Remote Infra-Merah

Skema Pemancar/Transmitter

Ini adalah skema IR Transmitter

Skema Penerima/Receiver

Ini adalah skema untuk Penerima IR

Bahan-Bahan

Part Total Qty. Description Substitutions R1 1 22K 1/4W Resistor R2 1 1 Meg 1/4W Resistor R3 1 1K 1/4W Resistor R4, R5 2 100K 1/4W Resistor R6 1 50K Pot C1, C2 2 0.01uF 16V Ceramic Disk Capacitor C3 1 100pF 16V Ceramic Disk Capacitor C4 1 0.047uF 16V Ceramic Disk Capacitor C5 1 0.1uF 16V Ceramic Disk Capacitor C6 1 3.3uF 16V Electrolytic Capacitor C7 1 1.5uF 16V Electrolytic Capacitor Q1 1 2N2222 NPN Silicon Transistor 2N3904 Q2 1 2N2907 PNP Silicon Transistor Q3 1 NPN Phototransistor D1 1 1N914 Silicon Diode IC1 1 LM308 Op Amp IC IC2 1 LM567 Tone Decoder LED1 1 Infa-Red LED RELAY 1 6 Volt Relay S1 1 SPST Push Button Switch B1 1 3 Volt Battery Two 1.5V batteries in series MISC 1 Board, Sockets For ICs, Knob For R6, Battery Holder RELAY 1 6 Volt Relay

Catatan

1. Untuk menyesuaikan sirkuit, tahan S1 sambil menunjuk LED1 pada penerima. Sesuaikan R6 sampai Anda mendengar klik relay.
2. Anda dapat meningkatkan jangkauan dengan menggunakan output tinggi LED untuk LED1.
3. Cahaya terang akan menghentikan penerima dari pemancar menanggapi.
4. Ada kesalahan dalam skema. Ada shuold menjadi 1 megaohm resistor antara pin 3 dari IC1 dan tanah. Ini menyediakan referensi 0 volt untuk bias IC.

Regulator,Filter dan Rectifier

DEFINISI REGULATOR

Regulator adalah rangkaian regulasi atau pengatur tegangan keluaran dari sebuah catu daya agar efek darinaik atau turunnya tegangan jala-jala tidak mempengaruhi tegangan catu daya sehingga menjadi stabil.

Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple -nya kecil, tetapi ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata tegangan dc keluarannya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil.

• Perlunya Regulator

Ada beberapa alasan yang mungkin diperlukannya sebuah regulator....

1. Fluktuasi tegangan jala-jala
2. Perubahan tegangan akibat beban (loading)
3. Perlu pembatasan arus dan tegangan untuk keperluan tertentu

Ada 4 jenis regulator :

1. Regulator dengan Zener
2. Regulator Zener Follower
3. Regulator dengan op-amp
4. Regulator dengan IC (Integrated Circuit)

1. Regulator Dengan Zener

Rangkaian regulator yang paling sederhana, zener bekerja pada daerah breakdown sehingga menghasilkan tegangan output yang sama dengan tegangan zener atau :  Vout = Vz Namun, rangkaian ini hanya bermanfaat jika arus beban tidak lebih dari 50mA.

2. Regulator Zener Follower

Regulator ini pada dasarnya adalah regulator zener yang dikonfigurasikan dengan sebuah transistor NPN untuk menghasilkan arus yang cukup besar. V BE adalah tegangan base-emitor dari transistor Q1 yang besarnya antara 0.2 - 0.7 volt bergantung pada jenis transistor yang digunakan. Dengan mengabaikan arus I B yang mengalir pada base transistor, dapat dihitung besar tahanan R2 yang diperlukan adalah :   Iz adalah arus minimum yang diperlukan oleh dioda zener untuk mencapai tegangan breakdown zener tersebut. Besar arus ini dapat diketahui dari datasheet yang besarnya lebih kurang 20 mA

Jika diperlukan catu arus yang lebih besar, tentu perhitungan arus base I B pada rangkaian di atas tidak bisa diabaikan lagi. Seperti yang diketahui, besar arus I C akan berbanding lurus terhadap arus I B atau dirumskan dengan :

IC =  ß × IB .

Untuk keperluan itu, transistor Q1 yang dipakai bisa diganti dengan tansistor darlington yang biasanya memiliki nilai b yang cukup besar. Dengan transistor darlington , arus base yang kecil bisa menghasilkan arus Ic yang lebih besar

3. Regulator Op-Amp

Teknik regulasi yang lebih baik lagi adalah dengan menggunakan Op-Amp untuk men-drive transistor Q. Dioda zener di sini tidak langsung memberi umpan ke transistor Q, tetapi sebagai tegangan referensi bagi Op-Amp IC1. Umpan balik pada pin negatif Op-amp adalah cuplikan dari tegangan keluar regulator, yaitu :  V in(-) = (R2/(R1+R2)) V out Jika tegangan keluar V out menaik, tegangan V in(-) juga akan menaik sampai tegangan ini sama dengan  tegangan referensi Vz. Demikian sebaliknya jika tegangan keluar V out menurun, misalnya karena suplai arus ke beban meningkat, Op-amp akan menjaga kestabilan di titik referensi V z dengan memberi arus IB ke transistor Q1 sehingga pada setiap saat Op-amp menjaga kestabilan:

V in(-) = V z

Dengan mengabaikan tegangan VBE transistor Q1 dan mensubsitusi rumus, diperoleh hubungan matematis :

V out = ( (R1+R2)/R2) V z

Pada rangkaian ini tegangan output dapat diatur dengan mengatur besar R1 dan R2.

