27
BAB II DASAR TEORI 2.1 Komponen-Komponen Rangkaian Sinyal LED 2.1.1 Semi Konduktor Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen elektronika seperti dioda, transistor dan IC (integrated circuit). Disebut semi atau setengah konduktor, karena bahan ini memang bukan konduktor murni. Bahan-bahan logam seperti tembaga, besi, timah disebut sebagai konduktor yang baik sebab logam memiliki susunan atom yang sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat bergerak bebas. Sebenarnya atom tembaga dengan lambang kimia Cu memiliki inti 29 ion (+) dikelilingi oleh 29 elektron (-). Sebanyak 28 elektron menempati orbit-orbit bagian dalam membentuk inti yang disebut nucleus. Dibutuhkan energi yang sangat besar untuk dapat melepaskan ikatan elektron- elektron ini. Satu buah elektron lagi yaitu elektron yang ke-29, berada pada orbit paling luar. Orbit terluar ini disebut pita valensi dan elektron yang berada pada pita ini dinamakan elektron valensi. Karena hanya ada satu elektron dan jaraknya 'jauh' dari nucleus, ikatannya tidak terlalu kuat. Hanya dengan energi yang

Bab II(Laporan KP)

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Bab II(Laporan KP)

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Komponen-Komponen Rangkaian Sinyal LED

2.1.1 Semi Konduktor

Semikonduktor merupakan elemen dasar dari komponen

elektronika seperti dioda, transistor dan IC (integrated circuit). Disebut

semi atau setengah konduktor, karena bahan ini memang bukan

konduktor murni. Bahan-bahan  logam seperti tembaga, besi, timah

disebut sebagai konduktor yang baik sebab logam memiliki susunan

atom yang sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat bergerak

bebas. 

Sebenarnya atom tembaga dengan lambang kimia Cu memiliki inti

29 ion (+) dikelilingi oleh 29 elektron (-).  Sebanyak 28 elektron

menempati orbit-orbit bagian dalam membentuk inti yang  disebut

nucleus. Dibutuhkan energi yang sangat besar untuk dapat melepaskan

ikatan elektron-elektron ini. Satu buah elektron lagi yaitu elektron yang

ke-29, berada pada orbit paling luar. 

Orbit terluar ini disebut pita valensi dan elektron yang berada pada

pita ini dinamakan elektron valensi. Karena hanya ada satu elektron dan

jaraknya 'jauh' dari nucleus, ikatannya tidak terlalu kuat. Hanya dengan

energi yang sedikit saja elektron terluar ini mudah terlepas dari

ikatannya. 

Gambar 2.1 Ikatan Atom Tembaga

Pada suhu ruang, elektron tersebut dapat bebas bergerak atau

berpindah-pindah dari satu nucleus ke nucleus lainnya.

Page 2: Bab II(Laporan KP)

Isolator adalah atom yang memiliki elektron valensi sebanyak 8

buah, dan dibutuhkan energi yang besar untuk dapat melepaskan

elektron-elektron ini. Jadi dapat disimpulkan bahwa semikonduktor

adalah unsur yang susunan atomnya memiliki elektron valensi lebih

dari 1 dan kurang dari 8. Semikonduktor yang paling sempurna adalah

unsur yang atomnya memiliki 4 elektron valensi.

a. Susunan Atom Semikonduktor

Bahan semikonduktor yang banyak dikenal contohnya adalah

Silicon (Si), Germanium (Ge) dan Galium Arsenida (GaAs).

Germanium dahulu adalah bahan satu-satunya yang dikenal untuk

membuat komponen semikonduktor. Namun belakangan, silikon

menjadi populer  setelah ditemukan cara mengekstrak bahan ini dari

alam. Silikon merupakan bahan terbanyak ke dua yang ada dibumi

setelah oksigen (O2). Pasir, kaca dan batu-batuan lain adalah bahan

alam yang banyak mengandung unsur silikon.

