UAS

Juni 24, 2025

UAS

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan [Kembali]

Pembelajaran mata kuliah Elektronika ini diakhiri dengan pelaksanaan Ujian Akhir Semester (UAS) pada Rabu, 25 Juni 2025. Pada ujian tersebut, mahasiswa diharapkan dapat menerapkan konsep-konsep yang telah dipelajari selama perkuliahan untuk menjawab berbagai persoalan yang diberikan.

2. Tujuan [Kembali]

Menyelesaikan persoalan UAS Elektronika Rabu, 25 Juni 2025 dengan memahami dan menerapkan konsep-konsep Elektronika.

3. Alat dan Bahan [Kembali]

A. Alat

<Generator>

Baterai

Spesifikasi

Input voltage: ac 100~240v / dc 10~30v
Output voltage: dc 1~35v
Max. Input current: dc 14a
Charging current: 0.1~10a
Discharging current: 0.1~1.0a
Balance current: 1.5a/cell max
Max. Discharging power: 15w
Max. Charging power: ac 100w / dc 250w
Jenis batre yg didukung: life, lilon, lipo 1~6s, lihv 1-6s, pb 1-12s, nimh, cd 1-16s
Ukuran: 126x115x49mm
Berat: 460gr

B. Bahan

1. Resistor

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R).

Jenis Resistor yang digunakan disini adalah Fixed Resistor, dimana merupakan resistor dengan nilai tetap terdiri dari film tipis karbon yang diendapkan subtrat isolator kemudian dipotong berbentuk spiral. Keuntungan jenis fixed resistor ini dapat menghasilkan resistor dengan toleransi yang lebih rendah.

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Spesifikasi

2. Dioda

Untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Oleh karena itu, Dioda sering dipergunakan sebagai penyearah dalam Rangkaian Elektronika. Dioda pada umumnya mempunyai 2 Elektroda (terminal) yaitu Anoda (+) dan Katoda (-) dan memiliki prinsip kerja yang berdasarkan teknologi pertemuan p-n semikonduktor yaitu dapat mengalirkan arus dari sisi tipe-p (Anoda) menuju ke sisi tipe-n (Katoda) tetapi tidak dapat mengalirkan arus ke arah sebaliknya.

3. Transistor

Merupakan transistor tipe NPN yang digunakan untuk switching agar mengaktifkan kontak relay dan relay tersebut akan memberikan kontak pada motor DC dan output lainnya.

Spesifikasi :

Bi-Polar Transistor
DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
Continuous Collector current (IC) is 100mA
Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
Base Current(IB) is 5mA maximum

4. OP-Amp

Konfigurasi PIN LM741

Spesifikasi:

Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

Komponen Input :

1. Logicstate

Gerbang Logika (Logic Gates) adalah sebuah entitas untuk melakukan pengolahan input-input yang berupa bilangan biner (hanya terdapat 2 kode bilangan biner yaitu, angka 1 dan 0) dengan menggunakan Teori Matematika Boolean sehingga dihasilkan sebuah sinyal output yang dapat digunakan untuk proses berikutnya.

Pinout

Idle State (Keadaan Siaga)

ID State: 0
Deskripsi: Sistem berada dalam keadaan siaga, memantau kondisi lingkungan secara terus-menerus.
Input: Sensor suhu, sensor asap, dan sensor sentuh tidak mendeteksi anomali.
Output: Tidak ada tindakan diambil, hanya pemantauan rutin.

Alert State (Keadaan Siaga Tinggi)

Deskripsi: Salah satu sensor mendeteksi anomali, tetapi belum ada konfirmasi kebakaran.
Input: Sensor suhu atau sensor asap mendeteksi suhu atau konsentrasi asap yang meningkat tetapi belum mencapai ambang batas kritis.
Output: Sistem mengaktifkan peringatan awal (misalnya, lampu indikator menyala) dan terus memantau situasi.

Pre-Alarm State (Pra-Alarm)

Deskripsi: Beberapa sensor mendeteksi kondisi yang mendekati ambang batas kritis.
Input: Kombinasi dari sensor suhu, sensor asap, dan/atau sensor sentuh mendeteksi kondisi yang mencurigakan.
Output: Sistem mengaktifkan alarm peringatan (misalnya, bunyi sirene dengan intensitas rendah) dan mempersiapkan tindakan lebih lanjut.

