Teknik Menyolder

Soldering (proses menyolder) didefinisikan dengan “menggabungkan beberapa logam (metal) secara difusi yang salah satunya mempunyai titik cair yang relatif berbeda”. Dengan kata lain, kita bisa menggabungkan dua atau lebih benda kerja (metal) dimana salah satunya mempunyai titik cair relatif lebih rendah, sehingga metal yang memiliki titik cair paling rendah akan lebih dulu mencair. Ketika proses penyolderan (pemanasan) di hentikan, maka logam yang mencair tesebut akan kembali membeku dan menggabungkan secara bersama-sama metal yang lain. Proses menyolder biasanya diaplikasikan pada peralatan elektronik untuk menempelkan/menggabungkan antara benda metal yang satu dengan yang lainnya.

Untuk melakukan penyolderan tentu saja diperlukan kemampuan atau keahlian (skill). Ada beberapa langkah yang harus kita ketahui sebelum kita menyolder, diantaranya :

Peralatan

Peralatan yang dibutuhkan pada waktu menyolder, diantaranya :

• Timah solder/Tinol (metal yang mempunyai titik cair cukup rendah sehingga mudah mencair);

• Multitester/Multimeter (digunakan untuk memeriksa komponen sebelum disolder);

• Penjepit/tang (digunakan untuk menjepit kaki komponen elektronika yang akan di solder, sehingga komponen tersebut mudah dipasang dan tidak terlalu panas karena sebagian panas akan disalurkan pada penjepit);

• Penghisap solder atau atraktor (digunakan untuk membersihkan tinol baik yang ada pada PCB maupun komponen, juga digunakan untuk mempermudah waktu mencabut komponen dari PCB);

• Dudukan solder (digunakan untuk meletakan solder yang panas ketika sedang tidak digunakan).

Persiapan

• Dipasaran terdapat solder yang mempunyai rentang daya antara 15 watt s/d 40 watt. Semakin besar tegangannya, solder tersebut akan semakin panas. Dalam pemilihan solder yang harus kita perhatikan adalah benda kerja yang akan di solder. Untuk menyolder komponen elektronika dianjurkan menggunakan solder yang berkekuatan 30 watt, supaya tidak terlalu panas yang menyebabkan komponen yang disolder menjadi rusak.

• Periksa PCB dan komponen elektronika yang akan di solder. Pastikan bahwa komponen-komponen tersebut bisa berfungsi sesuai dengan yang diharapkan.

Proses Penyolderan

• Bersihkan PCB dari kotoran atau minyak dengan menggunakan kain wol dan thinner atau menggunakan alat pembersih yang lain. Hindarkan alat pembersih yang bisa menyebabkan korosi pada PCB maupun jalur-jalur yang ada pada PCB

• Bersihkan komponen-komponen elektronika yang akan di solder, terutama bagian yang akan di solder (kaki-kakinya) dengan menggunakan pisau cutter.

• Panaskan solder sampai solder tersebut mampu mencairkan tinol.

• Pasang terlebih dahulu  komponen yang akan di solder pada PCB , setelah komponen terpasang, lakukan penyolderan. Urutan proses penyolderan yang benar dimulai dari komponen pasif  terlebih dahulu ( Resistor, Kapasitor, Induktor, dioda ) ke komponen Aktif (Transistor, IC). Setelah disolder, langkah selanjutnya adalah pemotongan kaki-kaki komponen. . Untuk komponen seperti IC, usahakan jangan menyolder secara langsung ke PCB karena panas akibat penyolderan bisa merusak IC tersebut, tetapi gunakan socket/dudukan untuk memasangnya. Socket digunakan untuk menjaga supaya IC tidak terkena panas pada waktu menyolder, selain itu juga untuk mempermudah penggantian bila IC tersebut  rusak, karena IC termasuk komponen yang paling sering mengalami kerusakan.

Cara pemasangan komponen pada PCB, yaitu dengan cara menacapkan kaki-kaki komponen tersebut pada lubang yang sudah disediakan pada PCB. Setelah di tancapkan, bengkokkan kakinya + 45^o supaya komponen tersebut tidak terlepas dan untuk mempermudah pada waktu menyoldernya.

Solderan yang baik adalah solderan yang berbentuk gunung dengan ketinggian+ 0,75 mm

Pemeriksaan
Setelah proses penyolderan selesai, proses selanjutnya adalah memeriksa hasil  solderan, periksalah hasil solderan apakah  ada solderan yang kurang baik,atau komponen yang rusak akibat panas dari solder. periksalah juga jalur-jalur yang ada pada PCB jangan sampai ada yang rusak atau saling berhubungan akibat lelehan tinol yang akan mengakibatkan hubungan pendek

Pelapisan
Proses terakhir setelah semua proses di atas selesai adalah memberi lapisan terutama pada bagian bawah PCB yang ada soldernya dengan bahan yang bersifat isolator, misalnya cat/vernish. Hal ini dilakukan supaya rangkaian tadi terhindar dari korosi akibat oksidasi.