4. Regulator IC (Integrated Circuit)

Sekarang mestinya tidak perlu susah payah lagi mencari op-amp, transistor dan komponen lainnya untuk merealisasikan rangkaian regulator seperti di atas karena rangkaian semacam ini sudah dikemas menjadi satu IC regulator tegangan tetap. Saat ini sudah banyak dikenal komponen seri 78XX sebagai regulator tegangan tetap positif dan seri 79XX yang merupakan regulator untuk tegangan tetap negatif.

Bahkan komponen ini biasanya sudah dilengkapi dengan pembatas arus ( current limiter ) dan juga pembatas suhu ( thermal shutdown ). Komponen ini hanya tiga pin dan dengan menambah beberapa komponen saja sudah dapat menjadi rangkaian catu daya yang ter-regulasi dengan baik.

Misalnya 7805 adalah regulator untuk mendapat tegangan 5 volt, 7812 regulator tegangan 12 volt dan seterusnya, sedangkan seri 79XX misalnya adalah 7905 dan 7912 yang berturut-turut adalah regulator tegangan negatif 5 dan 12 volt.

           Penyearah dalam sistem, penyediaan sumber daya DC berfungsi sebagai pengubah arah tegangan atau voltase dari AC ke DC .

Catu daya dc adalah sumber bolak-balik AC ( alternating current ) dari pembangkit tenaga listrik yang diubah menjadi searah DC ( direct current) .

Konsep perubahan AC menjadi DC disebut penyearahan ( rectifiering ).

Ada 3 jenis penyearahan :

1. Penyearah 1/2 gelombang
2. Penyearah gelombang penuh
3. Penyearah gelombangpenuh sistem jembatan

1. Penyearah 1/2 Gelombang

Rangkaian Penyearah 1/2 Gelombang

	Tegangan masukan (V in ) adalah sebuah tegangan sinussioda . Asumsikan sebuah perilaku dioda ideal, pada setengah sinyal positif dioda mendapat pemberian bias maju (forward bias) sehingga menyebabkan setengah sinyal positif muncul pada RL atau beban.
Kondisi ini membuat dioda berlaku sebagai penghantar. Pada setengah putaran negatif, dioda mendapat bias mundur (reverse bias), sehingga dioda dalam kondisi tidak menghantar, oleh karena itu rangkaian memotong sinyal setengah negatif.
Tegangan output (V out ) setengah gelombang merupakan sebuah tegangan DC yang bergerak naik sampai maksimum dan menurun sampai nol, dan tetap nol selama sinyal negatif.

• Nilai Sinyal DC setengah Gelombang

Pada prinsipnya, nilai DC setengah gelombang diperoleh dari :

karena nilai dari = 0,318V, sehingga :

• Frekuensi Keluaran

Frekuansi keluaran sama dengan frekuensi masukan. Tiap-tiap putaran masukan menghasilkan satu putaran tegangan keluaran. Dengan demikian kita dapat menulis :

2. Penyearah Gelombang Penuh

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh

	Perhatikan grounded center tap pada kumparan sekunder trafo ! Mengapa demikian ? Rectifier gelombang penuh sama dengan rectifier ½ gelombang sehingga masing-masing rectifier gelombang penuh memiliki tegangan yang sama (equal) dengan setengah tegangan sekunder D1 menghantar ke sinyal setengah positif, dan dioda D2 menghantar ke sinyal setengah negatif. Hasilnya arus beban rectifier mengalir selama setengah sinyal bersama-sama.
Rectifier gelombang penuh berbuat sama dengan dua kali bolak-balik pada rectifier setengah gelombang.

• Nilai DC atau Nilai Rata-rata

Karena sinyal gelombang penuh mempunyai dua kali sinyal setengah positif, DC atau nilai rata-rata barnilai dua kali nilai dc setengah gelombang.

Pada prinsipnya, nilai dc penyearah gelombang penuh diperoleh dari :

karena nilai dari = 0,636 V, sehingga :

• Frekuensi Keluaran

Pada sebuah rectifier gelombang penuh, sesuatu tidak biasa terjadi pada frekuensi keluaran. Tegangan saluran AC mempunyai frekuensi 60 Hz. Karena itu, periode masukkannya sama dengan :

 

Karena penyearahan gelombang penuh, periode sinyal gelombang penuh adalah setengah periode masukan :

  sehingga kita dapatkan

Frekuensi sinyal gelombang penuh adalah dua kali frekuensi masukan. Hal ini beralasan karena sebuah keluaran gelombang penuh mempunyai dua kali periode masukan gelombang sinus, hanya saja rectifier gelombang penuh membalikkan masing-masing periode setengah negatif sehingga kita mendapatkan jumlah dua kali periode positif. Akibatnya, adalah penggandaaan frekuensi sehingga :

Gelombang penuh :

3. Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

	Rectifier jembatan menyerupai rectifier gelombang penuh sebab ia memproduksi tegangan keluaran gelombang penuh. Dioda-dioda D1 dan D2 menghantar di atas setengan periode positif dan D3 dan D4 menghantar di atas setengah periode negatif. Sebagai hasilnya arus beban rectifier mengalir selama diantara setengah periode.
Nilai Rata-rata dan frekuensi Keluaran Karena sebuah penyearah jembatan menghasikan sebuah keluaran gelombang penuh, persamaan untuk nilai rata-rata dengan frekuensi keluaran sama seperti yang diberikan untuk penyearah gelombang penuh : dan

Radio Control untuk mobil mainan

Bermain mobil-mobilan yang dikendalikan lewat sinyal radio merupakan permainan yang menarik. Mobil mainan yang banyak digemari anak-anak, dengan ditambah rangkaian sederhana ini akan menjadi mobil mainan idaman. Rangkaian ini mengggunakan IC digital keluarga CMOS yang memerlukan arus listrik sangat kecil, sehingga tidak akan membebani kinerja mobil mainan asli.

