Kapasitor

Kapasitor
(Sumber : http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcT1nGiwEelqRKXosnljWA-c2hUiVZ495a_QartPoPPaPHyVL_D4)

Kapasitor merupakan salah satu komponen dasar dalam dunia elektronika. Kapasitor merupakan komponen yang dapat menyimpan energi/muatan listrik dalam jumlah tertentu. Kapasitas kapasitor merupakan kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan listrik. Satuan kapasitas kapasitor menggunakan satuan Farad dengan notasi F. Akan tetapi nilai Farad merupakan nilai yang terlalu besar maka dari itu biasanya kapasitor yang digunakan pada rangkaian elektronika menggunakan orde pikoFarad (pF), nanoFarad (nF), dan mikroFarad (uF). Dimana nilainya:

Pikofarad = 10^-12 Farad

Nanofarad = 10^-9 Farad

Mikrofarad = 10^6 Farad

Kapasitor terbentuk dari dua lempeng konduktor yang diantara lempeng tersebut diisi dengan bahan dielektrika untuk menyimpan muatan. Dari macam-macam bahan dielektrika inilah nama-nama kapasitor diambil. Diantaranya adalah:

• Bahan dielektrik udara atau lebih dikenal dengan variabel kapasitor, umumnya digunakan untuk men-turning frekuensi radio.
• Kapasitor mylar dengan bahan dielektrik mylar umum digunakan pada rangkaian clock frekuensi, alarm atau counter.
• Gelas atau kaca untuk digunakan pada kapasitor yang bekerja pada tegangan tinggi.
• Kapasitor keramik banyak digunakan pada frekuensi tinggi. Seperti pada rangkaian pemancar dan antena, mesin sinar X dan mesin MRI.
• Kapasitor elektrolit dengan bahan dielektrika dari bahan kimia cair, umum digunakan pada frekuensi rendah dan rangkaian daya. Kapasitor elektrolit ini umumnya memiliki kapasitas yang besar-besar.

Simbol skematik dari sebuah kapasitor adalah sangat sederhana, hanya terdiri dari dua buah garis pendek, yang disusun paralel (garis-garis ini merepresentasikan kedua pelat konduktor) yang dipisahkan oleh celah udara. Kawat dihubungkan ke kedua garis sehingga kapasitor itu dapat dihubungkan ke komponen lain. Sedangkan model kapasitor yang kuno adalah berbentuk pelat yang dipisahkan lembaran kosong, yang sebenarnya memiliki bentuk yang lebih akurat untuk merepresentasikan konstruksi kapasitor yang sesungguhnya.

(Sumber : http://airlangga25.files.wordpress.com/2011/08/kapasitor-3.jpg)

Konstruksi Kapasitor

Kapasitor terbentuk dari 2 plat konduktor yang diantaranya terdapat bahan dielektrika yang menyimpan muatan listrik.

(Sumber : http://airlangga25.files.wordpress.com/2011/08/kapasitor-4.jpg)

Secara hipotesis, suatu kapasitor yang dibiarkan/tidak diapa-apakan/tidak disentuh akan mempertahankan kondisi muatan/tegangan yang telah tertinggal di dalamnya dalam jangka waktu tertentu. Hanya dengan sumber arus dari luar yang mampu merubah nilai muatan /tegangan yang telah disimpan pada kapasitor yang ideal ini. Akan tetapi ada arus bocor internal yang menyebabkan kapasitor kehilangan muatannya.

Beberapa faktor yang mempengaruhi nilai kapasitansi dari kapasitor adalah:

1. Luas penampang pelat : Apabila faktor-faktor lain tetap, penampang pelat yang lebih luas akan memberikan nilai kapasitansi yang lebih besar; semakin sempit luas penampang pelat maka semakin kecil nilai kapasitansinya.
2. Jarak antar pelat : Apabila semua faktor tetap, bila jarak antar kedua pelat semakin lebar maka kapasitansinya semakin kecil; semakin dekat jarak antar kedua pelat , semakin besar nilai kapasitansinya.
3. Bahan dielektrik : apabila faktor-faktor lain adalah tetap, semakin besar permitivitas dari bahan dielektrik memberikan nilai kapasitansi yang semakin besar pula; semakin kecil permitivitasnya, semakin kecil pula kapasitansinya.

