BAB II LANDASAN TEORI DAN KERANGKA BERPIKIR
2.1 Landasan Teori Dalam upaya pemecahan masalah yang telah dikemukakan pada Bab I, dibutuhkan pembahasan teori-teori dasar yang mendukung. Sehubungan dengan hal tersebut, maka dalam bab ini akan diuraikan beberapa teori yang terkait dengan masalah perancangan ini.
2.1.1
Teori Alat Peraga/Media Pembelajaran Alat peraga adalah alat yang dapat dipertunjukkan dalam KBM dan
berfungsi sebagai alat bantu untuk memperjelas konsep atau pengertian contoh benda1. Kehadiran alat peraga dapat meniadakan hambatan dimensi waktu dan ruang sehingga peserta didik memiliki keleluasaan akses terhadap sumber belajar yang akan memungkinkannya memahami suatu konsep secara tepat dan menyeluruh. Alat peraga sering disebut sebagai media pembelajaran dimana kata “Media” berasal dari kata latin, merupakan bentuk jamak dari kata “madium”. Secara harfiah kata tersebut mempunyai arti perantara atau pengantar. Akan tetapi sekarang kata tersebut digunakan baik untuk bentuk jamak maupun mufrad 2. Kemudian telah banyak pakar dan juga 1
Ditsardik Depdikbud; 1980
2
Drs. Rudi Susilana, M.Si dan Cepi Riyana, M.Pd, Media Pembelajaran, 2009, hal. 6
6
7 organisasi yang memberikan batasan mengenai pengertian media. Beberapa diantaranya mengemukakan media adalah sebagai berikut : 1) Teknologi pembawa pesan yang dapat dimanfaatkan untuk keperluan pembelajaran. Jadi media adalah perluasan dari guru (Schram, 1982). 2) National Education Asotiation (NEA) memberikan batasan bahwa media merupakan sarana komunikasi dalam bentuk cetak maupun audio visual, termasuk teknologi perangkat kerasnya. 3) Briggs berpendapat bahwa media merupakan alat untuk memberikan perangsang bagi siswa supaya terjadi proses belajar. 4) Asociation of Education Communication Technology (AECT) memberikan batasan bahwa media merupakan
segala bentuk dan
saluran yang digunakan untuk proses penyaluran pesan. 5) Sedangkan Gagne berpendapat bahwa berbagai jenis komponen dalam lingkungan siswa yang dapat merangsang siswa untuk belajar. 6) Segala sesuatu yang dapat digunakan untuk menyalurkan pesan yang dapat merangsang pikiran, perasaan,perhatian dan kemauan siswa untuk belajar (Miarso, 1998).
Menurut
Heinich,
(1993)
media
merupakan
alat
saluran
komunikasi. Media berasal dari bahasa latin dan merupakan bentuk jamak dari kata ”madium” yang secara harfiah berarti “perantara” yaitu perantara sumber pesan (a sources) dangan penerima pesan (a receiver). Heinich mencontohkan media ini seperti film, televisi, diagram, bahan cetak (printed materials), komputer, dan instruktur. Contoh media tersebut bisa
8 dipertimbangkan sebagai media pembelajaran jika membawa pesan dalam rangka mencapai tujuan pembelajaran. Media pembelajaran selalu terdiri atas dua unsur penting, yaitu unsur peralatan atau perangkat keras (hardware) dan unsur pesan yang dibawanya (message/software). Dengan demikian perlu sekali dipahami, media pembelajaran memerlukan peralatan untuk menyajikan pesan, namun yang terpenting bukanlah peralatan itu, tetapi pesan atau informasi belajar yang dibawakan oleh media tersebut. Perangkat lunak (software) tersebut adalah informasi atau bahan ajar itu sendiri yangakan disampaikan kepada siswa, sedangkan perangkat keras (hardware) adalah sarana atau peralatan yang digunakan untuk menyajikan pesan/bahan ajar tersebut 3.
Dari berbagai pendapat diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa : 1) Media pembelajaran merupakan wadah dari pesan 2) Materi yang ingi disampaikan adalah pesan pembelajaran 3) Tujuan yang ingin dicapai adalah proses pembelajaran Selanjutnya penggunaan media secara kreatif akan memperbasar kemungkinan bagi siswa untuk belajar lebih banyak, mencamkan apa yang dipelajari lebih baik, dan menigkatkan penampilan dalam melakukan keterampilan sesuai dengan yang menjadi tujuan pembelajaran.
