Dasar-Dasar Elektronika

Dasar-Dasar Elektronika

Ibarat manusia, sistem elektronik bagi sebuah robot adalah sebagai organ-organ pendukung kerja bagi sistem yang lainnya. Dalam praktik pembuatan LFR ini, kita akan membuat dua buah rangkaian LFR. Rangkaian yang pertama adalah rangkaian untuk LFR tanpa menggunakan program. Rangkaian kedua menggunakan program. Rangkaian program disini menggunakan mikrokontroler seri AT89S51 sebagai chipnya. Kebetulan juga saya menggunakan ini dalam pencodingannya. Sebenarnya kalian bisa menggunakan chip lainnya.

Tapi sebelum masuk ke pembahasan elektronik, marilah kita ulang materi dasar-dasar elektronika dan komponan yang berkaitan dengan LFR.

a. Resistor
Kalian pasti sudah mengetahui apa itu resistor. Resistor adalah komponen untuk membatasi arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Istilahnya seperti saringan. Biasanya ini terbuat dari karbon. Karna anda tahu sendiri kan sifatnya karbon?. Satuan hambatan biasa dilambangkan dengan Ohm.
Resistor umumnya berbentuk tabung dan memiliki dua kaki. Untuk resistor tidak ada kutub-kutubnya atau tidak ada positiv dan negativnya. Warna-warna yang tertera di resistor menandakan besar resistansi. Cara membacanya seperti ini:

Resistor di baca dari gelang paling depan ke gelang toleransi(Cokelat, merah, emas, atau perak). Biasany gelang toleransi berada di pojok dengan lebar yang lebih menonjol.
Contoh.1
gelang pertama : Cokelat(1)
gelang keduan  : Hitam(0)
Gelang ketiga   : Cokelat(1 / *10), banyaknya nol ada "1" atau kali 10.
gelang keempat : Emas (5%)

Nilai resistansi = 100 ohm toleransi 5%

Contoh. 2
Gelang pertama : Hijau (5)
Gelang Kedua : Biru (6)
Gelang ketiga : Merah (2 / *100), banyaknya nol ada '2" atau kali 100.
Gelang keempat : Emas (10%)

Nilai resistansi = 5600 Ohm / 5K6 Ohm toleransi 10%

Rumus resistor
Hukum ohm R=V/I dengan R adalah besar resistansi (ohm); V adalah tegangan listrik (volt); dan l adalah arus listrik (Ampere)

Rankaian Resistor Seri
R = R1 + R2+ R3

Ciri-ciri rangkaian resistor seri adalah:
1. Rankaian resistor seri akan memperbesar nilai resistansi pada suatu untai listrik.
2. Kuar arus yang melalui setiap hambatan adalah sama I_R1 = I_R2 = I_R3
3. Fungsi rangkaian resistor seri adalah sebagai pembagi tegangan.

Rangkaian resistor paralel
1. Rumusnya
R = 1/ R1 + 1/R2 ... + 1/Rn

Ciri-ciri rangkaian resistor paralel adalah:
1. Rangkaian resistor paralel akan memperkecil nilai resistansi pada suatu untai listrik
2. Beda potensial pada setiap hambatan adalah sama V_R1 =V_R2 = V_R3
3. Fungsi rangkaian resistor paralel adalah sebagai pembagi arus.

b. Kapasitor
Prinsip dasar dan Spesifikasi Elektriknya

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang dikenal umuim antara lain udara vakum, keramik, gelas, dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektrode) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul di ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak bisa mengalir menuju kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik tersebut ":tersimpan" selama tidak ada konduksi di ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, fenomena kapasitor tersebut terjadi pada saat muatan-muatan positif dan negaitf di awan berkumpul.

