LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR 1 PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR 1 PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG Oleh: Nama : RIA INTANDARI NIM : PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MIPA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JEMBER 2015

2 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Dalam era teknologi saat ini, elektronika merupakan peranan yang sangat penting. Didalam rumah sebagian besar peralatan elektronikmenggunakan sumber daya listrik dari PLN. Peralatan seperti radio, televise, charger HP, dan alat-alat lainnya. Peralatan elektronik pada umumnya menggunakan tegangan DC untuk dapat beroprasi, sedangkan sumber listrik yang tersedia biasanya berupa tegangan AC. Karena itu tegangan AC harus diubah menjadi tegangan DC. Perubahan tegangan AC menjadi tegangan DC disebut penyearah (rectifier). Rangkaian penyearah mengandung beberapa diode. Konfigurasi diode tersebut menentukan sifat penyearah sinyal AC, sehingga ada istilah penyearah setengan gelombang dan penyearah gelombang penuh. Penyearah setengah gelombang (half wave rectifier) yang merupakan system penyearah yang menggunakan satu blok diode tunggal (bisa satu diode atau banyak diode yang dipararel) untuk mengubah tegangan dengan arus bolak-balik (AC) menjadi tegangan (DC). Prinsip kerja penyearah setengah gelombang memanfaatkan karakteristik diode yang hanya bisa dilalui arus satu arah saja. Rangkaian penyearah setengan gelombang banyak dipakai pada power supply dengan frekuensi tinggi seperti pada powersuplly SMPS dan keluaran transformator Flyback Televisi. 1.2 Rumusan Masalah 1. Bagaimana prinsip kerja diode setengan gelombang? 2. Bagaimana mengkonversi tegangan AC menjadi DC 1.3 Tujuan 1. Untuk memahani prinsip kerja diode setengan gelombang 2. Untuk mengkonversi tegangan AC menjadi DC

3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Dioda adalah suatu komponen elektronika yang dapat melewatkan arus pada satu arah saja. Ada berbagai macam diode, yaitu diode tabung, diode sambungan p-n, diode kontak titik (point contact diode). Diode memegang peranan penting dalam elektronika, diantaranya adalah untuk menghasilkan tegangan searah dari tegangan bolak-balik, untuk mengesan gelombang radio, untuk membuat berbagai bentuk gelombang syarat, untuk mengatur tegangan searah agar tidak berubah dengan beban maupun dengan perubahan tegangan jala-jala (PLN), untuk saklar elektronik, LED, laser semikonduktor jenis p yang dibuat bersambung dengan semikonduktor jenis n. Penggabungan ini dilakukan waktu penumbuhan Kristal (Sutrisno, 1986:81). Fungsi penyearah atau rectifier didalam rangkaian catu daya adalah untuk mengubah tegangan listrik AC yang berasal dari trafo step-down atau trafo adaptor menjadi tegangan listrik arus searah. Pada umumnya tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian rectifier masih belum rata dan masih terdapat ripple-ripple tegangan yang cukup besar. Kita mengenal 3 macam penyearah yaitu: a.rangkaian penyearah setengah gelombang ( Half wave Rectifier) b. Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 buah diode c. Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 4 buah diode (Anwar, Dkk. 2010: online). Penyearah yang paling sederhana adalah penyearah setengah gelombang, yaitu yang terdiri dari sebuah diode. Pada gambar 1.1 menunjukkan rangkaian penyearah setengah gelombang. Rangkaian penyearah setengah gelombang dapat masuk dari sekunder trafo yang berupa sinyal AC berbentuk sinus, Vi = Vm sin ωt (gambar 1.1 (b)). Dari persamaan tersebut Vm merupakan tegangan puncak atau tegangan maksimum. Harga V mini hanya bisa diukur dengan CRO yakni dengan melihat langsung pada gelombangnya. Sedangkan pada umumnya harga yang tercantum pada skunder trafo adalah tegangan efektif. Hubungan antara tegangan puncak Vm dengan efektoif (Veff) atau tegangan rms (Vrms) adalah:

