A Hasad

Peningkatan Layanan Keamanan S/MIME

Andi Hasad Education and Teaching , , , , , , , ,

Peningkatan Layanan Keamanan S/MIME

Andi Hasad
Program Studi Teknik Elektronika
Fakultas Teknik, Universitas Islam 45 (UNISMA)
Jl. Cut Meutia No. 83 Bekasi 17113
Telp. +6221-88344436, Fax. +6221-8801192
Website: andihasad.com, Email: andihasad@yahoo.com

 I. Pendahuluan

Untuk memahami S/MIME, diperlukan pemahaman umum format dasar dari email yang digunakan, yaitu MIME (Multipurpose Internet Mail Extension). MIME merujuk kepada protokol yang luas digunakan di dalam dunia Internet yang memperluas protokol SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)yang merupakan protokol dari format standar e-mail tradisional (Request for Comments /  RFC 5322), untuk mengizinkan beberapa data selain teks dengan pengodean ASCII, seperti video, suara, dan berkas biner, agar dapat ditransfer melalui e-mail tanpa harus mentranslasikan terlebih dahulu data-data tersebut ke dalam teks berformat ASCII. MIME merupakan bagian dari protokol HTTP, dan web browser dan server HTTP akan menggunakan MIME untuk menginterpretasikan berkas-berkas e-mail yang dikirimkan dan diterima.

Pada dasarnya, sebuah pesan SMTP hanya boleh mengandung berkas teks saja yang dikodekan dengan menggunakan pengodean ASCII 7-bit saja. Berkas-berkas biner, seperti halnya program, dokumen pengolah kata, dan banyak lagi format lainnya, tidak dapat dikirimkan melalui SMTP. Dengan menggunakan MIME yang didefinisikan di dalam RFC  1521, hal tersebut bukan lagi masalah. Meskipun demikian, protokol ini tidaklah dibuat untuk menggantikan protokol SMTP, tapi hanya memperluas pada dua bagian yaitu : “multipart message body” dan “non-ASCII message content”. MIME menambahkan dua jenis header SMTP tambahan, yakni sebagai berikut:

  • Content-Type: menentukan jenis content yang dibawa oleh pesan-pesan SMTP.
  • Content-Transfer-Encoding: menentukan metode apa yang digunakan untuk mengodekan pesan-pesan SMTP.

RFC 1521 menentukan tujuh buah jenis content dasar yang dapat dimasukkan ke dalam header Content-Type dalam pesan SMTP. Setiap jenis content dasar ini memiliki beberapa Content subtype yang menentukan informasi apa yang dibawa oleh pesan-pesan SMTP, yakni sebagai berikut:

  • Text: yang menentukan bahwa pesan yang dibawa oleh protokol SMTP merupakan teks biasa saja (Text/plain), teks kaya (Text/richtext), Text/html, dan beberapa jenis lainnya.
  • Application: yang menentukan bahwa pesan yang dibawa oleh protokol SMTP merupakan data biner. Beberapa jenis subtype untuk type ini adalah Application/octet-stream, Application/Postscript, Application/msword (dokumen Microsoft Word 97-2003) dan masih banyak lagi.
  • Berkas: yang menentukan bahwa pesan yang dibawa oleh protokol SMTP adalah gambar. Beberapa jenis subtype untuk type ini adalah Image/gif, Image/jpg, Image/png, Image/tiff dan lain-lain.
  • Audio: yang menentukan bahwa pesan yang dibawa oleh protokol SMTP adalah berkas audio.
  • Video: yang menentukan bahwa pesan yang dibawa oleh protokol SMTP adalah berkas video.
  • Message: Beberapa jenis subtype antara lain Message/rfc5322 (pesan asli teks standar RFC 5322), Message/HTTP (untuk lalu lintas HTTP), dan beberapa lainnya
  • Multipart

RFC 1521 juga mendefinisikan metode pengodean data tambahan yang dapat ditentukan pada field Content-Transfer-Encoding dalam header SMTP, yakni:

  • 7 bit: pengodean yang digunakan adalah teks ASCII 7 bit, dengan batasan panjang hingga kurang dari 1000 karakter
  • 8 bit
  • binary
  • quoted-printable
  • base64 (UUEncoded data)
  • x-token

S/MIME (Secure / Multipurpose Internet Mail Extension) adalah peningkatan keamanan standar format email internet MIME, yang didasarkan pada teknologi dari keamanan data RSA. Meskipun Pretty Good Privacy (PGP) dan S/MIME berada pada jalur standar Internet Research Task Force (IETF), kemungkinan S/MIME akan muncul sebagai standar industri untuk penggunaan komersial dan organisasi, sementara PGP akan tetap menjadi pilihan untuk keamanan e-mail pribadi untuk banyak pengguna. S/MIME didefinisikan dalam sejumlah dokumen, yang paling penting adalah RFC3369, 3370, 3850 dan 3851.

