Dioda sebagai penyearah arus AC ke DC

 

Youtuber lainnya selain Electroboom yang merupakan favorit saya, adalah Great Scott yang khas dengan aksen nya seperti orang dari eropa timur. Sejak lama scott membedah segala hal berhubungan dengan rangkaian elektronika. Kali ini saya akan mengurai video dasar elektronikanya mengenai komponen semikonduktor DIODA.

Komponen dioda paling sering kita temui di rangkaian elektronika yang berhubungan dengan power supply, semisal di adaptor penurun tegangan PLN ke DC, anda akan menemukan 4 buah dioda yang dijejerkan mengubah input PLN yang berupa arus AC menjadi tegangan DC, yang akan dipergunakan berbagai keperluan pencatuan daya. Komponen ini juga ditemukan di berbagai circuit board, seperti pada gambar diatas dioda SMD dipasang sebagai pengaman tegangan terbalik. Kenapa bisa digunakan sebagai pengaman? karena sifat dioda yang mengalirkan arus pada satu arah saja dan menghambat arah arus sebailknya.

Bayangkan jika suatu rangkaian listrik DC dialiri tegangan yang terbalik...dijamin wuzzz..keluar jin nya.

Jadi apabila tegangan dan arus yang diberikan  tidak melebihi arus dan tegangan rating dari jenis dioda tersebut, maka akan mengamankan rangkaian setelahnya. Jika tidak maka arus reverse yang diberikan melewati batas rating akan menyebabkan dioda panas dan putus.

Yang perlu diperhatikan dalam mendesain rangkaian yang menggunakan dioda adalah adanya voltage drop yang umumnya 0.7 volt dan dengan disipasi daya sesuai rangkaian diatas sekitar 5 miliwatt. Jika arusnya semakin besar tentunya arus yang mengalir pada dioda akan menghasilkan panas sehingga diperlukan pemilihan dioda sesuai dengan arus maksimum yang mungkin dialirkan. Jika melebihi rating arus maka yang terjadi yaitu dioda kepanasan dan putus.

KIta lakukan percobaan menggunakan transformer penurun tegangan PLN 220V AC menjadi 15 volt AC, sehingga tegangan sinusnya dapat dibaca osciloscope. Ketika dioda dibias forward terhadap tegangan AC tadi maka osciloscope menunjukkan hasil pemotongan setengah dari sinus, sehingga hanya siklus saat tegangan positif yang dikeluarkan oleh dioda. Ini belum DC murni sehingga untuk meratakan arusnya menjadi positif diatas , kita perlukan komponen yg dapat menyimpan tegangan beberapa waktu yaitu kapasitor yang telah dibahas pada tulisan sebelumnya. 

Jadi sesuai gambar diatas, saat ditambahkan kapasitor maka akan muncul DC murni pada osciloscope. Sayangnya ketika ada beban diberikan terhadapnya, maka akan terjadi discharge sedikit pada kapasitor yang menyebabkan tegangan DC nya menjadi bergerigi. Lalu bagaimana mempercepat geriginya agar tidak terasa saat digunakan ? Kita guanakan FULL BRIDGE RECTIFIER !

Hasil dengan menggunakan 4 dioda dalam rangkaian FULL BRIDGE RECTIFIER menyebabkan gerigi dari output DC semakin berkurang (jangan lupa tambahkan kapasitor), sehingga layak digunakan sebagai catuan daya untuk rangkaian DC.

Read More

Bagaimana Kapasitor Bekerja ? Begini Ceritanya ..

 

Sebuah channel youtube bernama electroboom menjadi favorit penulis sejak 4 tahun yang lalu, mungkin karena "power" nya yg cukup kuat menahan sengatan listrik dan ledakan komponen elektronika. Lucu tapi ngeri juga, karena penulis blog ini mendapatkan julukan tukang solder takut setrum, karena memang semenjak trauma kesetrum flyback tv tabung, badan ini serasa sangat sensitif terhadap sengatan listrik statis sekalipun! Dan refleknya cukup membuat kaget orang sekitar sehingga kadang malu pegang antena TV aja kudu pake sarung tangan...wkwkwkwkw....

Mehdi ini orang persia yg hidup di kanada dan tema video youtube nya berupa elektronika dan yang paling saya sukai adalah pendekatan jenaka dalam menjelaskan sesuatu. Kali ini saya akan membedah salah satu videonya mengenai pengenalan komonen elektronika dasar yaitu "KAPASITOR" .

