah dari gelombang input ac. Oleh
karena itu,output maksimum yang diberikan adalah 50%; bentuknya adalah bentuk gelombang dc yang
berdenyut setengah gelombang.
Ketika SCR dihubungkan pada sumber tegangan ac, SCR dapat juga digunakan untuk merubah
atau mengatur jumlah daya yang diberikan pada beban. Pada dasarnya SCR melakukan fungsi yang sama
seperti rheostat, tetapi SCR jauh lebih efisien.
Rangkaian trigger menghidupkan SCR pada titik yang sudah ditentukan sebelumnya selama tiap
siklus penuh ac. Pada penyetelah setengah daya dari knot kontrol, terjadi pulsa trigger gerbang pada titik
tengah dari setengah siklus positif. Rangkaian anoda-katoda menghantarkan untuk sisa siklus yang
mensuplai hanya setengah tegangan maksimum dan setengah arus beban. SCR mempunyai kemampuan
untuk dihidupkan setiap waktu selama siklus setengah positif dari gelombang AC yang di berikan. Jumlah
waktu SCR menghantar selama tiap siklus setengah positif menentukan daya yang diberikan pada beban.
Rangkaian trigger digunakan untuk mensuplai pulsa trigger dari arus ke gerbang. Arus pulsa tersebut
ditentukan waktunya oleh penyetelan knop pengatur-manual.
Untuk penyetelan knop penuh pengontrol, pulsa trigger diberikan dekat start dari siklus setengah
positif. Rangkaian anoda ke katoda kemudian menghantar selama tegangan dan arus
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR
maksimum yang mensuplai siklus setengah gelombang ke beban. Keuntungan utama dari system ini
adalah terlihat tidak ada daya yang dibuang yang diubah menjadi panas. Panas dibangkitkan ketika arus
dikontrol oleh tahanan, tidak ketika diswitch. SCR juga dapat penuh ON atau penuh OFF. SCR tidak
pernah menghambat arus hanya sebagian jalan.
SCR memerlukan pergeseran fase supaya mempunyai output yang variable. Ini berarti
penggeseran fase dari tegangan diberikan pada gerbang berhubungan dengan tegangan yang diberikan
pada anoda. UJT dikembangkan untuk mengerjakan pekerjaan rangkaian SCR dalam penggeseran fase.
Transformator dan penyearah jembatan digunakan untuk menyediakan arus searah tegangan rendah yang
diperlukan untuk mengoperasikan UJT. UJT bertahan OFF sampai kapasitor C1 mengisi pada level
tegangan yang sudah ditentukan sebelumnya. Apabila level tersebut tercapai, UJTberubah menjadi ON
dan mengosongkan kapasitor melalui tahanan R2. Pengosongan tersebut menghasilkan pulsa arus melalui
R2. Pengosongan tersebut menghasilkan pulsa arus melalui R2, yang mengtrigger gerbang-gerbang SCR.
Waktu pengisian kapasitor dan kecepatan pulsa UJT dikontrol oleh tahana variabel R1. Pulsa yang
dihasilkan oleh UJT akan terjadi lebih awal atau lebih akhir dari pemisahan ac tergantung pada
penyetelan R1. Kalau R1 turun, C1 mengisi lebih cepat, UJT menyala (hidup) lebih awal dan daya beban
meingkat. Rangkaian SCR dari gambar 2.2 dapat digunakan untuk “start lunak” dari motor induksi tiga
fase. Dua SCR dihubungkanb secara paralel untuk memperoleh kontrol gelombang penuh. Dalam tema
hubungan ini, SCR pertama mengontrol tegangan apabila tegangan positif dengan bentuk gelombang
sinus dan SCR yang lain mengontrol tegangan apabila tegangan negatif.
Gambar 2.2 SCR terbalik paralel
Kontrol arus dan kecepatan dicapai dengan pemberian trigger dan penyelaan SCR pada waktu
yang berbeda selama setengah siklus. Jika pulsa gerbang diberikan awal pada setengah siklus, outputnya
tinggi. Jika pulsa gerbang diberikan terlambat pada setengah siklus, hanya sebagian kecil dari bentuk
gelombang dilewatkan dan outputnya rendah. (Petruzella,Frank D, 1996)
Thyristor (atau rectifier yang dikendalikan silicon) adalah perangkat tiga termal yang dapat
digunakan untuk pensaklaran dan pengendalian daya ac. Thyristor dapat berubah dengan sangat cepat dari
kondisi menghantar ke kondisi tidak-menghantar. Dalam kondisi ‘mati’, thyristor memiliki arus bocor
yang dapat diabaikan, sementara dalam kondisi ‘hidup’ perangkat ini memiliki resistansi yang sangat
rendah, ini mengakibatkan hilangnya daya yang sangat kecil pada thyristor bahkan ketika level daya yang
cukup besar sedang dikendalikan. Apabila berada dalam kondisi menghantar, thyristor akan tetap
menghantar, thyristor akan tetap menghantar (yaitu disaklarkan ke kondisi ‘hidup’) hingga arus maju
berhenti mengalir ke dalam perangkat tersebut.
