teori dasar elektronika

·         Menerapkan teori kelistrikan

1.Arus Listrik

adalah mengalirnya elektron secara terus menerus dan berkesinambungan pada konduktor akibat perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak sama. satuan arus listrik adalah Ampere.

Arus listrik bergerak dari terminal positif (+) ke terminal negatif (-), sedangkan aliran listrik dalam kawat logam terdiri dari aliran elektron yang bergerak dari terminal negatif (-) ke terminal positif(+), arah arus listrik dianggap berlawanan dengan arah gerakan elektron.



Gambar 1. Arah arus listrik dan arah gerakan elektron.

“1 ampere arus adalah mengalirnya elektron sebanyak 624x10^16 (6,24151 × 10^18) atau sama dengan 1 Coulumb per detik melewati suatu penampang konduktor”

Formula arus listrik adalah:

I = Q/t (ampere)

Dimana:
I = besarnya arus listrik yang mengalir, ampere
Q = Besarnya muatan listrik, coulomb
t = waktu, detik

2. Kuat Arus Listrik

Adalah arus yang tergantung pada banyak sedikitnya elektron bebas yang pindah melewati suatu penampang kawat dalam satuan waktu.

Definisi : “Ampere adalah satuan kuat arus listrik yang dapat memisahkan 1,118 milligram perak dari nitrat perak murni dalam satu detik”.

Rumus – rumus untuk menghitung banyaknya muatan listrik, kuat arus dan waktu:

Q = I x t
I = Q/t
t = Q/I

Dimana :
Q = Banyaknya muatan listrik dalam satuan coulomb
I = Kuat Arus dalam satuan Amper.
t = waktu dalam satuan detik.

“Kuat arus listrik biasa juga disebut dengan arus listrik”

“muatan listrik memiliki muatan positip dan muatan negatif. Muatan positip dibawa oleh proton, dan muatan negatif dibawa oleh elektro. Satuan muatan ”coulomb (C)”, muatan proton +1,6 x 10^-19C, sedangkan muatan elektron -1,6x 10^-19C. Muatan yang bertanda sama saling tolak menolak, muatan bertanda berbeda saling tarik menarik”

3. Rapat Arus

Difinisi :
“rapat arus ialah besarnya arus listrik tiap-tiap mm² luas penampang kawat”.



Gambar 2. Kerapatan arus listrik.

Arus listrik mengalir dalam kawat penghantar secara merata menurut luas penampangnya. Arus listrik 12 A mengalir dalam kawat berpenampang 4mm², maka kerapatan arusnya 3A/mm² (12A/4 mm²), ketika penampang penghantar mengecil 1,5mm², maka kerapatan arusnya menjadi 8A/mm² (12A/1,5 mm²).

Kerapatan arus berpengaruh pada kenaikan temperatur. Suhu penghantar dipertahankan sekitar 300°C, dimana kemampuan hantar arus kabel sudah ditetapkan dalam tabel Kemampuan Hantar Arus (KHA).



Tabel 1. Kemampuan Hantar Arus (KHA)

Berdasarkan tabel KHA kabel pada tabel diatas, kabel berpenampang 4 mm², 2 inti kabel memiliki KHA 30A, memiliki kerapatan arus 8,5A/mm². Kerapatan arus berbanding terbalik dengan penampang penghantar, semakin besar penampang penghantar kerapatan arusnya mengecil.

Rumus-rumus dibawah ini untuk menghitung besarnya rapat arus, kuat arus dan penampang kawat:

J = I/A
I = J x A
A = I/J

Dimana:
J = Rapat arus [ A/mm²]
I = Kuat arus [ Amp]
A = luas penampang kawat [ mm²]


4. Tahanan dan Daya Hantar Penghantar

Penghantar dari bahan metal mudah mengalirkan arus listrik, tembaga dan aluminium memiliki daya hantar listrik yang tinggi. Bahan terdiri dari kumpulan atom, setiap atom terdiri proton dan elektron. Aliran arus listrik merupakan aliran elektron. Elektron bebas yang mengalir ini mendapat hambatan saat melewati atom sebelahnya. Akibatnya terjadi gesekan elektron denganatom dan ini menyebabkan penghantar panas. Tahanan penghantar memiliki sifat menghambat yang terjadi pada setiap bahan.

Tahanan didefinisikan sebagai berikut :

“1 Ω (satu Ohm) adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya 1063 mm dengan penampang 1 mm² pada temperatur 0° C"

Daya hantar didefinisikan sebagai berikut:

“Kemampuan penghantar arus atau daya hantar arus sedangkan penyekat atau isolasi adalah suatu bahan yang mempunyai tahanan yang besar sekali sehingga tidak mempunyai daya hantar atau daya hantarnya kecil yang berarti sangat sulit dialiri arus listrik”.

