Praktikum Rangkaian Elektrik

Transkripsi

1 PETUNJUK PRAKTIKUM Praktikum Rangkaian Elektrik Laboratorium Dasar Teknik Elektro Mervin T Hutabarat Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika Institut Teknologi Bandung 2013

2 Petunjuk Praktikum EL2101 Rangkaian Elektrik edisi Disusun oleh Mervin T. Hutabarat Laboratorium Dasar Teknik Elektro Sekolah Teknik Elektro Dan Informatika Institut Teknologi Bandung 2013

3 Kata Pengantar Puji syukur ke hadirat Tuhan YME, Buku Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik untuk tahun ajaran ini dapat diselesaikan jauh sebelum kesibukan perkuliahan dimulai. Dengan demikian, pelatihan asisten sudah dapat menggunakan buku petunjuk dalam bentuk yang sama dengan buku yang akan digunakan praktikan. Sejalan dengan konsep perubahan berkelanjutan dalam proses pendidikan, Praktikum Rangakain Elektrik tahun 2013 juga mengalami perubahan dalam materi dan pola pelaksanaannya. Perbaikan yang dilakukan pada petunjuk praktikum ini adalah 1. Penambahan percobaan alih daya maksimum pada percobaan 2 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi. 2. Perbaikan langkah praktikum pada percobaan 3 Rangkaian Penguat Operasional. 3. Penambahan percobaan transien orde dua untuk mencari Critically Damped pada percobaan 4 Gejala Transien. 4. Perubahan nilai komponen pada percobaan 5 Rangkaian AC. 5. Penambahan langkah dan petunjuk praktikum pada percobaan 6 Rangkaian Resonansi. Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang besar-besarnya pada semua pihak yang telah terlibat dalam penyusunan petunjuk praktikum ini. Akhir kata, semoga semua usaha yang telah dilakukan berkontribusi pada dihasilkannya lulusan Program Studi Teknik Elektro sebagai engineer dengan standar internasional. Bandung, Agustus 2013 Kepala Laboratorium Dasar Teknik Elektro, Ir. Mervin T. Hutabarat, M.Sc., Ph.D. i

4 Daftar Kontributor Penulis menghargai semua pihak yang telah membantu dan berkontribusi pada punyusunan petunjuk praktikum ini. Berikut ini daftar nama yang berkontribusi pada penyusunan petunjuk praktikum ini Mervin Hutabarat Amy Hamidah Salman Narpendyah Wisjnu Ariwadhani Harry Septanto Muhammad Luthfi Rizki Ardianto Sandra Irawan Nina Lestari ii

5 Daftar Isi Kata Pengantar... i Daftar Kontributor... ii Daftar Isi... iii Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro... v Kelengkapan... v Persiapan/ Sebelum Praktikum... v Selama Praktikum... v Setelah Praktikum... v Pergantian Jadwal... vi Sanksi... vii Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium... ix Keselamatan... ix Sanksi... xi Percobaan 1 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium Tujuan Persiapan Alat dan Komponen yang Digunakan Tugas Pendahuluan Langkah Percobaan... 8 Percobaan 2 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi Tujuan Persiapan Alat dan Komponen yang Digunakan Tugas Pendahuluan Percobaan Percobaan 3 Rangkaian Penguat Operasional Tujuan Persiapan Alat dan Komponen yang Digunakan Tugas Pendahuluan Percobaan Percobaan 4 Gejala Transien Tujuan Persiapan Alat dan Komponen yang Digunakan Tugas Pendahuluan Percobaan Percobaan 5 Rangkaian AC Tujuan Persiapan Alat dan Komponen yang Digunakan Tugas Pendahuluan Percobaan Percobaan 6 Rangkaian Resonansi Tujuan Persiapan Alat dan Komponen yang Digunakan iii

6 6.4 Percobaan Lampiran A Akurasi, Presisi dan Nilai Penting Akurasi dan Presisi Error Sistematik dan Error Acak Nilai Penting Angka Penting pada Praktikum Lampiran B Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard Breadboard Merangkai Kabel, Komponen dan Instrumen Daftar Pustaka Lampiran C Nilai dan Rating Komponen Resistor Kapasitor Induktor Dioda Transistor Daftar Pustaka Lampiran D Instrumen Dasar dan Aksesoris Instrumen Dasar Generator Sinyal Osiloskop Power Supply Kabel Aksesoris Lampiran E Prinsip Kerja Multimeter Jenis Multimeter Multimeter Elektronis Penggunaan Multimeter Contoh Rangkaian Multimeter Multimeter Sebagai Alat Ukur Besaran Lain Spesifikasi Multimeter Lampiran F Cara Menggunakan Generator Sinyal Lampiran G Prinsip Kerja Osiloskop Bagian-bagian Osiloskop Osiloskop Dual Trace Kalibrator Probe dan Peredam Skema Muka Osiloskop iv

7 Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro Kelengkapan Setiap praktikan wajib berpakaian lengkap, mengenakan celana panjang/ rok, kemeja dan mengenakan sepatu. Untuk memasuki ruang laboratorium praktikan wajib membawa kelengkapan berikut: 1. Modul praktikum 2. Buku Catatan Laboratorium (BCL) 3. Alat tulis dan kalkulator 4. Kartu Nama (Name tag) 5. Kartu Praktikum. Persiapan/ Sebelum Praktikum Sebelum mengikuti percobaan sesuai jadwalnya, sebelum memasuki laboratorium praktikan harus mempersiapkan diri dengan melakukan hal-hal berikut: 1. Membaca dan memahami isi modul praktikum, 2. Mengerjakan hal-hal yang harus dikerjakan sebelum praktikum dilaksanakan, misalnya mengerjakan perhitungan-perhitungan, menyalin source code, mengisi Kartu Praktikum dlsb., 3. Mengisi daftar hadir di Tata Usaha Laboratorium, 4. Mengambil kunci loker dan melengkapi administrasi peminjaman kunci loker dengan kartu identitas (KTM/ SIM/ KTP). Selama Praktikum Setelah dipersilahkan masuk dan menempati bangku dan meja kerja, praktikan haruslah: 1. Memperhatikan dan mengerjakan setiap percobaan dengan waktu sebaikbaiknya, diawali dengan kehadiran praktikan secara tepat waktu, 2. Mengumpulkan Kartu Praktikum pada asisten, 3. Mendokumentasikan dalam Buku Catatan Laboratorium. (lihat Petunjuk Penggunaan BCL) tentang hal-hal penting terkait percobaan yang sedang dilakukan. Setelah Praktikum Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro v

8 Setelah menyelesaikan percobaan, praktikan harus 1. Memastikan BCL telah ditandatangani oleh asisten, 2. Mengembalikan kunci loker dan melengkapi administrasi pengembalian kunci loker (pastikan kartu identitas KTM/ SIM/ KTP diperoleh kembali), 3. Mengerjakan laporan dalam bentuk SoftCopy (lihat Panduan Penyusunan Laporan), 4. Mengirimkan file laporan melalui surat elektronik ( ) dalam lampiran ke : labdasar@stei.itb.ac.id (lihat Panduan Pengiriman Laporan). Waktu pengiriman paling lambat jam WIB, dua hari kerja berikutnya setelah praktikum, kecuali ada kesepakatan lain antara Dosen Pengajar dan/ atau Asisten. Pergantian Jadwal Kasus Biasa Pertukaran jadwal hanya dapat dilakukan per orang dengan modul yang sama. Langkah untuk menukar jadwal adalah sebagai berikut: 1. Lihatlah format Pertukaran Jadwal di pada halaman Panduan 2. Setiap praktikan yang bertukar jadwal harus mengirimkan ke labdasar@stei.itb.ac.id. Waktu pengiriman paling lambat jam 16.30, sehari sebelum praktikum yang dipertukarkan 3. Pertukaran diperbolehkan setelah ada konfirmasi dari Lab. Dasar Kasus Sakit atau Urusan Mendesak Pribadi Lainnya Jadwal pengganti dapat diberikan kepada praktikan yang sakit atau memiliki urusan mendesak pribadi. 1. Praktikan yang hendak mengubah jadwal untuk urusan pribadi mendesak harus memberitahu staf tata usaha laboratorium sebelum jadwal praktikumnya melalui Segera setelah praktikan memungkinkan mengikuti kegiatan akademik, praktikan dapat mengikuti praktikum pengganti setelah mendapatkan konfirmasi dari staf tata usaha laboratorium dengan melampirkan surat keterangan dokter bagi yang sakit atau surat terkait untuk yang memiliki urusan pribadi. Kasus kepentingan massal Kepentingan massal terjadi jika ada lebih dari sepertiga rombongan praktikan yang tidak dapat melaksanakan praktikum pada satu hari yang sama karena alasan yang terkait vi Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro

9 kegiatan akademis, misalnya Ujian Tengah Semester pada jadwal kelompoknya. Isilah Form Pergantian Jadwal dan serahkan pada TU Lab. Dasar secepatnya. Jadwal praktikum pengganti satu hari itu akan ditentukan kemudian oleh Kordas praktikum yang bersangkutan. Sanksi Pengabaian aturan-aturan di atas dapat dikenakan sanksi pengguguran nilai praktikum terkait. Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro vii

10 viii Aturan Umum Laboratorium Dasar Teknik Elektro

11 Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium Keselamatan Pada prinsipnya, untuk mewujudkan praktikum yang aman diperlukan partisipasi seluruh praktikan dan asisten pada praktikum yang bersangkutan. Dengan demikian, kepatuhan setiap praktikan terhadap uraian panduan pada bagian ini akan sangat membantu mewujudkan praktikum yang aman. Bahaya Listrik Perhatikan dan pelajari tempat-tempat sumber listrik (stop-kontak dan circuit breaker) dan cara menyala-matikannya. Jika melihat ada kerusakan yang berpotensi menimbulkan bahaya, laporkan pada asisten. 1. Hindari daerah atau benda yang berpotensi menimbulkan bahaya listrik (sengatan listrik/ strum) secara tidak disengaja, misalnya kabel jala-jala yang terkelupas dll. 2. Tidak melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya listrik pada diri sendiri atau orang lain. 3. Keringkan bagian tubuh yang basah karena, misalnya, keringat atau sisa air wudhu. 4. Selalu waspada terhadap bahaya listrik pada setiap aktivitas praktikum. Kecelakaan akibat bahaya listrik yang sering terjadi adalah tersengat arus listrik. Berikut ini adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika hal itu terjadi: 1. Jangan panik, 2. Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing dan di meja praktikan yang tersengat arus listrik, 3. Bantu praktikan yang tersengat arus listrik untuk melepaskan diri dari sumber listrik, 4. Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda tentang terjadinya kecelakaan akibat bahaya listrik. Bahaya Api atau Panas berlebih Jangan membawa benda-benda mudah terbakar (korek api, gas dll.) ke dalam ruang praktikum bila tidak disyaratkan dalam modul praktikum. Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium ix

12 1. Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan api, percikan api atau panas yang berlebihan. 2. Jangan melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan bahaya api atau panas berlebih pada diri sendiri atau orang lain. 3. Selalu waspada terhadap bahaya api atau panas berlebih pada setiap aktivitas praktikum. Berikut ini adalah hal-hal yang harus diikuti praktikan jika menghadapi bahaya api atau panas berlebih: 1. Jangan panik, 2. Beritahukan dan minta bantuan asisten, praktikan lain dan orang di sekitar anda tentang terjadinya bahaya api atau panas berlebih, 3. Matikan semua peralatan elektronik dan sumber listrik di meja masing-masing, 4. Menjauh dari ruang praktikum. Bahaya Lain Untuk menghindari terjadinya hal-hal yang tidak diinginkan selama pelaksanaan percobaan perhatikan juga hal-hal berikut: Lain-lain 1. Jangan membawa benda tajam (pisau, gunting dan sejenisnya) ke ruang praktikum bila tidak diperlukan untuk pelaksanaan percobaan. 2. Jangan memakai perhiasan dari logam misalnya cincin, kalung, gelang dll. 3. Hindari daerah, benda atau logam yang memiliki bagian tajam dan dapat melukai 4. Hindari melakukan sesuatu yang dapat menimbulkan luka pada diri sendiri atau orang lain, misalnya bermain-main saat praktikum Praktikan dilarang membawa makanan dan minuman ke dalam ruang praktikum. Penggunaan Peralatan Praktikum Berikut ini adalah panduan yang harus dipatuhi ketika menggunakan alat-alat praktikum: x Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium

13 Sanksi 1. Sebelum menggunakan alat-alat praktikum, pahami petunjuk/ prosedur pengguna-an tiap alat itu. Petunjuk/ prosedur penggunaan beberapa alat praktikum ada di kuliah praktikum bersangkutan dan di 2. Perhatikan dan patuhi peringatan (warning) yang biasanya tertera pada badan alat. 3. Pahami fungsi atau peruntukan alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat tersebut hanya untuk aktivitas yang sesuai fungsi atau peruntukannya. Menggunakan alat praktikum di luar fungsi atau peruntukannya dapat menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan bahaya keselamatan praktikan. 4. Pahami rating dan jangkauan kerja alat-alat praktikum dan gunakanlah alat-alat tersebut sesuai rating dan jangkauan kerjanya. Menggunakan alat praktikum di luar rating dan jangkauan kerjanya dapat menimbulkan kerusakan pada alat tersebut dan bahaya keselamatan praktikan. 5. Pastikan seluruh peralatan praktikum yang digunakan aman dari benda/ logam tajam, api/ panas berlebih atau lainnya yang dapat mengakibatkan kerusakan pada alat tersebut. 6. Tidak melakukan aktifitas yang dapat menyebabkan kotor, coretan, goresan atau sejenisnya pada badan alat-alat praktikum yang digunakan. 7. Kerusakan instrumentasi praktikum menjadi tanggung jawab bersama rombongan praktikum ybs. Alat yang rusak harus diganti oleh rombongan tersebut. Pengabaian uraian panduan di atas dapat dikenakan sanksi tidak lulus mata kuliah praktikum yang bersangkutan. Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium xi

14 xii Panduan Umum Keselamatan dan Penggunaan Peralatan Laboratorium

15 Percobaan 1 Pengenalan Instrumentasi Laboratorium 1.1 Tujuan 1. Mengenal multimeter sebagai pengukuran tegangan (Voltmeter), sebagai pengukur arus (Amperemeter) dan sebagai pengukur resistansi (Ohmmeter) 2. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan jatuh DC dan AC pada resistansi/ impedansi besar. 3. Memahami keterbatasan alat ukur pada pengukuran tegangan AC dengan frekuensi tinggi. 4. Dapat mengunakan generator sinyal sebagai sumber berbagai bentuk gelombang 5. Dapat menggunakan osiloskop sebagai pengukur tegangan dan sebagai pengukur frekuensi dari berbagai bentuk gelombang. 6. Dapat melakukan pengamatan karakteristik i-v komponen dua terminal dengan osiloskop. 7. Dapat membaca nilai resistor dan mengukurnya. 1.2 Persiapan Baca appendix berjudul Osiloskop dan Generator Sinyal dan appendix mengenai kode warna resistor. Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul instrumentasi laboratorium ini. Agar mempermudah saat praktikum, praktikan disarankan untuk menyiapkan tabel-tabel hasil percobaan pada Buku Catatan Laboratorium (BCL) sebelum praktikum dimulai. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku. Multimeter Berikut ini beberapa Catatan tentang Penggunaan Multimeter: Perhatikan baik-baik beberapa catatan tentang penggunaan multimeter berikut ini. Kesalahan penggunaan multimeter dapat menyebabkan fuse pada multimeter putus. Putusnya fuse dapat mengakibatkan pemotongan nilai sebesar minimal 10. Dalam keadaan tidak dipakai, selector sebaiknya pada kedudukan AC volt pada harga skala cukup besar (misalnya 250 V) atau posisi OFF. Hal ini dimaksudkan untuk menghindari kesalahan pakai yang membahayakan multimeter. Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 1

