Percobaan 8. Transistor Sebagai Saklar/Driver dan LED

PERCOBAAN 8

TRANSISTOR SEBAGAI SAKLAR/DRIVER DAN LED

Tujuan:

• Memahami pemilihan arus pada penyalaan LED yang benar
• Memahami penggunaan transistor saklar dan driver

____________________________________________________________________________________

8.1 Teori Dasar

8.1.1  LED ( Light Emitting Diode)

Karena tersedia dalam banyak warna, maka LED biasanya digunakan sebagai lampu indikator. LED dapat memancarkan cahaya yang sangat kuat dengan daya yang kecil. Dalam kisaran arus 20 mA dapat menghasilkan cahaya yang terang. Pada gambar 8.1 ditunjukkan foto sebuah LED dengan warna hijau, merah, dan kuning.

Gamabr 8.1 Foto Sebuah LED

LED mempunyai dua kaki (terminal) yaitu: panjang (anoda) dan pendek (katoda). Karena LED dibungkus dengan bahan transparan maka konstruksi di dalamnya dapat terlihat dengan jelas. Jika panjang dari kedua kaki telah berubah (dipotong), masih dapat ditentukan kaki-kaki anoda dan katoda dengan cara melihat bagian dalam LED. Sisi yang langsing adalah bagian anoda, dan sisi yang gendut adalah bagian katoda. Artinya, dalam aplikasi, sisi yang langsing harus mendapat tegangan lebih positif dibanding dengan sisi yang gendut. Detail uraian ini, dan simbul dari LED ditunjukkan pada gamabar 8.2.

Gambar 8.2 Detail konstruksi LED dan Simbul Listriknya

Karakteristik kelistrikan yang penting untuk diketahui adalah:

1. Arus maju (I_f): adalah besarnya arus listrik yang diperlukan agar LED mengeluarkan cahaya dalam satuan Ampere (A). 
2. Tegangan maju (V_f): adalah besarnya tegangan listrik yang diperlukan agar LED mengeluarkan cahaya dalam satuan Volt (V):  
3. Daya (P): adalah besarnya daya listrik yang diperlukan agar LED mengeluarkan cahaya dalam satuan Watt (W).

Jika sejumlah arus listrik diumpankan pada LED, maka akan memancarkan cahaya. LED yang redup berarti arus yang mengalir melaluinya terlalu kecil, jika warnanya berubah menuju orange artinya arus yang melaluinya terlalu besar. Jumlah arus yang tepat menghasilkan kecerahan yang baik tanpa terjadi perubahan warna. Untuk membatasi besarnya arus, biasanya dalam aplikasi dipasang sebuah resistor seri dengan nilai yang tepat, seperti ditunjukkan pada gambar 8.3.

Gambar 8.3 LED Dipasang Seri Dengan Sebuah Resistor

8.1.2. Transistor Sebagai Saklar

Transistor terdiri dari dua junction dengan susunan NPN atau PNP. Urutan junction ini digunakan sebagai identifikasi tipe, yaitu tipe NPN atau tipe PNP, selain itu P atau N adalah menunjukkan material yang digunakan. Masing-masing junction diberi nama, seperti ditunjukkan pada gambar 8.4.

Gambar 8.4. Junction Pada Transistor

Transistor merupakan perangkat terkontrol arus, artinya, jika pada terminal B (basis) diberi arus kecil akan merangsang pada kaki emitor-kolektor atau kolektor emitor untuk mengalirkan arus yang lebih besar puluhan sampai ratusan kali lipat. Sekian kali lipat ini berbeda untuk setiap transistor dan dapat dilihat pada datasheet dengan notasi hfe (atau beta).

