MEKATRONIKA

Teknik Mesin

STT-MANDALA

BANDUNG

KOMPONEN DAN RANGKAIAN ELEKTRONIK

ELEKTRONIKA ANALOG

KOMPONEN dan

RANGKAIAN

ELEKTRONIKA

KOMPONEN ELEKTRONIKA

ANALISIS RANGKAIAN ELEKTRONIKA

ELEKTRONIKA ANALOG

KOMPONEN

ELEKTRONIKA

PASSIVE ELECTRONIC

ACTIVE ELECTRONICS (DIODE & TRANSISTOR)

ANALOG INTERFACING: OP AMP

PASSIVE & ACTIVE ELECTRONICS

• Passive

Tidak memerlukan sumber energi dari luar

Menyimpan atau mendisipasikan energi

Sifat2 dasar tidak dipengaruhi oleh input

Resistor, capacitor, inductor dll

• Active

Memerlukan sumber energi dari luar

Sifat2 dasar bervariasi terhadap input

Dibuat dengan material semi konduktor

Diode, transistor, IC dll

RESISTOR

RESISTOR MENDISIPASIKAN ENERGI SEBAGAI

PANAS

Rating daya untuk resistor karbon:

MENGAPA DIPERLUKAN RESISTOR?

1. Membatasi aliran arus

2. Membagi tegangan

NILAI TAHANAN DENGAN WARNA

KAPASITOR : MENYIMPAN ENERGI SEBAGAI MEDAN

LISTRIK

Satuan kapasitansi : µF atau pF

NON-POLARIZED CAPACITORS

Keramik (1 pF – 10 µF) dan film (10 pF – 100 µF)

Arus bocor rendah; umur panjang

Dapat sensitif thd temperatur

Berguna pada frekuensi tinggi

POLARIZED CAPACITORS

Elektrolit aluminium dan tantalum

1 µF – 0.1 F

Tidak dapat dilalui AC tanpa DC bias

Arus bocor tinggi, umur pendek

MENGAPA DIPERLUKAN KAPASITOR?

Penyimpanan energi

Kopling sinyal/dekopling sinyal

Filter noise

Tuning rangkaian

Pengkondisian daya

INDUKTOR MENYIMPAN ENERGI SEBAGAI

MEDAN MAGNET

Satuan induktor biasanya mH

MENGAPA DIPERLUKAN INDUKTOR?

1. Filter analog

2. Aktuator (motor, elektromagnet, switches mekanik dll)

3. “Choke” off input ripple

KOMPONEN dan

RANGKAIAN

ELEKTRONIKA

KOMPONEN ELEKTRONIKA

ANALISIS RANGKAIAN ELEKTRONIKA

ANALISIS RANGKAIAN ELEKTRONIKA PASIF

Berapa laju penyimpanan/pendisipasian energi dari rangkaian elektronik pasif?

ALIRAN ELEKTRON

ATURAN2 DASAR

RESISTOR

KAPASITOR

INDUKTOR

HUKUM ARUS KIRCHOFF (KCL)

Di setiap node

Elemen terhubung seri

dialiri arus yang sama

ILUSTRASI

Berapa arus yang melalui Rc?

HUKUM TEGANGAN KIRCHOFF (KVL)

Seputar setiap rangkaian

tertutup

Elemen terhubung paralel

mengalami voltage drop

yang sama

ILUSTRASI

Berapa tegangan di Rc?

PEMBAGI TEGANGAN

Voltage divider:

membagi tegangan

secara linier pada

elemen2nya

HUBUNGAN ANTARA SINYAL INPUT DAN

OUTPUT?

Langkah 1 : terapkan KVL pada loop di

mana terdapat Vs, VR dan Vc

Langkah 2 : terapkan hukum Ohm dan

KCL

Langkah 3: subtitusi dan sederhanakan

Step 4 : interpretasi hasil

Cut off frequency

Magnitude Gain

• Phase Shift

PASSIVE & ACTIVE ELECTRONICS

Passive

Tidak memerlukan sumber energi dari luar

Menyimpan atau mendisipasikan energi

Sifat2 dasar tidak dipengaruhi oleh input

Resistor, capacitor, inductor dll

Active

Memerlukan sumber energi dari luar

Sifat2 dasar bervariasi terhadap input

Dibuat dengan material semi konduktor

Diode, transistor, IC dll

DIODE

DIODE

DIODE EKIVALEN DGN CHECK VALVE

GRAFIK V-I

Forward bias:

Jika VD > VF (sekitar 0,6-0,7 V untuk Si)

Diode mengantarkan listrik (short circuit)

Reverse bias:

If VZ<VD<VF

Diode tidak mengantarkan listrik

(open circuit)

