Reka Bentuk Elektrik

BAB 2
APLIKASI TEKNOLOGI

2.3 REKA BENTUK ELEKTRIK

2.3.1 Elemen Sistem Elektrik iaitu 2

Sumber, Medium, Beban dan Kawalan

Sumber

Kawalan Elemen Medium Elektrik
elektrik

Beban

(A) Sumber 3

 Sumber tenaga elektrik berpunca daripada bateri, solar, jana kuasa dan
sebagainya.

Sumber

Sumber yang boleh Sumber yang tidak boleh
diperbaharui diperbaharui

a) Sumber yang boleh a) Sumber ini tidak dapat
digunakan semula dikitar semula

b) Bekalan tenaga ini akan b) Sumber ini akan habis
kekal selama-lamanya
c) Contoh : Gas, petroleum,
c) Contoh : Angin, matahari, arang batu dan tenaga
air dan ombak nuklear

(B) Medium 4

 Ialah perantara antara sumber dan beban.
 Berfungsi untuk mengalirkan arus elektrik.
 Terbahagi kepada dua jenis, iaitu :

1) medium berwayar
2) medium tanpa wayar

Medium berwayar Medium tanpa wayar

(C) Beban 5

 Ialah sebarang peralatan elektrik yang disambungkan pada litar
elektrik untuk membolehkannya berfungsi dan beroperasi.

 Akan menghasilkan kesan tertentu seperti bunyi daripada pembesar
suara, cahaya daripada lampu dan putaran daripada motor.

Beban yang digunakan menghasilkan kesan putaran
daripada motor elektrik pada pengadun makanan

(D) Kawalan 6

 Ialah bahagian yang mengawal aliran arus elektrik dengan selamat
seperti memutus dan menyambungkan litar.

 Boleh dilakukan secara manual atau automatik.

 Contohnya, pemutus litar bocor bumi (ELCB) akan memutuskan
bekalan elektrik ke rumah secara automatik jika berlaku kebocoran
arus atau litar pintas dan kawalan suhu dilakukan secara manual
pada seterika.

Kawalan suhu secara Kawalan suis secara automatik
manual pada seterika pada pemutus litar

Jenis-jenis Arus 7

Arus Ulang-alik (AU) Arus Terus (AT)

• Contoh penggunaan arus jenis ini ialah • Arus terus mengalirkan arus elektrik pada
sistem penjanaan dan pengagihan arah yang tetap atau sehala.
elektrik dari stesen jana kuasa hingga ke
rumah. • Arus ini merujuk kepada sistem kuasa
dengan hanya satu kekutuban voltan
• Voltan untuk arus ini boleh dinaikkan atau arus.
dan diturunkan dengan menggunakan
transformer. • Sumber arus terus adalah daripada
bateri, dinamo jenis komutator dan sel
• Voltan tinggi direndahkan kepada 240V solar.
untuk kegunaan di rumah.
1. Arus terus boleh diperolehi daripada bekalan
• Penghantaran bekalan elektrik arus ulang alik dengan menggunakan diod
dilakukan dalam keadaan voltan yang atau rektifier yang membenarkan arus
tinggi supaya dapat merendahkan nilai mengalir sehala sahaja.
arus. Ini bertujuan untuk mengurangkan
kehilangan kuasa semasa proses 2. Arus terus jua boleh ditukar kembali ke arus
penghantaran ulang-alik dengan menggunakan inverter
atau set motor-penjana.

2.3.2 Menunjukkan Cara Reka Bentuk 8
Litar Peralatan Elektrik

(A) Keselamatan

 Ciri keselamatan dalam peralatan
elektrik adalah penting untuk
melindungi pengguna dan peralatan
tersebut daripada berlakunya litar
pintas.

 Kebanyakan peralatan elektrik
mempunyai ciri-ciri keselamatan untuk
melindungi keselamatan pengguna
daripada terkena renjatan elektrik.

(B) Kedudukan Peranti Dalam Litar 9

 Rajah menunjukkan contoh litar elektrik pada periuk nasi elektrik.

