pengecas solar untuk telefon bimbit-mohd fathi nadwi b mohd fauzi-tk2943.m42 2007

5/13/2018 Pengecas Solar Untuk Telefon Bimbit-Mohd Fathi Nadwi B Mohd Fauzi-TK2943.M42 20...

http:///reader/full/pengecas-solar-untuk-telefon-bimbit-mohd-fathi-nadwi-b-mohd-fauz

PENGECAS SOLAR UNTUK TELEFON BIMBIT

MOHD FATHI NADWI B MOHD FAUZI

Laporan Ini Dikemukakan Sebagai Memenuhi Sebahagian Daripada SyaratPenganugerahan Ijazah Sarjana Muda Kejuruteraan Elektrik (Elektronik Kuasa Dan

Pemacu)

Fakulti Kejuruteraan ElektrikUniversiti Teknikal Malaysia Melaka

7 Mei 2007



v

ABSTRAK

Pengecas Solar Untuk Telefon Bimbit adalah satu kajian yang dihasiJkanmelalui kaedah perkakasan serta beberapa simulasi daripada perisian Orcad untukmelihatkan hasilnya. Projek ini menghasilkan voltan keluaran di antara 3.7 V hingga4.0 V di mana ianya adalah voltan yang bersesuaian untuk bateri telefon bimbit.Manakala jenis bateri yang sesuai untuk projek ini ialah jenis Lithium-ion. Ciptaanini dibina dengan menggunakan satu litar utama iaitu litar pengecas solar. Litar iniberfungsi apabila tenaga solar ditukarkan kepada arus terus serta akan menghasilkanvoltan keluaran di antara 3.7 V hingga 4.0 V dan seterusnya mampu mengecassebuah telefon bimbit dan ianya sangat mudah digunakan. Hasil daripada projekyang dilakukan ini perIu dimanfaatkan dengan sebaik mungkin kerana ia merupakansumber tenaga altenatifyang bukan sahaja menjimatkan malah akan menguntungkanpada masa hadapan.



vi

ABSTRACT

Solar charger for hand phone is a project and a research that developed byhardware and a few simulation from Orcad software to obtain the result. This projectis expected to obtain the output voltage rating from 3.7 V to 4.0 V. The outputvoltage that expected is suitable for hand phone battery. The type of battery thatsuitable for this project is Lithium-ion. This project is developed by using a maincircuit that is solar charger circuit and additional circuit that is LED run light circuit.The circuit are function when solar energy are supplied and it will convert it DirectCurrent (DC) and will obtain the output voltage about 3.7 V to 4.0 V and further on itcan be use to charge a hand phone and it was easy to used. So, from the result of theproject, it can be used as well because the alternative energy source that is used is notonly can save the budget but it will become profitable for us in the future.



BABI

PENGENALAN

, Itengenalan

Suutu masa dahulu, telefon bimbit merupakan aksesori kepada sesetengah. .. k ,nl lun berada, tetapi kini ia telah menjadi keperluan asas bukan sahaja kepada. .. . un ll un yang bekerja, tetapi juga golongan pelajar. Keperluan berkomunikasi telahnWUi""lj satu kemestian masyarakat pada zaman yang serba moden ini untuk bertanya. . , . .. mcnyeba rkan berita atau maklumat. Peningkatan penggunaan telefon bimbit inijuga.... '..h kcsan daripada keputusan syarikat-syarikat yang menghasilkan produk telefon...",hlt scperti Motorola, Nokia, Ericsson, Siemens dan Samsung menjual produk mereka. . . . ' 1 1 1 1 1 1 harga yang mampu dibeli oleh pengguna dari pelbagai lapisan umur.

Tclefon bimbit menggunakan bateri yang boleh cas sebagai sumber kuasanyaN " " " I 1 l , kandungan cas atau elektron bergerak di dalam bateri akan berkurangan apabila1('ldlll1 tcrsebut digunakan. Apabila bilangan elektron di dalam bateri berkurangan ataumcnghampiri sifar, bateri ini perlu dicas semula agar kandungan elektron di dalamnyabcrtambah dan seterusnya telefon bimbit dapat berfungsi. Kaedah mengecas yang lazimdiv,lIllukan sekarang adalah menggunakan bekalan tenaga elektrik daripada TenagaNuxional Berhad iaitu 240 V arus ulang alik (AU). Voltan yang tinggi ini kemudiannvaIIkllll diturunkan (step-down) kepada 5 V hingga 8 V bergantung kepada kapasiti dan hadvultnn maksimum bateri setiap telefon bimbit.