4 Tegangan (arus) efektif atau rms (root-mean-square) adalah tegangan (arus) yang terukur oleh volt meter (ampere meter). Karena harga Vm pada umumnya jauh lebih besar dari pada Vγ diabaikan. Gambar 1.1 penyearah setengan gelombang (a) rangkaian ; (b) tegangan sekunder trafo ; (c) arus beban (surjono.2007:27-28). Dalam rectifier setengah gelombang, diode berlaku sebagai penghantar selama putaran setengah gelombang, tetapi tidak berlaku sebagai penghantar selama putaran setengah negatif. Oleh karena itu rangkaian memotong putaran setengah negatif seperti yang ditunjukkan pada gambar disamping. Kita menyebutnya seperti bentuk gelombang seperti sebuah sinyal setengah gelombang. Tegangan setengah gelombang menghasilkan arus beban yang satu arah. Hal ini berarti bahwa ia mengalir hanya pada satu arah ( Malvino, 2003:94 ). Saat digunakan sebagai penyearah setengah gelombang, dioda menyearahkan tegangan AC yang berbentuk gelombang sinus menjadi tegangan DC hanya selama siklus positif tegangan AC saja. Sedangkan pada saat siklus negatifnya, dioda mengalami panjaran balik (reverse bias) sehingga tegangan beban (output) menjadi nol.

5 Pada gambar diatas, anggaplah Vin sebagai tegangan input rangkaian setelah diturunkan oleh transformator yang mempunyai nilai sebesar 20Vpp atau 7,071VRMS. Setelah disearahkan menggunakan dioda maka akan di dapat nilai tegangan DC atau nilai rata-ratanya. Perhatikan rangkaian pada gambar 1.2-a, dimana sumber masukan sinusoida dihubungkan dengan beban resistor melalui sebuah diode. Untuk sementara kita menganggap keadaan ideal, dimana hambatan masukan sinusoida sama dengan nol dan diode dalam keadaan hubung singkat saat berpanjar maju dan keadaan hubung terbuka saat berpanjar mundur. Besarnya keluaran akan mengikuti masukan saat masukan berada di atas tanah dan berharga nol saat masukan di bawah tanah seperti diperlihatkan pada gambar 1.2-b. Jika kita ambil harga rata-rata bentuk gelombang keluaran ini untuk beberapa periode, tentu saja hasilnya akan positif atau dengan kata lain keluaran mempunyai komponen DC. Kita juga melihat komponen AC pada keluaran. Kita akan dapat mengurangai komponen AC pada keluaran jika kita dapat mengusahakan keluaran positif yang lebih besar, tidak hanya 50% seperti terlihat pada gambar 1.2-b. Gambar 1.2 Penyearah setengah gelombang (subekti.2003:78-79).

6 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 ALAT DAN BAHAN 1. Osiloskop 2. Circuit protoboard 3. Sumber tegangan AC 4. Transformator 5. Kabel penghubung AC 6. Probe 7. Diode penyearah 8. Resistor 3.2 LANGKAH KERJA Apabila transformator telah dilengkapi denga kabel penghubung AC, sekering dan saklar, mulailah langkah-langkah berikut ini: 1. Merakit kabel listrik, sekering pemegang dan transformator sebagai berikut: a. Menginstal sekering pemegang segaris secara seri dengan salah satu dari dua lead pada kabel saluran. Install sekering kaca pada sekering pemegang b. Menginstal toggle saklar secara seri dengan kabel saluran lainnya. Satukan saklar pada satu tempat. c. Memasang kabel saluran itu pada transformator primer. Lilit kawat secara bersamaan searah jarum jam, pada hubungan ini akan menjadi ikatan kawat yang kuat. Note: ini adalah ide bagus untuk penempatan dua sekunder dan transformator centre-up pada protoboard seperti yang diperlihatkan. Hubungan dapat berbentuk seperti yang dibutuhkan dan cetre-up tidak akan lepas karena kesalahan. Penyearah setengan gelombang 2. Merakit rangkaian penyearah seperti pada gambar, gunakan sumber tegangan AC. 3. Menggunakan volt meter digital untuk mengukur transformator V(rms) sekunder dan output penyearah puncak. Catat data pada tabel penyearah setengan gelombang. 4. Menggunakan osiloskop untuk mengukur tegangan transformator dan tegangan output penyearah puncak. Catat data pada table penyearah setengah gelombang

7 5. Menghubungkan osiloskop ke output rangkaian penyearah. Sketsa gelombang keluaran pada skala yang disediakan pada grafik. Tentukan frekuensi gelombang keluaran dan catat nilai pada kolom setengah gelombang. 3.3 SKEMA KERJA KERJA Apabila transformator telah dilengkapi denga kabel penghubung AC, sekering dan saklar, mulailah langkah-langkah berikut ini: 1. Kabel listrik, sekering pemegang dan transformator dirakit sebagai a. Menginstal sekering pemegang segaris secara seri dengan salah satu dari dua lead pada kabel saluran. Install sekering kaca pada sekering pemegang b. Menginstal toggle saklar secara seri dengan kabel saluran lainnya. Satukan saklar pada satu tempat. c. Memasang kabel saluran itu pada transformator primer. Lilit kawat secara bersamaan searah jarum jam, pada hubungan ini akan menjadi ikatan kawat yang kuat. 2. Rangkaian penyearah seperti pada gambar dirakit, gunakan sumber 3. volt meter digital digunakan untuk mengukur transformator V(rms) sekunder dan output penyearah puncak. Catat data pada tabel penyearah setengan gelombang. 4. Osiloskop digunakan untuk mengukur tegangan transformator dan tegangan output penyearah puncak. Catat data pada table penyearah setengah gelombang 5. Osiloskop dihubungkan ke output rangkaian penyearah. Sketsa gelombang keluaran pada skala yang disediakan pada grafik. Tentukan frekuensi gelombang keluaran dan catat nilai pada kolom

