Pengubah Besaran Listrik dan Sensor (Rekayasa Kelas VIII SMP)
Membuat Produk Rangkaian Pengubah Besaran Listrik
Besaran merupakan sesuatu yang dapat diukur, memiliki
nilai dan satuan. Listrik juga memiliki besaran, seperti arus listrik, tegangan
listrik, daya listrik, serta hambatan listrik.
Listrik merupakan energi
yang mudah untuk diubah menjadi bentuk energi lainnya,sehingga banyaksekali
peralatan pengubah besaran listrik, Seperti arus listrik yang diubah menjadi
cahaya, arus listrik yang diubah menjadi energi gerak, arus listrik diubah
menjadi suara dan lain sebagainya
Jenis Produk Rekayasa Penghasil Pengubah Besaran listrik dan
Manfaatnya
Alat-alat pengubah besaran listrik :
Lampu listrik
Lampu
listrik mengubah energi listrik menjadi cahaya. Tak dapat dipungkiri,
ketergantungan masyarakat masa kini terhadap listrik memang sangat tinggi.
Selama 24 jam penuh, aktivitas manusia seakan tergantung penuh dengan listrik.
Listrik tidak lagi sekedar menjadi kebutuhan sekunder, tetapi sudah menjadi kebutuhan
primer. Jika dulu listrik sekedar sebagai alat penerangan, saat ini hampir
seluruh aktivitas manusia tergantung listrik
Motor
Listrik
Motor
listrik mengubah energi listrik menjadi gerak. Alat yang berfungsi sebaliknya,
mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo.
Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin,
mesin cuci, pompa air dan penyedot debu.
Motor
listrik yang umum digunakan di dunia Industri adalah motor listrik asinkron,
dengan dua standar global yakni IEC dan NEMA. Motor asinkron IEC berbasis
metrik (milimeter), sedangkan motor listrik NEMA berbasis imperial (inch),
dalam aplikasi ada satuan daya dalam horsepower (hp) maupunkiloWatt (kW).
Motor listrik IEC dibagi menjadi
beberapa kelas sesuai dengan
efisiensi yang dimilikinya, sebagai standar di EU, pembagian kelas ini menjadi
EFF1, EFF2 dan EFF3. EFF1 adalah motor
listrik yang paling efisien, paling sedikit memboroskan tenaga, sedangkan EFF3
sudah tidak boleh dipergunakan dalam lingkungan EU, sebab memboroskan bahan
bakar di pembangkit listrik dan secara otomatis akan menimbulkan buangan karbon
yang terbanyak, sehingga lebih mencemari lingkungan.
Standar IEC yang berlaku adalah IEC 34-1, ini adalah
sebuah standar yang mengatur rotating equipment bertenaga listrik. Ada banyak
pabrik elektrik motor, tetapi hanya sebagian saja yang benar-benar mengikuti
arahan IEC 34-1 dan juga mengikuti arahan level efisiensi dari EU.
Banyak produsen elektrik motor yang tidak mengikuti
standar IEC dan EU supaya produknya menjadi murah dan lebih banyak terjual,
banyak negara berkembang manjadi pasar untuk produk ini, yang dalam jangka
panjang memboroskan keuangan pemakai, sebab tagihan listrik yang semakin tinggi
setiap tahunnya.
Lembaga yang mengatur dan
menjamin level efisiensi ini adalah CEMEP, sebuah konsorsium di Eropa yang
didirikan oleh pabrik-pabrik elektrik motor yang ternama, dengan tujuan untuk
menyelamatkan lingkungan dengan mengurangi pencemaran karbon secara global,
karena banyak daya diboroskan dalam pemakaian beban listrik.
Setrika Listrik
Setrika listrik mengubah
energi listrik menjadi panas. Setrika (dari bahasa Belanda: strijkijzer) adalah
cara menghilangkan kerutan dari pakaian dengan alat yang dipanaskan. Alat yang
biasanya digunakan untuk hal ini juga disebut "setrika". Biasanya
pakaian yang baru dicuci harus disetrika agar kembali mulus. Hal ini terjadi
karena ketika molekul-molekul polimer dalam serat pakaian dipanaskan,
serat-serat tersebut diluruskan karena beban dari setrika
Setrika
kuno dibuat dari besi yang diisi arang membara. Saat ini setrika kebanyakan
dibuat dari aluminium dan baja tahan karat, dengan sumber panas dari listrik.