II. RFC 822 atau RFC 5322

Sebuah dokumen RFC adalah salah satu dari seri dokumen infomasi dan standar internet bernomor yang diikuti secara luas oleh perangkat lunak untuk digunakan dalam jaringan, internet dan beberapa sistem operasi jaringan, mulai dari Unix, Windows, dan Novell NetWare. RFC kini diterbitkan di bawah arahan Internet Society (ISOC) dan badan-badan penyusun-standar teknisnya, seperti Internet Engineering Task Force (IETF) atau Internet Research Task Force (IRTF). Semua standar Internet dan juga TCP/IP selalu dipublikasikan dalam RFC, meskipun tidak semua RFC mendefinisikan standar Internet. Beberapa RFC bahkan hanya menawarkan informasi, percobaan/eksperimen, atau hanya informasi sejarah saja. Sebelum menjadi sebuah dokumen RFC, sebuah dokumen yang diajukan akan dianggap menjadi draf Internet (Internet draft), yang merupakan sebuah dokumen yang umumnya dikembangkan oleh satu orang pengembang di dalam kelompok kerja IETF atau IRTF. Sebagai contoh, kelompok kerja IPv6 (IPv6 working group) mengkhususkan usahanya hanya untuk mengembangkan standar-standar yang akan digunakan pada IPv6, protokol calon pengganti IPv4. Setelah beberapa waktu, dokumen tersebut akan diulas dan akhirnya harus diterima secara konsensus oleh para penguji. Dan setelah diterima, maka IETF pun menerbitkan versi final dari draf Internet tersebut menjadi sebuah RFC dan kemudian memberikan nomor urut kepadanya, yang disebut sebagai RFC Number.

RFC 5322 mendefinisikan format untuk pesan teks yang dikirim menggunakan mail (surat) elektronik. RFC 5322 telah menjadi standar untuk pesan teks berbasis internet mail dan masih umum digunakan. Dalam konteks RFC 5322, pesan akan dipandang sebagai amplop dan isinya (Gambar 1). Amplop berisi informasi apa pun yang diperlukan untuk mencapai transmisi dan pengiriman sedangkan isi membentuk objek yang akan dikirim ke penerima.

Standar RFC 5322 hanya berlaku untuk isi. Namun, standar isi mencakup satu set field header yang dapat digunakan oleh sistem mail untuk membuat amplop, dan standar ini dimaksudkan untuk memudahkan perolehan informasi oleh program. Struktur keseluruhan dari sebuah pesan yang sesuai dengan RFC5322 sangat sederhana.

Gambar 1 Ilustrasi pesan dalam konteks RFC 5322

Sebuah pesan terdiri dari beberapa jumlah baris header (the header) diikuti oleh teks yang tidak dibatasi penggunaannya (the body). Header dipisahkan dari body oleh baris kosong.

Sebuah header biasanya terdiri dari sebuah kata kunci, diikuti oleh titik dua, diikuti oleh argumen kata kunci; format memungkinkan sebuah garis panjang untuk dipecah menjadi beberapa baris. Kata kunciyang paling sering digunakan adalah Dari, Untuk, Subjek, danTanggal. Berikut adalah contoh pesan

Date: October 8, 2009 2:15:49 PM EDT
From: William Stallings <ws@shore.net>
Subject: The Syntax in RFC 5322
To: Smith@Other-host.com
Cc: Jones@Yet-Another-Host.com

Hello. This section begins the actual
message body, which is delimited from the
message heading by a blank line.

Bidang lain yang umum ditemukan dalam header RFC 5322 adalah Message-ID. Bidang ini berisi pengenal unik terkait dengan pesan ini.

III. Keterbatasan RFC 5322

MIME adalah perluasan untuk kerangka RFC 5322 yang dimaksudkan untuk mengatasi beberapa masalah dan keterbatasan penggunaan SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) atau protokol transfer mail lain dan RFC 5322 untuk mail elektronik. Daftar keterbatasan antara lain :

  1. SMTP tidak bisa mengirimkan file executable atau objek biner lainnya. Sejumlah skema sedang digunakan untuk mengkonversi file biner ke dalam bentuk teks yang dapat digunakan oleh sistem mail SMTP, termasuk UNIX populer uuencode / skema uudecode. Namun, tidak satupun dari hal iniyang merupakan suatu standar atau bahkan standar de facto.
  2. SMTP tidak dapat mengirimkan data teks yang berisi karakter bahasa nasional karena ini diwakili oleh kode 8-bit dengan nilai desimal 128 atau lebih tinggi, dan SMTP terbatas untuk ASCII 7-bit.
  3. ServerSMTP mungkin menolak pesan email lebih dari ukuran tertentu.
  4. GatewaySMTP yang menerjemahkan antara ASCII dan karakter kode EBCDIC tidak menggunakan satu set konsisten pemetaan yang berakibat pada masalah terjemahan.
  5. GatewaySMTP ke jaringan mail elektronik X.400 tidak dapat menangani data nontextual termasuk dalam pesan X.400.
  6. Beberapa implementasi SMTP tidak mematuhi sepenuhnya standar SMTP yang  didefinisikan dalam RFC 821. Masalah umum meliputi:
  • Penghapusan, penambahan, atau pemesanan ulang dari carriage return dan linefeed
  • Memotong atau pembungkus garis lebih panjang dari 76 karakter
  • Penghapusan trailing white space (tab dan karakter spasi)
  • Padding baris dalam pesan dengan panjang yang sama
  • Konversi karakter tab ke beberapa karakter spasi