8 3.4 GAMBAR 3.5 ANALISIS Half wave V(RMS) Vout (pk) Vout (DC) Ripple frequency Vout (pk) = jumlah kotak vertical-puncak x volt/div =..volt V(RMS) = V p 2 =...volt Vout (DC) = V out(pk) π =..volt T = jumlah kotak horisontal x time/div =..sekon F = 1 T =..Hz Vac 2 2 = V RMS V DC =..volt Repple frequency = V ac V dc

9 BAB IV HASIL DAN ANALISIS DATA 4.1 HASIL Half wave V(RMS) Vout (pk) Vout (DC) 0,28 volt 0,4 volt 0,089 volt Ripple frequency 2, ANALISIS DATA Vp VRMS VDC = jumlah kotak vertikal-puncak x volt/div = 2 x 0,2 = 0,4 volt = Vp 2 = 0,4 = 0,28 volt 2 = Vrms π = 0,28 = 0,089 volt 3,14 T = Jumlah kotak horisontal x time/div = 2 x 2 = 4 sekon F = 1 T = 1 = 0,25 Hz 4 VAC = Vrms 2 Vdc 2 = 0,28 2 0,089 2 = 0,0784 0, = 0,265 volt Ripple Frequency = Vac Vdc = 0,265 = 2, 977 0,089

10 BAB V PEMBAHASAN Pada percobaan penyearah setengah panjang gelombang ini terdapat beberapa titik tegangan tempat memasang kabel penghubung merah dan hitam yang di sambung kangsung dengan probe pada osiloskop yaitu antara titik A dan B ( titk antara dioda dan capasitor ), pada titk ini input yang diberikan adalah AC dan gelombang yang dihasilkan berbentuk gelombang sinusoidal penuh. Antara titik C dan D( antara capasitor), serta antara titik C dan D setelah dioda dibalik. Kemudian pada percobaan dilakukan saat dioda searah pada rangkaian maka diperoleh bentuk pada layar osiloskop yakni antara titik A dan B dengan input AC terlihat bentuk gelombang sinusoidal sumber bolak balik, antara titik C dan D terlihat bentuk gelombang pada beban RL (setengah periode) dan terakhir untuk bentuk gelombang pada saat dioda dibalik didapat bentuk gelombang yang sama dengan tegangan pada posisi C dan D dengan posisi terbalik( di bawah sumbu X ).sehingga ini benar terbukti bahwa dioada adlah suatu alat untuk penyearah arus. Artinya apabila dioda dibalik maka gelombang yang dihasilkan juga rebalik. Dalam rangkaian penyearah setengah gelombang, hasil penyearah hanya pada bagian positif yaitu setengah dari panjang gelombang, dari tegangan bolak-balik sebagai sumbernya. Pada saat arus bolak-balik mengalir positif pada setengah panjang gelombang pertama, sesuai dengan panah dioda, dioda akan mengalirkan arus. Keluaran arus yang hanya setengah panjang gelombang ini sudah tentu tidak efisien, karena daya dari setengah gelombang yang lain tidak dimanfaatkan. Maka setengah gelombang yang lain harus disearahkan pula. Percobaan Dioda sebagai penyearah arus ini dilakukan bertujuan untuk mempelajari sifat dan penggunaan dioda sebagai penyearah arus. Dalam mempelajari sifat dan penggunaan dioda sebagai penyearah arus, diperlukan rangkaian searah, osiloskop, dan voltmeter. Rangkaian Penyearah berguna untuk mengubah arus bolak balik (AC) menjadi arus searah (DC) sehingga dalam rangkaian hanya mengalir satu arus saja. Dalam rangkaian penyearah terdapat kapasitor, dimana kapasitor dalam penyearah berfungsi untuk menyimpan tenaga listrik dalam waktu tertentu (sementara) tanpa disertai reaksi kimia. Percobaan ini dibagi menjadi dua, yaitu penyearah setengah gelombang dan penyearah satu gelombang. Percobaan Dioda sebagai penyearah arus ini dilakukan bertujuan untuk mempelajari sifat dan penggunaan dioda sebagai penyearah arus. Dalam mempelajari sifat dan penggunaan

