BAB II LANDASAN TEORI. 2.1 Ohm meter. Pada dasarnya ohm meter adalah suatu alat yang di digunakan untuk

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Ohm meter Pada dasarnya ohm meter adalah suatu alat yang di digunakan untuk mengukur hambatan listrik. Alat ukur ohmmeter dipasaran biasanya menjadi satu bagian dengan alat ukur yang lain, sehingga disebut juga dengan multitester atau Avometer. Prinsip kerja ohm meter yaitu dengan mengalirkan nilai arus tertentu pada permukaan hambatan konduktor yang akan dilakukan pengukuran dan diukur nilai beda potensialnya. 2.2 Parameter penghantar listrik Penghantar listrik adalah sebuah material yang dapat menghantarkan atau mengalirkan listrik dengan baik atau disebut dengan konduktor. Selain ada penghantar listrik yang baik berarti ada juga yang tidak baik atau suatu material yang tidak bisa menghantarkan atau mengakirkan listrik disebut isolator. 6

2 7 Konduktivitas listrik adalah ukuran dari seberapa baik bahan untuk melakukan perpindahan muatan listrik, konduktivitas ini merupakan rasio kerapatan arus dengan kekuatan medan listrik. Nilai dari konduktivitas listrik dengan bernilai persen ICSA. Nilai konduktivitas dipengaruhi dari beberapa faktor mulai dari zat kimia kandungannya, kondisi struktur stress, dan suhu ruang. 2.3 IACS (The International Annealed Copper Standard) The Internasional Annealed Copper Standard (IACS) menetapkan standar untuk konduktivitas tembaga murni komersial. Standar ini didirikan pada tahun 1913 oleh International Electrotechnical Commission. Komisi menetapkan bahwa, pada 20 C, komersial murni, tembaga anil memiliki resistivitas x10-8ohm meter atau x107Siemens / meter ketika dinyatakan dalam konduktivitas. Untuk kenyamanan, konduktivitas sering dinyatakan dalam persen IACS. Sebuah konduktivitas x107S / m dapat dinyatakan sebagai 100% IACS pada 20 C. Semua nilai konduktivitas lainnya terkait kembali ke nilai standar ini dari konduktivitas untuk tembaga anil. Oleh karena itu, besi dengan nilai konduktivitas 1,04 x 107 S / m, memiliki konduktivitas sekitar 18% dari yang dari tembaga anil dan ini dilaporkan sebagai 18% IACS. Sebuah catatan menarik adalah bahwa produk tembaga murni komersial sekarang sering memiliki IACS nilai konduktivitas lebih besar dari 100% IACS karena teknik pengolahan telah membaik sejak adopsi standar pada tahun 1913 dan lebih kotoran sekarang dapat dihapus dari logam. Kawat kemurnian tinggi telah diproduksi memiliki konduktivitas sedikit di atas 103% IACS, yang sangat dekat nilai yang diharapkan untuk tembaga tanpa pengotor apapun.

3 8 Harap dicatat bahwa unit untuk resistivitas dinyatakan sebagai ohm (meter, mm2) mencerminkan unit dari panjang dan penampang standar kawat. Untuk mengurangi kebingungan, unit penampang milimeter dikonversi ke satuan panjang meter dan resistivitas dari IACS sekarang biasanya dinyatakan sebagai x10-8ohm meter. Juga mencatat bahwa unit resistivitas volume dan resistivitas massa saling terkait melalui kepadatan, yang diambil sebagai 8,89 gram per cm3 pada 20 C, oleh International Electrotechnical Commission Perhitungan nilai IACS percentage adalah : nilai resistansi untuk definisi IACS 100% pada suhu ruang yang berbeda RA2 = RA1 x [ 1 + {a (Tb-20)}] Dimana RA2 = nilai resistansi IACS 100% pada suhu Tb RA1 = nilai resistansi IACS 100% pada suhu 20C a = nilai temperature coefficient tembaga Sedangkan untuk mendapatkan nilai IACS 100% dengan nilai luas penampang dan panjang yang berbeda adalah dengan persamaaan berikut : RA1 = (0, x L) / A Dimana RA1 = Nilai resistansi IACS 100% untuk luas penampang A (mm2) dengan panjang L (meter) L A = Panjang penghantar tembaga yang di uji = Luas penampang penghantar tembaga yang di uji