16 Sebelum mulai mengukur suatu besaran listrik perhatikanlah lebih dahulu besaran apakah yang hendak diukur dan kira-kira berapakah besaranya, kemudian pilihlah kedudukan selector dan skala manakah yang akan dipergunakan. Perhatikan pula polaritas (tanda + dan -) bila perlu. Jangan menyambungkan multimeter pada rangkaian, baru kemudian memilih kedudukan selector dan skala yang akan digunakan. Jika arus/tegangan melebihi batas maksimal pengukuran multimeter, fuse dapat putus. Pada waktu mulai melakukan pengukuran arus dan tegangan, bila tidak dapat dipastikan besarnya arus/ tegangan tersebut, maka mulailah dari batas ukur yang paling besar. Setelah itu selector dapat dipindahkan ke batas ukur yang lebih rendah untuk memperoleh ketelitian yang lebih baik. Pada pengukuran tegangan dan arus, pembacaan meter akan paling teliti bila penunjukan jarum terletak di daerah dekat skala penuh, sedangkan pada pengukuran resistansi bila penunjukan jarum terletak di daerah pertengahan skala. Harus diperhatikan: pengukuran resistansi hanya boleh dilakukan pada komponen atau rangkaian tidak mengandung sumber tegangan dan/atau tidak tersambung ke sumber listrik apapun. Osiloskop Mengukur Tegangan Kesalahan yang mungkin timbul dalam pengukuran tegangan, dapat disebabkan oleh osiloskopnya sendiri seperti kalibrasi osiloskop yang sudah buruk dan kesalahan penggunaan-nya, misalnya pengaruh impendansi input, kabel penghubung serta gangguan parasitik. Untuk mengurangi kesalahan yang disebabkan oleh impedansi input, dapat digunakan probe yang sesuai (dengan memperhitungkan maupun dengan kalibrasi dari osiloskop). Besar tegangan sinyal dapat langsung dilihat dari gambar pada layar dengan mengetahui nilai volt/div yang digunakan. Gunakan skala tegangan V/div yang terkecil yang masih memberikan gambar sinyal tidak melewati ukuran layar osiloskop. Osiloskop mempunyai impedansi input yang relative besar (1 M, pf) jadi dalam mengukur rangkaian dengan impedansi rendah, maka impedansi input osiloskop dapat dianggap open circuit (impedansi input osiloskop tipe CRC 5401, 1 M parallel dengan 30 pf). Mengukur Beda Fasa Pengukuran beda fasa antar dua buah sinyal dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu: dengan osiloskop dual trace, dan 2 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

17 dengan metoda lissajous. Pengukuran beda fasa hanya dapat dilakukan pada sinyal dengan frekuensi yang tepat sama. Dengan Osiloskop Dual Trace Sinyal pertama dihubungkan pada kanal A, sedangkan sinyal kedua dihubungkan pada kanal B dari osiloskop. Pada layar osiloskop akan terlihat gambar bentuk tegangan kedua sinyal tersebut. Beda fasa dapat dihitung = t/t*360 o. V A Sinyal A A B Sinyal B 0 T t V B 0 t t Gambar 1-1 Pengukuran beda fasa dengan dual trace Dengan Metoda Lissajous Sinyal pertama dihubungkan pada kanal B, dan sinyal kedua dihubungkan pada kanal A osiloskop. Ubah mode osiloskop menjadi mode x-y. Pada layar akan terlihat suatu lintasan berbentuk lingkaran, garis lurus, atau ellips dimana dapat langsung ditentukan beda fasa antara kedua sinyal tersebut dengan sin 1 c d. c d Mengukur Frekuensi Pengukuran frekuensi suatu sinyal listrik dengan osiloskop dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain: Cara langsung, Dengan osiloskop dual trace, Gambar 1-2 Pengukuran beda fasa dengan lissajous Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 3

18 Metoda Lissajous, Metoda cincin modulasi. Beberapa osilokop yang dimiliki Lab. Dasar memiliki penghitung frekuensi langsungnya. Hati-hati menggunakannya, karena frekuensi yang ditampilkan tidak selalu benar bergantung setting pengukurannya. Cara Langsung Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal B osiloskop. Frekuensi sinyal langsung dapat ditentukan dari gambar, dimana f = 1/T, untuk T = periode gelombang. Gambar 1-3 Perhitungan perioda Pengukuran langsung hanya dapat dilakukan bila kalibrasi skala waktu osilokop dalam keadaan baik. Dengan Osiloskop Dual Trace Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal A. Generator dengan frekuensi yang diketahui dihubungkan pada kanal B. Bandingkan kedua gelombang tersebut dengan menampilkannya secara bersamaan. Frekuensi generator kemudian diubah sampai perioda sinyal yang diukur sama dengan perioda sinyal generator. Pada keadaan ini, frekuensi generator sama dengan frekuensi sinyal yang diukur. Pengukuran dengan cara dual trace ini dapat dilakukan pada osiloskop yang kalibrasi waktunya kurang baik, tetapi frekuensi generator sinyal harus terkalibrasi baik. Metoda Lissajous Sinyal yang akan diukur dihubungkan pada kanal A, sedangkan generator dengan frekuensi yang diketahui (sebagai sinyal rujukan) dihubungkan pada kanal B. Ubah mode osiloskop menjadi mode x-y. Frekuensi generator sinyal kemudian diatur, sehingga pada layar didapat suatu lintasan seperti pada Gambar Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

19 Gambar 1-4 Contoh lissajous 1:2 Pada Gambar 1-4 tersebut, perbandingan f x :f y adalah 1:2. Cara ini hanya mudah dilakukan untuk perbandingan frekuensi yang mudah dan bulat (1:2, 1:3, 3:4 dan seterusnya). Metoda Cincin Modulasi Hubungkan generator sinyal sebagai input rangkaian penggeser fasa. Sambungkan output rangkaian penggeser fasa ini ke input kanal B osiloskop. Hubungkan input kanal A dengan sinyal yang akan diukur. Ubah mode kerja osiloskop menjadi mode x-y. osiloskop Mode x-y Kanal A Kanal B Rangkaian Penggeser Fasa out in Sinyal dari generator fungsi Sinyal yang akan diukur Gambar 1-5 Rangkaian pembentuk gambar cincin modulasi Pada layar akan didapat lintasan berbentuk ellips atau lingkaran dengan puncak-puncak (lihat Gambar 1-6). Bila jumlah puncak pada gambar adalah n, maka f x = n * f y. Gambar 1-6 Contoh gambar cincin modulasi Metoda ini biasa digunakan pada perbandingan frekuensi yang besar, dimana metoda lissajous sukar digunakan. Mengukur Faktor Penguatan Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 5

20 Ada beberapa cara pengukuran faktor penguatan antara lain: Cara langsung, Dengan osiloskop dual trace. Cara Langsung Hubungkan keluaran Generator Sinyal pada masukan rangkaian penguat. Input rangkaian penguat ini juga dihubungkan pada kanal 1 osiloskop. Hubungkan keluaran rangkaian penguat pada kanal 2 osiloskop. Gunakan mode X-Y. osiloskop Generator Sinyal Mode x-y Konektor T Kanal A Kanal B Rangkaian Penguat GND Vin Vout GND Gambar 1-7 Pengukuran penguatan dengan membaca slope pada mode xy Pada layar osiloskop akan didapat suatu garis lurus dengan sudut terhadap sumbu horizontal. Besar faktor penguatan langsung dapat diketahui dari gambar, dimana penguatan merupakan gradient kemiringan. Dengan Osiloskop Dual Trace Generator sinyal dihubungkan pada input rangkaian penguat yang akan diamati penguatannya, dan pada kanal A osiloskop. Output rangkaian penguat dihubungkan pada kanal B osiloskop. Generator Sinyal osiloskop Konektor T Kanal A Kanal B Rangkaian Penguat GND Vin Vout GND Gambar 1-8 Pengukuran penguatan dengan membaca dan membandingkan dua amplituda 6 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

21 Pada layar akan didapat sinyal input dan output rangkaian penguat. Dengan mengukur tegangan sinyal input dan sinyal output rangkaian penguat, maka faktor penguatan dapat ditentukan. Cara ini dapat juga dilakukan dengan osiloskop single trace dengan membaca input dan output bergiliran. Namun untuk ini, perlu diyakinkan pembebanan rangkaian tidak berubah pada kedua pengukuran tersebut. Mengamati Karakteristik Komponen Dua terminal Osiloskop dapat digunakan untuk mengamati karakteristik tegangan terhadap arus dari suatu komponen dua terminal. Suatu sumber tegangan bolak-balik dihubungkan pada komponen dua terminal ini. Tegangan pada komponen dua terminal dihubungkan pada input X osiloskop, sedangkan tegangan pada resistor R, yang sebanding dengan besarnya arus yang melalui komponen dua terminal adalah I = - V R /R, dihubungkan pada input Y osiloskop. Pada layar osiloskop akan didapat grafik, dimana sumbu Y menyatakan besarnya arus yang melalui komponen dua terminal dan sumbu X menyatakan besarnya tegangan pada komponen dua terminal. Pada sumbu y, arus bernilai terbalik sehingga untuk mendapatkan karakteristik tegangan terhadap arus komponen yang baik, jangan lupa untuk menekan tombol invert. Vs + V DUT - + Vx Vy - + V R Keterangan: DUT = Device Under Test Gambar 1-9 Rangkaian untuk menggambarkan kurva iv Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 7

22 1.3 Alat dan Komponen yang Digunakan 1. Multimeter Analog (1 buah) 2. Multimeter Digital (1 buah) 3. Power Supply DC (1 buah) 4. Generator Sinyal (1 buah) 5. Osiloskop (1 buah) 6. Kit Multimeter (1 buah) 7. Kit Osiloskop & Generator Sinyal (1 buah) 8. Kit Box Osilator (1 buah) 9. Kabel 4 mm 4 mm (min 5 buah) 10. Kabel BNC 4 mm (3 buah) 11. Kabel BNC BNC (1 buah) 12. Konektor T BNC (1 buah) 1.4 Tugas Pendahuluan 1. Parameter-parameter apakah yang perlu diperhatikan pada spesifkasi multimeter analog dan digital? 2. Pada pengukuran tegangan bolak-balik, apa yang disebut dengan tegangan efektif? Tegangan apakah yang diukur dengan menggunakan osiloskop? Tegangan apakah yang diukur dengan menggunakan multimeter? 3. Apakah yang dimaksud dengan kalibrasi? Jelaskan! 4. Apakah yang dimaksud dengan sensitivitas? Jelaskan definisi sensitivitas pada multimeter! 1.5 Langkah Percobaan Memulai Percobaan 1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum. Catat juga nomor meja dan Kit Praktikum yang digunakan dalam Buku Catatan Laboratorium. 2. Kumpulkan tugas pendahuluan pada asisten yang bertugas. Mengumpulkan/ Mencari Spesifikasi Teknik 1 8 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

23 3. Catatlah pada Buku Catatan Laboratorium (BCL) spesifikasi-teknik multimeter analog dan digital yang akan dipergunakan! Buatlah dua tabel masing-masing untuk multimeter analog dan untuk multimeter digital, perhatikan contoh Tabel 1-1. Tabel 1-1 Data spesifikasi instrumen No. Spesifikasi Keterangan 1 Sensitivitas 20 k/v DC, 9 k/v DC250 V UP, 9 k/v AC Nilai sensitivitas multimeter bergantung pada skala pembacaan tegangan 2 dst. Mengukur Arus Searah 4. Gunakan Kit Multimeter. Buatlah rangkaian seri seperti pada Gambar 1-10 dengan Vs=6 V dan R 1 = R2 = ,5 K 1,5 M R 1 + Vs - R ,5 K 1,5 M - ma + I Gambar 1-10 Rangkaian percobaan pengukuran arus 5. Dengan harga-harga V S dan R tersebut, hitunglah I (tidak menggunakan Amperemeter!) dan cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel Sekarang ukurlah arus searah I tersebut dengan multimeter analog. (Perhatikan polaritas meter!). Sesuaikan batas ukur dengan nilai arus terhitung. Ulangilah pengukuran arus searah I dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi R 1 = R 2 = 1,5 k R 1 = R 2 = 1,5 M. Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 9

24 7. Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan amperemeter ke rangkaian), pastikan batas ukur amperemeter terpilih dengan tepat. 8. Lakukan kembali pengukuran arus searah I (dengan tiga harga R yang berbeda) menggunakan multimeter digital. 9. Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran arus I dalam Buku Catatan Laboratorium.. Perhatikan contoh pada Tabel 1-2. Tabel 1-2 Data pengkuran arus dengan multimeter Parameter Rangkaian yang digunakan V S (V) R 1 () R 2 () Nilai Arus Terhitung (A) Batas Ukur (ma) dst 2,5 dst. Multimeter Analog Nilai Arus Terukur (ma) Multimeter Digital Nilai Arus Terukur (ma) Mengukur Tegangan Searah 10. Perhatikan rangkaian pada Gambar ,5 k 1,5 M R 1 a Vs + - R ,5 k 1,5 M V Gambar 1-11 Rangkaian percobaan pengukuran tegangan b 10 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

25 11. Buatlah rangkaian tersebut dengan V S = 6 V dan R 1 = R 2 = Dengan harga-harga V S dan R tersebut, hitunglah tegangan V ab (tidak mengguna-kan Voltmeter!), cantumkan hasil perhitungan tersebut pada Tabel Kemudian ukurlah tegangan V ab dengan multimeter analog. (Perhatikanlah polaritas meter!) Sesuaikan batas ukur yang dipilih dengan hasil perhitungan V ab. Batas ukur manakah yang dipilih? Adakah pengaruh resistansi dalam meter terhadap hasil pengukuran? 14. Ulangilah pengukuran tegangan Vab dengan memodifikasi parameter rangkaian menjadi R 1 = R 2 = 1,5 k R 1 = R 2 = 1,5 M 15. Sebelum mengubah nilai R (dan menyambungkan voltmeter ke rangkaian), pastikan batas ukur voltmeter terpilih dengan tepat. 16. Lakukan kembali pengukuran tegangan searah V ab tersebut (dengan tiga harga R yang berbeda) menggunakan multimeter digital. 17. Catatlah semua hasil perhitungan dan pengukuran tegangan V ab tersebut dalam Buku Catatan Laboratorium. Perhatikan contoh Tabel 1-3. Tabel 1-3 Data pengukuran tegangan dengan multimeter V S (V) Parameter yang digunakan R 1 () R 2 () Batas Ukur (V) Multimeter Analog Sensitivitas (/V) V ab (V) Multimeter Digital V ab (V) V 200 k dst. dst. dst Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 11