11 dioda sebagai penyearah arus, diperlukan rangkaian searah, osiloskop, dan voltmeter. Rangkaian Penyearah berguna untuk mengubah arus bolak balik (AC) menjadi arus searah (DC) sehingga dalam rangkaian hanya mengalir satu arus saja. Dalam rangkaian penyearah terdapat kapasitor, dimana kapasitor dalam penyearah berfungsi untuk menyimpan tenaga listrik dalam waktu tertentu (sementara) tanpa disertai reaksi kimia. Percobaan ini dibagi menjadi dua, yaitu penyearah setengah gelombang dan penyearah satu gelombang. Percobaan Dioda sebagai penyearah arus ini dimulai dengan mengukur tegangan rangkaian AC. Tegangan dari rangkaian AC yang diperoleh sebesar 0,265 V. Selanjutnya mencari tegangan DC. Pada percobaan penyearah setengah gelombang, dibedakan menjadi dua bagaian yaitu menggunakan voltmeter dan osiloskop. Pada percobaan penyearah setengah gelombang menggunakan voltmeter, dibagi menjadi dua yaitu menggunakan perata dan tidak menggunakan perata. Pada percobaan penyearah setengah gelombang tanpa perata, penyearah setengah gelombang tanpa perata dihubungkan, kemudian diukur tegangannya dengan menggunakan voltmeter. Tegangan yang diperoleh pada percobaan penyearah setengah gelombang tanpa perata sebesar 10,4 V. Selanjutnya menggunakan percobaan penyearah setengah gelomban menggunakan perata, tegangan yang diperoleh dengan menggunakan voltmeter adalah 2,8 V. Kemudian percobaan penyearah setengah gelombang dengan menggunakan osiloskop. Pada percobaan ini, rangkaian penyearah setengah gelombang dihubungkan, tegangan diukur menggunakan osiloskop. Tinggi puncak ( simpangan tertinggi) dan lembah gelombang (simpangan terendah) dicatat bentuknya. Percobaan dengan menggunakan osiloksop dibagi menjadi dua yaitu dengan menggunakan perata dan tanpa perata. Tegangan penyearah arus setengah gelombang tanpa perata dengan menggunakan osiloskop diperoleh sebesar 0,4V. Sedangkan tegangan yang diperoleh dengan menggunakan perata sebesar 7 V.

12 BAB VI PENUTUP 6.1 KESIMPULAN 1. Prinsip kerja dari penyearah setengah gelombang yaitu pada saat tegangan bolakbalik positif diode akan panjar maju. Pada saat itu arus akan mengalir ditransformatorkan ke diode, beban dan kembali ke transformator pada unjungujung beban akan terdapat beda tegangan yang bentuknya sama seperti tegangan masukan. Setengah periode berikutnya akan dipanjarkan mundur, saat itu tidak ada arus yang mengalir sehingga pada ujung beban tidak ada tegangan. 2. Diode merupakan komponen aktif yang dapat menyearahkan arus AC menjadi arus DC pada keadaan berpanjar maju, sehingga arus AC yang masuk awalnya berbentuk gelombang sinusoida setelah melewati diode keluar menjadi arus DC berbentuk setengah gelombang sinusoidal. 6.2 SARAN 1. Sebelum melakukan praktikum, praktikan diharapkan membaca materinya 2. Praktikan diharapkan lebih aktif dalam melakukan praktikum

13 DASAR PUSTAKA Alfith Elektronoka Dasar. ktronika%20dasar/presentasi%20%28power%20point%29/pertemuan_3_aplikasi%2 0Dioda.pdf [diakses pada tanggal 25 November 2015]. Anwar, Dkk Pemakaian Remote Control Tv Dengan Menggunakan Mikrokontroler At89s51 Sebagai Alat Pemutus Dan Penghubung Tegangan Kwh Meter 1 Phasa. Politeknik Negeri Padang. Elektron. [diakses pada tanggal 25 November 2015]. Malvino, Albert Paul Prinsip-Prinsip Elektronika. Jakarta: Salemba Teknika. Subekti, Agus Elektronika Dasar. Jember: Fakultas MIPA Universitas Jember. Surjono, herman dwi Elektronika. Jember: cerdas ulet kreatif. Sutrisno Elektronika Teori dan Penerapannya. Bandung: Penerbit ITB.

14 LAMPIRAN