3.1. Pendahuluan
Jika anda memahami dengan baik tentang komponen dan keterbatasanketerbatasannya ini adalah bagian yang penting dalam mencari kerusakan rangkaian elektronika. Misalnya: mengetahui bahwa pada umumnya sangat tidak mungkin sebuah resistor dari jenis manapun mempunyai kerusakan sambung singkat, sehingga bila ada kecurigaan kerusakan sambung-singkat tak perlu lagi mencek resistor-resistor pada rangkaian tersebut. Segi lain yang perlu diperhatikan, bahwa banyak kerusakan komponen disebabkan oleh kesalahan pemakaian (orangnya), diperkirakan 40% kerusakan karena salah pemakaian biasanya disebabkan saat mengoperasikan komponen diluar batas kemampuan komponen tersebut atau penanganan yang buruk pada komponen.
3.2. Resistor Tetap
Berbagai tipe resistor tetap meliputi:
Gambarnya dapat dilihat pada Gambar 3.1.Jenis film-logam, oksida logam, atau cermet (metal glase) banyak dipilih dalam pemakaian, karena tipe-tipe itu mempunyai stabilitas yang baik, dalam penyimpanan maupun dalam kondisi beroperasi. Perhatikan bahwa resistor-resistor yang toleransi 5, 10, atau toleransi 20% diberi kode warna dengan dua ban signifikan, diikuti oleh sejumlah bannol (atau pelipat desimal) dan ban toleransi (lihat tabel 3.1).
Ada juga nilai dan toleransi resistor dicetak pada badan resistor kadang-kadang dinyatakan langsung, misalnya 1,82k 1% (1820 ohm ± 1%) atau dalam bentuk kode seperti 1821 F.
 |
| Gambar 3.1: Jenis-Jenis Resistor Tetap |
Nilai diatas 100 ohm, ditunjukkan tiga buah digit diikuti oleh digit ke empat yang menyatakan banyaknya nol yang mengikutinya. Untuk nilai-nilai dibawah 100 ohm huruf R menyatakan titik desimal dengan semua digit signifikan. Sesudah kode nilai, ditambahkan sebuah huruf untuk menyatakan toleransi:
F = ±1%, G = ±2%, J = ±5%, K = ±10%, M = ±20%
Contohnya:
- R 33 M = 0.33 ohm ± 20%
- 4701 F = 4700 ohm ± 1%
- 6804 M = 6.8 M ohm ± 20%
- 2202 K = 22000 ohm ± 10%
Tabel 3.1: Signifikasi Angka-Angka Warna Umum Resistor
Toleransi | |||||||
Warna | Pengali | Resistor | Singkatan | ||||
MIL resistor (±)% | EIA resistor (±)% | ||||||
MIL- STD | EIA 3 huruf | EIA alternatif | |||||
Resistor | |||||||
HITAM | 1 | 20 | BLK | Blk | BK | ||
COKLAT | 10 | 1 | 1 | BRN | Brn | BR | |
MERAH | 102 | 2 | 2 | RED | Red | R,RD | |
ORANGE | 103 | ORN | Orn | O,OR | |||
KUNING | 104 | YEL | Yel | Y | |||
HIJAU | 105 | 0,5 | GRN | Grn | GN,G | ||
BIRU | 106 | 0,25 | BLU | Blu | BL | ||
UNGU | 107 | 0,1 | VIO | Vio | V | ||
ABUABU | 0,05 | GY | Gra | GY | |||
PUTIH | WHT | Wht | WH,W | ||||
EMAS | 10-1 | 5 | 5 | (a) | Gld | ||
PERAK | 10-2 | 10 | 10 | SIL | Sil | ||
Pemasangan resistor dan perhitungannya adalah:
3.3 Kegagalan-Kegagalan pada Resistor Tetap
Setiap resistor ketika beroperasi akan mendisipasikan dayanya. Kenaikan temperatur yang disebabkan oleh daya yang didisipasikan akan maksimum ditengah-tengah badan resistor, ini disebut “Hot spot temperature”. Harus ditekankan disini, bahwa resistor pada umumnya menunjukkan kecepatan kegagalan yang rendah atau resistor itu sangat dapat diandalkan (reliable). Kegagalan dan penyebab-penyebabnya terdapat dalam tabel 3.2.Tabel 3.2: Kegagalan-Kegagalan Pada Resistor-Resistor Tetap
Tipe Resistor | Kegagalan | Kemungkinan Penyebab |
