Cara Membuat Solar Cell

Sama-sama kita ketahui bahwa ketersedian sumber energi minyak bumi semakin menipis, diperkirakan cadangan minyak Indonesia akan habis pada tahun 2050. Cepat atau lambat kita akan mengalami krisis energi bila hanya mengandalkan minyak sebagai sumber energi.

Untuk mengatasi hal tersebut kita harus mulai menggunakan sumber energi lain memenuhi kebutuhan listrik dan bahan bakar kendaraan. Salah satu solusi sederhana yang dapat dilakukan adalah memanfaatkan cahaya matahari sebagai sumber energi. Sebagai negara tropis, Indonesia memiliki ketersediaan sinar matahari sepanjang tahun. Berikut ini adalah cara membuat solar cell

 

Cara membuat Solar Cell Pembangkit Listrik Tenaga Surya Panel Sederhana

Solar sel adalah sebuah perangkat yang dapat mengubah photon (dari sinar matahari) ke listrik. Solar sel dengan efisiensi tinggi dapat kita jumpai di berbagai peralatan seperti kalkulator, jam, radio dll yang terbuat dari silikon dengan proses rumit, yang membutuhkan pabrik besar, temperatur tinggi, peralatan vakum, dan biaya yang sangat tinggi.

BAHAN-BAHAN YANG DIBUTUHKAN

Solar sel ini terbuat dari berbagai macam material, yaitu:

1. Sebuah lempengan tembaga/ copper/ cuprum (Cu 29P 35 N) yang berukuran 15 x 15 cm.

2. Sepasang capit listrik buaya (hitam dan putih)

3. Micro-ammeter sensitive.

4. Kompor listrik 1100 watt.

5. Sebuah botol plastik bekas air mineral yang di potong dua.

6. Garam meja, kita akan membutuhkan dua sendok makan garam meja.

7. Air panas

8. Amplas (kertas pasir)

9. Pisau cutter (digunakan untuk memotong lempengan tembaga menjadi 2 bagian).

BAGAIMANA CARA MEMBUAT SOLAR CELL SEDERHANA

Langkah pertama yaitu memotong lempengan tembaga tadi menjadi 2 bagian yang kira-kira sesuai dengan ukuran pemanas kompor. cuci tangan anda sehingga tidak ada minyak yang melekat pada lempengan tersebut. kemudian cuci lempengan tersebut dengan sabun yang berguna untuk membersihkan lempengan dari minyak. gunakan kertas pasir untuk menghilangkan karat yang ada pada lempengan tersebut. Kemudian, panggan lempengan yang bersih dan kering tersubut diatas burner. dan putar knop kompor ke suhu maksimal.

Ketika lempengan tersebut mulai panas, maka akan terlihat perubahan warna pada lempengan tersebut. oranye, ungu, dan merah akan menutupi permukaan lempengan.

Setelah dipanggang selama setengah jam, matikan kompor. biarkan lempengan tersebut dingin dengan sendirinya. Jika didinginkan secara paksa, maka black oxide akan lengket dengan lempengan. Ketika lempengan tersebut dingin, maka akan terjadi penyusutan. cupric oxide hitam juga akan berkurang.

Ketika lempengan tersebut mencapai suhu ruangan (kira2 membutuhkan waktu 20 menit), seluruh kerak hitam akan hilang. biarkan dan jangan menggosok lempengan tersebut, karena akan merusak dan menghilangkan cupruous oxide merah yang akan kita gunakan pada solar sel.

Langkah berikutnya akan sangat singkat dan mudah.

Potong bagian lempengan lain (yang tidak dibakar) kira2 sama ukurannya dengan lempengan yang telah dibakar tadi. Tekuk kedua lempeng tersebut dengan hati2, sehingga lempeng tersebut pas (dapat dimasukkan ke botol plastik yang telah dipotong dua tadi) tanpa bersentuhan satu sama lain. Cuprous oxide yang menghadap ke burner sebagusnya di letakkan menghadap keluar dari botol, karena sisi tersebut mempunyai permukaan yang halus dan licin.

Pasang kedua jepitan listrik buaya, di kedua lempengan. hubungkan capit merah ke lempengan yang tidak dibakar ke terminal positive pada ammeter. dan cepit hitam ke lempengan yang dibakar ke terminal negatif pada ammeter.

Kemudian aduk dua sendok makan garam meja dengan air panas (kira2 3/4 dari tinggi botol plastik yang telah dipotong tadi) sampai seluruh garam larut. kemudian tuangkan air garam tadi secara hati2 (jangan sampai membasahi jepitan). Tuang sampai air tersebut tingginya kira2 1 inchi dari atas lempeng.
Sehingga air tidak membasahi cepitan ketika solar sel ini kita pindahkan.

Continue

Panel Surya

Sel surya : Struktur & Cara kerja

Sel surya atau juga sering disebut fotovoltaik adalah divais yang mampu mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya bisa disebut sebagai pemeran utama untuk memaksimalkan potensi sangat besar energi cahaya matahari yang sampai kebumi, walaupun selain dipergunakan untuk menghasilkan listrik, energi dari matahari juga bisa dimaksimalkan energi panasnya melalui sistem solar thermal.
Sel surya dapat dianalogikan sebagai divais dengan dua terminal atau sambungan, dimana saat kondisi gelap atau tidak cukup cahaya berfungsi seperti dioda, dan  saat disinari dengan cahaya matahari dapat menghasilkan tegangan. Ketika disinari, umumnya satu sel surya komersial menghasilkan tegangan dc sebesar 0,5 sampai 1 volt, dan arus short-circuit dalam skala  milliampere per cm². Besar tegangan dan arus ini tidak cukup untuk berbagai aplikasi, sehingga umumnya sejumlah sel surya disusun secara seri membentuk modul surya. Satu modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya, dan total menghasilkan tegangan dc sebesar 12 V dalam kondisi penyinaran standar (Air Mass 1.5). Modul surya tersebut bisa digabungkan secara paralel atau seri untuk memperbesar total tegangan dan arus outputnya sesuai dengan daya yang dibutuhkan untuk aplikasi tertentu. Gambar dibawah menunjukan ilustrasi dari modul surya.

 Modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya yang dirangkai seri untuk memperbesar total daya output. (Gambar :”The Physics of Solar Cell”, Jenny Nelson)

Struktur Sel Surya

Sesuai dengan perkembangan sains&teknologi, jenis-jenis teknologi sel surya pun berkembang dengan berbagai inovasi. Ada yang disebut sel surya generasi satu, dua, tiga dan empat, dengan struktur atau bagian-bagian penyusun sel yang berbeda pula (Jenis-jenis teknologi surya akan dibahas di tulisan “Sel Surya : Jenis-jenis teknologi”). Dalam tulisan ini akan dibahas struktur dan cara kerja dari sel surya yang umum berada dipasaran saat ini yaitu sel surya berbasis material silikon yang juga secara umum mencakup struktur dan cara kerja sel surya generasi pertama (sel surya silikon) dan kedua (thin film/lapisan tipis).

Struktur dari sel surya komersial yang menggunakan material silikon sebagai semikonduktor. (Gambar:HowStuffWorks)

Gambar diatas  menunjukan ilustrasi sel surya dan juga bagian-bagiannya. Secara umum terdiri dari :

1. Substrat/Metal backing
Substrat adalah material yang menopang seluruh komponen sel surya. Material substrat juga harus mempunyai konduktifitas listrik yang baik karena juga berfungsi sebagai kontak terminal positif sel surya, sehinga umumnya digunakan material metal atau logam seperti aluminium atau molybdenum. Untuk  sel surya dye-sensitized  (DSSC) dan sel surya organik, substrat juga berfungsi sebagai tempat masuknya cahaya sehingga material yang digunakan yaitu material yang konduktif tapi juga transparan sepertii ndium tin oxide (ITO) dan flourine doped tin oxide (FTO).

2. Material semikonduktor

Material semikonduktor merupakan bagian inti dari sel surya yang biasanya mempunyai tebal sampai beberapa ratus mikrometer untuk sel surya generasi pertama (silikon), dan 1-3 mikrometer untuk sel surya lapisan tipis. Material semikonduktor inilah yang berfungsi menyerap cahaya dari sinar matahari. Untuk kasus gambar diatas, semikonduktor yang digunakan adalah material silikon, yang umum diaplikasikan di industri elektronik. Sedangkan untuk sel surya lapisan tipis, material semikonduktor yang umum digunakan dan telah masuk pasaran yaitu contohnya material Cu(In,Ga)(S,Se)₂ (CIGS), CdTe (kadmium telluride), dan amorphous silikon, disamping material-material semikonduktor potensial lain yang dalam sedang dalam penelitian intensif seperti Cu₂ZnSn(S,Se)₄ (CZTS) dan Cu₂O (copper oxide).

Bagian semikonduktor tersebut terdiri dari junction atau gabungan dari dua material semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p (material-material yang disebutkan diatas) dan  tipe-n (silikon tipe-n, CdS,dll)  yang membentuk p-n junction. P-n junction ini menjadi kunci dari prinsip kerja sel surya. Pengertian semikonduktor tipe-p, tipe-n, dan juga prinsip p-n junction dan sel  surya akan dibahas dibagian “cara kerja sel surya”.

3. Kontak metal / contact grid

Selain substrat sebagai kontak positif, diatas sebagian material semikonduktor biasanya dilapiskan material metal atau material konduktif transparan sebagai kontak negatif.

4.Lapisan antireflektif

Refleksi cahaya harus diminimalisir agar mengoptimalkan cahaya yang terserap oleh semikonduktor. Oleh karena itu biasanya sel surya dilapisi oleh lapisan anti-refleksi. Material anti-refleksi ini adalah lapisan tipis material dengan besar indeks refraktif optik antara semikonduktor dan udara yang menyebabkan cahaya dibelokkan ke arah semikonduktor sehingga meminimumkan cahaya yang dipantulkan kembali.

5.Enkapsulasi / cover glass

Bagian ini berfungsi sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul surya dari hujan atau kotoran.

Cara kerja sel surya

Sel surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu junction antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari ikatan-ikatan atom yang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar.  Semikonduktor tipe-n mempunyai kelebihan elektron (muatan negatif)  sedangkan semikonduktor tipe-p mempunyai kelebihan hole (muatan positif) dalam struktur atomnya.  Kondisi kelebihan elektron dan hole tersebut bisa terjadi dengan mendoping material dengan atom dopant. Sebagai contoh untuk mendapatkan material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untuk mendapatkan material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom fosfor. Ilustrasi dibawah menggambarkan junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n.

Junction antara semikonduktor tipe-p (kelebihan hole) dan tipe-n (kelebihan elektron). (Gambar : eere.energy.gov)

 Peran dari p-n junction ini adalah untuk membentuk medan listrik sehingga elektron (dan hole) bisa diekstrak oleh material kontak untuk menghasilkan listrik. Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n terkontak, maka kelebihan elektron akan bergerak dari semikonduktor tipe-n ke tipe-p sehingga membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe-n, dan sebaliknya kutub negatif pada  semikonduktor tipe-p. Akibat dari aliran elektron dan hole ini maka terbentuk medan listrik yang mana  ketika cahaya matahari mengenai susuna p-n junction ini maka akan mendorong elektron bergerak dari semikonduktor menuju kontak negatif, yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak menuju kontak positif menunggu elektron datang, seperti diilustrasikan pada gambar dibawah.

