RANGKAIAN LED DAN RELAY
BAB I
PERCOBAAN 3
RANGKAIAN RESISTOR SERI PARALEL DAN
LED
1. Tujuan : Agar Bintara Mahasiswa mampu mempraktekkan dan memahami aplikasi
rangkaian LED dan Relay.
2. Alat dan Bahan :
a. Toolkit;
b. Switch;
c. LED;
d. Potensio;
e. Relay;
f. Baterai
9 V;
g. Ampere
Meter
h. Volt
Meter
i. Livewire;
dan
j. Baterai
9 Volt.
3. Dasar teori :
a. Pengertian-pengertian.
1) Switch.
Saklar atau dalam bahasa
Inggris disebut Switch adalah salah satu komponen yang penting dalam setiap
rangkaian atau perangkat elektronik. Seperti pada artikel yang disebutkan
sebelumnya, Saklar atau Switch adalah perangkat yang digunakan untuk memutuskan
atau menghubungkan aliran arus listrik. Meskipun saat ini telah banyak yang
menggunakan saklar atau switch elektronik yang menggunakan sensor ataupun
rangkaian yang terdiri komponen semikonduktor seperti transistor, IC dan dioda.
Namun saklar mekanik atau mechanical switch masih tetap memegang peranan
penting pada hampir semua perangkat atau peralatan listrik dan elektronik.
Saklar
pada dasarnya merupakan perangkat mekanik yang terdiri dari dua atau lebih
terminal yang terhubung secara internal ke bilah atau kontak logam yang dapat
dibuka dan ditutup oleh penggunanya. Aliran listrik akan mengalir apabila suatu
kontak dihubungkan dengan kontak lainnya. Sebaliknya, aliran listrik akan
terputus apabila hubungan tersebut dibuka atau dipisahkan. Selain sebagai
komponen untuk menghidupkan (ON) dan mematikan (OFF) perangkat elektronik,
Saklar sering juga difungsikan sebagai pengendali untuk mengaktifkan
fitur-fitur tertentu pada suatu rangkaian listrik.
Berikut
ini adalah jenis-jenis Saklar listrik mekanik yang digolongkan berdasarkan cara
gerakan saklarnya.
1.
Push Button Switch (Saklar Tombol Dorong)
Push
Button Switch dalam bahasa Indonesia dapat diterjemahkan menjadi saklar tombol
dorong adalah jenis saklar dua posisi yang dapat menghubungkan aliran arus
listrik pada saat pengguna menekannya dan memutuskan hubungan listrik tersebut
apabila kita melepaskannya.
2.
Toggle Switch (Saklar Pengalih)
Toggle
Switch atau Saklar Pengalih adalah saklar yang digerakan oleh tuas atau toggle
yang miring ke salah satu posisi dari dua posisi atau lebih untuk menghubungkan
atau memutuskan aliran listrik. Kebanyakan Saklar Tuas atau Toggle Switch
dirancang menetap pada satu posisi, namun ada juga jenis saklar tuas yang
memiliki mekanisme pegas internal untuk mengembalikan tuas ke posisi tertentu.
3.
Selector Switch (Saklar Pemilih)
Selector
Switch atau Saklar Pemilih adalah saklar yang dioperasikan dengan cara memutar
dan biasanya digunakan pada rangkaian yang memerlukan pilihan lebih dari 2
posisi. Penggunanya dapat memutar dengan jari tangannya untuk memilih posisi
tertentu. Selector Switch ini biasanya diaplikasikan pada Pencatu Daya untuk
memilih tegangan yang diinginkan, sebagai pemilih fungsi pengujian (Ohm, Volt,
Ampere) pada Multimeter, Pemilih Suhu pada Oven dan lain sebagainya. Pada
umumnya, tuas atau kontak Selector Switch ini akan menetap di satu posisi,
namun ada juga Selector Switch atau Saklar Pemilih yang memiliki mekanisme
pegas internal untuk mengembalikannya ke posisi semula apabila tidak ada yang
menahannya (Contoh Selector Switch pada starter mobil). Selector Switch atau
Saklar Pemilihnya juga sering disebut dengan Rotary Switch.
4.