Dalam sistem ini, sinyal radio tidak terus menerus dipancarkan tapi hanya dibangkitkan saat pengontrol mengirimkan perintah kanan/kiri atau maju/mundur, itupun hanya merupakan frekuensi radio yang terputus-putus, sehingga merupakan pengiriman pulsa-pulsa frekuensi gelombang radio.

Jumlah pulsa yang dikirimkan mewakili perintah yang dikirim, perintah MAJU diwakili dengan 8 pulsa, KIRI diwakili dengan 16 pulsa, KANAN 32 pulsa dan MUNDUR 64 pulsa. Perintah yang dikirimk bisa merupakan gabungan dari 2 perintah sekali gus, yaitu gabungan dari perintah maju/mundur dan kanan/kiri, sebagai contoh bisa dikirimkan perintah maju dan kiri sekali gus, dalam hal ini jumlah pulsa yang dikirim adalah 24, yaitu penjumlahan dari perintah maju sebanyak 8 pulsa dan perintah kiri sebanyak 16 pulsa.

Setelah sebuah perintah dikirim, sistem menghentikan pengiriman perintah dalam jeda waktu tertentu, jeda waktu ini diperlukan akan rangkaian penerima mempunyai waktu yang cukup untuk melaksakan perintah dengan baik. Pulsa-pulsa frekuensi itu terlihat dibagian kanan atas Gambar 1.

Gambar 1
Rangkaian Pemancar Radio Control

Cara kerja Pemancar

Sinyal radio dibangkitkan dengan rangkaian osilator yang dibentuk dengan transistor Q1 9016, frekuensi kerja dari osilator ini ditentukan oleh kristal Y1 yang bernilai 27,145 MHz. Bagian yang sangat kritis dari rangkaian osilator ini adalah T1, L1 dan L2, yang khusus dibahas tersendiri dibagian akhir artikel ini.

Kerja dari osilator ini dikendalikan oleh gerbang NOR U2D 14001, saat output gerbang (kaki nomor 3) ini bernilai ‘1’, osilator akan bekerja dan mengirimkan frekuensi radio 27,145 MHz, dan pada saat output U2D bernilai ‘0’ osilator akan berhenti bekerja.

Gerbang NOR U2D menerima sinyal clock dari gerbang NOR U2B. Gerbang NOR jenis CMOS dengan bantuan resistor R4 dan R5 serta kapasitor C8 membentuk sebuah rangkaian oscilator frekuensi rendah pembentuk clock untuk mengendalikan rangkaian digital yang ada. Kerja dari pembangkit clock ini dikendalikan lewat input kaki 6, rangkaian akan membangkitkan clock kalau input ini berlevel ‘0’.

Gerbang NOR U2A dan U2C membentuk sebuah rangkaian Latch (RS Flip Flop), karena pengaruh resistor R2 dan kapasitor C11 yang diumpankan ke kaki nomor 9 di U2C, pada saat rangkaian mendapat catu daya output U2C pasti menjadi ‘1’ dan output U2A (kaki nomor 3) menjadi ‘0’. Keadaan ini akang mengakibatkan pembangkit clock U2b bekerja membangkitkan clock dan melepas keadaan reset IC pencacah 14024 (U1), sehingga U1 mulai mencacah dan rangkaian osilator 27,145 MHZ mengirimkan pulsa-pulsa frekuensi selama pembangkit clock bekerja.

Pada saat mulai mencacah, semua output IC pencacah 14024 dalam kedaan ‘0’, setelah mencacah 8 pulsa maka output Q4 (kaki nomor 6) akan menjadi ‘1’, setelah mencacah 16 pulsa output Q5 (kaki nomor 5) menjadi ‘1’, setelah mencacah 32 pulsa output Q6 (kaki nomor 4) menjadi ‘1’, setelah mencacah 64 pulsa output Q7 (kaki nomor 3) menjadi ‘1’.

Output-output diatas dipakai untuk mengendalikan tegangan kaki 9 U2C lewat diode D1 dan D2, selama salah satu output itu masih bernilai ‘0’ maka pembangkit clock U2B masih bekerja, hal ini akan berlangsung terus sampai katode D1 dankatode D2 menjadi ‘1’ sehingga kaki 9 U2C menjadi ‘1’ pula. Keadaan ini akan mengakibatkan output kaki 3 U2A menjadi ‘1’, yang menghentikan pembangkit clock U2B dan me-reset pencacah 14024 danberhenti sudah pengiriman pulsa frekuensi 27.145 MHz.

Untuk membangkitkan jeda waktu agar rangkaian penerima mempunyai cukup waktu melaksanakan perintah, dipakai rangkaian Q2 9014, resistor R7 dan kapasitor C10. Besarnya waktu jeda ditentukan oleh besarnya nilai R7 dan C10. Saklar untuk mengirim perintah maju/mundur dan untuk mengirim perintah kiri/kanan merupakan dua saklar yang terpisah. Masing-masing saklar mempunyai 3 posisi, posisi tengah berarti skalar itu tidak mengirim perintah.

Cara kerja Penerima

Gambar 2 merupakan gambar rangkaian penerima yang dipasangkan dimobil-mobilan, berfungsi menerima sinyal dari pemancar untuk mengendalikan motor mobil-mobilan , agar mobil-mobilan bisa bergerak maju/mundur dan kiri/kanan. Transistor Q1 dengan bantuan resistor; kapasitor dan T1 membentuk sebagai rangkaian penerima sinyal radio 27,145 MHz. T1 dalam rangkaian ini persis sama dengan T1 yang dipakai di rangkaian Pemancar, cara pembuatannya dibahas dibawah.