Rumus untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar arus:

R = 1/G
G = 1/R

Dimana :
R = Tahanan/resistansi [ Ω/ohm]
G = Daya hantar arus /konduktivitas [Y/mho]



Gambar 3. Resistansi Konduktor

Tahanan penghantar besarnya berbanding terbalik terhadap luas penampangnya dan juga besarnya tahanan konduktor sesuai hukum Ohm.

“Bila suatu penghantar dengan panjang l , dan diameter penampang q serta tahanan jenis ρ (rho), maka tahanan penghantar tersebut adalah” :

R = ρ x l/q

Dimana :
R = tahanan kawat [ Ω/ohm]
l = panjang kawat [meter/m] l
ρ = tahanan jenis kawat [Ωmm²/meter]
q = penampang kawat [mm²]

faktot-faktor yang mempengaruhi nilai resistant atau tahanan, karena tahanan suatu jenis material sangat tergantung pada :
• panjang penghantar.
• luas penampang konduktor.
• jenis konduktor .
• temperatur.

"Tahanan penghantar dipengaruhi oleh temperatur, ketika temperatur meningkat ikatan atom makin meningkat akibatnya aliran elektron terhambat. Dengan demikian kenaikan temperatur menyebabkan kenaikan tahanan penghantar"


5. potensial atau Tegangan

potensial listrik adalah fenomena berpindahnya arus listrik akibat lokasi yang berbeda potensialnya. dari hal tersebut, kita mengetahui adanya perbedaan potensial listrik yang sering disebut “potential difference atau perbedaan potensial”. satuan dari potential difference adalah Volt.

“Satu Volt adalah beda potensial antara dua titik saat melakukan usaha satu joule untuk memindahkan muatan listrik satu coulomb”

Formulasi beda potensial atau tegangan adalah:

V = W/Q [volt]

Dimana:
V = beda potensial atau tegangan, dalam volt
W = usaha, dalam newton-meter atau Nm atau joule
Q = muatan listrik, dalam coulomb


RANGKAIAN LISTRIK

Pada suatu rangkaian listrik akan mengalir arus, apabila dipenuhi syarat-syarat sebagai berikut :
1. Adanya sumber tegangan
2. Adanya alat penghubung
3. Adanya beban



Gambar 4. Rangkaian Listrik.

Pada kondisi sakelar S terbuka maka arus tidak akan mengalir melalui beban . Apabila sakelar S ditutup maka akan mengalir arus ke beban R dan Ampere meter akan menunjuk. Dengan kata lain syarat mengalir arus pada suatu rangkaian harus tertutup.

1. Cara Pemasangan Alat Ukur.
Pemasangan alat ukur Volt meter dipasang paralel dengan sumber tegangan atau beban, karena tahanan dalam dari Volt meter sangat tinggi. Sebaliknya pemasangan alat ukur Ampere meter dipasang seri, hal inidisebabkan tahanan dalam dari Amper meter sangat kecil.

“alat ukur tegangan adalah voltmeter dan alat ukur arus listrik adalah amperemeter”

2. Hukum Ohm
Pada suatu rangkaian tertutup, Besarnya arus I berubah sebanding dengan tegangan V dan berbanding terbalik dengan beban tahanan R, atau dinyatakan dengan Rumus :

I               = V/R

V             = R x I

R             = V /I



Dimana;
I = arus listrik, ampere
V = tegangan, volt
R = resistansi atau tahanan, ohm

• Formula untuk menghtung Daya (P), dalam satuan watt adalah:
P = I x V
P = I x I x R
P = I² x R

3. HUKUM KIRCHOFF

Pada setiap rangkaian listrik, jumlah aljabar dari arus-arus yang bertemu di satu titik adalah nol (ΣI=0).



Gambar 5. loop arus“ KIRChOFF “

Jadi:
I1 + (-I2) + (-I3) + I4 + (-I5 ) = 0
I1 + I4 = I2 + I3 + I5

·         Mengenal komponen elektronika(aktif dan pasif)

Komponen aktif adalah jenis komponen elektronika yang memerlukan arus panjar agar dapat bekerja dalam rangkaian elektronika. Contoh komponen aktif ini adalah Transistor dan IC juga Lampu Tabung. Besarnya arus panjar bisa berbeda-beda untuk tiap komponen2 ini.