MIME dimaksudkan untuk menyelesaikan masalah-masalah ini dengan cara yang kompatibel dengan implementasi RFC 5322. Spesifikasi disediakan dalam RFC 2045 sampai 2049.

IV. MIME

Spesifikasi MIME mencakup unsur-unsur berikut :

  1. Lima bidang header pesan baru didefinisikan, yang dapat dimasukkan dalam RFC 5322 header. Bidang ini memberikan informasi tentang body pesan.
  2. Sejumlah format konten yang didefinisikan, sehingga standardisasi representasi multimedia yang mendukung mail elektronik.
  3. Transfer encoding didefinisikan yang memungkinkan konversi format konten ke dalam bentuk yang dilindungi dari perubahan oleh sistem email.

Dalam subbagian ini, diperkenalkan bidang-bidang pesan lima header. Kesepakatan   dua  subbagian berikutnya dengan format isi dan pengodean transfer. Bidang the fiveheader didefinisi kan  dalam MIME, sebagai berikut :

  • MIME-Version: Harus memiliki nilai parameter 1.0. Bidang ini menunjukkan bahwa pesan tersebut sesuai dengan RFC 2045 dan 2046.
  • Content-Type: Menjelaskan data yang terdapat dalam body dengan rincian yang memadai bahwa agen user penerima dapat mengambil seorang agen yang tepat atau mekanisme untuk mewakili data kepada user atau berurusan dengan data dalam cara yang tepat.
  • Content-Transfer-Encoding: Menunjukkan tipe transformasi yang telah digunakan untuk mewakili body pesan dengan cara yang dapat diterima untuk transportasi mail.
  • Content-ID: Digunakan untuk mengidentifikasi MIME entitas unik dalam beberapa konteks.
  • Content-Description: deskripsi teks dari objek dengan body, ini berguna ketika objek tidak dapat dibaca (misalnya, data audio).

Salah satu atau semua bidang ini mungkin muncul dalam sebuah header normal RFC 5322. Implementasi yang sesuai harus mendukung MIME-Version, Content-Type, dan Content-Transfer-Encoding bidang, sedangkan Content-ID dan bidang Content-Deskripsi adalah opsional dan dapat diabaikan oleh implementasi penerima.

V. S/MIME

S/MIME memanfaatkan sejumlah tipe konten baru MIME yang ditunjukkan dalam Tabel 1. Semua tipe aplikasi baru menggunakan penandaan PKCS mengacu pada spesifikasi kriptografi kunci publik yang dikeluarkan oleh RSA Laboratories.

Tabel 1. Tipe-tipe konten S/MIME

VI. Peningkatan Layanan Keamanan S-MIME

S/MIME melindungi entitas MIME dengan tanda tangan, enkripsi, atau keduanya. Entitas MIME merupakan pesan keseluruhan (kecuali untuk header RFC 5322), jika tipe konten MIME multipart, maka entitas MIME terdiri dari satu atau lebih dari subbagian pesan entitas MIME yang disusun menurut aturan normal untuk persiapan pesan MIME. Entitas MIME kemudian ditambah beberapa data yang berhubungan dengan keamanan, seperti algoritma identifikasi dan sertifikat yang diproses oleh S/MIME untuk menghasilkan apa yang dikenal sebagai objek PKCS. Sebuah objek PKCS kemudian diperlakukan sebagai konten pesan dan dibungkus di dalam MIME (disediakan dengan header MIME yang sesuai). Penerapan algoritma keamanan menggunakan transfer encoding base64.