Komposisi karbon | Berubah membesar Sirkit terputus | ● Perubahan karbon atau zat pengikat di bawah pengaruh panas, tegangan atau kelembaban. ● Penyerapan udara lembab menyebabkan pembengkak- an, dan menjadikan pertikelpartikel karbon untuk memisahkan diri . ● Panas berlebih membakar tengah-tengah resistor. ● Tekanan-tekanan mekanik menyebabkan retak-retak pada resistor. ● Kap-kap ujungnya terlepas karena montase yang buruk pada papan. ● Kawat putus karena pembengkokan yang berulang- ulang.` |
Resistor-resistor film.(karbon, oksida logam,film logam, metal glase) | Sirkit terputus | ● Film terkelupas karena temperatur tinggi atau tegangan tinggi. ● Lapisan film tergores atau terkikis ketika di fabrikasi. ● Pada nilai-nilai resistansi yang tinggi (lebih besar 1 mega ohm) spiral resistan sinyal harus tipis dan karenanya kegagalan sirkit terbuka lebih besar kemungkinannya. ● Kontak-kontak ujungnya buruk. Biasanya disebabkan oleh tekanan mekanik karena montase yang jelek pada sirkit. |
Wire wound (resistor kawat) | Sirkit terputus | ● Keretakan kawat, terutama bila digunakan kawat kecil , karena ketidakmurnian menyebabkan keretakan. ● Perkaratan kawat yang dise babkan oleh elektrolitis yang ditimbulkan oleh udara lembab yang terserap. ● Kegagalan sambungan-sambungan yang dilas. |
3.4. Resistor Variable (Potensiometer)
Potensiometer dapat dikelompokkan dalam tiga kelompok utama bergantung pada bahan resistif yang dipergunakan, yaitu:- Karbon senyawaan, karbon yang dituang berbentuk jalur padat atau lapisan karbon ditambah zat pengisi. dituang pada suatu substrat atau dasar.
- Gulunqan kawat Nikhrom atau kawat resistansi lainnya yang digulung pada sebuah bentuk isolasi biasanya berbentuk pipa kecil.
- Cermet suatu lapisan film tebal pada sebuah substrat atau dasar keramik. Potensiometer yang dijual umum ada dua tipe, yaitu: tipe A yang perubahan resistansinya bersifat logaritmis bila diputar dan tipe B yang perubahan resistansinya bersifat linier bila diputar.
 |
| Gambar 3.2 Konstruksi Dasar Potensiometer |
Pada umumnya persyaratan potensiometer berada dalam tiga kategori:
- Preset atau trimmer (gambar 3.3.a)
- Kontrol kegunaan umum (gambar 3.3.b)
- Kontrol presisi
Contoh-contoh dengan persyaratannya diberikan pada Tabel 3.3.
 |
| Gambar 3.3. Bentuk Potensiometer |
Tabel 3.3: Aplikasi Resistor Variabel
Tipe | Contoh Aplikasi | Tole ran si | Kelini eran | Stabi litas | Putaran yang diharap kan | Gulung an |
Preset atau Trimmer | pengaturan lebar pulsa yang tetap dari mono stabil | ± 20% | Tak penting | Tinggi ±2% | Kurang dari 50 | Tunggal atau banyak |
Kontrol kegunaan umum (pasang pada panel) | Kontrol kecemerlangan pada osiloskop | ± 20% | ±10% | Medium ±10% | 10.000 | Tunggal |
Kontrol kepresisian (pasang pada panel) | Tegangan Output yang terkalibrasi dari sebuah catu daya laboratorium | ±3% | ±0.5% | Tinggi ± 0.5% | 50.000 | Tunggal atau banyak |
3.5. Kegagalan-Kegagalan pada Resistor Variable
Kecepatan kegagalannya lebih tinggi dari pada jenis resistor tetap, untuk potensiometer mempunyai kecepatan kegagalan kira-kira 3 x 10-6 perjam sudah umum, tetapi angka-angka itu berubah bergantung pada metode yang digunakan oleh pabriknya. Kerusakan yang terjadi pada sebuah potensiometer bisa sebagian atau total.Kerusakan sebagian:
- Kenaikan resistansi kontak menimbulkan kenaikan noise kelistrikan.
