PERCOBAAN 10 MEMBUAT RUNNING SEVEN SEGMEN COMMON ANODA MENGGUNAKAN THRYSTOR

NAMA : ADE RINALDI. V. M

PANGKAT : SERDA

NOSIS : 20190422-E

NO ABSEN : 02

PERCOBAAN 10

MEMBUAT RUNNING SEVEN SEGMEN
COMMON ANODA MENGGUNAKAN
'' THRYSTOR''

1. TUJUAN : AGAR BAMASIS MAMPU MEMBUAT RUNNING SEVEN SEGMEN
COMMON ANODA MENGGUNAKAN ''THRYSTOR''

2. ALAT DAN BAHAN :

1. SEVEN SEGMEN

2. LED

3. IC 55

4. BATERAI

5. LIVE WIRE

6. IC 4017 B

7. OSCILOSCOP

8. THRYSTOR

9. VARIABEL RESISTOR

10. KAPASITOR JENIS ELCO

11. RESISTOR

12. RELAY

13. ASTABIL VIBRATOR

3. TEORI DASAR :

A.   SEVEN SEGMEN
B.   LED
C.   IC 555 & IC 4017 B
D. THRYSTOR
E. RELAY
F. TRANSISTOR PNP
G. VARIABEL RESISTOR

A. SEVEN SEGMEN

Pengertian Seven Segment Display – Seven Segment Display (7 Segment Display) dalam bahasa Indonesia disebut dengan Layar Tujuh Segmen adalah komponen Elektronika yang dapat menampilkan angka desimal melalui kombinasi-kombinasi segmennya. Seven Segment Display pada umumnya dipakai pada Jam Digital, Kalkulator, Penghitung atau Counter Digital, Multimeter Digital dan juga Panel Display Digital seperti pada Microwave Oven ataupun Pengatur Suhu Digital . Seven Segment Display pertama diperkenalkan dan dipatenkan pada tahun 1908 oleh Frank. W. Wood dan mulai dikenal luas pada tahun 1970-an setelah aplikasinya pada LED (Light Emitting Diode).

Seven Segment Display memiliki 7 Segmen dimana setiap segmen dikendalikan secara ON dan OFF untuk menampilkan angka yang diinginkan. Angka-angka dari 0 (nol) sampai 9 (Sembilan) dapat ditampilkan dengan menggunakan beberapa kombinasi Segmen. Selain 0 – 9, Seven Segment Display juga dapat menampilkan Huruf Hexadecimal dari A sampai F. Segmen atau elemen-elemen pada Seven Segment Display diatur menjadi bentuk angka “8” yang agak miring ke kanan dengan tujuan untuk mempermudah pembacaannya. Pada beberapa jenis Seven Segment Display, terdapat juga penambahan “titik” yang menunjukan angka koma decimal. Terdapat beberapa jenis Seven Segment Display, diantaranya adalah Incandescent bulbs, Fluorescent lamps (FL), Liquid Crystal Display (LCD) dan Light Emitting Diode (LED).

LED 7 Segmen (Seven Segment LED)

Salah satu jenis Seven Segment Display yang sering digunakan oleh para penghobi Elektronika adalah 7 Segmen yang menggunakan LED (Light Emitting Diode) sebagai penerangnya. LED 7 Segmen ini umumnya memiliki 7 Segmen atau elemen garis dan 1 segmen titik yang menandakan “koma” Desimal. Jadi Jumlah keseluruhan segmen atau elemen LED sebenarnya adalah 8. Cara kerjanya pun boleh dikatakan mudah, ketika segmen atau elemen tertentu diberikan arus listrik, maka Display akan menampilkan angka atau digit yang diinginkan sesuai dengan kombinasi yang diberikan.

Terdapat 2 Jenis LED 7 Segmen, diantaranya adalah “LED 7 Segmen common Cathode” dan “LED 7 Segmen common Anode”.