Di dalam setrika terdapat thermostat yang mengendalikan suhu. Selain itu
beberapa setrika modern juga dapat mengubah air menjadi uap air untuk membasahi
pakaian. Setrika panas yang sedang tidak digunakan harus diletakkan tegak lurus
sehingga tidak membakar permukaan di bawahnya dan menyebabkan kebakaran. Selain
itu terdapat juga setrika nirkabel yang dipanaskan di sebuah docking station,
dan setrika portable yang bentuknya kecil untuk menyetrika dasi atau untuk
dibawa bepergian. Selain Setrika diberi thermostat, ada juga thermofuse yang
digunakan untuk pengaman, namun pada suhu panas yang melewati batas toleransi
thermofuse akan putus.
Kulkas
Kulkas mengubah energi listrik menjadi dingin. Kulkas
atau lemari es atau lemari pendingin adalah sebuah alat rumah tangga
listrikyang menggunakan refrigerasi (proses pendingin) untuk menolong
pengawetan makanan. Sekitar 99,5% rumah di Amerika Serikat memiliki kulkas. Dia
bekerja menggunakan pompa panas pengubah fase beroperasi dalam sebuah putaran
refrigeration. Kulkas industri adalah kulkas yang digunakan untuk kebutuhan
industri, seperti di restoran atau supermarket.
Mereka dapat terdiri dari
lemari pendingin atau lemari pembeku atau keduanya. Sistem dua lemari ini
diperkenalkan pertama kali oleh General Electric pada 1939. Beberapa kulkas
sekarang dibagi menjadi empat ruang untuk penyimpanan jenis makanan yang
berbeda
Mengenal Jenis Lampu sesuai Kebutuhan
Sejarah lampu
Sejarah perkembangan lampu bermula pada puluhan abad
yang lalu dari suatu penemuan manusia yang membutuhkan penerangan (cahaya
buatan) untuk malam hari dengan cara menggosok-gosokan batu hingga mengeluarkan
api, kemudian api digunakan membakar benda-benda yang mudah menyala hingga
membentuk sekumpulan cahaya. Perkembangan selanjutnya yaitu penemuan bahan
bakar minyak dan gas yang dapat digunakan sebagai bahan untuk menyalakan lampu
obor, lampu minyak maupun lampu gas.
Teknologi berkembang terus dengan ditemukannya lampu
listrik . Sampai sekarang ada dua orang yang dianggap paling berjasa dalam
penemuan lampu yaitu Thomas Edison dan Joseph Swan, karena pada saat bersamaan
mereka berhasil membuat lampu yang berbeda. Prinsip kerja dari lampu pijar
temuan Thomas Alpha Edison pada tanggal 21 0ktober 1879 di laboratorium
Edison-Menlo Park, Amerika adalah adanya hubungan singkat listrik pada filamen
carbon (C) yang mengakibatkan timbulnya panas.
Panas yang terjadi dibuat mencapai suhu tertentu agar
filamen carbon tersebut berpijar dan mengeluarkan cahaya. Besarnya arus cahaya
yang dihasilkan pada saat itu baru mencapai 3 Lumen/Watt (Lumen = satuan arus
cahaya). Lampu yang menggunakan tekanan rendah untuk menjaga agar filamen tidak
erbakar, sedangkan yang dibuat oleh Swam yaitu menggunakan filamen karbon yang
berpijar jika dilalui listrik. bola lampu tidak sepenuhnya hampa dan oksigen
didalamnya begitu sedikit sehingga filamen dapat menjadi sangat panas tanpa
menimbulkan lidah api.
Lampu adalah salah satu
alat pengubah energi listrik menjadi energi cahaya. Lampu merupakan salah satu
kebutuhan rumah tangga yang tak boleh dilupakan, karena tanpa adanya lampu
suasana menjadi gelap dan bahkan terlihat menyeramkan. Saat ini banyak beredar
berbagai jenis lampu yang memiliki fungsi serta kebutuhan yang berbeda. Berikut
beberapa jenis lampu yang bisa dipilih sebagai penerang dan penghias rumah.
Lampu Hologen
Lampu ini terbuat dari kawat tungsten dan gas yang
berfungsi untuk menciptakan sinar yang kuat. Biasanya digunakan sebagai lampu
sorot karena mampu menonjolkan warna hampir sempurna.
