5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Perangkat Keras ( Hardware

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Perangkat Keras ( Hardware)
Dalam pembuatan tugas akhir ini diperlukan penguasaan materi yang
digunakan untuk merancang kendali peralatan listrik rumah. Materi tersebut
merupakan penjelasan beberapa komponen yang digunakan dalam perancangan
alat ini.
2.1. 1 Voltage Regulator IC 7812
Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil, namun
tetap saja masih ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka
tegangan outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas,
jika arus semakin besar ternyata tegangan dc keluarnya juga ikut turun. Untuk
beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga
diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini
menjadi stabil.
Gambar 2.1 Bentuk fisik ic regulator
5
http://digilib.mercubuana.ac.id/
6
Regulator Voltage berfungsi sebagai filter tegangan agar sesuai dengan
keinginan. Oleh karena itu biasanya dalam rangkaian power supply maka IC
Regulator tegangan ini selalu dipakai untuk stabilnya outputan tegangan.
2.1.2 Transistor
Transistor kependekan dari Transfer Resistor merupakan alat semikonduktor
yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung
(switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya.
Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus
inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik
yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Transistor through-hole
(dibandingkan dengan pita ukur sentimeter). Pada umumnya, transistor
memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya
mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Transistor
adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam
rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian
analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal
radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar
berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa
sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponen-komponen
lainnya.
Transistor Terdiri Dari Jenis :
1. Tipe PNP
2. Tipe NPN
http://digilib.mercubuana.ac.id/
7
Gambar 2.2 (a) Simbol transistor NPN dan PNP , (b) Bentuk fisik transistor
Prinsip Kerja Transistor PNP ( Analogi Relay)
Bila transistor PNP dianalogikan sebuah relay,
dimana terminal battery (+) dihubungkan dengan
kaki E output relay dilambangkan kaki C
dihubungkan ke lampu. Dalam kondisi kedua
switch SW1 dan SW2 off, relay tidak bekerja ,
karena tidak ada aliran arus listrik ke kumparan relay.
Saat ini lampu dalam kondisi padam. Bila SW2 diON-kan , arus lsitrik sebagian
dari kaki E akan megalir ke dala kumparan rela dan terus ke terminal (-) battery
, meyebabkan timbul kemagnetan yang menghubungkan kontak relay, sehingga
arus listrik yang lebih besar akan megalir ke lampu dan menyalakan lampu.
Prinsip Kerja Transistor NPN ( Analogi Relay )
Bila transistor NPN dianalogikan sebuah relay,
dimana terminal battery (+) dihubungkan ke lampu,
lalu terus ke kaki C , output relay pada kaki E yang
terhubung langsung ke terminal (-) battery. Dalam
kondisi kedua switch SW1 dan SW2 off, relay tidak
bekerja , karena tidak ada aliran arus listrik ke kumparan relay. Saat lampu
padam.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
8
Bila awitch SW1 diON-kan, arus listrik dari terminal (+) battery akan mengalir
ke dalam kumparan relay dan terus ke kaki E dan menuju terminal (-) battery,
menyebabkan timbul kemagnetan yang menghubungkan kontak relay sehingga
arus listrik yang lebih besar akan mengalir ke lampu dan menyalakan lampu.
2.1.3 Kapasitor
Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika adalah suatu alat
yang dapat menyimpan energi atau muatan listrik didalam medan listrik ,
dengan cara mengumpulkan dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh
Michael Faraday (1791 – 1867). Struktur sebuah kapasitor terbuat dari dua
buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan
dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik , gelas dan lainlain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan
postif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat
yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi.
Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya
muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung postif , karena terpisah oleh bahan
dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada
konduksi pada ujung-ujung kakinya.