Cara Membuat PCB dengan Printer Laser

        Banyak cara untuk membuat PCB, mulai dari menggambar manual menggunakan spidol permanen untuk menggambar jalur pada PCB polos, metode negatif film, sampai menggunakan teknik sablon. Membuat PCB menggunakan spidol untuk menggambar jalur pada PCB merupakan cara paling sederhana dan praktis dan dapat kita kerjakan sendiri, tetapi metode ini tidak cocok untuk membuat PCB dengan tingkat kerumitan yang tinggi.

       Metode negatif film merupakan metode membuat PCB yang bisa menghasilkan PCB yang berkualitas, tetapi metode ini tentu-nya tidak murah dan kita tidak dapat melakukan-nya sendiri. Untuk metode membuat PCB menggunakan teknik sablon adalah metode favorit saya karena bisa menghasilkan PCB berkualitas tanpa mengeluarkan banyak biaya, tetapi sekali lagi metode ini tidak bisa dilakukan sendiri, harus dilakukan oleh orang yang bisa dan menguasai teknik sablon.

       Maka dari itu saya mencari-cari informasi bagaimana cara membuat PCB yang praktis, berkualitas dan dapat dilakukan sendiri di rumah. Akhirnya saya menemukan teknik membuat PCB menggunakan printer laser melalui internet. Kemudian saya praktekkan dan saya coba dan hasilnya sangat memuaskan dan sesuai dengan apa yang saya harap-kan.

Sebenarnya metode membuat PCB menggunakan printer laser hampir mirip seperti metode sablon hanya media-nya saja yang berbeda. Untuk memulai bagaimana cara membuat PCB menggunakan printer laser sediakanlah beberapa bahan berikut ini:

1. PCB polos
2. Printer Laser
3. Kertas HVS (direkomendasikan menggunakan glossy photo paper atau kertas majalah atau kertas yang permukaannya glossy)
4. Ferrit Klorit
5. Wadah plastik atau wadah non-logam
6. Setrika
7. Air mendidih

01Pertama, siapkan gambar PCB yang akan dicetak (misal dari gambar PCB yang kita buat menggunakan Corel Draw) dengan skala 1:1 (ukuran sebenarnya). Cetak Gambar PCB menggunakan printer laser pada kertas glossy photo paper atau kertas majalah (majalah bekas) atau kertas yang memiliki permukaan glossy. Kemudian potong kertas sesuai dengan ukuran PCB. Metode ini hanya bisa dilakukan menggunakan printer laser dan tidak akan bekerja bila menggunakan printer inkjet, printer DeskJet, atau dot matrix.Apabila Menggunakan printer inkjet, printer DeskJet, atau dot matrix, cetak Gambar PCB pada Kertas HVS terlebih dahulu, Kemudian copy Gambar PCB (yang dicetak pada Kertas HVS) pada kertas glossy photo paper dengan mesin foto copy yang bermerk XEROX.

02Kedua, hadapkan sisi yang terdapat cetakan gambar PCB dengan sisi PCB polos yang terdapat lapisan tembaga-nya, tempatkan pada permukaan yang rata seperti lantai rumah atau meja.

03Ketiga, siapkan setrika dan atur tingkat panas pada posisi katun (cotton). Tingkat panas jangan kurang atau terlalu panas karena nanti-nya tinta dari printer laser tidak akan menempel sempurna ke PCB, bahkan jika terlalu panas PCB bisa rusak. Lakukan penekanan yang kuat dan merata pada setiap bagian PCB, gerakan penekanan dilakukan seperti pada saat proses setrika pakaian tetapi dengan tekanan yang lebih kuat dan usahakan satu arah. Lakukan proses ini selama 5 menit hingga semua bagian tinta menempel sempurna pada PCB.

04Keempat, hasil dari proses ke-tiga lalu rendam ke dalam air mendidih yang sudah disediakan sebelumnya. Hal ini bertujuan untuk mempermudah kita memisahkan kertas dengan tinta dari printer laser yang menempel pada PCB. Rendam hingga kira-kira 2 menit atau kertas sudah terlihat lunak dan mudah untuk dipisahkan dari tinta.

