PERCOBAAN 11

APLIKASI LDR, SWITCHING TRANSISTOR, SEVEN SEGMENT

1.         TUJUAN : AGAR BASIS MAMPU MEMPERAKTEKKAN APLIKASI LDR, SWITCHING TRANSISTOR DAN SEVEN SEGMENT

2.         TEORI :

            A.        JELASKAN TENTANG LDR, SIMBOL DAN FUNGSINYA

            B.        JELASKAN TENTANG SWITCHING TRANSISTOR NPN

            C.        JELASKAN TENTANG RELAY

            D.        JELASKAN SEVEN SEGMENT ANODA DAN KATODA

3.         CARA KERJA :

            A.        BUAT RANGKAIAN SWITCHING MENGGUNAKAN LIVE WIRE (LDR

            SEBAGAI SENSOR CAHAYA)

            B.        GUNAKAN SEVEN SEGMENT COMMONT ANODA UNTUK

            MEMBUAT NAMA KELOMPOK

            C.        BUAT PCB MENGGUNAKAN PCB WIZARD

4.         ANALISA (BAGAIMANA PENGARUH CAHAYA)

5.         KESIMPULAN DAN SARAN

JAWABAN

1.           A.      LDR (Light Dependent Resistor) dan Cara Mengukurnya – Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang nilai hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya yang diterimanya. Nilai Hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai Hambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain, fungsi LDR (Light Dependent Resistor) adalah untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (Kondisi Terang) dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap.

 

Bentuk dan Simbol LDR

 FUNGSI LDR 

LDR (Light Dependent Resistor) adalah untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (Kondisi Terang) dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap. Naik turunnya nilai Hambatan akan sebanding dengan jumlah cahaya yang diterimanya.

            B.        Transistor NPN

NPN Transistor adalah perangkat tiga-terminal, tiga-lapisan yang dapat berfungsi baik sebagai penguat atau sakelar elektronik

(Catatan: Panah mendefinisikan emitor dan aliran arus konvensional, "keluar" untuk Transistor NPN Bipolar.)

Konstruksi dan tegangan terminal untuk transistor NPN bipolar ditampilkan di atas. Tegangan antara Base dan Emitter ( V BE ), positif di Base dan negatif pada Emitter karena untuk transistor NPN, terminal Base selalu positif sehubungan dengan Emitter. Juga tegangan suplai Kolektor positif sehubungan dengan Emitter ( V CE ). Jadi untuk transistor NPN bipolar untuk melakukan Kolektor selalu lebih positif sehubungan dengan Base dan Emitter.

Kemudian sumber tegangan terhubung ke transistor NPN seperti yang ditunjukkan. The Collector terhubung ke tegangan suplai V CC melalui resistor beban, RL yang juga bertindak untuk membatasi arus maksimum yang mengalir melalui perangkat. Basis suplai tegangan V B terhubung ke resistor B Base R , yang lagi-lagi digunakan untuk membatasi arus Basis maksimum.

Jadi dalam Transistor NPN itu adalah pergerakan pembawa arus negatif (elektron) melalui wilayah Basis yang merupakan aksi transistor, karena elektron-elektron seluler ini menyediakan hubungan antara sirkuit Collector dan Emitter. Hubungan antara rangkaian input dan output ini adalah fitur utama dari aksi transistor karena transistor yang memperkuat properti berasal dari kontrol konsekuen yang diberikan oleh Base pada Collector ke Emitter saat ini.

Kemudian kita dapat melihat bahwa transistor adalah perangkat yang dioperasikan saat ini (model Beta) dan arus besar ( Ic ) mengalir bebas melalui perangkat antara kolektor dan terminal emitor ketika transistor diaktifkan "sepenuhnya-ON". Namun, ini hanya terjadi ketika arus bias kecil ( Ib ) mengalir ke terminal dasar transistor pada saat yang sama sehingga memungkinkan Base bertindak sebagai semacam input kontrol saat ini.

Arus dalam transistor NPN bipolar adalah rasio dari dua arus ini ( Ic / Ib ), yang disebut Gain Arus DC perangkat dan diberi lambang hfe atau sekarang Beta , ( β ).

Nilai β dapat menjadi besar hingga 200 untuk transistor standar, dan ini adalah rasio besar antara Ic dan Ib yang membuat transistor NPN bipolar menjadi alat penguat yang berguna ketika digunakan di wilayah aktifnya karena Ib menyediakan input dan Ic menyediakan output . Perhatikan bahwa Beta tidak memiliki unit karena merupakan rasio.