Beberapa jasa peningkatan layanan keamanan yang dapat dilakukan, yaitu :

  • Signed receipt : Sebuah tanda terima yang telah ditandatangani dapat diminta dalam objek SignedData. Mengembalikan tanda terima yang telah ditandatangani menyediakan bukti pengiriman pesan dan memungkinkan pengirim untuk menunjukkan kepada pihak ketiga bahwa penerima telah menerima pesan. Tanda tangan penerima pesan seluruhnya asli ditambah tanda tangan pengirim pesan asli dan menambahkan tanda tangan baru untuk membentuk pesan  baru S/MIME.
  • Security labels : Label keamanan dapat dimasukkan dalam atribut otentikasi objek SignedData.
  • Penggunaan MLA S/MIME untuk membebaskan pengguna mengirim pesan ke beberapa penerima yang memerlukan pemrosesan tertentu per-penerima. MLA dapat mengambil satu pesan yang merupakan seperangkat keamanan informasi tentang sensitivitas dari konten yang dilindungi oleh enkapsulasi S/MIME. Label dapat digunakan untuk kontrol akses, dengan menunjukkan pengguna yang  diizinkan akses ke objek. Kegunaan lain mencakup prioritas (kerahasiaan, konfidensial, dibatasi, dan sebagainya) atau berbasis peran, yang menggambarkan jenis orang dapat melihat informasi (misalnya, tim pasien kesehatan, agen penagihan medis, dll).
  • Secure mailing lists : Pemanfaatan Mail List Agent yang masuk, melakukan enkripsi penerima-spesifik untuk masing-masing penerima, dan forward pesan, pengirim pesan hanya perlu mengirim pesan ke MLA dengan enkripsi yang dilakukan dengan menggunakan kunci publik MLA tersebut.

Selengkapnya … download [pdf]

Referensi :

Neyman Shelvie N., Materi Kuliah Keamanan Informasi, Sekolah Pascasarjana IPB, Bogor

Stalling William, 2005, Cryptography and Network Security, Principles and Practices, Prentice Hall, USA

Stalling William, 2011,Network Security Essential, Applications and Standards, Prentice Hall, USA

Operasi dan Aplikasi TRIAC

Andi Hasad Education and Teaching , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

OPERASI DAN APLIKASI TRIAC

 Andi Hasad
Program Studi Teknik Elektronika
Fakultas Teknik, Universitas Islam 45 (UNISMA)
Jl. Cut Meutia No. 83 Bekasi 17113
Telp. +6221-88344436, Fax. +6221-8801192
Website: andihasad.com, Email: andihasad@yahoo.com

Triac atau dikenal dengan nama Bidirectional Triode Thyristor, dapat mengalirkan arus listrik ke kedua arah ketika ditrigger (dihidupkan). Triac dapat ditrigger dengan memberikan tegangan positif ataupun negatif pada elektroda gerbang. Sekali ditrigger, komponen ini akan terus menghantar hingga arus yang mengalir lebih rendah dari arus genggamnya, misalnya pada akhir paruh siklus dari arus bolak-balik. Operasi triac sangat mirip dengan SCR. Perbedaannya adalah apabila SCR dihubungkan ke dalam rangkaian ac, tegangan output disearahkan menjadi arus searah sedangkan triac dirancang untuk menghantarkan pada kedua tengahan dari bentuk gelombang output. Oleh karena itu, output dari triac adalah arus bolak-balik, bukan arus searah. Triac dibuat untuk menyediakan cara agar kontrol daya ac ditingkatkan.

Gambar 1 Bentuk fisik triac

Operasi Triac

Kontruksi triac diperlihatkan pada Gambar 2. Triac beroperasi sebagai dua SCR dalam satu bungkus dan dipasang paralel berkebalikan. Rangkaian ekivalen triac diperlihatkan sebagai dua SCR yang dihubungkan paralel terbalik seperti diperlihatkan pada Gambar 3. Dengan demikian, triac mampu menghantarkan dengan salah satu polaritas tegangan terminal. Triac dapat juga ditrigger dengan salah satu polaritas sinyal gerbang.

Gambar 2 Konstruksi Triac

Gambar 3 Struktur, simbol dan rangkaian ekivalen triac

Triac mempunyai tiga terminal; dua terminal utama (MT2) dan terminal utama 1 (MT1) dan gerbang (G). Terminal MT2 dan MT1 dirancang demikian sebab aliran arus adalah dua arah. Karena aliran berinteraksi dengan gerbang, MT1 digunakan sebagai pengukuran terminal referen. Arus dapat mengalir antara MT2 dan MT1 dan juga antara gerbang dan MT1. Triac dapat ditrigger agar konduksi pada salah satu arah dengan arus gerbang bergerak masuk atau keluar dari gerbang. Apabila aliran arah arus terminal utama ditentukan, triac pada dasarnya mempunyai karakteristik pengoperasian internal yang sama dengan SCR. Triac mempunyai empat kemungkinan mode pentriggeran. Sehubungan dengan MT1 yaitu:

  • MT2 adalah positif dan gerbang positif
  • MT2 adalah positif dan gerbang negatif
  • MT2 adalah negatif dan gerbang positif
  • MT2 adalah negatif dan gerbang negatif

Gambar 4 Mode pentriggeran triac

Dua mode pentriggeran tersebut digambarkan pada Gambar 4. Karena triac dapat menghantarkan pada kedua tengahan siklus, maka sangat bermanfaat untuk mengontrol beban yang beroperasi pada arus searah. Efisiensi penuh dapat dicapai dengan menggunakan kedua tengahan gelombang dari tegangan input ac.

