Laporan Praktikum Analisa Sistem Instrumentasi Rectifier & Voltage Regulator Ahmad Fauzi #1, Ahmad Khafid S *2, Prisma Megantoro #3 #Metrologi dan Instrumentasi, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada, Jln. Sekip Unit 1 Catur Tunggal Yogyakarta 55281 INDONESIA 1 dent.fauzi@gmail.com, 2 prisma.megantoro@giz.de Rangkaian Penyearah adalah rangkaian yang berfungsi sebagai penyearah gelombang arus listrik. Arus listrik yang berasal dari PLN awalnya berupa arus bolak-balik (AC), jika menggunakan rangkaian penyearah ini, maka arus yang dulunya AC akan dirubah menjadi arus searah (DC). Contohnya adalah sinyal yang pada umumnya berbentuk sinusoidal dan mempunyai dua arah gelombang, yaitu positif dan negatif. Dengan menggunakan rangkaian penyearah, dapat menjadikan sinyal yang awalnya dua arah menjadi satu arah. Di dalam rangkaian penyearah terdapat dua metode penyearah, yaitu penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier) dan penyearah gelombang penuh (Full-Wave Rectifier). Dalam pengukuran kali ini dilakukan pengamatan tentang 2 karakteristik rangkaian penyearah half wave rectifier, full wave rectifier dan karakteristik regulator tegangan ( voltage regulator). Prinsip dan karakteristik rangkaian penyearah arus ditentukan oleh banyak diode yang digunakan, jika diode yang digunakan hanya 1 maka karakteristiknya menjadi half wave rectifier, dan jika menggunakan 4 dioda maka akan menjadi full wave rectifier. Karakteristik komponen regulator tegangan bergantung pada IC yang digunakan. Keywords Rangkaian Penyearah, regulator tegangan A. Pendahuluan Pemahaman tentang rangkaian penyearah dan karakteristiknya bisa dilihat melalui besar tegangan keluaran dan juga sinyal yang terbaca pada osiloskop, begitu juga dengan voltage regulator. Untuk lebih lanjut bisa dilakukan pemahaman dengan komponen-komponen penyusunnya seperti transformator CT, IC, diode, resistor dan pendungkung pengukuran seperti voltmeter serta osiloskop yang bisa menampilkan bentuk gelombang. Terdapat beberapa pengelompokan IC diantaranya berdasarkan jumlah terminal (3 terminal dan 5 terminal), berdasarkan linear voltage
regular dan switching voltage regulator, dan yang ketiga berdasarkan fixed voltage regulator, adjustable voltage regulator, switching voltage regulator. Pada pengukuran kali ini digunakan fixed voltage regulator (pengatur tegangan tetap). IC LM78XX/IC LM79XX digit keempat 8 menunjukkan tegangan keluaran adalah positif jika 9 tegangan keluaran negative serta simbol XX menunjukkan tegangan keluaran yang sudah ditentukan misalnya 05 V atau 12 V. B. Literatur Arus sinyal AC yang berbentuk sinusiodal yang dilewatkan melalui sebuah dioda akan disearahkan menghasilkan sinyal positif saja atau sinyal negatif saja yang dinamakan sinyal DC bergelombang. Sinyal AC yang dihasilkan dari sebuah dioda hanya setengahnya saja tergantung dari arah dioda yang dipasang, jika sinyal input AC masuk pada kaki anoda maka sinyal keluaran dari katoda hanya bagian positifnya saja begitu juga sebaliknya, sehingga jika dibutuhkan sinyal output penuh diperlukan dua buah dioda yang diberi input dari dua sinyal AC yang berbeda phasa 180⁰. Itulah prinsip dasar dari rangkaian dioda penyearah (rectifier). C. Dasar Teori Rectifier adalah suatu rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC. Rectifier ini sebenarnya adalah rangkaian dari beberapa dioda dan komponen lainya. Salah satu contoh aplikasi dari rectifier adalah catu daya. Rangkaian rectifier yang paling sederhana adalah Half wave rectifier. Dinamakan half wave karena rectifier ini hanya melewatkan setengah gelombang AC. Half wave rectifier dapat dibuat dengan hanya menggunakan satu dioda. Kegunaan half wave rectifier adalah untuk mengurangi daya ke beban. Dayanya bisa berkurang karena beban hanya menerima setengah gelombang tegangan AC. Untuk lebih jelasnya anda dapat melihat gambar dibawah ini. Gambar 1. Half wave rectivier Tipe rectifier yang lain adalah full wave rectifier. Tegangan keluaran yang dihasilkan merupakan gelombang penuh tegangan AC yang dipositifkan. Rangkaian full wave rectifier ini ada dua macam. Rangkaiannya tergantung pada transformer yang dipakai. Sebenarnya kedua rangkaian ini menghasilkan keluaran yang sama. Salah satu rangkaiannya adalah full wave rectifier dengan center tap design.
