Kamis, 08 Desember 2011

Teori Elektron : Elektronika Dasar

Apabila sebatang plastik/ebonit kita gosok dengan rambut, setelah itu kita dekatkan pada potongan 2 kertas yang kecil, maka tertariklah pototngan-potongan kertas tersebut. Demikian pula halnya jika sebatang kaca kita gosok dengan sutera, maka batang kaca tersebut dapat menarik potongan-potongan kertas juga. Batangan plastik maupun kaca itu dapat menarik potongan-potongan kertas tersebut oleh karenanya setelah digosok tersebut menjadi bermuatan listrik. Untuk menjelaskan peristiwa ini telah disusunsuatu teori yang dianggap benar. Teori tersebut adalah teori elektron, yaitu :
  1. Tiap-tiap zat terdiri atas molekul-molekul. Moekul-molekul itu masih mempunyai sifat yang sama dengan zatnya. Molekul air mempunyai sifat yang sama dengan air.
  2. Atom adalah bagian yang lebih kecil lagi. Sifat-sifat atom sudah tyidak sama dengan sifat zat aslinya. Suatu molekul air terdiri dari 2 atom hidrogen (zat air) dan 1 atom oksigen (zat asam). Sifat dari atom hidrogen maupun oksigen sangat berlainan dengan sifat dari molekul air maupun air. Hidrogen dan oksigen adalah gas yang apabila dicampur dan dinyalakan dapat meledak dengan hebat disertai dengan pengeluaran panas yang tinggi.
  3. Setiap atom terdiri dari atas inti yang dikelilingi oleh satu atau lebih elektron.
  4. Inti atom mengandung tenaga listrik positip (bermuatan listrik positip).
  5. elektron mengandung tenaga listrik negatip (bermuatan listrik negati).
  6. Inti terdiri atas proton yang mengandung tenaga listrik positip, dan neutron tak bermuatan listrik (netral).
  7. Pada sebuah atom yang netral (tak bermuatan listrik) muatan listrik proton-protonnya sama dengan muatan listrik elektron-elektronnya. Kenetralan tersebut dapat terjadi karena sifat muatan listrik positip dan negatip yang saling menentang dan sama besarnya menjadi terhapus.
  8. Pada setiap atom, satu atau lebih elektron-elektron berputar mengelilingi intinya dengan kecepatan yang luar biasa, yaitu 300.000.000 ms.
  9. Bila karena sesuatu hal satu atau lebih elektron-elektron itu meninggalkan atomnya maka atom ini elektronnya menjadi berkurang.
  10. Bila karena sesuatu hal sebuah atom menerima satu atau lebih elektron-elektron, maka atom ini menjadi kelebihan elektron. Dengan demikian maka muatan listrik negatipnya lebih besar dari muatan positipnya. Atom yang demikian menjadi atom yang bermuatan negatip.
  11. Ada zat-zat yang elektronnya mudah pindah dari atom yang lain. Misalnya kawat tembaga, perak dsb. Zat yang mempunyai sifat demikian itu disebut konduktor (penghantar). Sedangkan zat-zat yang elektron-elektron pada atomnya sukar perpindah dari satu atom ke atom yang lain seperti ebonit, kaca dsb. Zat yang mempunyai sifat demikian itu disebut isolator (penyekat).
Dengan teori tsb sekarang dapat dijelaskan tentang peristiwa plastik digosok dengan rambut dan kaca digosok dengan sutera tsb. Adapun kaca dan ebonit dapat bermuatan listrik tsb karena ada perpindahan elektron-elektron diantara benda-benda yang digosok dan yang digunakan untuk menggosok. Karena itulah plastik maupun kaca tersebut menjadi tidak netral lagi yang kita saksikan dapat menarik potongan-potongan kertas kecil.

Rabu, 12 Oktober 2011

Elektronika dan instrumentasi

Elektronika dan Instrumentasi merupakan cabang ilmu/ rekayasa yang menggabungkan antara pengetahuan elektronika dan instrumentasi yang diperlukan dalam suatu industri. Dalam bidang industri, pengetahuan elektronika sangat diperlukan untuk mendukung sistem pengukuran dan pengontrolan instrumentasi dari industri yang dikendalikan. Di dalam suatu industri kimia, misalnya, bermacam-macam reaksi kimia harus diukur dan dikendalikan baik suhu, volume campuran bahan, tekanan, derajad keasaman, dan lain-lainnya. Sementara pada industri baja dan logam, suhu yang tinggi harus diukur secara tepat dengan menggunakan alat pengukur elektronik untuk bisa mengendalikan pengepresan logam pada ketebalan yang diinginkan. Pada umumnya, peralatan pengukuran atau alat pengukur secara elektronik ini merupakan bagian dasar instrumentasi yang dipakai pada hampir semua bidang industri.