Gambar 2.3 Prinsip dasar kapasitor
2.1.4 Dioda
Dioda adalah sambungan bahan p-n yang berfungsi terutama sebagai
penyearah. Bahan tipe-p menjadi sisi anode sedangkan bahan tipe-n menjadi
http://digilib.mercubuana.ac.id/
9
katode. Bergantung pada polaritas tegangan yang diberikan kepadanya, diode
bisa berlaku sebagai sebuah saklar tertutup (apabila bagian anode mendapatkan
tegangan positif sedangkan katodenya mendapatkan tegangan negatif) dan
berlaku sebagi saklar terbuka (apabila bagian anode mendapatkan tegangan
negatif sedangkan katode mendapatkan tegangan positif). Kondisi tersebut
terjadi hanya pada diode ideal-konseptual. Pada diode faktual (riil), perlu
tegangan lebih besar dari 0,7 V (untuk diode yang terbuat dari bahan silikon)
pada anode terhadap katode agar diode dapat menghantarkan arus listrik.
Tegangan sebesar 0,7 V ini disebut sebagai tegangan halang (barrier voltage).
Diode yang terbuat dari bahan Germanium memiliki tegangan halang kira-kira
0,3V.
(a)
(b)
Gambar 2.4 (a). Prinsip dasar dioda , (b) Simbol dioda
2.1.5 Relay
Relay merupakan switch yang dioperasikan secara listrik. Definisi
initidak membatasi cakupan antara solid state (semikonduktor) relay
danelektromagnetik relay atau gabungan keduanya.
The
National
Association
of
Relay
Manufacturers
(NARM)
mendefinisikan Relay adalah sebuah alat kontrol listrik untuk membuka dan
menutup kontak kontak listrik yang mempengaruhi operasi dari suatu
alat lain yang dikontrolnya dalam rangkaian yang sama atau rangkaian lain.
Solid State Relay (SSR) adalah suatu alat tanpa ada bagian yang
bergerak yang mempunyai fungsi seperti relay atau switch.Elektromagnetik
relay didefinisikan sebagai sebuah relay yang beroperasi atau reset selama ada
http://digilib.mercubuana.ac.id/
10
pengaruh elektromagnetik yang disebabkan oleh aliran arus pada coil yang
membuat beroperasinya kontak kontak kontrol.
Prinsip kerja relay
Prinsip dasar relay dalam operasi adalah kontaktor dan motorstarter. Terdapat
beberapa variasi dari solenoid yang secara prinsip digunakan untuk
pengoperasian relay. Pada dasarnya relay adalah set contact yng dikendalikan
oleh coil. Coil relay menggunakan prinsip elektromagnetik seperti pada
Solenoid. Ketika relay diberi energi maka akan timbul medan magnet yang
menyebabkan armature tertarik ke tengah coil.
Begitu pula jika relay tidak diberi energi, medan elektromagnetik lenyap,
dan armature kembali ke posisi semula yang berarti contact berpindah dari
posisi close ke open. Hal yang perlu diperhatikan adalah coil disuplai oleh
tegangan 12 VDC dan . Dalam hal ini coil secara sederhana bertindak sebagai
operator untuk menarik contact ke posisi closed. Coil membutuhkan arus yang
relatif kecil untuk menghidupkan elektromagnet dan menarik contact ke posisi
closed yang disuplai sumber AC.
(a)
(b)
Gambar 2.5 (a). Relay tampak luar , (b) Tampak bagian dalam
2.1.6 Motor Servo
Berbeda dengan motor DC dan motor Stepper, motor servo adalah sebuah
motor dengan sistem closed fedback di mana posisi dari motor akan
diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo.
Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan
rangkaian kontrol.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
11
Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo.
Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang
dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Tampak pada gambar dengan
pulsa 1.5 mS pada periode selebar 2 mS maka sudut dari sumbu motor akan
berada pada posisi tengah. Semakin lebar pulsa OFF maka akan semakin besar
gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin kecil pulsa OFF maka akan
semakin besar gerakan sumbu ke arah yang berlawanan dengan jarum jam.
Gambar 2.6 Rangkaian motor servo
Catu daya maksimum untuk beroperasi adalah 6 VDC, dan memiliki torsi
sebesar 3,4 gram.
Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidak
bisa kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk
beberapa keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar bergerak
kontinyu.
Gambar 2.7 Pin out kabel motor servo
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/
http://digilib.mercubuana.ac.id/