2

Fokus Projek Sarjana Muda (PSM) ini tertumpu kepada pembinaan sebuah alatanvnng menggunakan tenaga solar sebagai sumber kuasa untuk mengecas sebuah telefonhimbit. Dengan menggunakan kaedah penukaran tenaga solar kepada tenaga elektrik ini,sutu kaedah bam telah digunakan sebagai altenatif untuk menjana kuasa elektrik. Dilihatdnripada prospek penggunaan sumber tenaga suria ini, negara kita merupakan salah'!Chuah negara yang mempunyai keamatan cahaya matahari yang tinggi dan konsisten,kcruna terletak di atas garisan khatulistiwa. Di samping itu, kehadiran cahaya mataharisclarna 12 jam sehari membolehkan kita menggunakan sumber tenaga suria secaraoptimum tanpa perlu memikirkan kehadiran empat musim seperti di Eropah.

Kajian mengenai aplikasi berasaskan sumber tenaga suria pada masa kini telahherkembang dengan pesat. Banyak kajian yang dilakukan sebelum ini telah punmengeluarkan hasil yang cukup membanggakan. Hasil daripada kajian yang dilakukan inipcrlu dimanfaatkan dengan sebaik mungkin kerana ia merupakan sumber tenaga altenatifvung menjimatkan serta amat bernilai untukjangka masa yang panjang.

1.2 Penyataan Masalah

Bateri telefon bimbit yang digunakan perlu dicas semula apabila kandunganclcktron di dalamnya semakin berkurangan atau menghampiri sifar. Kaedah mengecasmcnggunakan bekalan kuasa elektrik rumah adalah satu kaedah tunggal yang digunakan'i('cara meluas diseluruh tempat di dunia. Dengan menggunakan kaedah ini, seunitpcngatur voltan atau lebih dikenali umum sebagai pengecas yang biasanya dibekalkanhcrsama apabila telefon bimbit dibeli digunakan untuk menurunkan voltan keluaran 240Vkcpada 5 V bingga 8 V dan menukarkan arus ulang alik (AU) kepada arus terus (AT).1 \ uedah ini sememangnya telah terbukti dapat mengecas bateri telefon bimbit denganhcrkesan tetapi masalah akan mula timbul jika bekalan elektrik tiada dan telefon bimbitdipcrlukan pada masa-masa kecemasan.



3

Apabila kita membandingkan nilai voltan bekalan elektrik antara negara-negarad' dunia, terdapat sesetengah negara yang membekalkan tenaga elektrik yang berbezakc!pmln penduduk negaranya. Seperti di Malaysia, pembekal tenaga elektrik tunggal iaituIenuga Nasional Berhad membekalkan 240 V, 50 Hz frekuensi kepada penduduk-penduduk Malaysia. Berbeza dengan Amerika Syarikat, bekalan tenaga elektrik merekalalnh II kV, berfrekuensi 60 Hz. Perkara ini tidaklah menimbulkan masalah kepadapenduduk negara masing-masing tetapi bayangkan jika anda adalah penduduk Malaysia,ian anda perlu ke Amerika Syarikat atas sebab-sebab tertentu. Walaupun telefon bimbit,Ulcngkapi dengan servis perantauan, sudah pasti ianya tidak dapat digunakan jika bateritelefon tersebut kehabisan cas. Jadi, penggunaan pengecas telefon yang biasa digunakanMlnlahtidak praktikal kerana voltan yang dibekalkan untuk setiap negara adalah berbezaantara satu sama lain.

Bagi mengatasi masalah-masalah yang dinyatakan tadi, kaedah pengecasanmenggunakan bekalan kuasa elektrik perlu ditukar kepada sebuah pengecas berkuasasuria. Kaedah ini amat sesuai digunakan di negara-negara berhampiran garisankhatulistiwa seperti Malaysia, Brunei, Singapura, Indonesia dan China. Kehadiran cahayarnatahari yang agak konsisten sepanjang tahun mampu menjana tenaga elektrik denganberkesan. Bagi negara-negara di Eropah yang mengalami perubahan musim, pengecas inirnasih lagi boleh digunakan semasa musim panas dan musim bunga.

Selain itu, pengecas suria yang hendak dibina perlulah kecil supaya ianya mudahdibawa dan diletakkan di mana-mana. la boleh diletakkan di atas kereta, di dalam hutansemasa berkhemah atau di tepi laut semasa berkelah. Dalam lain perkataan, di mana adacahaya, di situ ada kuasa elektrik.



41.3 Objektif

Objektif utama pembinaan projek ini adalah untuk memahami konsep litarpcngecas solar yang akan diaplikasikan dalam projek ini serta memahami konseppenggunaan peranti elektronik yang digunakan contohnya seperti panel solar, transistorda n pelbagai lagi komponen yang digunakan.