05Kelima, perlahan-lahan pisahkan kertas yang telah lunak hingga hanya terdapat bagian tinta menempel pada PCB saja. Jaga agar kertas tetap basah dan lunak hal ini akan mempermudah pekerjaan kita. Pada tutorial ini saya mempergunakan kertas HVS, sehingga akan ada serat kertas yang sulit dipisahkan dari tinta. Oleh karena itu mengapa di rekomendasikan menggunakan kertas yang memiliki permukaan glossy adalah untuk mempermudah proses pemisahan ini.

Jika tinta tidak sengaja terkelupas, kita tidak perlu kecewa karena jika tidak terlalu parah hal ini dapat diatasi dengan menambal bagian yang terkelupas dengan spidol permanen.

06Keenam, Siapkan wadah plastik atau wadah yang terbuat dari bahan non-logam seperti keramik atau melamin, jika kita menggunakan bahan logam maka bahan logam pada wadah akan ikut terlarut dalam larutan FeCl. Masukan FeCl kedalam wadah kira-kira sebanyak 2 - 3 sendok makan kemudian seduh dengan air panas (jangan terlalu banyak).

Semakin banyak takaran FeCl akan semakin cepat proses pelarutan PCB, untuk tutorial ini saya menggunakan takaran yang cukup banyak untuk mengatasi serat kertas yang masih menempel pada tinta agar menghasilkan hasil yang memuaskan.

07Ketujuh, masukan PCB yang telah memiliki cetakan jalur PCB ke dalam larutan FeCl. Coba Anda perhatikan PCB-nya, disana masih tersisa serat kertas yang menempel pada tinta. Oleh karena itu saya menggunakan takaran yang cukup banyak untuk mengatasi hal tersebut.

08Kedelapan, goyang wadah perlahan hingga lapisan tembaga pada PCB yang tidak tertutup oleh tinta larut oleh larutan FeCl. Lakukan proses ini di bawah sinar matahari untuk mempercepat proses pelarutan. Biasanya proses pelarutan akan berkisar antara 3 sampai 5 menit.

Lakukan proses ini di luar ruangan dan jauhkan dari jangkauan anak-anak karena proses ini melibatkan bahan kimia berbahaya!

 

09Kesembilan, jika kira-kira semua lapisan tembaga yang tidak tertutup tinta sudah menghilang semua, bersihkan PCB dengan air bersih dan keringkan kemudian kita akan menuju proses berikutnya.

Buang limbah FeCl ke tempat aman yang tidak mencemari lingkungan dengan begitu Anda telah membantu proses pelestarian alam.

10Kesepuluh, adalah proses membuat lubang pada PCB menggunakan bor listrik untuk penempatan kaki-kaki komponen elektronika. Gunakan pengaturan putaran dengan RPM rendah pada bor agar mempermudah proses pemboran.

11Kesebelas, adalah proses finishing dimana tinta yang masih menempel pada jalur PCB dihilangkan agar mempermudah kita pada saat proses soldering nanti-nya. Selain itu saya menambahkan cetakan silkscreen yang menggambarkan posisi komponen pada bagian atas PCB (walaupun tidak terlalu sempurna) dengan menggunakan teknik yang sama seperti pada proses pertama hingga proses kelima. Dengan begini PCB berkualitas buatan rumah pun selesai dibuat.

12    Ini merupakan contoh lain dari PCB yang sudah pernah dibuat menggunakan metode yang sama.

SELAMAT MENCOBA,,,,,,,,

DIODA

1. Teori Dasar

Dioda ialah jenis VACUUM tube yang memiliki dua buah elektroda. Dioda tabung pertama kali diciptakan oleh seorang ilmuwan dari Inggris yang bernama Sir J.A. Fleming (1849-1945) pada tahun 1904.

Gambar 3.1 Struktur Dioda

Struktur dan skema dari dioda dapat dilihat pada gambar di atas.
Pada dioda, plate diletakkan dalam posisi mengelilingi katoda sedangkan heater disisipkan di dalam katoda. Elektron pada katoda yang dipanaskan oleh heater akan bergerak dari katoda menuju plate.

Untuk dapat memahami bagaimana cara kerja dioda kita dapat meninjau 3 situasi sebagai berikut ini yaitu :

1. Dioda diberi tegangan nol
2. Dioda diberi tegangan negative
3. Dioda diberi tegangan positive

• Dioda Diberi Tegangan Nol

Gambar 3.2. Dioda Diberi Tegangan Nol

Ketika dioda diberi tegangan nol maka tidak ada medan listrik yang menarik elektron dari katoda. Elektron yang mengalami pemanasan pada katoda hanya mampu melompat sampai pada posisi yang tidak begitu jauh dari katoda dan membentuk muatan ruang (Space Charge). Tidak mampunya elektron melompat menuju katoda disebabkan karena energi yang diberikan pada elektron melalui pemanasan oleh heater belum cukup untuk menggerakkan elektron menjangkau plate.