Alarm State (Alarm Aktif)

Deskripsi: Kondisi kebakaran terkonfirmasi berdasarkan data dari beberapa sensor.
Input: Sensor suhu dan sensor asap mendeteksi suhu tinggi dan konsentrasi asap yang melebihi ambang batas kritis.
Output: Sistem mengaktifkan alarm kebakaran utama (sirene keras, lampu peringatan berkedip), mengirim notifikasi ke sistem pemantauan jarak jauh, dan mulai mengeksekusi prosedur penanggulangan.

Fire Control State (Penanggulangan Kebakaran)

Deskripsi: Sistem mengimplementasikan prosedur penanggulangan kebakaran otomatis.
Input: Konfirmasi kebakaran dari sensor suhu, asap, dan sentuh.
Output: Aktivasi sistem pemadam kebakaran otomatis (misalnya, sprinkler atau pemadam api), pemutusan aliran listrik di area terdampak, dan penguncian akses ke area tersebut.

Post-Fire State (Pascakebakaran)

Deskripsi: Kebakaran telah diatasi, sistem dalam proses pemulihan dan evaluasi.
Input: Sensor menunjukkan bahwa kebakaran telah berhasil dipadamkan.
Output: Sistem mengirim notifikasi status ke sistem pemantauan jarak jauh, menonaktifkan alarm, dan memulai prosedur evaluasi serta pemulihan.

Maintenance State (Pemeliharaan)

Deskripsi: Sistem dalam mode pemeliharaan untuk pengecekan dan perbaikan.
Input: Sistem diaktifkan secara manual untuk pemeliharaan rutin atau setelah insiden kebakaran.
Output: Semua sensor dan alarm dinonaktifkan sementara untuk memungkinkan pengecekan dan perbaikan oleh teknisi.

2.Potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya.

Komponen Output

1. Buzzer

Buzzer merupakan sebuah lonceng, bel, atau alarm yang digunakan sebagai alat untuk mengumpulkan banyak orang di suatu tempat dengan tujuan untuk menyampaikan suatu pengumuman.

Buzzer berasal dari Bahasa inggris yang mempunyai arti lonceng, bel atau alarm. Pengertian buzzer secara harfiah diartikan sebagai alat yang di manfaatkan dalam memberikan pengumuman atau mengumumkan sesuatu untuk mengumpulkan orang-orang pada suatu tempat.

2. LED-red

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N.

3. Motor

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.

Spesifikasi

Pinout

4. Relay

Spesifikasi

Relay umumnya adalah tegangan input 5 VDC, 12 VDC atau 48 VDC. Untuk common dan NO NC umumnya 220 vac dengan arus kerja 10 A.

Konfigurasi pin Relay dihubungkan ke 5V
GND dihubungkan ke GND
IN1/Data dihubungkan ke pin 2

Pinout

4. Dasar Teori [Kembali]

1. Resistor

Simbol :

Resistor adalah komponen Elektronika Pasif yang memiliki nilai resistansi atau hambatan tertentu yang berfungsi untuk membatasi dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika (V=I R).

Cara menghitung nilai resistor:

Tabel warna

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

2. Dioda

Spesifikasi

Dioda adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Sebuah Dioda dibuat dengan menggabungkan dua bahan semi-konduktor tipe-P dan semi-konduktor tipe-N. Ketika dua bahan ini digabungkan, terbentuk lapisan kecil lain di antaranya yang disebut depletion layer. Ini karena lapisan tipe-P memiliki hole berlebih dan lapisan tipe-N memiliki elektron berlebih dan keduanya mencoba berdifusi satu sama lain membentuk penghambat resistansi tinggi antara kedua bahan seperti pada gambar di bawah ini. Lapisan penyumbatan ini disebut depletion layer.

Ketika tegangan positif diterapkan ke Anoda dan tegangan negatif diterapkan ke Katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias maju. Selama keadaan ini tegangan positif akan memompa lebih banyak hole ke daerah tipe-P dan tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke daerah tipe-N yang menyebabkan depletion layer hilang sehingga arus mengalir dari Anoda ke Katoda. Tegangan minimum yang diperlukan untuk membuat dioda bias maju disebut forward breakdown voltage.