26 Mengukur Tegangan Bolak-balik Pada bagian ini akan digunakan generator sinyal untuk menghasilkan tegangan bolak-balik dengan frekuensi yang dapat diubah-ubah. 18. Catat dalam Buku Catatan Laboratorium. tipe dan spesifikasi generator sinyal yang dipergunakan. 19. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar Pada rangkaian ini G (Generator Sinyal) digunakan sebagai sumber tegangan bolak-balik. Voltmeter analog dan digital digunakan bergantian, tidak bersamaan ,5 k 1,5 M R 1 a V + - G R ,5 k 1,5 M Analog V Keterangan: G= Generator Sinyal b Gambar 1-12 Rangkaian pengukuran tegangan AC 120 1,5 k 1,5 M R 1 a V + - G R ,5 k 1,5 M V Digital Keterangan: G= Generator Sinyal b Gambar 1-13 Rangkaian pengukuran tegangan AC 20. Aturlah frekuensi generator sinyal pada 50 Hz. Ukur dan aturlah amplitude generator sinyal tersebut sebesar 6 V efektif dengan multimeter. 21. Hambatan yang dipiilh adalah R 1 = R 2 = 1,5 K. Gunakan multimeter analog dan digital secara bergantian untuk mengukur tegangan V ab. 22. Ukurlah tegangan V ab pada multimeter analog dan digital, catat dalam Buku Catatan Laboratorium. Gunakan contoh Tabel 1-3 untuk mencatat hasil pengukuran. 23. Lakukan kembali pengukuran tegangan Vab dengan mengatur frekuensi generator pada 500 Hz, 5 khz, 50 khz,500 khz dan 5 Mhz. Pada bagian pengaturan frekuensi generator ini, tidak perlu terlalu teliti (toleransi sekitar 5%). Perhatikan bahwa tegangan generator harus tetap sebesar 6 V efektif! Apakah 12 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

27 terdapat pengaruh frekuensi tegangan yang diukur terhadap kemampuan multimeter yang digunakan? Tetapkah hasil pengukuran V ab untuk bermacammacam frekuensi tersebut? 24. Catatlah semua hasil percobaan di atas pada Tabel 1-4, lakukan analisis data tabel tersebut pada laporan. Tabel 1-4 Data pengukuran tegangan AC No. Frekuensi Vab (Volt) (Hz) Multimeter Analog Multimeter Digital 1 50 dst dst dst. dst Membaca dan Mengukur Nilai Resistansi 1. Gunakan Kit Multimeter. Nyalakan multimeter analog pada fungsinya sebagai ohmmeter. Hubung singkatkan kedua probe multimeter dan aturlah dengan pengatur harga nol sehingga Ohmmeter menunjuk nol. (Umumnya langkah ini harus dilakukan setiap kali kita mengubah batas ukur Ohmmeter). 2. Ukurlah resistansi R 1, R 2, R 3, R 4 dan R 5 pada Kit Multimeter dengan menggunakan Ohmmeter. Tuliskan warna gelang masing-masing resistor! Tentukan nilai toleransinya. (Pilihlah batas ukur yang memberikan pembacaan pada daerah pertengahan skala bila skala ohmmeter tidak linier). Tuliskanlah hasil pengukuran ini pada Tabel Lakukan kembali pengukuran kelima resistansi tersebut, dengan menggunakan multimeter digital. 4. Bandingkan hasil pengukuran dengan dua macam multimeter tadi. Tuliskan hasil analisis dan kesimpulan pada laporan. Tabel 1-5 Hasil pengukuran resistansi dengan multimeter Nilai Resistansi Tertulis () Warna Gelang Nilai Tolerans (%) Nilai Resistansi Terukur () Multimeter Analog Multimeter Digital R 1 220k Merah-Merah-Coklat- Emas dst. dst. Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 13

28 Mengumpulkan/ Mencari Spesifikasi Teknik 2 Kalibrasi 5. Catatlah dalam Buku Catatan Laboratorium, spesifikasi-teknik osiloskop yang akan dipergunakan! 6. Hubungkan output kalibrator dengan input X osiloskop. Gambar 1-14 Terminal sinyal kalibrasi dan port input osiloskop 7. Ukur tegangan serta periodanya untuk dua harga Volt/Div dan Time/Div, catat ke dalam Tabel Lakukan percobaan ini untuk kanal 1 dan kanal 2. Tabel 1-6 Pemeriksaan Kondisi Kalibrasi Osiloskop No. Harga Kalibrator Skala Pembacaan Hasil Pengukuran Tegangan (V) Frekuensi (Hz) Vert. (V/div) Hors. (s/div) Tegangan (V) Perioda (s) Frekuensi (Hz) 1 9. Bandingkan hasil pengukuran dengan harga kalibrator sebenarnya. Tulis analisis dan kesimpulan saudara dalam laporan. Mengukur Tegangan Searah 10. Atur tegangan output dari power supply DC sebesar 2 V (diukur dengan multimeter). 11. Kemudian ukur besar tegangan ini dengan osiloskop. Yakinkan posisi source coupling pada DC. 12. Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-7 Tabel 1-7 Hasil pengukuran tegangan DC dengan multimeter dan osiloskop Tegangan terukur (V) Multimeter Osiloskop 14 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

29 Mengukur Tegangan Bolak-balik 13. Atur generator sinyal pada frekuensi 1 khz gelombang sinus, dengan tegangan sebesar 2 V rms diukur dengan multimeter digital. 14. Kemudian ukur tegangan ini dengan osiloskop. Yakinkan posisi Source Coupling pada AC. 15. Lakukan lagi untuk frekuensi 100 Hz dan 10 khz. 16. Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-8. Tabel 1-8 Hasil pengukuran tegangan DC dengan multimeter dan osiloskop Frekuensi (Hz) Tegangan Terukur (V) Multimeter Osiloskop Mengukur Beda Fasa 100 1k 10k 17. Gunakan kit Osiloskop dan Generator Sinyal. Atur generator sinyal pada frekuensi 1 khz gelombang sinus, dengan tegangan sebesar 2 V pp. 18. Hubungkan generator sinyal ini dengan input rangkaian penggeser fasa pada kit praktikum (rangkaian RC). Rangkaian Penggeser Fasa in out Gambar 1-15 Rangkaian penggeser fasa Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 15

30 19. Ukur beda fasa antar sinyal input dan output rangkaian penggeser fasa dengan menggunakan cara membaca dual trace dan Lissajous. Pada pengukuran beda fasa dengan dual trace, yakinkan Source Trigger bukan vertical. 20. Amatilah untuk beberapa kedudukan potensio R! 21. Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel 1-9, lakukan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. Tabel 1-9 Hasil pengukuran beda fasa dengan osiloskop Posisi Nilai Potensio R V input (V pp ) f input (khz) Dual Trace (gambarkan) Pengukuran Beda Fasa Lissajous (gambarkan) Minimum 2 1 Ø = Ø = Maksimum dst. Ø = Ø = Mengukur Frekuensi 22. Gunakan kit Box Osilator. Hubungkan dengan sumber tegangan DC 5 V. 23. Gunakan keluaran dari osilator dan amati pada osiloskop. 24. Ukur frekuensi osilator f 1, f 2 dan f 3 dengan menggunakan cara langsung dan cara Lissajous. 25. Tuliskan hasil pengukuran pada Tabel Tabel 1-10 Hasil pengukuran frekuensi dengan osiloskop Posisi Selektor Frekuensi Cara Langsung Tsinyal (s) fsinyal (Hz) Pengukuran frekuensi f - generator sinyal (Hz) Cara Lissajous Gambar Tampilan f - sinyal (Hz) f 1 f 2 f 3 16 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

31 Mengukur Faktor Penguatan 26. Gunakan bagian Penguat (pada kit Osiloskop dan Generator Sinyal, jangan lupa menghubungkan catu-daya nya ke jala-jala). Sebagai inputnya, gunakan gelombang sinus 1 khz 2 V pp dari Generator Fungsi. 27. Ukur penguatan (V o /V i ) dari sinyal di input ke output menggunakan cara langsung (mode xy) dan dengan dual trace. 28. Tuliskan hasil pengukuran pada Buku Catatan Laboratorium (Tabel 1-11). Tabel 1-11 Hasil pengukuran faktor penguatan dengan osiloskop V input Cara Langsung Cara Dual Trace Tegangan (V pp ) Frekuensi (khz) Faktor Penguatan Vout (V pp ) Faktor Penguatan 2 1 dst. Menggambar Karakteristik Komponen Dua Terminal 29. Gunakan rangkaian/ komponen-komponen pada bagian kanan kit Osiloskop dan Generator Sinyal. Hubungkan resistor sebagai komponen dua terminal dengan rangkaian pada Gambar 1-16 dibawah ini. Gunakan gelombang sinusoid dengan frekuensi 150 Hz, 2 V pp pada generator sinyal. + Vx _ + 1KΩ _ Gen- Sinyal - 1KΩ Vy + Gambar 1-16 Rangkaian karakterisasi resistor Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 17

32 30. Atur osiloskop pada mode x-y. Aktifkan tombol INV pada kanal Y. Perhatikan karakteristik komponen tersebut. Catat kurva karakteristik i-v komponen tersebut pada Buku Catatan Laboratorium. 31. Ulangilah pengukuran karakteristik di atas dengan memodifikasi komponen dua terminal rangkaian untuk kapasitor dan dioda seperti yang digambarkan pada gambar 1-17 dan 1-18 dibawah ini. + Vx _ + _ Gen- Sinyal - 1KΩ Vy + Gambar 1-17 Rangkaian karakterisasi kapasitor + Vx _ + _ Gen- Sinyal - 1KΩ Vy + Gambar 1-18 Rangkaian karakterisasi dioda 32. Apa yang terjadi bila bentuk gelombang yang digunakan adalah segitiga, untuk ketiga rangkaian diatas?. Catatlah pada BCL. Mengakiri Percobaan 33. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala-jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggal-kan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off) dan tertutup kover-nya. 34. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan men-dapatkan potongan nilai sebesar minimal Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai 18 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

33 Percobaan 2 Rangkaian Arus Searah dan Nilai Statistik Resistansi 2.1 Tujuan 1. Memahami penggunaan teorema Thevenin dan teorema Norton pada rangkaian arus searah 2. Memahami Teorema Superposisi 3. Memahami Teorema Resiprositas 4. Dapat merancang Rangkaian Pembagi Tegangan 5. Memahami rangkaian resistor seri dan paralel 6. Memahami nilai statistik resistansi 2.2 Persiapan Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian DC ini. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku. Teorema Thevenin Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan/ atau sumber arus dependen maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan suatu tegangan V T seri dengan resistor R T. Rangkaian aktif linier a b V T R T a b Gambar 2-1 Konsep Teorema Thevenin V T = tegangan pada a-b dalam keadaan tanpa beban (open circuit) = V OC R T = resistansi pada a-b dilihat kearah rangkaian dengan semua sumber independen diganti dengan resistansi dalamnya. Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 19

34 Dengan teorema ini kita dapat menghitung arus beban dengan cepat bila beban diubahubah. Teorema Norton Suatu rangkaian aktif (dengan sumber tegangan dan atau sumber arus dependen maupun independen) yang bersifat linier dengan 2 kutub (terminal) a dan b, dapat diganti dengan satu sumber arus I N paralel dengan satu resistor dengan resistansi R N. Rangkaian aktif linier a b + I N R N a b Gambar 2-2 Teorema Norton I N = arus melalui a-b dalam keadaan hubung singkat (short circuit) = I SC R N = resistansi pada a-b dilihat ke arah rangkaian dengan semua sumber independen diganti dengan resistansi dalamnya. Teorema Superposisi Prinsip superposisi menyebabkan suatu rangkaian rumit yang memilki sumber tegangan/arus lebih dari satu dapat dianalisis menjadi rangkaian dengan satu sumber. Teorema ini menyata-kan bahwa respon yang terjadi pada suatu cabang, berupa arus atau tegangan, yang disebab-kan oleh beberapa sumber (arus dan/atau sumber tegangan) yang bekerja bersama-sama, sama dengan jumlah masing-masing respon bila sumber tersebut bekerja sendiri dengan sum-ber lainnya diganti oleh resistansi dalamnya. Ketika menentukan arus atau tegangan dari satu sumber tertentu, semua tegangan indepen-den digantikan dengan hubung singkat dan semua sumber arus independen digantikan dengan hubung terbuka. Tegangan dependen tidak mengalami perubahan. Prinsip superposisi ini dapat diperluas untuk sumber yang bolak-balik, namun hanya berlaku pada rangkaian yang linear. Jadi bila pada suatu rangkaian terdapan n buah sumber, maka akibat total, berupa arus atau tegangan, pada suatu cabang dapat dituliskan sebagai berikut: dimana a t = a 1 + a a n a t = arus atau tegangan pada suatu cabang bila n buah sumber (sumber arus dan/atau sumber tegangan) bekerja bersama-sama 20 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

35 a 1 = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber S 1 yang bekerja, sedangkan sumber S 2, S 3,... S n diganti oleh resistansi dalamnya.... dan seterusnya hingga a ke n (a n ) a n = arus atau tegangan pada suatu cabang tersebut bila hanya sumber Sn yang bekerja, sedangkan sumber S 1, S 2,... S n-1 diganti oleh resistansi dalamnya. Teorema Resiprositas Dalam tiap rangkaian pasif yang bersifat linier, bila suatu sumber tegangan V yang dipasang pada cabang k menghasilkan arus I 1 = I pada cabang m, maka bila sumber tegangan V tersebut dipindahkan ke cabang m, arus yang mengalir pada cabang k adalah I 2 = I. R 1 R 2 m k I 1 = I V R 3 R 4 R 5 R 6 Gambar 2-3 Sumber tegangan v dipasang pada cabang k, dan arus pada cabang m adalah I 1 =I R 1 R 2 m k I 2 = I R 3 V R 4 R 5 R 6 Gambar 2-4 Sumber tegangan v dipindahkan ke cabang m, maka arus pada cabang k ialah I 2 = I Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 21