3
Drs. Rudi Susilana, M.Si dan Cepi Riyana, M.Pd, Media Pembelajaran, 2009, hal. 7
9 Secara umum media mempunyai kegunaan 4 : 1) Memperjelas pesan agar tidak terlalu verbalistis. 2) Mangatasi keterbatasan ruang, waktu tenaga dan daya indra. 3) Menimbulkan gairah belajar, interaksi lebih langsung antara murid dengan sumber belajar. 4) Memungkikan anak belajar mendire sesuai dengan bakat dan kemampuan visual, auditori dan kinestetiknya. 5) Memberi rangsangan yang sama, mempersamakan pengalaman dan menimbulkan persepsi yang sama.
Dalam kaitannya dengan fungsi media pembelajaran, dapat ditekankan beberapa hal berikut ini 5 : 1) Penggunaan media pembelajaran bukan merupakan fungsi tambahan, tetapi memiliki fungsi tersendiri sebagai sarana bantu untuk mewujudkan situasi pembelajaran yang lebih efektif. 2) Media pembelajaran merupakan bagian integral dari keseluruhan proses pembelajaran. Hal ini mengandung pengertian bahwa media pembelajaran sebagai salah satu komponen yang tidak berdiri sendiri tetapi saling berhubungan dengan komponen lainnya dalam rangka menciptakan suatu situasi belajar yang diharapkan. 3) Media pembelajaran dalam penggunaannya harus relevan dengan kompetensi yang ingi dicapai dan isi pembelajaran itu sendiri. Fungsi 4
Drs. Rudi Susilana, M.Si dan Cepi Riyana, M.Pd, Media Pembelajaran, 2009, hal. 9
5
Drs. Rudi Susilana, M.Si dan Cepi Riyana, M.Pd, Media Pembelajaran, 2009, hal. 10
10 ini
mengandung
makna
bahwa
penggunaan
media
dalam
pembelajaran harus selalu melihat kepada kompetensi dan bahan ajar. 4) Media pembelajaran bukan berfungsi sebagai alat hiburan, dengan demikian tidak diperkenankan menggunakannya hanya sekedar permainan atau untuk menarik perhatian siswa semata. 5) Media pembelajaran bisa berfungsi untuk mempercepat proses belajar.
Fungsi
ini
mengandung arti
bahwa
dengan
media
pembelajaran siswa dapat menangkap tujuan dan bahan ajar lebih mudah dan lebih cepat. 6) Media pembelajaran berfungsi untuk meningkatkan kualitas proses belajar mengajar. Pada umumnya hasil belajar siswa dengan menggunakan media pembelajaran akan tahan lama mengendap sehingga kualitas pembelajaran memiliki nilai yang tinggi. 7) Media pembelajaran meletakkan dasar – dasar yang konkret untuk berfikir, oleh karena itu dapat mengurangi terjadinya penyakit verbalisme.
Selain fungsi – fungsi sebagaimana telah diuraikan diatas, media pembelajaran ini juga memiliki nilai dan manfaat sebagai berikut : 1) Memperjelas konsep – konsep yang abstrak. Konsep – konsep yang dirasakan masih bersifat abstrak dan sulit dijelaskan secara langsung kepada
siswa
bisa
diperjelas
atau
disederhanakan
melalui
pemanfaatan media pembelajaran. Misalnya untuk menjelaskan
11 tentang sistem peredaran darah manusia, arus listrik, berhembusnya angin dan sebagainya. Bisa menggunakan media gambar atau bagan sederhana. 2) Menghadirkan objek – objek yang terlalu berbahaya atau sukar didapat kedalam lingkungan belajar. Misalkan guru menjelaskan dengan menggunakan gambar atau program televisi tentang binatang buas dll. 3) Menampilkan objek yang terlalu besar atau kecil. Misalnya akan menyampaikan gambaran mengenai sebuah kapal laut, pesawat udara, pasar, candi, dan sebagainya. Atau objek yang terlalu kecil seperti bakteri, virus, semut, nyamuk dan benda kecil lainnya. 4) Memperlihatkan gerakan yang terlalu cepat atau lambat. Dengan menggunakan teknik gerakan lambat (slow motion) dalam media film bisa memperlihatkan tentang lintasan peluru, melesatnya anakpanah, atau memperlihatkan suatu ledakan. Demikian juga gerakan – gerakan yang terlalu lambat seperti pertumbuhan kecambah, mekarnya bunga wijaya kusuma dan lain – lain.