Jika tegangan negatif diterapkan ke anoda dan tegangan positif diterapkan ke katoda, dioda dikatakan dalam kondisi bias terbalik. Selama keadaan ini tegangan negatif akan memompa lebih banyak elektron ke material tipe-P dan material tipe-N akan mendapatkan lebih banyak hole dari tegangan positif yang membuat depletion layer lebih besar dan dengan demikian tidak memungkinkan arus mengalir melaluinya. Kondisi ini hanya terjadi pada dioda yang ideal, kenyataannya arus yang kecil tetap dapat mengalir pada bias terbalik dioda.

Dioda dapat dibagi menjadi beberapa jenis:

1. Dioda Penyearah (Dioda Biasa atau Dioda Bridge) yang berfungsi sebagai penyearah arus AC ke arus DC.

2. Dioda Zener yang berfungsi sebagai pengaman rangkaian dan juga sebagai penstabil tegangan.

3. Dioda LED yang berfungsi sebagai lampu Indikator ataupun lampu penerangan.

4. Dioda Photo yang berfungsi sebagai sensor cahaya.

5. Dioda Schottky yang berfungsi sebagai Pengendali.

Untuk menentukan arus zenner berlaku persamaan:

Keterangan:

Pada grafik terlihat bahwa pada tegangan dibawah ambang batas tegangan mundur (reverse) sebuah dioda akan tembus (menghantar) dan tidak bisa menahan lagi. Batas ini disebut dengan area tegangan breakdown dioda. Kondisi dioda pada area ini adalah tembus atau menghantar dan tidak menghambat. Kemudian pada level tegangan diantara tegangan breakdown dan tegangan forward terdapat area tegangan reverse dan tegangan cut off. Pada area ini kondisi dioda adalah menahan atau tidak mengalirkan arus listrik.

3. Transistor

Transistor adalah sebuah komponen di dalam elektronika yang diciptakan dari bahan-bahan semikonduktor dan memiliki tiga buah kaki. Masing-masing kaki disebut sebagai basis, kolektor, dan emitor.

1. Emitor (E) memiliki fungsi untuk menghasilkan elektron atau muatan negatif.

2. Kolektor (C) berperan sebagai saluran bagi muatan negatif untuk keluar dari dalam transistor.

3. Basis (B) berguna untuk mengatur arah gerak muatan negatif yang keluar dari transistor melalui kolektor.

Berfungsi sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung arus (switching), stabilisasi tegangan, dan modulasi sinyal. Selain itu, transistor biasanya juga dapat digunakan sebagai saklar dalam rangkaian elektronika. Jika ada arus yang cukup besar di kaki basis, transistor akan mencapai titik jenuh. Pada titik jenuh ini transistor mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Jika arus base sangat kecil maka kolektor dan emitor bagaikan saklar yang terbuka. Pada kondisi ini transistor dalam keadaan cut off sehingga tidak ada arus dari kolektor ke emitor.

Rumus-rumus transistor:

Spesifikasi :

Bi-Polar Transistor
DC Current Gain (hFE) is 800 maximum
Continuous Collector current (IC) is 100mA
Emitter Base Voltage (VBE) is > 0.6V
Base Current(IB) is 5mA maximum

Konfigurasi Transistor

Konfigurasi Common Base adalah konfigurasi yang kaki Basis-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Base, sinyal INPUT dimasukan ke Emitor dan sinyal OUTPUT-nya diambil dari Kolektor, sedangkan kaki Basis-nya di-ground-kan. Oleh karena itu, Common Base juga sering disebut dengan istilah “Grounded Base”. Konfigurasi Common Base ini menghasilkan Penguatan Tegangan antara sinyal INPUT dan sinyal OUTPUT namun tidak menghasilkan penguatan pada arus.

Konfigurasi Common Collector (CC) atau Kolektor Bersama memiliki sifat dan fungsi yang berlawan dengan Common Base (Basis Bersama). Kalau pada Common Base menghasilkan penguatan Tegangan tanpa memperkuat Arus, maka Common Collector ini memiliki fungsi yang dapat menghasilkan Penguatan Arus namun tidak menghasilkan penguatan Tegangan. Pada Konfigurasi Common Collector, Input diumpankan ke Basis Transistor sedangkan Outputnya diperoleh dari Emitor Transistor sedangkan Kolektor-nya di-ground-kan dan digunakan bersama untuk INPUT maupun OUTPUT. Konfigurasi Kolektor bersama (Common Collector) ini sering disebut juga dengan Pengikut Emitor (Emitter Follower) karena tegangan sinyal Output pada Emitor hampir sama dengan tegangan Input Basis.

