MODUL 5 RANGKAIAN AC 2. STUDI PUSTAKA

Transkripsi

1 MODUL 5 RANGKAIAN AC Ingmar Ramzan Shidqi ( ) Asisten: Muhammad Arief Maru ( ) Tanggal Percobaan: 9/2/2016 EL2205-Praktikum Elektronika Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB Abstrak Pratikum Modul 1 Dioda : Karakteristik dan Aplikasi. Pada praktikum ini praktikan akan belajar memahami karakteristik-karakteristik dioda sebagai komponen elektrik, jenis-jenis dioda(ge, Si, Zener), dan juga aplikasi dioda dalam suatu rangkaian. Diantaranya adalah sebagai rangkaian penyearahn yaitu rangkaian yang merubah dari tegangan bolak-balik(ac) ke tegangan searah(dc), rangkaian filter, rangkaian clipper yang membatasi nilai tegangan, dan rangkaian clamper yang berguna untuk memberikan offset tegangan DC. Memahami penggunaan dioda dalam rangkaian penyearah Mempelajari pengaruh filter sederhana pada suatu sumber DC Memahami penggunaan dioda untuk rangkaian Clipper dan Clamper 2. STUDI PUSTAKA Dioda adalah komponen elektrik dua terminal yang pada umumnya bersifat semi-konduktor, sifat khusus dari diode adalah dia hanya memperbolehkan arus listrik mengalir hanya dari satu arah yaitu dari anoda ke katodanya. Kata kunci : dioda, rangkaian rangkaian penyearah dan filter, drangkaian clipper, rangkaian clamper 1. PENDAHULUAN Dioda adalah komponen elektronika dasar sama seperti resistor, kapasitor, atau induktor. Dioda memilik banyak tipe diantarany dioda, germanium, dioda silica, dan dioda Zener. Dioda memiliki banyak terapan dalam sebuah rangkaian salah satunya adalah rangkaian penyearah. Pada praktikum kali ini praktikan akan melakukan percobaan menggunakan diode untuk mempelajari karakteristiknya dan penggunaannya dalam rangkaian. Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam praktikum ini diantaranya : Memahami karakteristik dioda biasa dan dioda zener Sifat inilah yang membuat dioda dapat membentuk rangkaian-rangkaian seperti rangkaian penyerah dan filter, rangkaian clipper dan juga clamper. Diode juga memiliki karakteristik-karakteristik : Tegangan cut in, yaitu besar tegangan yang menyebabkan arus yang mengalir dari anoda ke katoda mulai naik dengan cepat Tegangan breakdown, adalah tegangen terbalik(reverse voltage) minimum agar diode mengalirkan arus secara terbalik. 2.1 RANGKAIAN PENYEARAH DAN FILTER Pada praktikum ini ada tiga jenis rangkaian penyarah yaitu penyearah gelombang setengah, penyearah gelombang penuh(dengan trafo center tapped), dan penyearah gelombang penuh tipe jembatan. Pada rangkaian penyarah digunakan kapasitor sebagai filter yang membuat ripple Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro STEI ITB 1

2 tegangan yang dihasilkan menjadi kecil. penuh. Tegangan pada rangkaian penyearah gelombang penuh diperoleh sebesar Penyearah setengah gelombang dengan filter dimana Vp adalah magnituda tegangan puncak sinyal AC yang disearahkan dan tegangan ripple Vr sebesar Pada rangkaian penyearah setengah gelombang hanya bagian positif dari gelombang sinus V s diteruskan sehingga bentuk gelombangnya akan menjadi dengan f frekuensi sinyal AC jala-jala yang digunakan, C kapasitansi filter dan R beban pada rangkaian penyearah dan filter. 2.2 RANGKAIAN CLIPPER Penyearah Gelombang Penuh(dengan trafo center tapped) Rangkaian clipper adalah rangkaian yang digunakan untuk membatasi tegangan agar tidak melebihi dari suatu nilai tegangan tertentu. Rangkaian ini dapat dibuat dari dioda dan sumber tegangan DC yang ditunjukkan oleh gambar berikut. Penyearah Gelombang Penuh dengan bridge 2.3 RANGKAIAN CLAMPER Pada penyearah gelombang penuh baik dengan yang menggunakan trafo center maupun yang menggunakan diode bridge seluruh gelombang sinus dari Vs diubah termasuk bagian negative yang diinvert sehingga menghasilkan gelombang Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro STEI ITB 2