Antara objektif lain ialah untuk menghasilkan simulasi daripada perisian Orcad untuklilac pengecas solar tersebut. In i adalah untuk melihatkan sekiranya voltan yangdiperlukan iaitu 3.7 V akan terhasil. Oleh itu, simulasi litar juga amat penting untukmemudahkan perjalanan projek supaya ianya lebih baik.

Objektif yang terakhir ialah membangunkan perkakasan untuk litar pengecas solar.I n i adalah langkah yang amat diperlukan untuk projek ini. Litar tersebut akanmcnghasi lkan tenaga elektrik yang ditukarkan dari tenaga solar dan ianya akandiaplikasikan dalam projek ini.

t .4 SkopProjek

Projek yang dijalankan ini tertumpu kepada kajian mengenai sel suria dan jenis-[cnis bateri yang bakal digunakan. Kajian meliputi keberkesanan dan masalah-masalahvung mungkin akan timbul jika kedua-dua alat elektronik ini digabungkan bersama.Scluin itu juga, sebuah pengatur voltan juga hams dibina supaya voltan keluaran yang"kiln digunakan bersesuaian dengan kapasiti bateri yang bakal digunakan. Ia juga hamsdihina sekecil yang mungkin supaya ia mudah untuk dibawa ke mana-mana Pemilihankllmponen yang tepat juga perlu dilakukan supaya ia dapat menghasilkan litar yang lebihhUlk.


http:///reader/full/pengecas-solar-untuk-telefon-bimbit-mohd-fathi-nadwi-b-mohd-fau

BAD II

KAJIAN LITERATUR

2.1 Pengenalan

Kajian literatur dilakukan adalah untuk memberi maklumat-maklumatsedia ada berkenaan projek yang hendak dibangunkan. Setiap bahagian menerangkanciri-ciri komponen yang digunakan untuk menjayakan projek yang akan dijalankan.Antara komponen-komponen utama yang digunakan ialah sel suria, diod zener dantransistor. Ciri-ciri ini dikaji kerana ia amat penting sebelum komponen-komponen inidapat digabungkan agar sebarang masalah yang wujud (jika ada) dapat dikenal pasti danseterusnya penyelesaian ke atasnya dapat dilakukan. Dengan ini dapat memberigambaran awal tentang idea, konsep serta maklumat yang diperlukan. Kajian ini jugaberpandukan kepada jurnal,buku serta rujukan internet.

2.2 SelSuria

Rajah 2.1: Jenis-jenis panel suria


http:///reader/full/pengecas-solar-untuk-telefon-bimbit-mohd-fathi-nadwi-b-mohd-fau

6

Rajah 2.1 menunjukkan jenis-jenis sel suna. Sel suna adalah satu bahanscmikonduktor yang mampu menukarkan tenaga suria kepada tenaga elektrik. Bahanscmikonduktor yang biasa digunakan untuk menghasilkan sel ini ialah bahan silikonienis n dan p. Silikon adalah atom dari kumpulan empat di dalam kumpulan kimia. larncmpunyai 14 elektron yang disusun di dalam tiga lapisan berbeza.

Lapisan pertama yang terletak berdekatan dengan nukleus mengandungi duac1cktron manakala lapisan kedua pula mempunyai lapan elektron. Ini menunjukkankuota untuk elektron di dalam lapisan pertama dan kedua telah pun dipenuhi. Bagilupisan ketiga yang dinamakan lapisan valens hanya empat elektron sahaja yang beradadi dalamnya. Oleh yang demikian masih terdapat empat kekosongan kuota (lapisanvalens mempunyai kuota lapan elektron). Hal ini menyebabkan atom silikon akanmcncarijalan untuk memenuhkan lapisan kovalensnya[4]. Rajah 2.2 menunjukkan atomsilikon dan susunan elektronnya.

l a p i s a n I p is a n 2

l a p i s a n 3l a p i s a n v a le n s

Rajah 2.2: Susunan elektron

Untuk memenuhkan lapisan valensnya, atom silikon tadi akan bergabung denganutom silikon yang lain supaya bilangan elektron di dalam lapisan valens masing-masingmenjadi lapan. Namun, pengabungan elektron ini akan menghasilkan struktur pengaliryang tidak baik kerana ia tidak mempunyai elektron bebas yang bergerak kerana semua



7

elektron telah terikat di dalam lapisan valens mereka. Ikatan elektron-elektron di lapisanvulcns ini adalah kuat tetapi masih boleh dipisahkanjika diberi tenaga seperti haba untukmcmisahkan mereka. Ikatan yang dihasilkan diberi nama ikatan silikon tulen.