Aplikasi Triac

Skema rangkaian penghubungan triac yang dioperasikan dari sumber ac diperlihatkan pada Gambar 5.

 Gambar 5 Rangkaian penghubungan triac ac

Jika tombol tekan PB1 dipertahankan tertutup, arus trigger terus-menerus diberikan pada gerbang. Triac menghantarkan pada kedua arah untuk menghubungkan semua tegangan ac yang diberikan pada beban. Jika tombol tekan dibuka, triac kembali OFF atau mati, apabila tegangan sumber ac dan penahanan arus turun menjadi nol atau polaritas terbalik. Perhatikan bahwa tidak seperti output dari rangkaian SCR yang sama, output rangkaian ini adalah arus bolak-balik, bukan arus searah.

 Gambar 6 Aplikasi triac pada rangkaian penghubungan arus pada motor

Satu aplikasi umum dari triac adalah penghubungan arus ac pada motor ac. Rangkaian penghubungan motor triac pada Gambar 6 menggambarkan kemampuan triac untuk mengontrol jumlah arus beban yang besar dengan jum­lah arus gerbang yang kecil. Aplikasi ini akan bekerja seperti relay solid-state. Transformator penurun tegangan 24 V digunakan untuk mengurangi tegangan pada rangkaian thermostat. Tahanan membatasi jumlah aliran arus pada rang­kaian gerbang-MTl ketika thermostat terhubung kontaknya untuk menswitch triac dan motor ON. Ukuran kerja arus maksimum dari kontak thermostat jauh lebih rendah dibandingkan dengan arus kerja triac dan motor. Jika thermostat yang sama dihubungkan seri dengan motor untuk mengoperasikan motor secara langsung, kontak akan dihancurkan dengan aliran arus yang lebih besar.

Gambar 7 Aplikasi triac untuk merubah arus

Triac dapat digunakan untuk merubah arus ac rata-rata menjadi beban ac seperti terlihat pada Gambar 8. Rangkaian trigger mengontrol titik dari bentuk gelombang ac di mana triac yang dihubungkan ON. Bentuk gelombang yang terjadi adalah masih arus bolak-balik, tapi arus rata-rata diubah. Pada rangkaian penerangan, perubahan arus menjadi lampu pijar akan merubah jumlah cahaya yang dipancarkan oleh lampu. Jadi, triac dapat digunakan sebagai pengontrol keredupan cahaya. Pada rangkaian motor yang sama, perubahan arus itu akan merubah kecepatan motor. Diac adalah alat seperti transistor dua terminal yang digunakan untuk mengontrol trigger SCR dan triac.

Tidak seperti transistor, dua sambungan diac diberi bahan campuran yang sama kuat dan sama. Simbol diac memperlihatkan bahwa diac bertindak seperti dua dioda yang menunjuk pada arah yang berbeda. Arus mengalir melalui diac (pada salah satu arah) ketika tegangan antaranya mencapai tegangan breakover yang diratakan. Pulsa arus yang dihasilkan ketika diac berubah dari status non-induksi ke status konduksi digunakan untuk pentriggeran gerbang SCR dan triac.

Gambar 8 Aplikasi diac/triac sebagai peredup lampu

Rangkaian eksperimental peredup lampu triac/diac diperlihatkan pada Gambar 8. Ketika tahanan variabel R, ada pada harga terendahnya (terang), kapasitor C1 mengisi dengan cepat pada permulaan dari masing-masing setengah siklus dari tegangan ac. Jika tegangan antara C1, mencapai tegangan triac over dari diac, C1 dikosongkan pada gerbang triac. Jadi, triac ON (lebih awal) pada tiap setengah siklus dan bertahan hidup (ON) sampai akhir triac setengah siklus. Oleh karena itu. arus akan mengalir lewat lampu untuk sebagian besar dari diac setengah siklus dan menghasilkan kecerahan (terang) yang penuh. Pada saat tahanan R1 naik, waktu yang diperlukan untuk mengisi C1, sampai tegangan breakover dari diac bertambah. Hal ini menyebabkan triac menyala kemudian pada setiap setengah siklus. Sehingga panjang waktu arus mengalir pada lampu menjadi berkurang dan cahaya yang dipancarkan juga berkurang.

