Rangkaian Listrik Campuran: Penggabungan Seri Paralel

Bismillahirrahmanirrahiem

Dalam dunia elektronika, rangkaian listrik campuran menjadi salah satu topik menarik yang memungkinkan para penghobi dan insinyur untuk menggabungkan berbagai jenis komponen elektronik secara kreatif. Namun, sebelum kita membahas lebih lanjut mengenai rangkaian campuran, mari kita mulai dari pengertian dasarnya.

Apa Itu Rangkaian Listrik Campuran?

Rangkaian listrik campuran, atau sering disebut sebagai mixed circuit dalam bahasa Inggris, adalah kombinasi dari dua atau lebih jenis rangkaian dasar, yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel. 

Dalam rangkaian seri, komponen-komponen dihubungkan secara berurutan, sehingga arus listrik mengalir melalui setiap komponen secara berurutan. Dengan kata lain, arus listrik memiliki jalur tunggal untuk mengikuti dalam rangkaian seri.

Dalam rangkaian paralel, komponen-komponen dihubungkan secara paralel atau paralel satu sama lain. Setiap komponen memiliki dua terminal yang terhubung langsung ke sumber listrik atau sumber arus. 

Selengkapnya : Merangkai Rangkaian listrik Seri dan Paralel Besarta Teori kerjanya

Ciri-Ciri Rangkaian Campuran

Kreativitas Tanpa Batas

Salah satu ciri utama rangkaian campuran adalah kemampuan untuk menciptakan desain yang sangat kreatif. Sobat dapat menggabungkan berbagai elemen rangkaian, seperti resistor, kapasitor, induktor, dan berbagai jenis sensor, sesuai dengan kebutuhan proyek Sobat.

Kontrol Fleksibel

Rangkaian campuran memungkinkan Sobat memiliki tingkat kontrol yang tinggi terhadap perangkat elektronik Sobat. Sobat dapat mengatur bagaimana komponen-komponen tersebut berinteraksi satu sama lain untuk mencapai fungsi yang diinginkan.

Fungsi Khusus

Sobat dapat merancang rangkaian campuran untuk melakukan fungsi yang sangat khusus sesuai dengan tujuan proyek Sobat. Misalnya, Sobat dapat membuat alat pengukur suhu dengan tambahan fitur alarm, tampilan LCD, atau konektivitas ke smartphone.

Cara Kerja Rangkaian Campuran

Cara kerja rangkaian campuran sangat bergantung pada desain yang Sobat buat. Namun, secara umum, rangkaian campuran akan memiliki komponen-komponen yang dihubungkan baik secara seri maupun paralel. Sebagai contoh, mari kita lihat rangkaian sederhana yang menggabungkan resistor dan LED.

Misalkan Sobat ingin merancang lampu LED yang dapat dikendalikan oleh saklar sederhana. Sobat dapat menghubungkan resistor dan LED secara seri ke dalam sumber daya listrik, seperti baterai. Ketika saklar dalam posisi tertutup, arus listrik mengalir melalui resistor dan kemudian ke LED, sehingga menyalakan lampu. Ketika saklar dibuka, aliran listrik terputus, dan lampu mati.

Kelebihan dan Kekurangan Rangkaian Campuran

Sebagaimana halnya dengan segala sesuatu, rangkaian campuran memiliki kelebihan dan kekurangan.

Kelebihan Rangkaian Campuran:

1. Kreativitas Tanpa Batas: Rangkaian campuran memberikan Sobat kebebasan untuk menggabungkan berbagai komponen sesuai dengan ide dan tujuan proyek Sobat.
2. Fleksibilitas Tinggi: Sobat dapat merancang rangkaian yang sangat fleksibel, yang dapat digunakan dalam berbagai aplikasi.
3. Pengembangan Proyek: Bagi para penghobi, rangkaian campuran adalah cara yang sempurna untuk mengembangkan proyek-proyek elektronika yang menarik dan edukatif.

Kekurangan Rangkaian Campuran:

1. Kompleksitas: Semakin kompleks desain rangkaian, semakin sulit untuk memahami dan memelihara. Hal ini bisa menjadi kendala, terutama untuk pemula.
2. Kesalahan Desain: Dalam rangkaian campuran, terdapat potensi kesalahan desain yang dapat memengaruhi kinerja proyek secara keseluruhan.
3. Biaya: Beberapa rangkaian campuran dapat mengharuskan penggunaan komponen tambahan yang mungkin memerlukan biaya lebih tinggi.

