Circuits and Electronics Lectures (Videos)

This video lecture course by Prof. Anant Agarwal of MIT is designed to serve as a first course in an undergraduate electrical engineering, or electronics engineering or computer science curriculum. This course introduces the fundamentals of the lumped circuit abstraction. Topics covered include: resistive elements and networks; independent and dependent sources; switches and MOS transistors; digital abstraction; amplifiers; energy storage elements; dynamics of first- and second-order networks; design in the time and frequency domains; and analog and digital circuits and applications. Design and lab exercises are also significant components of the course.

Lecture-1 : Introduction and Lumped Circuit Abstraction. (Link)

Lecture-2 : Basic Circuit Analysis Method (KVL and KCL Method). (Link)

Lecture-3 : Superposition, Thevenin and Norton. (Link)

Lecture-4 : The Digital Abstraction. (Link)

Lecture-5 : Inside the Digital Gate. (Link)

Lecture-6 : Nonlinear Analysis. (Link)

Lecture-7 : Incremental Analysis. (Link)

Lecture-8 : Dependent Sources and Amplifiers. (Link)

Lecture-9 : MOSFET Amplifier Large Signal Analysis Part 1. (Link)

Lecture-10 : MOSFET Amplifier Large Signal Analysis Part 2. (Link)

Lecture-11 : Amplifiers – Small Signal Model. (Link)

Lecture-12 : Small Signal Circuits. (Link)
Lecture-13 : Capacitors and First-Order Systems. (Link)
Lecture-14 : Digital Circuit Speed. (Link)
Lecture-15 : State and Memory. (Link)
Lecture-16 : Second-Order Systems Part 1. (Link)
Lecture-17 : Second-Order Systems Part 2. (Link)
Lecture-18 : Sinusoidal Steady State. (Link)
Lecture-19 : The Impedance Model. (Link)
Lecture-20 : Filters. (Link)
Lecture-21 : The Operational Amplifier Abstraction. (Link)
Lecture-22 : Operational Amplifier Circuits. (Link)
Lecture-23 : Op Amps Positive Feedback. (Link)
Lecture-24 : Energy and Power. (Link)
Lecture-25 : Energy, CMOS. (Link)
Lecture-26 : Violating the Abstraction Barrier. (Link)

Basic Electronics Lectures (Videos)

A video lecture series on Basic Electronics by Prof. by Prof T.S.Natarajan, IIT Madras as part of National Programm on Technology Enhanced Learning by Indian Institute of Technology (IITs) and Indian Institute of Science (IISc) includes, Introduction to Basic Electronics, Electronic Devices, Laws and Theorems in Basic Electronics, Semi Conductor Diodes, Application of Diodes, Wave Shaping using Diodes, Zener Diode Characteristics, Transistors, Transistor Biasing, Characteristic of an Amplifier, Hybrid Equivalent Circuit, H-Parameters, Circuit Analysis using H-Parameters, Frequency Analysis, Integrated Chip, Four Types of Feed Back, Oscillators…

Lecture – 1 Introduction to Basic Electronics. (Link)
Lecture – 2 Electronic Devices 1. (Link)

Lecture – 3 Electronics Devices 2. (Link)

Lecture – 4 Some Useful Laws in Basic Electronics.(Link)

Lecture – 5 Some Useful Theorems in Basic Electronics. (Link)

Lecture – 6 Semi Conductor Diodes. (Link)

Lecture – 7 Application of Diodes. (Link)

Lecture – 8 Wave Shaping using Diodes Electronics. (Link)

Lecture – 9 Zener Diode Characteristics. (Link)

Lecture – 10 Transistors. (Link)

Lecture – 11 Transistor Biasing 1. (Link)

Lecture – 12 Transistor Biasing 2. (Link)

Lecture – 13 Basic Characteristic of an Amplifier. (Link)

Lecture – 14 Hybrid Equivalent Circuit, H-Parameters. (Link)

Lecture – 15 Circuit Analysis using H-Parameters. (Link)

Lecture – 16 Frequency Response of Amplifiers. (Link)

Lecture – 17 Frequency Analysis. (Link)

Lecture – 18 Power Amplifiers. (Link)

