Elektronika Dasar adalah ilmu yang mempelajari dasar-dasar elektronika seperti komponen dan teori dasar elektronika. Beberapa komponen dasar yang dipelajari diantaranya adalah resistor, kapasitor, induktor, dioda, transistor dan IC. Selain itu, pada elektronika dasar juga dipelajari tentang teori atom, tegangan listrik, arus listrik dan hambatan. Dan untuk persiapan praktek, kita bisa belajar cara menggunakan tools elektronika dasar seperti solder, multimeter, obeng, dan lainnya.
Contoh peralatan elektronika yang umum dipakai dalam kehidupan sehari-hari seperti Televisi, Komputer, Laptop, Handphone dan lain-lain. Peralatan elektronika tersebut dibuat dengan merangkai beberapa jenis komponen sehingga bisa berfungsi dengan baik. Nah, pada pelajaran elektronika dasar ini akan dibahas tentang komponen-komponen dasar tersebut beserta teori-teori dasar pendukungnya.
Daftar Isi Artikel:
Komponen Elektronika Dasar
Materi elektronika dasar yang pertama adalah pengenalan komponen. Ada beberapa komponen elektronika dasar yang sering dijumpai dalam praktek seperti resistor, kapasitor, induktor, dioda, led, transistor dan IC.
Dengan pengetahuan yang baik tentang komponen dasar nantinya akan lebih mudah dalam perancangan, analisa dan troubleshooting rangkaian. Berikut ini pembahasan satu per satu tentang komponen dasar elektronika beserta simbol dan fungsinya.
Resistor
Resistor adalah komponen yang bersifat menahan arus dan dibuat berdasarkan hukum ohm. Istilah resistor berasal dari bahasa inggris yang berarti tahanan atau hambatan. Komponen ini berfungsi menghambat arus yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika tertutup.
Kemampuan resistor dalam menghambat aliran arus listrik disebut dengan resistansi yang dinyatakan dalam satuan Ohm (Ω). Besarnya nilai resistansi suatu resistor disimbolkan dengan petunjuk gelang warna sejumlah 4 atau 5 yang dicetak pada bodi resistor.
Berikut ini tabel gelang warna resistor :
| Warna | Angka | Banyaknya Nol | Toleransi |
|---|---|---|---|
| Hitam | 0 | 0 | – |
| Cokelat | 1 | 1 | 1% |
| Merah | 2 | 2 | 2% |
| Oranye | 3 | 3 | – |
| Kuning | 4 | 4 | – |
| Hijau | 5 | 5 | – |
| Biru | 6 | 6 | – |
| Ungu | 7 | 7 | – |
| Abu-abu | 8 | 8 | – |
| Putih | 9 | 9 | – |
| Emas | – | 0.1 | 5% |
| Perak | – | 0.01 | 10% |
| Tak berwarna | – | – | 20% |
Jenis-jenis Resistor diantaranya adalah :
- Resistor tetap yang mempunyai tertentu.
- Resistor variabel yang nilainya bisa ubah-ubah, biasa disebut dengan Potensiometer.
- Thermistor, yaitu resistor yang nilainya berubah karena pengaruh suhu. Ada dua macam yaitu PTC (Positive Temperature Coefficient) dan NTC (Negative Temperature Coefficient)
- Light Dependent Resistor (LDR) adalah Resistor peka cahaya yang nilainya berubah sesuai intensitas cahaya yang mengenainya.
Kapasitor
Kapasitor adalah komponen yang bersifat menyimpan tegangan dalam bentuk muatan listrik. Kapasitor disebut juga dengan kondensator. Komponen ini mampu menyimpan dan melepaskan muatan listrik.
Nilai kapasitor dinyatakan dalam satuan Farad. Nilai kapasitansi ini menunjukkan kemampuan kapasitor dalam menyimpan muatan listrik. Insital Farad diambil dari nama penemu kapasitor, Michael Faraday, seorang ilmuan asal inggris.