Transistor Q2 berikut perlangkapannya membentuk rangkaian untuk merubah pulsa-pulsa frekuensi radio yang diterima dari pemancar menjadi pulsa-pulsa kotak yang bisa diterima sebagai sinyal digital oleh IC CMOS. Sinyal digital tadi akan diterima sebagai clock yang akan dicacah oleh IC pencacah 14024 (U2). Output 14024 akan sesuai dengan jumlah pulsa yang dikirim pemancar, perintah maju dan kiri (yang dipakai sebagai contoh dalam pembahasan bagian pemancar) merupakan pulsa sejumlah 24, hasil pencacahan pulsa ini mengakibatkan output 14024 menjadi Q4=’1’, Q5=’1’, Q6=’0’ dan Q7=’0’.

Sinyal digital yang diterima selain dipakai sebagai clock pencacah U2 IC 14024 yang dibicarakan di atas, dipakai pula untuk menggerakan 3 buah rangkaian penunda waktu untuk membangkitkan pulsa-pulsa yang berfungsi mengatur kerja rangkaian.

Pulsa pengatur pertama akan muncul setelah kiriman pulsa frekuensi terhenti karena jeda waktu antara pengiriman kode, pulsa ini berfungsi untuk merekam hasil cacahan 14024 ke U3 14042 (D Flip Flop), sehingga kondisi akhir 14024 tetap dipertahankan untuk mengendalikan motor. Setelah hasil 14042 direkam ke 14024, pencacah 14042 direset oleh pulsa kedua, agar setelah lewat jeda waktu pencacah 14042 bisa mencacah mulai dari 0 kembali.

Rangkaian yang dibentuk dengan transistor Q3, Q4, Q7, Q8, Q9 dan Q10 dinamakan sebagai rangkaian H Bridge, rangkaian ini sangat handal untuk menggerakan motor DC. Dengan rangkaian ini motor DC bisa diputar ke-kanan, ke-kiri atau berhenti gerak. Syarat utama pemakaian rangkaian ini adalah tegangan basis Q7 dan tegangan basis Q10 harus berlawanan, misalnya basis Q7=’1’ dan basis Q10=’0’ motor berputar ke kiri, basis Q7=’0’ dan basis Q10=’1’ motor akan berputar ke kanan, basis Q7=’0’ dan basis Q10=’0’ motor berhenti gerak, tapi tidak boleh terjadi basis Q7=’1’ dan basis Q10=’1’.

Demikian pula Q5, Q6, Q11, Q12, Q13 dan Q14 membentuk sebuah H Bridge. H Bridge bagian kiri pada Gambar 2 dipakai untuk mengendalikan motor yang mengatur gerak mobil-mobilan kekiri/kanan, sedangkan H Bridge bagian kanan dipakai untuk mengendalikan motor yang mengatur gerak maju/mundur mobil-mobilan.

Hubungan antara outpur pencacah 14042 dan input D Flip Flop 14024 sudah disusun sedemikian rupa sehingga sinyal yang diumpankan ke masing-masing H Bridge tidak mungkin semuanya ‘1’ secara bersamaan.

Gambar 2
Rangkaian Penerima Radio Control

Kristal

    

     Kristal lazimnya digunakan untuk rangkaian osilator yang menuntut stabilitas frekuensi yang tinggi dalam jangka waktu yang panjang. Alasan utamanya adalah karena perubahan nilai frekuensi kristal seiring dengan waktu, atau disebut juga dengan istilah faktor penuaan frekuensi (frequency aging), jauh lebih kecil dari pada osilator-osilator lain. Faktor penuaan frekuensi untuk kristal berkisar pada angka ±5ppm/tahun, jauh lebih baik dari pada faktor penuaan frekuensi osilator RC ataupun osilator LC yang biasanya berada diatas ±1%/tahun.

Simbol Kristal

        Kristal juga mempunyai stabilitas suhu yang sangat bagus. Lazimnya, nilai koefisien suhu kristal berada dikisaran ±50ppm direntangan suhu operasi normal dari -20°C sampai dengan +70°C. Bandingkan dengan koefisien suhu kapasitor yang bisa mencapai beberapa persen. Untuk aplikasi yang menuntut stabilitas suhu yang lebih tinggi, kristal dapat dioperasikan didalam sebuah oven kecil yang dijaga agar suhunya selalu konstan.

