Elektronika dari Mikro ke Nano

          Orde mikro (m) dalam satuan menunjukkan nilai sepersejuta  (10^-6). Satu mikrometer (1mm) misalnya, nilainya sama dengan sepersejuta meter (10^-6 m). Sedang nano (n) menunjukkan nilai seper satu milyar (10^-9). Satu nano gram (1 ng) nilainya sama dengan seper satu milyar gram (10^-9 g). Orde mikro adalah 1000 kali lebih besar dibandingkan orde nano, atau sebaliknya orde nano adalah seperseribu dari orde mikro.

          Kalau dalam dunia elektronika kita mengenal komponen yang disebut mikrochip, berarti di dalam chip elektronik itu terdapat ribuan bahkan jutaan komponen renik berorde mikro. Jika teknologi elektronika kini mulai bergeser dari mikroelektronika ke nanoelektronika, hal ini berarti bahwa komponen-komponen elektronik yang digunakan berode nano atau setingkat molekuler, bagian terkecil dari suatu materi. Berarti pula seribu kali lebih kecil dibandingkan ukuran komponen yang ada dalam mikrochip saat ini.

          Sekitar tahun 1920-an, lahir konsep baru di beberapa pusat penelitian fisika di Heidelberg, Gottingen, dan Kopenhagen. Konsep baru tersebut adalah kuantum mekanika atau kuantum fisika yang semula dipelopori oleh Max Planck dan Albert Einstein, kemudian dilanjutkan oleh ilmuwan seperti Niels Bohr, Schrodinger, Max Born, Samuel A. Goudsmith, Heisenberg dan lain-lain. Konsep ini secara fundamental mengubah prinsip kontinuitas energi menjadi konsep diskrit yang benar-benar mengubah fikiran yang sudah berjalan lebih dari satu abad. Sisi lain yang tak kalah mengejutkan sebagai akibat lahirnya konsep kuantum in adalah lahirnya fisika zat padat oleh F. Seitz dan fisika semikonduktor oleh J. Bardeen di Amerika Serikat, W.B. Sockley di Inggris dan Love di Rusia pada tahun 1940. 

          Kemajuan riset dalam bidang fisika telah mengantarkan para fisikawan dapat meneliti dan mempelajari berbagai sifat kelistrikan zat padat. Dari penelitian ini telah ditemukan bahan semikonduktor yang mempunyai sifat listrik antara konduktor dan isolator. Penemuan bahan semikonduktor kemudian disusul dengan penemuan komponen elektronik yang disebut transistor. Dalam perjalanan berikutnya, transistor tidak hanya mengubah secara mencolok berbagai aspek kehidupan moderen, tetapi transistor tergolong salah satu dari beberapa penemuan moderen yang memajukan teknologi dengan biaya rendah.

          Transistor dapat dihubungkan pada rangkaian elektronik sebagai komponen terpisah atau dalam bentuk terpadu pada suatu chip. Pada tahun 1958, insinyur di dua perusahaan elektronik, Kilby (Texas Instrument) dan Robert Noyce (Fairchild) telah memperkenalkan ide rangkaian terpadu monolitik yang dikenal dengan nama IC (integrated circuit). Kemajuan dalam bidang mikroelektronika ini tidak terlepas dari penemuan bahan semikonduktor maupun transistor. Komputer digital berkecepatan tinggi bisa terwujud berkat penggunaan transistor dalam IC yang merupakan kumpulan jutaan transistor renik yang menempati ruangan sangat kecik, yang semula hanya bisa ditempati oleh sebuah transistor saja.

Serba Kecil

          Berbagai produk monumental dari perkembangan teknologi elektronika hadir di sekeliling kita. Namun teknologi mikroelektronika bukan sekedar menghadirkan produk, tetapi juga menampilkan produk itu dalam bentuk dan ukuran yang makin lama makin kecil dengan kemampuan kerja yang lebih tinggi. Dapat kita sebut disini sebagai contoh adalah munculnya komputer dan telepon seluler (ponsel). 
Bentuk dini komputer moderen telah menggunakan elektronika pada rangkaian-rangkaian logika, memori dan sistim angka biner. Komputer yang dibuat oleh J. Presper Eckert dan John W. Mauchly itu diberi nama ABC (Atonosoff-Berry Computer) yang diperkenalkan pada tahun 1942. Komputer ini berukuran sangat besar, sebesar salah satu kamar di rumah kita, karena di dalamnya menggunakan 18 ribu tabung hampa.