LED 7 Segmen Tipe Common Cathode (Katoda)

Pada LED 7 Segmen jenis Common Cathode (Katoda), Kaki Katoda pada semua segmen LED adalah terhubung menjadi 1 Pin, sedangkan Kaki Anoda akan menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED. Kaki Katoda yang terhubung menjadi 1 Pin ini merupakan Terminal Negatif (-) atau Ground sedangkan Signal Kendali (Control Signal) akan diberikan kepada masing-masing Kaki Anoda Segmen .

LED 7 Segmen Tipe Common Anode (Anoda)

Pada LED 7 Segmen jenis Common Anode (Anoda), Kaki Anoda pada semua segmen LED adalah terhubung menjadi 1 Pin, sedangkan kaki Katoda akan menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED. Kaki Anoda yang terhubung menjadi 1 Pin ini akan diberikan Tegangan Positif (+) dan Signal Kendali (control signal) akan diberikan kepada masing-masing Kaki Katoda Segmen LED.

Prinsip Kerja Dasar Driver System pada LED 7 Segmen

Berikut ini adalah Blok Diagram Dasar untuk mengendalikan LED 7 Segmen :

Blok Dekoder pada diagram diatas mengubah sinyal Input yang diberikan menjadi 8 jalur yaitu “a” sampai “g” dan poin decimal (koma) untuk meng-ON-kan segmen sehingga menghasilkan angka atau digit yang diinginkan. Contohnya, jika output dekoder adalah a, b, dan c, maka Segmen LED akan menyala menjadi angka “7”. Jika Sinyal Input adalah berbentuk Analog, maka diperlukan ADC (Analog to Digital Converter) untuk mengubah sinyal analog menjadi Digital sebelum masuk ke Input Dekoder. Jika Sinyal Input sudah merupakan Sinyal Digital, maka Dekoder akan menanganinya sendiri tanpa harus menggunakan ADC.

Fungsi daripada Blok Driver adalah untuk memberikan arus listrik yang cukup kepada Segmen/Elemen LED untuk menyala. Pada Tipe Dekoder tertentu, Dekoder sendiri dapat mengeluarkan Tegangan dan Arus listrik yang cukup untuk menyalakan Segmen LED maka Blok Driver ini tidak diperlukan. Pada umumnya Driver untuk menyalakan 7 Segmen ini adalah terdiri dari 8 Transistor Switch pada masing-masing elemen LED.

Tabel Pengaktifan Seven Segment Display

ANGKA	H	G	F	E	D	C	B	A
0	0	0	1	1	1	1	1	1
1	0	0	0	0	0	1	1	0
2	0	1	0	1	1	0	1	1
3	0	1	0	0	1	1	1	1
4	0	1	1	0	0	1	1	0
5	0	1	1	0	1	1	0	1
6	0	1	1	1	1	1	0	1
7	0	0	0	0	0	1	1	1
8	0	1	1	1	1	1	1	1
9	0	1	1	0	1	1	1	1

Catatan :

1 = ON (High)
0 = OFF (Low)

B. LED

Pengertian LED (Light Emitting Diode) dan Cara Kerjanya

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.

Cara Mengetahui Polaritas LED

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)

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 :

Bahan Semikonduktor	Wavelength	Warna
Gallium 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

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 V_F.

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.

1. Lampu Penerangan Rumah

2. Lampu Penerangan Jalan

3. Papan Iklan (Advertising)

4. Backlight LCD (TV, Display Handphone, Monitor)

5. Lampu Dekorasi Interior maupun Exterior

6. Lampu IndikatorPemancar Infra Merah pada Remote Control (TV, AC, AV Player)

C. IC 555

IC timer 555 merupakan IC atau sirkuit terpadu (chip) yang digunakan dalam berbagai aplikasi pewaktuan, sumber pulsa gelombang, serta aplikasi osilator.

IC ini dapat dimanfaatkan dalam rangkaian elektronika sebagai penunda waktu (Delay Timer), rangkaian flip-flop, dan osilator. Secara fisik IC 555 berbentuk DIP atau Dual inline Package dengan package 8 pin.