Dalam hukum fisika-kimia di alam, sebuah atom memiliki inti proton yang bermuatan positip dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif, sehingga muatan yang berlawanan ini sesuai hukumnya akan tertarik satu dengan lainnya (kalau muatannya sejenis ya akan saling tolak menolak). Jadi apabila kita ingin mengalirkan elektron pada suatu konduktor (semisal kabel) maka tidak mungkin menjejalkannya langsung ke kabel melainkan harus diberikan "sogokan" berupa muatan positif pada konduktor itu. 

Contoh penggambaran yang cukup menggelitik adalah adegan dimana mehdi yang bermuatan negatif mau dimasukkan ke penjara, dan sang penjaga (baterai) menyuruhnya memilih mau masuk ke sel yg ada isinya sesama negatif atau ke kamar yang banyak cewek bermuatan positif. Hasilnya bagaimana? Ya mehdi pasti mau dong masuk ke penjara bersama dengan cewek-cewek itu. Hahahahaha.

Contoh penggambaran lainnya adalah dengan magnet neodyum yang dimasukkan kedalam suatu kotak kaca, magnet kecil dimaknai sebagai muatan negatif memenuhi kotak. Dan ketika magnet lainnya diluar yang digambarkan sebagai muatan positif, maka dapat dilihat magnet kecil tadi akan mendekati magnet positif, dan menyebabkan ada ruangan kosong sehingga memungkinkan elektron dari luar dapat masuk lagi. Jadi kapasitor menurut mehdi dapat digambarkan sebagai 2 pelat konduktor yang dipisahkan oleh non konduktor berupa dielektrik, seperti gambar dibawah ini.

Dielektrik bisa berupa udara atau cairan kimia lainnya, sehingga saat diberikan baterai maka elektron akan dijejalkan dari kutub negatif baterai menuju kapasitor dan kemudian dapat juga di sedot oleh kutub positip baterai. Aliran arus tentunya akan berlawanan dengan aliran elektron yaitu dari kutub positip menuju kutub negatip baterai.

Saat baterai dihubungkan ke kapasitor itu dinamakan "charge", dan saat dilepas maka energi yang tersimpan dalam kapasitor dapat dilepaskan atau "discharge". Kalau punya kapasitor dirumah dan kamu ada baterai bisa mencoba proses ini.

Hati-hati nyambungin kapasitor ke baterai lo...kapasitor yang bernama ELCO memiliki kutub positif dan negatif, begitu juga dengan rating tegangan yang di ijinkan. Kalau tidak ya hasilnya meletus DUARRR seperti kejadian diatas. 

Jangan lupa juga bahan dasar dari kapasitor berbeda-beda, begitu juga dengan bahan dielektriknya. Jadi harus dipahami benar-benar sebelum menggunakan nya, disesuaikan dengan keperluan. Kalau tidak hati-hati bisa jadi mercon yang keren looooo...

Cara yang baik untuk melihat efek discharge adalah dengan memberikan beban resistor sehingga lebih aman proses pelepasan energinya.

Dielektrik yang digunakan memisahkan 2 plat konduktor juga berfungsi untuk melindungi loncatan arus listrik diantara keduanya apabila dialirkan arus yang tinggi. Ini akan tidak terlindungi dengan baik kalau dielektriknya hanya berupa udara saja. Begitu juga keuntungannya dalam menyimpan energi, yang disebut sebagai istilah PERMITIVITAS elektrik yang akan berhubungan dengan nilai atau kapasitas dari suatu kapasitor. Kondisi lainnya yang menentukan karakteristik suatu kapasitor adalah jarak dari kedua plat konduktor. Jadi kalau mau pusing hitung2an ruusnya bisa ambil buku lagi ya seprti gambar rumus berikut ini :

Nah kalau udah kena rumus yang meledak kepala kalian bukan ? Satuan dari kapasitor adalah Farad untuk menghormati ilmuan penemu listrik Michael Faraday, sedangkan satuan muatan yang dapat diisi dinamakan coulomb. Buka buku lagi deh hubungan farad dan coulomb seperti apa ...

Kalau ingat jaman SMA kita gampang aja mengingat sebuah hukum bahwa kapasitor akan memblok arus DC dan menyalurkan arus AC , seperti penggambaran mehdi yang lucu diatas . hehehehehe ...arus bolak balik yang berupa sinus dapat nyelip ke logo kapasitornya..padahal seperti ini penjelasannya.