Tatanan Fisik

Material yang mempunyai bentuk struktur kristalin, seperti quartz, mempunyai satu sifat unik yaitu mampu menghasilkan tegangan listrik ketika diberi tekanan mekanikal dan juga sebaliknya, berubah bentuk mekanikalnya ketika diberi tegangan listrik. Sifat ini dikenal dengan nama efek piezo-electric.
Sifat inilah yang dimanfaatkan untuk menghasilkan resonansi listrik-mekanik, sehingga kristal akan bergetar pada frekuensi alami tertentu jika diberi tegangan listrik bolak-balik. Frekuensi alami ini ditentukan oleh potongan dan dimensi keping kristal, yang ditetapkan pada saat pembuatan.
Karena potongan dan dimensi keping kristal dapat dikontrol secara presisi pada saat proses produksi, maka kristal mempunyai frekuensi getar alami yang sangat akurat. Akurasi kristal umumnya berada pada kisaran ±30ppm, dengan akurasi yang lebih tinggi juga tersedia walaupun harganya tentu lebih mahal.
Potongan keping kristal mengacu kepada orientasi sudut pemotongan keping kristal terhadap garis struktur kristalin, dan juga bentuk keping kristal tersebut. Ada banyak standar potongan keping kristal, yang masing-masing mempunyai karakteristik yang berbeda-beda. Sebagai contoh, potongan AT yang populer mempunyai frekuensi fundamental maksimum yang tidak terlalu tinggi dan koefisien suhu yang cukup baik (berbentuk kurva fungsi kubik). Contoh lain adalah potongan BT, yang mempunyai frekuensi fundamental maksimum yang lebih tinggi tetapi koefisien suhunya lebih buruk (berbentuk kurva parabolik).
Kristal dapat dioperasikan pada frekuensi fundamental atau salah satu dari frekuensi-frekuensi harmonik ganjil (odd harmonics) yang biasa disebut dengan istilah overtones. Frekuensi fundamental maksimum sebuah kristal ditentukan oleh potongan dan dimensi keping kristal. Semakin tinggi frekuensi fundamental sebuah kristal, semakin tipis keping kristal tersebut, sehingga keping kristal menjadi rapuh dan mudah patah. Jadi untuk mencapai spesifikasi frekuensi getar yang lebih tinggi, kristal harus beroperasi menggunakan salah satu overtone yang ada.
Walaupun quartz adalah material yang paling sering digunakan untuk membuat kristal, material lain seperti lithium-niobate, lithium-tantalate, bismuth-germanium oxide dan alumimium-phosphate juga dapat dipakai untuk membuat kristal. Material lain yang juga dapat digunakan adalah sejenis keramik yang terbuat dari padatan timbal, zirconium dan titanium dan material polimer seperti polyvinyl chloride dan difluorpolyethylene.

Rangkaian Ekuivalen

Rangkaian Ekuivalen Kristal

Dari sudut pandang bidang elektronika, tata kerja kristal dapat diilustrasikan melalui rangkaian ekuivalen yang terdiri dari dua buah kapasitor, satu buah induktor dan satu buah resistor.
Induktor L₁ (motional inductance) adalah padanan dari massa keping kristal yang bergetar, kapasitor C₁ (motional capacitance) adalah padanan dari kekakuan keping kristal melawan getaran dan resistor R₁ adalah padanan dari energi yang hilang diserap oleh kristal karena bentuknya mengalami perubahan ketika bergetar. Kapasitor C₀ (shunt capacitor) adalah kapasitansi yang terbentuk diantara dua elektroda yang mengapit potongan kristal.
Frekuensi getar alami kristal diberikan oleh persamaan berikut:

Umumnya, nilai induktansi L₁ adalah sangat tinggi sementara nilai kapasitansi C₁ sangat rendah. Sebagai contoh, sebuah kristal yang mempunyai frekuensi getar 10MHz mempunyai nilai L₁ = 0.05H, C₁ = 0.0051pF, R₁ = 5Ω dan C₀ = 6pF.
Rasio antara nilai induktansi L₁ dan kapasitansi C₁ yang sangat besar, jauh melampaui nilai rasio yang lazim didapat jika menggunakan komponen biasa, sehingga nilai faktor kualitas (Q) dari kristal menjadi jauh lebih tinggi daripada rangkaian LC biasa.
Faktor kualitas sebuah kristal diberikan oleh persamaan berikut:

Nilai faktor kualitas kristal umumnya bekisar diantara 10⁴ sampai dengan 10⁶, bandingkan dengan nilai faktor-kualitas rangkaian LC biasa yang hanya berkisar diangka ratusan.
Kristal dapat diterapkan pada rangkaian resonansi-seri ataupun resonansi-paralel. Pada rangkaian resonansi-seri, kristal bersifat seolah-olah terdiri dari sebuah kapasitor dan sebuah induktor yang dirangkai secara seri. Impedansi kristal akan mencapai nilai terendah, yaitu sama dengan nilai tahanan R₁, pada frekuensi getar alami.
Pada rangkaian resonansi-paralel, kristal bersifat seperti terdiri dari sebuah kapasitor dan sebuah induktor yang dirangkai secara paralel. Impedansi kristal akan mencapai nilai tertinggi pada frekuensi getar alami. Perlu dicatat bahwa frekuensi getar alami sebuah kristal yang sama jika beroperasi secara resonansi-paralel adalah sedikit lebih tinggi daripada ketika dioperasikan secara resonansi-seri. Fenomena ini dikenal dengan istilah pulling, yang besarannya tergantung kepada rasio dari C₁ dengan C₀ dan C_L.
Besarnya perubahan frekuensi yang disebabkan oleh faktor pulling ini diberikan oleh persamaan berikut:

Kristal biasanya dibentuk sedemikian rupa sehingga lebih optimal jika dioperasikan pada salah satu mode tertentu, baik itu secara resonansi-seri ataupun resonansi-paralel.

Aplikasi Kristal

Osilator Colpitts

Kristal dapat digunakan sebagai pengganti jajaran resonansi LC untuk hampir semua jenis rangkaian osilator, baik secara resonansi-seri maupun resonansi-paralel. Sebagai contoh adalah rangkaian osilator Colpitts yang menggunakan jajaran kristal dan kapasitor secara resonansi-seri.

Osilator Pierce

Satu contoh lain adalah rangkaian osilator Pierce yang menggunakan jajaran kristal dan kapasitor secara resonansi-paralel pada jalur umpan-balik. Osilator Pierce ini sangat populer dan kerap digunakan karena mempunyai karakteristik stabilitas yang lebih superior dibandingkan dengan rangkaian osilator lainnya.

