Percobaan PENYEARAH GELOMBANG. (Oleh : Sumarna, Lab-Elins, Jurdik Fisika FMIPA UNY)

Transkripsi

1 Percobaan PENYEARAH GELOMBANG (Oleh : Sumarna, Lab-Elins, Jurdik Fisika FMIPA UNY) sumarna@uny.ac.id) 1. Tujuan 1). Mempelajari cara kerja rangkaian penyearah. 2). Mengamai benuk gelombang keluaran. 3). Menyelidiki besar fakor riak dan regulasi egangan. 2. Ala-ala Percobaan 1). Osiloskop/CRO 2). Volmeer analog dan digial. 3). Papan rangkaian 4). Resisor, kapasior, poensiomeer, dioda, ransformaor 5). Kabel-kabel penghubung. 3. Dasar Teori Hampir semua peralaan elekronik memerlukan sumber egangan searah unuk dapa bekerja. Ala-ala elekronik dengan daya yang relaif kecil dapa menggunakan baere aau aki. Teapi unuk peralaan yang relaif memerlukan daya besar lebih baik digunakan sumber egangan yang berasal dari PLN. Menginga lisrik dari PLN bolak-balik enu saja memerlukan rangkaian penyearah. Komponen elekronik yang berfungsi sebagai penyearah adi adalah dioda. Dioda mempunyai sifa dapa menghanarkan arus lisrik hanya pada sau arah. Simbol dioda penyearah adalah sebagai beriku : (anoda) A K (kaoda) 22

2 Apabila kaki anoda (A) dihubungkan dengan kuub posiif dan kaki kaoda (K) dihubungkan dengan kuub negaif dari suau sumber egangan dc (aau egangan A lebih posiif dari pada egangan K), maka arus dapa mengalir dan pada keadaan yang demikian dikaakan dioda erpanjar maju (foward bias). Pada pemasangan yang sebaliknya, anoda dihubungkan dengan kuub negaif sedangkan kaoda dengan kuub posiif, maka arus idak dapa mengalir asalkan idak melebihi baas egangan dadalnya. Pemasangan yang demikian dikaakan dioda erpanjar mundur (reverse bias). Apabila sebuah dioda dipasang pada sumber egangan bolak-balik, misalnya PLN (seelah melewai ransformaor sep-down), maka oleh dioda egangan iu akan diubah menjadi egangan searah. Rangkaian penyearah sederhana dan benuk keluarannya adalah sebagai beriku : R Masukan Keluaran Dari sampai dengan arus dapa dieruskan karena pada saa iu dioda erpanjar maju. Teapi dari hingga 2 dioda erpanjar mundur, oleh karenanya arus idak dapa mengalir. Rangkaian yang demikian adi disebu sebagai rangkaian penyearah gelombang seengah (half wave recifier). Jika masukannya ( ) sebagai gelombang sinus, maka keluarannya dapa diuliskan : = sin ω unuk < ω < = unuk < ω < 2. 23

3 Suau volmeer dc analog dibua sedemikian hingga simpangan jarumnya menunjukkan egangan reraanya saja unuk masukan yang berupa gelombang sinus, dengan demikian egangan yang erbaca pada volmeer dc adalah : V dc = = V reraa (resisansi ransformaor dan dioda diabaikan). Sedangkan volmeer ac analog mengukur egangan rms (harga efekifnya) pada ujung-ujung sebelum disearahkan, dan egangan yang erbaca adalah : V ac = 2 = V eff Penyearah yang sediki lebih baik menggunakan dua buah dioda. Rangkaian ini dapa dipikirkan sebagai dua rangkaian penyearah gelombang seengah yang bekerja secara berganian. Rangkaian demikian disebu sebagai rangkaian penyearah gelombang penuh (full wave recifier) yang skemanya dapa diliha pada gambar beriku : R Masukan Keluaran

4 Jika ujung-ujung keluarannya dihubungkan dengan volmeer dc, maka jarum volmeer yang menunjukkan egangan reraanya akan berharga : V dc = 2 = V reraa (resisansi dari ransformaor dan dioda diabaikan). Tegangan keluaran yang dihasilkan oleh kedua rangkaian penyearah di aas belum raa, eapi masih berbenuk gelombang sinus yang selalu posiif (searah). Unuk mendapakan egangan keluaran yang lebih raa diperlukan suau apis (filer). Tapis yang paling sederhana adalah sebuah kapasior yang dipasang paraleldengan ujung-ujung keluarannya. Inga unuk kapasior berkuub cara pemasangannya jangan sampai erbalik. Gambar rangkaian penyearah berapis adalah sebagai beriku : C R L Masukan Keluaran V r Menginga sifa kapasior (C) yang dapa diisi muaan maupun dikosongkan, dengan erpasangnya C, egangan keluaran ( ) idak segera urun meskipun egangan masukan ( ) sudah urun. Ini dikarenakan kapasior memerlukan waku unuk mengosongkan muaannya. Sebelum egangan kapasior urun ke nol, egangan kapasior ersebu segera naik lagi oleh egangan masukan. Dengan demikian sekecil apapun, egangan keluaran belum raa sempurna, eapi masih 25

5 erdapa riak (ripple). Besar besarnya dapa dibukikan secara eoriis sebagai : riak dinyaakan sebagai egangan riak (V r ) yang V r = Vm (unuk penyearah gelombang seengah) fr C L V r = Vm 2 frlc (unuk penyearah gelombang penuh). Tampak bahwa egangan riak (V r ) makin kecil unuk nilai C yang semakin besar. Seelah melalui apis, egangan dc (V dc ) pada keluarannya dapa dienukan, diukur aaupun dihiung. Besar egangan dc ersebu erganung pada R L, C,, dan f. Dari gambar dapa dienukan : V dc = V r. Ada beberapa besaran yang menunjukkan kualias suau penyearah dan 2 (dua) di anaranya adalah fakor riak (r) dan regulasi egangan (R) yang masing-masing didefinisikan sebagai beriku r = R = V r, rms V dc Vo (an pa RL) Vo ( dengan RL) Vo ( dengan RL). 4. Langkah-langkah Percobaan Bualah (se) agar papan rangkaian penyearah yang ersedia membenuk rangkaian seperi beriku : PLN rafo ke CRO R ma S 1 S 2 S 3 C 1 C 2 S 4 R L 26

6 Dengan R = 56 Ω aau 47 Ω, C 1 = C 2 = 47 μf/25v, dan R L = 1 kω. 1. Bualah rangkaian penyearah gelombang seengah (S 1 erbuka). Terlebih dahulu S 2 dan S 3 erbuka (filer belum digunakan). Dengan S 4 eruup, aurlah R L agar memberikan arus keluaran (ma) erenu. Ukurlah V r,rms, V dc, R L, I dc dan gambarlah benuk gelombang keluarannya. Selanjunya ukur V dc anpa R L dengan cara membuka S Seperi langkah 1 eapi S 2 eruup. 3. Seperi langkah 1 eapi S 2 dan S 3 eruup. 4. Seperi langkag 1, 2 dan 3 eapi unuk penyearah gelombang penuh dengan cara S 1 eruup. 5. Caalah semua nilai komponen rangkaian yang digunakan. 5. Daa Percobaan Sesuai dengan langkah-langkah percobaan di aas, maka daa yang harus dicaa baik unuk rangkaian penyearah gelombang seengan maupun rangkaian penyearah gelombang penuh masing-masing adalah : Jenis Filer Tanpa filer C 1 C 1, C 2 Benuk gelombang keluaran I dc V r,rms V dc R L V dc anpa R L 27