Struktur atom kristal silikon, satu  inti atom (nucleus) masing-

masing memiliki 4 elektron valensi. Ikatan inti atom yang stabil adalah

jika dikelilingi oleh 8 elektron, sehingga 4 buah elektron atom kristal

tersebut membentuk ikatan kovalen dengan ion-ion atom tetangganya.

Pada suhu yang sangat rendah (0oK),  struktur atom silikon

divisualisasikan seperti pada gambar berikut.

Gambar 2.2 Struktur Dua Dimensi Kristal Silikon

Ikatan kovalen menyebabkan elektron tidak dapat berpindah dari

satu inti atom ke inti atom yang lain. Pada kondisi demikian, bahan

12

Page 3: Bab II(Laporan KP)

semikonduktor bersifat isolator karena tidak ada elektron yang dapat

berpindah untuk menghantarkan listrik. Pada suhu kamar, ada beberapa

ikatan kovalen yang lepas karena energi panas, sehingga

memungkinkan elektron terlepas dari ikatannya. Namun hanya

beberapa jumlah kecil yang dapat terlepas, sehingga tidak

memungkinkan untuk menjadi konduktor yang baik. 

Ahli-ahli fisika terutama yang menguasai fisika quantum pada

masa itu  mencoba memberikan doping pada bahan semikonduktor ini.

Pemberian doping dimaksudkan untuk mendapatkan elektron valensi

bebas dalam jumlah lebih banyak dan permanen, yang  diharapkan akan

dapat mengahantarkan listrik.

b. Tipe-N

Misalnya pada bahan silikon diberi doping phosphorus atau

arsenic yang pentavalen yaitu bahan kristal dengan inti atom memiliki 5

elektron valensi. Dengan doping, Silikon yang tidak lagi murni ini akan

memiliki kelebihan elektron. Kelebihan elektron  membentuk

semikonduktor tipe-n. Semikonduktor tipe-n disebut juga donor yang

siap melepaskan elektron.

Gambar 2.3 Doping Atom Pentavalen

c. Tipe-P

Kalau silikon diberi doping Boron, Gallium atau Indium, maka

akan didapat semikonduktor tipe-p. Untuk mendapatkan silikon tipe-p,

bahan dopingnya adalah  bahan trivalen yaitu unsur dengan ion yang 

memiliki 3 elektron pada pita valensi. Karena ion silikon memiliki 4

13

Page 4: Bab II(Laporan KP)

elektron, dengan demikian ada ikatan kovalen yang bolong (hole). Hole

ini digambarkan sebagai akseptor yang siap menerima elektron. Dengan

demikian, kekurangan elektron menyebabkan semikonduktor ini

menjadi tipe-p.

Gambar 2.4 Doping Atom Trivalen

2.1.2 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 2.5 Simbol Dan Struktur Dioda

Gambar di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit

lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole

dan elektron. Pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap

menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-

elektron yang siap untuk bebas. Lalu jika diberi bias positif, memberi

tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi

N akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Jika elektron mengisi hole

disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron.

14

Page 5: Bab II(Laporan KP)

Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Jika mengunakan terminologi

arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.

Gambar 2.6 Dioda Dengan Bias Maju

Sebalikya 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 2.7 Dioda Dengan Bias Negatif

Maka tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari

P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-

masing tertarik ke arah kutub berlawanan. Bahkan lapisan deplesi

(depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus.

Dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan

tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor.

Dengan tegangan beberapa volt diatas nol baru bisa terjadi konduksi.

Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (depletion layer). Untuk

dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah diatas

0.7 volt. Untuk bahan germanium batas minimum untuk diode 0.2 volt.

Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus,

namun tetap ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt

baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran

elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.