- Kontak yang terputus-putus, ini dapat disebabkan oleh partikel-partikel debu, minyak gemuk (pelumas) atau bahan-bahan ampelas yang terkumpul antara kontak geser dan jalur. Gangguan tadi dapat dihilangkan dengan bahan pembersih seperti contact cleaner.
Kerusakan total:
Merupakan sirkit terbuka dian tara jalur dan sambungan ujung-ujungnya atau antara kontak geser dan jalur.
Hal ini dapat disebabkan oleh perkaratan bagian-bagian logam karena kelembaban, atau pembengkakan logam-logam / plastik yang terjadi saat penuangan jalur yang menggunakan temperatur tinggi.
3.6. Kapasitor
Sebuah kapasitor terdiri dari dua pelat konduktor yang terpisah oleh suatu isolator dielektrika. Rumus terkenal untuk kapasitansi C adalah:
Dengan:
- ε0 adalah permitivitas mutlak
- εr adalah konstanta dielektrika
- A adalah luas plat (m2)
- d adalah jarak antara plat-plat, yaitu tebal dielektrika (m).
Luas plat, kontanta dielektrika harus tinggi, dan tebal dielektrika yang kecil untuk mendapatkan C yang cukup besar. Ukuran efisiensi sebuah kapasitor ditentukan oleh muatan listrik (Q=C.V) total yang dapat disimpan.
Jenis-jenis kapasitor dapat dilihat pada gambar 3.4. Pada baris teratas adalah kapasitor elektrolit termasuk jenis polar (mempunyai kutub + dan -), sedang baris kedua adalah kapasitor plastik film dan baris ketiga adalah kapasitor keramik. Kedua-duanya termasuk jenis kapasitor non polar (pemasangannya bebas karena tak ada kutub-kutubnya). Besar harga sebuah kapasitor terbaca pada badan kapasitor.
 |
| Gambar 3.4: Macam-Macam Kapasitor Tetap dan Variable |
Ingat rumus perhitungan C seri dan C paralel terbalik dengan rumus pada resistor (lihat Hal. 3-2).
3.7. Kegagalan pada Kapasitor
Kapasitor merupakan komponen yang dapat diandalkan, menunjuk kan kegagalan yang rendah terutama bila diderating (lihat Bab 2.3.7). Umur kapasitor dapat diperpanjang dengan cara:
- Dioperasikan dibawah batas tegangan yang diperbolehkan.
- Dioperasikan pada temperatur ambient yang rendah, dengan menurunkan temperatur 10ºC dapat melipatkan umurnya dua kali lebih panjang.
Kerusakan yang mungkin terjadi:
Katastrofik (mendadak & total):
- Hubung singkat: tembus dielektrikanya
- Sirkit terbuka: kerusakan pada penyambung ujungnya.
Degradasi (berangsur-angsur dan sebagian):
- Penurunan resistansi dari isolasi atau kenaikan arus bocor pada jenis elektrolit secara berangsurangsur.
- Kenaikan resistansi seri, yaitu suatu kenaikan faktor disipasi.
Beberapa penyebab kerusakan adalah:
- Kerusakan ketika fabrikasi; kontaminasi chloride pada elektrolit, akan menimbulkan perka ratan pada sambungan internal, kerusakan mekanis pada ujung dari kapasitor berlapis logam, menimbulkan panas berlebih dan sirkit terbuka.
- Salah pakai; Kapasitor digunakan melebihi tegangan yang tertulis, atau teknik assembling yang jelek menimbul kan tekanan mekanis terhadap penyambung-penyambung ujung dan selubung (Seal).
- Lingkungan; Kejutan-kejutan mekanik, getaran mekanik, temperatur tinggi / rendah, dan kelembaban.
Daftar kerusakan dan kemungkinan penyebab untuk beberapa jenis kapasitor terlihat pada tabel 3.3.
