Sub Chapter 3.9

Sub Chapter 3.9

1. Tujuan 

• Untuk mengetahui apa saja karakteristik yang menyusun sebuah transistor bipolar
• Mengetahui cara membaca spesification sheet  dari sebuah komponen elektronika

2. Dasar teori

Data spesifikasi (Spesification Sheet) merupakan hal yang penting dalam elektronika. Setiap komponen elektronika pasti memiliki data spesifikasi yang diberikan oleh manufakturnya dan merupakan penghubung antara produsen dan konsumen. Sehingga menjadi penting bahwa informasi berupaka spesifikasi data komponen yang diberikan oleh manufaktur dapat dipahami dengan baik.

Contoh dari spesification sheet  yang akan digunakan adalah spesifikasi dari transistor dengan model 2N4123. Merupakan general purpose BJT transistor dengan polaritas npn.

Gambar dari transistor tersebut dapat dilihat dibawah ini:

data spesifikasi sebuah transistor dibagi menjadi 4 bagian besar yang masing - masing memiliki perannya masing - masing. 4 bagian tersebut antara lain maximum ratings, thermal characteristics, dan electrical characteristics. Kemudian bagian electrical characteristics dibagi lagi menjadi bagian "on", "off", dan small signal characteristics. Bagian "on" dan "off" mengatur karakteristik untuk operasi DC. Sementara bagian small signal characteristics mengatur bagian yang berhubungan dengan operasi AC. Perlu diingat bahwa tidak semua karakteristik akan didefinisikan disini, parameter - parameter kompleks yang belum diperlajari tidak akan dijelaskan disini:

1. MAXIMUM CHARACTERISTICS

Meripakan bagian yang menyatakan limit dari input yang dapat diterima oleh transistor, untuk transistor jenis 2N4123 dapat dilihat sebagai berikut:

Bagian - bagian dari Maximum rating ini adalah sebagai berikut:

Coleector-Emitter Voltage (V_CEO), adalah bagian yang menyatakan tegangan maksimum antara kolektor dan emitter dengan base terbuka.

Colector-Base Voltage (V_CBO), adalah bagian yang menyatakan batas tegangan antara kolektor dan base dengan emitter terbuka.

Colector-Base Voltage (V_CBO), adalah bagian yang menyatakan batas tegangan antara kolektor dan base dengan emitter terbuka.

Collector Current - Continous (I_c) adalah arus DC maksimum yang dapat mengalir dalam transitor, apabila melebihi arus ini akan terjadi kerusakan dari dalam transistor.

Power Dissipation (P_D) adalah daya maksimum yang dapat ditangani oleh transistor pada persimpangan kolektor-emitornya.

Operating temperature, adalah batas temperatur dimana transistor dapat bekerja secara optimal.

2. THERMAL CHARACTERISTICS

Adalah karakteristik dari transistor yang mengatur bagian termalnya, bagian - bagiannya adalah sebagai berikut:

Thermal Resistance, Junction to Case, adalah perbedaan temperatur dimana panas dapat mengalir dari, titik pertemuan menjuju case.

Thermal Resistance, Junction to Ambient, memiliki pengertian yang sama hanya saja titik dimana perbedaan temperatur diukur berbeda.

3.ELECTRICAL CHARACTERISTICS

Untuk karateristik listrik dari transistor (model yang dipakai sebagai contoh dalam blog ini adalah transistor 2N4123) memiliki 2 mode, yakni mode "off" dan "on". Seperti implikasi dari namanya, mode "off" menyatakan karakteristik saat transistor "off" begitu pula sebaliknya:

Untuk mode "off"

Bagian - bagianny adalah:

Collector-Emitter Breakdown Voltage (V_(BR)CEO), adalah tegangan dimana arus IC spesifik dapat mengalir, dan dengan keadaan base terbuka.

Collector-Base Breakdown Voltage (V_(BR)CBO), adalah tegangan dimana arus IC spesifik mengalir, dan dengan emitter terbuka.

Emitter-Base Breakdown Voltage (V_(BR)EBO), adalah tegangan dimana arus IB dengan nilai yang sudah ditetapkan dapat mengalir, dan dengan kolektor yang terbuka.

Collector Cutoff Current (I_CBO), adalah arus IC yang masih mengalir tegangan VC spesifik dengan konfigurasi reverse-bias diberikan.

