Rekayasa Kls VIII

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