• Dioda Diberi Tegangan Negative

Gambar 3.3 Dioda Diberi Tegangan Negative

Ketika dioda diberi tegangan negatif maka potensial negatif yang ada pada plate akan menolak elektron yang sudah membentuk muatan ruang sehingga elektron tersebut tidak akan dapat menjangkau plate sebaliknya akan terdorong kembali ke katoda, sehingga tidak akan ada arus yang mengalir.

• Dioda Diberi Tegangan Positive

Gambar 3.4 Dioda Diberi Tegangan Positive

Ketika dioda diberi tegangan positif maka potensial positif yang ada pada plate akan menarik elektron yang baru saja terlepas dari katoda oleh karena emisi thermionic, pada situasi inilah arus listrik baru akan terjadi. Seberapa besar arus listrik yang akan mengalir tergantung daripada besarnya tegangan positif yang dikenakan pada plate. Semakin besar tegangan plate akan semakin besar pula arus listrik yang akan mengalir.

Oleh karena sifat dioda yang seperti ini yaitu hanya dapat mengalirkan arus listrik pada situasi tegangan tertentu saja, maka dioda dapat digunakan sebagai penyearah arus listrik (rectifier). Pada kenyataannya memang dioda banyak digunakan sebagai penyearah tegangan AC menjadi tegangan DC.

2. Karakteristik Dioda

Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah. Penyearah digunakan untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus atau tegangan tersebut harus benar-benar rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi peralatan yang dicatu.

Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat popular digunakan dalam rangkaian elektronika, karena bentuknya sederhana dan penggunaannya sangat luas. Ada beberapa macam rangkaian dioda, diantaranya : penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full-Wave Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper) maupun pengganda tegangan (Voltage Multiplier). Di bawah ini merupakan gambar yang melambangkan dioda penyearah.

Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebut Katoda. Lambang dioda seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya ini mengingatkan kita pada arus konvensional dimana arus mudah mengalir dari sisi P ke sisi N.

Dioda terbagi atas beberapa jenis antara lain :

• Dioda germanium

• Dioda silikon

• Dioda selenium

• Dioda zener

• Dioda cahaya (LED)

Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Beranjak dari penemuan dioda, para ahli menemukan juga komponen turunan lainnya yang unik. Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.

Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau menggunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.

Sebaliknya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P.

Tentu jawabannya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus. Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor. Tidak serta merta di atas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt di atas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (depletion layer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah di atas 0.7 volt. Kira-kira 0.3 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.

Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.

3.  Zener

Phenomena tegangan breakdown dioda ini mengilhami pembuatan komponen elektronika lainnya yang dinamakan zener. Sebenarnya tidak ada perbedaan struktur dasar dari zener, melainkan mirip dengan dioda. Tetapi dengan memberi jumlah doping yang lebih banyak pada sambungan P dan N, ternyata tegangan breakdown dioda bisa makin cepat tercapai. Jika pada dioda biasanya baru terjadi breakdown pada tegangan ratusan volt, pada zener bisa terjadi pada angka puluhan dan satuan volt. Di datasheet ada zener yang memiliki tegangan Vz sebesar 1.5 volt, 3.5 volt dan sebagainya.

Ini adalah karakteristik zener yang unik. Jika dioda bekerja pada bias maju maka zener biasanya berguna pada bias negatif (reverse bias).

4.  LED

LED adalah singkatan dari Light Emitting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang dipakai adalah gallium, arsenic dan phosphorus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang ada adalah warna merah, kuning dan hijau. LED berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi daya-nya. Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacam-macam, ada yang persegi empat, bulat dan lonjong.

LED terbuat dari berbagai material setengah penghantar campuran seperti misalnya gallium arsenida fosfida (GaAsP), gallium fosfida (GaP), dan gallium aluminium arsenida (GaAsP). Karakteristiknya yaitu kalau diberi panjaran maju, pertemuannya mengeluarkan cahaya dan warna cahaya bergantung pada jenis dan kadar material pertemuan. Ketandasan cahaya berbanding lurus dengan arus maju yang mengalirinya. Dalam kondisi menghantar, tegangan maju pada LED merah adalah 1,6 sampai 2,2 volt, LED kuning 2,4 volt, LED hijau 2,7 volt. Sedangkan tegangan terbaik maksimum yang dibolehkan pada LED merah adalah 3 volt, LED kuning 5 volt, LED hijau 5 volt.

