BAB III SPESIFIKASI KOMPONEN-KOMPONEN BESERTA PRINSIP KERJANYA
Dalam studi pembuatan sistem kontrol motor listrik dengan saklar cahaya ( LDR ) menggunakan komponen – komponen listrik diantaranya adalah : 3.1
Resistor Kalau kita perhatikan hampir semua rangkaian elektronika pada umumnya hampir semuanya menggunakan komponen yang disebut resistor atau tahanan listrik. Dalam prakteknya resistor dapat dibagi menjadi beberapa bagian yaiti : Resistor tetap Resistor tidak tetap / Variabel Resistor peka cahaya ( LDR ) Resistor peka tegangan Resistor peka temperatur
Penggunaan resistor dalam rangkaian pada umumnya berfungsi sebagai penghambat arus listrik, memperkecil dan membagi arus listrik dalam suatu rangkaian. Dalam pembuatan sistem kontro motor listrik ini hanya menggunakan tiga jenis resistor yaitu resistor tetap, resistor tidak tetap / variabel dan resistor peka cahaya ( LDR ).
15
3.1.1 Resistor Tetap Resistor tetap adalah resistor yang nilai satuannya telah ditetapkan oleh pabrik pembuatnya. Pada umumnya resistor jenis ini berbentuk kecil, bulat panjang dan ada yang berbentuk empat pesegi panjang.
R
Gambar 3.1 Resistor.
Gambar 3.2 Simbol Resistor.
Pada resistor tetap biasanya dicantumkan besrnya nilai tahanan, sebagian nilai tahanan ada yang langsung dituliskan pada badan resistor dan sebagian dicantumkan dalam bentuk kode warna yang melingkari badan resistor seperti terlihat pada gambar diatas. Cara Membaca Kode Warna Resistan dibaca dari gelang warna yang paling depan kearah gelang toleransi berwarna coklat, merah, emas, perak. Biasanya warna gelang toleransi ini pada badan resistor yang paling pojok atau juga pada lebar yang paling menonjol, sedangkan warna gelang yang pertama agak sedikit kedalam. Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resistor tersebut bila telah dapat menentukan
16
mana gelang yang pertama selanjutnya adalah membaca nilai resistansinya.
Jumlah
gelang
yang
melingkar
pada
resistor
umumnya sesuai dengan besar toleransinya . biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki tiga gelang ( tidak termasuk gelang toleransi ). Besarnya nilai tahanan dari sebuah resistor ditentukan dengan kode warna sebagai berikut : Tabel 3.1. Standarrisasi Kode Warna Resistor. Warna
Nilai
Faktor pengali
Toleransi
Hitam
0
1
Coklat
1
10
1%
Merah
2
100
2%
Jingga
3
1.000
Kuning
4
10.000
Hijau
5
100.000
Biru
6
106
Violet
7
107
Abu-abu
8
108
Putih
9
109
Emas
-
0,1
5%
Perak
-
0,01
10%
Tanpa
-
-
20%
warna
17
Sebagai contoh misalnya pada sebuag resistor tertera kode warna sebagai berikut :
coklat
hitam
merah
Coklat
:
Hitam
:
Merah
:
x 100
Emas
:
Toleransi 5%
Nilai pelawan
: 10 x 100
emas
1 0
: 1000 Ohm, toleransi 5% : 1k Gambar 3.3 Contoh perhitungan kode warna Spesifikasi lain yang perlu di perhatikan dalam memilih resistor pada suatu rancangan selain besar resistansi adalah besar watt-nya. Karena resistor bekerja dengan dialiri arus listrik, maka akan terjadi disipasi daya berupa panas sebesar W = I2R watt. Semakin besar ukuran fisik suatu resistor dapat menunjukkan semakin besar kemampuan disipasi daya resistor tersebut. Umumnya dipasar tersedia ukuraan 1/8, ¼, 1, 2 , 5 ,10 dan 20 watt.
18
Resistor yang memiliki disipasi daya 5, 10 dan 20 watt. Umumnya berbentuk kubik memanjang persegi empat berwarna putin, namun ada juga yang berbentuk silinder. Tetapi bisanya untuk resistor berukuran jumbo ini nilai resistansi dicetak langsung dibadankaan, misalnyaa 100W, 5W . 3.1.2 Resistor Tidak Tetap / Variabel ( Potensiometer ) Yang dimaksud resistor tidak tetap / variabel adalah resistor yang nilai tahanannya dapat diatur atau diubah sesuai dengan kebutuhan. Pengaturannya dapat dilakukan dengan memutar pengaturnya.