Lecture – 19 Differential Amplifiers CKT. (Link)

Lecture – 20 Integrated Chip. (Link)

Lecture – 21 Typical Characteristic of Operation Amplifier. (Link)

Lecture – 22 Four Types of Feed Back 1 Electronics. (Link)

Lecture – 23 Four Types of Feed Back 2 Electronics. (Link)

Lecture – 24 Mathematical Operations 1. (Link)

Lecture – 25 Mathematical Operations 2. (Link)

Lecture – 26 Mathematical Operations 3. (Link)

Lecture – 27 Characteristics of Operation Amplifier 1. (Link)

Lecture – 28 Characteristics of Operation Amplifier 2. (Link)

Lecture – 29 Characteristics of Operation Amplifier 3. (Link)

Lecture – 30 Inverter – Non-Inverter Circuits. (Link)

Lecture – 31 Applications of Op Amps. (Link)

Lecture – 32 Non-Linear Op Amp circuits. (Link)

Lecture – 33 Applications of Op Amps. (Link)

Lecture – 34 Active Diode Circuits. (Link)

Lecture – 35 Oscillators. (Link)

Lecture – 36 Logarithmic and Anti-Logarithmic Amplifier. (Link)

Lecture – 37 Filters. (Link)

Lecture – 38 Uni-Junction Transistor. (Link)

Lecture – 39 Silicon Controlled Rectifier. (Link)

Lecture – 40 Field Effect Transistor. (Link)

Driver Motor DC pada Robot Beroda dengan Konfigurasi H-BRIDGE MOSFET

Nah berikut ini ane tulis tentang driver motor yang biasa ane gunakan pada robot beroda, driver motor ini menggunakan mosfet, nah berikut uraian penjelasannya:

Teori Motor DC:

Motor DC adalah piranti elektronik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak rotasi. Pada motor DC terdapat jangkar dengan satu atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan berujung pada cincin belah (komutator). Dengan adanya insulator antara komutator, cincin belah dapat berperan sebagai saklar kutub ganda (double pole, double throw switch). Motor DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz, yang menyatakan ketika sebuah konduktor beraliran arus diletakkan dalam medan magnet, maka sebuah gaya (yang dikenal dengan gaya Lorentz) akan tercipta secara ortogonal diantara arah medan magnet dan arah aliran arus. Mekanisme ini diperlihatkan pada Gambar berikut ini.

Bagan mekanisme kerja motor DC magnet permanen

Motor DC yang digunakan pada robot beroda umumnya adalah motor DC dengan magnet permanen. Motor DC jenis ini memiliki dua buah magnet permanen sehingga timbul medan magnet di antara kedua magnet tersebut. Di dalam medan magnet inilah jangkar/rotor berputar. Jangkar yang terletak di tengah motor memiliki jumlah kutub yang ganjil dan pada setiap kutubnya terdapat  lilitan. Lilitan ini terhubung  ke area kontak yang disebut komutator. Sikat  (brushes)  yang terhubung ke kutub positif dan negatif motor memberikan daya ke lilitan sedemikian rupa sehingga kutub yang satu akan ditolak oleh magnet permanen yang berada di dekatnya, sedangkan lilitan lain akan ditarik ke magnet permanen yang lain sehingga menyebabkan jangkar berputar. Ketika jangkar berputar, komutator mengubah lilitan yang mendapat pengaruh polaritas medan magnet sehingga jangkar akan terus berputar selama kutub positif dan negatif motor diberi daya. Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan Persamaan berikut.

Pengendalian kecepatan putar motor DC dapat dilakukan dengan mengatur besar tegangan terminal motor V_TM. Metode lain yang biasa digunakan untuk mengendalikan kecepatan motor DC adalah dengan teknik modulasi lebar pulsa atau Pulse Width Modulation (PWM).

Teori H-Bridge MOSFET:

H-bridge adalah sebuah perangkat keras berupa rangkaian yang berfungsi untuk menggerakkan motor.  Rangkaian ini diberi nama H-bridge karena bentuk rangkaiannya yang menyerupai huruf H seperti pada Gambar berikut.