Bidang elektronika dan instrumentasi ini, tidak hanya diaplikasikan untuk industri kimia dan industri baja semata, tetapi diperlukan juga untuk pabrik mobil, pabrik gula, pabrik kertas, pabrik pemrosesan makanan, untuk instrumentasi kedokteran, dan untuk pabrik pembuatan alat-alat elektronik itu sendiri (seperti pabrik pembuatan telepon genggam, pabrik pembuatan chip/ sirkuit terpadu, pabrik pembuatan komputer, dsb). Bentuk variable fisis (fisika) dan kimia yang dipakai untuk dasar kendali dalam bidang instrumentasi ini meliputi:
- suhu
- tekanan
- kecepatan aliran
- ketinggian cairan
- kepadatan benda dan kekentalan (viskositas) cairan di pabrik gula, misalnya
- radiasi panas untuk suhu tinggi di pabrik baja
- arus listrik, tegangan listrik, frekuensi
- induktansi, kapasitansi
- dll.

Tranduser di bagian Input
-          Analog : Termokopel, termistor, strain gauge, saklar, mikrofon, NTC
-          Digital : Pengubah analog-ke-digital (ADC), Pengubah digital-ke-analog (DAC), Atmel AVR


Bagian sistem kendali
- Rangkaian elektronika sebagai bagian utama (pemrosesan)
- Pengontrol PID (PID controller) atau PLC
- Mikrokontroler
- Belajar mikrokontroler

Instrumen yang dikontrol di bagian Output
- Analog : Pneumatik, Tegangan listrik, Arus listrik, Motor, speaker
- Digital : Fieldbus, Modbus, Profibus, Ethernet, DAC, Motor Step


Komponen elektronik


Komponen Elektronika biasanya sebuah alat berupa benda yang menjadi bagian pendukung suatu rangkaian elektronik yang dapat bekerja sesuai dengan kegunaannya. Mulai dari yang menempel langsung pada papan rangkaian baik berupa PCB, CCB, Protoboard maupun Veroboard dengan cara disolder atau tidak menempel langsung pada papan rangkaian (dengan alat penghubung lain, misalnya kabel).

Komponen elektronika ini terdiri dari satu atau lebih bahan elektronika, yang terdiri dari satu atau beberapa unsur materi dan jika disatukan, dipanaskan, ditempelkan dan sebagainya akan menghasilkan suatu efek yang dapat menghasilkan suhu atau panas, menangkap atau menggetarkan materi, mengubah arus, tegangan, daya listrik dan lainnya.

Pencampuran bahan dasar
Agar semakin baik, bahan-bahan elektronika tersebut juga harus semakin memiliki kesempurnaan dalam mengolah atau mencampurkannya. Namun ada beberapa bahan elektronika yang jika dicampur tidak terbaur dengan sempurna, karena disebabkan kedua bahan tersebut mempunyai perbedaan senyawa atau materi.

Sedangkan para ilmuwan mengetahui bahwa jika bahan-bahan tersebut dapat tercampur atau dikombinasikan dengan lebih baik maka akan menghasilkan bahan-bahan elektronika baru yang lebih akurat, lebih baik serta lebih kecil ukurannya sehingga memenuhi karateristik komponen elektronika untuk masa depan yang lebih canggih. Misalnya dengan campuran yang sedikit saja sesama bahan-bahan dasar tersebut, sudah dapat bekerja dan memiliki kemampuan yang lebih baik daripada komponen-komponen sebelumnya. Sehingga bahan-bahan dasar tersebut dapat digabungkan terus-menerus antara bahan yang satu dengan bahan lainnya namun tetap mengacu kepada ukuran yang lebih kecil seperti yang diinginkan para ilmuwan elektronika pada abad ini.

Teknologi ruang angkasa
Namun untuk mencampurkan bahan-bahan dasar elektronika tadi secara lebih baik agar dapat menghasilkan komponen yang lebih canggih kemampuannya sangatlah sulit, inilah yang menjadi sebuah tantangan untuk ilmuwan ahli fisika dan kimia dewasa ini. Para ilmuwan mengetahui bahwa gaya gravitasi adalah salah satu faktor penghalang materi, atom ataupun molekul tersebut untuk menyatu. Maka para ilmuwan pada zaman modern ini mulai memandang ke angkasa dan melirik pada pesawat luar angkasa.

