materi mekatronika sistem elektronika analog

sistem analog mekatronika

1. SISTEM ELEKTRONIKA ANALOG

2. 1. Transistor Transistor adalah salah satu komponen dasar dalam dunia elektronik , digunakan untuk menguatkan sinyal , mengendalikan aliran arus , atau bertindak sebagai saklar elektronik . Penemuan transistor pada tahun 1947 oleh John Bardeen, Walter Brattain, dan William Shockley merevolusi teknologi elektronik dan membuka jalan bagi perangkat modern. Transistor memungkinkan pengurangan ukuran perangkat elektronik dengan kinerja yang lebih tinggi dan konsumsi daya yang lebih rendah . Penggunaan transistor modern, seperti transistor MOSFET, menjadi dasar dari mikroprosesor dan IC (Integrated Circuit). Komponen elektronika analog

3. Struktur Dasar Transistor Transistor pada dasarnya terdiri dari tiga terminal utama : Basis (Base): Terminal ini mengendalikan aliran arus di dalam transistor. Disingkat dengan huruf B. Emitor (Emitter): Terminal yang mengeluarkan arus . Disingkat dengan huruf E. Kolektor (Collector): Terminal yang menerima arus dari emitor . Disingkat dengan huruf C.

4. Struktur Dasar Transistor

5. Dua Jenis Utama Transistor Transistor Bipolar (BJT - Bipolar Junction Transistor): Dibagi menjadi dua tipe , yaitu NPN dan PNP, tergantung pada susunan lapisan semikonduktor (N dan P). Pada tipe NPN, arus mengalir dari kolektor ke emitor saat basis diberi tegangan positif . Pada tipe PNP, arus mengalir dari emitor ke kolektor saat basis diberi tegangan negatif .

6. 2. Transistor Efek Medan (FET - Field Effect Transistor): Menggunakan medan listrik untuk mengendalikan aliran arus . Tipe-tipe FET mencakup JFET dan MOSFET.

7. Cara Kerja Transistor Sebagai Penguat Sinyal : Ketika arus kecil melewati basis, ia mengaktifkan emitor dan kolektor untuk mengalirkan arus yang lebih besar . Ini disebut proses penguatan . Sebagai Saklar : Dengan mengontrol tegangan pada basis (BJT) atau gerbang (FET), transistor dapat dihidupkan (ON) atau dimatikan (OFF), seperti saklar .

8. Aplikasi Transistor Elektronika Konsumen : Televisi , radio, komputer , dan smartphone menggunakan jutaan transistor untuk berbagai fungsi . Sistem Otomasi : Transistor memainkan peran penting dalam kontrol motor dan sensor otomatis . Sirkuit Logika: Digunakan dalam sirkuit digital seperti prosesor dan memori .

9. 2. Kapasitor Kapasitor adalah salah satu komponen dasar dalam elektronik yang berfungsi untuk menyimpan dan melepaskan energi dalam bentuk muatan listrik . Ia sering ditemukan dalam berbagai perangkat elektronik , mulai dari radio hingga komputer , dan memiliki peran penting dalam mengatur aliran listrik dalam rangkaian . Komponen elektronika analog

10. Prinsip Kerja Kapasitor Kapasitor bekerja berdasarkan prinsip penyimpanan muatan listrik. Ketika tegangan diberikan pada terminalnya: Proses Pengisian Muatan positif dan negatif ditarik ke plat masing-masing, menghasilkan medan listrik di antara plat. Muatan ini disimpan pada plat, dan kapasitor tetap terisi selama tegangan dipertahankan . Proses Pelepasan Kapasitor bekerja berdasarkan prinsip penyimpanan muatan listrik. Ketika tegangan diberikan pada terminalnya:

11. Jenis-Jenis Kapasitor Kapasitor Elektrolitik : Memiliki kapasitansi tinggi , sering digunakan dalam penyaringan daya . Kapasitor Keramik : Umumnya digunakan dalam frekuensi tinggi , seperti rangkaian RF (Radio Frequency). Kapasitor Film: Stabilitas tinggi , cocok untuk aplikasi dengan tegangan variabel . Superkapasitor : Kapasitor dengan kapasitansi sangat besar , digunakan dalam penyimpanan energi jangka pendek .