Osilator CMOS

      Rangkaian osilator populer lain menggunakan sebuah CMOS inverter yang menerapkan kristal pada jalur umpan-balik dari kaki output ke kaki input. Osilator ini mempunyai prinsip kerja yang serupa dengan osilator Pierce.
Rangkaian osilator klasik ini diterapkan secara luas sebagai sumber frekuensi denyut (clock frequency) pada rangkaian digital dan juga menjadi dasar cara kerja rangkaian osilator terpadu yang biasa digunakan oleh mikrokontroler.
Kedua kapasitor yang terhubung dari kaki-kaki kristal ke ground adalah kapasitor beban (load capacitance) yang perlu untuk berfungsinya rangkaian osilator ini. Nilai total kapasitor beban akan mempengaruhi frekuensi getar sebuah kristal. Efek ini juga disebut pulling, dimana perubahan nilai kapasitor beban (atau mode resonansi, seperti disebutkan diatas) dalam rangkaian osilator kristal akan merubah frekuensi getar kristal tersebut.
Pulling dapat digunakan untuk mengatur frekuensi getar kristal, walaupun hanya dalam rentangan yang terbatas. Biasanya, lembaran data kristal mencantumkan nilai nominal kapasitor beban yang tepat untuk mendapatkan spesifikasi frekuensi getar yang tertera.
Resistor R₂ berfungsi untuk membatasi tingkat pasokan daya (drive level) kepada kristal. Tingkat pasokan daya yang terlalu rendah akan menyebabkan kristal gagal berosilasi dan sebaliknya, jika terlalu tinggi akan mempengaruhi stabilitas frekuensi kristal atau malah dapat menyebabkan keping kristal menjadi retak.
Kristal jenis HC49 memerlukan tingkat pasokan daya dikisaran 1mW, sedangkan kristal HC49S atau HC49SM memerlukan sekitar 100µW. Semakin besar dimensi kepingan kristal, akan semakin tinggi pasokan daya yang dibutuhkan. Tingkat pasokan daya juga dipengaruhi oleh frekuensi getar, dimana frekuensi getar yang lebih tinggi akan memerlukan pasokan daya yang lebih besar.

Kemasan Kristal

Kemasan Kristal

Kristal tersedia dalam berbagai bentuk kemasan. Kemasan yang populer adalah HC49 dan HC49S. HC49S mempunyai bentuk tapak yang sama dengan HC49, tetapi kemasannya lebih pendek. HC49S juga tersedia untuk aplikasi SMD (HC49SM), dengan kaki yang ditekuk rata dibawah dasar yang terbuat dari plastik. Kemasan SMD bentuk lain juga banyak tersedia dipasaran.
Perlu diingat bahwa kristal dengan kemasan yang berbeda akan mempunyai karakteristik yang berbeda pula. Hal ini disebabkan karena dimensi dan bentuk keping kristal tergantung kepada besarnya kemasan. Sebagai contoh, kemasan HC49 biasanya berisikan keping kristal yang berbentuk piringan, sedangkan kemasan HC49S, karena lebih pendek, berisikan keping kristal berbentuk persegi panjang.

RUNNING LED

Animasi lampu yang bergerak tentunya akan menambah semaraknya suasana suatu acara atau dapat pula memberikan kesan kreatif. Salah satu animasi lampu yang mudah dibuat dan tidak terlalu membutuhkan biaya yang banyak adalah running led.

Animasi lampu atau hiasan lampu yang bergerak tidaklah selalu mahal dan sukar dalam pembuatannya. Proyek ini sangat mudah dibuat hanya dengan menggunakan tiga buah IC CMOS. Rangkaiannya pun sangat sederhana dan mudah untuk dipahami dan dibuat sendiri.

Ide Running LED

Running led ini dibuat dengan menggunakan dua buah IC CMOS MC14017 sebagai decade counter. IC CMOS ini mempunyai karakteristik untuk mengaktifkan salah satu bit outputnya saja dan mampu memberikan arus sampai 10mA. Arus output ini sudah cukup untuk menyalakan sebuah led dengan kecerahan yang cukup.

IC CMOS ini cukup baik kerjanya terutama dengan tegangan suplai yang daerah kerjanya sangat lebar yaitu mulai 3.0 VDC sampai 18VDC. Dalam hal ini karena nantinya diaplikasikan pada bidang otomotif, misalnya, maka dipilih tegangan 12VDC.

Untuk membentuk pulsa clocknya digunakan MC14011, merupakan IC CMOS gerbang NAND. Dengan adanya potensiometer R3 maka frekuensi output dari osilator clock dapat diatur.

Gambar 1

Arah Gerakan LED

Cara Kerja Rangkaian

Rangkaian osilator clock dibangun dari rangkaian MC14011, R2, potensiometer R3 dan kapasitor C2. Frekuensi kerjanya diatur dengan mengatur nilai resistansi potensiometer R3 tetapi jika dirasa masih kurang lambat maka nilai kapasitor C2 dapat diperbesar.

Rangkaian C1 dan R1 merupakan rangkaian yang mereset MC14017 pada saat power-up. Pada saat pertama kali dihidupkan kapasitor C1 akan mengisi muatannya sehingga muncul tegangan di R1 sehingga MC14017 reset. Setelah beberapa saat maka kapasitor C1 akan penuh dan tegangan pada R1 akan turun menuju 0 volt. Dalam kondisi seperti ini maka MC14017 akan mulai dari kondisi awal dimana Q0 akan aktif kemudian diikuti oleh Q1 setelah MC14017 mendapatkan pulsa clock. Setelah mendapatkan 10 kali pulsa clock maka secara otomatis MC14017 akan reset dan kembali pada kondisi awal yaitu pada Q0 aktif kembali.

Saklar SW1 dan SW2 digunakan untuk menentukan operasi kerja dari running led ini. Jika kedua saklar ini terbuka maka tidak ada led yang bergerak. Semua led akan diam pada posisi terakhirnya. Jika saklar SW1 ditutup maka hanya led D11 sampai D20 saja yang bergerak sedangkan jika hanya saklar SW2 saja yang ditutup maka hanya led D1-D10 saja yang bergerak. Tetapi jika kedua saklar ini ditutup maka semua led akan bergerak.