4 9 Maka untuk mendapatkan nilai IACS% dari penghantar tembaga yang di uji adalah dengan persamaan berikut : IACS% = (RA2 / Rx) x 100% Dimana Rx = Nilai penghantar tembaga yang di uji resistansinya (Ohm) RA1 = Nilai Penghantar tembaga dengan IACS 100% (Ohm) 2.4 Hukum Kirchhoff Gustav Robert Kirchoff adalah seorang fisikawan dari Jerman yang berkontribusi dasar teori rangkaian listrik yang menemukan teori hukum kirchoff. Dalam hukum Kirchhoff dikenal dua hukum yaitu: Kirchhoff Current Low (KCL) Jumlah arus yang masuk suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik cabang tersebut Gambar 2.1 definisi hukum Kirchhoff 1 (KCL)

5 Kirchhoff Voltage Low (KVL) dengan nol Jumlah aljabar perubahan tegangan suatu rangkaian tertutup yaitu sama V1+V2+V3-V4=0 Gambar 2.2 definisi hukum Kirchhoff 2 (KVL) 2.5 Transformator (Trafo) Pengertian Trafo adalah suatu alat listrik yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Maksud dari pengubahan taraf tersebut diantaranya seperti menurunkan tegangan AC dari 220VAC ke 12 VAC ataupun menaikan tegangan dari 110VAC ke 220VAC. Transformator atau Trafo ini bekerja berdasarkan prinsip Induksi Elektromagnet dan hanya dapat bekerja pada tegangan yang berarus bolak balik (AC).Transformator (Trafo) memegang peranan yang sangat penting dalam pendistribusian tenaga listrik. Transformator menaikan listrik yang berasal dari pembangkit listrik PLN hingga ratusan kilo Volt untuk di distribusikan, dan kemudian Transformator lainnya menurunkan

6 11 tegangan listrik tersebut ke tegangan yang diperlukan oleh setiap rumah tangga maupun perkantoran yang pada umumnya menggunakan Tegangan AC 220Volt Prinsip kerja trafo Sebuah Transformator yang sederhana pada dasarnya terdiri dari 2 lilitan atau kumparan kawat yang terisolasi yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Pada kebanyakan Transformator, kumparan kawat terisolasi ini dililitkan pada sebuah besi yang dinamakan dengan Inti Besi (Core). Ketika kumparan primer dialiri arus AC (bolak-balik) maka akan menimbulkan medan magnet atau fluks magnetik disekitarnya. Kekuatan Medan magnet (densitas Fluks Magnet) tersebut dipengaruhi oleh besarnya arus listrik yang dialirinya. Semakin besar arus listriknya semakin besar pula medan magnetnya. Fluktuasi medan magnet yang terjadi di sekitar kumparan pertama (primer) akan menginduksi GGL (Gaya Gerak Listrik) dalam kumparan kedua (sekunder) dan akan terjadi pelimpahan daya dari kumparan primer ke kumparan sekunder. Dengan demikian, terjadilah pengubahan taraf tegangan listrik baik dari tegangan rendah menjadi tegangan yang lebih tinggi maupun dari tegangan tinggi menjadi tegangan yang rendah.sedangkan Inti besi pada Transformator atau Trafo pada umumnya adalah kumpulan lempengan-lempengan besi tipis yang terisolasi dan ditempel berlapislapis dengan kegunaanya untuk mempermudah jalannya Fluks Magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik kumparan serta untuk mengurangi suhu panas yang ditimbulkan.

7 12 Beberapa bentuk lempengan besi yang membentuk Inti Transformator tersebut diantaranya seperti : E I Lamination E E Lamination L L Lamination U I Lamination Gambar 2.3 fluks pada transformator Rasio lilitan pada kumparan sekunder terhadap kumparan primer menentukan rasio tegangan pada kedua kumparan tersebut. Sebagai contoh, 1 lilitan pada kumparan primer dan 10 lilitan pada kumparan sekunder akan menghasilkan tegangan 10 kali lipat dari tegangan input pada kumparan primer. Jenis Transformator ini biasanya disebut dengan Transformator Step Up. Sebaliknya, jika terdapat 10 lilitan pada kumparan primer dan 1 lilitan pada kumparan sekunder, maka tegangan yang dihasilkan oleh Kumparan Sekunder adalah 1/10 dari tegangan input pada Kumparan Primer. Transformator jenis ini disebut dengan Transformator Step Down.