Dalam aplikasi-aplikasi dc, hal ini mengharuskan penghentian (atau pemutusan) catu sebelum
perangkat dapat dikembalikan kepada kondisi tidak menghantar (reset). Ketika perangkat ini digunakan
dengan sebuah sumber bolak balik, perangkat akan secara otomatis kembali di-reset setiap kali sumber
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR
berganti arah. Perangkat ini kemudian akan diaktifkan kembali pada setengah-siklus berikutnya yang
memiliki polaritas yang sesuai untuk memungkinkan penghantaran.
Gambar 2.3 Beberapa kemasan dioda yang umum digunakan
Sebagaimana dioda silikon konvensional, thyristor memiliki sambungan anoda dan katoda;
kontrol diterapkan dengan menggunakan sebuah terminal gerbang. Perangkat tersebut dipicu ke dalam
kondisi menghantar (kondisi ‘hidup’) dengan jalan memberikan pulsa arus kepada terminal ini. Pemicu
thyristor yang efektif membutuhkan suatu pulsa pemicu gerbang yang memiliki waktu kenaikan (rise
time) yang cepat yang diperoleh dari sumber dengan resistansi rendah. Pemicuan dapat menjadi kacau
apabila arus gerbang tidak mencukupi atau ketika arus gerbang berubah secara lambat.
Triac adalah pengembangan dari thyristor yang ketika dipicu, akan menghantar baik pada
setengah-siklus positif maupun negatif dai tegangan yang diberikan. Triac memiliki tiga terminal dikenal
sebagai terminal utama satu ( MT1), terminal utama dua (MT2) dan gerbang (G). Triac dapat dipicu baik
oleh tegangan positif maupun negatif yang dicatu di antara G dan MT1 dengan masing-masing tegangan
positif dan negatif pada MT2. Triac oleh karenanya menyediakan kontrol gelombang penuh dan
menawarkan kinerja yang lebih unggul dalam aplikasi-aplikasi kontrol daya ac jika dibandingkan dengan
thyristor yang hanya dapat menyediakan kontrol setengah gelombang.
Untuk menyederhanakan desain rangkaian pemicu, triac seringkali digunakan bersama-sama
dengan diac (ekuivalen dengan sebuah dioda dua arah). Sebuah diac yang tipikal menghantar dengan
sangat baik ketika tegangan yang diberikan melampaui sekitar 30V pada arah manapun. Setelah
memasuki kondisi menghantar, resistansi diac jatuh hingga mencapai nilai yang sangat rendah sehingga
arus yang relatif besar akan mengalir. (Tooley,Michael. 2002)
Sebuah thyristor adalah sebuah empat sisi berbahan semikonduktor yang menggunakan masukan
internal untuk menghasilkan aksi. Tidak seperti transistor bipolar atau FET, yang dapat dioperasikan
sebagai fungsi lain seperti sebagai amplifier linier atau sebagai switching, thyristor hanya dapat
dioperasikan sebagai switching. Kegunaan utama dari komponen ini adalah dalam mengontrol jumlah
besar arus pada motor, , system pencahayaan, dan perangkat lainnya. Secara kebetulan, kata “ thyristor”
adalah dari Yunani dan artinya “ pintu”.
Sebuah perubahan pada beberapa titik pada perulangan adalah diamplifikasikan dan dikembalikan
ke poin awal dengan fase yang sama. Untuk proses instan, jika basis Q2 meningkat, maka kolektor Q2 juga
meningkat. Gaya ini lebih berbasis melalui Q1. Produksi sebuah Q1 dalam jumlah yang besar ke kolektor,
dimana Q2 menjadi basis lebih sulit.
Di sisi lain, jika sesuatu yang menyebabkan basis Q2 sering mengalami penurunan, maka kolektor
Q2 akan meningkat. Ini mereduksi basis jumlah Q1. Pada bagiannya, ada kurang dari Q1 dengan jumlah
kolektor, yang mengurangi basis Q2 bahkan lebih besar. Regenerasi ini berlangsung hingga kedua
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR
transistor digunakan hingga terputus. Pada saat itu, perlakuan rangkaian akan berfungsi sebagai switch
buka.