Emitter Cutoff Current (I_EBO), adalah arus IE yang masih mengalir ketika tegangan VE spesifik dengan konfigurasi reverse-bias diberikan.

Dan untuk mode "on"

Bagian - bagiannya adalah:

DC Current Gain (h_FE), adalah gain atau faktor penguatan dari sebuah transistor, juga disebut dg beta(β), adalah faktor di mana arus basis yang diperkuat  untuk menghasilkan arus yang diperkuat dari transistor. Nilai dari gain tidak tetap, nilai ini  dipengaruhi oleh arus pada base dan pada kolektor, sehigga nilai dari gain ini memiliki interval dari minimum hingga ke maskimum.

Collector-Emitter Saturation Voltage (V_CE(sat)), adalah besar tegangan antara titik terminal kolektor dan emitter dibawah kondisi dari arus atau tegangan emitter -base yang dimana arus di terminal kolektor tetap konstan karena arus base meningkat atau tegangannya menigkat.

Base-Emitter Saturation Voltage (V_BE(sat)), adalah tegangan antara terminal base dan emitter untuk arus base dan arus kolektor yang telah dispesifikasi sehigga titik di terminal kolektor mengalami forward - biased.

Untuk bagian Small - signal characteristics tidak akan dibahas karena memiliki parameter - parameter yang masih belum dipelajari dalam matkul ini. 

Berikut merupakan deskrpisi dari spesifikasi transistor (menggunakan contoh  transistor 2N4123). Mengetahui spesifikasi dari sebuah komponen elektronika yang akan digunakan sangat penting, karena dapat mengetahui setiap bagian dari komponen tersebut yang mengimplikasikan bahwa perangkaian sirkuit akan menjadi lebih mudah karena sudah mengetahui batasan dari komponen tersebut.

Example:

32. Tentukan  range temperatur transistor ini (dalam farenheit) berdasarkan gambar dibawah ini

Apabila kita melihat gambar diatas, kita mengetahui bahwa transistor bekerja dari suhu -55^oC hingga 125 + 25 = 150^oC. (-55^oC  ≤ T  ≤ 150oC) dalam celcius. Untuk mengubah nilai tersebut ke dalam satuan farenheit, kita harus menggunakan rumus konversi dari celcius ke farenheit. Rumusnya adalah sebagai berikut:

^oF = 9/5 ^oC + 32^o

Untuk T = -55oC, kita dapatkan:

^oF = 9/5 ^oC + 32^o

^oF = 9/5 (-55^oC) + 32^oC

=  -67^oF

Untuk T = -55^oC, kita dapatkan:

^oF = 9/5 ^oC + 32^o

^oF = 9/5 (150^oC) + 32^oC

= 302^oF

Jadi range temperatur dimana transistor tersebut bekerja (dalam farenheit) adalah (-67^oF  ≤ F  ≤ 302^oF)

Soal pilihan ganda:

1. Suatu transistor memiliki V_CE = 10 V, dan I_C = 20 mA. Berapakah besar disipasi daya dari resistor tersebut?

A.210 mW                                                   C.215 mW                                            E.205 mW

B.200 mW                                                   D, 220 mW

Jawaban:

Diketahui bahwa nilai V_CE sebesar 10 V, dan nilai I_C sebesar 20 mA = (0,02 A). Dengan menggunakan rumus daya P = V * I, maka akan kita dapatkan nilai sebagai berikut:

                                            P_D = V_CE * I_C

                                            PD = (10 V)(20 mA)   = 200 mW

Jadi jawaban yang benar untuk soal pertama adalah 200 mW (B)       

2. berapakah Besar power rating dari disipasi daya jika berada di suhu 100^oC Jika diketahui diketahui nilai derating factornya adalah sebesar 5 (mW/^oC) dan disipasi daya pada suhu referensi (25^oC) adalah sebesar 625 mW?