Limit Switch (Saklar Pembatas)
Limit
Switch atau Saklar Pembatas adalah saklar yang banyak digunakan pada
mesin-mesin untuk keperluan otomasi industry. Umumnya, di ujung tuas saklar
pembatas ini terdapat sebuah bantalan (bearing) roller kecil yang berfungsi
untuk mencegah aus-nya tuas pada limit switch tersebut karena kontak berulang
kali dengan bagian-bagian mesin. Limit switch atau saklar pembatas biasanya
digunakan untuk mengendalikan mesin sebagai bagian dari sistem pengendali,
sebagai pengaman dan penguncian ataupun menghitung objek yang melewati
suatu titik. Sederhananya, sebuah limit switch atau saklar pembatas biasanya
terdiri dari actuator atau tuas yang secara mekanis terkait dengan sekumpulan
kontak. Ketika suatu benda bersentuhan dengan actuator, limit switch tersebut
akan mengoperasikan kontaknya untuk menghubungkan atau memutuskan sambungan
aliran listrik.
Selain
penggolongan berdasarkan bentuk dan gerakannya, saklar mekanis atau mechanical
switch juga dapat diklasifikasikan berdasarkan jumlah kontak dan kondisi yang
dimilikinya seperti :
SPST : Single Pole Single
Throw
SPDT : Single Pole Double
Throw
DPST : Double Pole Single
Throw
DPDT : Double Pole Double
Throw
SP6T : Single Pole Six Throw
2) LED
Pengertian LED (Light
Emitting Diode) dan Cara Kerjanya –
Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen
elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan
tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan
semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada
jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan
sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai
pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.
Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu)
yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat
elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran
filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya. Oleh
karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah
banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.
Simbol dan Bentuk LED (Light Emitting Diode)
Cara Kerja LED (Light Emitting Diode)
Seperti
dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari
Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua
kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan
cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke
Katoda.
LED
terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan
junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah
proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang
murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika
LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke
Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah
yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type
material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan
memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
LED
atau Light Emitting Diode yang memancarkan cahaya ketika dialiri tegangan maju
ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah Energi
Listrik menjadi Energi Cahaya.
Untuk
mengetahui polaritas terminal Anoda (+) dan Katoda (-) pada LED. Kita dapat
melihatnya secara fisik berdasarkan gambar diatas. Ciri-ciri Terminal Anoda
pada LED adalah kaki yang lebih panjang dan juga Lead Frame yang lebih kecil.
Sedangkan ciri-ciri Terminal Katoda adalah Kaki yang lebih pendek dengan Lead
Frame yang besar serta terletak di sisi yang Flat.
Warna-warna LED (Light Emitting Diode)
Bahan Semikonduktor |
Wavelength |
Warna |
allium Arsenide (GaAs) |
850-940nm |
Infra Merah |
Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP) |
630-660nm |
Merah |
Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP) |
605-620nm |
Jingga |
Gallium Arsenide Phosphide Nitride (GaAsP:N) |
585-595nm |
Kuning |
Aluminium Gallium Phosphide (AlGaP) |
550-570nm |
Hijau |
Silicon Carbide (SiC) |
430-505nm |
Biru |
Gallium Indium Nitride (GaInN) |
450nm |
Putih |
Saat
ini, LED telah memiliki beranekaragam warna, diantaranya seperti warna merah,
kuning, biru, putih, hijau, jingga dan infra merah. Keanekaragaman Warna pada
LED tersebut tergantung pada wavelength (panjang gelombang) dan senyawa
semikonduktor yang dipergunakannya. Berikut ini adalah Tabel Senyawa
Semikonduktor yang digunakan untuk menghasilkan variasi warna pada LED :
Tegangan Maju (Forward Bias) LED
Masing-masing Warna LED (Light Emitting Diode)
memerlukan tegangan maju (Forward Bias) untuk dapat menyalakannya. Tegangan
Maju untuk LED tersebut tergolong rendah sehingga memerlukan sebuah Resistor
untuk membatasi Arus dan Tegangannya agar tidak merusak LED yang bersangkutan.
Tegangan Maju biasanya dilambangkan dengan tanda VF.