Tabel 3.3: Kerusakan Kapasitor dan Penyebabnya
Kerusakan Mekanis
JENIS C | KERUSAKAN | KEMUNGKIN PENYEBABNYA | |
Kertas | ● ● | Kering bahan renda man, menimbulkan sambung singkat Sirkuit terbuka. | ● Kebocoran seal. Kejutan mekanik, termal atau perubahan-perubahan tekanan. ● Kejutan mekanik / thermal. |
Keramik | ● ● ● | Sambung singkat Sirkuit terbuka Perubahan-perubah an kapasitansi | ● Pecahnya dielektrika karena kejutan atau getaran ● Pecahnya sambungan ● Elektroda perak tidak melekat benar pada perak |
Film plastik | ● | Sirkuit terbuka | ● Kerusakan pada semprotan diujung, ketika fabrikasi atau asembeling. |
Alumunium Elektrolit | ● ● ● | Sambung singkat, karena bocor. Kapasitansi mengecil. Sirkuit terbuka | ● Hilangnya dielektrika. Temperatur tinggi. ● Hilangnya elektrolit karena tekanan, kejutan mekanik atau temperatur. ● Pecahnya sambungan internal. |
Mika | ● ● | Sambung singkat Sirkuit terbuka. | ● Perpindahan perak disebabkan oleh kelembaban yang tinggi. ● Perak tidak menempel ke mika. |
3.8. Piranti-Piranti Semikonduktor
Klasifikasi semikonduktor:Kerusakan Mekanis
- Proses-proses difusi
- Proses Metalisasi
- Proses Mekanis.
Salah Pemakaian:
- Melewati tegangan catu, arus dan daya maksimumnya
- Memasukan / mencabut IC saat tegangan hidup.
Bahaya Lingkungan
- Interferensi kelistrikan
- Kejutan tegangan oleh mesin atau relay
- Medan magnetik.
3.9. Kerusakan pada Semikonduktor
Kedua semikonduktor ini mudah rusak kalau mendapat beban lebih.
Kemungkinan kerusakan yang terjadi adalah:
- Hubung singkat: pada junction BE, BC atau CE.
- Terbuka: pada junction BE atau BC.
Beberapa penyebab kerusakan semikonduktor adalah:
3.10.Pencegahan-Pencegahan Ketika Menangani dan Mentest Komponen-Komponen
Membengkokkan kawat penghubung:- Jangan berkali-kali
- Jangan terlalu dekat dengan badan komponen (3-5 mm).
Kejutan Mekanis
- Jatuhnya komponen semikonduktor
- Memotong kawat penyambung
- Mengerik permukaan komponen.
Kejutan termal
- Solder 20-50 Watt
- Suhu solder maksimum 300°- 400°C
- Lama menyolder 5 detik
- Gunakan “Solder Wick” atau “Atraktor” untuk melepas konponen dengan menggunakan solder.
Kejutan elektrostatik (juga pada MOS)
- Gunakan tes probe yang kecil
- Pemasangan komponen MOS paling akhir
- Pucuk solder harus tak bertegangan.
- Jangan memasukkan / melepas komponen semikonduktor saat catu daya hidup
- Hindari tegangan kejut dari relay atau saat saklar on.
- Sinyal tak terpasang ke input saat catu daya padam.
- Gunakan gelang / pakaian anti static (di pabrik) saat memasang IC MOS (gambar 3.5).
3.11. Rangkaian Test untuk Komponen-Komponen
Verifikasi(pembuktian kembali):
- Mengukur resistor dengan menggunakan Ohmmeter.
- Mencek apakah transistor yang satu-rasi menjadi tidak konduk kalau junction basisemiter disambung singkat.
Test Go atau No-go:
Menentukan beberapa parameter atau karakteristik sebuah komponen berada dalam batas-batas spesifikasi.
Pengukuran yang relatif akurat pada parameter komponen:
Biasanya dilakukan di Laboratorium-laboratorium untuk pengujian ketahanan sebuah komponen yang akan dipergunakan pada sebuah produk yang baru akan diluncurkan. Agar benar-benar dihasilkan rangkaian / peralatan yang sesuai dengan yang diharapkan. Hampir semua parameter / karakteristik komponen tersebut diuji disini.
Catatan:
Biasanya pada perkakas test dan servis, tujuannya adalah untuk mencari kesalahan secara cepat, dan karena itu metoda pertama dan kedua digunakan Iebih sering dari pada yang ketiga.
3.12 Pentesan Komponen Sederhana
Test untuk menentukan suatu sirkit sambung singkat ataupun sirkit terbuka,dipergunakan fungsi ohm pada sebuah multimeter, tetapi untuk memeriksa sirkit terbuka perlu melepaskan solderan satu ujung kawat penyambung komponen dan diangkat dari lubang kemudian baru diukur, jika tidak demikian, komponen-komponen yang tersambung paralel dengan komponen yang dicurigai akan memberikan hasil pengukuran resistansi yang salah.