Jenis-jenis Kapasitor diantaranya adalah :
- Kapasitor tetap tidak ber-polaritas seperti Kapasitor Keramik, Kapasitor Polyster, Kapasitor Kertas dan Kapasitor Mika, dan
- Kapasitor tetap ber-polaritas seperti Kapasitor Elektrolit (ELCO) dan Kapasitor Tantalum
- Kapasitor yang nilainya dapat diubah seperti Varco dan Trimmer Capacitor.
Induktor
Induktor adalah komponen elektronika pasif yang dibuat dari lilitan kawat yang dapat menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya. Induktor disebut juga dengan reaktor.
Induktor berfungsi untuk menyimpan arus listrik dalam medan magnet, menjadi filter pada rangkaian resonansi dan bisa menahan arus bolak-balik (AC). Kemampuan menyimpan energi listrik inilah yang disebut dengan nilai induktansi sebuah induktor.
Nilai Induktor dinyatakan dalam satuan Henry. Besarnya nilai induktansi ini dipengaruhi oleh panjangnya induktor, diameter induktor, jumlah lilitan, dan bahan inti Induktor.
Dioda
Dioda adalah komponen terdiri dari dua bahan semi konduktor (P dan N) yang hanya menghantar pada kondisi tertentu dan pada arah tertentu.
Ada banyak sekali jenis dioda namun ada beberapa yang sering dipakai seperti dioda biasa, dioda zener, led, dioda photo, dioda schottky dan dioda varactor. LED adalah jenis dioda yang bisa mengalirkan cahaya jika diberi tegangan dengan nilai tertentu.
Berikut ini jenis jenis dioda dan fungsinya:
- Dioda biasa, terbuat dari silikon dan berfungsi sebagai penyearah penyearah arus bolak balik (AC) menjadi arus searah (DC).
- Dioda Zener, berfungsi sebagai penyetabil tegangan dan pengamanan batas tegangan.
- Light Emitting Diode (LED) yaitu dioda yang dapat memancarkan cahaya.
- Photodioda adalah dioda yang bisa mendeteksi perubahan cahaya dan banyak dipakai sebagai sensor.
- Silicon Control Rectifier (SCR) adalah dioda yang berfungsi sebagai saklar pengendali terkunci.
- Dioda Laser yaitu dioda yang dapat memancar cahaya Laser.
- Dioda Schottky adalah dioda yang bisa bekerja dengan bias tegangan rendah.
- Dioda Varaktor adalah dioda yang memiliki nilai kapasitansi kapasitor yang bisa berubah-ubah sesuai dengan tegangan yang diberikan.
Transistor
Transistor adalah jenis komponen semi konduktor yang terdiri dari tiga bahan semi konduktor (bisa kombinasi dari P-N-P atau N-P-N). Ada dua jenis transistor yaitu transistor NPN dan PNP.
Tiga kaki transistor di tandai dengan nama Basis, Colektor dan Emitor. Kinerja transistor ditentukan oleh arus yang mengalir antara kolektor dan emitor atau sebaliknya yang ditentukan oleh pengaturan tegangan pada basis transistor.
Agar transistor dapat bekerja harus diberikan tegangan bias pada kaki-kakinya. Pada Basis-Emitor diberikan tegangan bias maju, sedangkan Basis-Colector diberikan tegangan bias mundur.
Cara kerja transistor adalah kaki Colector dan Emitor akan menghantar dan bisa mengalirkan arus bila ada arus pada kaki Basis-emitor. Semakin besar arus basis yang mengalir maka makin daya penghantarannya juga semakin tinggi.
Fungsi transistor yang umum pada rangkaian elektronika adalah sebagai penguat arus dan tegangan, sebagai rangkaian saklar, modulasi sinyal dan sebagai osilator pembangkit gelombang.
Integrated Circuit (IC)
Integrated Circuit (IC) adalah komponen elektronika aktif yang merupakan gabungan atau integrasi dari beberapa komponen yang dirangkai didalam chipnya. Integrated Circuit (IC) memiliki kaki yang banyak dan bervariasi tergantung tipe dan jenisnya.
IC (mengikuti logat bahasa inggris biasa dibaca dengan ai-si), merupakan singkatan dari Integrated circuit. Ada banyak sekali jenis IC yang dipergunakan sesuai dengan fungsi dan datasheetnya. Contoh IC yang paling populer adalah prosesor pada komputer yang berfungsi sebagai otak komputer yang mengerjakan setiap perintah.