Rumus perkiraan untuk menghitung kapasitansi sepasang konduktor yang terpisah adalah:

C = ɛ A / d

dimana :
C adalah kapasitansi dalam Farad
ɛ adalah permitivitas dielektrik (nilai absolut, bukan relatif)
A adalah luas penampang pelat dalam meter persegi
d adalah jarak antar pelat dalam meter

Seperti halnya resistor, kapasitor juga ada yang bernilai tetap kapasitasnya dan ada juga yang nilai kapasitasnya dapat diubah-ubah. 

(Sumber : http://airlangga25.files.wordpress.com/2011/08/kapasitor-19.jpg)

Kapasitor Disusun Seri dan Paralel

Jika kapasitor disusun seri, maka nilai kapasitansinya akan menjadi lebih kecil dari kapasitas kapasitor terkecil yang terpasang. Karena dengan menyusun seri, sama halnya dengan menambah jarak antar plat.

(Sumber : http://airlangga25.files.wordpress.com/2011/08/kapasitor-20.jpg)

Nilai kapasitas total dari kapasitor yang disusun seri dapat dihitung dengan persamaan:

Jika kapasitor disusun secara paralel, maka nilai kapasitasn totalnya akan menjadi lebih besar dari nilai kapasitas kapasitor yang terpasang. Karena dengan menghubungkan kapasitor secara paralel sama halnya dengan memperluas penampang plat konduktor dalam kapasitor.

(Sumber : http://airlangga25.files.wordpress.com/2011/08/kapasitor-22.jpg)

Nilai kapasitas total dari kapasitor yang dipasang paralel dapat dihitung dengan persamaan:

Ctotal = C1 + C2 + …………..+Cn

Untuk memperoleh kinerja kapasitor yang baik maka ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan:

• Tegagan kerja : karena kapasitor tidak lebih hanya sebuah dua konduktor yang dipisahkan oleh sebuah insulator (atau dielektrik), anda harus memperhatikan tegangan maksimum yang diperbolehkan dipasangkan kepadanya. Bila tegangan yang dipasangkan kepada kapasitor terlalu besar, rating “breakdown” dari bahan dilektrik itu bisa saja terlampaui, sehingga bahan dielektrik itu akan menjadi konduktor, maka terjadilah short circuit internal pada kapasitor itu.
• Polaritas : Beberapa kapasitor dibuat dengan polaritas yang dapat ditoleransi (apabila kita salah memasangkan polaritas tegangan pada kapasitor, maka kapasitor masih dapat berfungsi sebagaimana mestinya), tetapi ada kapasitor yang tidak boleh terbalik polaritasnya.

Kapasitor yang memiliki polaritas disebut kapasitor polar, kapasitor polar ini dalam pemasangannya tidak boleh terbalik. Contoh dari kapasitor polar adalah Kapasitor Elektrolit (ELCO) polaritas pada kaki komponen ini telah ditandai dengan jelas pada badan komponen. Biasanya untuk kaki positif memiliki kaki yang lebih panjang, sedangkan kaki negatif lebih pendek, atau ada garis putih/hitam bertanda negatif pada badan komponen.

Gambar Kapasitor Elektrolit

Gambar simbol kapasitor

(Sumber : http://abisabrina.files.wordpress.com/2010/07/simbol-kapasitor.jpg)

Read More

Resistor

Resistor merupakan komponen elektronika yang sangat banyak penggunaannya. Resistor berfungsi untuk menahan arus listrik yang melaluinya. Satuan dari komponen ini sama dengan satuan hambatan yaitu Ohm. Resistor komposisi karbon terdiri dari sebuah unsur resistif berbentuk tabung dengan kawat atau tutup logam pada kedua ujungnya. Badan resistor dilindungi dengan cat atau plastik. Resistor komposisi karbon lawas mempunyai badan yang tidak terisolasi, kawat penghubung dililitkan disekitar ujung unsur resistif dan kemudian disolder. Resistor yang sudah jadi dicat dengan kode warna sesuai dengan nilai resistansinya.