A.240 mW                                                 C.250 mW                                            E.210 mW

B.230 mW                                                 D, 220 mW

Jawaban:

Pertama kita harus mengetahui bahwa temperatur baru ini berada di atas temperatur standar pada suhu 25^oC, maka dari itu kita perlu mencari terlebih dahulu nilai perbedaan powernya

100^oC - 25^oC = 75^oC

ΔT = 75oC

Δ disini menyatakan perbedaan nilai antara suhu baru dengan suhu referensi, dan kita mendapat nilai sebesar 75oC. Kemudian kita dapat mencari perbedaan daya tersebut dengan mengalikannya dengan derating factor:

 (5mW/oC) (75oC) = 375 mW

nilai sebesar 375 mW ini disebut perbedaan daya disipasi dengan suhu yang berbeda. Lalu untuk mencari power rating dari transistor diatas saat suhu sebesar 100oC:

P_D(max) = 625 mW - 375 mW = 250 mW

Jadi nilai yang power rating dari sebuah transistor saat suhu ambiennya 100oC adalah sebesar 250 mW (C)

3. Link download

• Link download file html Disini
• Link download datasheet transistor  2N4123 Download Disini
  
  
  
  

4. Referensi

1. Boylestad, R. and Nashelsky, L., 2013. Electronic devices and circuit theory. Upper Saddle River, N.J.: Pearson Prentice Hall.

2.(Malvino, A. and Bates, D., 2016. Electronic principles. New York: McGraw-Hill Education.)

Kontrol Tangki Gas Metana

Kontrol Tangki Gas Metana

 Daftar Isi :

1. Tujuan

2. Alat dan Bahan

3. Dasar Teori

4. Percobaan

5. Refrensi

1. Tujuan

a) Untuk mendeteksi ada tidaknya suatu gas metana yang keluar dari tabung.

b) Untuk menutup saluran agar mencegah metana keluar lebih banyak.

 

2. Alat dan Bahan

a) Alat

i. Power Suply DC (9 volt)

 

Power supply berfungsi sebagai sumber energi yang digunakan dalam simulasi ini sebesar 3.7 V

 

ii. Solder

 

Solder berfungsi untuk merekatkan komponen dengan timah

 

iii. Timah

Timah berfungsi sebagai alat perekat komponen

 

b) Bahan

i. Sensor Gas MQ-2

 

Penjelasan Pin :

1. Pin 1 merupakan heater internal yang terhubung dengan ground.

2. Pin 2 merupakan tegangan sumber (VC) dimana Vc < 24 VDC.

3. Pin 3 (VH) digunakan untuk tegangan pada pemanas (heater internal) dimana VH = 5VDC.

4. Pin 4 merupakan output yang akan menghasilkan tegangan analog.

 

Spesifikasi :

1. Catu daya pemanas : 5V AC/DC

2. Catu daya rangkaian : 5VDC

3. Range pengukuran : 200 - 5000ppm untuk LPG, propane 300 - 5000ppm untuk butane 5000 - 20000ppm untuk methane 300 - 5000ppm untuk Hidrogen

4.  Keluaran : analog (perubahan tegangan)

 

 

ii. Transistor BC547

Pin Configuration

Pin Number	Pin Name	Description
1	Collector	Arus mengalir melalui kolektor
2	Base	Mengontrol bias transistor
3	Emitter	Arus mengalir keluar melalui emitor

 

BC547 Transistor Features

·Bi-Polar NPN Transistor

·DC Current Gain (hFE) adalah maksimum 800

·Arus Collector (IC) kontinu adalah 100mA

·Emitter Base Voltage (VBE) adalah 6V

·Base Current (IB) adalah maksimum 5mA

 Tersedia dalam Paket Ke-92

    iii. Resistor 

Spesifikasi :

· Mehambat daya hingga 220, 550 ohm

v. Relay

Sumber : https://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/

Pada prangkaian ini kita menggunkan relay bertipe Normal Close (NC), yang mana ini adalah kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)

vi. Motor

Disini kita menanggap motor sebagai penggerak untuk menutup tabung gas metana.

vii. LED

Disini kita menggunakan 2 lampu LED, 1 berwarna hijau satu lagi berwarna merah, dengan warna hijau menunjukkan kondisi aman, sedangkan warna merah menunjukkan kondisi tidak aman atau bisa dikatakan gas metana terdeteksi oleh sensor.

3. Dasar Teori

a) Sensor Gas MQ-2

Sensor Asap MQ-2 berfungsi untuk mendeteksi keberadaan asap yang berasal dari gas mudah terbakar di udara. Pada dasarnya sensor ini terdiri dari tabung aluminium yang dikelilingi oleh silikon dan di pusatnya ada elektroda yang terbuat dari aurum di mana ada element pemanasnya.

Ketika terjadi proses pemanasan, kumparan akan dipanaskan sehingga SnO2 keramik menjadi semikonduktor atau sebagai penghantar sehingga melepaskan elektron dan ketika asap dideteksi oleh sensor dan mencapai aurum elektroda maka output sensor MQ-2 akan menghasilkan tegangan analog.