Adanya IC membuat ukuran perangkat elektronika semakin kecil. Dulu sebelum adanya IC, semua peralatan elektronik dibuat dari satuan-satuan komponen terpisah yang dihubungkan pada jalur PCB. Hasilnya tentu lebih besar dari rangkaian yang menggunakan IC.
Kini IC telah banya digunakan secara luas diberbagai bidang, salah satunya dibidang industri manufakturing, komputer, perangkat audio video serta handphone.
Ada bermacam-macam bentuk IC mulai dari yang berkaki 3 hingga yang memiliki ratusan kaki. Fungsi IC juga semakin luas, mulai dari penguat, kontrol, switching, dan lain-lain.
Teori Elektronika Dasar
Setelah mempelajari komponen elektronika dasar, selanjutnya masuk ke pembahasan tentang teori elektronika dasar. Ada beberapa hal yang harus dipelajari diantaranya teori elektron, arus listrik, tegangan listrik dan hambatan listrik.
Materi elektronika dasar tersebut berguna dalam proses perancangan, analisa, perakitan, dan trouble shooting peralatan elektronika. Pengetahuan dasar sangat penting agar kita benar-benar memahami elektronika secara fundamental dan kuat.
Teori Elektron
Teori elektron berawal dari prinsip dasar teori atom. Atom adalah bagian dari molekul, yaitu bagian terkecil suatu benda baik itu padat, cair atau gas yang masih memiliki sifat asli benda tersebut. Dan atom adalah menjadi bagian yang paling kecil sekali dari molekul dan tidak memiliki sifat asalnya lagi.
Istilah atom berasal dari bahasa Yunani yang artinya tidak dapat dibagi-bagi lagi. Jadi atom dapat diartikan sebagai bagian terkecil dari sebuah molekul yang sudah tidak dapat dibagi lagi dengan reaksi kimia biasa.
Sebuah atom terdiri dari inti atom dan kulit atom. Inti atom atau nukleus yang terdiri dari proton yang bermuatan positif dan netron yang tidak bermuatan. Sedangkan kulit atom adalah materi yang mengelilingi inti atom dan disebut dengan elektron yang bermuatan negatif.
Sebuah atom pada dasarnya adalah netral dan memiliki jumlah muatan positif dan negatif yang sama. Namun pada teori kulit atom dikenal istilah elektron bebas atau elektron valensi, yakni elektron yang berada di lintasan kulit atom terluar. Elektron bebas inilah yang bisa mengubah polaritas sebuah atom.
Pada hukum muatan listrik, muatan sejenis akan tolak menolak dan muatan tak sejenis maka akan tarik menarik. Maka pada teori perpindahan muatan listrik, ada tiga jenis bahan, yakni konduktor yang bersifat menghantar, semikonduktor atau setengah penghantar, dan isolator yang bersifat menghambat.
Arus Listrik
Arus listrik adalah aliran dari muatan listrik melalui media penghantar dalam tiap satuan waktu. Muatan listrik yang mengalir tersebut dibawa oleh Elektron dan Proton di dalam sebuah atom. Proton adalah muatan positif, sedangkan Elektron adalah muatan negatif.
Karena Proton hanya bergerak di dalam inti atom maka yang membawa muatan dari satu tempat ke tempat lainnya adalah Elektron. Pergerakan ini karena elektron terluar dalam bahan penghantar seperti logam bisa bebas bergerak dari satu atom ke atom lainnya.
Arus listrik dapat kita umpamakan sebagai arus air yang mengalir dari suatu tempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah. Semakin tinggi atau semakin besar tekanan airnya maka aliran arus listrik akan semakin besar. Demikian juga jika media atau pipa yang dialiri arus semakin besar artinya hambatannya kecil dan aliran airnya juga semakin besar.
Dalam analogi ini, aliran air mewakili Arus Listrik (I), tekanan air mewakili Tegangan listrik (V) dan media penyaluran/pipa mewakili Hambatan Listrik. Hubungan ketiga parameter ini dikenal dengan Hukum Ohm, dimana besarnya kuat arus yang mengalir sama dengan tegangan listrik dibagi hambatan.