Konfigurasi Common Emitter (CE) atau Emitor Bersama merupakan Konfigurasi Transistor yang paling sering digunakan, terutama pada penguat yang membutuhkan penguatan Tegangan dan Arus secara bersamaan. Hal ini dikarenakan Konfigurasi Transistor dengan Common Emitter ini menghasilkan penguatan Tegangan dan Arus antara sinyal Input dan sinyal Output. Common Emitter adalah konfigurasi Transistor dimana kaki Emitor Transistor di-ground-kan dan dipergunakan bersama untuk INPUT dan OUTPUT. Pada Konfigurasi Common Emitter ini, sinyal INPUT dimasukan ke Basis dan sinyal OUTPUT-nya diperoleh dari kaki Kolektor.

4. LM741

LM741 adalah salah satu IC (Integrated Circuit) Op-Amp (Operational Amplifier) yang memiliki 8 pin. IC Op-Amp ini terdapat 2 jenis bentuk, yaitu tabung (lingkaran) dan kotak (persegi), tetapi yang umum adalah yang berbentuk persegi. Op-Amp banyak digunakan dalam sistem analog komputer, penguat video/gambar, penguat audio, osilator, detector dan lainnya. LM741 biasanya bekerja pada tegangan positif/negatif 12 volt, dibawah itu IC tidak akan bekerja. Setiap pin/kaki-kaki pada IC LM741 mempunya fungsi yang berbeda-beda, keterangan pin/kaki-kaki LM741 dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Karakteristik penguat ideal adalah:

Gain sangat besar (AOL >>). Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau RF = tak terhingga, serta pada rentang frekuensi yang luas.
Impedansi input sangat besar (Zi >>). Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.
Impedansi output sangat kecil (Zo <<).

Konfigurasi PIN LM741:

Spesifikasi:

Respons karakteristik kurva I-O:

Op-Amp LM741 dapat membuat beberapa fungsi rangkaian seperti gambar berikut.

Macam-macam rangkaian yang dapat dibentuk LM741

Detektor Penyilang Nol: mendeteksi tegangan-tegangan di atas nol
Detektor Taraf Tegangan (positif dan negatif): mendeteksi tegangan-tegangan acuan pada tegangan positif maupun negatif yang sudah kita tentukan.
Penguat (Buffer): memperkuat amplitudo pada pulsa output nya.
Penguat 2 Tingkat: seperti rangkaian Buffer, tetapi mengalami 2 kali penguatan.
Pembangkit Isyarat: untuk membangkitkan pulsa
Rangkaian Diverensial: untuk pengukuran pengendalian instrumentasi dan penguat sinyal-sinyal yang sangat lemah.
Rangkaian Instrumentasi: untuk memperbaiki penguat differensial.

Berikut ditampilkan grafik frekuensi dan resistansi output lm741

Karakteristik elektrik

5. Percobaan [Kembali]

SOAL

1. Buatlah suatu rangkaian aplikasi penguat dengan op-amp. menggunakan 2 input sensor (analog & digital) dan output seperti motor atau komponen output lainnya.

Jawab:

2. Buatlah suatu rangkaian aplikasi kontrol greenhouse menggunakan input-input sensor dan output-output seperti motor atau komponen output lainnya.

Jawab:

3. Buatlah suatu rangkaian aplikasi kontrol incubator dengan ketentuan:

a. Ada sensor analog dan sensor digital

b. Ada kondisi ≥ 2 sensor untuk suatu output dan kebalikannya.

Jawab:

4. Buatlah suatu rangkaian aplikasi sesuai Tugas Besar anda yang terdiri dari ≥ 5 input 4. sensor(analog & digital) dan output (seperti motor, heater, Fan, lampu dll) dengan melibatkan rangkaian kontrol yang memakai penguat transistor(bias berbeda) dan op-amp.(tipe rangkaian yang berbeda)

Jawab: