Teknik Komputer: Induktor

A. TEORI DASAR INDUKTOR

Induktor adalah sebuah komponen elektronika pasif (kebanyakan berbentuk torus) yang dapat menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya. Kemampuan induktor untuk menyimpan energi magnet ditentukan oleh induktaansinya, dalam satuan Henry. Biasanya sebuah induktor adalah sebuah kawat penghantar yang dibentuk menjadi kumparan, lilitan membantu membuat medan magnet yang kuat di dalam kumparan dikarenakan hukum induksi Faraday. Induktor adalah salah satu elektronika dasar yang digunakan dalam rangkaian yang arus dan tegangannya berubah-ubah dikarenakan kemampuan induktor untukmemproses arus bolak-balik.

Sebuah induktor ideal memiliki induktansi, tetapi tanpa resistansi atau kapasitansi dan tidak memboroskana dana. Sebuah induktor pada kenyataannya merupakan gabungan dari induktansi, bebrapa resistansi karena resistivitas kawat dan beberapa kapasitansi. Pada suatu frekuensi, induktor dapat menjadi sirkuit resonansi karena kapasitas parasitnya. Selain memboroskan dana pada resistansi kawat, induktor berinti magnet juga memboroskan daya di dalam inti karena efek histeresis, dan pada arus tinggi mungkin mengalami nonlinearitas karena penjenuhan.

Fisika

Induktansi (L) (diukur dalam Henry) adalah efek dari medan magnet yang terbentuk disekitar konduktor pembawa arus yang bersifat menahan perubahan arus. Arus listrik yang melewati konduktor membuat medan magnet sebanding dengan besar arus. Perubahan dalam arus menyebabkan perubahan medan magnet yang mengakibatkan gaya elektromotif lawan melalui GGL induksi yang bersifat menentang perubahan arus. Induktansi diukur berdasarkan jumlah gaya elektromotif yang ditimbulkan untuk setiap perubahan arus terhadap waktu. Sebagai contoh, sebuah induktor dengan induktansi 1 Henry menimbulkan gaya elektromotif sebesar 1 volt saat arus dalam indukutor berubah dengan kecepatan 1

ampere setiap sekon. Jumlah lilitan, ukuran lilitan, dan material inti menentukan induktansi.

Faktor Q

Sebuah induktor ideal tidak menimbulkan kerugian terhadap arus yang melewati lilitan. Tetapi, induktor pada umumnya memiliki resistansi lilitan dari kawat yang digunakan untuk lilitan. Karena resistansi lilitan terlihat berderet dengan induktor, ini sering disebut resistansi deret. Resistansi deret induktor mengubah arus listrik menjad bahang, yang menyebabkan pengurangan kualitas induktif. Faktor kualitas atau "Q" dari sebuah induktor adalah perbandingan reaktansi induktif dan resistansi deret pada frekuensi tertentu, dan ini merupakan efisiensi induktor. Semakin tinggi faktor Q dari induktor, induktor tersebut semakin mendekati induktor ideal tanpa kerugian.

Faktor Q dari sebuah induktor dapat diketahui dari rumus berikut, dimana R merupakan resistansi internal dan wL adalah resistansi kapasitif atau induktif pada resonansi:

Q = WL

Dengan menggunakan inti feromagnetik, induktansi dapat ditingkatkan untuk jumlah tembaga yang sama, sehingga meningkatkan faktor Q. Inti juga memberikan kerugian pada frekuensi tinggi. Bahan inti khusus dipilih untuk hasil terbaik untuk jalur frekuensi tersebut. Pada VHF atau frekuensi yang lebih tinggi, inti udara sebaiknya digunakan.

Lilitan induktor pada inti feromagnetik mungkin jenuh pada arus tinggi, menyebabkan pengurangan induktansi dan faktor Q yang sangat signifikan. Hal ini dapat dihindari dengan menggunakan induktor inti udara. Sebuah induktor inti udara yang didesain dengan baik dapat memiliki faktor Q hingga beberapa ratus.

Sebuah kondensator nyaris ideal (faktor Q mendekati tak terhingga) dapat dibuat dengan membuat lilitan dari kawat superkonduktor pada helium atau nitrogen cair. Ini membuat resistansi kawat menjadi nol. Karena induktor superkonduktor hampir tanpa kerugian, ini dapat menyimpan sejumlah besar energi listrik dalam lilitannya.

Penggunaan

Induktor sering digunakan pada sirkuit analog dan pemroses sinyal. Induktor berpasangan dengan kondensator dan komponen lain membentuk sirkuit tertala. Penggunaan induktor bervariasi dari penggunaan induktor besar pada pencatu daya untuk menghilangkan dengung pencatu daya, hingga induktor kecil yang terpasang pada kabel untuk mencegah interferensi frekuensi radio untuk dprd melalui kabel. Kombinasi induktorkondensator menjadi rangkaian tala dalam pemancar dan penerima radio. Dua induktor atau lebih yang terkopel secara magnetik membentuk transformator.

Induktor digunakan sebagai penyimpan energi pada beberapa pencatu daya moda sakelar. Induktor dienergikan selama waktu tertentu, dan dikuras pada sisa siklus. Perbandingan transfer energi ini menentukan tegangan keluaran. Reaktansi induktif XL ini digunakan bersama semikonduktor aktif untuk menjaga tegangan dengan akurat. Induktor juga digunakan dalam sistem transmisi listrik, yang digunakan untuk mengikangkan paku paku

Tegangan yang berasal dari petir, dan juga membatasi arus pensakelaran dan arus kesalahan. Dalam bidang ini, indukutor sering disebut dengan reaktor.

Induktor yang memiliki induktansi sangat tinggi dapat disimulasikan dengan menggunakan girator.

Konstruksi induktor

Sebuah induktor biasanya dikonstruksi sebagai sebuah lilitan dari bahan penghantar, biasanya kawat tembaga, digulung pada inti magnet berupa udara atau bahan feromagnetik. Bahan inti yang mempunyai permeabilitas magnet yang lebih tinggi dari udara meningkatkan medan magnet dan menjaganya tetap dekat pada induktor, sehingga meningkatkan induktansi induktor. Induktor frekuensi rendah dibuat dengan menggunakan baja laminasi untuk menekan arus eddy. Ferit lunak biasanya digunakan sebagai inti pada induktor frekuensi tingi, dikarenakan ferit tidak menyebabkan kerugian daya pada frekuensi tinggi seperti pada inti besi. Ini dikarenakan ferit mempunyai lengkung histeresis yang sempit dan resistivitasnya yang tinggi mencegah arus eddy. Induktor dibuat dengan berbagai bentuk. Sebagian besar dikonstruksi dengan menggulung kawat tembaga email di sekitar bahan inti dengan kakikali kawat terlukts keluar. Beberapa jenis menutup penuh gulungan kawat di dalam material inti,

dinamakan induktor terselubungi. Beberapa induktor mempunyai inti yang dapat diubah letaknya, yang memungkinkan pengubahan induktansi. Induktor yang digunakan untuk menahan frekuensi sangat tinggi biasanya dibuat dengan melilitkan tabung atau manikmanik

ferit pada kabel transmisi.

Induktor kecil dapat dicetak langsung pada papan rangkaian cetak dengan membuat jalur tembaga berbentuk spiral. Beberapa induktor dapat dibentuk pada rangkaian terintegrasi menhan menggunakan inti planar. Tetapi bentuknya yang kecil membatasi induktansi. Dan girator dapat menjadi pilihan alternatif.

Jenisjenis lilitan

Lilitan ferit sarang madu

Lilitan sarang madu dililit dengan cara bersilangan untuk mengurangi efek kapasitansi terdistribusi. Ini sering digunakan pada rangkaian tala pada penerima radio dalam jangkah gelombang menengah dan gelombang panjang. Karena konstruksinya, induktansi tinggi dapat dicapai dengan bentuk yang kecil.

Lilitan inti toroid

Sebuah lilitan sederhana yang dililit dengan bentuk silinder menciptakan medan magnet eksternal dengan kutub utaraselatan. Sebuah lilitan toroid dapat dibuat dari lilitan silinder dengan menghubungkannya menjadi berbentuk donat, sehingga menyatukan kutub utara dan selatan. Pada lilitan toroid, medan magnet ditahan pada lilitan. Ini menyebabkan lebih sedikit radiasi magnetik dari lilitan, dan kekebalan dari medan magnet eksternal.

Nilai induktansi sebuah induktor (coil) tergantung pada 4 faktor, diantaranya pada:

- Jumlah liltan, semakin banyak liltannya semakin tinggi induktansinya.

- Diameter induktor, semakin tinggi diameternya semakin tinggi induktansinya.

- Permeabilitas inti, yaitu bahan inti yang digunakan seperti udara, besi ataupun ferit.

- Ukuran panjang induktor, semakin panjang inductor (koil) tersebut semakin tinggi induktansinya.

Jenis – jenis induktor (coil)

Berdasarkan bentuk dan bahan intinya, induktor dapat dibagi menjadi bebrapa jenis, diantaranya adalah :

- Air core inductor – menggunakan udara sebagai intinya

- Iron core inductor – menggunakan besi sebagai intinya

- Ferrit core inductor – menggunakan bahan ferit sebagai intinya

- Torroidal core inductor – menggunakan inti yang berbentuk ring O (bentuk donat)

- Laminated core induction – menggunakan inti yang terdiri dari beberapa lapis lempengan ligam yang ditempelkan secara paralelmasing-masing lempengan logam diberikan isolator

- Variable inductor – induktor yang induktansinya dapat diatur sesuai dengan keinginan. Inti dari variable inductor pada umumnya terbuatdari bahab ferit yang dapat diputar.

