Topic outline

  • Pendahuluan

    Identitas Mata Kuliah:Pelayaran Kapal Niaga
    Kode Modul:DAR2/Profesional/852/0022/2018
    Bidang Kajian:Mengelola Sistem Kelistrikan, Sistem Elektronikan dan Sistem Kontrol
    Kegiatan Belajar:KB 02: SISTEM ELEKTRONIKA KAPAL NIAGA

    Halo, selamat datang di Modul Digital SISTEM ELEKTRONIKA KAPAL NIAGA.

    Dengan kemajuan teknologi yang pesat ini semakin banyak ditemukan otomasi pada sistem-sistem di kapal niaga, dengan bantuan sistem otomasi ini kapal niaga akan lebih efektif dalam mengangkut dan menurunkan kargo. Kontrol otomatis ini disusun dari berbagai sistem elektronika yang mempunyai fungsi sendiri. Anak Buah Kapal (ABK) terutama dibagian juru listrik, diharuskan memahami kerja dari sistim elektronika yang ada, dan juga dapat merawat sekaligus memperbaiki sistem tersebut jika ada kerusakan. Pemahaman ini termasuk memahami Komponen penyusun seperti semikonduktor, diode, dan thyristor, dan juga mampu untuk mendeteksi permasalahan, perawatan dan perbaikan sistem elektronika tersebut.

    Capaian Pembelajaran Mata Kegiatan
    Setelah Mempelajari modul ini, peserta diklat dapat mengelola pengoperasian sistem elektronika di Kapal Niaga.

    Sub Capaian Pembelajaran Mata Kegiatan
    Setelah Mempelajari modul ini, peserta diklat dapat menguraikan prinsip kerja sistem elektronika, mendiagnosis permasalahan yang terjadi di sistem elektronika dan mengorganisasikan perawatan dan perbaikan sistem elektronika.



    PETUNJUK BELAJAR
    Untuk memperoleh hasil belajar yang maksimal dalam mempelajari modul ini, langkah - langkah yang harus dilaksanakan adalah sebagai berikut :
    1. Bacalah dan cermati apa yang menjadi capaian pembelajaran dan sub capaian pembelajaran.
    2. Bacalah dan pahami dengan seksama uraian - uraian materi yang ada pada masing - masing kegiatan belajar. Bila ada materi yang kurang jelas, maka peserta diklat dapat bertanya pada pengajar yang mengampu kegiatan belajar tersebut, atau berdiskusi dengan teman sejawat melalui pojok diskusi yang ada di sini.
    3. Lakukan review materi secara umum dengan cara membaca kembali rangkuman materi untuk mendapatkan hal - hal penting yang menjadi fokus perhatian pada kegiatan belajar ini.
    4. Kerjakanlah setiap tugas formatif (soal latihan) untuk mengetahui seberapa besar pemahaman yang diserap/telah dimiliki terhadap materi - materi yang dibahas dalam setiap kegiatan belajar.
    5. Jika belum menguasai tingkat materi yang diharapkan, ulangi lagi pada kegiatan belajar sebelumnya atau bertanyalah kepada pengajar yang mengampu kegiatan belajar yang bersangkutan.
    6. Materi Cetak untuk modul digital ini dapat diunduh di sini



    Objek Belajar :
    SISTEM ELEKTRONIKA KAPAL NIAGA
    • Arus Elektron dan Hole
      • Semikonduktor
        • Semikonduktor Intrinsik / Murni
        • Semikonduktor Ekstrinsik / Terkontaminasi
        • Semikonduktor tipe-n
        • Semikonduktor tipe-p
      • Dioda Semikonduktor
        • Bias Mundur (Reverse Bias)
        • Bias Maju (Forward Bias)
        • Kurva Karakteristik Dioda
        • Rangkaian Ekivalen Dioda
      • Thyristor
        • Struktur Thyristor
        • Silicon Controlled Rectifier
        • TRIAC
        • DIAC
    • Perawatan dan Perbaikan pada Sistem Elektronika
      • Permasalahan Pada Sistem Elektronika
        • Permasalahan pada Resistor
        • Permasalahan pada Variable Resistor
        • Permasalahan pada Kapasitor
        • Permasalahan pada Semikonduktor
      • Perawatan dan Perbaikan Sistem Elektronika
        • Spesifikasi Komponen
        • Teknik Pemeliharaan
          • Pemeliharaan Prefentif
          • Pemeliharaan Korektif
      • Metoda Pelacakan Kerusakan
        • Memilih Metoda yang Tepat
        • Symptom Function
        • Signal Tracing
        • Tegangan dan Hambatan
        • Half Splitting
    • Daftar Pustaka
    • Rangkuman
    • Pojok Diskusi


    Selamat Belajar, Tetap Semangat ... !!!!