Bagi mengatasi masalah struktur pengalir yang tidak baik ini, atom-atom silikonmcsti digabungkan dengan atom dan kumpulan lain bagi menghilangkan ketulenannya.Proses penyahtulenan ini dipanggil proses pengedopan. Proses pengedopan terhadapsilikon dilakukan dengan meneampurkan atom dari kumpulan lima, misalnya akanmenghasilkan bahan jenis-n manakala proses pengedopan silikon dengan atomkumpulan tiga menghasilkan bahan jenis-p.

Bagi bahan jenis-n, silikon biasanya akan didopkan dengan atom fosforus darikumpulan lima. Fosforus mempunyai lima elektron di lapisan valennya. Jadi apabilautom silikon dan fosforus didopkan, setiap satu atom fosforus mempunyai lebihan satuc1ektron yang ditahan oleh proton positif nukleusnya untuk mengelakkannya daripadahergerak seeara rawak. Namun elektron ini mudah terlepas dan tahanan protonnukleusnya walau hanya diberi tenaga yang kurang dan tenaga yang diperlukan untukmemisahkan elektron-elektron valen silikon.

Apabila elektron-elektron ini mula terpisah, mereka akan bergerak seeara rawakdan meninggalkan lubang. Elektron-elektron ini dipanggil elektron bebas yang mampumembawa arus elektrik bereas negatif. Rajah 2.3 menunjukkan elektron fosforusmendapat tenaga dan terbebas dan ikatannya. Bahan jenis-n ini mempunyai kadarpengaliran yang lebih bagus berbanding silikon tulen kerana ia mempunyai banyakc1ektron bebas di dalamnya.



8

-.Haba~ E l e k r o n y a n gt e r b e b a s d a n

lubang

Rajah 2.3: Elektron yang terbebas dari lubang

Bahan jenis-p pula dihasilkan dengan mengedopkan atom silikon dengan atomdari kumpulan tiga seperti boron. Boron mempunyai tiga elektron di lapisan valensnya.l.lektron valen dan kedua-dua atom akan bergabung narnun, masih terdapat satu lagikckosongan kuota pada lapisan valens. Kekosongan ini dipanggillubang dan ia seolah-olah bergerak sarna seperti elektron. Oleh kerana itu, bahan jenis-p ini dianggappcmbawa cas positifI4]. Rajah 2.3 juga menunjukkan kehadiran lubang disebabkankckurangan elektron di dalarn struktur bahan. Lubang-Iubang ini sememangnyamenantikan kehadiran mana-mana elektron untuk mengisi kekosongannya.

2.2.1 Penggabungan Bahan Jenis-n dan p

I .~. . t II Jenls-n i ,I I L~~J II + + + + + +1+ + + + + + + + + !!...-.- - - ..l. Medanr-----.-~-~-. - - 1 - 1 - - - - - - - - - - . - - - )



9

Apabila terdapat cahaya, iaitu pembawa tenaga ditujukan pada kedua-dua bahanJl'lIis-n dan p, tenaga ini akan digunakan untuk memisahkan elektron dan lubang. Jikakcudaan ini berlaku berharnpiran dengan medan elektrik yang terbentuk tadi, medan itunkun menghantar elektron kebahagian n dan lubang kebahagian p. Jika pengalir Iuarandisambungkan antara bahan jenis-n dan p ini, elektron akan bergerak melaluinya danmcnuju ke bahan jenis-p untuk bergabung dengan lubang yang disebabkan oleh medanclcktrik tadi[4]. Pergerakan elektron ini menghasilkan arus seperti yang ditunjukkanpnda Rajah 2.4. Apabila terdapat pengalir arus, maka tenaga elektrik terjana.

2.2.2 Bagaimana SelSuria Berfungsi

Bahan yang digunakan di dalarn pembuatan sel suria adalah sarna seperti bahanyang digunakan untuk membuat litar bersepadu atau transistor iaitu bahan separapengali r jenis n dan jenis p seperti yang telah diterangkan sebelum ini. Secara teorinyaapabila cahaya dikenakan kepada sel, sebahagian cahaya tersebut akan diserap olehnahan semikonduktor. Secara tidak langsung, cahaya yang diserap membawa tenagayang mana akan memecahkan ikatan valen elektron dan lubang ini akan menyebabkanc1cktron dapat bergerak bebas. Pergerakkan elektron adalah arus. Medan elektrik yangwujud hasil tindak balas bahan jenis-n dan p tadi akan membenarkan elektron bergerakdalam satu arah sahaja, iaitu ia menghasilkan arus terus. Arus yang terhasil daripadapergerakkan elektron ini kemudian boleh digunakan dengan menyarnbungkan pengalirluaran pada bahagian atas dan bawah bahan semikonduktor ini[5].

2.2.3 Bagaimana Voltan Keluaran Diperoleb

Panel suria merupakan gabungan beberapa sel suria. Bilangan sel suria di dalamsutu unit panel suria bergantung kepada voltan atau arus keluaran yang diperlukan.Mcnurut kajian yang dilakukan dalarn keadaan cahaya terang (terik), satu sel suria



10

bersaiz 4sm X 3sm marnpu menghasilkan voltan maksimum sebanyak 3 V. Sel suriamempunyai dua terminal yang bertindak sebagai terminal positif dan negatif.

Dengan menyarnbungkan dua sel suria yang sarna secara sesiri voltan keluarandapat dinaikkan sebanyak dua kali ganda iaitu 2 X 3 V = 6 V. Jika tiga sel suriadigabungkan secara sesiri juga voltan keluaran menjadi 3 kali ganda iaitu 3 X 3 V =9Vdan begitulah seterusnya. Bagi mendapatkan voltan keluaran sebanyak 12V, sebanyak 4sel suria perlu disusun secara sesiri dan digabungkan lalu menjadi panel suria.

2.2.4 Jenis-jenis Sel Suria

Terdapat tiga jenis utama sel suria pada hari ini dan kesemuanya berbeza darisegi susunan atom. Antara jenis-jenis sel suria tersebut ialah :

Amorphous Polycrystalline Monocrystalline

2.2.4.1 Amorphous

Sel suria amorphous menjalani proses pengedopan yang paling mudah danmurah. Ini kerana kedudukan atom di dalarn sel ini tidak tersusun mengikut bentuk yangtertentu. Atom-atom berselerak di dalarn bahan jenis ini dan bilangannya adalah terhaddi dalarn satu kawasan yang ditetapkan. Oleh kerana kedudukan atom yang berselerakini, kecekapan sel amorphous hanyalah 13% secara teori. Secara praktikalnya pulakecekapannya hanya sekitar 8% hingga 10%. Rajah 2.5 menunjukkan kedudukan atomyang berselerak ataupun kedudukan rawak.



11

Rajah 2.5: Susunan atom dalamAmorphous.

2.2.4.2 Polycrystalline

Proses dopan sel ini lebih mahal berbanding sel amorphous. Di dalam/1(1~llcrytalline,atom-atom disusun mengikut barisan di dalam sempadannya. Susunan..toIII sebegini mampu menghasilkan kecekapan yang lebih tinggi berbanding selamorphous. Secara teorinya 18% lebih cekap berbanding sel amorphous manakala!M'l:lIra praktikalnya, kecekapannya adalah sekitar 11% hingga 13%. Susunan atompolvcrystalline adalah seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.6.

Rajah 2.6: Susunan atom dalam polycrystalline.



12

2.2.4.3 Monocrystalline

Sel suria jenis ini mempunyai barisan dan susunan atom yang terbaik jikadibnndingkan dengan sel suria yang lain. Barisan dan susunan yang terbaik ini mampumcnjadikannya bekerja dengan lebih cekap lagi pada tahap 23% secara teori. Namununtuk menghasilkan barisan dan susunan atom yang terbaik dan teratur ini, prosesdopannya adalah termahal antara ke semua sel yang lain dan kecekapannya dari segipruktikal pula adalah di antara 12% dan 16%[5]. Rajah 2.7 menunjukkan struktur atomIII dalam monocrystalline.

Rajah 2.7: Struktur atom di dalam monocrystalline.

2.. Bateri Lithium-ionBateri Lithium-ion (juga disebut sebagai bateri Li-ion) adalah jenis bateri yang

bolch dicas dan ianya selalu digunakan dalam peralatan elektronik. Ia adalah jenis yangpuplilar digunakan pada masa kini pada alat elektronik mudah alih, telefon bimbit danIK"hllgaiya[8].

2..\,1 Kelebihan

Bateri Lithium-ion ini boleh dihasilkan dalam pelbagai bentuk dan saiz inimcnycbabkan ia boleh mengisi ruang yang terhad. Bateri Lithium-ion juga adalah bateri),""g ringan. Di samping itu juga, bateri Lithium-ion ini tidak mendapat gangguan



13duripada kesan memori. Ia juga mengalami tahap discas yang rendah, secara puratanyalI('hunyak 5% sebulan dan jika dibandingkan dengan bateri jenis lain adalah yang palingperluhan contohnya 30% sebulan untuk bateri jenis nickel metal hydride dan 10%lM'hulan untuk bateri jenis nickel cadmium.

1.-'.2 Kelemahan

Pada 100% tahap pengecasan, bateri Li-ion yang normal akan mencapai tahapkepunasan pada 25 darjah Celsius ataupun 77 darjah Fahrenheit. Bateri Li-ion akanmcncapai tahap yang dipanggil sebagai Deep Discharge. Pada tahap ini, bateri tersebut,,"un mengambil masa yang agak lama untuk pengecasan. Kitaran aplikasi kuasa yangrendah, contohnya seperti telefon bimbit, akan menjadikan jangka hayat bateri tersebutpcndek. Rajah 2.8 menunjukkan contoh bateri Lithium-ion yang digunakan dalamtclcfon bimbit.

Rajah 2.8: Bateri Lithium-ion yang digunakan dalam telefon bimbit

2.-'..3 Spesifikasidan bentukSpesifikasi tenaga bateri Lithium-ion yang digunakan ini adalah di antara 150

hingga 200 W'h!kg ataupun 540 hingga 720 kJ/kg. Manakala isipadu tenaga bateriLithium-ion yang digunakan adalah di antara 250 hingga 530 Wh/L ataupun 900hingga 1900 J/sm3. Manakala bagi spesifikasi kuasa bateri Lithium-ion yangdigunakan ini adalah di antara 300 hingga 1500 W/kg[8].



14

J . " Diod Zener

Rajah 2.9: Gambarajah diod zener

Diod zener merupakan salah satu komponen elektronik yang besar peranannya di, . . . 1 . " " mereka bentuk litar arus terus (AT). Seperti Rajah 2.9, diod zener direka khas'UIlI'Y" ia boleh berfungsi dalam tiga keadaan. Pertama keadaan pincang hadapan, kedua~(,4klllunpincang songsang dan ketiga keadaan pecah tebat. Pelbagai jenis diod zenerU"II. dihasikan daripada teknologi yang berbeza-beza ada di pasaran. Tetapi diod zener~."II.scring kali digunakan secara meluas di dalam rekabentuk litar moden sekarang ini.lulnh dari jenis separa pengalir[9]. Simbol bagi diod zener adalah seperti di dalamM.. ,nh 2 .10 .

ANOD ~ KATOD

Rajah 2.10: Simbol diod zener

I.itar ringkas seperti di dalam Rajah 2.11 dibina untuk menunjukkan sifat diod' ' ' ' ' t O r ini. Apabila kekutuban bateri seperti dalam Rajah 2.11 (a), diod zener dikatakan""mila di dalam pincang hadapan kerana elektron dapat mengalir melaluinya. Bagi kes.. pcrti dalam Rajah 2.11 (b), mentol tidak menyala kerana pada ketika ini, diod"M'lIl1.halangpergerakan elektron songsang. Ini adalah kerana diod dikatakan berada... Inm pincang songsang.



15

J ~l I. . . _-~

Rajah 2.11 (a) Rajah 2.11(b)

Semasa diod zener berada dalam pineang hadapan, ia berfungsi sarna seperti diodhiasa. Ia mempunyai voltan pineang hadapan yang sama iaitu O.7V. Tetapi semasa diodzener berada dalam pineang songsang, terdapat arus yang keeil sahaja melaluinya. Arusini dipanggil arus tepu (Is) dan tidak mampu untuk menghidupkan mentol tadi.

Namun jika voltan masukan yang dikenakan ke atasnya semasa berada dalampineang songsang meneapai atau melebihi voltan zener (Vz), diod zener dikatakanhcrada dalam keadaan peeah tebat di mana ia mampu menetapkan voltan pada tahap Vzwalaupun terdapat perubahan voltan yang besar melaluinya dalam masa yang singkat.Selagi voltan masukan tidak melepasi had terma diod zener, Vz akan terus diperolehi.

Keadaan ini menunjukkan keistimewaan yang dimiliki oleh diod zenerherbanding diod biasa yang mana ia tidak mampu untuk menampung beban yang terlalutinggi dalam masa yang terlalu singkat. Rajah 2.12 menunjukkan eiri-eiri diod zenerdalam bentuk graf.



16

I D~ii I! !

\\Is ;

_Vl-Z--:::>~l~__ ! r - ! J .; .- . - -- - YC 'r 1 ,0.;i"!Za ;va



17

f---N0-- f ' ' . . - k - . - 1 ; - . , ( - ; ' - ' - 1IV l___ _ _ ~I ,fI .~---~--!Rajah 2.13: Litar mudah untuk pengatur

2.4.1 Pemilihan Kuasa Diod

Penentuan kuasa diod zener perlu dilakukan untuk membolehkan kitarnenentukan apakah nilai kuasa diod zener yang diperlukan di dalam pembinaan litarpcngatur. Sebelum pengiraan ini dilakukan, beberapa nilai voltan asas seperti rintanganlitar, voltan masukkan dan voltan keluaran yang dikehendaki perlu diperolehi terlebihdahulu.