2.1.2
Teori Praktikum Universitas
Mercu
Buana
sebagai
lembaga
formal
yang
melaksanakan pendidikan untuk menghasilkan lulusan yang disiplin, terampil dan berkualitas tinggi. Pendidikan mempunyai peran penting dalam mengelola pengembangan dan pembinaan SDM sebagai kekuatan sentral dalam pembangunan. Melalui pendidikan, manusia diharapkan
12 menjadi individu yang mempunyai kemampuan dan keterampilan untuk secara mandiri meningkatkan taraf hidup lahir batin, dan meningkatkan peranannya sebagai pribadi, pegawai/karyawan, warga masyarakat, warga negara dan mahkluk Tuhan6. Dari tujuan pendidikan di atas tersirat adanya tuntutan kemampuan yang multidimensi, mencakup ranah kognitif (pengetahuan), psikomotor (keterampilan) dan afektif (sikap) bagi lulusan atau keluaran dari sistem pendidikan yang ada, termasuk lulusan perguruan tinggi. Dalam rangka mencapai tujuan yang multidimensi tersebut diperlukan strategi pembelajaran yang memadai. Salah satu strategi yang dianggap dapat mencakup tiga ranah sekaligus adalah praktikum. Praktikum
merupakan
strategi
pembelajaran
atau
bentuk
pengajaran yang digunakan untuk membelajarkan secara bersama-sama kemampuan psikomotorik, kognitif dan afektif menggunakan sarana laboratorium7. Praktikum dapat dibedakan atas dua kategori berdasarkan sifatnya, yaitu bersifat primer dan sekunder 8. Praktikum bersifat primer jika diberikan kepada mahasisiswa sesuai jurusannya. Misalnya praktikum kimia unuk jurusan kimia. Sedangkan bersifat sekunder jika diberikan kepada mahasiswa jurusan lain. Misalnya praktikuk kimia untuk mahasisiswa kedokteran. 6
Paulina Pannen, Pendidikan Sebagai Sistem, PAU-PPAI UT, 2001, hal. 1
7
M. Zainuddin, Praktikum, PAU-PPAI UT, 2001, hal. 2
8
Ibid, hal. 7
13 Salah satu tujuan yang dapat dicapai melalui pembelajaran praktikum adalah mempelajari keterampilan dan teknik yang sesuai denagn bidang pekerjaan. Laboratorium merupakan sarana untuk memberi kesempatan kepada mahasiswa utnuk mempraktekan suatu keterampilan dan teknik sebagaimana dirumuskan dalam tujuan instruksional yang harus dicapai dari kegiatan praktikum. Kegunaan praktikum dalam proses pembelajaran adalah sebagai berikut 9 : a. Melatih keterampilan-keterampilan yang dibutuhkan mahasiswa. b. Memberi kesempatan kepada mahasiswa untuk menerapakan dan mengintegrasikan pengetahuan dan keterampilan yang telah dipunyai sebelumnya secara nyata dalam praktek. c. Membuktikan dan atau menemukan suatu konsep secara ilmiah (scientific inquiry). d. Menghargai ilmu dan keterampilan yang dimiliki.