  • Semikonduktor Intrinsik / Murni

    Silikon dan germanium merupakan dua jenis semikonduktor yang sangat penting dalam elektronika. Keduanya terletak pada kolom empat dalam tabel periodik dan mempunyai elektron valensi empat. Struktur kristal silikon dan germanium berbentuk tetrahedral dengan setiap atom memakai bersama sebuah elektron valensi dengan atom-atom tetangganya. Gambar 2.7 memperlihatkan bentuk ikatan kovalen dalam dua dimensi. Pada temperatur mendekati harga nol mutlak, elektron pada
    • Semikonduktor Ekstrinsik / Terkontaminasi

      Semikonduktor ekstrinsik terbentuk melalui mekanisme doping, yang dimaksudkan untuk mendapatkan elektron valensi bebas dalam jumlah lebih banyak dan permanen sehingga diharapkan akan dapat menghantarkan listrik. Mekanisme ini dilakukan dengan jalan memberikan atom pengotor ke bahan semikonduktor murni sehingga apabila atom pengotor memiliki kelebihan elektron valensi (valensi 5) akan terdapat elektron bebas yang dapat berpindah. Apabila semikonduktor murni diberikan pengotor dengan
      • Semikonduktor tipe-n

        Untuk mendapatkan tambahan elektron di pita konduksi, dapat di tambahkan atau di doping atom pentavalen atau atom dengan lima buah elektron di pita valensinya. Dengan men-doping atom pentavalen ke semikonduktor berbahan silikon murni, kita tetap akan mendapatkan semikonduktor berbahan dasar silikon. Perbedaan nya sekarang semikonduktor ini telah terkontaminasi dan memliki 1 elektron bebas yang didapatkan dari atom pentavalen. Ini disebabkan
        • Semikonduktor tipe-p

          Sebaliknya, jika kita men-doping atom kristal dengan atom pengotor trivalent atau atom dengan valensi 3, maka kita akan mendapatkan keadaan dimana semikonduktor tersebut akan kekurangan elektron. Ini disebabkan karena adanya ketidak sempurnaan pada ikatan kovalen, dimana ikatan ini kekurangan satu elektron, kekurangan ini akan menciptakan hole yang akan menarik elektron bebas. Dengan pen-dopingan ini, jumlah dari hole akan dapat ditingkatkan
          • Bias Mundur (Reverse Bias)

            Bias mundur adalah pemberian tegangan negatif baterai ke terminal anoda (A) dan tegangan positif ke terminal katoda (K) dari suatu dioda. Dengan kata lain, tegangan anoda katoda VA-K adalah negatif (VA-K < 0). Gambar 2.11 menunjukkan dioda diberi bias mundur.Karena pada ujung anoda (A) yang berupa bahan tipe-p diberi tegangan negatif, maka kumpulan hole (pembawa mayoritas) akan tertarik ke kutub
            • Bias Maju (Forward Bias)

              Apabila tegangan positif baterai dihubungkan ke terminal Anoda (A) dan negatifnya ke terminal katoda (K), maka dioda disebut mendapatkan bias maju (foward bias). Dengan demikian VA-K adalah positif atau VA-K> 0. Gambar 2.11 menunjukan dioda diberi bias maju.Gambar 2.11 Dioda yang dibias maju.Dengan pemberian polaritas tegangan seperti pada gambar 2.11, yakni VA-K positif, maka pembawa mayoritas dari bahan tipe p
              • Kurva Karakteristik Dioda

                Hubungan antara besarnya arus yang mengalir melalui dioda dengan tegangan VA-K dapat dilihat pada kurva karakteristik dioda (gambar 2.12).Gambar 2.12 menunjukan dua macam kurva, yakni dioda germanium (Ge) dan dioda silikon (Si). Pada saat dioda diberi bias maju, yakni bila VA-K positif, maka arus ID akan naik dengan cepat setelah VA-K mencapai tegangan cut-in (Vγ). Tegangan cut-in (Vγ) ini kira-kira
                • Rangkaian Ekivalen Dioda

                  Rangkaian ekivalen adalah gabungan dari beberapa elemen yang dianggap paling mewakili karakteristik suatu komponen atau sistem yang sesungguhnya. Oleh karena itu suatu komponen dapat diganti dengan rangkaian elkivalennya tanpa mempengaruhi keseluruhan sistem dimana komponen tersebut berada. Dalam banyak hal, penggantian komponen dengan ekivalennya akan memudahkan dalam analisis rangkain. Istilah rangkaian ekivalen dioda ini sering juga disebut dengan model dioda.Secara umum
                  • Struktur Thyristor