Ilustrasi cara kerja sel surya dengan prinsip p-n junction. (Gambar : sun-nrg.org)

Continue

Dokter Terawan si Pencuci Otak di Mata Dahlan Iskan

Nama dokter Terawan Agus Putranto belakangan semakin mencuat setelah pengobatan cuci otak (brain washing) yang dicetuskannya ditanggapi pro dan kontra. Dikenal sebagai penyembuh stroke, inilah pengakuan Menteri BUMN Dahlan Iskan tentang sang dokter unik ini.

Teknik yang dilakukan Letkol CKM dr. Terawan Agus Putranto, Sp.Rad (K) adalah membersihkan otak dari penyumbatan yang membuat seseorang bisa mengalami stroke.

Namun sayangnya, teknik cuci otak dr Terawan ini, oleh sesama koleganya di Persatuan Dokter Saraf Seluruh Indonesia (Perdossi) dianggap bukan teknik yang benar. Banyak dokter yang beranggapan cara pengobatan itu tidak tepat karena dilakukan seorang dokter radiologi dan belum dilakukan serangkaian penelitian ilmiah yang menjamin cara itu aman.

Ketua Persatuan Dokter Saraf Seluruh Indonesia (Perdossi) Prof. Dr. dr. Hasan Machfoed, SpS (K), MS dalam penjelasan tertulis di situs Perdossi pernah mengatakan, sejumlah kalangan dokter mempertanyakan hasil terapi cuci otak ini. Karena sudah menjadi keharusan dalam dunia ilmiah medis, bahwa setiap penemuan obat atau cara pengobatan baru harus didahului penelitian yang bertahap. Biasanya diawali dengan percobaan pada binatang, dan jika berhasil dilanjutkan dengan clinical trial pada subjek manusia. Setelah itu dilanjutkan melalui publikasi ilmiah.

Meski masih jadi pertanyaan, namun pamor dokter Terawan di masyarakat umum makin bersinar. Banyak pasien yang melakukan testimoni bagaimana dirinya bisa menjadi sembuh dan jadi lebih baik setelah melakukan cuci otak dengan dokter Terawan.

Sampai-sampai Menteri BUMN Dahlan Iskan juga tak mau ketinggalan mencoba metode pengobatan cuci otak (brain washing) dr. Terawan.

Dahlan mengaku sebenarnya sudah lama ingin mencoba metode membersihkan saluran darah di otak itu sejak menjabat sebagai Direktur Utama Perusahaan Listrik Negara (PLN). Namun kesibukannya itulah yang membuatnya baru menggolkan rencananya dengan melakukan cuci otak di RSPAD Gatot Subroto, Jakarta pada Jumat (15/2/2013).

Siapa sebenarnya dr Terawan? Dalam catatan Dahlan, dr Terawan merupakan Ahli Radiologi yang kini berusia 48 tahun, yang berpatner dengan dokter tugas, ahli syaraf.

dr Terawan merupakan Kolonel TNI AD yang merupakan lulusan Universitas Gajah Mada Yogyakarta dengan spesialisasi radiologi dari Universitas Airlangga Surabaya. Terawan lahir di Yogyakarta pada 5 Agustus 1964 ini.

Pengalaman Dahlan Jalani Cuci Otak dengan dokter Terawan

Dahlan mengatakan dalam tulisannya kepada liputan6.com, bahwa sebenarnya ia tidak dalam keadaan sakit dan tak mengeluh apa pun. Namun ia penasaran ingin mencoba metode yang katanya bisa mengobati stroke.

"Mencoba merasakan cuci otak ini bisa dianggap penting, bisa juga tidak. Saya ingin mencobanya karena ini merupakan metode baru untuk membersihkan saluran-saluran darah di otak. Agar terhindar dari bahaya stroke atau pendarahan di otak".

"Dua bencana ini biasanya datang tiba-tiba. Kadang tanpa gejala apa-apa. Dan bisa menimpa siapa saja," kata Dahlan, Senin (18/2/2013).

Dahlan menyadari, metode cuci otak yang dilakukan dr Terawan masih kontroversial. Kalangan dokter juga masih terpecah belah pendapatnya.

"Saya terus mengikuti perkembangan pro-kontra itu. Termasuk ingin tahu sendiri secara langsung seperti apa cuci otak itu. Dengan cara menjalaninya. Kesempatan itu pernah datang tapi beberapa kali tertunda. Ini karena ada pasien yang lebih mendesak untuk ditangani. Sebagai orang sehat saya harus mengalah".

Dan Dahlan mendapat kesempatan lagi pada Kamis pekan lalu (14/2/2013). Ia langsung mendatangi RSPAD dan menjalani sejumlah pemeriksaan awal seperti periksa darah, jantung, paru dan MRI. Hal yang terpenting dilakukan adalah pemetaan syaraf otak. "Beberapa tes dilakukan. Untuk mengetahui kondisi syaraf maupun fungsi otak".

"Keesokan harinya, pagi-pagi, saya sudah bisa menjalani cuci otak di ruang operasi. Saya sudah tahu apa yang akan terjadi karena dua minggu sebelumnya istri saya sudah lebih dulu menjalaninya. Saat itu saya menyaksikan dari layar komputer".

"Cuci otak ini dimulai dengan irisan pisau di pangkal paha. Saat mengambil pisau, seperti biasa, adalah saat dimulainya Dokter Terawan menyanyikan lagu kesukaannya: Di Doa Ibuku".

"Sambil terus menyanyikan Di Doa Ibuku ia mulai memasukkan kateter dari luka di pangkal paha itu. Lalu mendorongnya menuju otak. Kateter pun terlihat memasuki otak kanan. "Sebentar lagi akan ada rasa seperti mint," ujar Terawan.

"Benar. Di otak dan mulut saya terasa “pyar” yang lembut disertai rasa mentos yang ringan".

"Itulah rasa yang ditimbulkan oleh cairan pembasuh yang disemprotkan ke saluran darah di otak.

"Rasa itu muncul karena sensasi saja," katanya.