LED mengkonsumsi arus sangat kecil, awet dan kecil bentuknya (tidak makan tempat), selain itu terdapat keistimewaan tersendiri dari LED itu sendiri yaitu dapat memancarkan cahaya serta tidak memancarkan sinar infra merah (terkecuali yang memang sengaja dibuat seperti itu).

Cara pengoperasian LED yaitu :

Selalu diperlukan perlawanan deretan R bagi LED guna membatasi kuat arus dan dalam arus bolak balik harus ditambahkan dioda penyearah.

5.  Aplikasi

Dioda banyak diaplikasikan pada rangkaian penyearah arus (rectifier) power suplai atau konverter AC ke DC. Di pasar banyak ditemukan dioda seperti 1N4001, 1N4007 dan lain-lain. Masing-masing tipe berbeda tergantung dari arus maksimum dan juga tegangan breakdown-nya. Zener banyak digunakan untuk aplikasi regulator tegangan (voltage regulator). Zener yang ada dipasaran tentu saja banyak jenisnya tergantung dari tegangan breakdown-nya. Di dalam datasheet biasanya spesifikasi ini disebut Vz (zener voltage) lengkap dengan toleransinya, dan juga kemampuan dissipasi daya.

LED sering dipakai sebagai indikator yang masing-masing warna bisa memiliki arti yang berbeda. Menyala, padam dan berkedip juga bisa berarti lain. LED dalam bentuk susunan (array) bisa menjadi display yang besar. Dikenal juga LED dalam bentuk 7 segment atau ada juga yang 14 segment. Biasanya digunakan untuk menampilkan angka numerik dan alphabet.

1. RESISTOR

• Ringkasan Teori

Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan seperti tembaga, perak, emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan-bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, yaitu bahan material seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron sehingga disebut sebagai isolator.

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena bisa berfungsi sebagai pengatur atau untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Dengan resistor, arus listrik dapat didistribusikan sesuai dengan kebutuhan. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol Ω (Omega).

Di dalam rangkaian elektronika, resistor dilambangkan dengan huruf “R“. Dilihat dari bahannya, ada beberapa jenis resistor yang ada dipasaran antara lain : Resistor Carbon, Wirewound, dan Metalfilm. Ada juga Resistor yang dapat diubah-ubah nilai resistansinya antara lain : Potensiometer, Rheostat dan Trimmer (Trimpot). Selain itu ada juga Resistor yang nilai resistansinya berubah bila terkena cahaya namanya LDR (Light Dependent Resistor) dan resistor yang nilai resistansinya akan bertambah besar bila terkena suhu panas yang namanya PTC (Positive Thermal Coefficient) serta resistor yang nilai resistansinya akan bertambah kecil bila terkena suhu panas yang namanya NTC (Negative Thermal Coefficient).

Untuk resistor jenis carbon maupun metalfilm biasanya digunakan kode-kode warna sebagai petunjuk besarnya nilai resistansi (tahanan) dari resistor. Resistor ini mempunyai bentuk seperti tabung dengan dua kaki di kiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk cincin kode warna, kode ini untuk mengetahui besar resistansi tanpa harus mengukur besarnya dengan ohmmeter. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association) seperti yang ditunjukkan pada tabel 1.1.

Tabel 1.1 Nilai warna pada cincin resistor

Besaran resistansi suatu resistor dibaca dari posisi cincin yang paling depan ke arah cincin toleransi. Biasanya posisi cincin toleransi ini berada pada badan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih menonjol, sedangkan posisi cincin yang pertama agak sedikit ke dalam. Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resistor tersebut. Kalau kita telah bisa menentukan mana cincin yang pertama selanjutnya adalah membaca nilai resistansinya.

Jumlah cincin yang melingkar pada resistor umumnya sesuai dengan besar toleransinya. Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki 3 cincin (tidak termasuk cincin toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi kecil) memiliki 4 cincin (tidak termasuk cincin toleransi). Cincin pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan cincin terakhir adalah faktor pengalinya.