Besarnya arus litrik yang mengalir dalam sebuah rangkaian sebanding dengan banyaknya muatan listrik yang mengalir. Dalam hal ini kuat arus listrik juga bisa disebut dengan kecepatan aliran muatan listrik yang melalui penampang suatu penghantar setiap satuan waktu.
Rumus Arus Listrik:
I=Q/t
Dimana:
I = Kuat arus listrik dalam ampere (A)
Q = Muatan listrik dalam columb (C)
t = Waktu dalam satuan sekon (s)
Tegangan Listrik
Tegangan listrik adalah beda potensial listrik antara dua titik. Tegangan listrik terjadi karena adanya perbedaan muatan listrik diantara kedua titik tersebut. Tegangan listrik tidak bisa dilihat namun bisa dirasakan dan diukur besarnya. Pada nilai tertentu, tegangan listrik bisa berbahaya bagi manusia. Kejadian terkena tegangan listrik pada manusia seing kita sebut dengan kesetrum.
Tegangan listrik merupakan perwujudan dari energi listrik. Tegangan listrik bisa dihasilkan melalui pembangkit-pembangkit listrik. Namun dalam skala kecil tidak disebut pembangkit tapi lebih umum dengan penghasil listrik saja. Contoh tegangan listrik yang sering kita temui adalah 220V pada listrik rumah tangga, 1.5V pada battery dan 12V pada aki.
Tegangan listrik berfungsi sebagai tenaga (power). Untuk bisa bekerja, sebuah rangkaian elektronika membutuhkan tegangan listrik sebagai tenaga “penggeraknya”. Oleh karena itu dalam rangkaian, bagian yang menghasilkan tegangan listrik biasanya disebut Power Supply atau Penyuplai tenaga.
Berdasarkan aliran arusnya, tegangan listrik dibagi menjadi dua, yaitu Tegangan DC dan Tegangan AC. Tegangan DC adalah tegangan dengan aliran arus searah, sedangkan tegangan AC adalah tegangan dengan aliran arus bolak-balik. Masing-masing tegangan ini memiliki fungsi dan aplikasi yang berbeda-beda tergantung kondisi dan kebutuhan.
Rumus Tegangan Listrik:
V=W/Q
Dimana:
V = Tegangan listrik dalam satuan volt (V)
W = Energi listrik dalam satuan joule (J)
Q = Muatan listrik dalam satuan columb (C)
Hambatan Listrik
Hambatan listrik adalah sesuatu yang menahan aliran listrik. Hambatan listrik sering disebut juga dengan resistansi, mengacu pada istilah bahasa inggris Resistance yang berarti hambatan. Pada dasarnya setiap material memiliki hambatan listrik. Sebuah konduktor yang cenderung menghantarkan listrik memiliki hambatan yang kecil dan sebuah isolator yang tidak bisa dialiri listrik memiliki hambatan yang besar.
Analogi hambatan listrik dapat diibaratkan aliran air didalam sebuah pipa, dimana aliran air kita analogikan sebagai aliran listrik. Sebuah pipa yang besar memungkinkan untuk dialiri air dengan debit yang lebih besar dibandingkan pipa yang kecil dalam waktu yang sama. Ini berarti pipa kecil lebih menghambat dibanding pipa besar.
Kemudian jika kita menggunakan ukuran pipa yang sama namun didalam pipa kita beri sesuatu yang sifatnya menahan air seperti spon misalnya, maka aliran airpun akan berkurang. Dalam hal ini spon dianggap sebagai hambatan bagi air. Dalam elektronika, kerja spon ini diibaratkan sebagai hambatan terhadap arus listrik.
Hukum yang membahas tentang hubungan hambatan, arus dan tegangan adalah hukum Ohm yang dikemukakan oleh George Simon Ohm. Hukum tersebut berbunyi bahwa dalam suatu rangkaian tertutup, besarnya kuat arus listrik (I), berbanding lurus atau sebanding dengan tegangan listriknya (V), dan berbanding terbalik dengan hambatan listrik (R).