 Kedudukan peranti seperti sensor tekanan, sensor suhu dan elemen
pemanas diletakkan bersama dengan litar bertujuan untuk
menjimatkan ruang.

 Selain itu, penekanan aspek keselamatan dan susunan litar yang kemas
menjadikan reka bentuk litar elektrik sesuai untuk tujuan komersial.

(C) Sambungan Litar 10

 Sambungan litar pada komponen disusun mengikut fungsi yang dikehendaki.
 Terdapat litar tertutup, litar buka dan litar pintas dalam penyambungan litar elektrik.

Litar tertutup

• Terdiri daripada satu kitaran lengkap pergerakan voltan, arus dan kuasa
dalam satu litar elektrik.

• Mentol akan menyala apabila suis ditutup.

Litar buka

• Litar ini tidak mempunyai satu kitaran lengkap voltan, arus dan kuasa
dalam satu litar elektrik.

• Mentol tidak akan menyala apabila suis dibuka.

Litar pintas

• Berlaku apabila wayar positif (+) yang bocor bersentuhan dengan
wayar negative (−) yang bocor tanpa melalui mentol atau beban.

• Percikan bunga api akan menyebabkan kebakaran.

Litar bypass 11

• Terjadi kerana penyambungan wayar dibuat pada fius
yang sama untuk skoet perkakasan elektrik yang berlainan.

• Contohnya, satu fius di papan agihan elektrik digunakan
untuk perkakasan peti sejuk dan penghawa dingin.

Litar salah kekutuban

• Ialah sambungan yang tersalah pasang pada litar elektrik.
• Contoh, LED tidak akan menyala kerana kaki katod

disambungkan pada punca positif bateri sedangkan kaki
katod LED perlu disambung pada punca negatif bateri.

Litar arus bocor

• Ialah litar yang terjadi akibat daripada kebocoran arus
pada wayar hidup dengan badan logam perkakasan
elektrik.

2.3.3 Membuat Pengiraan Parameter 12
Elektrik dalam Reka Bentuk Litar

 Voltan, arus, rintangan dan kuasa adalah parameter elektrik.

 Hubungan antara voltan dan arus elektrik adalah berkadar
terus. Apabila voltan bertambah, arus elektrik akan juga
bertambah.

 Hubungan antara rintangan dan arus elektrik adalah
berkadar songsang. Apabila rintangan bertambah, arus
elektrik akan berkurangan.

 Pengiraan menggunakan Hukum Ohm: 13

a) Mencari nilai voltan (Volt) (V) b) Mencari nilai arus (Ampere) (I)

V=IR I = V
R

c) Mencari nilai rintangan (Ohm) (R) d) Rumus bagi kuasa (Watt) (P)

R = V P=VI
I

 Contoh pengiraan: 14

(a) (b) (c)

Nilai voltan: Nilai arus: Nilai rintangan:

V=I×R I = V R= V
V = 0.5 A × 12 Ω R I
V=6V
I = 3V R = 3V
Nilai kuasa: 12 Ω 1.5 A
P=V×I R=2Ω
P = 6 V × 0.5 A I = 0.25 A
P=3W

2.3.4 Menghasilkan Lakaran Reka 15
Bentuk Litar Elektrik yang akan
Dibuat

 Lakaran perlu dibuat sebagai gambaran awal projek tersebut sebelum gajet
dibina.

 Ini bertujuan untuk memastikan kuantiti dan kedudukan yang betul bagi
komponen-komponen seperti bateri, mentol atau LED, suis dan kepanjangan
wayar.

 Selepas lakaran litar elektrik dibina, langkah seterusnya adalah melakar reka
bentuk litar skematik.

 Contoh lakaran projek litar elektrik dan lakaran skematik litar adalah seperti
yang berikut.

Lakaran litar elektrik 16

Lakaran skematik litar

Pengiraan Parameter 17

 Pengiraan parameter dilakukan untuk mengetahui sama ada
kecerahan mentol bersesuaian atau tidak dengan keluasan
projek.

Jumlah rintangan:

R = V
I

R = 3V
0.6 A
R=5Ω

 Nilai rintangan bagi litar ialah 5 ohm.

