2.15 COMPUTER ANALYSIS [Series Diode Configuration]

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan 

2. Komponen 

3. Dasar Teori 

4. Example

5. Problem 

6. Soal Pilihan Ganda 

7. Rangkaian Proteus 

8. Video 

9. Download File 

 1. Tujuan [kembali]

   * Dapat menggunakan aplikasi proteus untuk membuat rangkaian listrik sederhana

   * Dapat menggunakan komponen-komponen sederhana dalam membuat rangkaian pada aplikasi proteus

   * Dapat memahami rangkaian yang dibuat pada aplikasi Proteus

2. Komponen [kembali]

A. Bahan

• Grounding

      Berfungsi sebagai penahan arus

• Dioda

         Berfungsi mengubah gelombang arus bolak balik Menjadi gelombang searah.

 

• Resistor

          Berfungsi sebagai Hambatan.

   

• Baterai/Sumber Tegangan

     Berfungsi sebagai sumber energi/tegangan.
    

      B. Alat

• Voltmeter

        Berfungsi untuk mengukur tegangan.

• Amperemeter

         Berfungsi untuk mengukur arus.
    

3. Dasar Teori [kembali]

      A. Ground

Berfungsi sebagai penahan arus. Pada ilmu listrik satu fasa, kita sering mendengar istilah kabel fasa, netral, dan ground. Untuk kabel fasa sudah jelas yaitu kabel yang mengandung tegangan. Ciri utama dari kabel fasa adalah bisa ditestpen akan menyala. Sedangkan untuk kabel neutral dan ground masih banyak orang bingung sehingga mengganggap sama antara netral dan ground. Untuk itu pada artikel ini akan dibahas apa perbedaan antara kabel netral dan ground.

Kabel netral adalah kabel bermuatan listrik rendah(mendekati nol) dan dipakai sebagai acuan. Seperti kita ketahui, agar terjadi aliran arus listrik maka harus ada beda potensial. Untuk itu, apabila kita hanya menggunakan kabel fasa masuk dalam komponen listrik, misalnya lampu, maka lampu tidak akan menyala. Apabila kita tambahkan kabel netral maka akan terjadi beda potensial antara kabel fasa dan netral yang melewati lampu tadi sehingga lampu menyala. Ciri dari kabel ini adalah apabila ditestpen maka testpen tidak menyala.

Kabel ground berfungsi sebagai proteksi apabila terjadi kebocoran arus. Kebocoran arus adalah apabila isolasi kabel atau perangkat elektronik rusak, maka arus listrik bisa mengalir di konduktor yang bersentuhan dengannya. Misal ada kabel kulkas yang mengelupas, akan berbahaya jika kabel yang terkelupas ini menempel di body kulkas yang terbuat dari besi/alumunium karena menyebabkan body kulkas memiliki arus listrik dan bisa menimbulkan sengatan listrik apabila terpegang. Sesuai namanya, kabel ground adalah kabel yang terhubung ke tanah/bumi yang akan membuang arus bocor tadi ke tanah. Karena berfungsi sebagai proteksi, arus listrik tetap bisa mengalir hanya dengan kabel fasa dan netral.

B. Resistor

Untuk mengetahui nilai resistansi dari suatu resistor, dapat dilihat dari tabel berikut:

   4 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 10⁵
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 10⁵ = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

 5 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10ⁿ)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5
Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 10⁵
Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 10⁵ = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

C. Oscilloscope

Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang berfungsi untuk memproyeksikan frekuensi dan sinyal listrik dalam bentuk grafik.