"Hampir setiap dua detik terasa lagi sensasi yang sama. Berarti Dokter Terawan menyemprotkan lagi cairan pembasuh lewat lubang di dalam kateter itu. Saya mulai menghitung berapa “pyar” yang akan saya rasakan. Kateter itu terus menjelajah bagian-bagian otak sebelah kanan. Pyar, pyar, pyar. Lembut. Mint. Ternyata sampai 16 kali".

"Begitu dokter mengatakan pembersihan otak kanan sudah selesai saya melirik jam. Kira-kira delapan menit".

"Kateter lantas ditarik. Ganti diarahkan ke otak kiri. Rasa “pyar-mint” yang sama terjadi lagi. Saya tidak menghitung. Perhatian saya beralih ke pertanyaan yang akan saya ajukan seusai cuci otak nanti: mengapa dimulainya dari otak kanan?".

"Usai mengerjakan semua itu, Terawan menjawab. 'Karena terjadi penyumbatan di otak kiri Bapak,' katanya".

"Hah? Penyumbatan? Di otak kiri? Mengapa selama ini tidak terasa? Mengapa tidak ada gejala apa-apa? Mengapa saya seperti orang sehat 100 persen?".

"Dokter Terawan kemudian menunjuk ke layar komputer.'Lihat sebelum dan sesudahnya,' jelas Terawan".

"Sebelum diadakan pencucian, terlihat satu cabang saluran darah yang ke otak kiri tidak tampak di layar. 'Mestinya bentuk saluran darah itu seperti lambang Mercy. Tapi ini tinggal seperti lambang Lexus,' katanya".

"Setiap orang ternyata memiliki lambang Mercy di otaknya. "Nah, setelah yang buntu itu dijebol lambang Mercy-nya sudah kembali," katanya sambil menunjuk layar sebelahnya. Jelas sekali bedanya."

"Karena saluran yang buntu itu maka beban gorong-gorong di otak kanan terlalu berat".

"Lama-lama bisa terjadi pembengkakkan dan pecah," katanya. "Lalu terjadilah perdarahan di otak," ujarnya.

Continue

PENGENDALI MOTOR LISTRIK

Secara umum Thyristor atau SCR mempunyai ciri-ciri atau sifat:

1. Thyristor atau SCR tidak akan bekerja, bilagetarnya tidak disulut atau diberi arus positipdari sumber tegangan.

2. Kerja Thyristor atau SCR dengan mengatur sudutpenyelikannya atau arus gatenya.

3. Thyristor atau SCR dapat bekerja sebagai saklaratau penyearah.

4. Thyristor atau SCR akan mati bila tegangananoda-katoda dilepas.

SISTEM PENGENDALI MOTOR-MOTOR LISTRIK DENGAN SCR (SILICON CONTROLLED RECTIFIER)

Dalam rangkaian tersebut tegangan AC digunakan sebagai tegangan anodakatoda padaThyristor atau SCR. Sedang sumber tegangan searahDC dan beban resistor variabel di pasang seri dengankaki gate SCR yang dalam hal ini sebagai terminalpengendali yang berfungsi untuk mengatur arus gateThyristor atau SCR. Apabila tegangan dan aruspengendali pada kaki gate melebihi tegangan dadal pem- bangkit (Trigger Breakdown Voltage) Vb, makaarus akan mengalir lewat gate Thyristor atau SCRdalam keadaan hidup (on). Dengan terhubungnya kakianoda-katoda tersebut, maka beban listrik akan dialiriarus listrik sehingga motor berputar. Jumlah putaranmotor dapat sebanding dengan kenaikan dan penurunan arus gate Thyristor atau SCR. SCR dapat digunakan untuk mengontrol kecepatanputar, torsi dan daya dengan mengatur arus yang mengalir pada gatenya.

Continue

GERBANG LOGIKA

Gerbang-gerbang logika merupakan dasar untuk merancang dan membangun rangkaian elektronika digital. Suatu gerbang logika mempunyai satu terminal keluaran dan satu atau lebih terminal masukan. Keluaran dan masukan gerbang logika ini dinyatakan dalam kondisi HIGH (1) atau LOW (0). Dalam suatu sistem TTL level HIGH diwakili dengan tegangan 5V, sedangkan level LOW diwakili dengan tegangan 0V.

            

Gambar 3.1.   Simbul gerbang AND, OR, INVERTER, NAND, dan NOR yang digunakan oleh American National Standard Institute (ANSI) dan Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) (a) lama dan (b) baru.

          Dengan menggunakan gerbang-gerbang logika, kita dapat merancang suatu sistem digital yang akan mengevaluasi level masukan dan menghasilkan respon keluaran yang spesifik berdasar rancangan rangkaian logika. Gambar 3.1.a menunjukkan simbul lama dan gambar 3.1.b. simbul baru dari lima gerbang  logika dasar AND, OR, INVERTER, NAND, NOR yang digunakan oleh American National Standard Institute (ANSI) dan Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE).

3.1.      Gerbang AND

3.1.1.  Analogi, Simbol  dan Tabel kebenaran AND

Gerbang  AND merupakan suatu rangkaian logika yang mempunyai 2 atau lebih masukan,  dengan satu keluaran.

Seperti yang ditunjukkan gambar 3.2.a. gerbang AND dengan 2 masukan dapat dianalogikan sebagai  2 saklar seri yang digunakan untuk  menghidupkan lampu.  Lampu C  akan menyala  bila saklar S_A  dan saklar S_B  sama-sama ditutup  (logika 1) dan lampu C akan padam  jika  salah satu atau kedua  saklar S_A dan saklar S_B  dibuka (logika 0).

(a)

C = A . B

(b)

Gambar 3.2.  Analogi dan simbol Gerbang AND

Oleh karena itu keluaran gerbang AND dapat diekspresikan dengan aljabar Boolean sebagai berikut, C=A.B. dan apabila ditabelkan diperoleh seperti tabel 3.1.