Unsur resistif dibuat dari campuran serbuk karbon dan bahan isolator (biasanya keramik). Resin digunakan untuk melekatkan campuran. Resistansinya ditentukan oleh perbandingan dari serbuk karbon dengan bahan isolator. Resistor komposisi karbon sering digunakan sebelum tahun 1970-an, tetapi sekarang tidak terlalu populer karena resistor jenis lain mempunyai karakteristik yang lebih baik, seperti toleransi, kemandirian terhadap tegangan (resistor komposisi karbon berubah resistansinya jika dikenai tegangan lebih), dan kemandirian terhadap tekanan/regangan. Selain itu, jika resistor menjadi lembab, panas solder dapat mengakibatkan perubahan resistansi dan resistor jadi rusak. Walaupun begitu, resistor ini sangat reliabel jika tidak pernah diberikan tegangan lebih ataupun panas lebih. Resistor ini masih diproduksi, tetapi relatif cukup mahal. Resistansinya berkisar antara beberapa miliohm hingga 22 MOhm.

Nilai resistansi resistor dapat ditemukan pada bodi resistor tersebut biasanya berupa kode gelang warna atau angka (pada jenis surface mounted). Untuk penanda gelang warna ada resistor dengan 4 gelang warna dan 5 gelang warna. masing masing warna memiliki nilai masing-masing seperti dalam tabel berikut:

(Sumber : http://ainuraini-ainuraini.blogspot.com/2012/02/resistor.html)

Untuk membaca nilai resistornya, kita tinggal mengurutkan warnanya dan membaca nilai pada tabel di atas. Misal resistor 4 Gelang dengan warna Coklat, Merah, Merah, Emas maka nilainya:

Gelang 1 Coklat = 1

Gelang 2 Merah = 2

Gelang 3 Merah = x 100 Ohm (Untuk resistor 4 gelang, gelang 3 dilihat pada kolom gelang 4 pada tabel)

Gelang 4 Emas   = 5% (Untuk resistor 4 gelang, gelang 4 adalah toleransi atau gelang 5 pada tabel)

Jadi nilai resistor di atas = 12 x 100 Ohm toleransi 5%

                                    = 1200 Ohm = 1K2 Ohm 5%

Misal resistor 5 Gelang dengan warna Merah, Hitam, Hitam, Merah, Coklat maka nilainya:

Gelang 1 Merah = 2

Gelang 2 Hitam  = 0

Gelang 3 Hitam  = 0

Gelang 4 Merah = x 100 Ohm

Gelang 5 Coklat = toleransi 1% 

Jadi nilai resistor di atas = 200 x 100 Ohm toleransi 1%

                                    = 20000 Ohm = 20KOhm 1%

Resistor berdasarkan nilainya dibagi menjadi 2 golongan yaitu Resistor Tetap dan Resistor Variabel.
Resistor tetap merupakan resistor yang nilai hambatannya tidak berubah. Resistor variabel nilai hambatannya dapat diubah-ubah. Ada bermacam-macam resistor variabel, diantaranya:
a. Trimpot/Potensiometer
Merupakan resistor yang dapat diubah-ubah nilai hambatannya dengan cara memutar bagian tertentu pada trimpot/potensio tersebut. Trimpot/potensiometer terdiri dari sebuah lintasan karbon dan konduktor yang dapat berputar, saat diputar salah satu konduktor akan merubah panjang atau pendek lintasan karbon sehingga nilai hambatannya berubah bergantung pada panjang atau pendeknya lintasan karbon yang terbentuk dari perputaran yang dilakukan. Trimpot dan potensiometer memiliki prinsip kerja yang sama, hanya saja pada trimpot ukurannya lebih kecil dan biasa langsung dipasang pada papan circuit, untuk mengubah nilainya diputar dengan menggunakan obeng trimmer. Sedangkan Potensiometer memiliki ukuran yang lebih besar dan memiliki tuas sehingga dapat diputar dengan tangan Perbandingan antara trimpot dengan potensio dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar bermacam bentuk trimpot

(Sumber : http://elektronika-dasar.com/wp-content/uploads/2011/12/Trimpot.gif)

Gambar ukuran trimpot

(Sumber : http://arimaninfo.blogspot.com/2009/09/tugas-komponen-elektronika.html)