          Komputer elektronik generasi pertama yang diberi nama ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) dikembangkan pada zaman Perang Dunia Kedua dan dipakai untuk menghitung tabel lintasan peluru dalam kegiatan militer. Pergeseran penting dalam elektronika telah terjadi pada akhir tahun 1940-an. Fungsi tabung-tabung elektronik saat itu mulai digantikan oleh transistor yang dibuat dari bahan semikonduktor. Penggunaan transistor yang mulai mencuat ke permukaan pada tahun '70-an ternyata memiliki beberapa kelebihan dibandingkan tabung hampa elektronik, antara lain :

• Transistor lebih sederhana sehingga dapat diproduksi dengan biaya lebih rendah.
• Transistor mengkonsumsi daya yang lebih rendah dibandingkan tabung hampa.
• Transistor dapat dioperasikan dalam keadaan dingin sehingga tidak perlu waktu untuk pemanasan.
• Ukuran transistor jauh lebih kecil dibandingkan tabung hampa.
• Daya tahan transistor lebih lama dan dapat mencapai beberapa dasawarsa.
• Transistor mempunyai daya tahan yang tinggi tehadap goncangan dan getaran.

          Komputer generasi kedua yang telah menggunakan transistor adalah IBM 1401 yang diluncurkan oleh IBM pada tahun 1959. Sebelumnya juga telah diluncurkan IBM 701 pada tahun 1953 dan IBM 650 pada tahun 1954. Munculnya rangkaian terpadu atau integrated circuit (IC) ternyata telah menggusur dan mengakhiri riwayat keberadaan transistor.  Komputer generasi ketiga adalah sistim 360 yang juga diluncurkan oleh IBM. Dalam komputer ini telah menggunakan IC, yang kemudian disusul dengan penggunaan large scale integration (LSI), dan selanjutnya very large scale integration (VLSI). 

          Pada tahun 1971, MITS Inc. meluncurkan ALTAIR, komputer mikro pertama yang menggunakan mikroprosesor Intel 8080. Komputer elektronik generasi berikutnya dikembangkan dengan menggunakan mikroprosesor yang makin renik sehingga secara fisik tampil dengan ukuran yang lebih kecil, namun dengan kecepatan kerja yang jauh lebih tinggi. Pengaruh kemajuan dalam teknologi elektronika ini demikian pesatnya mengubah wajah teknologi dalam bidang telekomunikasi dan automatisasi. Kemajuan dalam kedua bidang tersebut menyebabkan kontribusi sain ke dalam teknologi yang sangat besar, hampir mencapai 50 % dalam proses, sehingga teknologi semacam ini disebut High-Technology.

          Selain pada komputer, kita juga bisa menyaksikan produk elektronik berupa ponsel yang proses miniaturisasinya seakan tak pernah berhenti, baik dalam aspek disain produknya maupun dalam aspek teknologi mikroelektronikanya. Sebagai anak kandung jagad mikroelektronika, kehadiran ponsel selalu mengikuti perkembangan teknologi mikroelektronika sehingga dapat tampil semakin mungil dan lebih multi fungsi dibandingkan generasi sebelumnya. Mengecilnya ponsel juga didukung oleh kemampuan para ahli dalam mengintegrasikan berbagai komponen baru yang ukurannya lebih kecil seperti mikrochip, yang kemampuannya selalu meningkat seiring dengan perjalanan waktu, dan semakin banyak fungsi yang dapat dijalankannya. Kini ponsel dengan berbagai fasilitas di dalamnya bisa masuk ke dalam genggaman tangan.

Beralih ke Nanoteknologi

         

          Perkembangan teknologi telah mengantarkan elektronika beralih dari orde mikro ke nano, yang berarti komponen elektronika kelak dapat dibuat dalam ukuran seribu kali lebih kecil dibandingkan generasi mikroelektronika sebelumnya. Pada awal tahun '90-an, Dr. Rohrer, penemu tunneling electron microscope dan pemenang hadiah Nobel bidang fisika tahun 1986, meramalkan bahwa mikroelektronika akan segera digantikan oleh nanoelektronika atau quantum dot. Sedang prof. Petel (president UCLA) meramalkan bahwa teknologi photonik akan menggantikan mikroelektronika di awal abad 21 ini. Feyman pada akhir tahun 1959 juga telah meramalkan akan hadirnya teknologi ini pada abad 21.