Tombol/Sakelar dan Indikator Osiloskop

1. Tombol Power ON/OFF
   Tombol Power ON/OFF berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan Osiloskop
2. Lampu Indikator
   Lampu Indikator berfungsi sebagai Indikasi Osiloskop dalam keadaan ON (lampu Hidup) atau OFF (Lampu Mati)
3. ROTATION
   Rotation pada Osiloskop berfungsi untuk mengatur posisi tampilan garis pada layar agar tetap berada pada posisi horizontal. Untuk mengatur rotation ini, biasanya harus menggunakan obeng untuk memutarnya.
4. INTENSITY
   Intensity digunakan untuk mengatur kecerahan tampilan bentuk gelombang agar mudah dilihat.
5. FOCUS
   Focus digunakan untuk mengatur penampilan bentuk gelombang sehingga tidak kabur
6. CAL 
   CAL digunakan untuk Kalibrasi tegangan peak to peak (VP-P) atau Tegangan puncak ke puncak.
7. POSITION
   Posistion digunakan untuk mengatur posisi Vertikal (masing-masing Saluran/Channel memiliki pengatur POSITION).
8. INV (INVERT)
   Saat tombol INV ditekan, sinyal Input yang bersangkutan akan dibalikan.
9. Sakelar VOLT/DIV
   Sakelar yang digunakan untuk memilih besarnya tegangan per sentimeter (Volt/Div) pada layar Osiloskop. Umumnya, Osiloskop memiliki dua saluran (dual channel) dengan dua Sakelar VOLT/DIV. Biasanya tersedia pilihan 0,01V/Div hingga 20V/Div.
10. VARIABLE
    Fungsi Variable pada Osiloskop adalah untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) arah vertikal pada saluran atau Channel yang bersangkutan. Putaran Maksimum Variable adalah CAL yang berfungsi untuk melakukan kalibrasi Tegangan 1 Volt tepat pada 1cm di Layar Osiloskop.
11. AC – DC
    Pilihan AC digunakan untuk mengukur sinyal AC, sinyal input yang mengandung DC akan ditahan/diblokir oleh sebuah Kapasitor. Sedangkan pada pilihan posisi DC maka Input Terminal akan terhubung langsung dengan Penguat yang ada di dalam Osiloskop dan seluruh sinyal input akan ditampilkan pada layar Osiloskop.
12. GND
    Jika tombol GND diaktifkan, maka Terminal INPUT akan terbuka, Input yang bersumber dari penguatan Internal Osiloskop akan ditanahkan (Grounded).
13. VERTICAL INPUT CH-1
    Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 1 (Channel 1)
14. VERTICAL INPUT CH-2
    Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 2 (Channel 2)
15. Sakelar MODE
    Sakelar MODE pada umumnya terdiri dari 4 pilihan yaitu CH1, CH2, DUAL dan ADD.
    CH1 = Untuk tampilan bentuk gelombang Saluran 1 (Channel 1).
    CH2 = Untuk tampilan bentuk gelombang Saluran 2 (Channel 2).
    DUAL = Untuk menampilkan bentuk gelombang Saluran 1 (CH1) dan Saluran 2 (CH2) secara bersamaan.
    ADD = Untuk menjumlahkan kedua masukan saluran/saluran secara aljabar. Hasil penjumlahannya akan menjadi satu gambar bentuk gelombang pada layar.
16. x10 MAG
    Untuk pembesaran (Magnification) frekuensi hingga 10 kali lipat.
17. POSITION
    Untuk penyetelan tampilan kiri-kanan pada layar.
18. XY
    Pada fungsi XY ini digunakan, Input Saluran 1 akan menjadi Axis X dan Input Saluran 2 akan menjadi Axis Y.
19. Sakelar TIME/DIV
    Sakelar TIME/DIV digunakan untuk memilih skala besaran waktu dari suatu periode atau per satu kotak cm pada layar Osiloskop.
20. Tombol CAL (TIME/DIV)
    ini berfungsi untuk kalibrasi TIME/DIV
21. VARIABLE
    Fungsi Variable pada bagian Horizontal adalah untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) TIME/DIV.
22. GND
    GND merupakan Konektor yang dihubungkan ke Ground (Tanah).
23. Tombol CHOP dan ALT
    CHOP adalah menggunakan potongan dari saluran 1 dan saluran 2.
    ALT atau Alternate adalah menggunakan saluran 1 dan saluran 2 secara bergantian.
24. HOLD OFF
    HOLD OFF untuk mendiamkan gambar pada layar osiloskop.
25. LEVEL
    LEVEL atau TRIGGER LEVEL digunakan untuk mengatur gambar yang diperoleh menjadi diam atau tidak bergerak.
26. Tombol NORM dan AUTO
27. Tombol LOCK
28. Sakelar COUPLING
    Menunjukan hubungan dengan sinyal searah (DC) atau bolak balik (AC).
29. Sakelar SOURCE
    Penyesuai pemilihan sinyal.
30. TRIGGER ALT
31. SLOPE
32. EXT
    Trigger yang dikendalikan dari rangkaian di luar Osiloskop.

D. Dioda

     Diode (diode) adalah komponen elektronika aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Berikut ini adalah fungsi dari dioda antara lain:

·                     Untuk alat sensor panas, misalnya dalam amplifier.

·                     Sebagai sekering(saklar) atau pengaman.

·                     Untuk rangkaian clamper dapat memberikan tambahan partikel DC untuk sinyal AC.

·                     Untuk menstabilkan tegangan pada voltage regulator

·                     Untuk penyearah

·                     Untuk indikator

·                     Untuk alat menggandakan tegangan.