Ada beberapa kegunaan induktor, diantaranya :

- Sebagai pemroses sinyal pada rangkaian analog

- Dapat menghilangkan noise ( dengung )

- Dapat mencegah interferensi frekuensi radio

- Sebagai komponen utama pembuatan transformator

- Sebagai filter pada rangkaian power supply

Berdasarkan kegunaannya tersebut induktor bekerja pada:

- Frekuensi tinggi pada spul antena dan osilator

- Frekuensi menengah pada spul MF

- Frekuensi rendah pada trafo input, trafo output, spul speaker, trafo tenaga, spul

- relay dan spul penyaring

Sedangkan fungsi konduktor adalah :

- Penyimpan arus listrik dalam bentuk medan magnet

- Menahan arus bolak balik ( AC )

- Meneruskan / meloloskan arus searah ( DC )

- Sebagai penapis (filter) Sebagai penalaan (tuning)

- Kumparan/coil ada yang memiliki inti udara, inti besi, atau inti ferit

- Tempat terjadinya gaya magnet

- Pelipat ganda tegangan

- Pembangkit getaran

- Berdasarkan prinsip kerja dan fungsi induktor, banyak perangkat dan komponen

- elektronika yang dibuat dengan mengunakan kumparan induktor seperti relay, speaker,

- trafo, buzzer , dan komponen lain yang terkait dengan frekuensi dan medan magnet.

B. PENGUKURAN INDUKTOR

Gulungan atau Coil atau winding adalah komponen elektronik yang dirancang khusus untuk menghasilkan induksi magnet. Jika gulungan kawat dialiri arus, pada gulungan tersebut akan dihasilkan induksi magnet.

Dalam teknik elektronika, gulungan atau coil ini diterapkan di dalam pembuatan transfomator dalam bentuk gulungan primer (P) dan sekunder (S), namun ada juga yang dibuat terpisah untuk keperluan khusus.

Kondisi sebuah gulungan (coil / winding), apakah masih baik dan dapat digunakan, atau sudah rusak dapat dibuktikan dengan cara mengukurnya dengan Multimeter. Hal yang perlu diingat ketika menggunakan Multimeter untuk mengukur gulungan (coil/winding)

adalah :

a. Kedua kabel penyidik (probes) dapat diletakkan secara sembarang (acak) pada terminal yang terdapat pada gulungan.

b. Saklar jangkauan ukur pada posisi Ω, batas ukur (range) pada posisi x1, x10, atau kΩ, sesuai kebutuhan. (Modul TTLE)

C. PENGUJIAN KOMPONEN INDUKTOR

Berikut ini langkah langkah pengujian komponen Induktor.

I. Dasar

Tiga langkah dasar bila mengukur dengan posisi OHM pada multimeter:

1. Putar dan letakan Jangka Pemilih (selektor) pada posisi OHM.

2. Pilih salah satu batas ukur ( range ) yaitu x1, x10, 100, x1k, x10k atau x100k.

3. Nol secara tepat skala ukur sebelah kanan dengan pengatur nol sebelah kanan ( adjust zero) Hanya untuk multimeter Analog.

II. Pengujian komponen induktor

Dengan alat ukur Ohm meter kita dapat menguji induktor,apakah induktor ini:

a.Bagus dimana nilai perlawanan kecil atau besar.

b.Putus dimana nilai perlawanan tak terhingga. Dalam rumah multimeter ( alatukur Ohm ) terdapat baterai sebagai sumber arus alat ukur, maka:

a.Kutub positif baterai berkoneksi dengan lubang negatif alatukur ohm.

b.Kutub negatif baterai berkoneksi dengan lubang positif alat–ukur ohm.

III. Menguji induktor

Pada multimeter perlu diingat yaitu pada posisi ohmmeter dimana:

• Kabel hitam ( -) ialah positif baterai ohmmeter.

• Kabel merah ( + ) ialah negatif baterai ohmmeter.

Dengan alatukur ohm atau multimeter kita akan mengukur nilai perlawanan induktor.

A. Sesama gulungan:

• Apa bila jarum bergerak maka induktor bagus.

• Apa bila jarum tidak bergerak maka induktor putus.

B. Antar gulungan

• Apa bila jarum tidak bergerak maka induktor bagus.

• Apa bila jarum bergerak maka induktor putus.

• Bila jarum tidak bergerak jauh berarti induktor kemungkinan induktor bocor untuk lebih akurat pengujian Bocor atau hubung singkat antar kawat emailnya atau antar gulungan hanya dapat dilihat dengan osiloskop dengan bantuan menginjeksikan isyarat bentuk blok.