                    Ciri-ciri utama dari sebuah thyristor adalah komponen yang terbuat dari bahan semiconductor silicon. Walaupun bahannya sama, tetapi struktur P-N junction yang dimilikinya lebih kompleks dibanding transistor bipolar atau MOS. Komponen thyristor lebih digunakan sebagai saklar (switch) ketimbang sebagai penguat arus atau tegangan seperti halnya transistor.Gambar 2.16 Struktur ThyristorStruktur dasar thyristor adalah struktur 4 layer PNPN seperti yang ditunjukkan pada gambar
                    • Silicon Controlled Rectifier

                      SCR merupakan jenis thyristor yang terkenal dan paling tua, komponen ini tersedia dalam rating arus antara 0,25 hingga ratusan amper, serta rating tegangan hingga 5000 volt. Struktur dan simbol dari SCR dapat digambarkan seperti pada gambar 2.19.Gambar 2.19 struktur SCRGambar 2.20 symbol SCRSedangkan jika didekati dengan struktur transistor, maka struktur SCR dapat digambarkan seperti pada gambar dibawah:Gambar 2.21 Struktur SCR
                      • TRIAC

                        Triac dapat dianggap sebagai dua buah SCR dalam struktur kristal tunggal, dengan demikian maka Triac dapat digunakan untuk melakukan pensaklaran dalam dua arah (arus bolak balik, AC). Simbol dan struktur Triac adalah seperti ditunjukan dalam gambar dibawah:Gambar 2.23 simbol dan struktur Triac.Karena secara prinsip adalah ekivalen dengan dua buah SCR yang disusun secara paralel dengan salah SCR dibalik maka Triac
                        • DIAC

                          Kalau dilihat strukturnya seperti gambar 3.28a, DIAC bukanlah termasuk keluarga thyristor, namun prisip kerjanya membuat ia digolongkan sebagai thyristor. DIAC dibuat dengan struktur PNP mirip seperti transistor. Lapisan N pada transistor dibuat sangat tipis sehingga elektron dengan mudah dapat menyeberang menembus lapisan ini. Sedangkan pada DIAC, lapisan N di buat cukup tebal sehingga elektron cukup sukar untuk menembusnya. Struktur DIAC
                          • Permasalahan pada Resistor

                            Setiap resistor ketika beroperasi akan mendisipasikan dayanya. Kenaikan temperature yang disebabkan oleh daya yang didisipasikan akan terkumpul di tengah badan resistor ini, yang biasa disebut hot spot temperature. Penyebab-penyebab dari kerusakan resistor dapat di kenali seperti di bawah ini:Tabel 3.1 Kerusakan Resistor dan penyebabnyaTipe ResistorKerusakanPenyebabKomposisi KarbonBerubah membesar- Perubahan karbon atau zat pengikat karena pengaruh Panas, tegangan atau kelembabpan- Penyerapan udara
                            • Permasalahan pada Variable Resistor

                              Resistor variabel atau potensiometer di kelompokkan dalam tiga kelompok utaman bergantung kepada bahan resisitif yang digunakan, yaitu:Berbahan karbonBerbahan kawat krom atau gulungan kawat krom.KeramikPada resistor variabel ini, kemungkinan untuk rusak akan lebih tinggi dari resistor biasa, walapun begitu rentang kemungkinan rusak nya tergantung dari pabrik yang memproduksi dan juga tergantung dari penggunanya. Kerusakan pada potensiometer bisa terjadi di sebagian komponen
                              • Permasalahan pada Kapasitor

                                Kapasitor adalah komponen yang tersusun dari dua pelat konduktor yang dipisah oleh suatu isolator dielektrik. Pada umumnya kapasitor adalah komponen elektronika yang tidak mudah rusak, walaupun begitu umur dari kapasitor juga dapat diperpanjang dengan beberapa cara, yaitu:Dioperasikan dibawah tegangan yang dianjurkanDioperasikan disuhu yang rendah, umumnya kapasitor memiliki toleransi suhu yang cukup tinggi, dengan mengoperasikan kapasitor dibawah suhu maksimal ( 10
                                • Permasalahan pada Kapasitor