Kapasitansi Kapasitor
Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan suatu kapasitor untuk dapat menampun muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 10¹⁸elektron. Kemudian, Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tagangan 1volt memapu memuat elektron sebanyak 1 coulombs. Rumusnya bisa dituliskan:

Q = C.V

Q = muatan elektron dalam C (coulombs)

C= nilai kapasitansi dalam F (farad)

V= Besar tegangan dalam V (volt)

Dalam praktik pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik), dan konstanta (k) bahan dielektrik. Dengan rumus bisa dituliskan:

C=(8,85x10^-12).(K.A/t)

Untuk rangkaian elektronik praktis, satuan farads sangatlah besar. Umumnya, kapasitor yang ada di pasar memiliki satuan uF,nFm dan pF. Konversi satuan penting diketahui guna memudahkan pembacaan besaran sebuah kapasitor. Misalnya 0,047uF dapat juga dibaca 47nF, atau contoh lain 0.1nF sama denga 100pF.

Tipe Kapasitor

1. Kapasitor electrostatic

Kapasitor electrostatic adalah kelompoik kapasitor yang dibuat degnan bahan dielektrik dari keramik, film, dan mika.

2. Kapasitor electrolythic

kelompok kapasitor ini terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya berupa lapisan metal oksida.

3. Kapasitor Electrochemical

Satu jenis kapasitor yang lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk kapasitor jenis ini adalah baterai dan accu.

3. Diode

Diode memiliki fungsi yang unik yaitu hanya bisa mengalirkan arus dalam satu arah saja. Struktur diode tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur tersebut, arus hanya akan bisa mengalir dari sisi P menuju sisi N.

Untuk pembuatan Line Follower yang digunakan adalah photodioda dan LED

LED (Light Emitting Diode)

LED merupakan komponen yang mampu mengeluarkan emisi cahaya.

Photodioda

Detector dari LED. Apabila banyak cahaya menuju ke Photodioda maka arus semakin besar. Sedangkan jika sedikit cahaya menuju ke Photodioda maka hambatan semakin besar.

Ketika berada di tempat terang(putih), cahaya yang dipantulkan lebih banyak sehingga hambatan pada photodioda lebih kecil. Sebaliknya, pada permukaan berwarna gelap (hitam) cahaya dari LED diserap, sehingga pantulan cahaya lebih kecil.

d. Integrated Circuits (IC)
Dalam proyek pembuatan LFR, dimanfaatkan beberapa IC, yaitu:

IC LM324
Berikut gambar schematik kaki-kai pada IC LM324

IC LM324 merupakan IC yang berisi empat buah operational amplifier (Op-Amp), lihat gambar 3.29 di atas. Pada proyek kita ini, Op-Amp akan dimanfaatkan sebagai penguat sensor infra merah yang digunakan sebagai pendeteksi garis. Namun, dalam kesempatan ini penulis tidak memaparkan secara detail penjelasan mengenai Op-Amp. Pembaca dapat memabca teori mengenai Op-Amp tersebut dalam artikel-artikel lain. Untuk keperluan yang sama, kita juga bisa menggunakan IC Op-Amp seri lain yang merupakan equivalen IC LM324.

IC Motor driver L293D

IC L293D berisi empat buah driver-H berarus tinggi. IC tersebut didesain guna menyediakan pengatur (driver) arus listrik secara dua arah hingga mencapai lebih dari 1 A pada tegangan dari 4,5 V sampai dengan 36 V. Selain itu, IC L293D juga didesain untuk mengendalikan beban induktif seperti relay, solenoid, motor DC, dan motor stepper bipolar, sebaik beban arus tinggi atau tegangan tinggi lain pada aplikasi tegangan supply positif.

IC 74HC/LS00

IC ini merupakan IC transistor-transistor-logic (TTL) unprogrammable yang di dalamnya terkandung empat buah gerbang logika NAND, yaitu kombinasi antargerbang logika AND dengan pembalik atau NOT yang disingkat sebagai gerbang logika NAND. Dengan demikian, kondisi output dari gerbang logika NAND itu berkebalikan dengan output dari gerbang logika AND.

Transistor TIP41/42

Transistor TIP41 merupakan transistor daya yang biasanya digunakan sebagai driver motor pada robot. Masih banyak lagi jenis transistor lain yang bisa digunakan.