Adapun   Gambar 3.2.b. mengambarkan simbul AND lama,  yang sampai saat ini masih sering dipakai  dalam rangkaian digital oleh American National Standard Institute (ANSI) dan Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), serta simbul yang digunakan  oleh National Electrical Manufacturer’s Association (NEMA).

Tabel 3.1  Tabel kebenaran Gerbang AND 2 masukan :

Masukan		Keluaran
A	B	CAND
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

3.1.2.  Diagram Waktu Hasil Respon Keluaran Terhadap Masukan pada Gerbang AND

Berdasarkan tabel kebenaran gerbang AND, hasil respon keluaran terhadap masukan dapat dijelaskan pada contoh gambar 3.3. sebagai berikut, pada saat

t₀ – t₁ nilai masukkan A=0, nilai masukkan B=0, hasil keluarannya X=0

t₁ – t₂ nilai masukkan A=1, nilai masukkan B=0, hasil keluarannya X=0

t₂ – t₃ nilai masukkan A=1, nilai masukkan B=1, hasil keluarannya X=1

t₃ – t₄ nilai masukkan A=0, nilai masukkan B=1, hasil keluarannya X=0

t₄ – t₅ nilai masukkan A=0, nilai masukkan B=0, hasil keluarannya X=0

t₅ – t₆ nilai masukkan A=0, nilai masukkan B=1, hasil keluarannya X=0

t₆ – t₇ nilai masukkan A=1, nilai masukkan B=1, hasil keluarannya X=1

Gambar 3.3. Diagram waktu hasil respon keluaran terhadap masukan  gerbang AND

3.1.3.  Gerbang AND dari Rangkaian RDL

Rangkaian Logika Diode Resistor yang dapat berfungsi sebagai gerbang AND ditunjukkan pada gambar 3.4.

Gambar 3.4. Rangkaian Logika Diode Resistor berfungsi sebagai gerbang AND

Prinsip kerja rangkaian logika diode resistor yang berfungsi sebagai gerbang AND dapat dijelaskan sebagai berikut:

Kondisi  1.  Pada saat   switch   A terhubung   dengan    ground   (logika 0)  dan Switch B terhubung dengan ground (logika 0) D1 dan D2 mendapat bias forward,  arus mengalir dari Vcc lewat  RL D1 ke ground dan  VCC lewat  RL D2 ke ground, kondisi ini menghasilkan tegangan yang terukur pada output (Voltmeter) yang terhubung paralel dengan D1 dan D2  = 0,7 Volt. (yang dinyatakan dengan logika 0).

Kondisi 2.  Pada  saat   switch  A  terhubung   dengan  ground  (logika 0)  dan   Switch   B terhubung dengan Vcc (logika 1), D1 mendapat bias forward, dan D2 mendapat bias revers, arus hanya mengalir dari VCC lewat  RL D1 ke ground,  arus tidak dapat mengalir lewat D2, kondisi ini menghasilkan tegangan yang terukur pada output (Voltmeter) yang terhubung paralel dengan D1 = 0,7 Volt. (yang dinyatakan dengan logika 0).

Kondisi 3.  Pada  saat   switch  A  terhubung   dengan  Vcc  (logika 1)  dan   Switch   B terhubung dengan ground (logika 0), D1 mendapat bias reverse, dan D2 mendapat bias forward, arus hanya mengalir dari VCC lewat  RL D2 ke ground,  arus tidak dapat mengalir lewat D1, kondisi ini menghasilkan tegangan yang terukur pada output (Voltmeter) yang terhubung paralel dengan D2 = 0,7 Volt. (yang dinyatakan dengan logika 0).

Kondisi 4.  Pada saat   switch   A terhubung   dengan    Vcc   (logika 1)  dan Switch B terhubung dengan Vcc (logika 1) D1 dan D2 mendapat bias reverse,  arus tidak dapat mengalir lewat D1 dan D2, kondisi ini menghasilkan tegangan yang terukur pada output (Voltmeter) yang terhubung paralel dengan D1 dan D2  sama dengan tegangan sumber = 5 Volt. (yang dinyatakan dengan logika 1).  Masing-masing  kondisi  kerja rangkaian logika diode resistor yang berfungsi sebagai gerbang AND apabila ditabelkan diperoleh seperti tabel 3.2.

Tabel 3.2.  Tabel kebenaran Rankaian RDL Gerbang AND 2 masukan :

3.2.      Gerbang OR

3.2.1.  Analogi, Simbol  dan Tabel kebenaran OR

Gerbang  OR merupakan suatu rangkaian logika yang mempunyai 2 atau lebih masukan,  dengan satu keluaran.

Seperti yang ditunjukkan gambar 3.5.a. gerbang OR dengan 2 masukan dapat dianalogikan sebagai  2 saklar paralel yang digunakan untuk  menghidupkan lampu.  Lampu C  akan menyala  bila salah satu atau kedua saklar S_A  dan saklar S_B  sama-sama ditutup  (logika 1) dan lampu C akan padam hanya jika  kedua  saklar S_A dan saklar S_B  dibuka (logika 0)

Oleh karena itu keluaran gerbang OR dapat diexpresikan dengan aljabar Boolean sebagai berikut, C=A+B  dan apabila ditabelkan diperoleh, seperti tabel 3.3.

Adapun   Gambar 3.5.b. mengambarkan simbul OR lama,  yang sampai saat ini masih sering  dipakai  dalam rangkaian digital oleh American National Standard Institute (ANSI) dan Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), serta simbul yang digunakan  oleh National Electrical Manufacturer’s Association (NEMA).