Selengkapnya … Download [pdf]

Referensi

Hasad A. 2011. Materi Kuliah Elektronika Industri, Teknik Elektro, UNISMA Bekasi

Petruzella F.D., 2001. Elektronik Industri, Andi Yogyakarta

Operasi dan aplikasi SCR

Andi Hasad Education and Teaching , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

OPERASI DAN APLIKASI SCR

Andi Hasad
Program Studi Teknik Elektronika
Fakultas Teknik, Universitas Islam 45 (UNISMA)
Jl. Cut Meutia No. 83 Bekasi 17113
Telp. +6221-88344436, Fax. +6221-8801192
Website: andihasad.com, Email: andihasad@yahoo.com

Silicon Controlled Rectifier (SCR) merupakan alat semikonduktor empat lapis (PNPN) yang menggunakan tiga kaki yaitu anoda (anode), katoda (cathode), dan gerbang (gate) – dalam operasinya. SCR adalah salah satu thyristor yang paling sering digunakan dan dapat melakukan penyaklaran untuk arus yang besar.

Gambar 1 Bentuk fisik SCR

SCR dapat dikategorikan menurut jumlah arus yang dapat beroperasi, yaitu SCR arus rendah dan SCR arus tinggi. SCR arus rendah dapat bekerja dengan arus anoda kurang dari 1 A sedangkan SCR arus tinggi dapat menangani arus beban sampai ribuan ampere.

Gambar 2 Konstruksi dan simbol SCR

Simbol skematis untuk SCR mirip dengan simbol penyearah dioda dan diperlihatkan pada Gambar 2. Pada kenyataannya, SCR mirip dengan dioda karena SCR menghantarkan hanya pada satu arah. SCR harus diberi bias maju dari anoda ke katoda untuk konduksi arus. Tidak seperti pada dioda, ujung gerbang yang digunakan berfungsi untuk menghidupkan alat.

Operasi SCR
Operasi SCR sama dengan operasi dioda standar kecuali bahwa SCR memerlukan tegangan positif pada gerbang untuk menghidupkan saklar. Gerbang SCR dihubungkan dengan basis transistor internal, dan untuk itu diperlukan setidaknya 0,7 V untuk memicu SCR. Tegangan ini disebut sebagai tegangan pemicu gerbang (gate trigger voltage). Biasanya pabrik pembuat SCR memberikan data arus masukan minimum yang dibutuhkan untuk menghidupkan SCR. Lembar data menyebutkan arus ini sebagai arus pemicu gerbang (gate trigger current). Sebagai contoh lembar data 2N4441 memberikan tegangan dan arus pemicu :
VGT = 0,75 V
IGT = 10 mA
Hal ini berarti sumber yang menggerakkan gerbang 2N4441 harus mencatu 10 mA pada tegangan 0,75 V untuk mengunci SCR.

Gambar 3 SCR yang dioperasikan dari sumber DC

Skema rangkaian penghubungan SCR yang dioperasikan dari sumber DC diperlihatkan pada Gambar 3. Anoda terhubung sehingga positif terhadap katoda (bias maju). Penutupan sebentar tombol tekan (push button) PB1 memberikan pengaruh positif tegangan terbatas pada gerbang SCR, yang men-switch ON rangkaian anoda-katoda, atau pada konduksi, kemudian menghidupkan lampu.Rangkaian anoda-katoda akan terhubung ON hanya satu arah. Hal ini terjadi hanya apabila anoda positif terhadap katoda dan tegangan positif diberikan kepada gerbang Ketika SCR ON, SCR akan tetap ON, bahkan sesudah tegangan gerbang dilepas. Satu-satunya cara mematikan SCR adalah penekanan tombol tekan PB2 sebentar, yang akan mengurangi arus anoda-katoda sampai nol atau dengan melepaskan tegangan sumber dari rangkaian anoda-katoda.

SCR dapat digunakan untuk penghubungan arus pada beban yang dihubungkan pada sumber AC. Karena SCR adalah penyearah, maka hanya dapat menghantarkan setengah dari gelombang input AC. Oleh karena itu, output maksimum yang diberikan adalah 50%; bentuknya adalah bentuk gelombang DC yang berdenyut setengah gelombang.

Gambar 4 SCR yang dioperasikan dari sumber AC

Skema penghubungan rangkaian SCR yang dioperasikan dari sumber AC diperlihatkan oleh Gambar 4. Rangkaian anoda-katoda hanya dapat di switch ON selama setengah siklus dan jika anoda adalah positif (diberi bias maju). Dengan tombol tekan PB1 terbuka, arus gerbang tidak mengalir sehingga rangkaian anoda-katoda bertahan OFF. Dengan menekan tombol tekan PB1 dan terus-menerus tertutup, menyebabkan rangkaian gerbang-katoda dan anoda-katoda diberi bias maju pada waktu yang sama. Prosedur arus searah berdenyut setengah gelombang melewati depan lampu. Ketika tombol tekan PB1 dilepaskan, arus anoda-katoda secara otomatis menutup OFF ketika tegangan AC turun ke nol pada gelombang sinus.