Rumus Hukum Ohm:
I=V/R
Dimana:
I = Kuat arus listrik dalam Ampere (A)
V = Tegangan listrik dalam Volt(V)
R = Hambatan dalam satuan Ohm (Ω)
Daya Listrik
Daya listrik adalah usaha listrik terhadap suatu penghantar setiap sekon atau detik. Satuan daya adalah Watt. Daya listrik merupakan laju hantaran energi listrik dalam rangkaian listrik.
Rumus daya listrik adalah:
P = W/t
Dimana:
P = Daya listrik dalam satuan Watt (W)
W = Usaha listrik dalam satuan Joule (J)
t = Waktu dalam satuan sekon (s)
Daya listrik juga bisa dihitung berdasarkan besar tegangan dan kuat arus yang mengalir melalui rumus berikut ini:
P=V.I
Dimana:
P = Daya listrik dalam satuan Watt (W)
I = Kuat arus listrik dalam Ampere (A)
V = Tegangan listrik dalam Volt(V)
Tools Elektronika Dasar
Adalah alat-alat dasar yang dibutuhkan untuk praktek elektronika seperti pekerjaan menyolder, memasang komponen, mengukur tegangan/arus, mengecek komponen dan sebagainya.
Banyak sekali peralatan yang menunjang dunia elektronika namun ada beberapa yang umum dipakai seperti berikut ini.
Solder
Solder adalah alat yang berfungsi memanaskan timah solder saat proses penyambungan atau pelepasan kabel atau komponen. Prinsip kerja solder tangan menggunakan sebuah elemen pemanas seperti setrika, kemudian panas yang dihasilkan dialirkan menuju ujung atau tip solder. Selanjutnya tip solder inilah yang kita gunakan untuk memanaskan timah pada benda kerja.
Ada beberapa jenis solder berdasarkan dayanya seperti solder dengan daya 40 Watt, 60 Watt, 100 Watt dan seterusnya. Bentuk solder juga bermacam-macam, ada yang berbentuk pegangan biasa seperti pensil dan ada juga dengan model Gun seperti pistol.
Memilih solder yang bagus sangat penting agar proses menyolder berjalan lancar dan kualitas solderan juga bagus. Pilihlah solder berapa watt yang sesuai dengan batas panas komponen. Jangan memilih solder yang terlalu panas karena bisa merusak pcb dan komponen.
Multimeter
Multimeter adalah alat yang berfungsi untuk melakukan pengukuran terhadap besaran-besaran listrik seperti tegangan, arus dan hambatan. Didalam multimeter terdapat Voltmeter, Amperemeter dan Ohmmeter. Multimeter juga bisa digunakan untuk mengecek sebuah komponen masih baik atau tidak. Cara pengecekan komponen tentunya mengacu pada datasheet dan karakteristik komponen masing-masing.
Ada dua jenis multimeter yang umum dipakai oleh para teknisi elektronika, yaitu multimeter analog dan multimeter digital. Multimeter analog menggunakan pembacaan dengan sistem jarum penunjuk, sedangkan multimeter digital menggunakan penunjuk angka.
Obeng
Obeng, berfungsi untuk memasang skrup saat perakitan. Ada dua jenis obeng yang lazim digunakan yaitu Obeng plus dan Obeng Minus. Obeng plus digunakan untuk skrup dengan kepala tanda plus (+) sedangkan obeng minus digunakan untuk skrup atau baut dengan kepala minus (-).
Tang
Tang adalah alat yang bisa digunakan sebagai pemegang komponen, penekuk dan pemotong kaki kaki komponen juga bisa digunakan untuk mengupas kabel. Berdasarkan fungsi-fungsi tersebut, nama tang dibedakan menjadi beberapa sebutan.
Tang lancip (Long nose) biasanya digunakan untuk pemegang komponen dan penekuk kaki komponen. Tang potong (Cutting) digunakan untuk memotong kaki komponen. Sedangkan tang kupas (Stripper) digunakan untuk pengupas kabel.