36 2.3 Alat dan Komponen yang Digunakan 1. Kit Teorema Thevenin dan Norton (1 buah) 2. Kit Multimeter (1 buah) 3. Kit Osiloskop dan Generator Sinyal (1 buah) 4. Resistor 1K (100 buah) 5. Resistor Dekade (1 set) 6. Power Supply DC (2 buah) 7. Multimeter (2 buah) 8. Kabel 4mm 4mm (min 10 buah) 2.4 Tugas Pendahuluan 1. Perhatikan rangkaian di bawah ini untuk R 1 = 33 K, R 2 = 1,5 K, R 3 = 2,2 K, dan R 4 = 1,5 K. R 1 R 3 R 2 V 1 V 2 R 4 I 4 Gambar 2-5 Rangkaian percobaan superposisi 2. Hitunglah arus yang melalui R 4 (yaitu I 4 ) dan beda potensial pada R 1 untuk nilai V 1 =12 V dan V 2 = 6 V. 3. Asumsi di lab hanya tersedia resistor dengan nilai berikut ini: 220 K 1 buah 10 1 buah 33 K 1 buah 2,2 K 1 buah buah 1,5 K 2 buah 1,5 M 2 buah Kombinasikan sebagian dari resistor-resistor tersebut untuk menghasilkan nilai resistansi di bawah ini: 22 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

37 ,2 K 1,72 M 36,7 K 2.5 Percobaan Memulai Percobaan 1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum. Catat juga nomor meja dan Kit Praktikum yang digunakan dalam Buku Catatan Laboratorium. 2. Periksa kelengkapan dan kondisi alat ukur serta sumber arus yang tersedia di meja praktikum Percobaan Teorema Thevenin (Rangkaian 1) 3. Dalam percobaan ini, teorema Thevenin dipergunakan untuk mencari arus pada beban R (R 1, R 2, atau R 3 ) pada cabang C-D secara tidak langsung, dengan mengukur V T, R T, dan R. Kemudian hasilnya dibandingkan dengan pengukuran arus melalui beban secara langsung dengan membaca milli Ammeter. 4. Gunakan kit Thevenin dan Norton. Pasanglah sumber tegangan searah 20 V pada A-B. pada cabang C-D pasanglah ma meter seri dengan beban R 1, seperti pada Gambar 2-6. Catat arus yang melalui R 1. A C 20V Rangkaian N R 1 A I B D Gambar 2-6 Pengukuran arus rangkaian Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 23

38 5. Bukalah beban & ma-meter, sehingga C-D terbuka (open circuit). Ukurlah tegangan open circuit C-D dengan Voltmeter Elektronik yang mempunyai impendansi input tinggi,( seperti pada Gambar 2-7. ) catat tegangan open circuit ini sebagai nilai V T. Perhatikan bahwa tegangan sumber A-B harus tetap = 20 V. A C 20V Rangkaian N V B D Gambar 2-7 Pengukuran tegangan Thevenin 6. Untuk mengukur R T, yaitu resistansi yang dilihat pada terminal C-D ke arah kiri, bukalah/lepaskan sumber tegangan dari A-B dan hubung singkatkan A-B, seperti pada Gambar 2-8. Ukurlah resistansi pada terminal C-D dengan ohmmeter (atau jembatan). A C Rangkaian N Ohm meter B D Gambar 2-8 Pengukuran resistansi Thevenin/ Norton (R T ) 7. Ukurlah resistansi R 1 8. Hitunglah arus melalui R1 dari: I VT R R T i C R T V T R1 I D Gambar 2-9 Pengukuran arus pada rangkaian pengganti Thevenin 1 24 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

39 9. Bandingkan hasil perhitungan tersebut dengan hasil yang saudara peroleh dari pengukuran pada langkah no Ulangilah percobaan Thevenin ini (langkah 3 sampai 7) untuk harga R = R 2 dan R = R Tuliskan hasil percobaan di atas dalam bentuk tabel pada Buku Catatan Laboratorium (BCL). Teorema Thevenin (Rangkaian 2) 12. Susun rangkaian seperti Gambar 2-9. Sumber tegangan menggunakan sumber tegangan yang diatur tegangannya pada nilai V T langkah 5 dan resistor mengguna-kan resistor dekade atau potensiometer yang tersedia pada kit praktikum, dengan nilai R T pada langkah Ukurlah arus yang mengalir melalui R 1 dengan ma-meter. 14. Ulangilah percobaan untuk R = R 2, R = R 3, dan R = 0 (hubung-singkat). 15. Tulislah hasil percobaan di atas dalam Buku Catatan Laboratorium. Teorema Norton 16. Dalam percobaan ini, rangkaian pada percobaan thevenin 1 di atas diganti dengan se-buah sumber arus I N paralel dengan suatu resistansi R N yang besarnya sama dengan R T. 17. Mencari besar I N. Pasanglah sumber tegangan searah 20 V pada A-B. Ukurlah arus hubung-singkat pada C-D (pasanglah ma-meter pada C-D). A C 20V Rangkaian N A I B D Gambar 2-10 Pengukuran arus Norton Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 25

40 18. R N = R T dapat diperoleh pada langkah 6 pada percobaan sebelumnya. Aturlah sumber arus sehingga menghasilkan arus sebesar I N seperti telah diperoleh dari langkah 17. Buatlah rangkaian seperti di bawah ini: E A C Sumber arus I N Rangkaian N R T R 1 A F B D Gambar 2-11 Pengukuran arus rangkaian pengganti Norton 19. Ukurlah arus melalui ma-meter untuk R = R 1, R 2 dan R N2 20. Ubah resistor R N menggunakan resistor dekade, lakukan kempbali pengukuran arus seperti pada langkah Tulislah hasil pengamatan saudara dalam Buku Catatan Laboratorium. Teorema Superposisi 22. Gunakan Kit Multimeter. Perhatikan rangkaian sebagai berikut untuk R 1 = 33 K, R 2 = 1,5 K, R 3 =1,5 K, dan R 4 = 2,2 K. R 1 R 3 R 2 V 1 R 4 V 2 I 4 Gambar 2-12 Pengukuran arus rangkaian teorema superposisi 26 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

41 23. Buatlah rangkaian seperti gambar di atas dengan V 1 = 12 V, dan V 2 = 0 V (V 2 dihubung singkat). 24. Ukur arus yang melalui R 4 (yaitu arus I 4 ) dan beda potensial pada R 1. Catat hasilnya pada Buku Catatan Laboratorium. Keterangan: JANGAN menghubung-singkatkan sumber tegangan. Lepaskan sumber tegangan dari rangkaian, baru hubung singkatkan kedua titik pada rangkaian. 25. Kemudian ubah rangkaian di atas menjadi V 1 = 0 V (V 1 dihubung singkat) & V 2 = 6 V. 26. Ukur arus yang melalui R 4 (yaitu arus I 4 ) dan beda potensial pada R 1. Catat hasilnya dalam Buku Catatan Laboratorium. 27. Kemudian modifikasilah rangkaian di atas menjadi V 1 =12 V dan V 2 = 6 V. (Petunjuk: Gunakan rangkaian pembagi tegangan menghasilkan V2 = 6V.) 28. Ukur arus yang melalui R 4 (yaitu arus I 4 ) dan beda potensial pada R 1, catat dalam Buku Catatan Laboratorium. Lakukan perhitungan nilai arus dan tegangan yang seharusnya terjadi dan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. Teorema Resiprositas 29. Buatlah rangkaian berikut dengan R 1 = 1,5 K, R 2 = 33K, R 3 = 1,5K, R 4 = 220K, R 5 = 2,2K. a R1 R3 R5 R2 R4 b Gambar 2-13 Rangkaian percobaan teorema resiprositas Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 27

42 30. Pasang sumber tegangan V = 12 V pada a-b. Ukurlah arus yang melalui c-d dengan memasang milli Ammeter pada c-d. Perhatikan polaritas milli Ammeter. 31. Pindahkanalah sumber tegangan 12 V tersebut ke c-d (V cd = 12V) 32. Ukurlah arus melalui a-b dengan memasang milli Ammeter pada a-b. Transfer Daya Maksimum 33. Gunakan Kit Teorema Norton. Rangkai rangkaian pembagi tegangan seperti gambar di bawah ini dengan nilai resistor R A = resitor variabel metrix x10 K, x1 K, x100 serta R B = 3,3 Kdari kit praktikum. R A A Vs 10 V R B V Gambar 2-14 Rangkaian percobaan pembagi tegangan 34. Amati dan catat tegangan, arus dan daya yang terjadi pada resistor beban R B sesuai dengan Tabel Gambarkan grafik daya vs R B pada Buku Catatan Laboratorium dan amati adanya tegangan maksimum 36. Atur R B hingga diperoleh nilai R B yang memberi nilai daya maksimum 37. Sampaikan analisis hasilnya pada laporan Tabel 2-1 Pengukuran Transfer Daya Maksimum No R B ( V B (V) I B (A) P B (Watt) Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

43 Rangkaian Resistor Seri dan Paralel 38. Gunakan Kit Multimeter. Rangkai suatu rangkaian dengan resistor-resistor yang tersedia pada kit, yang menghasilkan resistansi efektif sesuai di bawah ini (pilih hari yang sesuai dengan hari praktikum) (Senin) (Selasa) 5,2 K (Rabu) 1,72 M (Kamis) 36,7 K (Jumat) 39. Ukur resistansi masing-masing resistor yang digunakan dan resistansi efektif rangkaian tersebut dengan menggunakan multimeter digital, catat pada Buku Catatan Laboratorium. Perilaku Statistik Nilai Resistansi 40. Ukurlah ke 100 resistor 1k dengan menggunakan Multimeter Digital. Catat nilainya dalam Tabel 2-2 Tabel 2-2 Data pengukuran resistor No. Resistansi () Cacah Jumlah Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 29

44 Setelah semua kelompok dalam pengawasan satu asisten selesai mengukur resistansi, gabungkan hasil dalam table berikut. Tabel 2-3 Rekapitulasi data pengukuran resistor No. Resistansi () Jumlah di Kel Jumlah di Kel Jumlah di Kel Jumlah di Kel Jumlah di Kel Jumlah Keseluruhan Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

45 42. Buat statistik dalam bentuk histogram nilai resistansi tersebut dalam laporan. 43. Secara acak ambilah 3 buah resistor, ukur kembali resistansi resistor-resistor tersebut. Berapakah probabilitas ke 3 resistor bernilai dalam antara ? Jelaskan pengamatan dan kesimpulan dalam laporan. Mengakhiri Percobaan 44. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Cabut daya dari jala-jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggal-kan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). 45. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan men-dapatkan potongan nilai sebesar minimal Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai. Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 31

46 Percobaan 3 Rangkaian Penguat Operasional 3.1 Tujuan 1. Dapat menyusun rangkaian pada breadboard 2. Memahami penggunaan operational amplifier 3. Dapat menggunakan rangkaian-rangkaian standar operational amplifier pada komputasi analog sederhana 3.2 Persiapan Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul op amp ini. Tugas pendahuluan pada modul ini adalah menyusun lima buah rangkaian menggunakan IC op amp 741 pada breadboard. Untuk mendukung pengerjaan tugas pendahuluan ini, siswa diharapkan telah membaca Petunjuk Umum Penggunaan BreadBoard dan Appendix berjudul Rating Komponen. Peralatan dan perlengkapan yang akan digunakan, seperti breadboard, IC, dan kabel penghubung, akan disediakan dari lab dan dapat diambil di Laboratorium Dasar sehari sebelum praktikum dimulai. Buat rangkaian di rumah dan bawa rangkaian ini pada saat praktikum sebagai tugas pendahuluan sekaligus bahan praktikum. Pengenalan Op Amp Operational Amplifier, sering disingkat dengan sebutan Op Amp, merupakan komponen yang penting dan banyak digunakan dalam rangkaian elektronik berdaya rendah (low power). Istilah operational merujuk pada kegunaan op amp pada rangkaian elektronik yang memberikan operasi aritmetik pada tegangan input (atau arus input) yang diberikan pada rangkaian. Op amp digambarkan secara skematik seperti pada Gambar Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

47 Gambar 3-1 Simbol penguat operasional Gambar di atas menunjukkan dua input, output, dan koneksi catu daya pada op amp. Simbol - menunjukkan inverting input dan + menunjukkan non-inverting input. Koneksi ke catu daya pada op amp tidak selalu digambarkan dalam diagram, namun harus dimasukkan pada rangkaian yang sebenarnya. IC Op Amp 741 Gambar 3-2 Konfigurasi pin IC Op amp 741 IC op amp yang digunakan pada percobaan ini ditunjukkan pada Gambar 3-2. Rangkaian op amp ini dikemas dalam bentuk dual in-line package (DIP). DIP memiliki tanda bulatan atau strip pada salah satu ujungnya untuk menandai arah yang benar dari rangkaian. Pada bagian atas DIP biasanya tercetak nomor standar IC. Perhatikan bahwa penomoran pin dilakukan berla-wanan arah jarum jam, dimulai dari bagian yang dekat dengan tanda bulatan/strip. Pada IC ini terdapat dua pin input, dua pin power supply, satu pin output, satu pin NC (no connection), dan dua pin offset null. Pin offset null memungkinkan kita untuk melakukan sedikit pengaturan terhadap arus internal di dalam IC untuk memaksa tegangan output menjadi nol ketika kedua input bernilai nol. Pada percobaan kali ini kita tidak akan menggunakan fitur offset null. Perhatikan bahwa tidak terdapat pin ground pada op amp ini, amp menerima referensi ground dari rangkaian dan komponen eksternal. Meskipun pada IC yang digunakan pada eksperimen ini hanya berisi satu buah op amp, terdapat banyak tipe IC lain yang memiliki dua atau lebih op amp dalam suatu kemasan DIP. Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 33

48 IC op amp memiliki kelakukan yang sangat mirip dengan konsep op amp ideal pada analisis rangkaian. Bagaimanapun, terdapat batasan-batasan penting yang perlu diperhatikan. Pertama, tegangan maksimum power supply tidak boleh melebihi rating maksimum, biasanya ±18V, karena akan merusak IC. Kedua, tegangan output dari IC op amp biasanya satu atau dua volt lebih kecil dari tegangan power supply. Sebagai contoh, tegangan swing output dari suatu op amp dengan tegangan supply 15 V adalah ±13V. Ketiga, arus output dari sebagian besar op amp memiliki batas pada 30mA, yang berarti bahwa resistansi beban yang ditambahkan pada output op amp harus cukup besar sehingga pada tegangan output maksimum, arus output yang mengalir tidak melebihi batas arus maksimum. Rangkaian Standar Op Amp Berikut ini merupakan beberapa rangkaian standar op amp. Untuk penurunan persamaannya dapat merujuk ke buku teks kuliah. Jika ingin mendesain rangkaian sederhana, pilihlah resistor dalam range sekitar 1k sampai 200k. V out = V in Gambar 3-3 Rangkaian penyangga (voltage follower) Gambar 3-4 Penguat Inverting V out = -(R 2 /R 1 )V in Gambar 3-5 Penguat Noninverting V out = (1+R 2 /R 1 )V in 34 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

49 Gambar 3-6 Penguat Selisih V out = (R 2 /R 1 )(V in, 2 -V in, 1 ) Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 35