Jika voltan keluaran yang dikehendaki adalah 12.6 V, rintangan litar lebih kurang1000 n dan bekalan voltan adalah 45 V, maka terdapat kejatuhan voltan di dalam litarscbanyak 32.4 V (45 V - 12.6 V).

Kejatuhan voltan sebanyak 32.4 V ini memberikan arus sebanyak 32.4 rnA didalam litar ini. Kini maklumat mengenai arus dan voltan keluaran yang dikehendakitclah pun diperolehi. Dengan itu nilai kuasa yang perlu ada pada diod zener yang akandiletakkan pada litar boleh dikira menggunakan persamaan kuasa iaitu P =VI.

Pzener = (32.4 rnA) (12.6 V)=408.24 mW (2.1)



18Jadi, diod zener dengan julat kuasa 0.5 W boleh digunakan di dalam litar ini

untuk mendapatkan 12.6 V pada keluaran. Rajah 2.14 dapat membantu untuk memahamibaguimana kuasa diod zener diperolehi.

32A \-.. \1100 H 2 \~---'--/0~~~-----_l ~ 32.111}\ ~ .f'

~5VI y......._I_2._6 _ v _ _ ,~ 32.. ~tA --7

Rajah 2.14: Julat kuasa diod zener

Kesimpulannya, lesapan kuasa yang berlaku di dalam litar adalah kurang dansuhu operasi diod zener juga rendah. Kaedah meletakkan nilai rintangan yang tinggimemang terbukti dapat mengurangkan lesapan kuasa di dalam litar tetapi rintangan yangtinggi menyebabkan arus yang mengalir dalam litar menjadi keeil. Keadaan ini akanmenimbulkan masalah jika litar yang dibina ini digunakan untuk tujuan membekalkankuasa elektrik kepada litar lain. Sebagai litar pembekal kuasa voltan keluaran yangdijana mestilah stabil. Jika tidak, litar yang mendapat bekalan dan litar pengatur inimungkin tidak dapat berfungsi dengan sempurna atau kerosakan kekal akan berlaku.[9]

2.5 Kapasitor

Rajah 2.15: Gambarajah kapasitor



19

Rajah 2.15 menunjukkan gambarajah kapasitor. Kapasitor ialah satu alatelektronik yang digunakan untuk menyimpan cas elektrik. Cas berbeza daripada arusdun voltan kerana cas tidak bergerak. Cas terbahagi kepada dua iaitu cas positif dan casncgatif Walaupun tidak bergerak, cas boleh dikaitkan dengan arus.

Cas positif mengandungi lubang manakala cas negatif mengandungi elektron.Sifat semula jadi elektron ialah, ia akan bergerak mencari lubang yang kosong jikarncmpunyai tenaga yang cukup. Pergerakkan elektron mencari lubang ini akanmenghasilkan arus. Manakala beza upaya antara kedudukan cas positif dan negatifdipanggil voltan. Ketumpatan elektron yang bergerak menentukan nilai arus yangtcrhasil. Lebih banyak elektron bergerak dalam satu kawasan lebih tinggi arus yangdiperolehi.

Daripada persamaan V = IR. V berkadar terus dengan I jika R tetap. Jadi, lebihbanyak elektron mengalir dalam satu kawasan voltan akan turut meningkat. Kapasitorrncngandungi dua plat pengalir yang diletakkan berhampiran di antara satu sarna laindengandipisahkan oleh bahan dielektrik atau penebat[10]. Simbol bagi kapasitor adalahseperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.16.

Rajah 2.16: Simbol kapasitor

2.6 Transistor

Transistor merupakan bahan semikonduktor yang biasanya digunakan sebagaiN\lis ataupun penguat. Transistor pada hari ini terbahagi kepada dua jenis iaitu 'bipolarjunction transistor' (BJTs) dan 'field effect transistor' (FETs). Transistor mempunyaiduajenis iaitu jenis NPN dan jenis PNP. Bagi litar analog, transistor biasanya digunakan



20

IliChugaipenguat untuk penguat arus terns, penguat audio dan penguat frekuensi radio.Imnsistor juga digunakan dalam litar digital dimana ia akan berfungsi sebagai suisC'lcktronik[2]. Rajah 2.17 menunjukkan simbol transistor manakala Rajah 2.18mcnunjukkan simbol transistor bagi jenis PNP dan NPN.