·                     Untuk alat sensor cahaya, biasanya menggunakan dioda photo. 

Simbol dioda adalah :

 

Untuk menentukan arus zenner  berlaku persamaan:

 

                Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.

4. Example [kembali]

   A.

   

                        Gambar 2.146                                                        Gambar 2.147

    Pilih tombol Place part (file tombol atas di bilah alat vertikal paling kanan yang terlihat seperti sirkuit terintegrasi dengan positif masuk di pojok kanan bawah) untuk mendapatkan kotak dialog Place Part. Karena ini yang pertama sirkuit yang akan dibangun, kita harus memastikan bahwa bagian muncul dalam daftar perpustakaan aktif. Pergi ke Libraries dan pilih tombol Add Library (terlihat seperti kotak persegi panjang putus-putus dengan bintang kuning di pojok kiri atas). Hasilnya adalah Browse File di mana analog.olb bisa dipilih, diikuti oleh Buka untuk menempatkannya di daftar aktif Perpustakaan. Ulangi prosesnya untuk menambahkan library eval.olb dan source.olb. Ketiga perpustakaan akan diminta untuk membangun jaringan yang muncul dalam teks ini. Namun, penting untuk menyadari bahwa:

Setelah file perpustakaan dipilih, mereka akan muncul di daftar aktif untuk masing-masing
proyek baru tanpa harus menambahkannya setiap kali—sebuah langkah, seperti langkah folder di atas, yang tidak harus diulang dengan setiap proyek serupa.

    

    Klik x kecil di pojok kanan atas kotak dialog untuk menghapus dialog Place Part
kotak. Kami sekarang dapat menempatkan komponen di layar. Untuk sumber tegangan dc, pilih dulu Tempatkan kunci Bagian lalu pilih SUMBER di daftar pustaka. Di bawah Part List , daftar sumber yang tersedia akan muncul; pilih VDC untuk proyek ini. Setelah VDC dipilih, itu
simbol, label, dan nilai akan muncul pada jendela gambar di kiri bawah dialog kotak. Klik tombol Place Part di bagian atas kotak dialog, dan sumber VDC akan mengikuti kursor melintasi layar. pindahkan kursor ke area umum dari sumber kedua dan klik di tempatnya. Karena ini adalah sumber terakhir yang muncul di jaringan, jalankan klik kanan mouse dan pilih End Mode . 

              B. 

Gambar 2.149

    Karakteristik dioda D1N4148 yang digunakan pada analisis di atas sekarang akan diperoleh dengan menggunakan beberapa manuver yang agak lebih canggih dari itu digunakan dalam contoh pertama. Prosesnya dimulai dengan terlebih dahulu membangun jaringan dari Gambar.Perhatikan khususnya bahwa sumber diberi label E dan atur pada 0V (nilai awalnya). Selanjutnya ikon New Simulation Profile dipilih dari toolbar untuk mendapatkan kotak dialog New Simulation. Di bawah Analysis Type , DC Sweep dipilih karena kita mau untuk menyapu rentang nilai tegangan sumber. Ketika DC Sweep dipilih daftar opsi akan secara bersamaan muncul di wilayah sebelah kanan kotak dialog, membutuhkan bahwa beberapa pilihan harus dibuat. Karena berencana untuk menyapu berbagai voltase, Sweep variabel adalah sumber Tegangan. 

            C. 

Gambar 2.151

    Arus yang melalui dioda adalah 3,349 mA.Tegangan melintasi resistor R2 adalah 18,722 V. Setelah simulasi, multimeter dapat ditampilkan seperti pada gambar. Setelah simulasi, multimeter dapat ditampilkan seperti pada gambar. Fakta bahwa masing-masing tegangan dioda diasumsikan 0,7 V, padahal sebenarnya berbeda untuk setiap dioda pada Gambar.

5. Problem [kembali]

 1).  a). Diberikan Pmax = 14 mW untuk setiap dioda pada Gambar 2.172, tentukan peringkat arus maksimum setiap dioda (menggunakan perkiraan model ekuivalen).

     b). Tentukan Imax untuk dioda paralel.

     c). Tentukan arus melalui setiap dioda di Vimax menggunakan hasil bagian (b).

     d). Jika hanya ada satu dioda, apa hasil yang diharapkan?

JAWAB :

    (a). Pmax = 14 mW = (0,7 V)ID 

               ID = 14 mW/0,7 V = 20 mA 

    

    (b). Imax = 2 × 20 mA = 40 mA 

    (c). 4,7 kΩ ll 68 kΩ= 4,4 kΩ 

          VR = 160 V - 0,7 V = 159,3 V 

        Imax = 159,3 V/4,4 kΩ = 36,2 mA 

           Id = Imax/2 = 18,1 mA 

    (d) Kerusakan total, 36,2 mA > 20 mA 

2). Sketsa Vo untuk rangkaian Gambar 2.175 dan tentukan tegangan dc yang tersedia..