50 3.3 Alat dan Komponen yang Digunakan 1. Power Supply DC (2 buah) 2. Generator Sinyal (1 buah) 3. Osiloskop (1 buah) 4. Kabel BNC probe jepit (2 buah) 5. Kabel BNC BNC (1 buah) 6. Kabel 4mm 4mm (max. 5 buah) 7. Kabel 4mm jepit buaya (max. 5 buah) 8. Multimeter Digital (2 buah) 9. Breadboard (1 buah) 10. Kabel jumper (1 meter) 11. IC Op Amp 741 (7 buah) 12. Kapasitor 1 nf (1 buah) 13. Resistor 1 k (6 buah) 14. Resistor 1,1 k (2 buah) 15. Resistor 2,2 k (7 buah) 16. Resistor 3,3 k (4 buah) 3.4 Tugas Pendahuluan 1. Rangkai keempat rangkaian seperti pada Gambar 3-7 di atas breadboard, bawa pada saat praktikum. 36 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

51 + 12 V 3,3k ohm 2,2k ohm A Vo B 2,2k ohm C D 1k ohm 1k ohm 2,2k ohm 3,3k ohm - 12 V - 12 V Vin Gambar 3-7 Rangkaian percobaan penguat non-inverting + 12 V 3,3k ohm B 1,1k ohm 2,2k ohm A 1k ohm 2,2k ohm Vo - 12 V Vin - 12 V Gambar 3-8 Rangkaian percobaan penguat inverting Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 37

52 + 12 V 3,3k ohm 1,1k ohm B A 1k ohm 1k ohm 2,2k ohm Vo 2,2k ohm Vin 2-12 V Vin 1 Gambar 3-9 Rangkaian percoban penguat penjumlah + 12 V C F = 1nF Rs = 1k ohm Vo Vs - 12 V Gambar 3-10 Rangkaian percobaan integrator 2. Desain dan susunlah suatu rangkaian yang menghasilkan hubungan keluaran dan masukan sebagai berikut Kombinasi 1, Kombinasi 2, Kombinasi 3, Kombinasi 4, v v v v O O O O v A 1,5v 2 v 2,2 A 1,2v A t 0 v 4,7 2,2 A t 0 4,7 B t 0 v t 0 dt v B v B dt B dt dt Dengan V a dan V b adalah input tegangan, dan nilai kombinasi (x) memenuhi persamaan berikut. 38 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

53 x = ((3 digit terakhir NIM salah satu anggota kelompok) mod 4) + 1 Misalkan untuk NIM 128, gunakan Kombinasi 1. Petunjuk: Pastikan untuk menggunakan orde resistor yang tepat (k) sesuai dengan rating daya pada resistor. Kelebihan daya pada resistor dapat menyebabkan resistor dan op amp mengalami kerusakan. Jika ini terjadi maka dapat menyebabkan pengurangan nilai. 3. Turunkan persamaan differensial rangkaian Gambar 3-11 berikut dengan frekuensi osilasinya. 4. Pada Buku Catatan Laboratorium, buatlah tabel untuk data menurut perhitungan dan hasil pengukuran. Hasil pengukuran akan diisi pada saat praktikum Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 39

54 3.5 Percobaan Memulai Percobaan 1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum. Catat juga nomor meja dan Kit Praktikum yang digunakan dalam Buku Catatan Laboratorium. 2. Pada percobaan ini akan digunakan tegangan catu + 12 V dan -12 V untuk rangkaian op amp. Pastikan tegangan catu OFF ketika menyusun rangkaian. Setelah rangkaian telah dicek (yakin bahwa tidak terdapat kesalahan perangkaian) baru berikan tegangan. Koneksi tegangan yang tidak tepat akan merusak IC dan pengurangan nilai. Rangkaian Penguat Non-Inverting 3. Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada Gambar Ukur dan catat nilai aktual resistor 1k. 5. Sambungkan V P ke titik A, catat nilai V in dan V o. 6. Sambungkan V P ke titik B, catat nilai V in dan V o. 7. Sambungkan V P ke titik C, catat nilai V in dan V o. 8. Sambungkan V P ke titik D, catat nilai V in dan V o. 9. Bagaimana hubungan antara V out dengan V in? Catat dan lakukan analisa pada laporan. Rangkaian Penguat Inverting 10. Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada Gambar Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan. 12. Sambungkan V P ke titik A, catat nilai V in dan V o. 13. Sambungkan V P ke titik B, catat nilai V in dan V o. 14. Bagaimana hubungan antara V out dengan V in? Catat dan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. 15. Selanjutnya, dengan masih terhubung ketitik B, pasang generator sinyal sebagai V in dengan frekuensi 500 Hz. Atur keluaran generator sinyal sehingga menghasilkan output op-amp (V out )sebesar 4 V pp. 40 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

55 16. Catat besar tegangan Vin peak to peak. Pastikan setting osiloskop menggunakan DC coupling. Bagaimana hubungan antara V out dengan V in? Lakukan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. Rangkaian Summer(Penjumlah) 17. Modifikasi rangkaian pada Gambar 3-8 dengan menambahkan input lain (V in2 ) dari generator sinyal, seperti pada Gambar Ukur dan catat nilai aktual resistor yang digunakan. 19. Buka sambungan dari titik C ke rangkaian. Pasang generator sinyal sebagai V in dengan frekuensi 500Hz. Atur keluaran generator sinyal sehingga menghasilkan output op amp sebesar 4V pp. 20. Sambungkan V P ke titik A. Amati dengan menggunakan osiloskop dan catat nilai V in serta V o. Pastikan setting osiloskop menggunakan DC coupling. 21. Sambungkan V P ke titik B, catat nilai V in dan V o. 22. Bagaimana hubungan antara Vout dengan V in? Catat dan Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. Rangkaian Integrator Desain 23. Perhatikan dan susun rangkaian seperti pada Gambar Rangkai Vs dengan sinyal kotak menggunakan generator sinyal pada frekuensi 1kHz 0,5V pp. 25. Amati gelombang output dengan menggunakan osiloskop. Plot kedua gelombang input dan output. Apakah hubungan antara gelombang input dan output? Lakukan analisis dan tulis dalam laporan. 26. Lakukan langkah 23 dengan mengubah amplitudo sebesar 0.1V pp dan bandingkan hasilnya. Lakukan analisis tentang pengamatan anda! 27. Gunakan rangkaian yang sudah Anda persiapkan dari rumah. 28. Tunjukkan pada asisten bahwa hubungan antara V ouput dengan V input pada rangkaian Anda adalah benar. (Petunjuk: Gunakan tegangan input V a sekitar 0,5 V dan tegangan V b sekitar 0,1V pp.) Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 41

56 Contoh Aplikasi persamaan differensial dengan rangkaian Op- Amp untuk Oscillator. 29. Susunlah rangkaian pada gambar 3-11 dibawah, di breadboard yang disediakan V C F = 1nF + 12 V C F =1nF A R1 = 12kΩ - 12 V B R1 = 12kΩ - 12 V C Vout + 12 V R4 = 3,9kΩ R3 = 12kΩ - 12 V Gambar 3-11 Rangkaian percobaan Oscillator 30. Catatlah frekuensi yang dihasilkan di titik C, dan catatlah di BCL. 31. Ubahlah nilai R1 dan R2 menjadi 6,8 K. amati sinyal yang muncul di titik C. catat frekuensi-nya di BCL. 32. Kembalikan R1 & R2 ke nilai awal. Lalu ubahlah nilai C1 menjadi 470 pf. Amati sinyal yang muncul di titik C. catat frekuensi-nya di BCL. 33. Kembalikan C1 ke nilai awal Ubahlah nilai R4 menjadi 12 K.. amati sinyal yang muncul di titik C. catat frekuensi-nya di BCL. Mengakhiri Percobaan 34. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). 35. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai. 42 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

57 Percobaan 4 Gejala Transien 4.1 Tujuan 1. Mengenali adanya respon natural, respon paksa, dan respon lengkap dari suatu rangkaian yang mengandung komponen penyimpan tenaga. 2. Memahami dan menghitung konstanta waktu rangkaian RC dari respons waktu rangkaian. 3. Memahami pengaruh tegangan sumber tegangan bebas pada nilai tegangan tegangan transient dalam rangkaian RC. 4.2 Persiapan Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul Gejala Transien ini. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku. Pengenalan Gejala transien terjadi pada rangkaian-rangkaian yang mengandung komponen penyimpan energi seperti inductor dan/atau kapasitor. Gejala ini timbul karena energi yang diterima atau dilepaskan oleh komponen tersebut tidak dapat berubah seketika (arus pada induktor dan tegangan pada kapasitor). Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 43

58 Gambar 4-1 Gejala transien pengisian muatan pada kapasitor Gambar 4-2 Gejala transien pengosongan muatan pada kapasitor Perhatikan Gambar 4-3, pada rangkaian tersebut terdapat dua kapasitor C 1 dan C 2. Kapasitor C 1 berfungsi untuk menyimpan muatan yang pada awalnya didapat dari power supply, yang lalu akan disimpannya dan dibuang ke C 2 (saklar S 2 on ) ketika sudah tidak lagi tersambung dengan power-supply (saklar S 1 off ). Saklar S 1 dan S 2 menggunakan rangkaian terintegrasi analog switch 4066 yang memiliki resistansi kontak (on) sekitar Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

59 Gambar 4-3 Rangkaian dasar percobaan gejala transient Untuk lebih jelasnya, terdapat tahapan : 1. Titik-titik A, B, C & gnd akan membentuk loop tertutup (ketika S 1 on & S 2 off ), sehingga muatan di C 1 akan terisi. Sampai pada akhirnya tegangannya sama dengan 5V. 2. Titik-titik C, D, E & gnd akan membentuk loop tertutup (ketika S 1 off & S 2 on ), maka muatan yang terdapat pada C 1 akan mengalir mengisi C 2, hingga pada suatu saat tegangan di C 2 sama dengan tegangan di C 1. Pada percobaan kita kali ini, mekanisme menyala-matikan saklar-saklar (saklar elektrik) akan dikendalikan otomatis oleh sebuah rangkaian kontroller. Sehingga keseluruhan siklus yang akan kita amati : 1. mengisi C 1 2. memindahkan sebagian isi C 1 ke C mengosongkan kedua kapasitor, dan kembali ke 1. Siklus ini dilakukan secara otomatis oleh kontroller selama 20ms agar dapat ditampilkan pada osiloskop. Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 45

60 4.3 Alat dan Komponen yang Digunakan 1. Kit Transien (1 buah) 2. Osiloskop (1 buah) 3. Sumber daya DC (1 buah) 4. Multimeter (1 buah) 5. Kabel 4mm-4mm (max. 10 buah) 6. Kabel BNC-4mm (max. 3 buah) 4.4 Tugas Pendahuluan 1. Perhatikan Gambar 4-3. Jika pada : t 0 : S 1 off & S 2 off, t 1 : S 1 on & S 2 off, t 2 : S 1 off & S2 on, t 3 : sama dengan t 0, dst 46 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

61 2. Turunkan persamaan yang menyatakan besaran V C1 (t) dan V C2 (t) pada setiap saat. 3. Gambarkan grafik yang bersesuaian dengan pertanyaan Percobaan Memulai Percobaan 1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum. Catat juga nomor meja dan Kit Praktikum yang digunakan dalam Buku Catatan Laboratorium. 2. Kumpulkan tugas pendahuluan pada asisten yang bertugas. Percobaan 1 3. Pastikan kapasitor dalam keadaan kosong dengan menghubung-singkatkan kakikaki tiap kapasitor. 4. Siapkan rangkaian seperti pada Gambar 4-3, dengan nilai komponen pada Tabel 4-1. Tabel 4-1 Nilai komponen RC pada percobaan 1 Komponen Nilai R 1 R 2 C 1 C 2 2,2 K 4,7 K 220 nf 470 nf Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 47

62 5. Siapkan Osiloskop (cek dahulu kalibrasinya). 6. Hubungkan kabel power supply AC (outlet) dari kit Transien ke jala-jala. 7. Hubungkan V CC dan Ground ke Power-Supply dengan tegangan 5V dc. 8. Pergunakan sinyal Vcontrol S1 atau V CS1 sebagai sinyal sinkronisasi. 9. Gunakan kanal-1 Osiloskop untuk melihat tegangan yang terjadi di C 1 (V C1 ). Dan catat plot tegangan-waktu dari V C Gunakan kanal-2 Osiloskop untuk melihat tegangan yang terjadi di C 2 (V C2 ). Dan catat plot tegangan-waktu dari V C Gabungkan kedua channel dengan fungsi DUAL di osiloskop. Plot secara detail gabungan dari V C1 dan V C2 vs waktu. 12. Tuliskan hasil percobaan di atas dalam bentuk tabel dalam Buku Catatan Laboratorium Percobaan Dengan nilai komponen lain sama seperti percobaan 1, ulangi percobaan dengan 2 nilai R 1 lainnya. 14. Dengan nilai komponen lain sama seperti percobaan 1, ulangi percobaan dengan 2 nilai R 2 lainnya. 15. Dengan nilai komponen lain sama seperti percobaan 1, ulangi percobaan dengan 2 nilai C 1 lainnya. 16. Dengan nilai komponen lain sama seperti percobaan 1, ulangi percobaan dengan 2 nilai C 2 lainnya. 17. Analisalah data yang anda dapat dan buatlah kesimpulan dari percobaan ini. Percobaan Susun kembali rangkaian seperti pada Percobaan Ubah tegangan sumber tegangan DC dari 5V menjadi 4V. Baca dan catatlah nilai tegangan keadaan mantap pada C 1 dan C 2. Baca dan catat juga konstanta waktunya. 20. Lakukan sekali lagi untuk sumber tegangan DC tegangan 2V. Bandingkan nilainilai tegangan mantap pada C 1 dan C 2 yang diperoleh dengan tegangan dari sumber tegangan yang berbeda-beda tersebut. Bandingkan juga konstanta waktunya. Tulis hasil pengamatan dan analisa dalam laporan. 48 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

63 Percobaan Susunlah rangkaian seperti pada Gambar 4-4. Gambar 4-4 Rangkaian percobaan gejala transient dengan fungsi orde Amati tegangan pada titik E (Petunjuk: atur setting pada osiloskop menjadi 0,2V/div, waktu 40μs, slope turun, dan external trigger dari V CS4 ). 23. Amatilah perubahan tegangan untuk nilai C 2 yang berbeda. 24. Analisalah data yang anda dapat dan buatlah kesimpulan dari percobaan ini. Percobaan Tambahan Gejala Transien 1. Susunlah rangkaian menggunakan KIT Rangkaian RL & RC sehingga membentuk rangkaian pada gambar 4D dibawah ini. Frekuensi Generator R G 50Ω + Rvar Induktor 2,5mH R L ~50Ω + Gel. Kotak 1Khz ~2Vpp - 8,2 nf - Vc Gambar 4-5 Susunan rangkaian gejala transien orde 2 Catatan : - R L dan R G adalah resistansi internal komponen/perangkat - Rvar adalah blok resistor variabel 2. Ukur nilai RL yang ada pada kit percobaan anda, dan catat pada BCL. 3. Pasang probe oscilator pada posisi Vc di channel 1 dan output dari generator fungsi di channel 2 osiloskop. 4. Ubah-ubah tampilan osiloskop, sehingga untuk nilai Rvar sekitar 50 ohm, Gambar yang terlihat di kanal 1 adalah seperti gambar 4E dibawah. Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 49