(a)

C = A + B

(b)

Gambar 3.5.  Analogi dan simbol Gerbang OR

Tabel 3.3.  Tabel kebenaran Gerbang OR 2 masukan :

Masukan		Keluaran
A	B	COR
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

3.2.2.  Diagram Waktu Hasil Respon Keluaran Terhadap Masukan  Gerbang OR.

Berdasarkan tabel kebenaran gerbang OR hasil respon keluaran terhadap masukan dapat dijelaskan pada contoh gambar 3.6. sebagai berikut, pada saat

t₀ – t₁ nilai masukkan A=0, nilai masukkan B=0, hasil keluarannya=0

t₁ – t₂ nilai masukkan A=1, nilai masukkan B=0, hasil keluarannya=1

t₂ – t₃ nilai masukkan A=1, nilai masukkan B=1, hasil keluarannya=1

t₃ – t₄ nilai masukkan A=0, nilai masukkan B=1, hasil keluarannya=1

t₄ – t₅ nilai masukkan A=0, nilai masukkan B=0, hasil keluarannya=0

t₅ – t₆ nilai masukkan A=1, nilai masukkan B=0, hasil keluarannya=1

t₆ – t₇ nilai masukkan A=1, nilai masukkan B=1, hasil keluarannya=1

Gambar 3.6. Diagram waktu hasil respon keluaran terhadap masukan  gerbang AND

3.2.3.  Gerbang OR dari Rangkaian RDL

Rangkaian Logika Diode Resistor yang dapat berfungsi sebagai gerbang OR ditunjukkan pada gambar 3.7.

Gambar 3.7. Rangkaian Logika Diode Resistor berfungsi sebagai gerbang OR

Prinsip kerja rangkaian logika diode resistor yang berfungsi sebagai gerbang OR dapat dijelaskan sebagai berikut:

Kondisi 1.  Pada saat   switch   A terhubung   dengan    ground   (logika 0)  dan Switch B terhubung dengan ground (logika 0) D1 dan D2 mendapat bias reverse,  sehingga arus tidak mengalir pada RL, kondisi ini menghasilkan tegangan yang terukur pada output = 0 Volt. (yang dinyatakan dengan logika 0).

Kondisi 2.  Pada  saat   switch  A  terhubung   dengan  Vcc  (logika 1)  dan   Switch   B terhubung dengan ground (logika 0), D1 mendapat bias forward, dan D2 mendapat bias reverse, arus mengalir dari VCC lewat  D1 RL ke ground,  arus tidak dapat   mengalir  lewat  D2,  kondisi   ini   menghasilkan    tegangan    RL = Vcc- VD1

=  5 Volt -0,7 Volt = 4,3 Volt. (yang dinyatakan dengan logika 1).

Kondisi 3.  Pada  saat   switch  A  terhubung   dengan  ground  (logika 0)  dan   Switch   B terhubung dengan Vcc (logika 1), D1 mendapat bias reverse, dan D2 mendapat bias forward, arus mengalir dari VCC lewat  D2 RL ke ground,  arus tidak dapat   mengalir  lewat  D1,  kondisi   ini   menghasilkan    tegangan    RL = Vcc- VD2

=  5 Volt -0,7 Volt = 4,3 Volt. (yang dinyatakan dengan logika 1).

Kondisi 4.  Pada saat   switch   A terhubung   dengan    Vcc   (logika 1)  dan Switch B terhubung dengan Vcc (logika 1) D1 dan D2 mendapat bias forward,  arus mengalir lewat D1 RL dan D2 RL, kondisi ini menghasilkan tegangan RL = Vcc- VD1,2

=  5 Volt -0,7 Volt = 4,3 Volt. (yang dinyatakan dengan logika 1).

 Masing-masing  kondisi  kerja rangkaian logika diode resistor yang berfungsi sebagai gerbang OR apabila ditabelkan diperoleh seperti tabel 3.4.

Tabel 3.4.  Tabel kebenaran Rankaian RDL Gerbang OR 2 masukan :

3.3.      Gerbang NOT

3.3.1.  Analogi, Simbol dan Tabel kebenaran NOT

Gerbang inverter (NOT) merupakan suatu rangkaian logika yang berfungsi sebagai "pembalik", jika masukan berlogika 1, maka keluaran akan berlogika 0, demikian sebaliknya.

Seperti yang ditunjukkan gambar 3.8.a. gerbang NOT dapat dianalogikan sebagai sebuah saklar yang dihubungkan paralel dengan lampu, lampu akan menyala jika saklar  S_A terbuka (logika 0),  dan lampu akan padam jika saklar S_A dalam kondisi tertutup (logika 1).

Oleh karena itu keluaran gerbang NOT dapat diexpresikan dengan aljabar Boolean sebagai berikut,  C=  dan apabila ditabelkan  diperoleh seperti tabel 3.5.

Adapun   Gambar 3.8.b. mengambarkan  simbul NOT lama,  yang sampai saat ini masih sering  dipakai  dalam rangkaian digital oleh American National Standard Institute (ANSI) dan Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), serta simbul yang digunakan  oleh National Electrical Manufacturer’s Association (NEMA).

C=

Gambar 3.8. Analogi dan simbol Gerbang NOT

Tabel 3.5.  Tabel kebenaran Gerbang NOT

Masukan	Keluaran
A	C=
0	1
1	0

3.3.2.  Diagram Waktu Hasil Respon Keluaran Terhadap Masukan  Gerbang NOT.

Gambar 3.9. Diagram waktu hasil respon keluaran terhadap masukan  gerbang NOT

Berdasarkan tabel kebenaran gerbang NOT hasil respon keluaran X kebalikan dari masukkan A. Respon keluaran X terhadap masukkan A dapat dijelaskan pada contoh gambar 3.9. sebagai berikut, jika nilai masukkan A=0 nilai respon keluaran X=1 demikian juga sebaliknya jika nilai masukkan A=1 nilai respon keluaran X=0

3.3.3.  Gerbang NOT dari rangkaian CMOS

Rangkaian CMOS yang dapat berfungsi sebagai gerbang NOT ditunjukkan pada gambar 3.10.