          Para perintis nanoteknologi, suatu bidang baru teknologi miniatur, telah melihat kemungkinan penggunaan materi seukuran molekul untuk membuat komponen elektronika di masa depan. Dalam teknologi ini, ukuran sirkuit-sirkuit elektronika bisa jadi akan lebih kecil dibandingkan garis tengah potongan  rambut atau bahkan seukuran dengan diameter sel darah manusia. Ukuran transistor di masa mendatang akan menjadi sangat kecil berskala atom yang disebut quantum dot.

          Suatu ketika di bulam Mei 1988, dalam acara konferensi pengembangan antariksa di Pittsburg, K. Eric Drexler, pakar komputer dari Universitas Stanford, Amerika Serikat, mengemukakan tentang peluang pengembangan nanoteknologi di masa mendatang. Teknologi ini didasarkan pada kemampuan membuat perangkat elektronika dengan ketelitian setingkat ukuran atom. Drexler melihat bahwa makhluk hidup merupakan bukti adanya nanoteknologi. Dexler menguraikan kemungkinan pembuatan alat seukuran molekul yang proses kerjanya menyerupai molekul dari protein yang menjalankan fungsinya di dalam tubuh manusia. Drexler juga meramalkan bahwa zaman nanoteknologi akan dimulai memasuki awal milenium tiga ini.

          Dengan beralih ke nanoteknologi ini, tentu saja bidang yang paling banyak dipengaruhi adalah dalam disain komputer. Molekul-molekul akan dihimpun sehingga membentuk komponen elektronika yang mampu menjalankan tugas tertentu. Suatu terobosan besar akan terjadi bila para pakar dapat mewujudkan hal tersebut untuk membuat nanokomputer. Dengan komponen seukuran molekul, nanokomputer dapat masuk ke dalam kotak seukuran satu mikrometer. Komputer ini mampu bekerja ratusan ribu kali lebih cepat dibandingkan mikrokomputer elektronik yang ada saat ini.

          Penelitian yang kini sedang dilakukan oleh para pakar adalah mengembangkan metode penggantian dengan materi protein terhadap molekul, alat memori dan struktur lain yang kini ada di dalam komputer. Jacob Hanker, profesor rekayasa biomedik dari Universitas North Caroline, AS, telah berhasil melakukan percobaan membuat komponen semikonduktor dengan bahan-bahan biologis. 

          Mesin-mesin elektronik yang dinamai juga kuantum elektronik akan memiliki kemampuan mengolah pulsa yang jauh lebih besar. Kuantum teknologi ini akan mampu menerobos keterbatasan dan kejenuhan mikroelektronika yang ada saat ini. Perusahaan komputer IBM saat ini sedang merancang komputer dengan teknologi kuantum yang disebut kuantum komputer. Jika komputer tersebut telah memasuki pasar, maka komputer generasi pendahulu yang masih menggunakan teknologi mikroelektronika bakal tersingkir. Teknologi baru ini bakal segera mengubah sistim jaringan telekomunikasi di awal milenium tiga ini. Teknologi ini juga akan membawa dunia kepada ciri-ciri baru dalam perangkat teknologinya, yaitu : berukuran sangat kecil, berkerapatan tinggi, kecepatan kerjanya tinggi, bermulti fungsi, memiliki kontrol yang serba automatik, hemat dalam konsumsi energi dan ramah lingkungan.

Read More

Rangkaian Alarm Sepeda Motor

Ikhtisar

Sirkuit ini dirancang untuk menciptakan sebuah sistem alarm peringatan dini terhadap setiap bentuk pencurian yang signifikan kepada pemilik sepeda motor atau sepeda.
Terminologi

* Mercury Switch - saklar dikonstruksi menjadi sebuah tabung gelas tertutup atau amplop berisi dua atau lebih kontak listrik dan sejumlah kecil atau manik merkuri logam cair
* BC547 - transistor NPN sinyal kecil yang dirancang untuk beralih tujuan umum dan amplifikasi karena tegangan rendah, rendah saat ini dan tiga pilihan yang berbeda keuntungan
* BC557 - transistor PNP tujuan umum digunakan untuk amplifikasi dan beralih karena tegangan rendah saat ini dan rendah

Sirkuit Penjelasan

Sistem alarm ini dapat dimanfaatkan sejumlah saklar normal terbuka seperti saklar (tilt) merkuri. Berfungsi dengan memungkinkan atau mengganggu aliran arus listrik dalam suatu rangkaian. Posisi fisik atau alignment tombol dalam kaitannya dengan gravitasi bumi adalah di mana fungsi dari tombol tergantung banyak. Tidak ada arus akan mengalir ke kontak listrik selama merkuri tetap berada di titik terendah dari bola kaca. Namun, setelah saklar dimiringkan pada sudut tertentu atau arah, merkuri cair akan menyentuh set kontak dan akan menghasilkan sambungan listrik antara kontak. Ketika saklar dimiringkan kembali ke arah yang berlawanan arus listrik berhenti segera.