3 Rangkaian Clamper adalah rangkaian yang digunakan untuk memberikan offset tegangan DC, dengan demikian, tegangan yang dihasilkan adalah tegangan input ditambahkan dengan tegangan DC. 3.1 KARAKTERISTIK DIODA 3. METODOLOGI Komponen dan alat-alat yang digunakan pada praktikum Modul 1 Dioda : Karakteristik dan Aplikasi Kit Praktikum Karakteristik Dioda & Rangkaian Penyearah Sumber tegangan DC (2 buah) Susun rangkaian seperti gambar diatas, hubungkan dengan osiloskop, sumber sinyal sawtoot atau sinusoidal, DC offset 0V Osiloskop (1 buah) Multimeter (2 buah) Dioda 1N4001 /1N4002 (3 buah) Dioda Zener 5V1 (2 buah) Gunakan mode X-Y dan tekan tombol invert untuk channel B Resistor Variabel (1 buah) Resistor 150 KΩ (1 buah) Kapasitor 10 uf (1 buah) Breadboard (1 buah) Amati tengangan cut-in, Breakdown, dan karakteristik arus-tegangan pada dioda Kabel - kabel (2 buah kabel Banana-BNC, 1 buah kabel BNC-BNC ) lakukan langkah 1 sampai 3 untuk dioda Ge, Si, dan Zener Catat hasil pad abuku catatan labolatorium Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro STEI ITB 3

4 3.2 PENYEARAH DAN FILTER susun rangkaian seperti gambar 1-5, Vs = 220V/50HZ, hubungkan tegangan output ke osiloskop kopling osiloskop DC untuk tegangan DC, AC untuk mengukur ripple Pasang minimal 2 kapasitor pada rangkaian, amati bentuk gelombang, tegangan gelombang Catat nilai R,C, V DC, dan Vripple ulangi langkah kedua degnan kapasitansi tetap dan nilai beban yang diubah Ulangi langkah kedua dan ketiga dengan rangkaian sesuai dengan gambar 1-6 gambarkan bentuk, ukur besar dan frekuensi arus yang diamati Lepaskan resistor Rm dan hubungkan ke CT trafo ground, lepaskan hubungan RL, ukur tegangan Dc dengan multimeter menggunakan nilai kapasitansi pada langkah 2 hubungkan resistor variabel pada tgangan output atur smapai nilai Vo yang baru setengah dari Vo yang lama Lepas resistor variabel dan ukur nilai resistansinya dengan multimeter Susun rangkaian penyearah gelombang penuh 2 dioda seperti pad gambar 1-6, lakukan langkah 3-7 untuk rangkaian ini susun dan ulangi langkah 3-7 keculai langkah2 pad arangkaian gambar 1-8, khsus pada langkah 6 lepaskan RL dan gunakan nilai-nilai kapasitansi pada langkah 3 ukur tegangan DC output Lakukan analisis pada hasil yang didapat Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro STEI ITB 4

5 3.3 RANGKAIAN CLIPPER 3.4 RANGKAIAN CLAMPER Susun rangkaian seperti gambar 1-11, R=150kΩ, D!/D2=1N4001/1N4002, C=10uF, V in =Trafo CT 15V, V DC =5V Buatlah rangkaian seperti pada gambar 1-9, R=150kΩ, D!/D2=1N4001/1N4002, Vin=Trafo CT 15V, V DC = 5V Amati gelomcang output pada osiloskop amati keluaran sinyal output di osiloskop lakukan analisis pada hasil yang diddapat susun rangkaian seperti gambar 1-10 dan lakukan analisis bandingkan hasil percobaan kedua rangkaian dari 1-9 dan 1-10 tersebut Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro STEI ITB 5

6 4. HASIL DAN ANALISIS 4.1 KARAKTERISTIK DIODA material yang digunakan untuk membuat dioda dapat dilihat pada karakteristik tegangan cut-in dioda silica dan dioda germanium dimana dioda germanium memiliki tegangan cut-in lebih kecil dibanding dioda silica walaupun nilai yang diamati oleh praktikan tidak sesuai dengan literatur dimana seharusnya nilai tegangan cut-in adalah mendekati 1V hal ini dapat disebabkan oleh banyak faktor contohnya penyusunan rangkaian yang tidak tepat juga hambatan dalam tegangan dan hambatan kabel yang tidak masuk dalam perhitungan. Satu lagi yang mempengaruhi karakteristik dioda adalah jenisnya dapat dilihat dari grafik bahwa pad adioda zener terdapat tegangan breakdown sedangkan pada dioda Ge dan S tidak ada. 4.2 PENYEARAH DAN FILTER Jenis Dioda Tegangan Cut-in Tegangan Breakdown S 1,9V - Ge 1,8V - Zener 1,4V -2V Dapat dilihat tabel diatas dimana sumbu oordinat adalah arus dan sumbu absis adalah tegangan, hubungan antara arus dan tegangan pada dioda adalah dioda akan membiarkan arus melewatinya apabila nliai tegangannya melewati suatu batas tertentu yang disebut dengan tegangan cut-in dan parameterparameter yang mempengaruhinya adalah Pada percobaan penyearah dan filter praktikan tidak selesai melakukan percobaannya tapi dapat data-data yang dapat digunakan untuk melihat karakteristik dari rangkaian penyarah. Dari tabel diatas dapat dilihatkan karakteristik dari tegangan output terhadap perubahan resistansi dan kapasitansi yaitu bahwa nlai tegangan ouput akan meningkat jika nilai resistansi bertambah, Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro STEI ITB 6