15

Page 6: Bab II(Laporan KP)

Dinding deplesi terbentuk karena adanya elektron-elektron bebas

didaerah n dari persambungan cenderung untuk berdifusi ( menyebar )

ke segala penjuru. Sebagian akan berdifusi melintasi junction gambar

(a). Bila suatu elektron memasuki daerah p, elektron ini menjadi

pembawa minoritas. Dengan dikelilingi hole-hole yang berjumlah

banyak disekitarnya, pembawa minoritas tidak akan berumur panjang

dan cepat atau lambat akan terjatuh ke dalam salah satu hole di

sekitarnya. Bila hal ini terjadi hole tersebut akan hilang, dan elektro

bebas tersebut akan menjadi elektron valensi.

(a) (b)

(c)

Gambar 2.8 (a) Saat Pembentukan, (b) Depletion Layer, (c) Pita-

pita Energi

Bersamaan dengan penyebaran elektron-elektron melalui junction

dan peroses rekombinasi yang menyusul, maka ion-ion negatif akan

dihasilkan disebelah kiri dan ion positif akan tertinggal disebelah kanan

(Gambar (b)). Dengan jumlah ion yang bertambah, makin banyak pula

elektron bebas dan hole yang hilang disekitar junction. Daerah yang

mengandung ion-ion positif dan negatif ini disebut depletion layer

16

Page 7: Bab II(Laporan KP)

karna daerah ini mengalami penipisan kadar atau pengosongan dari

pembawa-pembawa muatan.

Sewaktu pembentukan depletion layer, pada persambungan akan

terjadi beda potensial yang disebabkan oleh kehadiran ion-ion negatif

disebelah kiri dan ion-ion positif disebelah kanan. Akhirnya, beda

potensial ini menjadi cukup besar untuk menghalangi proses

penyebrangan difusi selanjutnya dari elektron-elektron bebas.

a. Dioda Zener

Diode penyearah tiadak pernah dioperasikan secara sengaja dalam

daerah breakdown karena kerusakan yang dapat terjadi pada operasi

tersebut. Lain hal dengan dioda Zener. Dioda ini justru dioptimasikan

untuk operasi breakdown. Penerapan utama dari dioda Zener adalah

untuk regulator tegangan. Yaitu rangkaian yang mempertahankan

tegangan beban dc pada harga yang kurang lebih tetap walaupun

tegangan sumber atau hambatan mengalami perubahan.

Gambar 2.9 Simbol Dioda Zener

Dioda biasa tidak akan membiarkan arus listrik untuk mengalir

secara berlawanan jika dicatu-balik (reverse-biased) di bawah tegangan

rusaknya. Jika melampaui batas tegangan rusaknya, dioda biasa akan

rusak karena kelebihan arus listrik yang menyebabkan panas. Namun

proses ini adalah reversibel jika dilakukan dalam batas kemampuan.

Dalam kasus pencatuan-maju (sesuai dengan arah gambar panah), dioda

ini akan memberikan tegangan jatuh (drop voltage) sekitar 0.6 Volt

yang biasa untuk dioda silikon. Tegangan jatuh ini tergantung dari jenis

dioda yang dipakai. Ini adalah karakteristik zener yang unik. Jika dioda

bekerja pada bias maju maka zener biasanya berguna pada bias negatif

(reverse bias).

17

Page 8: Bab II(Laporan KP)

Sebuah dioda Zener memiliki sifat yang hampir sama dengan dioda

biasa, kecuali bahwa komponen ini sengaja dibuat dengan tengangan

rusak yang jauh dikurangi, disebut tegangan Zener. Sebuah dioda Zener

memiliki p-n junction yang memiliki doping berat, yang

memungkinkan elektron untuk tembus dari pita valensi material tipe-p

ke dalam pita konduksi material tipe-n. Sebuah dioda zener yang

dicatu-balik akan rusak dan akan melewatkan arus listrik untuk menjaga

tegangan jatuh supaya tetap pada tegangan zener. Sebagai contoh,

sebuah diode zener 3.2 Volt akan menunjukan tegangan jatuh pada 3.2

Volt jika diberi catu-balik. Namun, karena arusnya tidak terbatasi,

sehingga dioda zener biasanya digunakan untuk membangkitkan

tegangan referensi, atau untuk menstabilisasi tegangan untuk aplikasi-

aplikasi arus kecil.

b. LED ( Light emiting Diode )

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,

elektron yang melewati sambungan P-N juga melepaskan energi berupa

energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika

mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkan emisi cahaya pada

semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan

phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya

yang berbeda pula.