1
2
3
Gambar 3.4 Simbol dan Bentuk Potensiometer Dalam prakteknya tahanan tidak tetap digunakan dalam suatu rangkaian sebagai pengatur volume, pengatur tinggi rendahnya nada dan sebagai pembagi tinggi rendahnya nada.
19
3.1.3 Tahanan Peka Cahaya ( LDR ) Saklar cahaya atau LDR ( Light Dependent Resistor ) adalah resistor variabel yang memiliki resistansi atau hambatan listrik maksimum dalam gelap dan sebaliknya memiliki resistansi atau hambatan listrik minimum dalam terang. LDR dibuat dari bahan Cadmium Sulfida yang peka terhadap cahaya. Seperti yang telah diketahui bahwa cahaya memiliki dua sifat yang berbeda yaitu sebagai gelombang elektromagnetik foton/partikel energi. Saat cahaya menerangi LDR foton akan menabrak ikatan Cadmium Sulfida dan melepaskan elektron. Semakin besar intensitas cahaya yang datang, semakin banyak elektron yang terlepas dari ikatan. Sehingga hambatan LDR akan turun saat cahaya meneranginya.
Gambar 3.5 Simbol LDR
Gambar 3.6 Bentuk Saklar Cahaya ( LDR )
20
LDR serupa dengan resistor biasa, hanya saja kuat arus listrik yang melewatinya meningkat selaras dengan kuat cahaya yang mengenainya karena resistannya merosot. LDR akan mempunyai hambatan yang sangat besar saat tidak ada cahaya yang mengenainya ( gelap ).Dalam kondisi ini hambatan LDR mampu mencapai 1MΩ. Akan tetapi saat terkena sinar matahari, Hambatan LDR akan turun secara drastis hingga nilai beberapa puluh ohm saja.
Prinsip Kerja LDR Dalam Suaatu Rangkaian Dengan adanya sifat LDR yaitu saat gelap nilai tahanannya akan menjadi besar dan sebaliknya pada saat terkena cahaya terang nilai tahanannya akan menjadi kecil, dengan adanya perubahan resistan tersebut maka transistor akan bekerja dan akan memberikan arus listrik pada rilay, bila rilay tersebut dialiri arus, maka relay akan menghubungkan beban dengan sumber arusnya. Bila beban tersebut lampu, maka lampu tersebut akan menyala. Untuk mendapatkan kepekaan yang tinggi kita dapoat mengatur potensiometer, pada saat memasang LDR agar diletakkan sedemikian rupa mendapat kepekaan cahaya yang ideal
21
3.2
Transistor Kata transistor berasal dari dua buah kata yaitu transfer dan resistor. Ini menunjukan
bahwa
transistor
merupakan
komponen
yang
dapat
mentransfer
daya dari satu rangkaian kerangkaian lain saat bersifat
seperti resistor nonlinier. Transistor merupakan dioda dengan dua buah sambungan ( juction ). Sambungan itu membentuk transistor
PNP
maupun NPN. Ujung-ujung terminal berturut-turut disebut emitor, base dan kolektor base selalu berada di tengah, diantara emitor dan kolektor. Perhatikan gambar 3.8 dibawah.
Collector
P
N
N
P Base Emiter
P
N
Emiter Base
Gambar 3.8 Transistor dibentuk oleh penggabungan bahan jenis P dan N Apabila emiter dan kolektor
terbuat dari matrial jenis N, maka
transistor dinamakan transistor NPN. Apabila emiter dan kolektor terbuat dari jenis P maka transistor dinamakan transistor jenis PNP. Skematik simbol gambar untuk transistor NPN dan PNP transistor di tunjukan pada gambar 3.9 untuk transistor jenis NPN panah pada kaki emitter menujun
22
keluar, pada PNP panah pada transistor pada kaki emitter menuju ke dalam. Tanda pada panah tersebut menunjukan arah arus listrik.