Sedangkan komponen pasif adalah jenis komponen elektronika yang bekerja tanpa memerlukan arus panjar. Contoh komponen pasif adalah resistor, kapasitor, transformator/trafo, dioda dsb.

Dalam penggunaannya kedua jenis komponen ini hampir selalu digunakan bersama-sama, kecuali dalam rangkaian2 pasif yang hanya menggunakan komponen2 pasif saja misalnya rangkaian baxandall pasif, tapis pasif dsb. Untuk IC (Integrated Circuit) adalah gabungan dari komponen aktif dan pasif yang disusun menjadi sebuah rangkaian elektronika dan diperkecil ukuran fisiknya.

·         Menggunakan komponen elektronika

Gambar skema Rangkaian Power Supply beserta komponen dan cara pembuatannya

Rangkaian Power Supply merupakan komponen yang sangat penting dalam peralatan elektronik saat ini, seperti  timbangan digital, kalkulator, MP3 player, FM radio, mainan anak-anak, sampai alat pengecas hape (phone charger). Sumber arus power supply adalah sumber bolak AC (arus bolak) dari pembangkit listrik. Hal ini memerlukan perangkat power supply yang dapat mengubah AC ke DC.

Jika kita ingin mendapatkan tegangan DC murni, maka kita harus membutuhkan beberapa rangkaian pendukung yang bisa kita buat sendiri dan komponennya pun mudah di dapatkan di pasar elektronik. Baterai adalah sumber catu daya DC yang terbaik, tapi untuk membutuhkan arus yang lebih besar, sumber daya baterai tidak akan cukup untuk menyampaikan arus tersebut.

Sekarang ini, kita tidak perlu pusing untuk membuat sebuah rangkaian power supply, karena kita tidak perlu mencari op-amp, transistor, kapasitor, dioda dan komponen lainnya. Saat ini sirkuit sudah di kemas menjadi tegangan IC regulator tunggal tetap.

Jenis tegangan komponen regulator seri 78XX tegangan positif tetap dan seri 79XX adalah regulator tegangan tetap negatif. Bahkan semua komponen ini sudah di lengkapi dengan pembatas. Komponen ini hanya memiliki tiga pin dan dengan menambah beberapa komponen saja dapat menjadi serangkaian regulasi power supply yang baik.Yang perlu di ingat IC regulator sirkuit dapat bekerja jika tegangan input lebih besar dari regulator tegangan output.

Skema rangkaian power supply

  :

Jika kita menginginkan menggunakan trafo yang lebih besar, kami sarankan agar transistor 2N3055 di double agar arus yang keluar dari collector lebih besar dan sesuai dengan arus yang keluar dari trafo. Cara pemasanganya cukup di seri pada semua sisi kakinya.

Rangkaian Power Supply sederhana pada dasarnya berasal dari jala-jala PLN yang dimasukkan ke transformator melalui S1 dan S2, selanjutnya oleh transformator tegangan tersebut diturunkan menjadi 3v sampai dengan 12v AC, kemudian oleh S3 tegangan dipilih sesuai dengan kebutuhan. Output dari penyearahan ini tegangan sudah menjadi tegangan DC tetapi masih kasar ,untuk menghaluskannya dipakailah C1,R1,C2,dan R2 dan tegangan Dc dari power supply siap untuk digunakan.

·         Menerapakan system bilangan digital

Sistem Digital adalah suatu sistem yang berfungsi untuk mengukur suatu nilai atau besaran yang bersifat tetap atau tidak teratur dalam bentuk diskrit berupa digit digit atau angka angka .Biasanya sebelum mempelajari lebih dalam tentang sistem digital  pertama pasti kita akan mempelajari yang namanya Sistem Bilangan ,ada 4 jenis sistem bilangan yaitu biner ,oktal ,desimal ,hexadesimal .

1. Bilangan Biner adalah bilangan yang hanya punya basis 2 atau bilangan basis 2 ,yaitu 0 dan 1
2. Bilangan Oktal adalah bilangan yang hanya punya basis 8 atau bilangan basis 8 , yaitu 0,……,7
3. Bilangan Desimal adalah bilangan yang hanya punya basis 10 atau bilangan basis 10 ,yaitu 0,…….9
4. Bilangan Hexadesimal adalah bilangan yang hanya punya basis 16 atau bilangan basis 16 ,yaitu 0,……..9 ,A ,B ,C ,D ,E ,F (A=10 ,B=11 ,C=12 ,D=13 ,E=14 ,F=15)

Konversi Bilangan  adalah mengubah suatu sistem bilangan menjadi sistem bilangan lain.