                                  Kapasitor adalah komponen yang tersusun dari dua pelat konduktor yang dipisah oleh suatu isolator dielektrik. Pada umumnya kapasitor adalah komponen elektronika yang tidak mudah rusak, walaupun begitu umur dari kapasitor juga dapat diperpanjang dengan beberapa cara, yaitu:Dioperasikan dibawah tegangan yang dianjurkanDioperasikan disuhu yang rendah, umumnya kapasitor memiliki toleransi suhu yang cukup tinggi, dengan mengoperasikan kapasitor dibawah suhu maksimal ( 10
                                  • Spesifikasi Komponen

                                    Definisi dari spesifikasi adalah pernyataan terperinci dari karakteristik yang dikehendaki suatu perlatan, sistem, komponen, produk, atau proses. Spesifikasi di sini yang dimaksud adalah spesifikasi dari komponen penyusun sistem elektronika tersebut, dengan mengetahui spesifikasi komponen-komponen penyusun ini maka tindakan perawatan ataupun tindakan perbaikan dapat dilakukan.Sebelum melihat lebih jauh tentang spesifikasi komponen yang digunakan, harus terlebih dahulu memperhatikan bagian dan jenis komponen
                                    • Pemeliharaan Prefentif

                                      Pemeliharaan prevented meliputi aspek mendeteksi atau memeriksa suatu sistem atau secara spesifik ke komponen penyusun, melalui analisa statistik kegagalan atau kesalahan yang ada, atau juga bias berdasarkan catatan perbaikan yang pernah ada. Pemeliharaan ini harus rutin dilakukan dan dalam rentang frekuensi waktu yang pendek (misalnya dua hingg tiga kali setahun).Gambar 3.3 Pola kerusakan komponen pada umumnya.Walaupun teknik pemeliharaan preventif ini
                                      • Pemeliharaan Korektif

                                        Teknik pemeliharaan selanjutnya adalah teknik pemeliharaan korektif, yaitu teknik pemeliharaan yang bersifat memperbaiki atau juga bisa dimaksud mengganti dengan yang baru. Teknik ini akan berkaitan dengan deteksi kerusakan, penentuan lokasi kerusakan, dan perbaikan atau penggantian bagian yang rusak tersebut. Tahapan pemeliharaan secara korektif dapat dilihat di Gambar 3.4.Gambar 3.4. Teknik pemeliharaan korektif.Adapun hal-hal yng perlu diperhatikan untuk teknik pemeliharaan korektif
                                        • Memilih Metoda yang Tepat

                                          Sebelum memilih metoda yang tepat ada baiknya kita mengumpulkan informasi tentang kerusakan sistem tersebut dengan menanyakan beberapa pertanyaan ke operator dari sistem tersebut. Pertanyaan-pertanyaan ini berguna untuk menghemat waktu mencari kerusakan sistem dengan menguji komponen satu persatu. Adapun pertanyaan yang dapat ditanyakan adalah:Bagaimana rusaknya sistem tersebut, misalnya dalam sistem komunikasi audio, bagaimana kerusakanya, apakah tidak ada suaranya, ataukah suaranya tidak
                                          • Symptom Function

                                            Teknik ini sebenarnya sudah di prektekkan di kehidupan sehari-hari, yaitu memperhatikan gejala-gejala dan fungsi khusus yang terjadi di sistem. Contoh saat menguji perangkat komunikasi audio yang suara outputnya tidak keluar (gejala) maka kita periksa fungsi yang mengeluarkan output tadi, seperti, apakah volume sudah pada level yang benar, apakah sambungan untuk pengeras suara tersambung, apakah ada cacat di kabel, dsb.Gambar 3.6
                                            • Signal Tracing

                                              Teknik ini meliputi pembacaan sinyal atau tegangan di bagian-bagian dari sistem elektronika. Seperti pada Gambar 3.7, adalah contoh aplikasi dari teknik ini yang digunakan untuk menguji penguat sederhana.Gambar 3.7 aplikasi Signal-Tracing di penguat sederhana.Pembangkit sinyal / signal generator dengan resistor RG memberikan sinyal input ke pada rangkaian penguat, dan penguat ini nantinya bisa digunakan untuk menguatkan sinyal DC, audio, atau
                                              • Tegangan dan Hambatan

                                                Pada umumnya pengukuran tegangan dan resistansi dilakukan untuk memeriksa jalur atau komponen yang ursak. Pengukuran tegangan memerlukan perlatan dengan kondisi menyala, sedangkan pengukuran resistansi dilakukan saat peralatan dalam kondisi mati atau tidak teraliri tegangan. Biasanya diagram rangkaian atau data sheet menunjukkan tegangan yang diperlukan untuk kondisi operasi normal di titik-titik pengujian tertentu. Dengan melakukan pengukuran dititik-titik pengujian biasanya akan mudah
                                                • Half Splitting