9
Ibid, hal. 16
14 2.1.3
Teori Hand-Held Metal Detector
Gambar 2. Handheld Metal Detector ( Sumber : www://google.com )
Detektor Logam bekerjanya tergantung dari pendeteksian salah satu dari berbagai efek yang dapat diamati bila sebuah benda logam mempengaruhi medan magnetik yang mengelilingi suatu kumparan kawat yang dialirkan oleh arus bolak-balik. Efek utamanya adalah: pola medan magnetik yang mengelilingi kumparan akan diubah dan nilai induksi kumparan akan berubah. Ada tiga metode dasar yang digunakan untuk memanfaatkan efek tersebut diatas. Yang pertama adalah Detektor logam ”Induction Balance” (IB) menggunakan dua buah kumparan. Satu dieksitasi oleh sebuah osilator
15 yang dimodulasi. Yang lainnya dihubungkan ke sebuah detektor dan amplifier. Kedua kumparan ditempatkan secara cermat dalam posisi sedemikian terhadap masing-masing, sehingga kumparan penerima menangkap sedikit sekali energi yang dipancarkan oleh kumparan pemancar bila didekatnya tidak tedapat benda logam atau bahan mineral. Bila kumparan didekatkan ke sebuah benda logam, pola medan mengalami distorsi, meningkatkan banyak energi yang dipancarkan, ditangkap oleh kumparan penerima. Sinyal yang dimodulasikan dideteksi dan dapat diberikan indikasinya dengan memperkuat modulasi yang didapatkan kembali sampai level speaker dan juga memperlihatkannya pada sebuah meter. Oleh karena itu tipe ini disebut juga detektor IB/TR (Induction Balance/Transmit-Receive). Keunggulan utamanya adalah kemampuan pembidikan dan sanggup menembus kedalaman yang baik, dan tidak peka terhadap benda besi kecil. Tapi kelemahannya adalah konstruksi yang harus cermat dan penyetelan kumparannya. Yang kedua adalah detektor ” Pulse Induction ” mempergunakan kumparan di dalam kepala pencari dengan cara penataannya yang sama seperti pada detektor IB. Akan tetapi pemancarnya dipulsakan, sehingga ledakan daya tinggi dipancarkan oleh kumparan pencari. Penerimanya kemudian membanding fase dari bagian pulsa yang diterima terhadap sinyal pemancar. Bila sebuah benda besi atau magnetik didekatkan ke kumparan pencari, fase dari sinyal yang diterima dimajukan terhadap yang dari sinyal pemancar. Kebalikannya terjadi bila sebuah konduktor nonmagnetik didekatkan ke kumparan pencari. Dengan demikian, tipe detektor
16 ini secara efektif dapat ’mendiskriminasikan’ antara logam ferous dan non ferous serta pula meniadakan efek tanah- dengan hanya rangkaian pendeteksian diset untuk menolak sinyal dengan karakteristik fase yang tidak diinginkan. Maka daripada itu tipe detektor ini sering menampilkan kontrol ’penolakan tanah’ (Ground Expulsion). Oleh karena kekuatan sinyal yang diterima juga bervariasi, tergantung dari karakteristik benda ’sasaran’, efek ini dapat pula dimasukkan ke dalam proses pendeteksian. Teknik paling sederhana adalah mendeteksi perubahan induksi dari sebuah kumparan tunggal. Bila kumparan ini merupakan bagian dari rangkaian tala sebuah oscillator, maka membandingkan frekuensi oscillator ’pencari’ dengan yang dari osilator referensi yang stabil akan memberikan indikasi adanya sebuah benda logam. Detektor ini dinamakan tipe ’Beat Frecuency Oscillator’ atau disingkat BFO yang mempunyai cara kerja berdasarkan prinsip superheterodyning yang digunakan dalam keadaan superhet receiver. Kedua osilator diset sedemikian, sehingga dibangkitkan suatu perbedaan kecil dalam frekuensinya dan outputnya dicampur. Hasilnya merupakan sebuah frekuensi ’beat’ yang sama dengan selisih antara kedua frekuensi osilator. Keunggulan utama dari tipe ini adalah rangkaiannya sederhana dan dapat diset untuk kemampuan pembidikan yang baik. Di waktu lampau, kebanyakan rancangan yang diterbitkan mempunyai kekurangan kepekaan yang menonjol dan juga stabilitas
17 penalaan yang lemah. Teknik mencampur yang cerdik dan beberapa stimulan lainnya dapat mengatasi masalah ini 10. Pada skripsi ini detector logam yang dirancang untuk digunakan sebagai alat peraga untuk praktek mahasiswa adalah detektor logam tipe Induction Balance/Transmit-Receive yang juga diaplikasikan pada alat elektronika bandara Hand-Held Metal Detector.