Gambar 5 Aplikasi SCR sebagai kontrol output suplai daya pada motor DC

Ketika SCR dihubungkan pada sumber tegangan AC, SCR dapat juga digunakan untuk merubah atau mengatur jumlah daya yang diberikan pada beban. Pada dasarnya SCR melakukan fungsi yang sama seperti rheostat, tetapi SCR jauh lebih efisien. Gambar 5 menggambarkan penggunaan SCR untuk mengatur dan menyearahkan suplai daya pada motor DC dari sumber AC.

Gambar 6 Aplikasi SCR untuk start lunak motor AC induksi 3 fase

Rangkaian SCR dari Gambar 6 dapat digunakan untuk “start lunak” dari motor induksi 3 fase. Dua SCR dihubungkan secara terbalik paralel untuk memperoleh kontrol gelombang penuh. Dalam tema hubungan ini, SCR pertama mengontrol tegangan apabila tegangan positif dengan bentuk gelombang sinus dan SCR yang lain mengontrol tegangan apabila tegangan negatif. Kontrol arus dan percepatan dicapai dengan pemberian trigger dan penyelaan SCR pada waktu yang berbeda selama setengah siklus. Jika pulsa gerbang diberikan awal pada setengah siklus, maka outputnya tinggi. Jika pulsa gerbang diberikan terlambat pada setengah siklus, hanya sebagian kecil dari bentuk gelombang dilewatkan dan mengakibatkan outputnya rendah.

Aplikasi SCR
Pada aplikasinya, SCR tepat digunakan sebagai saklar solid-state, namun tidak dapat memperkuat sinyal seperti halnya transistor. SCR juga banyak digunakan untuk mengatur dan menyearahkan suplai daya pada motor DC dari sumber AC, pemanas, AC, melindungi beban yang mahal (diproteksi) terhadap kelebihan tegangan yang berasal dari catu daya, digunakan untuk “start lunak” dari motor induksi 3 fase dan pemanas induksi. Sebagian besar SCR mempunyai perlengkapan untuk penyerapan berbagai jenis panas untuk mendisipasi panas internal dalam pengoperasiannya.

Selengkapnya… download [pdf]

Referensi
Hasad A. 2011. Materi Kuliah Elektronika Industri, Teknik Elektro, UNISMA Bekasi
Malvino A.P., 2003. Prinsip-prinsip Elektronika, Salemba Teknika, Jakarta
Petruzella F.D., 2001. Elektronik Industri, Andi Yogyakarta

Algoritma Optimasi Probabilistik dan Deterministik

Andi Hasad Education and Teaching , , , , , , , , , , ,

ALGORITMA OPTIMASI PROBABILISTIK DAN DETERMINISTIK

A Hasad
Program Studi Teknik Elektronika
Fakultas Teknik, Universitas Islam 45 (UNISMA)
Jl. Cut Meutia No. 83 Bekasi 17113
Telp. +6221-88344436, Fax. +6221-8801192
Website: andihasad.com, Email: andihasad@yahoo.com

Dalam kehidupan sehari-hari, kita akan mudah menemukan permasalahan dari algoritma optimasi. Salah satu contohnya adalah bagaimana menyusun jadwal perkuliahan  sehingga tidak bentrok ruangan, dosen, maupun mahasiswa dengan distribusi yang adil dan semaksimal mungkin memenuhi kebutuhan semua pihak. Untuk menyelesaikan berbagai permasalahan seperti itu, para ahli telah mengelompokkan berbagai algoritma ke dalam kelompok Algoritma Optimasi (AO). Setiap algoritma memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing dalam menyelesaikan suatu masalah, karena tidak ada satupun algoritma yang berlaku umum dan bisa digunakan untuk menyelesaikan semua jenis masalah. Olehnya itu, diperlukan kemampuan memilih AO yang paling tepat (sesuai) untuk menyelesaikan masalah yang dihadapi.

Para ahli mengelompokkan AO ke dalam dua kelompok, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1, yaitu :

  1. AO  Deterministik
  2. AO  Probabilistik

Gambar 1  Pengelompokan Algoritma Optimasi

Perbedaan yang mendasar dari kedua kelompok tersebut adalah pada setiap langkah eksekusi di dalam AO Deterministik, hanya terdapat  satu jalan untuk diproses, jika tidak ada jalan maka algoritma dianggap selesai. Dengan demikian AO ini selalu menghasilkan solusi yang tetap untuk suatu input yang diberikan. Algoritma ini biasanya digunakan untuk masalah yang ruang solusinya tidak terlalu besar, sedangkan AO Probabalistik  digunakan untuk menyelesaikan  ruang masalah dengan ruang solusi yang sangat besar, bahkan tak terbatas. Algoritma Probabilistik berusaha menemukan solusi yang “bagus” tanpa melebihi batasan waktu yang telah ditentukan. Solusi yang “bagus” belum tentu yang paling optimal, namun sudah dapat diterima oleh user. Contohnya menyelesaikan masalah  TSP (Travelling Salesman Problem) untuk jutaan lokasi, maka akan memerlukan 1000 tahun komputasi jika diselesaikan dengan AO Deterministik . Jika kita menginginkan solusi dalam satu hari maka solusi menggunakan AO Deterministik tidak mungkin dilakukan. Namun jika ada AO Probabilistik yang bisa memberikan solusi yang “bagus” (sedikit lebih besar daripada solusi paling minimum, tetapi bisa diterima oleh kita) dalam waktu satu hari,  maka kita bisa menggunakan algoritma tersebut.