                                                  Untuk teknik ini sangat cocok digunakan saat menguji sistem dengan blok seri yang memanjang, karena dapat mengurangi waktu pencarian kerusakan dengan membagi dua dari keseluruhan blok tersebut. Gambar 3.8 adalah salah satu contoh sistem elektronika dengan blok seri yang memanjang, model blok seperti ini biasa ditemukan di generator fungsi, pemancar atau penerima radio.Langkah dari teknik ini adalah dengan membagi dua
                                                  • Half Splitting

                                                    Untuk teknik ini sangat cocok digunakan saat menguji sistem dengan blok seri yang memanjang, karena dapat mengurangi waktu pencarian kerusakan dengan membagi dua dari keseluruhan blok tersebut. Gambar 3.8 adalah salah satu contoh sistem elektronika dengan blok seri yang memanjang, model blok seperti ini biasa ditemukan di generator fungsi, pemancar atau penerima radio.Langkah dari teknik ini adalah dengan membagi dua
                                                    • Rangkuman

                                                      Rangkuman

                                                      Elektronika mempelajari pengendalian dan penerapan gerakan partikel pembawa muatan (elektron) dalam ruang hampa, gas atau semikonduktor, dan juga komponen – komponen penyusuan peralatan elektronika.
                                                      Elektron-elektron dapat terlepas dari orbitnya dan bergerak dari satu atom ke atom lain nya gerakan elektron-elektron ini hingga dapat menjadi elektron bebas di karenakan suatu bahan konduktor yg di berikan beda potensial pada salah satu sisinya, Sedangkan arus hole (lubang) adalah kebalikan arah dari arus elektron, lalu bagaimana hal itu dapat terbentuk? Arus hole terbentuk ketika elektron terlepas dari lintasan valensi ke lintasan konduksi atau pita konduksi. Perpindahan elektron dari satu atom ke hole atom lain ini yang disebut arus elektron dan hole.
                                                      Secara umum semikonduktor adalah bahan yang sifat-sifat kelistrikannya terletak antara sifat-sifat konduktor dan isolator. Sifat-sifat kelistrikan konduktor maupun isolator tidak mudah berubah oleh pengaruh temperature. Semikonduktor terdiri dari intrinsik dan ekstrinsik, dan dari semikonduktor intrinsik di dapat dihasilkan semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Dioda semikonduktor dibentuk dengan cara menyambungkan semikonduktor type p dan type n. Pada saat terjadinya sambungan (junction) p dan n, hole-hole pada bahan p dan elektron-elektron pada bahan n disekitar sambungan cenderung untuk berkombinasi. Hole dan elektron yang berkombinasi ini saling meniadakan, sehingga pada daerah sekitar sambungan ini kosong dari pembawa muatan dan terbentuk daerah pengosongan (depletion region).
                                                      Thyristor adalah komponen semikonduktor untuk pensaklaran yang berdasarkan pada strukturPNPN. Komponen ini memiliki kestabilan dalam dua keadaan yaitu on dan off serta memiliki umpan-balik regenerasi internal. Thyristor memiliki kemampuan untuk mensaklar arus searah (DC) yaitu jenis SCR, maupun arus bolak-balik (AC), jenis TRIAC.
                                                      Pemeliharan dan perbaikan sangat diperlukan untuk menjaga agar sistem atau peralatan tetap dalam kondisi yang kerja yang baik.
                                                      Pengetahuan tentang spesifikasi alat dan komponen penyusunya sangat penting dalam pemeliharaan dan perbaikan, yang juga akan menjaga performa dari alat tersebut. Spesifikasi dapat dicari dari buku manual atau juga data sheet. Kerusakan-kerusakan komponen elektronika dapat dikarenakan banyak hal, termasuk keadaan sekitar seperti suhu dan kelembaban, juga bisa karena umur komponen yang sudah terlalu lama.
                                                      Banyak metoda untuk melacak kerusakan dari sistem yang paling sederhana sampai sistem yang kompleks, dan ini harus dipilih secara tepat sehingga tercapai efektivitas dan efisiensi dalam pemeliharaan dan perbaikan.



                                                      • Bahan Ajar Power Point

                                                        •     Power Point 1
                                                        •     Power Point 2
                                                        •     Power Point 3
                                                        •     Power Point 4
                                                        •     Power Point 5
                                                        •     Power Point 6
                                                        •     Power Point 7
                                                        •     Power Point 8