8 Voltmeter Digital 200mV Nilai hasil pengukuran resistansi adalah berupa tegangan yang nilainya sebanding dan mempresentasikan nilai resistansi yang diukur, oleh karena itu sebagai display hasil pengukuran adalah dengan menggunakan voltmeter digital dengan skala 200 mv dimana voltmeter ini memiliki resolusi terkecil sebesar 0,1 mv dengan display 0001 dan tampilan maksimum adalah 1999 untuk nilai tegangan 199,9 mv. Voltmeter digital ini adalah jenis voltmeter digital LCD dengan menggunakan IC analog to digital converter ICL7106 dengan skematik berdasarkan datasheet sebagai berikut : Gambar 2.4 Rangkaian voltmeter digital LCD 200mV Berikut ini adalah foto voltmeter digital LCD yang digunakan pada alat ukur mili mikro ohm meter Gambar 2.5. Voltmeter digital LCD tampak depan

9 14 Gambar 2.6 Voltmeter digital LCD tampak belakang 2.8 Relay Relay adalah saklar (switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Gambar 2.7 Simbol dan bentuk relay

10 Prinsip Kerja Relay Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu : 1. Electromagnet (Coil) 2. Armature 3. Switch Contact Point (Saklar) 4. Spring Gambar 2.8 Struktur Sederhana Relay Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu : Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup) Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka) Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik

11 16 di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil Arti Pole dan Throw pada Relay Karena Relay merupakan salah satu jenis dari Saklar, maka istilah Pole dan Throw yang dipakai dalam Saklar juga berlaku pada Relay. Berikut ini adalah penjelasan singkat mengenai Istilah Pole and Throw : Pole : Banyaknya Kontak (Contact) yang dimiliki oleh sebuah relay Throw : Banyaknya kondisi yang dimiliki oleh sebuah Kontak (Contact) Berdasarkan penggolongan jumlah Pole dan Throw-nya sebuah relay, maka relay dapat digolongkan menjadi : Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil. Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal, 3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil. Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal, diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.

12 17 Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Selain Golongan Relay diatas, terdapat juga Relay-relay yang Pole dan Throw-nya melebihi dari 2 (dua). Misalnya 3PDT (Triple Pole Double Throw) ataupun 4PDT (Four Pole Double Throw) dan lain sebagainya. Untuk lebih jelas mengenai Penggolongan Relay berdasarkan Jumlah Pole dan Throw, silakan lihat gambar dibawah ini : Fungsi-fungsi dan Aplikasi Relay Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah : 1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function) 2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function) 3. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.

13 18 Gambar 2.9 Jenis Relay berdasarkan pole dan throw 2.8 IC (Integrated Circuit) Integrated Circuit atau disingkat dengan IC adalah Komponen Elektronika Aktif yang terdiri dari gabungan ratusan, ribuan bahkan jutaan Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang diintegrasikan menjadi suatu Rangkaian Elektronika dalam sebuah kemasan kecil. Bahan utama yang membentuk sebuah Integrated Circuit (IC) adalah Bahan Semikonduktor. Silicon merupakan bahan semikonduktor yang paling sering digunakan dalam Teknologi Fabrikasi Integrated Circuit (IC).

14 IC LM317 Gambar 2.10 Bentuk IC LM317 Adapun rangkaian dasar dari IC LM317 berdasarkan datasheet adalah seperti pada gambar berikut : Gambar 2.11 Rangkaian dasar IC LM317 Pada gambar 2.10 prinsip kerja dari rangkaian LM317 adalah tegangan output Vout akan menghasilkan tegangan keluaran dimana agar tegangan feedback pada pin adjust IC LM317 adalah sebesar 1,25 volt terhadap V out, dan tegangan V out dapat diberikan oleh persamaan berikut : V out = 1,25 x { 1 + (R2/R1)}