Atraktor (Solder Sucker)
Atraktor adalah alat yang digunakan untuk menyedot timah dari PCB. Penggunaan atraktor dibutuhkan untuk melepas komponen dengan banyak kaki seperti IC, trafo SMPS, Flyback dan sebagainya.
Cara menggunakan atraktor cukup mudah, yaitu dengan dipompa lebih dahulu lalu dilepaskan tepat pada posisi dekat timah yang sudah dipanaskan.
Praktek Elektronika Dasar
Akhirnya kita sampai pada tahapan praktek. Disini kita memerlukan bahan bahan seperti PCB dan Timah Solder. Kita akan mencoba merakit komponen sesuai dengan skema lalu melakukan penyolderan yang baik. Berikut ini penjelasan tentang PCB, Timah solder dan cara menyolder yang baik.
PCB
Bahan yang ditempeli konduktor (misal=tembaga) pada PCB biasanya berupa pertinak atau fiber. Pada prakteknya bahan yang paling banyak dipakai sehari-hari seperti pada TV atau rangkaian praktek adalah pertinak. Namun untuk aplikasi arus kuat seperti mesin-mesin industri atau jalur yang relatif kecil seperti pada HP atau LCD TV biasanya digunakan bahan fiber.
Untuk membuat PCB kita menggunakan teknik cetak pola jalur sesuai rangkaian lalu bagian yang tidak kena pola kita larutkan dengan bahan kimia sehingga hilang dan membentuk jalur konduktor sesuai pola. Bahan kimia yang sering digunakan adalah Ferri Clorida (sering disingkat jadi ferri clorit), H2O2 dan HCL.
Pemasangan komponen pada PCB mengikuti bentuk dan karakteristik dari komponen. Untuk pemasangan komponen dengan konstruksi kaki masuk (through hole), PCB harus di bor minimal sesuai bentuk dan ukuran kaki komponen. Untuk pemasangan komponen dengan konstruksi kaki nempel (SMD atau BGA) PCB tidak perlu dibor namun cukup disediakan PAD solder saja.
Timah Solder
Timah Solder adalah timah yang dibuat dalam bentuk kawat untuk menghubungkan komponen, pcb dan kabel saat perakitan elektronika. Timah solder biasanya dibuat dengan diameter tertentu seperti 0.8mm, 1mm dan 2 mm. Timah solder akan meleleh pada suhu tertentu dan melekat pada permukaan kaki komponen, kabel atau PCB yang akan dihubungkan.
Dulu, timah solder dibuat dari pencampuran bahan timah hitam dan timah putih dengan perbandingan tertentu misalnya 60/40. Kini sudah ada timah solder yang lebih ramah lingkungan dan bebas timah hitam yang dikenal dengan istilah Lead free yang berarti bebas timah hitam.
Cara Menyolder
Cara menyolder yang baik sangat penting dalam proses perakitan dan perbaikan. Hasil solderan yang baik menentukan kualitas peralatan elektronika. Dibutuhkan solder yang bagus dan timah solder yang berkualitas agar menghasilkan solderan yang baik.
Pastikan sebelum menyolder, permukaan PCb dan kaki komponen dalam kondisi yang baik dan tidak korosi atau kusam.
Berikut ini cara menyolder yang baik:
- Pastikan solder sudah dalam kondisi panas sempurna.
- pasang kaki komponen dengan baik kedalam PCB lalu posisikan agar stabil dan tidak jatuh.
- Tempelkan ujung tip solder pada pertemuan PCB dan kaki komponen lalu tempelkan timah solder.
- Biarkan timah solder sampai meleleh secukupnya lalu tarik tip solder secara cepat agar hasil solderan baik.
- Jangan terlalu lama menempelkan tip solder karena bisa merusak jalur PCB atau bahkan merusak komponen.
- Gunakan pasta solder atau flux untuk membantu proses penyolderan agar timah cepat meleleh.
Penutup
Itulah beberapa hal yang berkaitan dengan proses belajar elektronika dasar. Untuk pembahasan detail item dari masing-masing bagian insyaAllah akan hadir pada tulisan-tulisan berikutnya. Semoga bisa membantu khususnya yang akan belajar elektronika dan umumnya pada seluruh pembaca.