2.1.4
Teori Komponen dan Rangkaian
a. Induktor Induktor adalah suatu piranti pasif yang terjadi dari kumparan kawat yang digulung pada former. Induktor itu digunakan dalam bermacam-macam peranti antara lain rangkaian tertala dan penguat tertala, beberapa osilator (osilator Colpitt’s dan Hartley) dan tapis. Kumparan atau gulungannya dipakai untuk memasukan induktansi kedalam rangkaian, yang merupakan sifat suatu komponen guna melawan perubahan dalam arus, kalau arus yang mengalir dalam kumparan berubah, fluks magnet yang ditimbulkan oleh arus juga berubah dan hal ini menginduksikan gaya gerak lawan dalam kumparan. Satuan induktansi adalah Henry (H). Untuk kumparan harga induktansi bergantung pada dua faktor utama yaitu jumlah lilitan dan bahan intinya. Rumusnya yaitu 11 :
10
Ir. Frans Djiwatampu. Elektronika Masa Kini. (Jakarta: PT Dwi Eti Utama, 1982), hal. 6-7.
11
Heath Company, Heatkit ILP AC Electronic, (Michigan: Heath Company, 1975), hal 4.14.
18 0.04µN 2 r 2 L= l
(2.1)
Keterangan : L = induktansi (dalam mikroHenry) N = jumlah lilitan r = radius dari koil ( dalam cm) l = panjang kumparan ( dalam cm) µ = permeabiliti : sifat bahan yang mengubah jumlah garis medan magnetik yang menembus secara tegak lurus tiap satuan luas12 ( dalam mho ) µ=
1 1 = ohm R
0.04 = ketetapan/konstanta
b. LC Tank Circuit sebagai Oscillator Tank circuit adalah rangkaian yang dibentuk dari kapasitor dan induktor yang dapat menghasilkan frekuensi.
Gambar 2.1 Tank Circuit ( Sumber : AC Electronics, hal. 6-26 )
12
Ibid hal 4.13
19 Jika rangkaian di atas dialiri arus DC maka akan cenderung berosilasi. Osilasi ini menyebabkan timbulnya frekuensi. Tetapi resistansi dari tank circuit ini membuat osilasi ini semakin mengecil kemudian hilang (damped oscillation). Damped oscillation ini dapat diatasi dengan memberi sedikit dari output suatu amplifier. Gain dari amplifier akan mengganti energy yang hilang dalam rangkaian dan positif feed back akan mempertahankan osilasi.
Gambar 2.2 Tank Circuit Dengan Amplifier ( sumber : AC Electronics, hal. 6-28 ) Pada rangkaian tank circuit frekuensi resonant dapat dihitung dengan rumus:13
13
Ibid, h. 5-36
20 Fo =
0,159 LC
(2.2)
Sedangkan bandwidth dari frekuensi respon tergantung dari faktor Q (faktor kualitas). Q dari tank circuit dapat dihitung dengan menggunakan rumus:14
Q=
ZTANK XL
(2.3)
Bandwidth dari frekuensi respon adalah: 15 BW =
Fo Q
(2.4)
Maka,
(2.5)
Keterangan : f o = frekuensi resonansi (Hz) L = induktansi (uH) C = kapasitansi (F)
14
Ibid, h. 6-52
15
Ibid, h. 6-55
21
(Z) z impedansi
Fo Frekuensi (Hz)
Gambar 2.3 Kurva Frekuensi Respon Parallel Resonansi (Sumber: AC Electronics, hal. 6-54)
c. Buzzer Buzzer adalah suatu komponen yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi sinyal suara. Pada umumnya buzzer digunakan untuk alarm, karena penggunaannya cukup mudah yaitu dengan memberikan tegangan input maka buzzer akan mengeluarkan bunyi. Frekuensi suara yang di keluarkan oleh buzzer yaitu antara 1-5 KHz 16.
16
Albert Paul, Prinsip-prinsip Elektronika, 1989 hal: 134
22
Gambar 2.4 Simbol Buzzer ( Sumber : National Multisims 10 )
d. Resistor Sebagai Pembagi Tegangan Resistor atau hambatan atau disebut juga tahanan adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat arus listrik pada suatu rangkaian,
pada
pemakaiannya
resistor
selain
digunakan
untuk
menentukan besarnya arus listrik yang mengalir, juga digunakan sebagai pembagi tegangan (voltage divider), satuan resistor adalah ohm dengan simbol (R). Terdapat dua jenis resistor yaitu resistor tetap dan resistor berubah-ubah.