Gambar 2
Rangkaian Lengkap Running LED

Pengembangan Rangkaian

Tetapi jika diperlukan arus yang lebih besar maka perlu ditambahkan transistor switching yang nantinya dibebani oleh led. Dengan menggunakan transistor switching maka arus yang menuju led dapat diatur sedemikian hingga lebih dari 10mA. Arah gerakan led dapat dimodifikasi sesuai keinginan. Caranya adalah dengan meletakkan urutan led disesuaikan dengan urutak keaktifannya. Urutan keaktifan dari output 4017 adalah sesuai dengan urutan output Q0, Q1, …, Q10. Jika kecerahan led dirasa kurang maka dapat nilai resistor R4 dapat diganti menjadi 220 ohm.

RESISTOR

Tiga buah resistor komposisi karbon

Simbol	(IEE, IEC, EU) (US, JP)
Tipe	Komponen pasif
Kemasan	Dua kaki
Fungsi	Menahan arus listrik

Resistor kaki aksial

Tiga resistor komposisi karbon para radio tabung vakum

 

Resistor adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan listrik di antara kedua salurannya sesuai dengan arus yang mengalirinya, berdasarkan hukum Ohm:

Resistor digunakan sebagai bagian dari jejaring elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam kompon dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium).
Karakteristik utama dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat diboroskan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, desah listrik, dan induktansi.
Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu. Ukuran dan letak kaki bergantung pada desain sirkuit, resistor harus cukup besar secara fisik agar tidak menjadi terlalu panas saat memboroskan daya.

Satuan

Ohm (simbol: Ω) adalah satuan SI untuk resistansi listrik, diambil dari nama George Simon Ohm. Biasanya digunakan prefix miliohm, kiloohm dan megaohm.

Konstruksi

Komposisi karbon

Resistor komposisi karbon terdiri dari sebuah unsur resistif berbentuk tabung dengan kawat atau tutup logam pada kedua ujungnya. Badan resistor dilindungi dengan cat atau plastik. Resistor komposisi karbon lawas mempunyai badan yang tidak terisolasi, kawat penghubung dililitkan disekitar ujung unsur resistif dan kemudian disolder. Resistor yang sudah jadi dicat dengan kode warna dari harganya.
Unsur resistif dibuat dari campuran serbuk karbon dan bahan isolator (biasanya keramik). Resin digunakan untuk melekatkan campuran. Resistansinya ditentukan oleh perbandingan dari serbuk karbon dengan bahan isolator. Resistor komposisi karbon sering digunakan sebelum tahun 1970-an, tetapi sekarang tidak terlalu populer karena resistor jenis lain mempunyai karakteristik yang lebih baik, seperti toleransi, kemandirian terhadap tegangan (resistor komposisi karbon berubah resistansinya jika dikenai tegangan lebih), dan kemandirian terhadap tekanan/regangan. Selain itu, jika resistor menjadi lembab, bahang dari solder dapat mengakibatkan perubahan resistansi yang tak dapat dikembalikan.
Walaupun begitu, resistor ini sangat reliabel jika tidak pernah diberikan tegangan lebih ataupun panas lebih.
Resistor ini masih diproduksi, tetapi relatif cukup mahal. Resistansinya berkisar antara beberapa miliohm hingga 22 MOhm.

Film karbon

Selapis film karbon diendapkan pada selapis substrat isolator, dan potongan memilin dibuat untuk membentuk jalur resistif panjang dan sempit. Dengan mengubah lebar potongan jalur, ditambah dengan resistivitas karbon (antara 9 hingga 40 µΩ-cm) dapat memberikan resistansi yang lebar. Resistor film karbon memberikan rating daya antara 1/6 W hingga 5 W pada 70 °C. Resistansi tersedia antara 1 ohm hingga 10 MOhm. Resistor film karbon dapat bekerja pada suhu di antara -55 °C hingga 155 °C. Ini mempunyai tegangan kerja maksimum 200 hingga 600 v.

Film logam

Unsur resistif utama dari resistor foil adalah sebuah foil logam paduan khusus setebal beberapa mikrometer.
Resistor foil merupakan resistor dengan presisi dan stabilitas terbaik. Salah satu parameter penting yang memengaruhi stabilitas adalah koefisien temperatur dari resistansi (TCR). TCR dari resistor foil sangat rendah. Resistor foil ultra presisi mempunyai TCR sebesar 0.14ppm/°C, toleransi ±0.005%, stabilitas jangka panjang 25ppm/tahun, 50ppm/3 tahun, stabilitas beban 0.03%/2000 jam, EMF kalor 0.1μvolt/°C, desah -42dB, koefisien tegangan 0.1ppm/V, induktansi 0.08μH, kapasitansi 0.5pF.

Penandaan resistor

Resistor aksial biasanya menggunakan pola pita warna untuk menunjukkan resistansi. Resistor pasang-permukaan ditandas secara numerik jika cukup besar untuk dapat ditandai, biasanya resistor ukuran kecil yang sekarang digunakan terlalu kecil untuk dapat ditandai. Kemasan biasanya cokelat muda, cokelat, biru, atau hijau, walaupun begitu warna lain juga mungkin, seperti merah tua atau abu-abu.
Resistor awal abad ke-20 biasanya tidak diisolasi, dan dicelupkan ke cat untuk menutupi seluruh badan untuk pengkodean warna. Warna kedua diberikan pada salah satu ujung, dan sebuah titik (atau pita) warna di tengah memberikan digit ketiga. Aturannya adalah "badan, ujung, titik" memberikan urutan dua digit resistansi dan pengali desimal. Toleransi dasarnya adalah ±20%. Resistor dengan toleransi yang lebih rapat menggunakan warna perak (±10%) atau emas (±5%) pada ujung lainnya.