Gambar 2.10 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.

18

Page 9: Bab II(Laporan KP)

c. 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

breakdown-nya. Zener banyak digunakan untuk aplikasi regulator

tegangan (voltage regulator). Zener yang ada dipasaran tentu saja

banyak jenisnya tergantung dari tegangan breakdown-nya. Di dalam

datasheet biasanya spesifikasi ini disebut Vz (zener voltage) lengkap

dengan toleransinya, dan juga kemampuan dissipasi daya.

Gambar 2.11 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.

2.1.3 LED ( Light Emitting Diode )

Dioda cahaya atau lebih dikenal dengan LED (Light Emitting

Diode atau Light Emitting Device) merupakan piranti yang vital dalam

teknologi electroluminescent seperti untuk aplikasi teknologi display

(tampilan), sensor, dan lain-lainnya.

Cahaya adalah suatu bentuk energi yang dapat dilepaskan oleh

sebuah atom, terdiri dari banyak partikel kecil (seperti paket) yang

memiliki energi dan momentum tapi tidak ada massa. Partikel-partikel

ini disebut foton, unit paling dasar dari cahaya. Foton dilepaskan

19

Page 10: Bab II(Laporan KP)

sebagai akibat dari elektron yang bergerak. Dalam sebuah atom,

elektron bergerak dalam orbital sekitar inti. Elektron dalam orbital yang

berbeda memiliki jumlah energi yang berbeda.

Secara umum, elektron dengan energi yang lebih besar, bergerak

dalam orbital yang lebih jauh dari inti. Elektron akan melepaskan energi

ketika turun dari orbit yang lebih tinggi ke yang lebih rendah. Energi ini

dilepaskan dalam bentuk foton. Semakin besar penurunan energi,

semakin besar energi foton yang dilepaskan, yang dicirikan oleh

frekuensi yang lebih tinggi.

Dalam LED, elektron bebas yang bergerak melintasi sebuah dioda

dapat jatuh ke lubang kosong dari lapisan p-junction. Ini menyebabkan

jatuhnya elektron-elektron dari pita konduksi ke orbital yang lebih

rendah, sehingga elektron-elekron melepaskan energi dalam bentuk

foton. Hal ini terjadi dalam setiap dioda, tetapi kita hanya bisa melihat

foton ketika dioda terdiri dari bahan tertentu. Atom-atom dari dioda

silikon standar diatur sedemikian rupa sehingga jarak jatuhnya elektron

relatif pendek, hasilnya frekuensi foton sangat rendah sehingga

cahayanya tidak dapat dilihat mata manusia. Sedangkan LED yang

cahayanya dapat dilihat, dibuat dari bahan-bahan yang mempunyai

kesenjangan yang lebih panjang antara pita konduksi dan orbital yang

lebih rendah. Ukuran kesenjangan menentukan frekuensi foton, dengan

kata lain ini menentukan warna cahaya.

Led terdiri dari Anoda kaki positif, katoda kaki negatif, Epoxy

adalah kaca pembungkus, dan semikonduktor diantara anoda dan

katoda sebagai doping.

Prinsip kerjanya adalah didalam led terdapat semikonduktor yang

akan mengeluarkan cahaya jika dilewati elektron. Dengan mengganti

semikonduktor tersebut kita dapat merubah warna dari Led tersebut

dengan cara merubah panjang gelombang cahayanya. Seperti yang

dijelaskan oleh Max Planck bahwa gelombang cahaya berhubungan

dengan frekuensi. Seperti yang dijelaskan dengan rumus dibawah :

20

Page 11: Bab II(Laporan KP)

E=n . h . f

Dimana :