( Jenis NPN )
( Jenis PNP )
Gambar 3.9 Skematik simbol PNP dan NPN transistor Prinsip kerja transistor Kerja dari transistor jenis NPN adalah emitter harus mendapatkan arus yang lebih negatif dari base dan base harus lebih negatif dari kolektor. Kerja dari transistor PNP adalah emitter harus mendapatkan arus yang lebih positif dari base dan base harus mendapatkan supply yang lebih positif dari kolektor. Pekerjaan itu sangat berlaku untuk setiap konfigurasi. Pada operasi normal, base emitter diberi junction diberi catu daya forward dan base kolektor junction selalu diberi catu daya reverse ( reverse bias ). Perhatikan gambar 3.10 bentuk fisik transistor dibawah ini.
23
Ganbar 3.10 Bentuk Fisik Transistor Dalam teknik pengontrolan, transistor sering digunakan diantaranya sebagai sakelar ( switch ) dan penguat ( gain ) atau amplifier.
Kelebihan transistor dibandingkan dengan tabung elektron antara lain : 1.
transistor bekerja dengan tegangan yang rendah
2.
transistor mempunyai daya efisiensi yang tinggi
3.
transistor mempunyai ukuran yang lebih kecil
4.
transistor lebih tahan terhadap goncangan-goncangan mekanik.
5.
secara teoritis transistor lebih lama umurnya
Kekurangannya dibandingkan dengan tabung elektron yaitu :
3.3
1.
transistor mempunyai daya relatif kecil dan masih terbatas
2.
transistor mempunyai karakteristik yang masih terbatas
Kapasitor Kapasitor adalah suatu komponen yang dapat menampung muatan listrik yang diberikan dari suatu sumber tegangan, kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik disebut kapasitensi, sesuai dengan
24
hukum coulomb banyaknya muatan listrik yang akan ditampung oleh kapasitor adalah : Kapasitor pada dasarnya terdiri atas dua buah lempeng atau pelat penghantar yang tersekat antara satu dengan yang lainnya,
Gambar 3.11 Elektrode dan Dielektrikum
+
+ a
b
c
Gambar 3.12 Simbol Kapasitor a. fixet capasitor b. variabele capasitor ( Varco ) c. elektrolit capasitor ( Elco )
Bahan yang menyekat diantara kedua lempeng atau pelat penghantar itu lazim disebut dielektrikum, bahan bahan elektrikum antara lain udara, kertas, mika, keramik, elektrolit, tantalum oksida dan lain lain. Kapasitor terdiri atas fixed capasitor dan variable capasitor (varco), cara
25
kerja kapasitor adalah sebagai berikut. Seperti dijelaskan diatas banyak muatan Q yang disimpan dalam kapasitor berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan dan kapasitas kapasitornya. 1
s
2 +
a
E -
b
Gambar 3.13 Kerja Kapasitor
Perinsip kerja Kapasitor Kembali pada gambar 3.13 apabila S diletakan pada titik 1, maka arus akan mengalir muatan positif akan tertarik ke pelat B dan muatan negatif akan tertarik ke pelat A, ini berarti pelat A lebih negatif dari pada pelat B maka akan timbul beda potensial, apabila beda potensial ini sama dengan sumber, maka kapasitor dapat berperan sebagai sumber tegangan, peristiwa ini disebut pengisian
( change ), Apabila setelan
proses pengisian sakelar S diletakkan pada titik 2, maka elektron akan mengalir melalui resistor R menuju ke pelat B, sehingga muatan muatan positif dan negatif menjadi netral dan tegangan kapasitor menjadi nol.
26
3.4
Dioda ( penyearah ) Dioda merupakan komponen semi konduktor yang banyak digunakan pada teknik listrik sebagai reactifier dan komponen kontrol atau teknik pengendalian. Komponen semi konduktor ini dibuat dari bahan dasar germanium atau silikon dengan impuritasnya. Impuritas terdiri atas campuran beberapa jenis bahan yaitu indium, galium, barium, arsenik, dan antimon.
Prinsip kerja dioda Penyearah ( reactifier ) merupakan bagian dari catu daya yang berfungsi untuk mengubah tegangan bolak-balik atau alternating current ( AC ) yang diturunkan oleh trafo, menjadi tegangan directing current ( DC ). Komponen yang berfungsi sebagai penyearah adalah dioda. Pengunaan impuritas bertujuan untuk menghasilkan bahan jenis N (negatif) dan bahan jenis P ( positif ). Peroses penambahan impuritas terhadap bahan semi konduktor disebut dopping. Apalagi permukaan germanium atau silikon dopping atau dikotori atau dilapisi atau dicap dengan arsemik atau antimon yang menpunyai 5 elektron valensi maka sifatnya akan berubah menjadi kelebihan muatan negatif dan akhirnya bahan itu disebut bahan N. Jika permukaan bahan germanium atau silikon dikotori dengan bahan indium atau galium yang elektron valensinya 3 maka sifatnya berubah menjadi kelebihan muata positif dan bahan ini disebut bahan P.