Konfigurasi H-Bridge MOSFET

Rangkaian ini terdiri dari dua buah MOSFET kanal P dan dua buah MOSFET kanal N. Prinsip kerja rangkaian ini adalah dengan mengatur mati-hidupnya ke empat MOSFET tersebut. Huruf M pada gambar adalah motor DC yang akan dikendalikan.  Bagian atas rangkaian akan dihubungkan dengan sumber daya kutub positif, sedangkan bagian bawah rangkaian akan dihubungkan dengan sumber daya kutub negatif. Pada saat MOSFET A dan MOSFET D on sedangkan MOSFET B dan MOSFET C off, maka sisi kiri dari gambar motor akan terhubung dengan kutub positif dari catu daya, sedangkan sisi sebelah kanan motor akan terhubung dengan kutub negatif dari catu daya sehingga motor akan bergerak searah jarum jam dijelaskan pada Gambar berikut.

H-bridgekonfigurasi MOSFET A&D on, B&C off

 Sebaliknya,  jika MOSFET B dan MOSFET C on sedangkan MOSFET A dan MOSFET D off, maka sisi kanan motor akan terhubung dengan kutub positif dari catu daya sedangkan sisi kiri motor akan terhubung dengan kutub negatif dari catu daya. Maka motor akan bergerak berlawanan arah jarum jam dijelaskan pada Gambar berikut.

H-bridgekonfigurasi MOSFET A&D off, B&C on

Konfigurasi lainnya adalah apabila  MOSFET A dan MOSFET B sedangkan MOSFET C dan MOSFET D off. Konfigurasi ini akan menyebabkan sisi kiri dan kanan motor terhubung pada kutub yang sama yaitu kutub positif sehingga tidak ada perbedaan tegangan diantara dua buah polaritas motor, sehingga motor akan diam. Konfigurasi seperti ini disebut dengan konfigurasi break. Begitu pula jika MOSFET C dan MOSFET D saklar on, sedangkan MOSFET A dan MOSFET C off, kedua polaritas motor akan terhubung pada kutub negatif dari catu daya.Maka tidak ada perbedaan tegangan pada kedua polaritas motor, dan motor akan diam. Konfigurasi yang harus dihindari adalah pada saat MOSFET A dan MOSFET C on  secara bersamaan atau MOSFET B dan MOSFET D on  secara bersamaan. Pada konfigurasi ini akan terjadi hubungan arus singkat antara kutub positif catu daya dengan kutub negatif catu daya.

Konfigurasi Pengujian H-bridge MOSFET

Nah temen2 udah baca teorinya diataskan… sip semoga temen2 faham ^_^. Oke deh ni dia ane share rangkaian skematic driver motor DC MOSFET yang ane gunakan pada robot ane.

Transistor jenis Mosfet dipilih karena transistor ini terkenal karena kesanggupan dilalui arus  yang relatif besar jika  dibandingkan dengan transistor lain, serta memiliki daya disipasi yang kecil. Sehingga Transistor ini dapat menghemat pemakaian daya. Sisi masukan  tegangan  rendah dengan sisi tegangan motor dipisahkan dengan optocoupler. Ground untuk tegangan motor dan tegangan rendah juga dipisahkan. Hal ini dimaksudkan untuk memproteksi pengendali dari arus besar  yang mungkin terjadi apabila ada komponen pada tegangan besar yang mengalami kerusakan.

Nah temen2 bisa menggunakan optocoupler dari sharp tipe PC817 datasheetnya dapat didownload disini atau menggunakan optocouler ISP521 datasheetnya dapat di download disini.

IRF530

datasheet IRF540 (mosfet tipe N, current 22 A) disini.

IRF640

datasheet IRF740 (mosfet tipe N, current 10 A) disini.

datasheet IRF9530 (mosfet tipe P, current 12 A) disini.

datasheet IRF9540 (mosfet tipe P, current 19 A) disini.