3.10. Rangkaian CMOS berfungsi sebagai gerbang NOT

Prinsip kerja rangkaian CMOS yang berfungsi sebagai gerbang NOT dapat dijelaskan sebagai berikut:

Kondisi 1, jika input diberi tegangan 0 V, akan membuat  Q1 menuju off dan Q2 menghantar ini menjadikan tegangan output = Vcc = 5 V (yang dinyatakan dengan logika 1).

 , Kondisi 2, bila input diberi tegangan 5 V, akan membuat Q2 menuju off dan Q1  menghantar, ini menyebabkan tegangan   output berubah menjadi rendah= tegangan forward Q1= 0,7 V (yang dinyatakan dengan logika 0). Masing-masing  kondisi  kerja rangkaian logika CMOS  yang berfungsi sebagai gerbang NOT apabila ditabelkan diperoleh seperti tabel 3.6.

Tabel 3.6  Tabel kebenaran rangkaian CMOS Gerbang NOT

3.4.      Gerbang NAND

3.4.1.  Analogi, Simbol dan Tabel kebenaran NAND

Gerbang  NAND merupakan suatu rangkaian logika yang mempunyai 2 atau lebih masukan, dengan satu keluaran. Gerbang NAND merupakan rangkaian logika kombinasi dari gerbang AND yang dikuti gerbang NOT.

Gerbang NAND dapat dianalogikan sebagai 2 sebuah saklar seri yang dihubungkan paralel dengan lampu, sebagaimana Gambar 3.11.a., lampu akan menyala bila salah satu atau kedua saklar S_A atau saklar S_B  dibuka (logika 0), dan lampu akan padam  hanya jika  kedua  saklar S_A dan saklar S_B  ditutup (logika 1).

 Oleh karena itu keluaran gerbang NAND dapat diekspresikan dengan aljabar Boolean sebagai berikut, C = dan apabila ditabelkan diperoleh seperti tabel 3.7.

Adapun   Gambar 3.11.b. mengambarkan  simbul NAND lama,  yang sampai saat ini masih sering  dipakai  dalam rangkaian digital oleh American National Standard Institute (ANSI) dan Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), serta simbul yang digunakan  oleh National Electrical Manufacturer’s Association (NEMA).

C =

Gambar 3.11. Analogi dan simbol Gerbang NAND

Tabel 3.7.  Tabel kebenaran Gerbang NAND 2 masukan :

Masukan		Keluaran
A	B	CNAND
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

3.4.2.  Diagram Waktu Hasil Respon Keluaran Terhadap Masukan  Gerbang NAND.

Gambar 3.12. menunjukkan contoh diagram waktu hasil respon keluaran terhadap masukan  gerbang NAND.

Gambar 3.12. Diagram waktu hasil respon keluaran terhadap masukan  gerbang  NAND

3.4.3.  Gerbang NAND dari rangkaian TTL

Rangkaian transistor transistor logik  yang dapat berfungsi sebagai gerbang Nand  ditunjukkan pada gambar 3.13.

Prinsip kerja rangkaian TTL yang berfungsi sebagai gerbang NAND dapat dijelaskan sebagai berikut:

Kondisi 1, jika semua input dari T1 diberi tegangan 5 V dalam waktu yang sama (yang dinyatakan dengan logika 1), mengakibatkan junction emitor-basis  T1 memperoleh bias reverse dan junction basis-kolektor T1 lewat R1 mendapat bias forward, sehingga arus akan mengalir lewat R1 dan basis, yang membuat  T2 pada kondisi saturasi sehingga tegangan output T2 mendekati 0 V = tegangan ground. (yang dinyatakan dengan logika 0)

Kondisi 2, jika salah satu input dari ketiga input diberi tegangan 0 V (yang dinyatakan dengan logika 1), akan membuat junction emitor-basis  T1 memperoleh bias forward, yang menyebabkan arus mengalir dari Vcc lewat R1 masuk ke basis T1. Perubahan  arus yang mengalir lewat R1 menyebabkan kenaikan tegangan jatuh pada R1 dan mengurangi tegangan basis pada T2 . Perubahan tegangan basis pada T2 akan mengakibatkan bias junction basis-kolektor menjadi reverse,sehingga T2 menuju off dan besarnya tegangan output T2 = Vcc = 5 V (yang dinyatakan dengan logika 1). Kondisi ini berlaku pada semua atau salah satu input jika diberi tegangan 0V (step 0-6)

Gambar 3.13. Analogi dan simbol Gerbang NAND

Masing-masing  kondisi  kerja rangkaian transistor-transistor logik  yang berfungsi sebagai gerbang NAND apabila ditabelkan diperoleh seperti tabel 3.8.

Tabel 3.8.  Tabel kebenaran TTL Gerbang AND 3 masukan :

3.5.      Gerbang NOR

3.5.1.  Analogi, Simbol dan Tabel kebenaran NOR

Gerbang  NOR merupakan suatu rangkaian logika yang mempunyai 2 atau lebih masukan, dengan satu keluaran. Gerbang NOR merupakan rangkaian logika kombinasi dari gerbang OR yang dikuti gerbang NOT.

Gerbang NOR dapat dianalogikan sebagai 2 sebuah saklar paralel yang dihubungkan paralel dengan lampu, sebagaimana Gambar 3.14.a, lampu akan menyala bila kedua saklar S_A dan saklar S_B  dibuka (logika 0), dan lampu akan padam  jika  salah satu atau kedua  saklar S_A dan saklar S_B  ditutup (logika 1).

C=

Gambar 3.14. Analogi dan simbol Gerbang NOR

Oleh karena itu keluaran gerbang NOR dapat diekspresikan dengan aljabar Boolean sebagai berikut, C = dan apabila ditabelkan diperoleh seperti tabel 3.9.