27
Dioda dibentuk dengan menggambungkan dengan bahan jenis N dan bahan jenis P setelah kedua bahan digabung akan terbentuk sebuah P-N junction. Bahan P juga dikatakan sebagai bahan yang kekurangan muatan negatif sedangkan bahan N adalah bahan yang mempunyai kekurangan muatan positif oleh karena itu pada penyambung dioda dapat di bayangkan adanya batrai mini lihat gambar 3.14.
Gambar 3.14 Dioda Dibentuk Oleh Penggabungan Bahan Jenis P dan N
Dengan adanya batrai mini ini maka apabila bahan N dihubungkan bengan kutub positif dan bahan P dengan kutub negatif dari sumber lain. Maka
rangkaian
keseluruhan
akan
merupakan
dua
buah
batrai
disambungkan seri yang berlawanan sehingga tahananya besar sekali. Kejadian ini disebut dengan reverse bias artinya arus listrik sukar sekali mengalir dalam dioda. Sebaliknya apabila bahan P dihubungkan dengan kutub positif dari bahan N dengan kutub negatif dari sumber luar maka dapat dibayangkan adanya rangkain batrai yang disambungkan seri
28
menambah sehingga tahananya kecil. Kejadian ini disebut dengan forward bias artinya dioda dapat mengalirkan arus listrik dengan mudah. Dari uraian diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa dioda mempunyai sifat mengalirkan arus yang relatif tinggi pada forward bias dan memblok aliran arus pada reverse bias. Forward bias terjadi apabila sisi negatif sumber tegangan dihubungkan dengan bahan jenis N. Reverse bias terjadi apabila sisi negatif sumber tegangan dihubungkan dengan bahan jenis P. Selanjutnya bahan P disebut anoda ( A ) dan bahan N disebut katoda ( K ) lihat gambar 3.15.
Gambar 3.15 Simbol Dioda
Arus listrik mengalir mengikuti arah panah sedangkan arus elektron menentang arah panah. Klasifikasi dioda menurut pengunaanya terdiri atas signal dioda biasanya kecil dan berdaya rendah, reference denga stable voltage output, general purpose dioda, zener dioda digunakan sebagai penyetabil tegangan, perhatikan gambar 3.16.
29
Gambar 3.16 jenis fisik dioda a. enclused stock b. glase subminiature c. glase subminiature d. tophat e. stud mounting f. poxy tipe
Berdasarkan uraian diatas, maka sifat-sifat yang dimiliki oleh dioda dapat digunakan untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.
3.5 Transformator 1 Fasa ( step down ) Trasformator adalah suatu alat listrik yang dapat mengsupply dan dan menurunkan tegangan listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik kerangkaian listrik yang lain, melalui suatu gandengan magnet yang berdasarkan
prinsip
induksi-elektromagnet.
Trasformator
digunakan
secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan
transformator
dalam
sistem
tenaga
memungkinkan 30
terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan, misalnya dalam kebutukan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh. Dalam bidang elektronik, transformator antara sumber dan beban untuk memisahkan satu rangkaian dari rangkaian yang lain dan untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan atau mengalirkan arus bolak balik antara rangkaian. Dalam bidang tenaga listrik pemakaian transformator
dikelompokan
menjadi : 1. Transformator daya 2. Transformator distribusi 3. Transformator pengukuran, yang terdiri dari transformator arus dan transformator tegangan Prinsip kerja transformator kerja transformator berdasarkan induksi elektromagnetik, menghadapi adanya gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder. Gandengan ini berupa inti besi tempat melakukan fluks bersama.