Selengkapnya mengenai Algoritma Optimasi dan Aplikasinya … download [pdf]

Referensi :

Hasad A. 2011. Algoritma Optimasi dan Aplikasinya, Sekolah Pascasarjana IPB, Bogor.

Suyanto. 2010. Algoritma Optimasi Deterministik atau Probabistik, Graha Ilmu, Yogyakarta.

Dioda Daya dan Aplikasinya

Andi Hasad Education and Teaching , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

Dioda Daya dan Aplikasinya

Andi Hasad
Program Studi Teknik Elektronika
Fakultas Teknik, Universitas Islam 45 (UNISMA)
Jl. Cut Meutia No. 83 Bekasi 17113
Telp. +6221-88344436, Fax. +6221-8801192
Website: andihasad.com, Email: andihasad@yahoo.com

Perbedaan dioda daya dibandingkan dioda sinyal pn-junction  :

  • Memiliki daya yang besar
  • Kemampuan menangani tegangan dan arus  yang lebih besar
  • Respon frekuensi (kecepatan pensaklaran) lebih rendah dibanding dioda sinyal

Gambar 1  Dioda daya dan dioda sinyal pn junction

Tipe Dioda Daya

  1. Dioda Umum atau Serbaguna
  2. Dioda Schottky
  3. Dioda Pemulihan Cepat

Gambar 2 Dioda Daya

1. Dioda Umum / Serbaguna

  • Waktu pemulihan mundur relatif tinggi, biasanya 25 us
  • Digunakan untuk aplikasi kecepatan rendah (waktu pemulihan tidak kritis)
  • Arus 1 – ribuan Ampere, tegangan 50 V – 5 kV
  • Secara umum dibuat dengan difusi
  • Tipe campuran (alloy) dari penyearah yang digunakan  untuk suplay daya pengelasan
  1. Paling efektif pembiayaannya
  2. Kasar
  3. Memiliki tingkat kemampuan 300 V – 1000 V

2. Dioda Schottky

  • Masalah pengisian penyimpan pn junction dapat diminimalkan bahkan dihilangkan dalam dioda ini
  • Pengisian pemulihan jauh lebih kecil daripada dioda pn junction yang ekuivalen.
  • Dioda schottky memiliki tegangan jatuh yang relatif kecil
  • Arus bocor lebih tinggi daripada dioda pn junction , olehnya itu tegangan maksimum yang diizinkan dibatas 100 V
  • Tingkat arus bervariasi 1 – 300 A
  • Ideal digunakan untuk arus tinggi, tegangan rendah catu daya dc. Meskipun demikian dioda ini juga diterapkan pada catu daya arus kecil untuk meningkatkan efisiensi.

3. Dioda Pemulihan Cepat

  • Waktu pemulihan rendah  kurang dari 5 us
  • Digunakan untuk konverter dc-dc dan dc-ac
  • Arus 1 – ratusan Ampere, tegangan 50 V– 3 kV
  • Untuk tingkat tegangan di atas 400 V, dibuat dengan difusi dan waktu pemulihan mundur diatur oleh  difusi platina / emas
  • Untuk tingkat tegangan di bawah 400 V, dioda epiktasi lebih cepat dibanding dioda difusi
  • Dioda pemulihan cepat memiliki lebar basis yang tipis, yang menghasilkan waktu pemulihan ulang kurang dari 50 ns

Aplikasi  Dioda  Daya

Aplikasi dioda daya selain sebagai saklar dalam penyearah :

  • Freewheeling dalam regulator saklar
  • Pengisian balik kapasitor dan transfer energi antar komponen
  • Isolasi tegangan
  • Balikan energi dari beban ke sumber daya

Selengkapnya … Download [ pdf slides ] [ pdf  Writing ]

Referensi

Hasad A. 2011. Materi Kuliah Elektronika Industri. Teknik Elektro, UNISMA, Bekasi

http://elektroindonesia.com,  diakses tanggal 15 Oktober 2011

http://www.electronics-tutorials.ws, diakses tanggal 15 Oktober 2011

Petruzella F.D., 2001, Elektronik Industri, Andi Yogyakarta

Rashid M.H., 1999, Elektronika Daya, PT. Prenhallindo, Jakarta

Rockis G., Solid State Fundamentals for Electricians,  Energy Concepts Inc.