Rangkaian tersebut dapat digunakan pada dua keadaan terbuka dan tertutup. Jika tertutup,
rangkaian akan tetap tertutup hingga sesuatu yang menyebabkan alirannya menurun. Jika terbuka,
rangkaian akan tetap terbuka hingga sesuatu juga menyebabkan alirannya meningkat. Salah satu cara
untuk menutup rangkaian adalah dengan menggunakan triggering, mengaplikasikan sebuah tegangan bias
maju ataupun basis.
Cara lain untuk menutup sebuah selot adalah dengan breakover. Iniberarti menggunkana sebuah
bantuan tegangan yang cukup VCC untuk merusak baik dioda kolektor. Sekali keruskan dimulai, arus
kelaur dari satu kolektor dan menarik basis yang lain. Efek ini adalah sama dengan jika basis memperoleh
trigger. Walaupun kerusakan mulai dengan kerusakan saru dari dioda-dioda kolektor, ini berakhir pada
keuda transistor dalam keadaan saturasi. Bagaimana kita membuka selot yang ideal? satu cara adalah
dengan mengurangi arus beban menjadi nol. Paksaan pada transistor untuk keluar dari saturasi dan
kembali ke keadaan terbuka. (Malvino,A. Paul . 1973)
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Peralatan dan Komponen
3.1.1 Peralatan dan Fungsi
1. PSA Adjust
Fungsi : Sebagai sumber tegangan yang akan dialirkan ke rangkaian
2. Multimeter
Fungsi : Sebagai alat yang digunakan untuk melihat LED masih bagus atau tidak
3.Saklar
Fungsi : memutus dan menyambungkan arus yang mengalir
4. Protoboard
Fungsi : sebagai tempat untuk merangkai rangkaian sementara.
5. Penjepit buaya
Fungsi : untuk menghubungkan komponen dengan komponen yang lain
6. Kabel penghubung
Fungsi : untuk menghubungkan komponen ke peralatan
7. Cok sambung
Fungsi : untuk menghubungkan peralatan dengan arus listrik
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR
3.1.2 Komponen dan Fungsi
1. SCR
Fungsi : untuk penyaklaran pada arus yang benar
2. LED
Fungsi : sebagai lampu indikator
3. Resistor (470 Ω, 1K dan 500 Ω)
Fungsi : untuk menghambat arus yang mengalir pada rangkaian
3.2 Prosedur Percobaan
1. Disiapkan peralatan.
2. Dipasang rangkaian SCR seperti pada gambar berikut ini
3. Dihubungkan saklar 1 ke rangkaian, kutub negatif pada gate dan kutub positif ke resistor
500W.
4. Dihubungkan saklar 2 ke rangkaian, kutub positif pada gate dan kutub negatif ke Katoda.
5. Dihubungkan kutub positif PSA dengan tegangan 12V ke resistor 470 Ω dan ground PSA ke
Katoda.
6. Diatur saklar 1 dengan keadaan ON dan saklar 2 dengan keadaan ON.
7. Diamati keadaan LED.
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR
8. Diatur saklar 1 dengan keadaan ON dan saklar 2 dengan keadaan OFF.
9. Diamati keadaan LED.
10. Diatur saklar 1 dengan keadaan OFF dan saklar 2 dengan keadaan ON.
11. Diamati keadaan LED.
12. Diatur saklar 1 dengan keadaan OFF dan saklar 2 dengan keadaan OFF.
13. Diamati keadaan LED.
14. Dicatat hasil untuk setiap pengamatan pada tabel data percobaan.
BAB IV
ANALISA DATA
4.1 Gambar Percobaan
4.2. Data Percobaan
Saklar
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR
LED KeteranganS1 S2
ON ON Mati Jika S1hidupdan S2hidupmaka
LED akanmati
ON OFF Hidup Jika S1hidupdan S2matimaka LED
hidup
OFF ON Mati Jika S1matidan S2hidupmaka LED
mati
OFF OFF Mati Jika S1matidan S2matimaka LED
mati
Medan, 01 April 2013
Asisten, Praktikan,
(LasminiSihombing) (Russell)
4.3 Analisa Data
1. Berdasarkan data dan analisa yang kamu lakukan maka buatlah kesimpulan dari masing-masing
aplikasi SCR, apakah hasil percobaannya sesuai dengan teori ?
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR
Berdasarkan data dan analisa yang kami lakukan, SCR dapat digunakan sebagai penyearah dan
dapat digunakan sebagai switching dengan menggunakan saklar sebagai penyambung dan
pemutus arus. Hasil percobaan yang dilakukan sesuai dengan teori karena, saat salah satu saklar
dalam keadaan ON, maka arus akan melewati gate tempat masuknya arus dan ketika kedua saklar
dimatikan, maka tidak ada arus yang mengalir sehingga LED tidak menyala.