Ketika arus DC yang kutub nya selalu tetap dihubungkan ke kapasitor, maka arus akan berhenti saat tegangan pada kapasitor menyamai tegangan pada sumber baterai. Sedangkan pada kapasitor yang diberikan arus AC maka terjadi perubahan kutub tegangan secara periodik dan mengakibatkan arusnya akan selalu mengalir akibat perubahan kutub pada plat kapasitornya. 

Bayangkan saja kapasitor sebagai gelas yang diisi air, dan kecepatan gelas mencapai penuh ditentukan oleh seberapa deras arus yang mengalir sampai air tumpah. Nah saat tumpah ini artinya kapasitornya mleduk lhoo !

Jika sebuah tegangan AC memiliki gelombang sinus seperti diatas dihubungkan ke kapasitor, maka akan terjadi efek terhadap Arus AC yang dinamakan  "Leading" terhadap tegangan dikarenakan adanya perubahan tegangan terhadap waktu.

Read More

DIY - Strobo / Lampu polisi sederhana dengan efek kedip yang dahsyat

 

Seru bukan kalau punya kegiatan bersama anak-anak di masa liburan tapi terpaksa harus dirumah saja ? Main game lewat smartphone mah itu mainstream banget ayah bunda ! Bagaimana kalau kita ajak anak-anak bermain dengan lampu LED kedip-kedip tapi bukan yang sederhana seperti flip-flop, yang kita buat sekarang adalah flip flop yang lebih keren dengan efek seperti lampu sirene di mobil polisi. Kita siapkan bahan-bahan nya yuk !

LED Super Bright berwarna merah dan biru , biar lebih terang warna nya. Jangan sering-sering melihat ke LED super bright yang sedang menyala karena bisa merusak mata yaa...

2 buah Transistor NPN BC547 dan PNP 557

6 buah resistor 10K ohm

2 buah resistor 47 k ohm

Resistor 100 ohm sejumlah LED yang digunakan

2 buah ELCO masing masing untuk 10 uF dan 22 uF

PCB lubang, kabel, timah solder, dan adaptor 5 volt (atau bisa juga baterai AA 4 buah)

Skematiknya sperti ini ya kawan...

Kita rangkai di PCB lubang yuk, ikuti saja sambungan tiap perkabelan sesuai skematik diatas.

SELAMAT MENCOBA 

Read More

[Dasar] Gerbang Logika - Terjemahan Buku forrest Mims & Subtitusi Rangkaian Transistor nya

Saya sangat bingung saat mendapatkan kuliah digital semester 3, sebagai tukang solder yg sering pamer kekuatan power amplifier ke tetangga atau pamer jangkauan pancaran radio amatir, gerbang digital ini merupakan momok yg memutarbalikkan otak saya. Ke tidak berdayaan nya saya ini (menurut pandangan saya) karena para pengajar merupakan para "programer" dan mengasah logikanya melalui progam simulator digital di komputer. Nah untuk membantu pembaca yg kemungkinan bernasib sama, saya berusaha menambahkan rangkaian ekivalen transistornya dari  gerbang / gate yg saya ambil dari buku forrest mims.

IC digital adalah komponen yg memiliki 2 keadaan ( 2 state device ). Salah satu kondisinya adalah mendekati 0 volt atau Ground ( biasanya disebut Low atau L) dan kondisi yang lainnya adalah output berada disekitar tegangan suplay ( selanjutnya disebut High atau H). Dengan menggantikan 1 untuk H dan 0 untuk L maka IC digital dapat menjadi pengolah angka biner (BITS) atau gabunganya yg disebut words. 4 Bit word dinamakan nibble dan 8 Bit word dinamakan sebagai BYTE.

Contoh diatas merupakan penjelasan angka biner 4 bit atau 16 angka pertama dari sistem biner. Sampai disini tidak membingungkan banget kan ?