C ERajah 2.17: Simbol transistor

(> PNP P-channelN-channel

BJT JFET

Rajah 2.18: Simbol BJT dan FET

J.7 Diod

Secara amnya, diod adalah satu komponen elektronik yang hanya membenarkan.,us mengalir dalam satu arah sahaja. Arus hanya boleh mengalir dari anod ke katodIAhnju iaitu pada dalam keadaan pincang hadapan.Rajah 2.19 menunjukkan simbol diod.



21

Apabi la dalam keadaan pineang belakang, diod akan terbuka dan beroperasi seperti suisyang telah di tutup. Litar akan terputus dan arus tidak dapat mengalir melaluinya[I].Icrdapat banyak jenis diod yang boleh didapati tetapi pemilihan diod berpandukan ciri-ciri dan kegunaannya. Jadual 2.1 menunjukkan ciri-ciri diod yang digunakan di dalamprojek ini iaitujenis IN 4007.

anocl Katod

Katod

Rajah 2.19: Simbol diod

JaduaI2.1: Ciri-ciri IN4007Jenis IN4007VRRM 1000VVRSM 700VVoc 1000V10 l.OAIFsM 30ATA 50uC

V RRM =Voltan maksima yang boleh dipraktikalkan.V RSM=Voltan maksima arus terns yang boleh dipraktikaikan.1 0 =Arus maksima yang boleh dipraktikkan pada pineang hadapan.IFsM= Arus maksima untuk satu kitar lengkap pada keadaan pineang hadapan.TA =Suhu yang mampu dipraktikalkan.



22

2.S Litar Bersepadu2.S.1 Litar Bersepadu 4017 nc 4017)

Rajah 2.20: Gambarajah tc 4017

Rajah 2.20 menunjukan gambarajah Ie 4017. Ie 4017 adalah pengira dekad yangmempunyai 16 pin daripada siri 4000. Ie 4017 inimenerima isyarat denyutan untukberoperasi. Ie 4017 inimampu menghasilkan sepuluh rangkaian isyarat keluaran setiapk u l i menerima isyarat masukan[ll]. Rajah 2.21 menunjukkan rajah skematik untuk Ie4017.

40171 162 153 14

" 135 126 117 108 9

Decade counterRajah 2.21: Rajah Skematik rc 4017



23

Jadual 2.2 menunjukkan fungsi setiap pin pada IC 4017. Ini adalah sangatpcnting kerana setiap sambungan yang dibuat mestilah betul untuk mengelakkandaripada litar bersepadu tersebut rosak atau litar projek tidak berfungsi.

Jadual 2.2: Fungsi pin Ie4017Nombor Nama KegunaanPin1 6 Rangkaian keluaran keenam2 2 Rangkaian keluaran kedua3 1 Rangkaian keluaran pertama4 3 Rangkaian keluaran ketiga5 7 Rangkaian keluaran ketujuh6 8 Rangkaian keluaran kelapan7 4 Rangkaian keluaran keempat8 OV,VDD Sambungan ke 0 V9 9 Rangkaian keluaran kesembilan10 5 Rangkaian keluaran kelima11 10 Rangkaian keluaran kesepuluh12 CO Membawa keluaran (Carry out output)13 LE Membenarkan kunci (Latch enable)14 CLK Masukan jam (Clock in)15 RST Reset16 +9V, Vee Input



24

2.8.2 Litar Bersepadu 555 rrc 555)

Rajah 2.22: Gambarajah IC 555

Rajah 2.22 menunjukkan gambarajah IC 555. IC 555 adalah litar bersepadu yangdigunakan sebagai pemasa. Litar ini dicipta oleh Hans R. Camenzind. IC 555 ini diciptapada tahun 1970 dan diperkenalkan pada 1971 oleh syarikat Signetics.[12] IC 555 inimempunyai tiga jenis operasi iaitu:

Operasi Monostable: Di dalam operasi ini, fungsi IC 555 digunakan sekaligussebagai pemasa, pengesan denyutan, pembahagi frekunsi dan sebagai pengirakadar pemuat.

Operasi Astable: Di dalam operasi ini, fungsi IC 555 adalah sebagai pengayun.Di dalam operasi ini, IC 555 bebas melakukan kerja contohnya sepertimenghantar isyarat denyutan kepada LED, menghasilkan isyarat denyutan dansebagai jam logic.

Operasi Bistable: Di dalam operasi ini, fungsi IC 555 adalah sebagai Flip-flop.

Di dalam litar ini, IC 555 beroperasi sebagai penstabil. Apabila menerima voltanmasukan sebanyak 9 V, IC 555 ini akan beroperasi sebagai pengayun iaitu menghantarisyarat denyutan kepada LED.

pengecas solar untuk telefon bimbit-mohd fathi nadwi b mohd fauzi-tk2943.m42 2007

Documents