Misalnya resistor dengan cincin kuning, violet, merah dan emas. Cincin berwarna emas adalah cincin toleransi. Dengan demikian urutan warna cincin resistor ini adalah, cincin pertama berwarna kuning, cincin kedua berwarna violet dan cincin ke tiga berwarna merah. Cincin ke empat yang berwarna emas adalah cincin toleransi. Dari tabel 1.1 diketahui jika cincin toleransi berwarna emas, berarti resistor ini memiliki toleransi 5%. Nilai resistansinya dihitung sesuai dengan urutan warnanya. Pertama yang dilakukan adalah menentukan nilai satuan dari resistor ini. Karena resistor ini resistor 5% (yang biasanya memiliki tiga cincin selain cincin toleransi), maka nilai satuannya ditentukan oleh cincin pertama dan cincin kedua. Masih dari tabel 1.1, diketahui cincin kuning nilainya = 4 dan cincin violet nilainya = 7. Jadi cincin pertama dan ke dua atau kuning dan violet berurutan, nilai satuannya adalah 47. Cincin ketiga adalah faktor pengali, dan jika warna cincinnya merah berarti faktor pengalinya adalah 100. Sehingga dengan ini diketahui nilai resistansi resistor tersebut adalah nilai satuan x faktor pengali atau 47 x 100 = 4700 Ohm = 4,7K Ohm (pada rangkaian elektronika biasanya di tulis 4K7 Ohm) dan toleransinya adalah + 5%. Arti dari toleransi itu sendiri adalah batasan nilai resistansi minimum dan maksimum yang di miliki oleh resistor tersebut. Jadi nilai sebenarnya dari resistor 4,7k Ohm + 5% adalah :

4700 x 5% = 235

Jadi,

R_maksimum = 4700 + 235 = 4935 Ohm

R_minimum = 4700 – 235 = 4465 Ohm

Apabila resistor di atas di ukur dengan menggunakan ohmmeter dan nilainya berada pada rentang nilai maksimum dan minimum (4465 s/d 4935) maka resistor tadi masih memenuhi standar. Nilai toleransi ini diberikan oleh pabrik pembuat resistor untuk mengantisipasi karakteristik bahan yang tidak sama antara satu resistor dengan resistor yang lainnya sehingga para desainer elektronika dapat memperkirakan faktor toleransi tersebut dalam rancangannya. Semakin kecil nilai toleransinya, semakin baik kualitas resistornya. Sehingga dipasaran resistor yang mempunyai nilai toleransi 1% (contohnya resistor metalfilm) jauh lebih mahal dibandingkan resistor yang mempunyai toleransi 5% (resistor carbon)

­

Spesifikasi lain yang perlu diperhatikan dalam memilih resistor pada suatu rancangan selain besar resistansi adalah besar watt-nya atau daya maksimum yang mampu ditahan oleh resistor. Karena resistor bekerja dengan di aliri arus listrik, maka akan terjadi disipasi daya berupa panas sebesar :

Semakin besar ukuran fisik suatu resistor, bisa menunjukkan semakin besar kemampuan disipasi daya resistor tersebut. Umumnya di pasar tersedia ukuran 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2, 5, 10 dan 20 watt. Resistor yang memiliki disipasi daya maksimum 5, 10 dan 20 watt umumnya berbentuk balok memanjang persegi empat berwarna putih, namun ada juga yang berbentuk silinder dan biasanya untuk resistor ukuran besar ini nilai resistansi di cetak langsung dibadannya tidak berbentuk cincin-cincin warna, misalnya 100Ω5W atau 1KΩ10W.

Dilihat dari fungsinya, resistor dapat dibagi menjadi :

• Resistor Tetap (Fixed Resistor)

Yaitu resistor yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan). Resistor ini biasanya dibuat dari nikelin atau karbon. Berfungsi sebagai pembagi tegangan, mengatur atau membatasi arus pada suatu rangkaian serta memperbesar dan memperkecil tegangan.

• Resistor Tidak Tetap (variable resistor)

Yaitu resistor yang nilainya dapat berubah-ubah dengan jalan menggeser atau memutar toggle pada alat tersebut, sehingga nilai resistor dapat kita tetapkan sesuai dengan kebutuhan. Berfungsi sebagai pengatur volume (mengatur besar kecilnya arus), tone control pada sound system, pengatur tinggi rendahnya nada (bass/treble) serta berfungsi sebagai pembagi tegangan arus dan tegangan.

• Resistor NTC dan PTC.

NTC (Negative Temperature Coefficient), yaitu resistor yang nilainya akan bertambah kecil bila terkena suhu panas. Sedangkan PTC (Positive Temperature Coefficient), yaitu resistor yang nilainya akan bertambah besar bila temperaturnya menjadi dingin.

• Resistor LDR

LDR (Light Dependent Resistor) yaitu jenis resistor yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila terkena cahaya gelap nilai tahanannya semakin besar, sedangkan bila terkena cahaya terang nilainya menjadi semakin kecil.

• Rangkaian Resistor

Dalam praktek para desainer kadang-kadang membutuhkan resistor dengan nilai tertentu. Akan tetapi nilai resistor tersebut tidak ada di toko penjual, bahkan pabrik sendiri tidak memproduksinya. Solusi untuk mendapatkan suatu nilai resistor dengan resistansi yang unik tersebut dapat dilakukan dengan cara merangkaikan beberapa resistor sehingga didapatkan nilai resistansi yang dibutuhkan. Ada dua cara untuk merangkaikan resistor, yaitu :

1. Cara Serial

2. cara Paralel

Rangkaian resistor secara serial akan mengakibatkan nilai resistansi total semakin besar.