R
Gambar 2.5 Simbol resistor ( Sumber : National Multisims 10 )
pembagi tegangan dibentuk dengan merangkai dua resistor yang dirangkaikan seri, kemudian dihubungkan dengan tegangan sumber, seperti terlihat di gambar dibawah.
23
Gambar 2.6 Resistor Sebagai Pembagi Tegangan ( Sumber : Electronics Circuit, hal 3-23 )
Tegangan sumber jatuh (drop) pada kedua resistor. Karena adanya tegangan drop pada R2, maka titik diantara kedua resistor terhadap bumi (ground) dalam pembagi tegangan akan lebih positif dari 0 volt atau akan sama dengan tegangan jatuh (drop) di R2, arus yang mengalir pada dua resistor sama besar karena rangkaian terhubung seri dan tegangan jatuh pada masing – masing resistor akan sebanding dengan besar tahanannya.
Menentukan harga tahanan yang sesuai dengan tegangan yang diinginkan, dapat digunakan persamaan : V R1 =
R1 R1 + R2
x Vcc
(2.6)
24 V R2 =
R2 x Vcc R1 + R2
Keterangan : V R1 = Tegangan Drop pada R 1 (Volt) V R2 = Tegangan Drop pada R 2 (Volt) V CC = Tegangan sumber (Volt)
e. Resistor Variabel Resistor Berubah (variabel), ialah sebuah resistor yang nilainya dapat berubah-ubah dengan jalan menggeser atau memutar toggle pada alat tersebut. Sehingga nilai resistor dapat kita tetapkan sesuai dengan kebutuhan. Berdasarkan jenis ini kita bagi menjadi dua, Potensiometer, rheostat dan Trimpot (Trimmer Potensiometer) yang biasanya menempel pada papan rangkaian {Printed Circuit Board (PCB)}.
Gambar 2.7 Resistor Variabel ( Sumber : National Multisims 10 )
f. Dioda Pemancar Cahaya (LED) LED adalah kepanjangan dari Light Emitting Diode (Dioda Pemancar Cahaya). Dioda ini akan mengeluarkan cahaya bila diberi tegangan sebesar 1,8 V dengan arus 1,5 mA. LED banyak digunakan
25 sebagai lampu indicator dan peraga (display). Simbol dan gambar LED ditunjukkan pada gambar.
Gambar 2.8 Simbol LED ( Sumber : National Multisims 10 )
Keuntungan penggunaan LED dibandingkan lampu pijar yaitu tegangannya rendah, umurnya lebih panjang, dan mampu dioperasikan pasda saklar elektronik yang nyala matinya cepat (nano detik). Agar LED tidak rusak dan tahan lama, maka perlu dipasang resistor secara seri sebagai pembatas arus. LED pada umumnya dipasang seri dengan tahanan untuk membatasi arus agar tidak melebihi kemampuan dari LED itu sendiri, sehingga arus yang mengalir tidak merusak LED. Besarnya pembatas arus (R seri) untuk sebuah LED dapat dihitung dengan rumus berikut:
Keterangan:
𝑅𝑠 =
Vs−Vf If
Rs
= tahanan seri (Ω)
Vf
= tegangan drop LED (V)
Vs
= sumber tegangan (V)
If
= arus maju pada LED (A)
(2.7)
26 g. Vibrator (Penghasil Getar) Vibrator yaitu suatu komponen penghasil getar yang dimana jika mendapatkan tegangan akan bergetar. Untuk inputan tegangan supaya vibrator bergetar tergantung type dari vibrator tersebut.
a.
b.
Gambar 2.9a. Vibrator Pada Handphone, b. Vibrator Pada Game Controller ( Sumber : www://google.com )
h. Dioda Zener Dioda Zener adalah dioda yang bekerja pada daerah breakdown atau pada daerah kerja reverse bias. Dioda ini banyak digunakan untuk pembatas tegangan. Tipe dari dioda zener dibedakan oleh tegangan pembatasnya. Misalnya 5 V, ini berarti dioda zener dapat membatasi tegangan yang lebih besar dari 5 V atau menjadi 5 V.