E = Energi Radiasi

n = Jumlah foton

f = Frekuensi

h = konstanta planck ( 6,626×10-34 )

dan rumus :

c= λ f

Dimana :

c = cepat rambat cahaya (3×108m/s)

λ = Panjang gelombang

f = frekuensi

Maka jika kita hubungkan dengan rumus sebelumnya maka rumus

akan menjadi :

E=n . hcλ

Tabel 2.1 Warna Dan Panjang Gelombang

Warna Panjang gelombang (nm)

Ungu 380 – 435

Biru 435 – 500

Sian 500 – 520

Hijau 520 – 565

Kuning 565 – 590

Oranye 590 – 625

Merah 625 – 740

21

Page 12: Bab II(Laporan KP)

Gambar 2.12 LED (Light Emitting Diode)

a. Fungsi fisikal

LED adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. Seperti sebuah

Dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang

diisi penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan

sebuah struktur yang disebut p-n junction.

b. Emisi cahaya

Emisi cahaya adalah panjang gelombang dari cahaya yang

dipancarkan, dan oleh karena itu warnanya, tergantung dari selisih pita

energi dari bahan yang membentuk p-n junction. Sebuah dioda normal,

biasanya terbuat dari silikon atau germanium, memancarkan cahaya

tampak inframerah dekat, tetapi bahan yang digunakan untuk sebuah

LED memiliki selisih pita energi antara cahaya inframerah dekat,

tampak, dan ultraungu dekat.

c. Polarisasi

Tak seperti lampu pijar dan neon, LED mempunyai kecenderungan

polarisasi. Chip LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan

hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED

terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus

22

Page 13: Bab II(Laporan KP)

listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED

diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati chip

LED. Ini menyebabkan chip LED tidak akan mengeluarkan emisi

cahaya.

Chip LED pada umumnya mempunyai tegangan rusak yang relatif

rendah. Bila diberikan tegangan beberapa volt kearah terbalik, biasanya

sifat isolator searah LED akan rusak menyebabkan arus dapat mengalir

ke arah sebaliknya.

d. Tegangan maju

Karakteristik chip LED pada umumnya adalah sama dengan

karakteristik dioda yang hanya memerlukan tegangan tertentu untuk

dapat beroperasi. Namun bila diberikan tegangan yang terlalu besar,

LED akan rusak walaupun tegangan yang diberikan adalah tegangan

maju. Tegangan yang diperlukan sebuah dioda untuk dapat beroperasi

adalah tegangan maju (Vf).

e. Sirkuit LED

Sirkuit LED dapat didesain dengan cara menyusun LED dalam

posisi seri maupun paralel. Bila disusun secara seri, maka yang perlu

diperhatikan adalah jumlah tegangan yang diperlukan seluruh LED

dalam rangkaian tadi. Namun bila LED diletakkan dalam keadaan

paralel, maka yang perlu diperhatikan menjadi jumlah arus yang

diperlukan seluruh LED dalam rangkaian ini.

Menyusun LED dalam rangkaian seri akan lebih sulit karena tiap

LED mempunyai tegangan maju (Vf) yang berbeda. Perbedaan ini akan

menyebabkan bila jumlah tegangan yang diberikan oleh sumber daya

listrik tidak cukup untuk membangkitkan chip LED, maka beberapa

LED akan tidak menyala. Sebaliknya, bila tegangan yang diberikan

terlalu besar akan berakibat kerusakan pada LED yang mempunyai

tegangan maju relative rendah.