Di bawah ini contoh resistor yang dirangkai secara serial.

Pada rangkaian resistor serial berlaku rumus :

Sedangkan rangkaian resistor secara paralel akan mengakibatkan nilai resistansi pengganti semakin kecil.

Di bawah ini contoh resistor yang dirangkai secara paralel

Pada rangkaian resistor paralel berlaku rumus :

3. Nilai-nilai standar resistor

Tidak semua nilai resistansi tersedia di pasaran. Tabel 1.2 adalah contoh tabel nilai resistansi resistor standard yang beredar dipasaran. Data mengenai resistor yang ada di pasaran bisa didapat dari Data Sheet yang dikeluarkan oleh pabrik pembuat resistor.

Di bawah ini beberapa rumus (Hukum Ohm) yang sering dipakai dalam perhitungan elektronika :

Di mana :

V = tegangan dengan satuan Volt

I = arus dengan satuan Ampere

R = resistansi dengan satuan Ohm

P = daya dengan satuan Watt

Konversi satuan :

1 Ohm = 1 Ω

1 K Ohm = 1 K Ω

1 M Ohm = 1 M Ω

1 K Ω = 1.000 Ω

1 M Ω = 1.000 K Ω

1 M Ω = 1.000.000 Ω

(M = Mega (10⁶); K = Kilo (10³)

2. KAPASITOR

Kapasitor (Kondensator)

Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf “C” adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x 1011 cm² yang artinya luas permukaan kepingan tersebut.

Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya 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 (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 kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.

1.1. Kapasitansi

Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1 coulomb = 6.25 x 10¹⁸ elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus dapat ditulis :

Q = C V

Q = muatan elektron dalam C (coulombs)

C = nilai kapasitansi dalam F (farad)

V = besar tegangan dalam V (volt)

Dalam praktek 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 dapat di tulis sebagai berikut :

C = (8.85 x 10^-12) (k A/t)

Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang disederhanakan.

Untuk rangkaian elektronik praktis, satuan farad adalah sangat besar sekali. Umumnya kapasitor yang ada di pasaran memiliki satuan : µF, nF dan pF.

1 Farad = 1.000.000 µF (mikro Farad)

1 µF = 1.000.000 pF (piko Farad)

1 µF = 1.000 nF (nano Farad)

1 nF = 1.000 pF (piko Farad)

1 pF = 1.000 µµF (mikro-mikro Farad)

1 µF = 10^-6 F

1 nF = 10^-9 F

1 pF = 10^-12 F

Konversi satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran sebuah kapasitor. Misalnya 0.047µF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau contoh lain 0.1nF sama dengan 100pF.

Kondensator diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung.

Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau kancing baju yang sering disebut kapasitor (capacitor).

2.2 Wujud dan Macam Kondensator

Berdasarkan kegunaannya kondensator di bagi menjadi :

1. Kondensator tetap (nilai kapasitasnya tetap tidak dapat diubah)

2. Kondensator elektrolit (Electrolit Condenser = Elco)

3. Kondensator variabel (nilai kapasitasnya dapat diubah-ubah)

Pada kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis dengan angka yang jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan polaritasnya. Misalnya pada kapasitor elco dengan jelas tertulis kapasitansinya sebesar 100µF25v yang artinya kapasitor/ kondensator tersebut memiliki nilai kapasitansi 100 µF dengan tegangan kerja maksimal yang diperbolehkan sebesar 25 volt.

Kapasitor yang ukuran fisiknya kecil biasanya hanya bertuliskan 2 (dua) atau 3 (tiga) angka saja. Jika hanya ada dua angka, satuannya adalah pF (pico farads). Sebagai contoh, kapasitor yang bertuliskan dua angka 47, maka kapasitansi kapasitor tersebut adalah 47 pF. Jika ada 3 digit, angka pertama dan kedua menunjukkan nilai nominal, sedangkan angka ke-3 adalah faktor pengali. Faktor pengali sesuai dengan angka nominalnya, berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3 = 1.000, 4 = 10.000, 5 = 100.000 dan seterusnya.

Contoh :

Untuk kapasitor polyester nilai kapasitansinya bisa diketahui berdasarkan warna seperti pada resistor.