IRF9640

Dan ini dia hasil rancangan board nya (bukan ane yg buat jadi gak bisa ane share hasil rancangan board nya di sini maaf ya ^_^)

Semoga bermanfaat buat temen2 dan dapat dijadikan referensi. Salam Robotika ^_^

Membuat Zero Detector

Zero Detector

Bagian ini berfungsi untuk mendeteksi sinyal AC saat mengalami tegangan nol volt (saat zero). Proses pendeteksiannya dengan menggunakan komparator. Komparator yang digunakan adalah LM393. Komparator ini termasuk jenis Low Power Low Offset Voltage Dual Comparator. Outputnya menggunakan open collector. Rangkaian komparator ini dirangkai berdasarkan rangkaian yang terdapat pada penjelasan datasheet-nya. Rancangan rangkaiannya ialah sebagai berikut:

Gambar Rangkaian Zero Detector

Prinsip kerjanya dengan membandingkan tegangan AC terhadap tegangan referensi yang dihubungkan ke ground (0 volt). Masukan AC berasal dari trafo step down yang sudah diturunkan lagi dengan resistor pembagi tegangan.

Saat fase positif komparator akan menghasilkan output high (Vcc) dan saat fase negatif komparator akan menghasilkan output low (0 volt). Jadi outputnya adalah gelombang kotak dengan frekuensi sesuai dengan frekuensi AC-nya yaitu 50 Hz.

Pada saat Positive Going Transition (PGT) atau Negative Going Transition (NGT) inilah saat terjadi zero. PGT atau NGT inilah yang dibaca oleh mikrokontroler sebagai zero.

Karakteristik Triac

Struktur Triac sebenarnya adalah sama dengan dua buah SCR namun arahnya bolak-balik dan kedua gate-nya disatukan. Triac yang digunakan dalam penelitian ini adalah seri BT13X. Simbol Triac ditunjukkan di Gambar 1. Triac biasa juga disebut tiristor bi-directional.

Gambar 1. Simbol Triac

Triac bekerja mirip seperti SCR yang paralel bolak-balik, sehingga dapat melewatkan arus dua arah. Kurva karakteristik jika dilihat dari arus dan tegangannya terlihat di Gambar 2.

Gambar 2. Karakteristik kurva I-V Triac

Pada datasheet akan lebih detail diberikan besar parameter-parameter seperti V_bo dan -V_bo, lalu I_GT dan -I_GT, I_h serta -I_h dan sebagainya. Umumnya besar parameter ini simetris antara yang plus dan yang minus. Dalam perhitungan desain, dapat dianggap parameter ini simetris sehingga lebih mudah dihitung.

MOC302X

MOC302X adalah driver Triac yang didalamnya menggunakan isolasi optis (optocoupler). Driver ini menjembatani sinyal triger yang berasal dari kontroler yang umumnya memiliki level tegangan dan arus kecil dengan bagian beban yang memiliki tegangan dan arus yang relatif tinggi. Skema dalam MOC302X ini terlihat di Gambar 3.

Gambar 3. Skema dalam MOC302X

Komponen ini memiliki 6 kaki dengan 2 kaki yang tidak digunakan. Kaki anoda (1) dihubungkan ke Vcc, kaki katoda (2) dihubungkan dengan pulsa triger yang active low. Fungsi triger dengan active low ini adalah untuk menghindari kontroler melakukan sourcing (mengeluarkan arus) sehingga tidak membebani kontroler yang umumnya hanya mampu mengeluarkan arus yang sangat kecil. Kaki 4 dan 6 dihubungkan dengan beban. Kaki 3 dan 5 tidak digunakan. Rangkaiannya terlihat seperti Gambar 4.

Gambar 4. Rangkaian dasar MOC302X

Pada saat ada pulsa low di kaki 2 maka dioda dalam MOC302X akan memancarkan cahaya sehingga arus dari beban dapat mengalir dari kaki 6 melalui driver dan keluar melalui kaki 4 yang akan mentriger kaki gate Triac yang bersangkutan. Pada saat itulah Triac dalam keadaan ON sehingga dapat mengalirkan daya sesuai dengan waktu firing-nya.

===================================================================

Referensi:

• http://id.wikipedia.org/wiki/Triac
• Anonim, 1999. ‘Three Quadrant Triacs bring major benefit to OEMs’
• http://www.semiconductors.philips.com, Netherlands.
• Xiaobo Tan dkk, 1998. “Characteristic and Firing Control of Thyristor Controlled Series Compensation Installations” IEEE Press, New York.