Transformator step down
0V
220 V
500 MA
Gambar 3.17 Bentuk Transformator
31
Transformator N1
U1
Primer
N2
Sekunder
U2
Gambar 3.18 Simbol Transformator
3.9
Relay Pengatur Relay pengatur atau control relay disingkat CR merupakan sakelar magnet yang bekerja secara otomatis seperti halnya kontaktor magnet. Pemakaian CR pada kontrol motor akan memberikan pengaruh terhadap pengoprasian alat-alat kontrol lainya, sehingga memungkinkan suatu sistem pengontrolan motor dengan variasinya kerja yang beraneka ragam sesuai dengan kebutuhan. Relay dibuat untuk tugas yang lebih ringan dibanding dengan kontaktor, kontak-kontaknya pun jauh lebih kecil dibanding dengan kontaktor dan bahan metrialnya pun terbuat dari konduktor yang baik. Bahan yang digunakan untuk relay umumnya terbuat dari logam perak Kadang kadang digunakan juga logam-logam berharga yang lainnya, Pada gambar dibawah ditunjukan konstruksi, bentuk dan simbol dari control relay ( CR ).
32
Gambar 3.19 Konstruksi Relay Pengatur Keterangan : 1.
jarak kontak
2.
batang kontak
3.
kontak normally closed ( NC )
4.
inti kutub
5.
pegas kontak yang dapat bergerak
6.
jangkar celah
7.
celah jangkar
8.
bantalan jangkar
9.
pegas pengembali jangkar
10. rangka besi magnet 11. inti kumparan 12. koker kumparan 13. kontak normally open ( NO )
33
A1
NO NC
CR A2
Gambar 3.20 Simbol Relay Pengatur
Gambar 3.21 Bentuk Relay Pengatur Prinsip kerja dari relay pengatur Apabila kumparan diberi daya listrik, maka akan timbul medan magnet, akibatnya pegas kontak akan bergerak atau menarik dan menempel pada kumparan. Ujung dari pegas akan pindah posisi kekontak yang lain atau tadinya pada posisi NO ( normally open ) menjadi N ( normally closed ). Apabila daya yang diberi pada kumparan hilang, maka medan magnet akan kehilangan penguatan sehingga pegas pada kontak akan kembali pada posisi semula yang tadinya NC menjadi NO kembali.
34
3.10
IC AT 89S51 Penggunaan IC AT 89S51 memiliki beberapa keuntungan dan keunggulan, antara lain tingkat kendala yang tinggi, komponen hardwere eksternal yang lebih sedikit, kemudahadalam pemrograman. Dan hemat dari segi biaya. IC AT 89S51 memiliki program internal yang mudah untuk dihapus dan diprogram kembali secara berulang ulang. Pada pesawat ini IC AT 89S51 berfungsi sebagai sentral control dari segala aktivitas pesawat. Mulai dari timer untuk mengontrol lamanya elektroda bekerja. Pada pesawat ini IC AT 89S51 ini juga dimanfaatkan sebagai pengubah suhu sensor suhu untuk dikonversikan dalam satuan kadar mineral yang ditampilkan dalam display berupa sevensegment.
Gambar 3.22 IC AT 89S51 Beberapa fungsi dari kaki pin pada IC mikrokontroler AT89S51 yaitu : Port0 Port 0 adalah 8 bit open drain bi-directional port I/O. pada saat sebagai port output, tiap pin dapat dilewatkan ke-8 input TTL. Ketika logika satu dituliskan
35
pada port 0, maka pinpin ini dapat digunakan sebagai input yang berimpendansi tinggi. Port 0 dapat dikonfirmasikan untuk demultiplex sebagai jalur data/addres bus selama membaca ke
program eksternal dan memori data. Pada mode ini
P0 mempunyai internal Pullup. Port 0 juga enerima kode bytre selama pemograman
Flash.