IC ini pertama kali dirancang dan dibuat pada tahun 1970 oleh Hans R. Camenzind yang merupakan seorang ahli elektronika yang berkebangsaan Swiss. Tetapi seiring dengan berkembangnya ilmu elektronika, untuk saat ini dapat ditemui dipasaran beberapa versi IC 555.

Contohnya yaitu IC 556 yang didalam dalam 1 package IC tersebut merupakan penggabungan 2 buah IC timer ini dengan package IC 14 pin. Contoh versi lainnya yaitu IC 558 yang dimana merupakan penggabungan 4 buah IC dipackage kedalam 1 ic dengan package IC 16 pin.

Nama IC ini sebenarnya diambil dari 3 pcs resistor yang dipackage ke dalam 1 IC dengan besaran 5kΩ.

Spesifikasi IC 555

Tegangan masukan / Catu daya : 4.5 ∼ 15 V
Besaran arus untuk 5 vdc : 3 ∼ 6 mA
Besaran arus untuk 15 vdc : 10 ∼ 15 mA
Maksimum output Arus : 200 mA
Daya : 600 mW
Suhu kerja antara : 0 to 70 °C

PIN OUT

GND : Ground
Trigger : sebagai pemantik agar pewaktuan berkerja
Output : akan dihubungkan ke beban contohnya : Led
Reset : berfungsi untuk menghentikan interval pewaktuan jika dihubungkan dengan GND
Control : sebagai pengakses pembagi tegangan sebesar 2/3 VCC
Threshold : untuk menentukan berapa lamanya pewaktuan
Discharge : biasanya dikonekkan dengan kapasitor elektrolit, dan pada waktu pembuangan muatan el-co digunakan untuk menentukan interval pewaktuan
VCC : tegangan masukan antara 3 Vdc sampai 15 Vdc

BLOK DIAGRAM DAN SKEMA RANGKAIAN

CARA KERJA

cara kerja umum multivibrator adalah penguat transistor dua tingkat yang dihubungkan dengan kondensator dimana output dari tingkat yang terakhir dihubungkan dengan penguat pertama, sehingga kedua transistor itu akan saling umpan balik.

Pulsa tegangan itu terjadi selama 1 periode yang ditentukan oleh komponen-komponen penyusun rangkaian multivibrator tersebut. Rangkaian tersebuthanya mengubah keadaan tingkat tegangan keluarannya diantara 2 keadaan, masing-masing memiliki periode yang tetap.apabila pin6 dan pin 2 dihubungkan (lihat blok diagram) maka akan memicu dirinya sendiri dan bergerak bebas sebagai multivibrator , rangkaian multivibrator tersebut akan bekerja secara bebas dan tidak lagi memerlukan pemicu.

KURVA RESPON

IC 4017 B

Cara kerja IC 4017 dipengaruhi oleh jenis IC dan penggolongannya. IC ini digolongkan dalam jenis CMOS yang merupakan sebuah IC logika. IC ini memiliki 10 output aktif yang bekerja secara bergantian. Dengan cara kerja tersebut, IC 4017 biasanya akan digunakan sebagai salah satu komponen dalam rangkaian LED. Komponen IC ini sesuai dengan fungsinya juga bisa digunakan dalam rangkaian alarm. Penggunaan yang luas pada berbagai peralatan elektronik sudah cukup populer bagi penggemar elektronika.

Pin IC 4017 meskipun dikenal sebagi IC 10 tahap namun memiliki jumlah kaki atau pin lebih banyak dari 10 buah. Masing-masing pin akan memiliki fungsi dan nilai tersendiri dan dipasang dengan tepat. Fungsi pin pada IC ini bermacam-macam, 10 pin digunakan sebagai out put aktif yang bekerja bergantian. Sementara 6 pin lainnya berfungsi sebagai VSS(GND), VDD, Reset, Clock in, Clock Enable, dan Carry Out. Sebagai sebuah rangkaian, kita bisa menggunakan IC lebih dari satu.