Jika diberikan tegangan yang lebih dari breakdown voltage, diode akan rusak

Breakdown voltage: “peak reverse” atau “peak inverse” voltage

DIODE : ILUSTRASI

Jika tegangan pada diode lebih dari VF (forward bias),

maka diode dpt dimodelkan sbg short circuit yang dihubungkan

seri dengan baterai bertegangan VF

DIODE : ILUSTRASI

Arus maximum yg diijinkan (Io) juga harus diperhatikan

Menambahkan resistor sbg current limiter dapat mengatasi hal ini

DIODE: DATASHEET

DIODE: APLIKASI

Pemrosesan sinyal:

– Rektifikasi

– Clipping

– Peak detection

Voltage regulator (Diode zener)

Indikasi sinyal (LED)

Isolasi sistem (LED + photodiode)

APLIKASI DIODE: REKTIFIKASI

Penyearahan sinyal AC :

half wave rectifier

APLIKASI DIODE : DC POWER SUPPLY

LIGHT EMITTING DIODES (LED)

Memancarkan photon jika

terjadi forward bias

Intensitas cahaya berhubungan dgn

arus yg mengalir melalui diode

LED SBG INDIKASI SUATU HARGA SINYAL

LED menghasilkan voltage drop sebesar 1,5 hingga 2,5 volt ketika forward bias

Resistor current limiter hubungan seri diperlukan untuk mencegah terjadinya

forward current yang berlebihan

PHOTO DIODE

Reverse leakage current apabila

terdapat cahaya

Sbg sensor cahaya

LED/PHOTODIODE SBG OPTOCOUPLER

Kopel dua rangkaian dengan tetap mempertahankan isolasi elektronik

Berguna untuk menghubungkan rangkaian high power ke low power

Tidak cocok untuk sinyal analog

KOMPONEN dan

RANGKAIAN

ELEKTRONIKA

KOMPONEN ELEKTRONIKA

ANALISIS RANGKAIAN ELEKTRONIKA

ELEKTRONIKA ANALOG

OPERATIONAL AMPLIFIER

Op-amp dapat digunakan untuk:

Penambahan

Pengurangan

Pembesaran

Integrasi

Filter

OP-AMP MEMPERBESAR INPUT PERBEDAAN

TEGANGAN

MODEL OP-AMP

KARAKTERISTIK OP-AMP

Maka:

Jarang digunakan dalam mode open-loop

Sering digunakan dalam mode umpan balik (feedback mode)

MODEL OP-AMP

Aturan dasar

1. Input tidak menarik arus: op amp menarik arus input sangat kecil (0,5 mA )

untuk 741 C) sehingga diasumsikan tidak ada arus

2. Input inverting dan non inverting tetap pada tegangan yang sama

PENGGUNAAN TIPIKAL

JENIS-JENIS OP-AMP

JENIS-JENIS OP-AMP

Gain=1

Unity Gain Buffer Summing amplifier

JENIS-JENIS OP-AMP

Difference amplifier Instrumentation amplifier

JENIS-JENIS OP-AMP

Instrumentation aplifier

JENIS-JENIS OP-AMP

Integrating amplifier

Differentiator amplifier

JENIS-JENIS OP-AMPComparator Sample and hold

CONTOH OP-AMP

IMPEDANSI SAAT TRANSFER SINYAL TEGANGAN

TANPA OP AMP

IMPEDANSI OP-AMP

FEEDBACK MENGUBAH IMPEDANSI OP-AMP

QUESTIONS?

Contoh soal

Dari gambar di samping

RF=8 kΩ

R1=4kΩ

Vi= 5 mV

Tentukan tegangan output

Solusi:

Ini adalah inverting amplifier

Vout/Vi = -RF/R1

Vout=-8/4 x 5 mV=-10 mV

Transistor

Penguat sinyal: memperbesar sinyal (tegangan/arus) dengan transfer energi

dari sumber luar

Switch: mengontrol arus yang besar atau tegangan antara 2 terminal dengan

menggunakan arus/tegangan kontrol yang kecil

Bipolar Junction Transistor

Field Effect Transistor

Transistor

BJT

Sumber arus yang diatur

oleh arus

BJT beroperasi dengan 3 mode

RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK

ILUSTRASI

DAYA DALAM RANGKAIAN LISTRIKSEMUA KOMPONEN ELEKTRONIKA MENDISIPASI, MENYIMPAN DAN MEMBERIKAN DAYA

MELALUI INTERAKSI FISIK ANTARA MUATAN DAN MEDAN ELEKTROMAGNET

DAYA DALAM RANGKAIAN LISTRIK

BOLAK BALIK

JIKA DIGUNAKAN HARGA RMS DARI TEGANGAN DAN ARUS

JIKA TERDAPAT CAPACITOR DAN INDUKTOR DI RANGKAIAN ARUS BOLAK BALIK