7 sebaliknya pada kapasitansi. Nilai tegangan ouput akan berkurang jika nilai kapasitansi bertambah. Dari tabel diatas juga dapat dilihat perbedaan antara rangkaian penyearah dua dioda dan penyearah yang menggunakan dioda bridge yaitu adalah nilai tegangan output pada rangkaia ndioda bridge yang lebih besar. Ini terjadi karena peberdaan cara kerjanya. Pada penyearah dua dioda digunakan dua dioda yang kepada masingmasing dioda itu dilewatkan tegangan sinus yang berbeda fasa sebesar sembilan puluh derajat sehingga yang kemudian ditambahkan setelah melalui dioda, sedangkan pada dioda bridge digunakan satu sumber tegangan yang melalui dioda bridge yang mengatur sehingga tegangan positif dan negatifnya dapat melalui dioda tersebut sehingga hasilnya menjadi satu gelombang yang semua nilainya positif atau gelombang DC. 4.3 RANGKAIAN CLIPPER a. Rangkaian clipper dioda biasa b. Rangkaian clipper zener Praktikan tidak sempat menyelesaikan praktikum pada wkatunya sehingga melakukan simulasi. Dari hasil simulasi diatas dpat diperhatikan addnya perbedaan dari hasil simulasi rangkaian clipper dioda zener dan biasa. Yaitu pada dioda zener perpotongan gelombangnya lebih halus. Hal ini diakibatkan karena cara kerja kedua rangkaian ini yang berbeda yaitu dengan dioda biasa ada dua dioda yang diparalel dengan kutub berbeda terhbung pada satu nodal sehingga arus positif dan ngeatif akan terpisah sehingga hasilnya adalah sebuah gelombang penuh tapi setelah melalui dioda arus akan melalui sumber tagangan DC yang akan membatasitegangan agar tidak melewati nilai yang ditetukan yaitu 5V. sedangkan pada clipper dioda zener hanya digunakan dua dioda zener tanpa sumber tegangan DC dan hanya memanfaatkan karakteristik dioda zener yaitu tegangan breakdown yang mengizinkan arus lewat saat melewati batas tegangan breakdown tetapi pada nilai tertentu dioda zener akan mati dan digantikan oleh sumber tegangan dengan nilai tertentu sehingga nilai tegangannya dibatasi. Jadi rangkaian clamper berfungsi agar membatasi nilai gelombang input sinus tidak melebihi nilai tertentu. Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro STEI ITB 7

8 4.4 RANGKAIAN CLAMPER membatasi tegangan keluaran dan menambahkan DC offset. DAFTAR PUSTAKA [1] Hutabarat, Mervin T, Praktikum Rangkaian Elektrik, Hal 19-31, Penerbit ITB, Bandung, [2] Charles K. Alexander dan Matthew N.O.Sadiku, Fundamentals of Electric Circuits 5 th edition, McGraw-Hill, New York, 2013 [3] Praktikan tidak selesai melakukan percobaan sehingga digunakan simulasi pada LTspice. Dari simulasi diatas dapat diperhatikan bahwa rangkaian clamper berfungsi memerikan DC offset pada kasus ini besarnya adalah 5V sesuai dengan input tengangan DC dapat dilihat dari nilai teganan pada saat 0s yang sbesar 5V. fungsi ini dapat terjadi karena cara rangkaian clamper ini bekerja adala dengan menambahkan tegangan setelah melalui dioda, tetapi tidak membiarkan gelombang negatif lwat karena hanya ada satu dioda. 5. KESIMPULAN Kesimpulan yang didapat dari praktikum ini adalah Dioda adalah rangkaian elektrik yang fungsinya adalah sebagai penyearah dalam suatu rangkaian. Dioda memiliki karakteristik yaitu tegangan cut in dan tegangan breakdown yang dipengaruhi oleh bahan dan jenis dioda Didoa dapat digunakan pad arangkaian penyearah yaitu yang merubah tegangan AC ke DC dengan memanfaatkan sifat karateristiknya. Rangkaian Clipper dan Clamper dapat disusun dengan dioda degan fungsi masin-masing Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro STEI ITB 8