Gambar simbol dan berbagai bentuk potensio meter

(Sumber : http://electroniclib.files.wordpress.com/2009/11/4.jpg)

b. Light Dependent Resistor (LDR)

Merupakan resistor variabel yang peka terhadap cahaya. Nilai hambatan LDR dapat berubah-ubah tergantung pada intensitas cahaya yang mengenainya. Nilai hambatan LDR akan berkurang jika terkena cahaya. Resistor jenis ini memiliki bagian yang peka cahaya dari bahan Cadmium Sulfida (CdS) yang merupakan semikonduktor peka cahaya. Komponen ini banyak dimanfaatkan sebagai komponen sensor cahaya.

Gambar komponen LDR

(Sumber : http://image.made-in-china.com/2f1j00KBItjAgsbGzY/Cds-Photoconductive-Cell-Photoresistor-LDR.jpg)

Simbol Komponen LDR

(Sumber : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/13/Photoresistor.svg/220px-Photoresistor.svg.png)

c. Thermistor

Thermistor merupakan resistor yang peka dengan temperatur. Nilai hambatan thermistor berubah-ubah tergantung pada suhu lingkungan disekitarnya. Komponen ini banyak digunakan untuk komponen sensor suhu, pembatas arus, pengaman arus lebih dan pengatur suhu otomatis. Komponen ini memiliki jangkauan suhu antara -90 derajat celsius sampai 130 derajat celsius. Ada dua macam thermistor tergantung pada koefisien suhunya. Jika koefisien Positif maka resistansi akan meningkat sebanding dengan peningkatan suhu, jika koefisien negatif maka sebaliknya resistansi meningkat sebanding dengan penurunan suhu.

Gambar thermistor tipe NTC

(Sumber : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3b/NTC_bead.jpg/220px-NTC_bead.jpg)

Simbol thermistor

(Sumber : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/10/Thermistor.svg/150px-Thermistor.svg.png)

Resistor Seri dan Paralel

Resistor dapat dipasang secara seri maupun secara paralel. Jika resistor dipasang secara seri maka nilai hambatan totalnya akan menjadi lebih besar sari nilai hambatan terbesar yang terpasang karena dengan memasang secara seri maka lintasan karbon penghambat akan semakin panjang. Untuk menghitung nilai hambatan total resistor yang terpasang secara seri dengan persamaan berikut:

Bentuk rangkaian seri resistor sebagai berikut:

Jika resistor dipasang secara paralel, maka nilai hambatannya akan lebih kecil dari hambatan terkecil yang terpasang.

Bentuk rangkaian paralel resistor:

Untuk menghitung nilai hambatan total dari rangkaian resistor yang terpasang paralel dapat dengan persamaan berikut:

Read More

Pengaturan Putaran Motor Listrik (2)

Motor Dahlander

(Sumber : http://www.lucas-nuelle.com/images/axilon/NEUBILD/Artikelbilder/SE/26/SE2672-3K.jpg)

Pada tulisan sebelumnya yang berjudul Pengaturan Putaran Motor Listrik (1) disebutkan tentang cara-cara pengaturan putaran motor listrik DC, dan pada tulisan ini akan melanjutkan pembahasan sebelumnya akan tetapi akan membahas pengaturan putaran motor listrik AC.

2. Mengatur putaran motor AC

a. Mengatur arah putar motor AC 1 phase

Pengaturan arah putaran pada motor listrik AC 1 phase pinsipnya sama dengan pada motor DC yaitu dengan mengubah arah medan putarnya. Untuk mengubah arah putaran motor AC 1 Phase dapat dengan mengubah posisi sambungan kumparan bantu motor 1 Phase.

(Sumber : http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/04/motor-listrik-ac-satu-fasa.html)

Pada gambar diatas ada dua konfigurasi rangkaian yang pertama putar CW (clockwise) dan yang kedua CCW (counter clockwise).