12. Aplikasi Kapasitor Penyaringan Daya: Kapasitor digunakan untuk menghaluskan gelombang tegangan dalam catu daya . Penyimpanan Energi: Kapasitor bekerja berdasarkan prinsip penyimpanan muatan listrik. Ketika tegangan diberikan pada terminalnya:

13. 3. Resistor Resistor adalah salah satu komponen elektronik yang paling dasar dan paling sering digunakan dalam rangkaian elektronik . Fungsinya adalah untuk membatasi arus listrik , mengatur tegangan , atau memberikan nilai hambatan tertentu dalam suatu rangkaian . Mari kita bahas dengan lebih rinci . Komponen elektronika analog

14. Cara Kerja Resistor Resistor bekerja berdasarkan hukum Ohm: Dimana: V: Tegangan (Volt) I: Arus listrik (Ampere) R: Hambatan (Ohm) resistor memberikan hambatan terhadap aliran arus listrik sesuai dengan nilai resistansinya . Jika resistansi tinggi , arus yang mengalir akan lebih kecil , dan sebaliknya .

15. Aplikasi Resistor Pengatur Arus : Membatasi arus dalam komponen sensitif seperti LED. Pembagi Tegangan : Menggunakan dua atau lebih resistor untuk membagi tegangan input menjadi bagian yang lebih kecil . Filter Sinyal : Dalam kombinasi dengan kapasitor atau induktor , resistor dapat membentuk filter frekuensi . Pengaturan Waktu: Dalam kombinasi dengan kapasitor , resistor digunakan untuk membuat sirkuit pengatur waktu (timer). Kontrol Suhu dan Cahaya: Menggunakan thermistor atau LDR untuk mendeteksi perubahan lingkungan seperti suhu atau intensitas cahaya .

16. 4. Dioda Dioda adalah salah satu komponen elektronik pasif yang sangat penting . Fungsinya adalah untuk memungkinkan aliran arus listrik hanya dalam satu arah , seperti katup satu arah pada sistem pipa air. Komponen ini biasanya digunakan dalam rangkaian elektronik untuk mengarahkan arus , melindungi komponen , atau mengubah sifat sinyal . Komponen elektronika analog

17. Struktur Dioda Lapisan P ( Positif ): Mengandung kelebihan lubang (hole), yaitu muatan positif . Lapisan N ( Negatif ): Mengandung kelebihan elektron , yaitu muatan negatif . Persimpangan PN (PN Junction): Tempat pertemuan antara lapisan P dan N. Di sinilah fenomena penting seperti "depletion region" ( daerah penipisan ) terjadi .

18. Cara Kerja Dioda Bias Maju (Forward Bias): Ketika tegangan positif diberikan ke terminal P ( anoda ) dan negatif ke terminal N ( katoda ), arus dapat mengalir . Tegangan harus melampaui " tegangan ambang " ( biasanya 0,7V untuk silikon dan 0,3V untuk germanium) agar dioda konduktif . Bias Mundur (Reverse Bias): Ketika polaritas dibalik ( positif ke katoda , negatif ke anoda ), dioda tidak menghantarkan arus , kecuali arus bocor kecil . Jika tegangan reverse terlalu tinggi , dioda dapat rusak dalam mode yang disebut "breakdown".