Saklar merkuri diposisikan sedemikian rupa sehingga mereka akan menutup ketika sepeda motor itu diangkat dari side stand nya, didorong ke depan off berdiri pusatnya, atau kemudi tersebut akan dipindahkan. Sirene akan berbunyi selama setidaknya satu penyihir yang akan menutup. Alarm akan mengatur ulang, kira-kira setelah dua menit, ketika switch telah dibuka lagi. Mengubah nilai kapasitor C1 perubahan waktu tunda untuk alarm untuk mengubah OFF. Bila alarm adalah diam, tidak ada arus yang hampir digunakan.

Sirkuit harus benar dilindungi dari kondensasi atau kelembaban karena ini dapat menyebabkan sirkuit untuk tidak berfungsi dengan baik. Komponen harus sesuai dengan ukuran kandang sehingga dapat wirings terlindung dengan baik. Atau, saklar tersembunyi dapat digunakan sebagai pengganti saklar kunci. Juga kontak, relay yang biasanya tertutup dapat digunakan saat kunci kontak energi pada kumparan relay dan alarm akan menetapkan sendiri pada memutar kunci kontak OFF
Aplikasi

Secara umum, sepeda motor sistem alarm berfungsi dengan cara yang berbeda dibandingkan dengan yang ada di mobil. Alarm ini dapat dibuat dalam beberapa bentuk seperti penerima remote di mana alarm memiliki kemampuan untuk dikendalikan melalui remote control, seperti sensor kemiringan di mana sebuah sensor keseimbangan merkuri digunakan oleh yang berkait pada sepeda motor yang merupakan cara yang dijamin deteksi gangguan, dan sebagai shock sensor dimana sinyal marabahaya keras dihasilkan karena sinyal yang ditransmisikan ke kotak alarm ketika sepeda motor dirusak, menyentuh, atau dipindahkan.

Memilih sistem alarm yang tepat harus mempertimbangkan faktor-faktor berikut seperti dimensi speaker alarm, dimensi unit utama, suhu kerja, statis saat ini, volume memperingatkan, frekuensi kerja, berbagai remote, dan fungsi dasar seperti auto re-mempersenjatai, alarm bisu, sensitivitas penyesuaian jarak jauh, temuan anti-pembajakan, remote sepeda motor, lengan terpencil dan melucuti, dan mesin cutoff terpencil.

The switch merkuri sangat berguna dalam berbagai jenis aplikasi, terlepas dari ancaman berbahaya dari merkuri kimia, terutama ketika diizinkan untuk menguapkan. Meskipun dapat ditangani dengan aman, merkuri dapat menyebabkan kematian atau kerusakan saraf jika kulit kontak atau konsumsi disengaja terjadi. Inilah sebabnya mengapa banyak produsen mulai mengganti switch merkuri dengan metode mekanis lainnya dari mengganggu arus listrik. Di sisi lain, mereka masih dicari karena akurasi mereka seperti penginderaan level air, buka / tutup kotak, termostat kamar, gerak-diaktifkan detektor bom, kap mobil dan aktivasi batang ringan, dan sirkuit rumah pencahayaan.

Read More

ELEKTRONIKA

        Elektronika adalah ilmu yang mempelajari alat listrik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuat dalam satuan listrik alat seperti komputer, peralatan elektronik, termokopel, semikondktor, dan lain sebagainya. Ilmu yang mempelajari alat-alat seperti ini merupakan cabang dari ilmu fisika, sementara bentuk desain dan pembuatan sirkuit elektoniknya adalah bagian dari teknik elektronika,teknik komputer, dan ilmu/teknik elektronika dan instrumentasi.

Alat-alat yang menggunakan dasar kerja elektronika ini disebut sebagai peralatan elektronik (electronic devices). Contoh peralatan (piranti) elektronik ini: Tabung Sinar Katode (Cathode Ray Tube, CRT), radio, TV, perekam kaset, perekam kaset video (VCR), perekam VCD, perekam DVD, kamera video, kamera digital, komputer pribadidesk-top, komputer Laptop, PDA (komputer saku), robot, smart card, dll.

Read More