 Pemilihan mentol perlu sesuai dengan voltan yang dihasilkan
pada litar elektrik supaya kecerahan mentol dalah maksimum.

Bagaimana Suis Mikro Berfungsi 18

Pintu almari Suis mikro Litar elektrik Bekalan Mentol
ditutup ditekan terbuka arus elektrik terpadam

terputus

Pintu almari Suis mikro Litar elektrik Bekalan arus Mentol
dibuka dilepaskan tertutup elektrik menyala

bersambung

2.3.5 Menganalisis Elemen Sistem 19
Elektrik pada Gajet yang akan
Dihasilkan

1. Satu analisis elemen elektrik iaitu sumber, medium, kawalan dan beban akan dilakukan.
2. Litar elektrik yang lengkap terdiri daripada beberapa elemen.

Sumber Medium
Bateri
• Dua biji bateri bersaiz AA Wayar
• Nilai voltan: 3 V • Wayar lembar tunggal
• Panjang bersesuaian dengan saiz
Beban
Mentol kota serba guna
• Satu biji mentol
• Mentol bernilai 0.75 voltan Kawalan

Suis
• Suis mikro
• Bertindak sebagai suis tekan buka

3. Elemen disambung secara bersiri dalam litar. 20

4. Litar bergambar yang diterjemahkan daripada litar skematik merupakan litar

asas yang hanya memberi gambaran awal sebelum litar bergambar sebenar

dibuat.

5. Litar bergambar ini tidak mengambil kira saiz dan kepanjangan wayar yang
diletakkan dalam kotak serba guna.

6. Elemen dalam litar elektrik ini memberi gambaran awal tentang kedudukan
elemen-elemen dan kaedah penyambungan suis mikro.

7. Rajah berikut ialah litar bergambar yang diterjemahkan daripada litar
skematik.

Litar asas untuk pembinaan gajet elektrik pada kotak serba guna

7. Lukisan skematik dan lukisan bergambar dapat membantu kita 21
memahami sesuatu litar dan membuat pemilihan serta pemasangan
litar yang betul.

8. Lukisan bergambar dilukis dalam bentuk gambaran sebenar bagi
susunan komponen berdasarkan lukisan skematik.

INFO EKSTRA

❑ Suis mikro dapat berfungsi sebagai suis tekan tutup
atau suis tekan buka bergantung kepada
sambungan wayar pada tamatan.

❑ Suis mikro mempunyai 3 terminal, iaitu terminal
COM (Common), terminal NO (Normally Opened)
dan terminal NC (Normally Closed).

❑ Untuk sambungan sebagai suis tekan buka,
sambungkan wayar pada terminal COM dan NC.
Jika suis tekan tutup, sambungkan wayar pada
terminal COM dan NO.

Menganalisis Elemen Sistem Elektrik 22

 Analisis dilakukan untuk memastikan setiap elemen dalam litar elektrik
mencukupi dan mematuhi nilainya.

Bil. Elemen elektrik Kuantiti Nilai parameter Sambungan
3V
1 Sumber – bateri 2 Positif bekalan ke mentol
saiz AA 5 ohm
2 – Mentol
2 Beban – mentol Mengikut saiz
– Sambungan daripada bateri
3 Medium – wayar ketinggian ke mentol, kemudian ke
lembar tunggal dan terminal suis mikro

4 Kawalan – suis kelebaran Mentol ke terminal NC
kotak (Nomarlly Closed) suis mikro
dan terminal COM
1 (Common) ke puncak
negatif bekalan elektri

23

2.3.6 Membina Gajet Elektrik Berfungsi

1. Berdasarkan lakaran reka bentuk litar yang telah dihasilkan, terjemahkan lakaran tersebut
kepada litar bergambar untuk membina gajet elektrik berfungsi.