Dan
mengeluarkan
kode
byte
selama
verifikasiprogram.Port1 Port 1 adalah 8 bit bi-directional port I/O dengan internal Pullup. Port 1 mempunyai output yang dapat dihubungkan dengan 4 TTl input. Ketika logika ‘1’ dituliskan ke port
1, pin ini di pull hight dengan menggunakan
internal pullup dan dapat digunakan sebagai input. Port 1 juga menerima addres bawah selama pemrograman Flash dab verifikasi. .Port2 Port 2 adalah 8 bit bi directional port I/O dengan Pullup. Port 2 output buffeapat melewatkan empat TTL input. Ketika logika satu dituliskan ke port 2, maka mereka
dipull hight dengan internal Pullup dan dapat
digunakan sebagai input. Port3 Port 2 adalah 8 bit bi directional port I/O dengan Pullup. Output buffer dari Port 3 dapat
dilewati empat input TTL. Ketika logika satu dituliskan
keport 3, maka mereka akan
dipull hight dengan internal pullup dan
dapat digunakan sebagai input. Port 3 juga mempunyai berbagai macam
36
fungsi/fasilitas. Port 3 juga menerima beberapa sinyal
kontrol untuk
pemrograman Flash dab verifikasi .RST Input reset. Logika hight pada pin ini akan mereset siklus mesin (IC). ALE/PROG. Pulsa output Addres Latch Enable digunakan untuk lantching byte bawah dari
addresselama mengakses ke eksternal memory. Pin ini juga
merupakan input pulsa program
selama pemrograman Flash. Jika
dikehendaki, operasi ALE dapat didisable dengan memberikan setting bit 0 dari SFR pada lokasi 8EH. Dengan Bit Set, ALEdisable, tidak akan mempengaruhi jika mikrokontroler pada mode eksekusi eksternal. PSEN Program Store Enable merupakan sinyal yang digunakan untuk membaca program
memory eksternal. Ketika 8951 mengeksekusi kode dari
program memory eksternal, PSEN diaktifkan dua kali setiap siklus mesin EA/VPP Eksternal Acces Enable, EZ harus diposisikan ke GND untuk mengaktifkan
divais untuk mengumpankan kode dari program memory
yang dimulai pada lokasi 0000h sampai FFFFh. EA harus diposisikan ke VCC untuk eksekusi program internal. Pin ini juga menerima tegangan pemrograman 12 volt (Vpp) selama pemrograman Flash.
37
.XTAL1 Input ntuk oscillator inverting amplifier dan input untuk inte rnal clock untuk pengoperaian rangkaian. .XTAL2 Output dari inverting oscillator amplifier. 3.11
Keramik
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 keramik 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.
Misalnya seperti
gambar
disamping
yaitu
menunjukkan 154 berarti angka pertama dan kedua menunjukkan nilai yaitu 15 dan angka ketiga angka 4 yang berarti faktor pengali= 10000, nilai kapasitor keramik tersebut adalah 15×10000=150000 pF=150 nF=0,15uF ,
38
Gambar keramik 3.23
3.12 Kristal Elektrnika
Kristal lazimnya digunakan untuk rangkaian osilator yang menuntut stabilitas frekuensi yang tinggi dalam jangka waktu yang panjang. Alasan utamanya adalah karena perubahan nilai frekuensi kristal seiring dengan waktu, atau disebut juga dengan istilah faktor penuaan frekuensi (frequency aging), jauh lebih kecil dari pada osilator-osilator lain. Faktor penuaan frekuensi untuk kristal berkisar pada angka ±5ppm/tahun, jauh lebih baik dari pada faktor penuaan frekuensi osilator RC ataupun osilator LC yang biasanya berada diatas ±1%/tahun.
Simbol KristalKristal juga mempunyai stabilitas suhu yang sangat bagus. Lazimnya, nilai koefisien suhu kristal berada dikisaran ±50ppm direntangan suhu operasi normal dari -20°C sampai d engan +70°C. Bandingkan dengan koefisien suhu kapasitor yang bisa mencapai beberapa persen. Untuk aplikasi yang menuntut stabilitas suhu yang lebih tinggi, kristal dapat dioperasikan didalam sebuah oven kecil yang dijaga agar suhunya selalu konstan.
39
Material yang mempunyai bentuk struktur kristalin, seperti quartz, mempunyai satu sifat unik yaitu mampu menghasilkan tegangan listrik ketika diberi tekanan mekanikal dan juga sebaliknya, berubah bentuk mekanikalnya ketika diberi tegangan listrik. Sifat ini dikenal dengan nama efek piezo-electric. Sifat inilah yang dimanfaatkan untuk menghasilkan resonansi listrik-mekanik, sehingga kristal akan bergetar pada frekuensi alami tertentu jika diberi tegangan listrik bolak-balik. Frekuensi alami ini ditentukan oleh potongan dan dimensi keping kristal, yang ditetapkan pada saat pembuatan. Karena potongan dan dimensi keping kristal dapat dikontrol secara presisi pada saat proses produksi, maka kristal mempunyai frekuensi getar alami yang sangat akurat. Akurasi kristal umumnya berada pada kisaran ±30ppm, dengan akurasi yang lebih tinggi juga tersedia walaupun harganya tentu lebih mahal.