Lanjut kebagian yang sedikit menyulitkan, penulis melayang kembali ke jaman kuliah dan pertanyaan ini muncul kembali kenapa teman-teman yg bukan tukang solder gampang banget memahaminya ? Ya karena mereka menyederhanakan pikiran tanpa berusaha membayangkan bagaimana rangkaian elektronikanya. Dan saya memperbaiki pemahaman yg mbulet ini setelah beberapa semester ketika mempelajari daleman dari sebuah IC digital. Sebenarnya Gate itu seperti halnya transistor yg disusun seperti berikut :

Gambar diatas merupakan AND gate dalam bentuk rangkaian transistor. Jika penulis ingin mencoba rangkaian di breadboard maka gunakan transistor  NPN paling umum BC 107 atau 2N2222 / 3904 , resistor 10K . Untuk supply bisa menggunakan tegangan 6 s/d 12 volt. Sambungkan input A dan B ke Vcc (positif) untuk logika 1 dan Ground (negatif baterai/suplay) untuk logika 0 . Gunakan multimeter untuk mengukur output digital nya dengan asumsi output logika 1 mendekati tegangan suplay dan logika 0 mendekati 0 volt.

Rangkaian diatas merupakan rangkaian Gate NAND (negasi dari gate AND) yg merupakan kebalikan dari rangkaian gerbang sebelumnya.

Semakin mudah kan memahami rangkaian OR dan NOR diatas ? Transistor bertipe NPN disini difungsikan sebagai switch yg akan mengalirkan arus dari kolektor ke Emiter saat Basis mendapat tegangan setara suply, sedangkan ketika mendapatkan Ground atau negatif suply pada basis maka kolektor dan emiter selayaknya relay yg memutus hubungan keduanya.

Untuk memahami fungsi Xor dan Xnor dapat langsung menggunakan praktek dirangkaian dibawah.

Sepertinya penulis jarang mengerti kenapa orang menggunakan gate xor dalam rancangan digital? Tapi beberapa kawan yg ahli dalam rangkaian digital berhasil mengaplikasikannya untuk rangkaian kompleks seperti counter, calculator dsb. Ya walau hanya sebatas di layar komputer tapi saya kagum atas analisa dalam pikiran mereka. Saya sih memanfaatkan mereka untuk merancang di komputer dan biarkan tukang solder untuk merangkainya diatas PCB. Ingat tiap orang memiliki spesialisasi tertentu bukan ?

Rangkaian buffer ini diperlukan jika rangkaian digital yg dirancang sudah sangat panjang dan tegangan output menjadi jauh dari level 1 dan 0 nya. 

Sedangkan rangkaian inverter akan merubah logika yg diberikan.

Ada lagi nih gerbang yg sangat berguna karena akan memberikan kodisi mengambang, bukan 0 bukan 1 ...akan sangat berguna ketika merangkai rangkaian sensor digital.

Khusus untuk rangkaian transistor yg mendukung 3 state harus menggunakan transistor FET karena memiliki karakteristik khusus yaitu High Impedance . 

Semoga tulisan saya kali ini dapat membantu para pelajar memahami lebih mudah melalui praktek gerbang logika , langsung dengan transistor.

Read More

[Dasar] Komponen Kapasitor - Terjemahan Buku Forrest Mims

Kini tulisan pada blog ini dilanjutkan pada penerjemahan dan pembahasan dari komponen dasar bernama kapasitor.

Kapasitor menyimpan energi listrik dan memblok arus DC / Searah sementara arus AC / bolak balik diteruskan olehnya. Nilai Kapasitas nya di spesifikasi sebagai FARAD. 1 farad mewakili kapasitansi dengan nilai yg sangat besar jadi komponen kapasitor pada umumnya hanya memiliki nilai pecahan kecil saja dari nilai FARAD.

1 microfarad (uF) = 10 pangkat -6 farad

1 picofarad (pF) = 10 pangkat -12 farad

atau

1uF  = 1.000.000 pF

Niliai dari kapasitor umumnya di tulis/cetak pada kulit luar komponen, dan kemungkinan huruf uF atau pF tidak dicantumkan. Penulisannya biasanya 1-1000 merupakan orde pico dan yg ber ukuran fisik lebih besar bernilai .001 - 1000 merupakan kapasitor ber orde uF.

Kapasitor elektrolit menyediakan kapasitas tinggi dalam bungkus yg lebih kecil. Kaki komponen ber kutub (+) dan (-) sehingga perlu diperhatikan dalam pemasangannya jangan sampai terbalik. Liat ilustrasi kapasitor elektrolit pada gambar.

Kapasitor memiliki rating tegangan operasional dan biasanya dicantumkan pada luar komponen dibawah nilai kaasitansi. Rating tegangan yg tercantum harus lebih tinggi dari tegangan yg kemungkinan terjadi pada rangkaian yg anda buat (biasanya secara mudahnya melihat tegangan power suply / catuan yg digunakan). Jika tidak dipatuhi maka kapasitor kemungkinan akan mlembung , bocor maupun meledak.