Sensor MQ-2 ini memiliki 6 buah masukan yang terdiri dari tiga buah power supply (Vcc) sebasar +5 volt untuk mengaktifkan heater dan sensor, Vss (Ground), dan pin keluaran dari sensor tersebut.

 

b) Transistor NPN

Transistor adalah komponen elektronika semikonduktor yang memiliki 3 kaki elektroda, yaitu Basis (Dasar), Kolektor (Pengumpul) dan Emitor (Pemancar). Komponen ini berfungsi sebagai penguat, pemutus dan penyambung (switching), stabilitasi tegangan, modulasi sinyal dan masih banyak lagi fungsi lainnya. Selain itu, transistor juga dapat digunakan sebagai kran listrik sehingga dapat mengalirkan listrik dengan sangat akurat dan sumber listriknya.

Transistor sebenarnya berasal dari kata “transfer” yang berarti pemindahan dan “resistor” yang berarti penghambat. Dari kedua kata tersebut dapat kita simpulkan, pengertian Transistor adalah pemindahan atau peralihan bahan setengah penghantar menjadi suhu tertentu. Transistor pertama kali ditemukan pada tahun 1948 oleh William Shockley, John Barden dan W.H, Brattain. Tetapi, komponen ini mulai digunakan pada tahun 1958. Jenis Transistor terbagi menjadi 2, yaitu transistor tipe P-N-P dan transistor N-P-N.

BC547

 

c) Battery

Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik.

 

d) Resistor

Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm. Nilai Resistor biasanya diwakili dengan kode angka ataupun gelang warna yang terdapat di badan resistor. Hambatan resistor sering disebut juga dengan resistansi atau resistance.

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :

 

Rtotal = R1 + R2 + R3 + ….. + Rn

 

Rumus dari Rangkaian Seri Resistor adalah :

 

1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….. + 1/Rn

 

 e) Relay

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.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar)
4. Spring

Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian Relay :

sumber : https://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

• Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
• Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

4. Percobaan

a) Prosedur Percobaan

i. Siapkan bahan dan alat yang diperlukan.

ii. Hubungkan Pin Out MQ-2 ke Resistor 550 ohm.

iii. Ujung resistor disambungkan ke pin Base transistor

iv. Sambungkan pin collector transistor ke relay, dan ujung relay lainnya disambungkan ke battery lalu ke pin vcc MQ-2. 

v. Sambungkan pin emitor transistor ke pin ground MQ-2

vi. Pada switch contact relay dihubungkan batery dan kemudian motor.

vii. Pasang LED merah dan resistor secra pararel dengan motor 

viii. Pasang LED hijau pada ujung relay yang lainya

b) Rangkaian Simulasi

i. Foto Rangkaian

a) Ketika sensor tidak mendeteksi gas metana. 

b) Ketika sensor mendetksi gas metana

ii. Prinsip Kerja

Ketika sensor MQ-2 Mendeteksi adanya gas metana yang keluar, maka output MQ-2 akan mengeluarkan tegangan analog, yang mana tegangan analog akan mengalir ke resistor untuk dihambatkan terlebih dahulu, lalu arus akan diteruskan ke transistor yang akhirnya transistor akan aktif. kemudian arus dari supply mangalir ke relay lalu masuk ke pin collector transistor dan keluar dari emiter menuju ground, ketika rellay dialiri listrik, maka rellay akan aktif dan menghidupakn rangkaian motor, sehingga motor menyala.

iii. Video

 

Link : Download

1. Download Gambar

2. Download Rangkaian Proteus

3. Download Video

4. Download Datasheet

5. Download HTML

6. Download Libarary MQ-2

 

Refrensi :

1. andalanelektro.id. (2018, 19 September). Cara Kerja Dan Karakteristik Sensor Gas MQ-2. Diakses pada 1 Oktober 2020, dari https://www.andalanelektro.id/2018/09/cara-kerja-dan-karakteristik-sensor-gas-mq2.html#:~:text=Prinsip%20Kerja&text=Ketika%20terjadi%20proses%20pemanasan%2C%20kumparan,2%20akan%20menghasilkan%20tegangan%20analog.

2. Components101 - Electronic Components Pinouts, Details & Datasheets. (n.d.). Retrieved September 23, 2020, from https://components101.com/

3. Kho, Dickson. Pengertian Relay Dan Fungsinya. https://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/. 3 Desember 2020.