Aplikasi IC 4017 pada rangkaian elektronik mulai diperkenalkan pada sekitar tahun 1968 dan hingga saat ini masih digunakan. Komponen IC ini secara sederhana bisa dikatakan sebagai sebuah saklar otomatis yang memiliki 10 output yang menyala secara bergantian. Hal itu terjadi karena pada clock in di salah satu kaki diberi tegangan atau pulse. Penggunaan IC pada rangkaian sederhana bisa dilakukan untuk membuat rangkaian running LED yang menggunakan kapasitas daya rendah.

Cara kerja IC 4017 yang merupakan salah satu varian dari seri 4000 pada IC ini serupa dengan IC yang memiliki seri lainnya. Sedangkan untuk IC dengan seri kode 4017 memiliki beberapa seri yang mempunyai fungsi sama. Beberapa varian IC model 4017 antara lain CD4017, HEF4017, dan beberapa seri IC lainnya. Penggunaan model dan seri IC biasanya akan disesuaikan dengan kebutuhan akan kapasitas dan model rangkaian yang dibentuk. Dengan memilih IC yang sesuai penggunaan maka akan membuat rangkaian menjadi efektif dan efisien.

Untuk rangkaian LED yang menggunakan komponen IC 4017 biasanya akan dipadukan dengan komponen lain agar rangkaian bisa bekerja dengan maksimal. Untuk membuat rangkaian running LED menggunakan IC 4017 maka diperlukan beberapa bahan tambahan, yang antara lain IC 555, resistor atau bisa dengan potensiometer, kapasitor, lampu LED, baterai, dan kabel jumper yang digunakan untuk menghubungkan setiap bagian.

Cara kerja IC 4017 dalam sebuah rangkaian elektronik harus dirakit dengan tepat. Apabila terjadi kesalahan dalam memasang rakitan, maka rangkaian bisa tidak bekerja dengan baik, atau bahkan lampu LED tidak menyala. Untuk IC 555 dan IC 4017, kita bisa memberikan kapasitas tegangan hingga mencapai 12 volt untuk rangkaian lampu LED 10 buah. Input listrik yang diperlukan akan semakin besar bila jumlah lampu LED bertambah banyak. Untuk laju kedipan dengan jangka waktu yang agak lama, kita memerlukan rangkaian IC 4017 lebih dari satu.

D. THRYSTOR

Thyristor adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai saklar (switch) atau pengendali yang terbuat dari bahan semikonduktor. Thyristor yang secara ekslusif bertindak sebagai saklar ini pada umumnya memiliki dua hingga empat kaki terminal. Meskipun terbuat dari semikonduktor, Thyristor tidak digunakan sebagai Penguat sinyal seperti Transistor. Istilah “Thyristor” berasal dari bahasa Yunani yang artinya adalah “Pintu”.

Pada prinsipnya, Thyristor yang berterminal tiga akan menggunakan arus/tegangan rendah yang diberikan pada salah satu kaki terminalnya untuk mengendalikan aliran arus/tegangan tinggi yang melewati dua terminal lainnya. Sedangkan untuk Thyristor yang berterminal dua yang tidak memiliki terminal kendali (GATE), fungsi saklarnya akan diaktifkan apabila tegangan pada kedua terminalnya mencapai level tertentu. Level tegangan yang dimaksud tersebut biasanya disebut dengan Breakdown Voltage atau Breakover Voltage. Pada saat dibawah tegangan breakdownnya, kedua kaki terminal tidak akan mengaliri arus listrik atau berada di posisi OFF.