64 Gambar 4-6 Gelombang transien underdamped 5. Ubah ubah nilai Rvar menjadi sekitar 100 ohm, amati bentuk gelombang di osiloskop kanal 1 dan catat di BCL. 6. Ubah ubah nilai Rvar menjadi sekitar 2K ohm, amati bentuk gelombang dan catat di BCL. 7. Carilah nilai Rvar yang membuat kondisi critically damped. Catat nilai dan gambar di BCL. Mengakhiri Percobaan 25. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel, matikan osiloskop, power supply DC, dan cabut daya dari jala-jala ke kit praktikum. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). 26. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai. 50 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

65 Percobaan 5 Rangkaian AC 5.1 Tujuan 1. Memahami konsep impedansi dalam arti fisik 2. Memahami hubungan antara impedansi resistansi dan reaktansi pada rangkaian seri RC dan RL 3. Memahami hubungan tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL 4. Mengukur pada fasa tegangan dan arus pada rangkaian seri RC dan RL 5. Memahami response terhadap frekuensi pada rangkaian seri RC dan RL 5.2 Persiapan Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian AC ini. Kerjakan tugas pendahuluan dan kumpulkan sesuai ketentuan yang berlaku. Pendahuluan Dalam arus bolak-balik, untuk bentuk gelombang sinus, impedansi adalah perbandingan phasor tegangan dan phasor arus. Dari hubungan tegangan dan arus seperti v = R i; di v L, dt dv i C dt maka akan terlihat bahwa untuk sinyal tegangan sinusoidal (sinus atau kosinus): pada R ; tegangan sefasa dengan arusnya pada L ; tegangan mendahului 90 o terhadap arusnya pada C ; tegangan ketinggian 90 o dari arusnya Bila perbandingan tegangan dan arus pada R disebut resistansi, dan perbandingan tegangan dan arus pada L dan C disebut reaktansi, maka akan terlihat bahwa resistansi tidak akan sebanding dengan reaktansi. Hal ini dinyatakan dengan adanya suatu operator j yang besarnya = 1 yang menunjukan perputaran 90 o searah atau berlawanan arah dengan jarum jam terhadap besaran semula. Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 51

66 Rangkaian RC Perhatikan rangkaian pada Gambar 5-1. Gambar 5-1 Rangkaian RC sederhana Menurut hukum Kirchoff II (KVL), dapat di tulis : 1 v i Ri i. dt C v i v R v C Tegangan resistor v R sefasa dengan I sedangkan tegangan kapasitor v C ketinggalan 90 o dari arus. Arus total mendahului antara 0 o s.d. 90 o. Sudut ketertingalan v i () ditentukan oleh perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara v C dan i, atau v i dan i dapat dilihat dengan membandingkan beda fasa antara v C dan v R, atau antara v i dan v R (mengapa?) Diferensiator Masih dari persamaan di atas, bila output diambil pada resistor v O = v R, untuk v C >> v R akan diperoleh v i v C sehingga 1 v i C i dt atau dvt i C dt Dengan demikian diperoleh hubungan output (v O = v R ) dengan input (v i ) sebagai berikut : dvt v o RC. dt Rangkaian dengan persyaratan ini dikenal sebagai rangkaian differensiator. Dalam bentuk phasornya, persyaratan di atas dapat dituliskan sebagai berikut : v atau V C V R C v R 1 I RI jc 52 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

67 sehingga diperoleh CR 1. 1 Bila O atau RC O 1 f O 2RC 1 atau O disebut frekuensi cut off., maka persamaan di atas dapat dituliskan O. Kondisi terakhir ini adalah syarat frekuensi dan nilai-nilai kapasitansi dan resistansi untuk memperoleh fungsi diferensiasi yang baik. High-Pass Filter Dari persamaan V V R V C, bila diambil V O V R, maka dapat dituliskan I V V O I R 1 R jc jcr 1 O 1 j Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi di atas: V O Untuk o akan diperoleh 1 V V O Untuk o akan diperoleh 0 V I I Untuk o akan diperoleh v v o i 1 2 Dari, v v o i 1 2 dapat diturunkan bahwa daya di R adalah Vo Vt / 2 Vt 1 P R Pmax. P max adalah daya pada R saat o R R 2R 2 merupakan High Pass Filter (HPF) yang sederhana.. Rangkaian Integrator 1 Dari persamaan vi vr vc atau v i Ri i dt bila tegangan output diambil pada C vi kapasitor ( vo vc ) dan vr vc, maka vi vr sehingga v i Ri atau i. Pada R Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 53

68 1 output diperoleh vo vc C sebagai rangkaian integrator. 1 i dt C vi R 1 dt RC v i dt. Fungsi rangkaian ini dikenal Syarat terpenuhinya fungsi rangkaian integrator RC yang baik adalah bentuk phasornya, hubungan di atas dapat dituliskan sebagai berikut : 1 jc V R V C atau RI I v v R C. Dalam Sehingga R 1 C atau CR 11 1 Bila O atau RC O Low-Pass Filter Dari persamaan V 1 f O 2RC 1 atau, maka persamaan di atas dapat dituliskan O. I V R V R, bila diambil O V C V maka dapat dituliskan : V V O I 1 jc 1 R jc jcr 1 j O Ada nilai utama yang diperoleh dari fungsi di atas: V O Untuk o akan diperoleh 0 V V O Untuk o akan diperoleh 1 V I I Untuk o akan diperoleh v v o i 1 2 Dengan ketiga keadaan di atas, rangkaian menunjukkan fungsi Low Pass Filter (LPF) sederhana. Rangkaian RL Analisa pada rangkaian RL seperti pada Gambar 5-2 dapat dilakukan dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC. 54 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

69 Gambar 5-2 Rangkaian RL sederhana Menurut hukum Kirchoff II (KVL) di Vi Ri L dt v i v v sehingga R L Untuk sinyal berbentuk sinusoidal, V R sefasa dengan I dan v i mendahului terhadap I (dengan sudut atara 0 o dan 90 o ). Sama seperti pada rangkaian RC, sudut ditentukan oleh perbandingan reaktansi dan resistansinya. Beda fasa antara V L dan I, atau anata vi dan I dapat dilihat dengan membandingakan beda fasa V L dan V R, atau v i dan V R (mengapa?) Dengan cara yang sama seperti pada rangkaian RC, dapat diturunkan persyaratannya yang harus dipenuhi agar rangkaian RL berfungsi sebagai differensiator, integrator, High Pass Filter, ataupun Low Pass Filter. Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 55

70 5.3 Alat dan Komponen yang Digunakan 1. Kit Rangkaian RC & RL (1 buah) 2. Generator sinyal (1 buah) 3. Osiloskop (1 buah) 4. Multimeter (1 buah) 5. Resistor : 1 K, 10 K, 100 K, 1M (masing-masing 1 buah) 6. Kapasitor : 0,1 F, 0,01 F, 0,001 F (masing-masing 1 buah) 7. Inductor : 2,5 mh (1 buah) 5.4 Tugas Pendahuluan 1. Turunkan persyaratan yang harus dipenuhi oleh rangkaian RL agar berfungsi sebagai: differensiator integrator high pass filter dan low pass filter 2. Dengan harga R = 10 K; 100 K dan 1M hitunglah harga C dan L dari rangkaian RC dan RL untuk menjadi differensiator, integrator, high pass filter dan low pass filter. Isikanlah syarat ini pada tabel data percobaan 1 dalam Buku Catatan Laboratorium (BCL) saudara. 5.5 Percobaan Memulai Percobaan 1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum. 2. Kumpulkan tugas pendahuluan pada asisten yang bertugas. Rangkaian RC 1. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada Gambar 5-3. C V i R Gambar 5-3 Rangkaian RC untuk pengukuran fasor 56 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

71 V i = 2 V rms (bentuk gelombang sinus) R = 10 K; C= 0,1F; f = 300 Hz 2. Hitunglah V R dan V C dengan harga besaran yang telah diketahui. 3. Ukurlah V R dan V C dengan multimeter. Cek apakah V i = V R + V C. 4. Amati V i, V R dan V C dengan osiloskop. 5. Carilah beda fasa antara V i dan V R, juga antara V C dan V R dengan bantuan osiloskop. 6. Carilah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam bentuk tabel dalam Buku Catatan Laboratorium (BCL). Rangkaian RL 7. Buatlah rangkaian dengan harga-harga besaran seperti pada Gambar 5-4 L V i R Gambar 5-4 Rangkaian RL untuk pengukuran fasor V i = 2 V rms (bentuk gelombang sinus) R = 1 K; L = 2,5 mh; f = 60 khz Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 57

72 8. Hitunglah V R dan V L dengan harga besaran yang telah diketahui. 9. Amati nilai Vi dengan osiloskop, catat pada Buku Catatan Laboratorium. 10. Carilah beda fasa antara Vi dan VR dan VL dengan bantuan osiloskop. 11. Carilah hasil perhitungan, pengukuran dan pengamatan saudara ke dalam bentuk tabel dalam BCL. Rangkaian Diferensiator 12. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 5-5. Gambar 5-5 Rangkaian percobaan fungsi diferensial dengan RC 13. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 V peak to peak (V pp ) pada frekuensi 500 Hz dengan bantuan osiloskop. 14. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia. Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang segi empat. 15. Ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop. 16. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan saudara dalam bentuk tabel dalam BCL. Rangkaian Integrator 17. Buatlah rangkaian seperti pada Gambar 5-6. Input R C Output Gambar 5-6 Rangkaian percobaan fungsi integral dengan RC 58 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

73 18. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 V pp pada frekuensi 500Hz dengan bantuan osiloskop 19. Hitunglah konstanta waktu RC dengan harga-harga C dan R yang tersedia (lihat table-5) 20. Gambarlah bentuk gelombang output (ideal) dengan input bentuk gelombang segi empat 21. Amati dan ukurlah bentuk gelombang output yang terjadi dengan osiloskop 22. Catatlah hasil perhitungan dan pengukuran serta gambarlah hasil pengamatan saudara dalam bentuk tabel dalam BCL. 23. Ulangi untuk gelombang segitiga Pengaruh Frekuensi Diamati pada Domain Frekuensi 24. Buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian diferensiator, dengan harga R = 10 K dan C = 8,2nF. 25. Hitunglah konstanta waktu = RC. 26. Aturlah input dengan bentuk gelombang segi empat sebesar 4 V pp pada frekuensi 50 Hz dengan bantuan osiloskop. 27. Ukur dan gambarlah bentuk gelombang output untuk harga-harga frekuensi 50 Hz, 500 Hz, 5 KHz, dan 50 KHz 28. Catatlah hasilnya dalam bentuk tabel dalam BCL. 29. Kemudian buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian integrator, dengan harga R = 10 K, dan C = 8,2nF.Lakukanlah langkah 28, 29, 30, dan pengaruh frekuensi diamati pada domain frekuensi. 31. Buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan rangkaian diferensiator dengan harga R = 10 K dan C = 8,2nF Hitunglah konstanta waktu ( = RC) serta frekuensi cut-off (f o ) = 1/(2). 33. Aturlah bentuk masukan sinusoidal. 34. Ukurlah V o (tegangan keluaran) /V i (tegangan masukan) dengan bantuan osiloskop (input di kanal-1 dan output di kanal-2) untuk 5 titik pengukuran yaitu: 1 titik frekuensi cut off (petunjuk: ubah frekuensi input dimana frekuensi ini di sekitar frekuensi cut off hasil perhintungan sehingga diperoleh V o /V i = 1/2 atau = 0,7. Kemudian catat frekuensi ini sebagai f o ). Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 59

74 2 titik untuk zona datar (LPF) atau zona naik (HPF). (petunjuk: pilih titik frekuensi 1/100 f o dan 1/10 f o ) 2 titik untuk zona turun (LPF) atau zona datar (HPF). (petunjuk: pilih titik frekuensi 10 f o dan 100 f o ) 35. Hitunglah Vo/Vi yang terjadi dalam db. 36. Catatlah hasilnya dalam tabel dalam BCL. Plot 5 titik pengukuran tersebut dengan skala logaritmik. Hasil plot 5 titik pengukuran adalah seperti grafik pada Gambar Ukur beda fasa dengan menggunakan metode Lissajous 38. Plot hasil tersebut ke dalam grafik frekuensi-fasa seperti contoh pada Gambar 5.8 :LPF Gambar 5-7 Contoh plot Bode untuk magnituda :HPF Gambar 5-8 Contoh plot Bode untuk fasa 60 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

75 39. Kemudian buatlah rangkaian RC seperti pada percobaan 4.5 (Rangkaian Integrator) dengan harga R = 10 K, dan C = 8,2nF..Lakukanlah langkah b, c, d, e dan f. Mengakhiri Percobaan 40. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop, generator sinyal, dan power supply DC. Pastikan juga multimeter analog dan multimeter digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). 41. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai. Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 61

76 Percobaan 6 Rangkaian Resonansi 6.1 Tujuan 1. Mengenal sifat rangkaian RLC 2. Mengenal resonansi seri, resonansi paralel, resonansi seri paralel 3. Dapat membedakan sifat resonansi seri dan paralel 4. Dapat menghitung dan/ atau memperkirakan frekuensi resonansi rangkaian RLC 6.2 Persiapan Pelajari keseluruhan petunjuk praktikum untuk modul rangkaian resonansi ini. Pada modul ini tidak terdapat tugas pendahuluan. Rangkaian RLC Dalam rangkaian seri RLC impedansi total rangkaian dapat dituliskan sebagai berikut: Z tot R j X L X C Dari hubungan ini akan terlihat bahwa reaktansi induktif dan kapasitif selalu akan saling mengurangi. Bila kedua komponen ini sama besar, maka akan saling meniadakan, dan dikatakan bahwa rangkaian dalam keadaan resonansi. Resonansinya adalah resonansi seri. Demikian pula halnya pada rangkaian paralel RLC admitansi total rangkaian dapat dituliskan sebagai: Y tot G j B C BX dimana G adalah konduktansi dan B adalah suseptansi L Dari hubungan ini juga akan terlihat bahwa suseptansi kapasitif dan induktif akan selalu saling mengurangi. Pada keadaan resonansi, kedua suseptansi tersebut akan saling meniadakan. Resonansinya adalah resonansi paralel. Dari kedua pembahasan di atas, jelas bahwa jenis resonansi tergantung dari macam hubungan L dan C (seri/paralel). Resonansi Seri Perhatikan rangkaian RLC seri pada Gambar 6-1. Dari hubungan Z R jx X terlihat bahwa pada waktu resonansi dimana X L = X C maka Z tot = R merupakan Z minimum, sehingga akan diperoleh arus yang maksimum. Dalam keadaan ini rangkaian hanya bersifat resistif sehingga fasa arus sama dengan fasa tegangan yang terpasang. 62 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik tot L C