19. 5. Relay Relay adalah perangkat elektromekanis atau elektronik yang digunakan untuk mengendalikan aliran arus listrik di dalam suatu sirkuit menggunakan sinyal listrik kecil . Dengan kata lain, relay bertindak sebagai saklar otomatis yang memungkinkan rangkaian listrik menghidupkan atau mematikan perangkat lain tanpa campur tangan manusia secara langsung . Komponen elektronika analog

20. Struktur Dasar Relay Koil Elektromagnetik : Bagian yang menghasilkan medan magnet ketika arus listrik mengalir melaluinya . Kontak (Contacts): Terminal yang berfungsi sebagai saklar untuk mengalihkan atau menghentikan arus listrik . Kontak bisa berupa Normally Open (NO) atau Normally Closed (NC). Armatur (Armature): Komponen bergerak yang dikendalikan oleh medan magnet koil . Armatur bertugas menghubungkan atau memutuskan kontak .

21. Struktur Dasar Relay 3. Pegas (Spring): Mengembalikan armatur ke posisi awal saat medan magnet tidak lagi aktif . 4. Terminal Input dan Output: Tempat menghubungkan relay ke sirkuit kontrol dan beban .

22. Cara Kerja Relay Aktivasi Koil: Ketika arus listrik kecil diterapkan pada koil elektromagnetik , medan magnet dihasilkan . Medan magnet ini menarik armatur untuk bergerak . Perubahan Posisi Kontak: Armatur yang bergerak akan mengubah posisi kontak . Misalnya , kontak Normally Open (NO) akan tertutup , memungkinkan arus mengalir melalui beban . Pemutusan Arus : Ketika arus ke koil dihentikan, medan magnet hilang, dan pegas mengembalikan armatur ke posisi semula.

23. Aplikasi Relay Otomasi Industri: Digunakan untuk mengontrol mesin besar menggunakan sinyal kontrol kecil dari PLC (Programmable Logic Controller). Pengendalian Beban Berat: Relay memungkinkan saklar kecil mengontrol perangkat listrik berdaya besar seperti motor dan pemanas . Pengaman Listrik: Dalam sistem tenaga , relay digunakan untuk mendeteksi gangguan dan mengaktifkan pemutus sirkuit .

24. Aplikasi Relay 4. Elektronika Rumah Tangga : Digunakan dalam perangkat seperti microwave, lemari es, dan AC untuk mengatur operasi internal. 5. Kendaraan : Relay digunakan dalam sistem kelistrikan mobil untuk menghidupkan lampu , klakson , atau pompa bahan bakar .

25. 6. Power Supply Catu daya ( atau sering disebut power supply) adalah perangkat elektronik yang menyediakan dan mengatur sumber energi listrik untuk perangkat atau sistem lainnya . Fungsi utama catu daya adalah mengubah energi listrik dari sumber utama ( seperti listrik AC dari stopkontak ) ke bentuk atau tingkat yang sesuai untuk komponen elektronik yang menggunakan daya tersebut . Komponen elektronika analog

26. Fungsi Utama Power Supply Konversi Tegangan : Mengubah tegangan AC ( arus bolak-balik ) dari sumber utama menjadi tegangan DC ( arus searah ) yang sering dibutuhkan oleh perangkat elektronik . Pengaturan Tegangan : Memastikan bahwa perangkat mendapatkan tegangan stabil , meskipun ada fluktuasi pada tegangan input. Perlindungan Sirkuit : Melindungi perangkat dari lonjakan tegangan, arus berlebih (overcurrent), atau kondisi arus pendek. Penyediaan Energi: Memberikan daya yang cukup untuk mengoperasikan perangkat elektronik sesuai kebutuhan .

27. Aplikasi Power Supply Elektronika Konsumen : Digunakan dalam perangkat sehari-hari seperti televisi , komputer , dan ponsel . Otomasi Industri: Memberikan daya ke mesin dan sistem kontrol yang membutuhkan stabilitas tinggi . Peralatan Medis : Menyediakan energi yang sangat stabil untuk perangkat seperti monitor jantung dan alat bedah . Robotika : Memberikan energi ke motor, sensor, dan mikrokontroler yang digunakan dalam robot.