 Perhatikan pada gambar 8.5, jika Vs diatur sedemikian rupa mengakibatkan arus mengalir menuju B sebesar 1 mA, dan jika hfe(dc) dari transistor sama dengan 100, maka arus yang mengalir menuju kaki C (kolektor) adalah 100 mA, dan yang mengalir melalui kaki E (emitor) adalah 101 mA. Dengan adanya resistor yang dipasang pada kaki kolektor menyebabkan tegangan jatuh padanya menjadi lebih besar ketika arus yang melaluinya lebih besar. Dengan demikian tegangan pada kolektor-emitor jatuh bahkan bisa mendekati 0,1 volt. Kesimpulannya, transistor tersebut dapat digunakan sebagai saklar. Dalam aplikasi sebenarnya, penggunaan transistor sebagai saklar ini dipekerjakan pada frekuensi ON-OFF yang  tinggi, sebagai gambaran bisa sampai di atas 80 kHz yang diterapkan pada rangkaian switching regulator. Tidak semua transistor dapat digunakan untuk saklar berkecepatan tinggi, jadi harus dipilih transisor yang telah dirancang sesuai kegunaannya.

Gambar 8.5 Rangkaian Pembiasan Pada Transistor

Pada gambar 8.6, transistor digunakan sebagai driver. Fungsi transistor ini adalah untuk menguakan arus dari perangkat kontrol yang terlalu lemah jika digunakan secara langsung untuk mengaktifkan sebuah relay.

Gambar 8.6 Transistor Sebagai Driveer

8.2 Alat dan Bahan

• AVO                                                                                                2 buah
• Resistor                            2,2 k,  1 k, 470, 220, dan 100 Ohm       1 masing-masing 1 buah
• LED                                 merah, kuning, hijau                              1 buah
• Dioda                               1N1002 (atau yang lainnya)                  1 buah
• Transistor                         BD 139 (atau yang lainnya)                  1 buah
• Relay                                5 volt  dan 12 volt                                 1 buah
• Protoboard                                                                                      1 buah
• Power supply (variabel)   5 volt                                                     1 buah

8.3 Langkah Percobaan

  

8.3.1 Percobaan 1

1. Rakitlah rangkaian seperti ditunjukkan pada gambar 8.3. dengan tegangan catu 5 volt dan nilai R sebesar 3,3 kilo-Ohm. 
2. Hidupkan sumber catu tegangan, dan amati pancaran cahaya yang dihasilkan. Catat dengan memilih jawaban berikut (redup, agak cerah, cerah, cerah menuju orange).
3. Ukur tegangan pada kedua terminal LED
4. Ulangi langkah 1 s/d 3 untuk beberapa nilai resisansi berikut ini: 2,2 k,  1 k, 470, 220, dan 100 Ohm. Hasilnya: catat dalam sebuah tabel.api menggunakan LED dengan warna yang berbeda.
5. Ulangi percobaan 1 s/d 4 tet
6. Analisis dan beri kesimpulan dari hasil percobaan anda.

8.3.2 Percobaan 2

1. Rakitlah rangkaian seperti pada gambar 8.5. Tegangan Vcc = 12 volt, dan Vb = 0 volt.
2. Pasang volt meter pada resistor Rc ( 100 Ohm) dan Ampmeeter pada Rb ( 1 kilo-Ohm)
3. Naikkan Vb dari 0 sampai 5 volt dalam 6 step (naik 1 volt per step) dan catat arus Ib dan tegangan Vc pada masing-masing step.
4. Analisis dan beri kesimpulan dari hasil percobaan anda.
5. Ulangi percobaan dari poin 1 - 4, tapi dengan terlebih dahulu menambahkan sebuah LED secara seri dengan Rc.

8.3.2 Percobaan3

Ulangi point 1 - 4 pada percobaan 2, tapi terlebih dahulu menggantikan LED dan RC dengan sebuah relay 12 volt. Hasil pengukuran anda beri catatan nilai arus ketika relay mulai beerubah kondisi dari ON menjadi OF (ditandai dengan terdengarnya suara spesifik).

8.4 Tugas

1. Berapa arus LED ketika memancarkan cahaya yang sempurna
2. Berapa nilai hfe(dc)  transistor BD 139 berdasarkan datasheet 
3. Hitung secara teoritis nilai arus yang melalui Rb (1 k-Ohm) dan Rc (100 Ohm) ketika Vb = 3 volt