Akhirnya, zaman ruang angkasa dimulai, teknologi elektronika dewasa ini telah memerlukan pesawat ulang alik. Dengan pesawat itu pula dapat mengantarkan para astronot menuju stasiun luar angkasa selain itu disana mereka juga dapat bekerja lebih leluasa. Dengan keadaan tanpa bobot atau tanpa grafitasi itulah ternyata bahan-bahan elektronika semakin mudah untuk dicampur dengan hasil yang lebih sempurna. Dewasa ini banyak ditemukan bahan-bahan elektronika yang pada saat tidak ada gravitasi di ruang angkasa dapat tercampur dengan lebih baik dan lebih mudah, tidak seperti pada saat di bumi. Setelah tercampur lalu bahan-bahan tersebut dibawa kembali ke Bumi untuk kemudian diproses lebih lanjut.

Maka dengan semakin majunya perkembangan teknologi dari tahun ke tahun bahkan dari hari ke hari, komponen elektronika tersebut juga menjadi semakin canggih dibanding hasil buatan sebelumnya dan tetap mengusahakan ukuran yang semakin kecil baik dari segi bentuk maupun fisiknya serta mulai merambah pula kepada teknologi nano (nano technology).
 
Daftar komponen elektronik
Sejalan dengan kemajuan teknologi itulah maka komponen-komponen elektronika tersebut juga akan semakin banyak ragam jenisnya mulai dari bentuk fisik, turunan jenis dan karateristiknya.
 

Elektronika


Elektronika adalah ilmu yang mempelajari alat listrik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrik dalam suatu alat seperti komputer, peralatan elektronik, termokopel, semikonduktor, dan lain sebagainya. Ilmu yang mempelajari alat-alat seperti ini merupakan cabang dari ilmu fisika, sementara bentuk desain dan pembuatan sirkuit elektroniknya adalah bagian dari teknik elektro, teknik komputer, dan ilmu/teknik elektronika dan instrumentasi.

Alat-alat yang menggunakan dasar kerja elektronika ini biasanya disebut sebagai peralatan elektronik (electronic devices). Contoh peralatan/ piranti elektronik ini: Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube, CRT), radio, TV, perekam kaset, perekam kaset video (VCR), perekam VCD, perekam DVD, kamera video, kamera digital, komputer pribadi desk-top, komputer Laptop, PDA (komputer saku), robot, smart card, dll.

Komponen pasif :
-         -   Resistor atau tahanan
-          - Kapasitor atau kondensator
-          - Induktor atau kumparan
-          - Transformator

Komponen aktif
·         - Dioda 
-          Dioda cahaya
-          Dioda foto
-          Dioda laser
-          Diode Zener
-          Dioda Bridge
-          Dioda Schottky

·         - Transistor 
-          Transistor efek medan
-          Transistor bipolar
-          Transistor IGBT
-          Transistor Darlington
-          Transistor foto


Sensor dan aktuator elektromekanik
-          -Mikrofon
-          -Speaker
-          -Strain gauge
-          -Saklar
-          -Termistor
-          -MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)

Sirkuit Analog
-         -  Penguat
-          -Penguat operasi (Operational Amplifier) termasuk umpanbalik negatif
-          -Girator

Sirkuit Digital
-          -Gerbang logika
-          -(DL, RTL, RTL, DTL, TTL, ECL, CMOS, NMOS, HMOS)
-          -Flip-flop
-          -Penghitung biner (Inggris: counter)
-          -Register
-          -Multiplekser (MUX) dan DEMUX
-          -Penjumlah biner (Adder), pengurang biner & Pengganda biner (Multiplier)
-          -Mikroprosesor
-          -Mikrokontroler
-          -ADC, DAC, Atmel AVR‎
-          -Pemroses sinyal digital (DSP)
-          -FPGA (Field-Programmable Gate Array), ASIC, FPAA, Embedded-FPGA, CPLD
-          -Semua jenis komputer digital: komputer super, mainframe, komputer mini, komputer pribadi desktop, laptop, PDA, Smart card, telepon pintar, dll

Alat ukur voltmeter digital yang sedang mengukur rangkaian prototaip nya
-         --Alat ukur
-          -Ohm-meter
-          -Amper-meter
-          -Voltmeter
-          -Multimeter
-          -Multitester Analog/Digital
-          -Oscilloscope
-          -Generator fungsi
-          -Digital Signal Analyzer
-          -Spectrum meter