Gambar 2.10 Simbol Dioda Zener ( Sumber : www://google.com )
27
Gambar 2.11 Grafik Kerja Dioda zener 17 ( Sumber : Prinsip-Prinsip Elektronik, hal. 150)
Pada gambar 2.30, menunjukkan grafik I-V dioda zener. Pada daerah maju, dioda mulai menghantar pada tegangan sekitar 0,7 V, seperti dioda silikon biasa. Pada daerah bocor ( antara nol dan berhenti ), dioda hanya mempunyai sedikit arus balik ( reverse current ). Pada dioda zener lengkungan disekitar” breakdown” berbentuk lutut yang Sangat tajam, diikuti dengan lengkungan arus yang hampir vertikal, tegangannya hampir constan mendekati V2 pada hampir semua daerah breakdown, gambar diatas juga menunjukan arus balik maksimum IZT asalkan arus balik lebih Cecil dari IZM, dioda dapat beroprasi dalam jarak yang aman. Namun jik arus balik yang berlebihan resistor pembatas arus (a current-limiting resistor ) harus digunakan.
17
Malvino, Prinsip-Prinsip Elektronik, salemba teknika. h 150
28 Regulator Zener Dioda zener sering disebut sebagai voltage generator karena mempertahankan tegangan output tetap constan meskipun arus yang melaluinya berubah. Pada operasi normal, diberikan bias mundur ( reverse bias ) seperti terlihat pada gambar 2.12 Rs
Vs
Gambar 2.12 Rangkain Dasar Dioda Zener ( Sumber : Prinsip-Prinsip Elektronik, hal. 152 )
Untuk memperoleh operasi breakdown, tegangan sumber harus lebih besar daripada tegangan breakdown zener resistor seri Rs selalu digunakan untuk membatasi arus zener agar lebih kecil daripada tingkatan arus maksimumnya jira tidak dioda akan rusak. Tegangan pada resistor seri sama dengan perbedaan antara sumber tegangan dan tegangan zener, sehingga arus yang melewati resistor adalah
Is =
Vs − Vz Rs
(2.8)
29 Persamaan ini adalah hokum ohm yang diterapkan pada resistor pembatas arus 18, arus ini akan sama dan tidak tergantung apakah ada resistor beban atau tidak, arus yang melalui resistor seri masih sama dengan tegangan resistor dibagi dengan resistansinya.
i. Transistor Transistor dapat difungssikan sebagai penguat. Secara umum penguat adalah alat yang melipat gandakan masukan yang diberikan. Keluaran dari penguat mekanis dapat mempercepat gerakan mekanis. Masukan berupa gerakkan lambat dipercepat hingga keluarannya berupa gerakan yang lebih cepat. Penguat elektronika memperbesar sinyal masukan yang kecil sehingga menghasilkan sinyal keluaran yang besar. Masukan penguat elektronika dapat berupa tegangan atau arus. Penguat elektronika memerlukan sumber tenaga dari luar. Contoh penguat radio transistor yang menggunakan baterai sebagai sumber tenaganya. Dengan kata lain, penguat adalah alat yang memperbesar sinyal masukan sehingga dihasilkan sinyal keluaran yang besar. Pada gambar berikut diperlihatkan karakteristik keluaran transistor pada konfigurasi common-emitter. Bila arus basis adalah Ib 2 dan arus sinyal masukan berayun antara Ib 1 dan Ib 3 , arus kolektor yang dihasilkan
18
Ibid,. h.151.
30 dapat diketahui dengan memproyeksikan titik potong garis beban AC dengan kurva Ib 1 dan Ib 3 menuju sumbu arus kolektor.
Ic
Titik kerja Ib3 Garis kerja Ib2 Ib1 0
VCE
Gambar 2.13 Karakteristik Arus Transistor Sebagai Penguat ( Sumber : Electronics Circuit, hal. 4-12 )
•
Common-Emitter Amplifier Pada penguat emitter ditanahkan isyarat masuk melalui basis dan emitter dihubungkan dengan tanah, sedangkan keluaran diambil dari kolektor. Penguat emitter ditanahkan mempunyai impedansi masukan
1 kali lebih kecil daripada penguat basis 1−α
ditanahkan, dan impedansi keluaran transistor (1-α) lebih kecil daripada penguat basis ditanahkan. Impedansi masukan yang tak terlalu besar dan impedansi keluaran yang tak terlalu kecil membuat penguat emitter ditanahkan sangat bauk digandengkan
31 dalam beberapa tahap tanpa banyak ketaksesuaian impedansi pada alih tegangan dari satu tahap ke tahap berikutnya.