Membahas mengenai Saklar (Switch) elektronik, pada dasarnya kita juga dapat menggunakan Transistor. Namun jika dibandingkan dengan Transistor, Thyristor yang didedikasi sebagai Komponen Saklar ini akan dapat berfungsi lebih baik. Hal ini dikarenakan Transistor memerlukan tegangan/arus yang tepat untuk mengoperasikan fungsi saklarnya, jika tegangan/arus yang diberikannya tidak sesuai dengan spesifikasi yang ditentukan maka Transistor tersebut akan berada diantara keadaan ON dan OFF. Saklar yang berada diantara keadaan ON dan OFF bukanlah suatu saklar yang baik. Berbeda dengan Transistor, Thyristor dirancang untuk hanya berada di dua keadaan yaitu keadaan ON atau keadaan OFF saja.

Dalam aplikasinya, Thyristor banyak digunakan di perangkat atau rangkaian-rangkaian elektronika seperti Pengendali Daya, Timer, Osilator, peredam cahaya, pengendali kecepatan motor listrik dan lain sebagainya.

Jenis-jenis Thyristor

Beberapa komponen elektronika yang tergolong dalam kelompok Thyristor diantaranya seperti dibawah ini :

SCR (Silicon Controlled Rectifier)

SCR adalah jenis Thyristor yang memiliki tiga kaki terminal yang masing-masing terminal dinamai dengan GATE, ANODA dan KATODA. Secara struktur, SCR terdiri dari 4 lapis semikonduktor yaitu PNPN yang terminal pengendalinya terdapat pada lapisan P (Positif).

Cara Kerja SCR – Saat tidak dialiri arus listrik, SCR akan berada di keadaan OFF. Saat terminal GATE-nya dialiri arus rendah, SCR akan menjadi ON dan menghantarkan arus listrik dari ANODA ke KATODA. Meskipun arus listrik GATE-nya dihilangkan, SCR akan tetap dalam keadaan ON hingga arus yang mengalir dari ANODA ke KATODA tersebut juga dihilangkan atau 0V.

SCS (Silicon Controlled Switch)

SCS merupakan jenis Thyristor yang memiliki 4 kaki terminal yaitu terminal GATE, ANODE GATE, ANODE dan CATHODE. Sama seperti SCR, SCS atau Silicon Controlled Switch juga berfungsi sebagai Saklar.

Cara Kerja SCS – Cara Kerja SCS hampir sama dengan SCR, namun SCS dapat di-OFF-kan dengan cara memberikan tegangan tertentu pada kaki terminal Anode Gate (Gerbang Anoda). Perangkat ini juga dapat dipicu dengan memberikan tegangan negatif ke Anode Gate, arus listrik akan mengalir satu arah yaitu dari Anoda (A) ke Katoda (K).

TRIAC (Triode from Alternating Current)

TRIAC adalah Thyristor yang berkaki terminal tiga yang masing-masing terminalnya dinamai dengan GATE, MI1 dan MI2. Setelah dipicu (trigger) menjadi ON, TRIAC mampu menghantarkan arus listrik dari kedua arah. Oleh karena itu, TRIAC sering disebut juga dengan Bidirectional Triode Thyristor.

Cara Kerja TRIAC – Cara Kerja TRIAC juga hampir sama dengan SCR, namun TRIAC dapat mengendalikan arus listrik dari dua arah baik dari arah MT1 ke MT2 ataupun dari MT2 ke MT1. Dengan demikian TRIAC dapat digunakan sebagai saklar yang mengendalikan arus DC maupun arus AC. TRIAC akan berubah menjadi kondisi ON dan menghantarkan arus listrik apabila terminal GATE-nya diberikan arus listrik, jika arus listriknya dihilangkan makan TRIAC akan berubah menjadi OFF.

DIAC (Diode Alternating Current)

DIAC adalah Thyristor yang hanya memiliki dua kaki terminal dan dapat menghantar arus listrik dari kedua arah apabila tegangan melampaui batas tegangan breakovernya (tegangan breakdown). DIAC sering disebut juga dengan Bidirectional Thyristor.