77 I R V X L X C Gambar 6-1 Rangkaian resonansi seri Saat X X terjadi, maka mengingat L dan L C X L 1 X C dapat diperoleh C 1 L atau O C resonani 1 LC atau f O 2 1 LC Disini O atau f O adalah frekuensi yang membuat rangkaian bersifat resistif dan terjadi arus maksimum atau tegangan maksimum pada R. Bila dilihat dari impedansi rangkaian Z tot, maka pada f<f o rangkaian akan bersifat kapasitif dan pada f>fo rangkaian akan bersifat induktif. Pada waktu resonansi seri, sangat mungkin terjadi bahwa tegangan pada L atau pada C lebih besar dari tegangan sumbernya. Pembesaran tegangan pada L atau pada C pada saat resonansi ini didefinisikan sebagai faktor kualitas Q. Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 63

78 6.3 Alat dan Komponen yang Digunakan 1. Generator Sinyal (1 buah) 2. Osiloskop (1 buah) 3. Kabel BNC probe jepit (2 buah) 4. Kabel 4mm jepit buaya (max. 5 buah) 5. Multimeter Digital (2 buah) 6. Breadboard (1 buah) 7. Kabel jumper (1 meter) 8. Induktor 2,5 mh (2 buah) 9. Kapasitor 470 pf (5 buah) 10. Resistor 47 (4 buah) 6.4 Percobaan Memulai Percobaan 1. Sebelum memulai percobaan, isi dan tanda tangani lembar penggunaan meja yang tertempel pada masing-masing meja praktikum. Rangkaian Seri R, L, C (Resonansi Seri) 2. Susun rangkaian pada Gambar 6-2. Perhatikan bahwa hambatan 50 merupakan resistansi dalam Generator Sinyal. A 2,5 mh B O 50 ohm 470 pf 1 Vpp 47 ohm Generator Sinyal Gambar 6-2 Rangkaian percobaan resonansi seri 64 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

79 3. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimal dan atau minimum lokal. Catat nilai tegangan V o maksimal dan atau minimum tersebut. 4. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan V o maksimal dan atau minimum lokal tersebut, catat besarnya tegangan induktor (V AB ) dan kapasitor (V BO ). 5. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisis dan sampaikan pada laporan. Rangkaian Paralel R, L (Resonansi Paralel) Perhatikan rangkaian pada Gambar ,5 mh V O 50 ohm V A 470 pf 1 Vpp 47 ohm Generator Sinyal Gambar 6-3 Rangkaian percobaan resonansi paralel Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 65

80 6. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimal dan atau minimum lokal. Catat nilai tegangan V o maksimum dan atau minimum tersebut. 7. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan V o maksimum dan atau minimum lokal tersebut, catat besarnya tegangan induktor (V AB ) dan kapasitor (V BO ). 8. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. Rangkaian Paralel L dengan Seri L dan C 9. Perhatikan rangkaian pada Gambar ,5 mh 50 ohm 470 pf 2,5 mh 1 Vpp 47 ohm Generator Sinyal Gambar 6-4 Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 1 66 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

81 10. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimum dan atau minimum lokal. Catat nilai tegangan V o maksimum dan atau minimum tersebut. 11. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan V o maksimum dan atau minimum lokal tersebut, catat besarnya tegangan induktor (V AB ) dan kapasitor (V BO ). 12. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. Rangkaian Seri C dengan Paralel C dan L 13. Perhatikan rangkaian seperti pada Gambar pf 50 ohm 470 pf 2,5 mh 1 V p p 47 ohm G e n e ra to r S in ya l Gambar 6-5 Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 2 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 67

82 14. Ubah frekuensi generator sinyal untuk mencari nilai tegangan Vo maksimum dan atau minimum lokal. Catat nilai tegangan V o maksimum dan atau minimum tersebut. 15. Pada frekuensi yang menyebabkan tegangan Vo maksimum dan atau minimum lokal tersebut, catat besarnya tegangan induktor (V AB ) dan kapasitor (V BO ). 16. Bagaimana karakteristik rangkaian pada saat resonansi? Lakukan analisa dan sampaikan hasilnya dalam laporan. Aplikasi Rangkaian Resonansi dalam Filter 17. Susunlah rangkaian seperti pada gambar 6-6 dibawah, di bread-board yang disediakan. 50 ohm Vi 47 nf 2,5 mh Vo 1 Vpp 47 ohm Generator Sinyal Gambar 6-6 Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 1 68 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

83 18. Carilah frekuensi dimana Vo menjadi minimum, ini adalah F C. Lalu carilah Vo di F C /10, F C /100, & F C *10, F C *100, seperti pada gambar 6-7 dibawah. 19. Untuk mencari Vo max gunakan frekuensi 50Hz. Kemudian carilah titik-titik frekuensi F L, F H. 20. Petunjuk : gunakan mode X-Y pada osiloskop dengan ch.1 adalah Vin dan ch.2 adalah Vo. (Untuk mempermudah mencari amplituda Vo, ground kan ch.1) Vo max (Vo max) / 2 Vo min F C /100 F L F C /10 10*F F C C F H 100*F C Gambar 6-7 Bode plot untuk rangkaian di gambar Cari juga beda fasa antara Vin dan Vo pada titik-titik frekuensi tersebut. Dan gambarkan bode-plot serta beda fasa-nya di BCL. 22. Lakukan langkah 1 4 untuk rangkaian pada gambar 6-8 dibawah Vi 50 ohm 47 nf 2,5 mh Vo 1 Vpp Generator Sinyal 47 ohm Vo max (Vo max) / 2 F C/100 F C/10 10*F C 100*F C F L F C F H Gambar 6-8 Rangkaian percobaan resonansi seri paralel 2 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik 69

84 Mengakhiri Percobaan 23. Sebelum keluar dari ruang praktikum, rapikan meja praktikum. Bereskan kabel dan matikan osiloskop dan generator sinyal. Pastikan juga multimeter analog, multimeter dan digital ditinggalkan dalam keadaan mati (selector menunjuk ke pilihan off). 24. Periksa lagi lembar penggunaan meja. Praktikan yang tidak menandatangani lembar penggunaan meja atau membereskan meja ketika praktikum berakhir akan mendapatkan potongan nilai sebesar minimal Pastikan asisten telah menandatangani catatan percobaan kali ini pada Buku Catatan Laboratorium anda. Catatan percobaan yang tidak ditandatangani oleh asisten tidak akan dinilai. 70 Petunjuk Praktikum Rangkaian Elektrik

85 Lampiran A Akurasi, Presisi dan Nilai Penting Di setiap melakukan pengukuran, selalu saja terdapat error pada hasil pengukuran tersebut. Misalnya, kita akan mendapatkan hasil yang tidak benar-benar sama dari beberapa kali pengulangan pengukuran nilai tegangan dari terminal yang sama dengan Voltmeter. Lantas, bagaimana cara mengetahui error pengukuran sehingga nilai yang sebenarnya dapat diperoleh? Ada dua parameter yang berkaitan dengan error pengukuran tersebut, yaitu akurasi dan presisi. Akurasi dan Presisi Akurasi menyatakan seberapa dekat nilai hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya (true value) atau nilai yang dianggap benar (accepted value). Jika tidak ada data bila sebenarnya atau nilai yang dianggap benar tersebut maka tidak mungkin untuk menentukan berapa akurasi pengukuran tersebut. Presisi menyatakan seberapa dekat nilai hasil dua kali atau lebih pengulangan pengukuran. Semakin dekat nilai-nilai hasil pengulangan pengukuran maka semakin presisi pengukuran tersebut. a b c d Gambar A-1. A. Presisi dan akurasi tinggi; b. Presisi rendah, akurasi tinggi; c. Presisi tinggi, akurasi rendah; d. Presisi dan akurasi rendah Error Sistematik dan Error Acak Error sistematik akan berdampak pada akurasi pengukuran. Jika error sistematik terjadi maka akurasi pengukuran tidak dapat ditingkatkan dengan melakukan pengulangan Lampiran A 71

86 pengukuran. Biasanya, sumber error sistematik terjadi karena istrumen pengukuran tersebut tidak terkalibrasi atau kesalahan pembacaan (error paralax, misalnya). Error acak akan berdampak pada presisi pengukuran. Error acak hadir memberikan hasil pengukuran yang fluktuatif, di atas dan di bawah nilai sebenarnya atau nilai yang diangap benar. Presisi pengukuran akibat error acak ini dapat diperbaiki dengan melakukan pengulangan pengukuran. Biasanya, error ini terjadi karena permasalahan dalam memperkirakan (estimating) nilai pengukuran saat jarum berada di antara dua garis-skala atau karena nilai yang ditunjukan oleh instrumen tersebut berfluktuasi dalam rentang tertentu. Nilai Penting Nilai penting (signifikan) dari suatu pengukuran bergantung pada unit terkecil yang dapat diukur menggunakan instrumen pengukuran tersebut. Dari nilai penting ini, presisi pengukuran dapat diperkirakan. Secara umum, presisi pengukuran adalah ±1/10 dari unit terkecil yang dapat diukur oleh suatu instrumen pengukuran. Misalnya, sebuah mistar yang memiliki skala terkecil 1mm akan digunakan untuk mengukur suatu panjang benda. Dengan demikian, pengukuran panjang yang dilakukan tersebut dapat dikatakan memiliki presisi sebesar 0.1mm. Perkiraan presisi di atas berbeda bila kita menggunakan instrumen digital. Biasanya presisi pengukuran dengan instrumen digital adalah ±1/2 dari unit terkecil yang dapat diukur oleh suatu instrumen pengukuran tersebut. Misalnya, nilai tegangan yang ditunjukan oleh Voltmeter digital adalah 1.523V ; dengan demikian, presisi pengukuran tegangan tersebut adalah ±1/2 x atau sama dengan ±0.0005V. Angka Penting pada Praktikum Penggunaan jumlah angka penting pada praktikum bergantung pada alat ukur yang digunakan. Hasil pengukuran tegangan, arus, dan resistansi dengan Multimeter Digital 3,5 digit dapat menggunakan 3 angka penting. Namun hasil pembacaan tegangan dengan osiloskop hanya memberikan 2 angka penting. Frekuensi sinyal yang dihasilkan Generator Sinyal biasa dapat dinyatakan dalam 2-3 angka penting, sedangkan frekuensi dari Synthesized Signal Generator dapat dinyatakan hingga 4 angka penting. 72 Lampiran A

87 Lampiran B Petunjuk Pembuatan Rangkaian Elektronik pada Breadboard Breadboard Gambar B-1 Implementasi rangkaian joystick motor driver untuk Robot pada breadboard [1] Breadboard adalah suatu perangkat yang seringkali digunakan untuk melakukan implementasi suatu rancangan rangkaian elektronik secara tidak disolder (solderless, Gambar B-1). Implementasi rancangan yang demikian bertujuan untuk menguji-coba rancangan tersebut yang biasanya melibatkan pasang-bongkar komponen. Bentuk implementasi lainnya adalah implementasi dengan melakukan penyolderan komponen yang dikerjakan pada PCB (Printed Circuit Board, Gambar B-2). Lampiran B 73

88 Gambar B-2 Implementasi rangkaian joystick motor driver untuk Robot pada PCB[1] Tampak pada Gambar B-1 bahwa breadboard memiliki lubang-lubang tempat terpasangnya kaki-kaki komponen dan kawat kabel. Lubang-lubang tersebut adalah sesungguhnya soketsoket dari bahan logam (konduktor) yang tersusun sedemikian sehingga ada bagian lubanglubang yang terhubung secara horizontal dan ada yang terhubung secara vertikal. Gambar B-3 Jenis-jenis breadboard Gambar B-3 adalah gambar jenis-jenis breadboard yang dimiliki oleh Lab Dasar Teknik Elektro STEI ITB. Setidaknya ada empat bagian penting yang harus diperhatikan sebelum menggunakan breadboard (lihat Gambar B-4): 74 Lampiran B

89 Pada bagian ini lubang-lubang breadboard saling terhubung secara vertikal. Tiap set lubang pada bagian ini terdiri dari lima lubang yang saling terhubung. Pada bagian ini lubang-lubang breadboard saling terhubung secara horizontal. Tiap set lubang pada bagian ini terdiri dari 25 lubang yang saling terhubung. Perhatikan bahwa pada tiap set lubang tersebut terdapat jarak pemisah antar lubang yang lebih besar setiap lima lubang. Bagian ini adalah pemisah yang menyatakan bahwa bagian lubang-lubang breadboard yang saling terhubung secara vertikal di sebelah atas tidak terhubung dengan bagian lubanglubang breadboard di sebelah bawah. Bagian ini adalah pemisah yang menyatakan bahwa bagian lubang-lubang breadboard yang saling terhubung secara horizontal di sebelah kiri tidak terhubung dengan bagian lubanglubang breadboard di sebelah kanan. Pada banyak jenis breadboard, pemisah ini ditandai dengan jarak pemisah yang lebih besar daripada jarak pemisah antar set lubang pada bagian b. a b c d Gambar B-4 Bagian-bagian yang harus diperhatikan pada breadboard Breadboard dapat bekerja dengan baik untuk rangkaian ber-frekuensi rendah. Pada frekuensi tinggi, kapasitansi besar antara set lubang yang bersebelahan akan saling berinterferensi. Merangkai Kabel, Komponen dan Instrumen Lampiran B 75

90 Kabel Kabel yang digunakan untuk membuat rangkaian pada breadboard adalah kabel dengan isi kawat tunggal (biasanya) berdiameter #22 atau #24 AWG. Untuk menghasilkan pemasangkan yang baik pada breadboard, kupas kedua ujung kabel sehingga diperoleh panjang kawat (yang sudah terkupas) sekitar 12 mm. Kemudian pastikan seluruh bagian kawat yang sudah terkupas tadi masuk ke dalam lubang breadboard. Biasakan memasang kabel pada breadboard dengan rapih sejak awal. Hal ini akan mempermudah penelusuran sebab terjadinya kesalahan akibat salah pasang kabel, misalnya. Berikut ini adalah berbagai petunjuk penting lainnnya yang harus diperhatikan dalam membuat rangkaian pada breadboard: 76 Lampiran B