Warna |
Tegangan Maju @20mA |
Infra Merah |
1,2V |
Merah |
1,8V |
Jingga |
2,0V |
Kuning |
2,2V |
Hijau |
3,5V |
Biru |
3,6V |
Putih |
4,0V |
Kegunaan LED dalam Kehidupan sehari-hari
Teknologi LED memiliki berbagai kelebihan seperti
tidak menimbulkan panas, tahan lama, tidak mengandung bahan berbahaya seperti
merkuri, dan hemat listrik serta bentuknya yang kecil ini semakin popular dalam
bidang teknologi pencahayaan. Berbagai produk yang memerlukan cahaya pun
mengadopsi teknologi Light Emitting Diode (LED) ini. Berikut ini beberapa
pengaplikasiannya LED dalam kehidupan sehari-hari.
·
Lampu Penerangan
Rumah
·
Lampu Penerangan
Jalan
·
Papan Iklan
(Advertising)
·
Backlight LCD (TV,
Display Handphone, Monitor)
·
Lampu Dekorasi
Interior maupun Exterior
·
Lampu Indikator
·
Pemancar Infra Merah
pada Remote Control (TV, AC, AV Player)
3. Potensiometer
salah satu
jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan
Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan
Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor. Secara struktur,
Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang
berfungsi sebagai pengaturnya.
Jenis-jenis
Potensiometer
Berdasarkan bentuknya,
Potensiometer dapat dibagi menjadi 3 macam, yaitu :
- Potensiometer Slider, yaitu Potensiometer yang
nilai resistansinya dapat diatur dengan cara menggeserkan Wiper-nya dari
kiri ke kanan atau dari bawah ke atas sesuai dengan pemasangannya.
Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk menggeser wiper-nya.
- Potensiometer Rotary, yaitu Potensiometer yang
nilai resistansinya dapat diatur dengan cara memutarkan Wiper-nya
sepanjang lintasan yang melingkar. Biasanya menggunakan Ibu Jari untuk
memutar wiper tersebut. Oleh karena itu, Potensiometer Rotary sering
disebut juga dengan Thumbwheel Potentiometer.
- Potensiometer Trimmer, yaitu Potensiometer yang
bentuknya kecil dan harus menggunakan alat khusus seperti Obeng
(screwdriver) untuk memutarnya. Potensiometer Trimmer ini biasanya
dipasangkan di PCB dan jarang dilakukan pengaturannya.
Prinsip Kerja (Cara
Kerja) Potensiometer
Sebuah Potensiometer
(POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan
terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di
tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan
pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur
Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah
Potensiometer.
Elemen Resistif pada
Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik
ataupun Bahan Karbon (Carbon).
Berdasarkan Track
(jalur) elemen resistif-nya, Potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis
yaitu Potensiometer Linear (Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik
(Logarithmic Potentiometer).
Fungsi-fungsi
Potensiometer
Dengan kemampuan yang
dapat mengubah resistansi atau hambatan, Potensiometer sering digunakan dalam
rangkaian atau peralatan Elektronika dengan fungsi-fungsi sebagai berikut :
- Sebagai pengatur Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti
Amplifier, Tape Mobil, DVD Player.
- Sebagai Pengatur Tegangan pada Rangkaian Power Supply
- Sebagai Pembagi Tegangan
- Aplikasi Switch TRIAC
- Digunakan sebagai Joystick pada Tranduser
- Sebagai Pengendali Level Sinyal
4 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.
Beberapa fungsi Relay
yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah
:
- Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
- Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
- Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan
bantuan dari Signal Tegangan rendah.
- Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen
lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).
5. Langkah Langkah Percobaan.
a. Penyiapan
alat dan komponen yang digunakan untuk percobaan;
b. Melaksanakan
pembuatan rangkaian LED, Relay, Potensio, Ground, Baterai; dan
c. Melaksanakan
perangkaian dengan livewire.
6. Analisa Percobaan :
Berdasarkan
rangkaian di atas dapat dijabarkan dan telah di Uji Coba menggunakan Aplikasi
(Livewire) dengan hasil sebagai berikut :
7. Kesimpulan
Berdasarkan
praktikum yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
a. Relay , push button , dan lampu indicator adalah komponen-komponen elektronika yang mempunyai fungsi dan karakteristik yang berbeda. Dalam praktikkum ini relay , pusj button , lampu indicator dirangka menjadi rangkaian pemutaran atau saklar dengan lampu indicator sebagai penanda on , off , dan standby.
b. Potensio disini sebagai control seberapa terang LED menyala ketika di
aliri arus