Cara Kerja DIAC – DIAC akan berada di kondisi OFF apabila tegangan yang diberikannya masih dibawah tegangan breakover-nya. Ketika tegangan mencapai atau melampaui batas breakover-nya, DIAC akan berubah menjadi kondisi ON dan menghantarkan arus listrik. Setelah DIAC dipicu menjadi ON, DIAC akan terus menghantarkan arus listrik (dalam kondisi ON) meskipun tegangan yang diberikan tersebut turun dibawah tegangan breakover. DIAC hanya akan berhenti menhantarkan arus listrik atau berubah menjadi kondisi OFF apabila tegangan yang diberikannya menjadi “0” atau dengan kata lain arus listriknya diputuskan.

E. 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. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Gambar Bentuk dan Simbol Relay

Dibawah ini adalah gambar bentuk Relay dan Simbol Relay yang sering ditemukan di Rangkaian Elektronika.

Prinsip Kerja Relay

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu :

Electromagnet (Coil)
Armature
Switch Contact Point (Saklar)
Spring

Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian 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 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.
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 :

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).

F. TRANSISTOR PNP

Transistor PNP Bipolar, Transistor Positif-Negatif-Positif. Lapisan material N-Negatif diantara dua Lapisan P-Positif. Tiga terminal Basis (B), Kolektor (C) dan Emitor (E) dan menghubungkan transistor ke papan sirkuit.

Perangkat yang dikontrol sejumlah kecil arus Basis dikendalikan baik Emitor dan arus Kolektor. Transistor PNP memiliki dua Dioda Kristal. Sisi kiri sebagai Diode Emitor-Base dan sisi kanan Dioda Kolektor-Base.

Lubang adalah Pembawa mayoritas Transistor PNP merupakan arus di dalamnya. Arus didalam transistor terbentuk karena perubahan posisi lubang dan arah dari transistor karena Aliran Elektron. Transistor PNP menyala ketika arus kecil mengalir melalui Basis. Arah arus Transistor PNP dari Emitor ke Kolektor.

Polaritas Transistor PNP dibalik berarti "Tenggelam" arus ke Basis sebagai lawan dari Transistor NPN berarti "Sumber" melalui Basisnya. Perbedaan dua jenis transistor adalah Lubang Pembawa penting untuk Transistor PNP, sedangkan Elektron adalah pembawa penting untuk Transistor NPN.

Transistor PNP menggunakan Arus Basis Kecil dan Tegangan Basis Negatif untuk mengendalikan Arus Emitor-Kolektor yang jauh lebih besar. Dengan kata lain, Emitter lebih Positif terhadap Basis sehubungan dengan Kolektor.

Transistor PNP memiliki karakteristik sangat mirip dengan NPN Bipolar, kecuali Polaritas (Biasing) dari arah arus dan tegangan dibalik untuk salah satu dari tiga konfigurasi, Common Base, Common Emitter dan Kolektor Biasa.

Tegangan antara Base-Emitter (VBE), Negatif pada Base dan Positif pada Emitter untuk transistor PNP, Terminal Base selalu Bias Negatif terhadap Emitter. Juga Tegangan Suplai Emitor Positif sehubungan dengan Kolektor (VCE). Jadi untuk transistor PNP untuk melakukan Emitter selalu lebih Positif sehubungan dengan Basis-kolektor.

Emitter terhubung ke tegangan suplai VCC dengan Resistor Beban, RL yang membatasi arus maksimum yang mengalir melalui perangkat yang terhubung ke terminal Kolektor. Basis tegangan VB yang Bias Negatif terhadap Emitter dan terhubung ke Resistor Basis RB, untuk membatasi Arus Basis Maksimum.

Untuk menyebabkan Arus Base mengalir dalam transistor PNP, Base harus lebih Negatif daripada Emitter (Arus meninggalkan Basis) sekitar 0,7 volt (Silikon) atau 0,3 volt (Germanium). Rumus untuk menghitung Basis Resistor, Arus basis atau Arus Kolektor sama dengan Transistor NPN yang setara.