Juga, gain arus transistor dari terminal Collector ke terminal Emitter, Ic / Ie , disebut Alpha , ( α ), dan merupakan fungsi dari transistor itu sendiri (elektron menyebar di persimpangan). Karena arus emitor adalah jumlah dari arus basis yang sangat kecil ditambah arus kolektor yang sangat besar, nilai alfa ( α ), sangat dekat dengan persatuan, dan untuk transistor sinyal daya rendah khas, nilai ini berkisar dari sekitar 0,950 ke 0,999

α dan β Hubungan dalam Transistor NPN

Dengan menggabungkan dua parameter α dan β kita dapat menghasilkan dua ekspresi matematika yang memberikan hubungan antara arus yang berbeda yang mengalir dalam transistor.

Nilai Beta bervariasi dari sekitar 20 untuk transistor daya arus tinggi hingga lebih dari 1000 untuk transistor bipolar frekuensi daya rendah frekuensi tinggi. Nilai Beta untuk kebanyakan transistor NPN standar dapat ditemukan di lembar data manufaktur tetapi umumnya berkisar antara 50 - 200.

Persamaan di atas untuk Beta juga dapat diatur ulang untuk menjadikan IC sebagai subjek, dan dengan arus basis nol ( Ib = 0 ), arus kolektor resultan Ic juga akan nol, ( β * 0 ).Juga ketika arus basis tinggi arus kolektor yang sesuai juga akan tinggi menghasilkan arus basis mengendalikan arus kolektor. Salah satu sifat yang paling penting dari Bipolar Junction Transistor adalah bahwa arus basis yang kecil dapat mengendalikan arus kolektor yang jauh lebih besar. Perhatikan contoh berikut.

Contoh Transistor NPN No1

Transistor NPN bipolar memiliki arus DC, ( Beta ) bernilai 200. Hitung arus basis yang diperlukan Ib untuk mengganti beban resistif 4mA.

Oleh karena itu, β = 200, Ic = 4mA dan Ib = 20µA .

Satu hal lain yang perlu diingat tentang Transistor NPN Bipolar . Tegangan kolektor, ( Vc ) harus lebih besar dan positif sehubungan dengan tegangan emitor, ( Ve ) untuk memungkinkan arus mengalir melalui transistor antara persimpangan kolektor-emitor.Juga, ada penurunan tegangan antara Base dan terminal Emitter sekitar 0,7V (satu drop volt dioda) untuk perangkat silikon sebagai karakteristik input dari NPN Transistor adalah dioda bias ke depan.

Maka tegangan dasar, ( Vbe ) dari transistor NPN harus lebih besar dari 0,7V ini, jika tidak, transistor tidak akan melakukan dengan arus basis yang diberikan sebagai.

Di mana: Ib adalah arus basis, Vb adalah tegangan bias dasar, Vbe adalah drop volt basis-emitor (0.7v) dan Rb adalah resistor masukan dasar. Meningkatkan Ib , Vbe perlahan meningkat menjadi 0.7V tetapi Ic naik secara eksponensial.

Contoh Transistor NPN No2

Transistor NPN memiliki tegangan bias basis DC, Vb 10v dan resistor basis input, Rb dari 100kΩ. Apa yang akan menjadi nilai arus basis ke transistor.

Oleh karena itu, Ib = 93μA .

Konfigurasi Emitter Umum.

Serta digunakan sebagai saklar semikonduktor untuk mengubah arus beban "ON" atau "OFF" dengan mengendalikan sinyal Base ke transistor baik di wilayah saturasi atau cut-off, Bipolar NPN Transistor juga dapat digunakan di wilayah aktif untuk menghasilkan sirkuit yang akan memperkuat sinyal AC kecil yang diterapkan ke terminal Base-nya dengan emitor yang dibumikan.

Jika tegangan “biasing” DC yang sesuai pertama-tama diterapkan pada terminal Base transistor sehingga memungkinkannya untuk selalu beroperasi di dalam wilayah aktif liniernya, rangkaian penguat pembalik yang disebut penguat emitor umum tahap tunggal dihasilkan.

Salah satu konfigurasi Common Emitter Amplifier dari transistor NPN disebut Penguat Kelas A. Operasi "Penguat Kelas A" adalah salah satu tempat Transistor Terminal dasar bias sedemikian rupa untuk bias maju persimpangan Base-emitor.

Hasilnya adalah bahwa transistor selalu beroperasi di tengah-tengah antara daerah cut-off dan saturasi, sehingga memungkinkan penguat transistor untuk secara akurat mereproduksi bagian positif dan negatif dari setiap sinyal input AC yang dilapiskan pada tegangan biasing DC ini.

Tanpa ini "Bias Tegangan" hanya setengah dari bentuk gelombang input akan diperkuat.Konfigurasi penguat emitor umum ini menggunakan transistor NPN memiliki banyak aplikasi tetapi umumnya digunakan dalam sirkuit audio seperti pra-penguat dan tahap penguat daya.

Dengan mengacu pada konfigurasi emitor umum yang ditunjukkan di bawah ini, keluarga kurva yang dikenal sebagai Kurva Karakteristik Keluaran , menghubungkan arus kolektor output, ( Ic ) ke tegangan kolektor, ( Vce ) ketika nilai-nilai yang berbeda dari arus Base, ( Ib). Kurva karakteristik output diterapkan pada transistor untuk transistor dengan nilai β yang sama.