Potongan keping kristal mengacu kepada orientasi sudut pemotongan keping kristal terhadap garis struktur kristalin, dan juga bentuk keping kristal tersebut. Ada banyak standar potongan keping kristal, yang masing-masing mempunyai karakteristik yang berbeda-beda. Sebagai contoh, potongan AT yang populer mempunyai frekuensi fundamental maksimum yang tidak terlalu tinggi dan koefisien suhu yang cukup baik (berbentuk kurva fungsi kubik).
Contoh lain adalah potongan BT, yang mempunyai frekuensi fundamental maksimum yang lebih tinggi tetapi koefisien suhunya lebih
40
buruk (berbentuk kurva parabolik). Kristal dapat dioperasikan pada frekuensi fundamental atau salah satu dari frekuensi-frekuensi harmonik ganjil (odd harmonics) yang biasa disebut dengan istilah overtones. Frekuensi fundamental maksimum sebuah kristal ditentukan oleh potongan
dan
dimensi
keping
kristal.
Semakin
tinggi
frekuensi
fundamental sebuah kristal, semakin tipis keping kristal tersebut, sehingga keping kristal menjadi rapuh dan mudah patah.
Jadi untuk mencapai spesifikasi frekuensi getar yang lebih tinggi, kristal harus beroperasi menggunakan salah satu overtone yang ada. Walaupun quartz adalah material yang paling sering digunakan untuk membuat kristal, material lain seperti lithium-niobate, lithium-tantalate, bismuth-germanium oxide dan alumimium-phosphate juga dapat dipakai untuk membuat kristal. Material lain yang juga dapat digunakan adalah sejenis keramik yang terbuat dari padatan timbal, zirconium dan titanium dan material polimer seperti polyvinyl chloride dan difluorpolyethylene.
Gambar 3.24 kristal dan simbol
41
3.13. Foto Dioda
Fotodioda
berbeda
dengan
dioda
biasa.
Jika
fotodioda
persambungan p-n bertegangan balik disinari, maka arus akan berubah secara linier dengan kenaikan fluks cahaya yang dikenakan pada persambungan tersebut. Berdasarkan hal tersebut dapat dibuat alat untuk mendeteksi
intensitas
cahaya
dengan
memanfaatkan
karakteristik
fotodioda sebagai salah satu alternatif pendeteksi intensitas cahaya. Alat ini dapat dimanfaatkan bagi siswa dalam memahami tentang materi fotometri dalam pelajaran fisika. Dalam penelitian ini diperoleh hasil bahwa fotodioda dapat berfungsi sebagai sensor untuk mengukur intensitas cahaya, dimana semakin besar intensitas cahaya (ditunjukkan kenaikan daya lampu) yang mengenainya maka arus yang dihasilkan fotodioda juga akan semakin besar. Disamping itu hasil penelitian ini menunjukkan bahwa hubungan antara arus yang dihasilkan fotodioda berubah berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari sumber cahaya dengan arus lampu tetap.
Gambar 3.25 Foto dioda beserta simbol foto dioda
42
3.13
Trimpot
Sebuah
trimmer miniatur
komponen
elektrik
yang
bisa
diatur/disetel. Ini berarti bisa di setel supaya tepat ketika beberapa piranti dipasangkan, dan tak akan dilihat atau di atur/setel oleh pengguna. Trimmer dapat berupa variable resistors (potensiometer) atau variable kapasitor. Komponen ini biasanya digunakan pada rangkaian yang memiliki kecermatan
seperti Audio/Video komponen, dan mungkin diperlukan untuk diatur/disetel ketika ada perbaikan. Tidak seperti pengatur lainnya, trimmer dipasangkan langsung di papan rangkaian, dan diatur/disetel dengan obeng kecil dan hanya beberapa kali penyesuaian. Pada tahun 1952, Marlan Bourns mematenkan penemuannya di dunia pertamakalinya dengan nama trimming potentiometer, merek "Trimpot".Resistor yang nilai resistansinya dapat diubah-ubah dengan cara memutar porosnya dengan menggunakan obeng. Untuk mengetahui nilai hambatan darisuatu trimpot dapat dilihat dari angka yang tercantum pada badan trimpot
Gambar 3.26 Trimpot beserta simbol trimpot
43
3.14
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 denganarus 1,5 mA. LED banyak digunakan sebagai lampu indikator dan peraga(display).Simbol LED :
Gambar 3.27 Lampu LED dan simbol LED
44