Lampu halogen adakan sebuah lampu pijar dimana sebuah
filamen wolfram disegel di dalam sampul transparan kompak yang diisi dengan gas
lembam dan sedikit unsur halogen seperti iodin atau bromin. Putaran halogen
menambah umur dari bola lampu dan mencegah penggelapan kaca sampul dengan
mengangkat serbuk wolfram dari bola lampu bagian dalam kembali ke filamen. Lampu
halogen dapat mengoperasikan filamen ya pada suhu yang lebih tinggi dari lampu
pijar biasa tanpa pengurangan umur. Lampu ini memberikan efisiens yang lebih
tinggi dari lampu pijar biasa (10-30 lm/W), dan juga memancarkan cahaya dengan
suhu warna yang lebih tinggi
Fungsi dari halogen dalam lampu adalah untuk membalik reaksi kimia
penguapan wolfram dari filamen. ada lampu pijar biasa, serbuk wolfram biasanya
ditimbun pada bola lampu. Putaran halogen menjaga bola lampu bersih dan
keluaran cahaya tetap konstan hampir seumur hidup. Pada suhu sedang, halogen
bereaksi dengan wolfram yang menguap, halida wolfram(V) bromin yang terbentuk
dibawa berputar oleh pengisi gas lembam.
Lampu LED (Light Emitting Diode)
Lampu ini sangat hemat energi dan aman digunakan.
Lampu ini juga cocok dan mudah diaplikasikan dalam berbagai desain rumah karena
bentuknya yang mini.
Lampu pintar LED Wi-Fi
(Smart Light LED Wi-Fi) adalah sebuah teknologi nirkabel yang dikembangkan
untuk dapat mengirimkan data melalui perantara cahaya. Nantinya cahaya dari
sinar lampu yang dipancarkan dari LED akan menggantikan teknologi sinyal radio
yang digunakan untuk menjadi jalur Wi-Fi. Teknologi ini dianggap lebih aman
daripada teknologi jaringan yang ada saat ini, hal ini disebabkan karena cahaya
putih dari lampu tidak dapat menembus permukaan seperti dinding, sehingga dapat
mengurangi risiko penyadapan atau pencurian data. Lampu LED juga mengkonsumsi energi yang jauh lebih sedikit
daripada teknologi sebelumnya, hal ini memberikan ruang untuk mengembangkan
jaringan komunikasi yang hemat biaya dan mengurangi emisi karbon dalam jangka
panjang. Sistem komunikasi berbasis cahaya ini nantinya digunakan juga untuk
menyediakan koneksi internet untuk komputer, PDA, penerimaan televisi dan
radio, sambungan telepon dan kontrol suhu thermostat.
Smart Light atau lampu LED Wi-fi pe tama kali dikembangkan oleh
ilmuwan di Boston University College of Engineering pada tahun 2008, Rensselaer
Polytechnic Institute di Troy, NY, dan University of New Mexico juga ikut
berpartisipasi dalam proyek ini, di bawah bantuan National Science foundation.
Penelitian yang dipimpin oleh professor Thomas Little ini bertujuan untuk
mengembangkan teknologi komunikasi optikyang akan membuat lampu LED setara
dengan jalur akses Wi-Fi.
Wi-Fi
sendiri awalnya dikembangkan sekelompok insinyur Amerika Serikat yang bekerja
pada Institute of Electrical and Electronis Engineers (IEEE) berdasarkan
standar teknis perangkat bernomor 802.11b, 802.11a dan 802.16
Lampu Pijar
Lampu ini dikenal juga dengan lampu "incandescent". Lampu ini akan menyala
jika arus listrik mengalir melalui kawat yang terdapat di dalamnya Lampu pijar
adalah sumber cahaya buatan yang dihasilkan melalui penyaluran arus listrik
melalui filamen yang kemudian memanas dan menghasilkan cahaya. Kaca yang
menyelubungi filamen panas ersebut menghalangi udara untuk berhubungan
dengannya sehingga filamen tidak akan langsung rusak akibat teroksidasi.