Ic
Titik kerja Ib3 Garis kerja Ib2 Ib1 0
VCE
Ic Ib
Ie
Gambar 2.14 Transistor NPN Pada Penguat Emitter Ditanahkan ( Sumber : Electronics Circuit, hal. 4-14 )
32
Gambar 2.15 Rangkaian Common-emitter ( Sumber : Electronics Circuit, hal. 4-15 )
Gambar 2.16 Rangkaian Ekivalen Common-emitter ( Sumber : Electronics Circuit, hal. 4-16 )
33 Besaran yang dicari adalah peroleh arus (Ai), resistans masukan (Ri) peroleh tegangan (Av) dan resistansi keluaran (Ro). Peroleh arus (Current Gain) adalah rasio dari arus keluaran (Io) dan arus masukan (Ii) :
(2.9)
Karena Ic = hfe Ib, maka (input resistance) yang terlihat pada ujung basis adalah rasio antara tegangan masukan (Vi) dan arus masukan (Ii)
(2.10) Peroleh tegangan (voltage gain) adalah rasio antara tegangan keluaran (Vo) dan tegangan masukan (Vi)
(2.11) Peroleh tegangan dengan memperhitungan resistans sumber (Rs) adalah Avs yaitu :
34
(2.12) Resistansi keluaran adalah resistansi di dalam penguat yang terlihat di dalam penguat yang terlihat oleh beban. Resistansi keluaran diperoleh dengan membuat Vs = 0 dan R L = ∞. Dengan memperhitungkan pembangkit luar V 2 pada ujung keluaran maka arus I 2 mengalir kedalam penguat. Resistans keluaran adalah rasio antar V 2 dan I 2 :
R0 =
V2 I2
(2.13)
Vs = 0, R L = ∞ Dengan Vs = 0, maka Ib = 0, sehingga : I 2 = Ic = hfe Ib = 0, dan R0 =
V2 V = 2=∞ I2 0
(2.14)
Resistans keluaran dengan memperhitungkan resitans beban adalah : R o ′ = Rc//R o =
RcRo , karena Ro = ∞ maka Ro′ = Rc′ (2.15) Rc + Ro
35 2.2 Kerangka Berpikir Program studi Teknik Elektro mendidik para mahasiswanya dengan disiplin dan ilmu yang bermanfaat untuk masa depan. Seperti kita ketahui mata kuliah yang ada sekarang belum ada yang mengenai Elektronika Bandara. Padahal alat-alat elektronika yang dipakai di bandara seperti X-Ray, Walkthrough, Metal Detector, dan lain-lain juga termasuk dalam ruang lingkup ilmu Teknik Elektronika. Kekurangan ini dirasakan sewaktu mahasiswa melaksanakan On the Job Training di bandara-bandara di Indonesia. Para mahasiswa kurang mempunyai bekal pengetahuan tentang alat-alat tersebut, padahal pada alat-alat tersebut sering terjadi kerusakan dan perbaikan. Oleh karena itu, penulis mencoba merancang alat peraga Hand-Held Metal Detector sebagai sarana praktek mahasiswa yang selama ini belum tersedia. Rancangan alat ini tidak membutuhkan biaya yang besar, sehingga tidak perlu membeli alat yang sama persis seperti yang digunakan di terminal bandara karena harga yang sangat mahal. Dengan adanya alat ini dapat menunjang kegiatan praktek mahasiswa untuk mempelajari ilmu yang berkenaan dengan Elektronika Bandara. Sehingga dapat meningkatkan wawasan dari mahasiswa program studi Teknik Elektro, karena dengan adanya rancangan alat peraga Hand-Held Metal Detector ini dapat menambah pengetahuan tentang salah satu alat yang termasuk Elektronika Bandara yang dipakai dalam sistem pengamanan bandara.