Contoh :

Seperti komponen lainnya, besar kapasitansi nominal ada toleransinya. Pada tabel 2.3 diperlihatkan nilai toleransi dengan kode-kode angka atau huruf tertentu. Dengan tabel tersebut pemakai dapat dengan mudah mengetahui toleransi kapasitor yang biasanya tertera menyertai nilai nominal kapasitor. Misalnya jika tertulis 104 X7R, maka kapasitansinya adalah 100nF dengan toleransi +/-15%. Sekaligus diketahui juga bahwa suhu kerja yang direkomendasikan adalah antara -55C^o sampai +125C^o .

Dari penjelasan di atas bisa diketahui bahwa karakteristik kapasitor selain kapasitansi juga tak kalah pentingnya yaitu tegangan kerja dan temperatur kerja. Tegangan kerja adalah tegangan maksimum yang diijinkan sehingga kapasitor masih dapat bekerja dengan baik. Misalnya kapasitor 10uF25V, maka tegangan yang bisa diberikan tidak boleh melebihi 25 volt dc. Umumnya kapasitor-kapasitor polar bekerja pada tegangan DC dan kapasitor non-polar bekerja pada tegangan AC. Sedangkan temperatur kerja yaitu batasan temperatur dimana kapasitor masih bisa bekerja dengan optimal. Misalnya jika pada kapasitor tertulis X7R, maka kapasitor tersebut mempunyai suhu kerja yang direkomendasikan antara -55C^o sampai +125C^o. Biasanya spesifikasi karakteristik ini disajikan oleh pabrik pembuat di dalam datasheet.

2.3. Rangkaian Kapasitor

Rangkaian kapasitor secara seri akan mengakibatkan nilai kapasitansi total semakin kecil. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai secara seri.

Pada rangkaian kapasitor yang dirangkai secara seri berlaku rumus :

Rangkaian kapasitor secara paralel akan mengakibatkan nilai kapasitansi pengganti semakin besar. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai secara paralel.

Pada rangkaian kapasitor paralel berlaku rumus :

2.4. Fungsi Kapasitor

Fungsi penggunaan kapasitor dalam suatu rangkaian :

1. Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain (pada PS = Power Supply)

2. Sebagai filter dalam rangkaian PS

3. Sebagai pembangkit frekuensi dalam rangkaian antenna

4. Untuk menghemat daya listrik pada lampu neon

5. Menghilangkan bouncing (loncatan api) bila dipasang pada saklar

2.5. Tipe Kapasitor

Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic, electrolytic dan electrochemical.

• Kapasitor Electrostatic

Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan yang popular serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil. Tersedia dari besaran pF sampai beberapa µF, yang biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene, polycarbonate, metalized paper dan lainnya.

Mylar, MKM, MKT adalah beberapa contoh sebutan merek dagang untuk kapasitor dengan bahan-bahan dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok ini adalah non-polar.

• Kapasitor Electrolytic

Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan – di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutub positif anoda dan kutub negatif katoda.

Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium, magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup ke dalam larutan elektrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan electrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan electrolyte terlepas dan mengoksidasi permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al₂O₃) pada permukaannya.

Dengan demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida dan electrolyte (katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan-metal-oksida sebagai dielektrik. Dari rumus (2) diketahui besar kapasitansi berbanding terbalik dengan tebal dielektrik. Lapisan metal-oksida ini sangat tipis, sehingga dengan demikian dapat dibuat kapasitor yang kapasitansinya cukup besar.

Karena alasan ekonomis dan praktis, umumnya bahan metal yang banyak digunakan adalah aluminium dan tantalum. Bahan yang paling banyak dan murah adalah aluminium. Untuk mendapatkan permukaan yang luas, bahan plat Aluminium ini biasanya digulung radial. Sehingga dengan cara itu dapat diperoleh kapasitor yang kapasitansinya besar. Sebagai contoh 100uF, 470uF, 4700uF dan lain-lain, yang sering juga disebut kapasitor elco.

Bahan electrolyte pada kapasitor tantalum ada yang cair tetapi ada juga yang padat. Disebut electrolyte padat, tetapi sebenarnya bukan larutan electrolit yang menjadi elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain yaitu manganese-dioksida. Dengan demikian kapasitor jenis ini bisa memiliki kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan mungil. Selain itu karena seluruhnya padat, maka waktu kerjanya (lifetime) menjadi lebih tahan lama. Kapasitor tipe ini juga memiliki arus bocor yang sangat kecil Jadi dapat dipahami mengapa kapasitor Tantalum menjadi relatif mahal.

• Kapasitor Electrochemical

Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk kapasitor jenis ini adalah battery dan accu. Pada kenyataannya battery dan accu adalah kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk aplikasi mobil elektrik dan telepon selular.