2. Berdasarkan litar bergambar berikut, gajet tersebut akan dipasang di dalam kotak serba guna.

Litar bergambar gajet elektrik Kedudukan gajet elektrik di
dalam kotak serba guna

Langkah-Langkah Pembinaan Litar Gajet Elektrik 24

Langkah 1 : Sediakan Langkah 2 : sediakan Langkah 3 : Tentukan
bahan-bahan yang satu mentol, dua bateri susunan dan kedudukan
diperlukan. Rujuk bersaiz AA, pemegang gajet pada kotak serba
lakaran atau litar bateri, suis mikro dan guna
bergambar yang telah wayar lembar tunggal
dibuat mengikut saiz

Langkah 4 : Lakukan Langkah 5 : Pasang
penyambungan litar penyambungan litar
gajet gajet itu pada kotak
serba guna

2.3.7 Membuat Pengujian dan 25
Penilaian Kefungsian Gajet

(A) Pengujian

 Pengujian dilakukan pada gajet bertujuan untuk memastikan gajet
pada litar dapat berfungsi seperti mana yang dikehendaki.

 Sambungan mentol dan suis dipasang mengikut litar skematik dan litar
bergambar.

 Litar disambung dengan sumber elektrik, iaitu bateri. Ujian dilakukan
apabila suis mikro dilepaskan dan mentol menyala.

(B) Penilaian 26

 Penilaian dilakukan ke atas semua komponen pada gajet
elektrik setelah pengujian dibuat.

 Jadual berikut menunjukkan contoh penilaian yang dilakukan
pada gajet.

Bil. Aspek yang Berfungsi atau Catatan
dinilai tidak berfungsi

1 Mentol Berfungsi Mentol menyala apabila kotak dibuka dan
terpadam apabila ditutup

2 Pendawaian Berfungsi Semua wayar disambung kepada semua
wayar komponen

3 Litar Berfungsi Bekalan kuasa berjalan lancar

4 Bateri Berfungsi Membekalkan kuasa yang mencukupi

5 Suis mikro Berfungsi Berfungsi dengan baik

(C) Hasil Penilaian 27

 Kecerahan lampu pada gajet gagal menerangi keseluruhan
ruang di dalam kotak serba guna.

 Susunan pemasangan wayar perlu ditempatkan di bahagian
yang tidak dapat dilihat seperti di bahagian bawah kotak serba
guna.

 Pemegang bateri diletakkan dibahagian belakang bateri supaya
kelihatan kemas dan bateri lemah mudah digantikan.

 Kedudukan suis mikro adalah tepat kerana apabila pintu kotak
ditutup, tuil penolak suis mikro akan tertekan.

2.3.8 Mencadang Penambahbaikan 28
ke atas Reka Bentuk Gajet yang
Telah Dibina

 Penambahbaikan dibuat selepas meneliti kelemahan atau kekurangan
gajet yang telah siap dibina.

 Penambahbaikan dibuat pada gajet untuk:

a) Memperbaiki kelemahan dan fungsi
b) Meningkatkan kualiti gajet
c) Mengemaskinikan pemasangan komponen-komponen gajet
d) Mencantikkan dan menarik perhatian pengguna

 Contoh penambahbaikan ke atas reka bentuk gajet yang 29
telah dibina adalah seperti yang berikut:

Kelemahan gajet Penambahbaikan gajet
❑Menambahkan kecerahan
✓ Menukar litar siri kepada litar
mentol selari

❑ Kedudukan pemegang ✓ Menguji jumlah nilai
bateri parameter rintangan litar siri
dan litar selari
❑ Pendawaian wayar lembar
tunggal ✓ Masukkan ke dalam sebuah
kotak khas dan
ditempatkan di bahagian
bawah gajet

✓ Dibuat di sebelah luar gajet

30

Litar siri Litar selari

Apabila satu mentol terbakar, Apabila satu mentol terbakar,

mentol yang lain tidak akan mentol yang lain terus menyala.

menyala. Ini kerana arus elektrik Ini kerana arus elektrik masih

mengalir dalam satu arah sahaja. dapat mengalir melalui laluan

lain.

Jika ditambah satu mentol, Jika ditambah satu mentol,
nyalaan mentol akan menjadi nyalaan mentol mempunyai
malap kerana bebanan kecerahan yang sama.
bertambah.