Biner

*Biner ke Oktal

Caranya mudah ,kita hanya menyekatnya atau mengelompokkan berisi 3 bit bilangan ,dalam bentuk bilangan oktal ,111 = 4+2+1 = 7 ,sistem oktal ini disebut sistem 421.

Contoh :

110011010(2) = 110 011 010 = 4+2+0  0+2+1  0+2+0  = 632(8)

*Biner ke Desimal

Kita hanya tinggal mengalikan setiap bitnya dengan 2n  ,n = posisi bit ,MSB berarti pangkatnya paling besar sedangkan LSB pangkatnya paling kecil atau = 0, lalu hasilnya dijumlahkan .

Contoh :

110011010(2) = (1×28) + (1×27) + (0×26) +(0×25) + (1×24) + (1×23) + (0×22) + (1×21) +(0×20)

=   256  +   128   +    0     +    0     +    16    +    8      +    0     +    2     +   0 = 410(10)

*Biner ke Hexadesimal

Caranya mudah ,kita hanya menyekatnya atau mengelompokkan berisi 3 bit bilangan ,dalam bentuk bilangan oktal ,1111 = 8+4+2+1 = 15/F ,sistem hexadesimal ini disebut sistem 8421.

Contoh :

110110011010(2) = 1101  1001 1010 = 8+4+0+1  8+0+0+1  8+0+2+0 = 13  9  10 = D9A(16)

Oktal

*Oktal ke Desimal

Kita hanya tinggal mengalikan angka paling kiri dengan 8n , n adalah jumlah pangkaat tertinggi . MSB berarti pangkatnya paling besar sedangkan LSB pangkatnya paling kecil atau = 0, lalu hasilnya dijumlahkan .

Contoh :

678(8) = 6×82  7×81  8×80 = 6×64 + 7×8 + 8×1 = 384 + 56 + 8 = 440(10)

*Oktal ke Biner

Pada konversi bilangan oktal ke biner ini maksimal hanya angka misalnya 777(8) yang dapat langsung dikonversikan kebiner dengan cara sekat 7 = 111 , 7 = 111 , 7 = 111 jadi 777(8) =111111111(2) ,jika 777 keatas sudah tidak bisa menggunakan cara ini ,harus diubah kedesimal dahulu baru bisa langsung ke biner.

Contoh :

653(8) = ( dengan cara sekat langsung karena tidak ada angka yang >7 )

653(8) = 6 = 110 ,5 = 101 , 3 = 011,,,Jadi 653(8) = 110101011(2)

678(8) = ( langkah pertama harus dikonversikan terlebih dahulu ke desimal )

678(8) = 6×82  7×81  8×80 = 6×64 + 7×8 + 8×1 = 384 + 56 + 8 = 440(10)

440(10) = ( langkah kedua langsung mengubahnya kebiner )

440(10) = 440:2=220 sisa 0

220:2=110 sisa 0

110:2=55 sisa 0

55:2=27 sisa 1

27:2=13 sisa 1

13:2=6 sisa 1

6:2=3 sisa 0

3:2=1 sisa 1

1:2=0 sisa 1

dibaca dari bawah keatas ,jadi 440(10) = 110111000(2)

Jadi , 678(8) = 110111000(2)

*Oktal ke Hexadesimal

Caranya kita harus mengubahnya ke bilangan desimal dahulu baru dari desimal kiata ubah ke hexadesimal .

Contoh:

678(8) = 6×82  7×81  8×80 = 6×64 + 7×8 + 8×1 = 384 + 56 + 8 = 440(10)

440(10) = 440:16= 27 sisa 8

27:16= 1  sisa 11/B

1:16= 0 sisa 1

dibaca dari bawah keatas Jadi,  440(10) = 1B8(16)

Jadi ,hasil dari 678(8)  = 1B8(16)

Desimal

*Desimal ke Biner

Kita hanya tinggal membagi angka desimalnya dengan angka 2 dan hasilnya tidak ada koma ,tapi kita tulis saja berapa sisanya .

Contoh :

440(10) = 440:2=220 sisa 0

220:2=110 sisa 0

110:2=55 sisa 0

55:2=27 sisa 1

27:2=13 sisa 1

13:2=6 sisa 1

6:2=3 sisa 0

3:2=1 sisa 1

1:2=0 sisa 1

dibaca dari bawah keatas ,jadi 440(10) = 110111000(2)

*Desimal ke Oktal

Kita hanya tinggal membagi angka desimalnya dengan angka 8 dan hasilnya tidak ada koma ,tapi kita tulis saja berapa sisanya.