Identifikasi empat pita

Identifikasi empat pita adalah skema kode warna yang paling sering digunakan. Ini terdiri dari empat pita warna yang dicetak mengelilingi badan resistor. Dua pita pertama merupakan informasi dua digit harga resistansi, pita ketiga merupakan pengali (jumlah nol yang ditambahkan setelah dua digit resistansi) dan pita keempat merupakan toleransi harga resistansi. Kadang-kadang pita kelima menunjukkan koefisien suhu, tetapi ini harus dibedakan dengan sistem lima warna sejati yang menggunakan tiga digit resistansi.
Sebagai contoh, hijau-biru-kuning-merah adalah 56 x 10⁴Ω = 560 kΩ ± 2%. Deskripsi yang lebih mudah adalah: pita pertama, hijau, mempunyai harga 5 dan pita kedua, biru, mempunyai harga 6, dan keduanya dihitung sebagai 56. Pita ketiga,kuning, mempunyai harga 10⁴, yang menambahkan empat nol di belakang 56, sedangkan pita keempat, merah, merupakan kode untuk toleransi ± 2%, memberikan nilai 560.000Ω pada keakuratan ± 2%.

Warna	Pita pertama	Pita kedua	Pita ketiga (pengali)	Pita keempat (toleransi)	Pita kelima (koefisien suhu)
Hitam	0	0	× 100
Cokelat	1	1	×101	± 1% (F)	100 ppm
Merah	2	2	× 102	± 2% (G)	50 ppm
Oranye	3	3	× 103		15 ppm
Kuning	4	4	× 104		25 ppm
Hijau	5	5	× 105	± 0.5% (D)
Biru	6	6	× 106	± 0.25% (C)
Ungu	7	7	× 107	± 0.1% (B)
Abu-abu	8	8	× 108	± 0.05% (A)
Putih	9	9	× 109
Emas			× 10-1	± 5% (J)
Perak			× 10-2	± 10% (K)
Kosong				± 20% (M)

Identifikasi lima pita

Identifikasi lima pita digunakan pada resistor presisi (toleransi 1%, 0.5%, 0.25%, 0.1%), untuk memberikan harga resistansi ketiga. Tiga pita pertama menunjukkan harga resistansi, pita keempat adalah pengali, dan yang kelima adalah toleransi. Resistor lima pita dengan pita keempat berwarna emas atau perak kadang-kadang diabaikan, biasanya pada resistor lawas atau penggunaan khusus. Pita keempat adalah toleransi dan yang kelima adalah koefisien suhu.

Resistor pasang-permukaan

Gambar ini menunjukan empat resistor pasang permukaan (komponen pada kiri atas adalah kondensator) termasuk dua resistor nol ohm. Resistor nol ohm sering digunakan daripada lompatan kawat sehingga dapat dipasang dengan mesin pemasang resistor.

Resistor pasang-permukaan dicetak dengan harga numerik dengan kode yang mirip dengan kondensator kecil. Resistor toleransi standar ditandai dengan kode tiga digit, dua pertama menunjukkan dua angka pertama resistansi dan angka ketiga menunjukkan pengali (jumlah nol). Contoh:

"334"	= 33 × 10.000 ohm = 330 KOhm
"222"	= 22 × 100 ohm = 2,2 KOhm
"473"	= 47 × 1,000 ohm = 47 KOhm
"105"	= 10 × 100,000 ohm = 1 MOhm

Resistansi kurang dari 100 ohm ditulis: 100, 220, 470. Contoh:

"100"	= 10 × 1 ohm = 10 ohm
"220"	= 22 × 1 ohm = 22 ohm

Kadang-kadang harga-harga tersebut ditulis "10" atau "22" untuk mencegah kebingungan.
Resistansi kurang dari 10 ohm menggunakan 'R' untuk menunjukkan letak titik desimal. Contoh:

"4R7"	= 4.7 ohm
"0R22"	= 0.22 ohm
"0R01"	= 0.01 ohm

Resistor presisi ditandai dengan kode empat digit. Dimana tiga digit pertama menunjukkan harga resistansi dan digit keempat adalah pengali. Contoh:

"1001"	= 100 × 10 ohm = 1 kohm
"4992"	= 499 × 100 ohm = 49,9 kohm
"1000"	= 100 × 1 ohm = 100 ohm

"000" dan "0000" kadang-kadang muncul bebagai harga untuk resistor nol ohm
Resistor pasang-permukaan saat ini biasanya terlalu kecil untuk ditandai.

Penandaan tipe industri

Format:

XX YYYZ

• X: kode tipe
• Y: nilai resistansi
• Z: toleransi

Rating Daya pada 70 °C

Kode Tipe	Rating Daya (Watt)	Teknik MIL-R-11	Teknik MIL-R-39008
BB	⅛	RC05	RCR05
CB	¼	RC07	RCR07
EB	½	RC20	RCR20
GB	1	RC32	RCR32
HB	2	RC42	RCR42
GM	3	-	-
HM	4	-	-

Kode Toleransi

Teknik Industri	Teknik MIL
5	J
2	M
1	K
-	D
-	C
-	B

Rentang suhu operasional membedakan komponen kelas komersil, kelas industri dan kelas militer.

• Kelas komersil: 0 °C hingga 70 °C
• Kelas industri: −40 °C hingga 85 °C (seringkali −25 °C hingga 85 °C)
• Kelas militer: −55 °C hingga 125 °C (seringkali -65 °C hingga 275 °C)
• Kelas standar: -5 °C hingga 60 °C