Adapun   Gambar 3.14.b. mengambarkan  simbul NOR lama,  yang sampai saat ini masih sering  dipakai  dalam rangkaian digital oleh American National Standard Institute (ANSI) dan Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), serta simbul yang digunakan  oleh National Electrical Manufacturer’s Association (NEMA).

Tabel 3.9.  Tabel kebenaran Gerbang NOR 2 masukan :

Masukan		Keluaran
A	B	CNOR
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

3.5.2.  Diagram Waktu Hasil Respon Keluaran Terhadap Masukan  Gerbang NOR.

Gambar 3.15. menunjukkan contoh diagram waktu hasil respon keluaran terhadap masukan  gerbang NOR.

Gambar 3.15. Diagram waktu hasil respon keluaran terhadap masukan  gerbang AND

3.5.3.  Gerbang NOR dari rangkaian ECL

Rangkaian Emitter-coupled  logic  yang dapat berfungsi sebagai gerbang NOR ditunjukkan pada gambar 3.16.

Gambar 3.16. Analogi dan simbol Gerbang NOR

Prinsip kerja rangkaian ECL yang berfungsi sebagai gerbang NOR dapat dijelaskan sebagai berikut:

Kondisi 1 jika semua input diberi tegangan 0V dalam waktu yang sama (yang dinyatakan dengan logika 1),akan meyebabkan T1, T2, dan T3 cut off arus tidak dapat mengalir pada tahanan kolektor R1. Tegangan jatuh pada R1 mendekati tegangan Vcc, dan mengakibatkan T5 menghantar dan arus melewati R4 sehingga tegangan output mendekati tegangan Vcc = 5 V (yang dinyatakan dengan logika 1).

Kondisi 2, jika salah satu input dari ketiga input diberi tegangan 5 V (yang dinyatakan dengan logika 1), diatas tegangan V_BB  akan membuat salah satu dari transistor menghantar kondisi ini mengakibatkan tegangan kolektor (tegangan pada R1) menjadi turun dan menyebabkan  T5 off, sehingga tegangan output mendekati tegangan ground = 0 V (yang dinyatakan dengan logika 0). Kondisi ini berlaku pada semua atau salah satu input jika diberi tegangan 5V (step 1-7)

Masing-masing  kondisi  kerja rangkaian Emitter-coupled  logic  yang berfungsi sebagai gerbang NOR apabila ditabelkan diperoleh seperti tabel 3.10.

Tabel 3.10.  Tabel kebenaran ECL Gerbang NOR 3 masukan :

3.6.      Gerbang EXOR

3.6.1.  Analogi, Simbol dan Tabel kebenaran EXOR

Gerbang  EXOR merupakan suatu rangkaian logika khusus hanya mempunyai 2 masukan, dengan satu keluaran. Gerbang EXOR merupakan rangkaian logika kombinasi dari gerbang NOT, AND dan OR, seperti yang terlihat pada gambar 3.17a.

        

Gambar 3.17. (a) Rangkaian gerbang EXOR, (b) dan (c) simbol Gerbang EXOR

Keluaran gerbang EXOR dapat diekspresikan dengan aljabar Boolean sebagai  berikut,   dan apabila  ditabelkan  diperoleh  seperti tabel 3.11.

Adapun   Gambar 3.17.b. mengambarkan  simbul EXOR lama,  yang sampai saat ini masih sering  dipakai  dalam rangkaian digital oleh American National Standard Institute (ANSI) dan Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE),dan gambar 3.17.c. simbul EXOR baru

Tabel 3.11.  Tabel kebenaran Gerbang EXOR

Masukan		Keluaran
A	B	XEXOR
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

3.6.2.  Diagram Waktu Hasil Respon Keluaran Terhadap Masukan  Gerbang EXOR.

Gambar 3.18. menunjukkan contoh diagram waktu hasil respon keluaran terhadap masukan  gerbang EXOR.

Gambar 3.18. Diagram waktu hasil respon keluaran terhadap masukan  gerbang EXOR

3.7.      Gerbang EXNOR

3.7.1.  Analogi, Simbol dan Tabel kebenaran EXNOR

Gerbang  EXNOR merupakan suatu rangkaian logika khusus hanya mempunyai 2 masukan, dengan satu keluaran. Gerbang EXNOR merupakan rangkaian logika kombinasi dari gerbang NOT, OR, dan AND seperti yang terlihat pada gambar 3.19.a.

       

Gambar 3.19. (a) Rangkaian gerbang EXOR, (b) dan (c) simbol Gerbang EXOR

Keluaran gerbang EXOR dapat diekspresikan dengan aljabar Boolean sebagai  berikut,   dan apabila  ditabelkan  diperoleh  seperti tabel 3.7.

Adapun   Gambar 3.19.b. mengambarkan  simbul EXNOR lama,  yang sampai saat ini masih sering  dipakai  dalam rangkaian digital oleh American National Standard Institute (ANSI) dan Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE),dan gambar 3.19.c. simbul ENXOR baru

Tabel 3.12.  Tabel kebenaran Gerbang EXNOR

Masukan		Keluaran
A	B	XEXOR
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	1

3.7.2.  Diagram Waktu Hasil Respon Keluaran Terhadap Masukan  Gerbang EXNOR.

Gambar 3.20. menunjukkan contoh diagram waktu hasil respon keluaran terhadap masukan  gerbang EXNOR.

Gambar 3.20. Diagram waktu hasil respon keluaran terhadap masukan  gerbang EXNOR

Tabel 3.13. Ringkasan gerbang logika dasar

Gerbang Logika	Exspresi Aritmatik	Simbol	Tabel Kebenaran
AND	X =  A.B		A B X 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
OR	X =  A+B		A B X 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
NOT	X =		A X 0 1 1 0
NAND	X =		A B X 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0
NOR	X =		A B X 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0

Lanjutan Tabel 3.8. Ringkasan gerbang logika dasar

EXOR	X =		A B X 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0
EXNOR	X =		A B X 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1

 

Continue