   

JAWAB :

    Pulse Positif vi :

    Dioda kiri atas "mati", dioda kiri bawah "aktif"

     2,2 kΩ ll 2,2 kΩ  = 1,1 kΩ  

     Vopeak  = 1,1 kΩ  (170 V)/1,1 kΩ + 2,2 k Ω = 56.67 V 

    Pulse negatif vi :

    Dioda kiri atas "aktif ", dioda kiri bawah "off"

     Vopeak  = 1,1 kΩ  (170 V) 1,1 / 2,2 k Ω  = 56,67 V 

     Vdc = 0,636(56,67 V) = 36,04 V

3). Tentukan Vo dan ID untuk jaringan pada Gambar 2.156

    (a) Dioda bias maju, hukum tegangan Kirchhoff (CW):

        -5 V + 0.7 V - Vo = 0 

        Vo = -4.3 V 

         IR = ID = |Vo|/R = 4.3 V/2.2 kΩ = 1.955 mA 

     (b) Dioda bias maju, 

         ID = 8 V + 6 V - 0.7 V/1.2 kΩ + 4.7 kΩ = 2.25 mA 

         Vo = 8 V - (2.25 mA)(1.2 kΩ) = 5.3 V

6. Soal Pilihan Ganda [kembali]

    1). Jika panah simbol dioda kristal adalah positif, maka dioda diberi bias:
        a). Maju
        b). Mundur
        c). Maju atau Mundur
        d). Tidak satupun diatas 

    2). Sebuah dioda digunakan sebagai:
        a). Penguat
        b). Penyearah
        c). Osilator
        d). Pengatur Tegangan

    3). Arus bocor pada dioda disebabkan oleh:
        a). Pembawa Minoritas
        b). Operator Mayoritas
        c). Kapasitansi Persimpangan
        d). Tidak Satupun Diatas

7. Rangkaian Proteus [kembali]

1). Rangkaian I (2.146)

Prinsip kerja : Tegangan pada E1 = 10V, E2 = 5V dan R1 = 4.7k diserikan dengan dioda 1N4148 dan diserikan dengan R2 =2.2k. Dari hasil simulasi didapatkan arusnya sebesar 0.63mA dimana tegangan pada R1 = 2.97V dan di R2 = 1.39V.

Berikut adalah simulasi dari rangkaian di atas :

    

    2). Rangkaian II (2.147)                 

Prinsip kerja : Tegangan pada E1 = 20V, E2 = 10V dan R1 = 2k diserikan dengan dioda 1N4148 dan diserikan dengan R2 =10k. Dari hasil simulasi didapatkan arusnya sebesar 0.78mA dimana tegangan pada R1 = 1.56V dan di R2 = 7.60V.

Berikut adalah simulasi dari rangkaian di atas :

    3). Rangkaian III (2.149)

Prinsip kerja : Tegangan pada E = 20V dan R = 1k. Dari hasil simulasi didapatkan arusnya sebesar 9.25mA dimana tegangan pada R1 = 9.25V.

Berikut adalah simulasi dari rangkaian di atas :

 4). Rangkaian IV (2.151)

Prinsip kerja : Tegangan pada E1 = 10V, dioda(D1) 1N4009 diparalelkan dengan R1 = 3.3k dan dioda(D2) 1N4009, selanjutnya diserikan dengan R2 = 5.6k. Dari hasil simulasi didapatkan arus seri sebesar 3.34mA dan arus parale sebesar 199µA  dimana tegangan yang di R1 = 2.97V dan di R2 = 1.39V.

Berikut adalah simulasi dari rangkaian di atas :

8. Video [kembali]  

Simulasi Rangkaian 2.146  

Simulasi Rangkaian 2.147  

Simulasi Rangkaian 2.149  

Simulasi Rangkaian 2.151 

 9. Download File  [kembali]

     Rangkaian 2.146 [unduh]

     Rangkaian 2.147 [unduh]

     Rangkaian 2.149 [unduh]

     Rangkaian 2.151 [unduh]

     Datasheet Resistor [unduh]

     Datasheet Dioda 1N4148 [unduh]

     Datasheet Dioda 1N4009 [unduh]

     Datasheet Voltmeter [unduh]

     Datasheet Amperemeter [unduh]

     Video [unduh]

[menuju awal]