Sebuah "Load Line" DC juga dapat ditarik ke kurva karakteristik output untuk menunjukkan semua titik operasi yang mungkin ketika nilai-nilai yang berbeda dari arus basis diterapkan. Anda perlu mengatur nilai awal Vce dengan benar untuk memungkinkan tegangan output bervariasi ke atas dan ke bawah ketika memperkuat sinyal input AC dan ini disebut pengaturan titik operasi atau Titik Quiescent , Q-point untuk pendek dan ini ditunjukkan di bawah ini.

Satu Tahap Umum Emitter Amplifier Circuit

Karakteristik Keluaran Kurva dari Transistor Bipolar Khas

Faktor yang paling penting untuk diperhatikan adalah efek VCE pada IC arus kolektor ketika Vce lebih besar dari sekitar 1,0 volt. Kita dapat melihat bahwa Ic sebagian besar tidak terpengaruh oleh perubahan Vce di atas nilai ini dan sebagai gantinya hampir sepenuhnya dikontrol oleh arus basis, Ib . Ketika ini terjadi, kita dapat mengatakan bahwa rangkaian output menunjukkan bahwa dari "Sumber Arus Konstan".

Hal ini juga dapat dilihat dari rangkaian emitor umum di atas bahwa arus emitor adalah jumlah arus kolektor, Ic dan arus basis, Ib , ditambahkan bersama-sama sehingga kita juga dapat mengatakan bahwa Ie = Ic + Ib untuk emitor umum ( CE) konfigurasi.

Dengan menggunakan kurva karakteristik output dalam contoh kita di atas dan juga Hukum Ohm, arus yang mengalir melalui resistor beban, ( R _L ), sama dengan arus kolektor, Ic memasuki transistor yang pada gilirannya sesuai dengan tegangan suplai, ( Vcc ) dikurangi drop tegangan antara kolektor dan terminal emitor, ( Vce ) dan diberikan sebagai:

Juga, garis lurus yang mewakili Garis Beban Dinamis transistor dapat ditarik langsung ke grafik kurva di atas dari titik "Saturasi" ( A ) ketika Vce = 0 ke titik "Cut-off" ( B ) saat Ic = 0sehingga memberi kita "Operasi" atau Q-point dari transistor. Kedua titik ini disatukan oleh garis lurus dan posisi apa pun di sepanjang garis lurus ini mewakili "Wilayah Aktif" dari transistor. Posisi sebenarnya dari garis beban pada kurva karakteristik dapat dihitung sebagai berikut:

Kemudian, kurva karakteristik kolektor atau output untuk Common Emitter NPN Transistor dapat digunakan untuk memprediksi arus Kolektor, Ic , ketika diberikan Vcedan arus Base, Ib . Sebuah Load Line juga dapat dibangun ke kurva untuk menentukan Operating atau Q-point yang sesuai yang dapat diatur dengan pengaturan arus basis.Kemiringan garis beban ini sama dengan kebalikan dari hambatan beban yang diberikan sebagai: -1 / R _L

Kemudian kita dapat mendefinisikan NPN Transistor sebagai biasanya "OFF" tetapi arus masukan kecil dan tegangan positif kecil pada Basisnya ( B ) relatif terhadap Emitter ( E ) akan mengubahnya "ON" memungkinkan banyak Kolektor-Emitor saat ini untuk mengalir.Transistor NPN melakukan ketika Vc jauh lebih besar dari Ve .

C.        Pengertian Relay dan Fungsinya – Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Prinsip Kerja Relay

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

1. Electromagnet (Coil)

2. Armature

3. Switch Contact Point (Saklar)

4. Spring

D.        LED 7 Segmen Tipe Common Cathode (Katoda)

Pada LED 7 Segmen jenis Common Cathode (Katoda), Kaki Katoda pada semua segmen LED adalah terhubung menjadi 1 Pin, sedangkan Kaki Anoda akan menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED.  Kaki Katoda yang terhubung menjadi 1 Pin ini merupakan Terminal Negatif (-) atau Ground sedangkan Signal Kendali (Control Signal) akan diberikan kepada masing-masing Kaki Anoda Segmen LED.

LED 7 Segmen Tipe Common Anode (Anoda)

Pada LED 7 Segmen jenis Common Anode (Anoda), Kaki Anoda pada semua segmen LED adalah terhubung menjadi 1 Pin, sedangkan kaki Katoda akan menjadi Input untuk masing-masing Segmen LED. Kaki Anoda yang terhubung menjadi 1 Pin ini akan diberikan Tegangan Positif (+) dan Signal Kendali (control signal) akan diberikan kepada masing-masing Kaki Katoda Segmen LED.

2.