PERHATIAN: sebuah kapasitor dapat menyimpan muatan listrik untuk waktu yg cukup lama walaupun setelah catuan dari rangkaian telah diputus. Nah muatan ini bisa mberbahaya ! Sebuah kapasitor electrolit berukuran besar yg diberi muatan tegangan 5 s/d 10 volt dapat melelehkan ujung obeng kalau disentuhkan diantara kedua kakinya. Penulis mempunyai pengalaman buruk ketika waktu SMP dan merancang adaptor penurun tegangan 220 ke DC 12 volt, dan karena kebiasaan memotong kabel pakai gigi...sukses membuat lidah kelu mati rasa selama sehari akibat kesetrum kapasitor yg masih terhubung kabel yg saya gigit tadi.

Cara untuk membuang muatan / discharge kapasitor yang benar adalah dengan meletakkan resistor 1 K ohm atau lebih , diletakkan diantara kaki kapasitor. Gunakan satu tangan saja saat meletakkannya untuk menghindari tersengat, jaga-jaga aja agar tidak kedua tangan menyentuh kaki kapasitor. 

Berikut pemanfaatan kapasitor yg paling penting :

1. Menghilangkan "spike" atau lonjakan dari power supply (biasanya saat di nyalakan awal). Pasang kapasitor bernilai 0,01 - 0,1 UF di dekat pin power suply IC ( jika menggunakan IC). Ini akan bermanfaat menghindari trigger sinyal yg salah.

2. Memperhalus penyearahan tegangan AC menuju DC. Gunakan kapasitor 100 - 10.000 uF diantara output rangkaian rectifier / penyearah.

3. Memblokir arus DC akan tetapi melewatkan arus AC. fungsi ini biasanya berguna saat merancang rangkaian audio amplifier atau mixer karena sinyal musik merupakan AC dan tegangan input ke amplifier DC. nah dengan memasang kapasitor sedemikian rupa maka yg terdengar di speaker hanya suara musik saja

4. Membypass Signal AC diluar /seputaran rangkaian atau membuangnya ke ground. Biasanya dipasang sebagai pengaman rangkaian power suply.

5. Menapis / filter bagian yg tidak diinginkan dari sinyal yang fluktuatif / berubah-ubah

6. Bersama resistor berfungsi sebagai rangkaian "pengangkat" sinyal yg berubah - ubah. contoh diatas sinyal kotak yg berubah-ubah dari positip ke negatif di integrasi menjadi sinyal positif 

7.  Kebalikan rangkaian sebelumnya, digunakan sebagai rangkaian pembeda level sinyal. Biasanya untuk rangkaian charger baterai.

8. Berfungsi sebagai rangkaian timer. Saat tombol ditekan maka kapasitor akan terisi penuh dengan cepat dan ketika dilepas secara perlahan tegangan yg tersimpan akan terbuang sesuai besaran nilai R. Dengan merubah nilai R maka dapat dimanfaatkan sebagai pewaktu.

9. Sebagai praktek dari fungsi nomer 8 maka timer ini dapat digunakan untuk input dari transistor sehingga dapat diatur waktu ON dan OFF nya

10. Sebagai penyimpan charge tegangan yg kemudian di salurkan ke lampu Flash / blitz atau LED dengan cepat dan kuat. Umumnya pada perangkat fotografi.

Dapatkah mengganti dengan nilai kapasitor yg berbeda ? Dalam beberapa kasus penggantian nilai kapasitor 10% atau lebih dari 100% tidak akan menyebabkan malfungsi atau kerusakan, tapi rangkaian akan berbeda hasil outputnya. Pada rangkaian pewaktu sebagai contohnya jika kita menaikkan nilai kapasiotr akan menambah pula periode timer nya. 

Jika merubah kapasitor dengan nilai berbeda pada rangkaian filter maka yg berubah adalah respon frekuensi yg akan disaring.  

Yang perlu menjadi perhatikan serius adalah RATING TEGANGAN dari kapasitor pengganti harus sesuai dan jangan terlalu memperhatikan nilai kapasitansinya semisal mengganti kapasitor 0,47 uF dengan 0,5 uF. Tak apa apa itu ....asal jangan rating kapasitor  10 volt diganti dengan rating 1 volt dijamin akan keluar jin dari rangkaian anda.  

Read More