Lampu pijar dipasarkan dalam berbagai macam bentuk dan tersedia
untuk tegangan (voltase) kerja yang bervariasi dari mulai 1,25 volt sampai 300
volt. Energi listrik yang diperlukan lampu pijar untuk menghasilkan cahaya yang
terang lebih besar dibandingkan dengan sumber cahaya buatan lainnya seperti
lampu pendar dan diode cahaya, maka secara bertahap pada beberapa negara
peredaran lampu pijar mulai dibatasi.
Di samping memanfaatkan cahaya yang dihasilkan, beberapa
penggunaan lampu pijar lebih memanfaatkan panas yang dihasilkan, contohnya
adalah pemanas kandang ayam, dan pemanas inframerah dalam proses pemanasan di
bidang industri.
Pengembangan lampu pijar sudah
dimulai pada awal abad XIX. Sejarah lampu pijar dapat telah dimulai dengan
ditemukannya tumpukan volta oleh Alessandro Volta. Pada tahun 1802, Sir Humphry
Davy menunjukkan bahwa arus listrik dapat memanaskan seuntai logam tipis hingga
menyala putih.
Kemudian pada tahun 1820, Warren De la Rue merancang sebuah lampu
dengan cara menempatkan sebuah kumparan logam mulia platina di dalam sebuah
tabung lalu mengalirkan arus listrik melaluinya. Hanya saja, harga logam
platina yang sangat tinggi menghalangi pendayagunaan penemuan ini lebih lanjut.
Elemen karbon juga sempat digunakan, namun karbon dengan cepat dapat
teroksidasi di udara. 0leh karena itu, jawabannya adalah dengan menempatkan
elemen dalam vakum.
Pada tahun 1870-an, seorang penemu bernama Thomas Alva Edison dari
Menlo Park, negara bagian New Jersey, Amerika Serikat, mulai ikut serta dalam
usaha merancang lampu pijar. Dengan menggunakan elemen platina, Edison
mendapatkan paten pertamanya pada bulan April 1879. Rancangan ini relatif tidak
praktis namun Edison tetap berusaha mencari elemen lain yang dapat dipanaskan
secara ekonomis dan efisien. Pada tahun yang sama, Sir Joseph Wilson Swan juga
menciptakan lampu pijar yang dapat bertahan selama 13,5 jam.
Sebagian
besar filamen lampu pijar yang diciptakan pada saat itu putus dalam waktu yang
sangat singkat sehingga tidak berarti secara komersial. Untuk menyelesaikan
masalah ini, Edison kembali mencoba menggunakan untaian karbon yang ditempatkan
dalam bola lampu hampa udara hingga pada tanggal 19 0ktober 1879 dia berhasil
menyalakan lampu yang mampu bertahan selama 40 jam
Lampu Fluorescent
Lampu ini biasa dikenal dengan
lampu TL (Tubular Lamp) karena memiliki bentuk seperti tabung panjang lurus atau
melengkung.
Lampu Fluorescent saat ini sudah
sangat luas penggunaannya baik untuk penerangan rumah tinggal maupun industri
dan perkantoran. Lampu jenis ini termasuk dalam kategori Lampu Hemat Energi
(LHE) faktor utamanya yaitu intensitas cahaya yang dikeluarkan lebih tinggi
daripada lampu pijar (Incandescent Lamp) dalam hitungan watt yang sama.
Warna dari
lampu TL ini banyak juga macamnya. Istilah yang biasa kita temukan pada bungkus
lampu yang kita beli menentukan warna dan warna yang dikeluarkan oleh produsen
lampu. Berikut kami sajikan contoh warna lampu TL, antara lain:
Untuk keuntungan lampu TL adalah
sebagai berikut :
a)
Efi asi
(lumen per watt) tinggi.
b)
Awet, umur lampu
bisa sampai 20.000 jam (dengan asumsi lampu menyala 3 jam setiap penyalaan)
Makin sering dihidup maatikan, makin pendek umur lampu.
c)
Bentuk lampu
yang memanjang menerangi area lebih luas dengan cahaya baur.
d)
Warna cahaya
yang cenderung putih dingin menguntungkan untuk daerah tropis lembab karena
secara psikologis akan menyejukkan ruangan
e) Temperatur lampu lebih rendah.
f)
Produknya
bermacam-macam jenis, bentuk dan warnanya.
Untuk kelemahan lampu TL sebagai
berikut :
a) Cahaya lampu terpengaruh
frekuensi jala-jala listrik.
b)
Memerlukan
waktu saat penyalaan lebih lama daripada lampu pijar.