Suatu alternatif lain yang dipakai untuk mencek suatu resistor sirkit terbuka (putus) ialah dengan menjembatani resistor yang dicurigai dengan resistor yang diketahui nilainya kemudian cek kembali resistansi sirkitnya.Kapasitor bocor juga dapat ditest menggunakan ohm meter, sekali iagi dengan melepaskan sambungan satu ujung kapasitor itu dari sirkitnya. Sebuah kapasitor elektrolit harus menunjukan resistansi rendah mula-mula, ketika kapasitor itu mengisi muatan listriknya, tetapi resistansinya harus dengan cepat kembali mencapai nilai tak terhingga.
Kapasitor yang putus atau sirkit terbuka,dapat ditentukan dengan memasang kapasitor lain secara paralel dan melakukan pengecekan sirkit dalam keadaan beroperasi, atau terlepas kapasitor itu dan melakukan pengetesan pada sebuah susunan pentest yang sederhana seperti pada gambar 3.6 dengan mempergunakan sebuah audiogenerator 1 kHz dan dua buah meter.
Dalam hal ini Cx = ½ Ï€fVo dengan ketelitian ±10% untuk nilai-nilai kapasitif 1000pF sampai 1 uF.
 |
| Gambar 3.6. Rangkaian sederhana |
Cara yang lebih baik ialah dengan mempergunakan sebuah jembatan ac seperti pada gambar 3.7 untuk membandingkan kapasitor yang tak diketahui nilainya dengan sebuah kapasitor standar.
 |
| Gambar 3.7. Jembatan kapasitansi ( indikator nol dapat osi loskop atau meter ac yang peka) |
Pada keadaan setimbang berlaku: C1 = (R2/R1) C2
Mentest dioda, transistor dan semikonduktor lainnya dapat pula dilakukan dengan menggunakan fungsi ohm dari multimeter. Yang penting adalah mengetahui kedudukan polaritas baterai dalam meter, dalam sebuah meter tertentu terminal persekutuannya (ditandai dengan hitam) mempunyai tegangan positif pada fungsi ohm.
Jika kalian tidak mengetahui sambungan baterai dalam meter yang kalian pakai, polaritasnya dapat kalian tentukan dengan menyambungkan multimeter lain pada fungsi tegangan, atau dengan mengukur resistansi arah maju atau arah balik sebuah semikonduktor, dioda atau transistor yang diketahui polaritasnya lihat gambar 3.8. Sesudah kalian menentukan polaritas ohm meter, kalian dapat mengukur / menentukan banyak hal tentang transistor.
 |
| Gambar 3.8: Pemakaian dioda semikonduktor untuk menentukan polaritas multimeter pada fungsi ohm. Meter menunjukkan resistansi rendah, berarti bahwa terminal hitamnya berhubungan dengan terminal positif baterai didalamnya. |
 |
| Gambar 3.9: Mengukur resistansi junction sebuah transistor npn mempergunakan multimeter. Bias arah maju pada basis-miter, harus menunjukkan resistansi rendah. Biasanya kurang dari 1 k ohm. |
 |
| Gambar 3.10: Bias arah maju pada basis kolektor harus menunjukan resistansi rendah (kurang dari 1 k ohm) |
 |
| Gambar 3.11: Bias arah balik pada emiter basis harus menunjukkan resistansi tinggi (lebih besar dari 100 k ohm) |
 |
| Gambar 3.12: Bias arah balik pada kolektor basis harus menunjukkan resistansi tinggi (lebih besar dari 100 k ohm) |
Apabila melakukan pengetesan komponen, dan dilakukan terhadap transistor, FET dan IC maka seharusnya:
INGAT!
Periksa catu daya dekat pada komponen-komponen yang sebenarnya, dan untuk IC langsung pada pin-pin yang bersangkutan.Jangan mempergunakan test probe yang besar, karena test probe yang terlalu besar mudah menimbulkan hubung singkat. Hindarilah pemakaian panas yang berlebihan ketika melepas solderan komponen dan jangan melepaskan ketika unit hidup catu dayanya.
Jangan sekali-kali melepaskan atau memasukkan piranti tanpa terlebih dulu mematikan catu daya.
Komponen-komponen dapat rusak dengan mudah, karena adanya kejutan arus yang berlebihan.
Next >>