Baca juga : Membahas soal praktek Instalasi Penerangan 3 ruangan lampu hidup mati berurutan

Rumus Menghitung Rangkaian Campuran

Menghitung rangkaian campuran bisa menjadi tantangan, terutama ketika ada banyak komponen yang berinteraksi dalam satu desain. Berikut adalah rumus dasar yang berguna dalam perhitungan rangkaian campuran:

Hukum Ohm: Untuk menghitung tegangan, arus, atau resistansi dalam rangkaian campuran, Sobat dapat menggunakan hukum Ohm. Rumus dasar Ohm adalah: V = I * R, di mana V adalah tegangan (volt), I adalah arus (ampere), dan R adalah resistansi (ohm).

• Hukum Kirchhoff: Hukum Kirchhoff berlaku untuk menghitung arus listrik dalam titik-titik kritis dalam rangkaian campuran. Hukum Kirchhoff mencakup dua prinsip dasar:
• Hukum Arus Kirchhoff (Kirchhoff's Current Law): Jumlah arus yang masuk ke dalam simpul atau percabangan dalam rangkaian harus sama dengan jumlah arus yang keluar dari simpul tersebut. Rumusnya: ΣI masuk = ΣI keluar.
• Hukum Tegangan Kirchhoff (Kirchhoff's Voltage Law): Total tegangan dalam sebuah loop tertutup dalam rangkaian campuran harus nol. Ini berarti jumlah tegangan yang diberikan harus sama dengan jumlah tegangan yang diambil. Rumusnya: ΣV sumber = ΣV beban.

Contoh Soal Rangkaian Campuran

Contoh Soal:

Sobat memiliki sebuah rangkaian campuran yang terdiri dari tiga resistor:

• R1 = 100 Ω
• R2 = 200 Ω
• R3 = 150 Ω

Resistor R1 dan R2 terhubung secara seri, sementara R3 terhubung secara paralel dengan rangkaian seri R1 dan R2. Hitunglah resistansi total (Rtotal) dari rangkaian campuran ini.

Solusi:

Langkah 1: Hitung resistansi total dari resistor R1 dan R2 yang terhubung secara seri menggunakan rumus untuk rangkaian seri:

Rseri = R1 + R2 = 100 Ω + 200 Ω = 300 Ω

Langkah 2: Hitung resistansi total dari rangkaian paralel Rseri dan R3 menggunakan rumus untuk rangkaian paralel:

1 / Rtotal = 1 / Rseri + 1 / R3

1 / Rtotal = 1 / 300 Ω + 1 / 150 Ω

Untuk menghitung Rtotal, kita menginvers nilai total di sebelah kiri:

Rtotal = 1 / (1 / 300 Ω + 1 / 150 Ω)

Rtotal = 1 / (2 / 300 Ω)

Rtotal = (300 Ω / 2)

Rtotal = 150 Ω

Jadi, resistansi total (Rtotal) dari rangkaian campuran ini adalah 150 Ω.

Contoh Soal 2

Terdapat tiga resistor dalam rangkaian ini, dengan R2 dan R3 dihubungkan secara paralel dan kemudian dihubungkan secara seri dengan R1. Semua resistor memiliki nilai 160 KΩ. Tugas kita adalah menghitung nilai hambatan total dalam rangkaian ini yang akan kita sebut sebagai Rtotal.

Pertama, mari identifikasi nilai resistor yang kita punya:

- R1 = 160 KΩ

- R2 = 160 KΩ

- R3 = 160 KΩ

Selain itu, tegangan (V1) yang diberikan adalah 12 V. Kita ditanya untuk mencari nilai Rtotal.

Langkah pertama yang perlu kita lakukan adalah menyederhanakan rangkaian dengan menghitung hambatan total dari resistor yang dihubungkan secara paralel (Rparalel).

https://madenginer.com/contoh-soal-rangkaian-campuran/

Rparalel = (R2 * R3) / (R2 + R3)

Rparalel = (160 KΩ * 160 KΩ) / (160 KΩ + 160 KΩ)

Rparalel = (25.600.000 KΩ²) / (320 KΩ)

Rparalel = 80.000 KΩ (atau 80 KΩ)

Sekarang, setelah kita menyederhanakan rangkaian, kita memiliki rangkaian seri sederhana seperti gambar di bawah ini:

https://madenginer.com/contoh-soal-rangkaian-campuran/

Dengan rangkaian ini, kita dapat menghitung nilai hambatan total (Rtotal) dengan menambahkan nilai R1 dan Rparalel:

Rtotal = R1 + Rparalel

Rtotal = 160 KΩ + 80 KΩ

Rtotal = 240 KΩ (atau 240.000 Ω)

Jadi, nilai hambatan total (Rtotal) dalam rangkaian ini adalah 240.000 Ω atau 240 KΩ.