Pada gambar diatas kumparan utama U1-U2 dan kumparan bantu Z1-Z2. Pada gambar pertama kumparan bantu Z1 terhubung dengan NOL dan ujung Z2 terhubung dengan kapasitor yang terhubung dengan phasa, sedang pada gambar kedua kumparan bantu Z1 terhubung dengan kapasitor yang terhubung pada phasa dan Z2 terhubung dengan NOL. Pergantian tersebut akan menimbulkan arah medan putar yang berbeda sehingga arah putaran motor dapat berubah.

b. Mengatur kecepatan putar motor AC 1 phase
Kecepatan putar motor AC dapat dihitung dengan rumus :



Dari persamaan di atas maka untuk mengubah-ubah nilai Ns dapat dilakukan dengan mengubah nilai frekuensi (f) atau mengubah jumlah kutub motor (p), selain itu juga dapat dengan cara mengatur tegangan yang masuk ke motor akan tetapi cara ini jarang dilakukan karena jika tegangan berkurang maka torsinya juga berkurang jika dalam kondisi berbeban.
Cara yang paling banyak digunakan adalah dengan mengubah-ubah nilai frekuensi arus AC yang masuk, hal ini semakin mudah dilakukan dengan bantuan alat inferter yang mampu memanipulasi frekuensi dan tersedia untuk beragam daya motor.

c. Mengatur Arah Putar Motor AC 3 Phase
Pengaturan arah putaran pada motor AC 3 Phase dilakukan dengan menukar urutan dua dari tiga phase yang masuk ke motor. Maksudnya adalah, misalnya urutan phase yang masuk adalah R-S-T, untuk merubah arah putarannya phase masukan diubah menjadi T-S-R atau S-R-T atau R-T-S.

(Sumber : http://aank123.files.wordpress.com)

Pada gambar di atas, jika MC1 yang bekerja maka phase yang masuk ke motor adalah R-S-T maka motor akan berputar searah jarum jam (Clockwise) akan tetapi jika MC2 yang bekerja maka urutan phase yang masuk ke motor adalah R-T-S perubahan urutan phase ini akan menyebabkan perubahan arah putaran motor dari Clockwise menjadi Counter Clockwise (Berlawanan arah jarum jam). Jadi dengan merubah urutan phase yang masuk ke motor maka arah putaran motor dapat diubah.

d. Mengatur Kecepatan Putar Motor AC 3 Phase

Pengaturan kecepatan motor 3 phase dapat dilakukan dengan menggunakan motor Dahlander, pada prinsipnya sama dengan menambah jumlah kutub motor listrik. Pada motor dahlander tiap kumparan memiliki dua ujung, atau masing-masing kumparan memiliki center tap. Jadi dengan mengubah sambungan pada center tap atau ujung kumparan maka jumlah kutubnya akan berubah sehingga kecepatan dapat diubah karena faktor pembaginya berubah. Sambungan kumparan-kumparan pada motor dahlander dapat dilihat pada gambar berikut:

Konfigurasi diatas adalah untuk sambungan motor kecepatan rendah dimana antar jala-jala terdapat 2 kumparan sehingga tahanannya lebih besar sehingga arus yang masuk menjadi berkurang sehingga kecepatan motor berkurang. Untuk kecepatan tinggi konfigurasi sambungan dapat dibentuk menjadi:

Pada gambar di atas tempat masuknya sumber L1-L2-dan L3 diubah kemudian ujung-ujung kumparan lain dihubung-singkatkan. Jika dicermati dan ditarik maka akan menjadi rangkaian bintang yang diparalel sebagai berikut:

Gambar sambungan dahlander Y-Y

Sambungan di atas akan membuat arus yang masuk menjadi besar karena hambatan kumparan yang diparalel semakin kecil sehingga kecepatan motor menjadi lebih tinggi dari sambungan segitiga.

Contoh rangkaian kontrol pengendali motor dahlander dua kecepatan:

(Sumber : http://www.8ung.at/elektrotechnik/bilder/schaltungen/fz_dahlander.gif)

Pada gambar di atas jika tombol S2 ditekan maka K1 bekerja dan menghubungkan U1-V1-W1 pada sumber R-S-T sehingga motor pada sambungan delta. Saat tombol S3 ditekan, maka K1 akan terputus dan akan mengaktifkan K2 dan K3 yang akan mengubah sambungan menjadi sambungan Star, sehingga kecepatan motor akan berubah.

Read More