23

Page 14: Bab II(Laporan KP)

Pada umumnya, LED yang ingin disusun secara seri harus

mempunyai tegangan maju yang sama atau paling tidak tak berbeda

jauh supaya rangkaian LED ini dapat bekerja secara baik.

f. Substrat LED

Pengembangan LED dimulai dengan alat inframerah dan merah

dibuat dengan gallium arsenide. Perkembagan dalam ilmu material

telah memungkinkan produksi alat dengan panjang gelombang yang

lebih pendek, menghasilkan cahaya dengan warna bervariasi. LED

konvensional terbuat dari mineral anorganik yang bervariasi,

menghasilkan warna sebagai berikut:

1) aluminium gallium arsenide (AlGaAs) – merah dan

inframerah

2) gallium aluminium phosphide – hijau

3) gallium arsenide/phosphide (GaAsP) – merah, oranye-merah,

oranye, dan kuning

4) gallium nitride (GaN) – hijau, hijau murni (atau hijau

emerald), dan biru

5) gallium phosphide (GaP) – merah, kuning, dan hijau

6) zinc selenide (ZnSe) – biru

7) indium gallium nitride (InGaN) – hijau kebiruan dan biru

8) indium gallium aluminium phosphide – oranye-merah,

oranye, kuning, dan hijau

9) silicon carbide (SiC) – biru

10) diamond © – ultraviolet

11) silicon (Si) – biru (dalam pengembangan)

12) sapphire (Al2O3) – biru

g. Beam Patern

Beam pattern adalah pola penyebaran cahaya yang diradiasikan

oleh sumber cahaya. Setengah energi cahaya yang dibangkitkan oleh

sumber cahaya berada pada beam pattern sumber cahaya tersebut. Beam

Pattern untuk sinyal terletak antara 8o – 30o.

24

Page 15: Bab II(Laporan KP)

2.1.4 Relay

Relay adalah saklar listrik yang membuka dan menutup di bawah

kendali rangkaian listrik lain. Dalam bentuk aslinya, switch

dioperasikan oleh sebuah elektromagnet untuk membuka atau menutup

satu atau banyak set kontak. Relay diciptakan oleh Joseph Henry pada

tahun 1835. Karena relay mampu mengendalikan keluaran rangakaian

daya yang lebih tinggi daripada rangkaian input, dapat dianggap, dalam

arti luas, suatu bentuk penguat listrik.

Pada pokoknya relay digunakan sebagai alat penghubung pada

rangkaian. Relay dapat berupa IC, transistor dan relay mekanis. Dalam

perancangan alat, menggunakan relay mekanis lebih awet dan mudah

dalam pemakaiannya.

Relay elektromekanis dibuat dalam berbagai jenis untuk berbagai

aplikasi. Kumparan relay dan kontak mempunyai ukuran kerja yang

terpisah. Kumparan relay biasanya dirancang bekerja pada

pengoperasian dengan arus DC atau AC, tegangan atau arus, tahanan

dan daya pengoperasian normal. Kumparan relay yang sangat peka

dirancang untuk bekerja pada rentang miliampere rendah, sering

dioperasikan dari transistor atau rangkaian terpadu. Apabila relay

digunakan pada suatu aplikasi, maka langkah pertama adalah harus

menentukan tegangan kontrol (kumparan) pada relay yang akan

bekerja. Terdapat kumparan yang mencakup sebagian besar tegangan

standard.

Relay akan bekerja bila ada arus yang melalui kumparannya.

Sebuah relay terdiri dari kumparan yang dililitkan pada inti besi dan

kontak-kontak penghubung. Apabila kumparan yang melilit inti besi

dilalui arus listrik maka akan menimbulkan induksi medan magnet, dan

induksi ini akan menarik kontak-kontak penghubung relay. Relay terdiri

dari 3 bagian utama, yaitu:

koil         : lilitan dari relay

25

Page 16: Bab II(Laporan KP)

common  : bagian yang tersambung dengan NC(dlm keadaan

normal)

kontak    : terdiri dari NC dan NO

Membedakan NC dengan NO:

NC(Normally Closed) : saklar dari relay yang dalam keadaan

normal(relay tidak diberi tegangan) terhubung dengan

common.

NO(Normally Open) : saklar dari relay yang dalam keadaan

normal(relay tidak diberi tegangan) tidak terhubung dengan

common.

Jenis-jenis Relay

SPDT – Single Pole Double Throw. Terdiri dari 5 buah pin,

yaitu (2) koil, (1)common, (1)NC, (1)NO.