91 1. Pastikan Power Supply dalam keadaan mati atau tidak terpasang para breadboard ketika merangkai komponen dan kabel pada breadboard 2. Pahami (jika belum ada, buat) terlebih dahulu skema rangkaian elektronik yang akan diimplementasikan pada breadboard. Dengan demikian, kemungkinan terjadinya kesalahan akan lebih kecil. 3. Tandai setiap kabel atau komponen yang telah terpasang dengan benar, misalnya dengan spidol. 4. Gunakan kabel sependek mungkin. Kabel yang terlalu panjang berpotensi membuat rangkaian pada breadboard menjadi tidak rapih. Selain itu, kabel yang terpasang terlalu panjang dan berantakan dapat menghasilkan interferensi berupa sifat kapasitif, induktif dan elektromanetik yang tidak diharapkan. 5. Usahakan kabel dipasang pada breadboard dengan rapih dan, jika memungkinkan, tubuh kabelnya mendatar pada breadboard. 6. Rangkai komponen (hubungkan suatu komponen dengan komponen-komponen lainnya) secara langsung tanpa menggunakan tambahan kabel jika itu memungkinkan 7. Usahakan tidak menumpuk komponen atau kabel (komponen/ kabel yang akan dipasang tidak melangkahi komponen/ kabel lain yang telah terpasang). Hal ini akan menyulitkan pengecekan rangkain yang telah diimplementasikan pada breadboard. Selain itu, akan menyulitkan bongkar-pasang komponen ketika diperlukan. 8. Usahakan menggunakan warna kabel berbeda untuk membuat koneksi yang berbeda. Misalnya mengunakan kabel warna merah untuk koneksi ke Power Supply dan menggunakan kabel warna hitam untuk koneksi ke ground. Komponen Lampiran B 77

92 Gambar B-5 Pemasangan IC pada breadboard Pada prinsipnya, komponen-komponen elektronik seperti resistor, kapasitor atau Integrated Circuit (IC) dapat dipasang secara langsung pada lubang breadboard. Khusus untuk resistor, kaki resistor dengan rating daya lebih dari 0.5 W tidak cocok untuk digunakan pada breadboard karena ukuran kakinya yang terlalu besar. Namun ini tidak menjadi masalah karena praktikan hanya menggunakan resistor dengan rating daya 0.25 W di dalam praktikum ini. Di bawah ini adalah beberapa hal penting lainnya yang berkaitan dengan komponen secara khusus : 78 Lampiran B

93 1. Ingatlah bahwa IC (terutama MOS) dapat rusak akibat listrik statik, termasuk listrik statik di dalam tubuh kita. Di negara subtropis, karena kelembaban sangat rendah, gesekan-gesekan pakaian dengan material lain dapat membangkitkan listrik statik pada tubuh. Listrik statik ini dapat membentuk tegangan tinggi sesaat bila kita menyentuk kaki-kaki komponen dan menyebabkan kerusakan. Tapi, karena kita berada di negara tropis yang berkelembaban tinggi, pengumpulan listrik statik tadi tidak signifikan. 2. Sebelum mencoba dipasang pada breadboard, pastikan kaki-kaki IC lurus. Bila tidak lurus, gunakan tang untuk meluruskan/ memperbaiki kaki-kaki IC tersebut. Demikian juga ketika akan mencopot IC dari breadboard; gunakan pinset dengan cara mencungkil kedua ujung IC tersebut. Usahakan tidak terjadi sudut (antara badan IC dan breadboard) lebih besar dari 10 sehingga dapat meminimalisasi kemungkinan bengkoknya (bahkan patahnya) kaki-kaki IC. 3. Pastikan ikuti Gambar B-5 untuk pemasangan IC pada breadboard. Dengan demikian, kaki-kaki IC tidak saling terhubung. 4. Perhatikan rating tegangan kapasitor. Jika menggunakan kapasitor elektrolit, perhatikan polaritasnya. Pemasangan polaritas yang terbalik akan menyebakan rusaknya kapasitor. 5. Pastikan kapasitor dalam keadaan discharge sebelum dipasang. Jika ragu, hubungkan kedua kaki kapasitornya. Lakukan dua kali untuk kapasitor yang sama karena ada kalanya kapasitor masih memiliki muatan sisa setelah discharging yang pertama. Instrumen Di bawah ini adalah hal-hal penting yang harus diperhatikan ketika menggunakan/ menghubungkan instrumen laboratorium ke rangkaian di breadboard: 1. Gunakan kabel yang tepat untuk menghubungkan suatu instrumen ke breadboard (lihat Kabel Aksesoris). Pegang badan konektor (bukan badan kabelnya) saat memasang dan mencabut kabel. 2. Untuk percobaan yang menggunakan Generator Signal dan Power Supply: nyalakan Power Supply terlebih dahulu, lalu nyalakan Generator Signal. Jika dilakukan dengan cara sebaliknya, akan menyebabkan kerusakan pada IC. Demikian juga ketika mengakhiri: matikan Generator Signal terlebih dahulu, kemudian matikan Power Supply. Daftar Pustaka [1] [2] Y. Tsividis, A First Lab in Circuits and Electronics, Jons Wiley and Sons, 2001 Lampiran B 79

94 80 Lampiran B

95 Lampiran C Nilai dan Rating Komponen Resistor Fungsi Resistor berfungsi untuk mengatur aliran arus listrik. Misalnya, resistor dipasang seri dengan LED (Light-Emitting Diode) untuk membatasi besar arus yang melalui LED. Kode Warna Gambar C-1 Resistor Resistor yang biasa kita jumpai memiliki nilai resistansi yang direpresentasikan oleh kode warna pada badan resistor. Resistor tersebut adalah seperti yang ditunjukan pada Gambar C-1. Tabel C-1 Kode warna Warna A B C D Angka pertama Angka kedua Faktor penggali Toleransi Hitam Coklat % Merah % Jingga Kuning % Hijau Biru Ungu 7 7 Abu-abu 8 8 Putih 9 9 Warna emas % Warna perak % Lampiran C 81

96 Tanpa warna 20% Label kode warna pada badan resistor ada yang berjumlah 4, 5 atau 6 gelang warna. Aturan pembacaan kode warna tersebut adalah sebagai berikut: 1. warna pertama: angka pertama nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6 gelang warna) 2. warna kedua: angka kedua nilai resistansi (resistor dengan 4, 5 atau 6 gelang warna) 3. warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan (resistor dengan 4 gelang warna) atau angka ketiga nilai resistansi (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna) 4. warna keempat: toleransi (resistor dengan 4 gelang warna) atau faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna) 5. warna kelima: toleransi (resistor dengan 5 atau 6 gelang warna) 6. warna keenam: koefisien temperatur dengan satuan PPM/0C (resistor dengan 6 gelang warna) Nilai Resitor Resistor tidak tersedia dalam sebarang nilai resistansi. Nilai resistansi setiap resistor mengikuti standard Electronic Industries Association (EIA). Nilai tersebut dikenali dengan E6 dengan 6 nilai berbeda, E12 dengan 12 nilai, E24 dengan 24 nilai dst. Hingga E192 dengan 192 nilai. Nilai resistansi berdasarkan EIA yang paling banyak dijumpai di pasaran adalah seri E6. Nilai seri ini mempunyai toleransi 20%. Keenam nilai itu adalah 1, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, dan 6.8. Untuk menyatakan nilai resistansi atau misalnya maka nilai resistansi dalam E6 adalah salah satu angka tersebut dikalikan nilai orde dekadenya. Contoh 1, 10, 1 k, 2,2 nf, 2,2 mikro farad. Nilai seri berikutnya adalah seri E12. Nilai seri ini memberikan toleransi 10%. Ke 12 nilai dalam seri ini adalah 6 nilai dari seri E6 ditambah 6 nilai antara. Nilai dalam keluarga E12 adalah 1, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, dan 8.2. Selain nilai-nilai resistansi di atas, ada nilai-nilai resistansi lebih presisi yang sukar dijumpai. Nilai-nilai resistansi itu mengukuti standard EIA seri E24 (toleransi 5% dan 2%), E96 (1%) dan E192 (0.5%, 0.25% dan 0.1%). Secara lengkap, nilai-nilai resistansi tersebut dapat dilihat di [1]. Keluarga nilai komponen ini juga digunakan untuk nilai kapasitansi. 82 Lampiran C

97 Rating Daya Ketika melewati resistor, energi listrik diubah menjadi energi panas. Tentu saja dampak energi panas yang berlebih akan menimbulkan kerusakan pada resistor. Oleh karena itu, resistor memiliki rating daya yang merepresentasikan seberapa besar arus maksimum yang diperkenankan melewati resistor. Rating daya resistor yang banyak digunakan adalah ¼ Watt atau ½ Watt. Resistor tersebut adalah resistor dengan label kode warna yang banyak dipasaran. Selain itu, ada pula resistor dengan rating tegangan 5 Watt atau lebih besar. Untuk resistor jenis ini nilai resistansi dan rating tegangannya dapat dibaca secara langsung di badan resistornya. Perlu diperhatikan bahwa guna keamanan dan agar resistor tidak mudah rusak (terbakar), pastikan menggunakan resistor yang menghasilkan daya disipasi maksimum sebesar 60% rating daya disipasinya. Kapasitor Fungsi Kapasitor adalah komponen yang bekerja dengan menyimpan muatan. Aplikasi kapasitor diantaranya digunakan sebagai filter pada rangkaian penyearah tegangan. Ada dua tipe kapasitor, yaitu polar dan nonpolar/ bipolar. Perbedaan dari keduanya adalah pada ketentuan pemasangan kaki-kakinya. Polaritas pada kapasitor polar dapat diketahui melalui label polaritas (negatif atau positif) kaki kapasitornya atau panjang-pendek kakikakinya. Pemasangan kapasitor polar ini harus sesuai dengan polaritasnya. Sementara, untuk pemasangan kapasitor nonpolar, tidak ada ketentuan pemasangan polaritas kakikakinya karena itu pula pada kapasitor nonpolar tidak ada label polaritasnya. Desain kapasitor, baik polar maupun nonpolar, ada dua bentuk, yaitu aksial dan radial. Contoh bentuk kapasitor aksial dan radial ditunjukan pada Gambar C-2 (perhatikan posisi kaki-kakinya). Gambar C-2 Kapasitor bentuk radial (kiri) [2] dan kapasitor bentuk aksial (kanan) [3] Lampiran C 83

98 Kapasitor Polar Gambar C-3 Dari kiri: simbol kapasitor polar, kapasitor tantlum dan kapasitor elektrolit [2] Kapasitor elektrolit dan kapasitor tantalum adalah contoh jenis kapasitor polar. Rating tegangan kedua kapasitor tersebut rendah, yaitu 6.3 V 35 V. Pada badan kapasitor tersebut tercetak label polaritas yang menunjukan polaritas kaki komponen yang sejajar dengan label polaritas tersebut. Saat ini, nilai kapasitansi dan rating tegangan kedua jenis kapasitor tersebut dapat dibaca langsung dari label yang tercetak dengan jelas pada badan kapasitornya. Namun, pada kapasitor tantalum biasanya dicetak dengan kode angka. Dahulu, mungkin saat ini juga masih ditemukan di beberapa toko komponen elektronik, nilai kapasitansi dan rating tegangan kapasitor tantalum dicetak dengan label kode warna. Kode warna tersebut mengikuti kode warna standard (seperti kode warna pada resistor). Besar muatan yang dapat disimpan oleh suatu kapasitor ditunjukan oleh nilai yang tertera pada kapasitor tersebut. Besar muatan tersebut biasanya ditulis dalam besaran piko (p), nano (n) dan mikro () Farad: = 10-6, F = 1F n = 10-9, 1000nF = 1F p = 10-12, 1000pF = 1nF Kapasitor Nonpolar Gambar C-4 Dari kiri: simbol kapasitor nonpolar dan jenis-jenis kapasitor nonpolar [5] Kapasitor nonpolar memiliki rating tegangan paling kecil 50 V. Kapasitor nonpolar yang banyak digunakan biasanya memiliki rating tegangan 250 V atau lebih. Nilai kapasitansi kapasitor nonpolar yang tercetak pada label berupa kode angka atau kode warna. 84 Lampiran C

99 Nilai Kapasitansi Kapasitor Nonpolar Perhatikan gambar jenis-jenis kapasitor pada Gambar C-3: Label 0.1 pada kapasitor paling kiri artinya bahwa kapasitor tersebut memilki nilai kapasitansi 0.1F = 100nF. Contoh lain, label 4n7 artinya nilai kapasitansi kapasitor tersebut adalah 4.7nF. Aturan pembacaan kode warna kapasitor (gambar kedua dari kiri) mirip dengan pembacaan kode warna resistor. Kode warna dibaca dari warna paling atas: 1. warna pertama: angka pertama nilai kapasitansi 2. warna kedua: angka kedua nilai kapasitansi 3. warna ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan pf 4. warna keempat: toleransi 5. warna kelima: Rating tegangan Misal, tiga warna pertama kapasitor tersebut adalah coklat-hitam-jingga memiliki arti bahwa nilai kapasitansinya 10x103pF = 10000pF. Aturan pembacaan kode angka pada jenis kapasitor seperti tampak pada gambar ketiga adalah sebagai berikut: 1. angka pertama: angka pertama nilai kapasitansi 2. angka kedua: angka kedua nilai kapasitansi 3. angka ketiga: faktor pengali (pangkat dari sepuluh) dengan satuan pf 4. huruf yang mengikuti angka-angka tersebut adalah nilai toleransi dan rating tegangannya Misalnya, label 102 artinya 10x102pF=1000pF; 472 artinya 4700pF dengan toleransi J, yaitu 5%. Label 470 pada gambar kapasitor nonpolar paling kanan artinya kapasitor tersebut memiliki kapasitansi 470pF. Kapasitor jenis ini, yaitu kapasitor polystyrene sudah jarang digunakan saat ini. Standard Nilai Kapasitansi Nilai kapasitansi berdasarkan standard EIA yang banyak di pasaran adalah seri E6. Perlu dicatat bahwa, seperti pada resistor, kapasitor tidak tersedia dalam sembarang nilai kapasitansi, melainkan mengikuti standard EIA. Kapasitor seri E6 memiliki toleransi ±20%. Berikut adalah nilai-nilai kapasitansinya 10, 15, 22, 33, 47, 68, 100, 150, 220, 330, 470, 680, 1000,... dst. (dengan satuan pf). Terlihat bahwa ada perulangan setiap enam deret angka yang masing-masing angka telah dikalikan 10. Lampiran C 85

100 Seperti pada resistor, selain nilai-nilai kapasitansi di atas ada pula nilai-nilai kapasitansi yang lebih presisi dengan mengikuti standard EIA. Kapasitor Variabel Gambar C-5 Kapasitor variabel [5] Kapasitor jenis ini biasanya digunakan di dalam rangkaian tuning radio. Nilai kapasitansinya relatif kecil, biasanya diantara 100pF dan 500pF. Kapasitor Trimmer Gambar C-6 Kapasitor trimmer [5] Kapasitor trimmer adalah ukuran mini dari kapasitor variabel. Kapasitor ini didesain untuk dapat dipasangkan langsung pada PCB dan untuk diatur nilainya hanya pada saat pembuatan rangkaian. Nilai kapasitansi kapasitor ini biasanya kurang dari 100pF. Di dalam rentang nilai kapasitansinya, kapasitor trimmer memiliki nilai minimum yang lebih besar dari nol. Induktor Fungsi Pada rangkaian DC, induktor dapat digunakan untuk memperoleh tegangan DC yang konstan terhadap fluktuasi arus. Pada rangkai AC, induktor dapat meredam fluktuasi arus yang tidak diinginkan. 86 Lampiran C