2. Berilah beberapa contoh rangkaian yang menggunakan SCR dan SCR sebagai apa.
Contoh rangkaian yang menggunakan SCR:
- Rangkaian SCR sebagai pendeteksi kebocoran gas
- Rangkaian SCR Sebagai Saklar Pengaman Elektronik
3. Rancanglah suatu rangkaian yang menggunakan komponen SCR!
Rancangan rangkaian yang menggunakan komponen SCR:
4. Aplikasi dari SCR.
Aplikasi dari SCR terdapat pada saklar, penyerah, pengatur tegangan AC/ DC, pengunci di dalam
rangkaian sensor tanpa cahaya.
BAB V
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Karakteristik dan prinsip kerja SCR adalah arus yang melalui anoda A ke katoda K relative sangat
kecil selama tegangan diantaranya belum melawati VBO (Break Over Voltage). Setelah arus
terlewati maka tegangan antara Anoda ke Katoda akan turun hingga mencapai harga VH (Hold
Voltage). Dioda akan tetap menghantar selama arus yang melewatinya tidak kurang dari nilai IH.
2. Penggunaan SCR sebagai penyearah sebagaimana dioda silikon konvensional, SCR memiliki
sambungan anoda dan katoda; kontrol diterapkan dengan menggunakan sebuah terminal gerbang.
Perangkat tersebut dipicu ke dalam kondisi menghantar (kondisi ‘hidup’) dengan jalan
memberikan pulsa arus kepada terminal ini. Pemicu SCR yang efektif membutuhkan suatu pulsa
pemicu gerbang yang memiliki waktu kenaikan (rise time) yang cepat yag diperoleh dari sumber
dengan resistansi rendah. Pemicu dapat menjadi kacau apabila arus gerbang tidak mencukupi atau
ketika arus gerbang berubah secara lambat.
3. Penggunaan SCR sebagai switching yaitu SCR yang dihubungkan dengan menggunakan 2 saklar
yang masing – masing kutub positif saklar dihubungkan ke gate SCR sehingga apabila salah satu
saklar dimatikan, lampu LED akan tetap menyala karena masih ada arus yang mengalir ke gate
melalui saklar yang lain. Oleh karena itu, SCR dapat digunakan sebagai switching seperti halnya
transistor.
4. Aplikasi dari SCR salah satunya yaitu alarm anti maling.
5. Cara kerja dari aplikasi di atas adalah sebagai berikut: Prinsip kerja dari alarm ini menggunakan
sebuah komponen yang peka terhadap cahaya. Jadi, jika si pencuri menutup jalur cahaya yang
diterima oleh komponen tersebut, maka komponen tersebut akan mempengaruhi komponen yang
lain sehingga rangkaian akan menghasilkan bunyi yang dapat menandakan terdapat pencuri
sehingga pencuri dapat dideteksi dan segera dilakukan tindakan selanjutnya. Komponen peka
cahaya yang saya pakai adalah LDR (Light Dependent Resistor). Komponen ini akan mempunyai
hambatan besar jika cahaya yang diterimanya menjadi redup atau tidak terkena cahaya. Jadi, jika
terdapat pencuri yang menghalangi cahaya yang diterima oleh LDR, maka LDR akan menjadi
pemicu untuk menghidupkan alarm. Alarm yang saya pakai memakai jasa buzzer untuk
menghasilkan suara. Rangkaian alarm pencuri sederhana ini dapat digunakan di tempat-tempat
yang ingin terbebas dari pencuri, misalnya di rumah. Alarm diletakkan di tempat yang terkena
cahaya dan di tempat strategis yang menjadi jalan pencuri dalam menjalankan aksinya untuk
masuk ke dalam rumah. Sehingga jika pencuri lewat dapat menutup cahaya yang diterima
rangkaian sehingga alarm akan berbunyi. Atau alarm bisa juga diletakkan di belakang pintu
bagian dalam, jadi bila pintu terbuka maka cahaya yang diterima oleh rangkaian akan terhalang
oleh daun pintu yang terbuka tersebut sehingga alarm akan berbunyi.
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR
4.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
Malvino, A.Paul. 1973. ELECTRONIC PRINCIPLES.Third Edition.United State of America: McGraw
Hill.
Pages : 652 – 654
Petruzella, Frank D. 1996. ELEKTRONIK INDUSTRI. Edisi Kedua.Yogyakarta : ANDI.
LABORATORIUM ELEKTRONIKA DASAR
Halaman : 263 – 269
Tooley,Michael. 2003. RANGKAIAN ELEKTRONIK PRINSIP DAN RANGKAIAN. Edisi Kedua.
Jakarta: Erlangga.
Halaman : 87 – 89
Medan, 01 April 2013
Asisten, Praktikan,
( Lasmini Sihombing ) (Russell)
Recommended