DPST – Double Pole Single Throw. Setara dengan 2 buah

saklar atau relay SPST.

QPDT – Quadruple Pole Double Throw. Sering disebut

sebagai Quad Pole Double Throw, atau 4PDT. Setara dengan 4

buah saklar atau relay SPDT atau dua buah relay DPDT.

Terdiri dari 14 pin(termasuk 2 buah untuk koil).

Gambar 2.13 Relay

.

2.1.5 Komparator

26

Page 17: Bab II(Laporan KP)

Pada dasarnya prinsip kerja komparator adalah seperti sebuah

gerbang yang membandingkan nilai dua nilai input tegangan ataupun

arus. Operasi standar op-amp dengan konfigurasi loop terbuka tanpa

feedback negatif bisa digunakan sebagai komparator. ketika tegangan

input positif pada lebih tinggi dibanding dengan tegangan input negatif,

gain yang tinggi dari op-amp menyebabkan outputnya menjadi tegangan

positif atau tegangan masukan dikurangi dengan rugi-rugi op-amp. ketika

input positif turun dibawah input negatif, output dari op-amp akan

menjadi negatif atau sama dengan nol.

2.14 Chip Komparator

Penggunaan op-amp sebagai komparator memang secara fungsi

dapat bekerja seperti komparator pada umumnya, akan tetapi jika

memakai chip komparator independen banyak kelebihannya. Chip

komparator independen lebih akurat, memiliki tegangan referensi sendiri,

dan juga sudah dilengkapi histerisis.

Normalnya komparator mengubah kondisi outputnya ketika

tegangan antara inputnya melewati kira-kira nol volt. Fluktuasi tegangan

kecil atau noise, selalu ada pada input, hal ini bisa menyebabkan

perubahan cepat yang tidak diinginkan (ripple) ketika perbedaan

tegangan inputnya mendekati nol volt. untuk menghindari osilasi output,

histerisis kecil dengan beberapa milivolt diintegrasikan pada banyak

komparator moderen. contohnya LTC6702, MAX9021, dan MAX9031

memiliki internal histerisis menghindari mereka dari input noise.

histerisis berada pada dua titik switching, tegangan naik dan tegangan

jatuh.

27

Page 18: Bab II(Laporan KP)

jika komparator tidak memiliki histerisis atau jika noise input lebih

besar dari internal histerisis maka histerisis eksternal bisa dibuat

menggunakan feedback positif dari output ke input positif komparator.

hasilnya sinyal output yang lebih bersih. Beberapa komparator seperti

LMP7300, LTC1540, MAX931, dan ADCMP341 juga memberikan

kontrol histerisis lewat pin histerisis terpisah. Komparator memungkinkan

untuk menambahakan programmable histerisis tanpa feedback atau

persamaan yang menyulitkan. menggunakan pin histarisis tersendiri juga

sesuai jika impedansi sumber besar.

2.1.6 Amplifier

a. Invrting Amplifier

Inverting amplifier ini, input dengan outputnya berlawanan

polaritas. Jadi ada tanda minus pada rumus penguatannya. Penguatan

inverting amplifier adalah bisa lebih kecil nilai besaran dari 1,misalnya

-0.2 , -0.5 , -0.7 , dst dan selalu negatif. Rumus nya :

Vo=−RfRi

Vi

Gambar 2.15 Rangkaian inverting Amplifier

28

Page 19: Bab II(Laporan KP)

b. Non Inverting Amplifier

Rangkaian non inverting ini hampir sama dengan rangkaian

inverting hanya perbedaannya adalah terletak pada tegangan inputnya

dari masukan noninverting.

Rumusnya seperti berikut :

Vo=Rf +RiRi

Vi

sehingga persamaan menjadi :

Vo=( RfRi

+1)vi

Hasil tegangan output noninverting ini akan lebih dari satu dan

selalu positif. Rangkaian nya adalah seperti pada gambar berikut ini :

Gambar 2.16 Non inverting Amplifier

29