Untuk jenis-jenis lampu fluo
escent yang dibedakan dari bentuknya, antara lain:
1. Linear fluo escent.
Lampu TL panjang itulah sebagian
besar orang menyebut lampu ini. Ini adalah lampu fluo escent klasik dan menurut
sejarahnya, lampu ini diperkenalkan sejak tahun 1950.
2. Non-Linear fluo escent.
Jenis yang satu ini bentuknya ada
yang lingkaran, letter "U", dan ada juga yang berbentuk panel modul
seperti papan.
3. Compact Fluorescent (CFL).
Lampu
ini dibagi dua jenis lagi yakni self-ballasted atau ballast yang sudah
terinstall di dalam rangkaian lampu sehingga tinggal pakai seperti yang
sekarang banyak kita jumpai sebagai lampu SL yang dapat langsung dipasang pada
fitting ulir biasa Satu lagi lampu CFL yang harus memasangkan dengan ballast
sendiri dan fitting khusus seperti linear fluo escent / TL namun yang satu ini
bentuknya sangat ringkas dan kecil.
Membuat Produk sensor Menggunakan Teknologi Kelistrikan
Sensor merupakan
suatu komponen yang dapat mengubah besaran fisik yang ada di lingkungan sekitar
seperti suara, cahaya, kalor/temperatur, serta tekanan menjadi suatu besaran
listrik.
Jenis-jenis sensor :
Sensor Inframerah (infra red)
Sensor infra merah
adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifi asi cahaya infra red (IR).
Sensor infra merah
banyak digunakan sebagai alat komunikasi, seperti sensor infra merah yang
dipasang di televisi agar dapat menangkap sinyal yang dikirimkan oleh remote
televisi. Infra red ini berasal dari
bahasa latin. Red atau merah merupakan warna dari cahaya tampak dari gelombang
terpanjang sedangkan infra berarti bawah. Infra red ditemukan oleh sir William
Herschell, seorang astronom kerajaan inggris secara tidak sengaja ketika
William sedang melakukan penelitian untuk mencari bahan penyaring optik.
Infra red memiliki
karakteristik tersendiri yaitu tidak bisa dilihat oleh manusia, tidak dapat
menembus materi yang tidak tembus pandang, infra red bisa ditimbulkan oleh
komponen yang menghasilkan panas dan terakhir panjang gelombang pada infra red
memiliki hubungan yang berlawanan alias berbanding terbalik dengan suhu.
Misalnya, ketika suhu mengalami kenaikan maka panjang gelombang akan menurun.
Infra red terbagi
ke dalam tiga jenis menurut panjang gelombangnya, yaitu:
· Infra
red jarak dekat
· Infra
red jarak menengah
· Infra
red jarak jauh
Sensor cahaya
Sensor cahaya
berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi besaran listrik.
Beberapa penggunaan
sensor cahaya :
· Lampu
jalan yang bisa menyala sendiri apabila gelap
· Atap
otomatis pada aplikasi jemuran adalah sebuah alat yang akan bekerja apabila
cuaca cerah maka pakaian akan dikeluarkan untuk di jemur tetapi sebaliknya
apabila cuaca mendung atau hujan maka secara otomatis akan memasukkan pakaian
sehingga tidak bisa terkena air hujan.
Sensor Bunyi atau sensor suara
Sensor bunyi atau
sensor suara adalah sebuah alat yang mampu mengubah gelombang suara menjadi
gelombang listrik.
Beberapa penggunaan sensor bunyi atau
sensor suara:
· Alat
pengayun otomatis
· Alat
ini bekerja pada saat bayi menangis.
· Sensor
suara pada android
· Mengubah
suara manusia menjadi suara lucu
Sensor suhu
Sensor suhu
berfungsi untuk mengubah suhu menjadi besaran listrik.
Sensor ultra sonik
Sensor ultra sonik
berfungsi mengukur jarak sebuah benda atau mendeteksi rintangan. Juga untuk
mengukur kedalaman air, seperti sungai, danau dan kolam.
Sensor tekanan
Sensor tekanan
adalah sensor yang mengubah gaya tekan menjadi besaran listrik.
Contoh penggunaan
sensor tekanan adalah pemantau cuaca, pesawat terbang, dan pengukur tekanan ban