Contoh Soal 3

Dalam sebuah instalasi listrik yang dibangun dengan rangkaian paralel, terdapat dua tahanan dengan nilai masing-masing 56 Ω dan 33 Ω. Selain itu, ada juga sebuah tahanan yang tersusun dalam rangkaian seri dengan nilai hambatan sebesar 47 Ω. Tugas kita adalah menentukan total hambatan dalam rangkaian ini.

Mari kita identifikasi nilai tahanan yang sudah diberikan:

• R1 = 56 Ω
• R2 = 33 Ω
• Rs = 47 Ω (untuk rangkaian seri)
• Rtotal = ? (yang ingin kita cari)

Untuk menghitung total hambatan dalam rangkaian paralel, kita dapat menggunakan rumus berikut:

• 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2
• 1/Rtotal = 1/56 + 1/33
• 1/Rtotal = (33 + 56) / (56 * 33)
• 1/Rtotal = 89 / 1848

Kemudian, kita perlu menginvers nilai ini untuk mendapatkan Rtotal:

• Rtotal = 1848 / 89
• Rtotal = 20,8 Ω

Jadi, total hambatan dalam rangkaian paralel adalah sekitar 20,8 Ω.

Selanjutnya, untuk menghitung total hambatan dalam rangkaian campuran, kita cukup menambahkan nilai tahanan rangkaian seri (Rs) ke total hambatan rangkaian paralel (Rtotal):

• Rtotal campuran = Rtotal paralel + Rs
• Rtotal campuran = 20,8 Ω + 47 Ω
• Rtotal campuran = 67,8 Ω

Dengan demikian, jumlah total hambatan dalam rangkaian listrik campuran ini adalah 67,8 Ω.

Contoh lain :

Sobat memiliki rangkaian campuran yang terdiri dari resistor, kapasitor, dan induktor. Rangkaian ini digunakan dalam aplikasi filter pasif. Hitung impedansi total rangkaian jika Sobat memiliki nilai resistor (R), kapasitor (C), dan induktor (L) yang diberikan.

Rumus 1: Impedansi total (Z) dari rangkaian campuran dalam filter pasif dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

Baca juga : Mengenal apa itu Saklar tukar / Hotel

Kenapa Menggunakan Satuan Ukuran Berbeda-Beda?

Salah satu aspek menarik dalam dunia rangkaian campuran adalah penggunaan beragam satuan ukuran. Mengapa kita sering menemukan volt, ampere, ohm, farad, henry, dan satuan lainnya? Alasan utamanya adalah kelenturan dan relevansi satuan-satuan tersebut dalam berbagai konteks.

Misalnya, saat merancang rangkaian elektronika kecil, pengukuran dalam volt dan ampere mungkin lebih relevan. Namun, ketika kita memasuki dunia frekuensi tinggi dan perangkat RF (Radio Frequency), satuan seperti henry dan farad (untuk induktansi dan kapasitansi) menjadi sangat penting. Dalam aplikasi yang lebih besar, seperti sistem tenaga listrik, kilovolt dan kiloampere mungkin lebih umum digunakan.

Menggabungkan Dunia Digital dan Analog

Rangkaian campuran juga sering menggabungkan dunia digital dan analog. Sobat dapat menghubungkan mikrokontroler, sensor digital, dan layar LCD dengan komponen analog seperti transistor, resistor, dan kapasitor. Ini memberi Sobat fleksibilitas untuk menciptakan perangkat yang cerdas dan terkoneksi, sambil tetap memahami prinsip-prinsip dasar elektronika.

Saat Sobat mempelajari rangkaian campuran, ingatlah untuk selalu berpikir kreatif, bereksperimen, dan belajar dari kesalahan. Dunia elektronika selalu berkembang, dan kemungkinan dalam merancang rangkaian campuran hampir tidak terbatas. 

Semakin Sobat merancang dan memahami rangkaian campuran, semakin banyak pintu yang akan terbuka untuk Sobat di dunia elektronika. Selamat mencoba!