Contoh :

440(10) = 440:8= 55 sisa 0

55 :8=  6 sisa 7

7 :8=  0 sisa 7

dibaca dari bawah keatas ,jadi 440(10) = 770(8)

*Desimal ke Hexadesimal

Caranya yaitu hanya tinggal membagi angka desimalnya dengan angka 16 dan hasilnya tidak ada koma ,tapi kita tulis saja berapa sisanya.

440(10) = 440:16= 27 sisa 8

27:16= 1  sisa 11/B

1:16= 0 sisa 1

dibaca dari bawah keatas Jadi,  440(10) = 1B8(16)

Hexadesimal

*Hexadesimal ke Biner

Kita hanya tinggal menyekat 1 bilangan Hexadesimal lalu mengubahnya ke biner.

Contoh:

B4645(16) = B  4  6  4  5 = 1011  0100  0110  0100 0101(2)

*Hexadesimal ke Desimal

Kalikan setiap bit bilangannya dengan 16n , n adalah nilai pangkat tertinggi MSB berarti pangkatnya paling besar sedangkan LSB pangkatnya paling kecil atau = 0, hasilnya lalu jumlahkan .

Contoh :

1B8(16) = 1×162+Bx161+8×160 =256+176+8=440(10)

*Hexadesimal ke Oktal

Bilangan Hexa tidak bisa langsung dikonversikan ke oktal ,ubah dulu ke desimal lalu dari desimal bisa langsung dikonversikan ke oktal.

Contoh :

1B8(16) = 1×162+Bx161+8×160 =256+176+8=440(10)

440(10) = 440:8= 55 sisa 0

55 :8=  6 sisa 7

7 :8=  0 sisa 7

dibaca dari bawah keatas ,jadi 440(10) = 770(8)

Jadi , 1B8(16) = 770(8)

• ·         Menerapkan elektronika digital untuk komputer

 komputer hanya mengenal 2 kondisi, yaitu High / Low, True / False atau On / Off. Lalu untuk merepresentasikan kondisi tersebut kedalam angka, maka dipakailah angka 1 untuk kondisi ON/High dan 0 untuk kondisi OFF/Low. Angka 1 dan 0 atau bilangan biner disebut Sistem Bilangan Basis 2 atau Binary Digits (bits) karena memiliki dua simbol, 1 dan 0.

Pertanyaan lalu muncul, jika hanya memiliki 2 simbol, kombinasi angka terbanyak hanya empat dung? Yup bener! Hanya 4 kombinasi angka yaitu 00,01,10,11. Mau dibolak-balik kek apapun ya gitulah kombinasinya. Dengan menggunakan aturan nilai posisi digit paling kanan (Right Most), kita dapat mengkonversi bilangan biner ke desimal dengan mudah.

Huuwwwaaa! Lalu, bagaimana jika saya butuh angka 4,5,6,7 dan seterusnya? Padahal maksimum kombinasi angka dalam bilangan biner 2 bits hanya bernilai 3?

Hmm.. Berarti kita harus mengenal sistem bilangan Octal kalu begitchu… PS:

Komputer merupakan rangkaian elektronik berisi ribuan transistor yang dipadatkan dalam bentuk chip. Chip yang berisi transistor bekerja mengalirkan data berdasarkan prinsip switching On/Off yang dikendalikan tegangan High (perioda positif) dan Low (perioda negatif). Jika hal ini dilakukan dengan kecepatan tinggi, maka dihasilkan gelombang kotak (squarewave).

Berdasarkan data ini, akhirnya ditemukan teknik digital, dimana seseorang dapat memanipulasi data dengan merubah-rubah kondisi On/Off pada Chip komputer. Representasi kondisi On/Off kemudian dinyatakan dengan angka 1 dan 0 untuk mewakili dan agar lebih mudah dipahami oleh orang lain.

Didalam teknik digital, representasi 1 dan 0 berkembang menjadi True / False dan ditemukannya teknik logika dan logika kebenaran membuat manipulasi data dalam chip semakin mudah. Untuk lebih memudahkan orang memprogram chip tersebut, kemudian ditemukan pemrograman bahasa Assembler (bahasa mesin).

Bahasa mesin (assembler) bagi sebagian orang sulit untuk diimprovisasi. Perkembangan berikutnya, ditemukan bahasa pemrograman tingkat tinggi yang ditandai ditemukannya bahasa C. Dan seperti kita lihat saat ini, komputer menjadi alat hitung yang super canggih.

Ya, itulah sekelumit korelasi antara bilangan biner 1 dan 0, logika True/False atau kondisi On/Off dengan komputer yang kita kenal saat ini.