Perbedaan mendasar antara Transistor NPN dan Transistor PNP adalah Bias yang tepat dari Persimpangan Transistor sebagai arah arus dan kutub tegangan selalu berlawanan satu sama lain. Jadi untuk rangkaian di atas: Ic = Ie - Ib sebagai arus harus meninggalkan Base.

Saklar Semikonduktor

Transistor PNP dapat menggantikan Transistor NPN di sebagian besar sirkuit elektronik, satu-satunya perbedaan adalah polaritas tegangan, dan arah aliran arus. Transistor PNP juga dapat digunakan sebagai Perangkat Switching.

Kurva Karakteristik Keluaran untuk transistor PNP terlihat sangat mirip dengan transistor NPN yang ekuivalen kecuali diputar 180o untuk memperhitungkan Tegangan Polaritas terbalik dan Arus, (Arus elektron mengalir keluar dari Basis dan kolektor ke arah baterai). Garis Beban dinamis yang sama dapat ditarik ke Kkurva I-V untuk menemukan Titik Operasi Transistor PNP.

Transistor Matching

Memiliki Transistor PNP, ketika banyak Transistor NPN tersedia dapat digunakan sebagai Penguat atau Solid-State Switch. Memiliki dua jenis Transistor "PNP" dan "NPN", menjadi keuntungan ketika merancang rangkaian penguat daya seperti "Penguat Kelas B".

Penguat Kelas-B menggunakan “Complementary” atau “Matched Pair” (PNP dan satu NPN terhubung bersama) dalam tahap Output atau Rangkaian Kontrol Motor H-Bridge, bila ingin mengontrol Aliran Arus secara merata melalui Motor di kedua arah pada waktu yang berbeda untuk gerakan Maju dan Mundur.

Sepasang Transistor NPN dan PNP sesuai dengan karakteristik identik satu sama lain disebut Transistor Complementary

➤ TIP3055 (NPN Transistor)

➤ TIP2955 (PNP Transistor)

Contoh Transistor Daya Silikon Komplementer atau pasangan yang cocok.

Keduanya memiliki Gain Arus DC, Beta (Ic/Ib) yang dicocokkan hingga 10% dan Arus Kolektor tinggi 15A, ideal untuk Kontrol Motor atau Aplikasi Robotik.

G. VARIABEL RESISTOR

Variable Resistor adalah jenis Resistor yang nilai resistansinya dapat berubah dan diatur sesuai dengan keinginan. Pada umumnya Variable Resistor terbagi menjadi Potensiometer, Rheostat dan Trimpot.

Bentuk dan Simbol Variable Resistor :

4. ANALISA

Pada percobaan tersebut dapat dianalisa semakin besar arus tegangan pada running LED seven segment anoda menggunakan thrystor dimana besar kecilnya potensio mempengaruhi daya laju ganti hidupnya lampu di seven segment dan hasil di oscilloscope (menghitung jumlah pulsa yang dihasilkan dari waktu 1 detik).

Pertama disetting potensio di angka 2K, menunjukkan deret laju nyala di seven segment sangat cepat bergantian dan pembentukan pulsa dalam 1 detik lebih singkat.

Kedua disetting potensio di angka 5K, menunjukkan mulai melambatnya nyala lampu bergantian seperti terbebani dan makin memakan waktu dalam penghasilan 1 pulsa pada 1 detik.

Ketiga disetting potensio di angka max atau 10K, menunjukkan lambatnya pergantian lampu di seven segment dan dalam pembentukan 1 pulsa membutuhkan waktu lebih dari 1 detik.

Keempat pembentukan 1 pulsa = nyala 1 lampu 7 segment.

5. KESIMPULAN

Hasil percobaan yang sudah dibuat seperti diatas dapat disimpulkan bahwa naik turunnya potensio sangat berpengaruh akan hasil dan perubahan waktu ganti nyala lampu pada 7 segment serta pembentukan pulsa pada waktu yang ditentukan.

Jumat, 11 Oktober 2019