Rangkaian ini biasanya dijumpai pada aplikasi aplikasi yang menggunakan daya yang kecil. Untuk lebih jelasnya anda dapat melihat gambar dibawah ini. Gambar 2. Full wave rectivier center tap design Rangakaian lainnya adalah full wave rectifier dengan bridge design. Rangkaian ini lebih sering digunakan dari pada rangkaian full wave rectifier center tap design. Untuk lebih jelas anda dapat melihat gambar dibawah ini. Gambar 3. Full wave rectivier bridge design Regulator tegangan adalah bagian power supply yang berfungsi untuk memberikan stabilitas output pada suatu power supply. Output tegangan DC dari penyearah tanpa regulator mempunyai kecenderungan berubah harganya saat dioperasikan. Adanya perubahan pada masukan AC dan variasi beban merupakan penyebab utama terjadinya ketidakstabilan pada power supply. Pada sebagian peralatan elektronika, terjadinya perubahan catu daya akan berakibat cukup serius. Untuk mendapatkan pencatu daya yang stabil diperlukan regulator tegangan. Regulator tegangan untuk suatu power supply paling sederhana adalah menggunakan dioda zener. Rangkaian dasar penggunaan dioda zener sebagai regulator tegangan dapat dilihat pada gambar rangkaian dibawah. Rangkaian pencatu daya (power supply) dengan regulator diode zener pada gambar rangkaian diatas, merupakan contoh sederhana cara pemasangan regulator tegangan dengan dioda zener. Diode zener dipasang paralel atau shunt dengan L dan R. Regulator ini hanya memerlukan sebuah diode zener terhubung seri dengan resistor RS. Perhatikan bahwa diode zener dipasang dalam posisi reverse bias. Dengan cara pemasangan ini, diode zener hanya akan berkonduksi saat tegangan reverse bias mencapai tegangan breakdown dioda zener. Penyearah berupa rangkaian diode tipe jembatan (bridge) dengan proses penyaringan atau filter berupa filter-rc. Resistor seri pada
rangkaian ini berfungsi ganda. Pertama, resistor ini menghubungkan C1 dan C2 sebagai rangkaian filter. Kedua, resistor ini berfungsi sebagai resistor seri untuk regulator tegangan (dioda zener). Diode zener yang dipasang dapat dengan sembarang dioda zener dengan tegangan breakdown misal dioda zener 9 volt. Tegangan output transformer harus lebih tinggi dari tegangan breakdown dioda zener, misalnya untuk penggunaan dioda zener 9 volt maka gunakan output transformer 12 volt. Tegangan breakdown dioda zener biasanya tertulis pada body dari dioda tersebut. D. Langkah Kerja Untuk memahami prinsip kerja rangkaian penyearah dan juga memahami karakteristik komponen regulaor tegangan yang pertama adalah dengan menyiapkan alat dan bahan. Alat dan bahan : 1. Memastikan semua alat dan bahan sudah tersedia untuk masingmasing kelompok 2. Mengerjakan rangkaian half wave rectifier, seperti skematik di bawah : 3. Memvariasikan nilai resistor RL menggunakan resistor 33 kω dan 27 kω 4. Menggambar sinyal pada osiloskop, lalu mencatat tegangannya pada lembar table hasil 5. Melakukan hal yang sama pada rangkaian full wave rectifier seperti skematik di bawah: 1. Trafo CT 2. Dioda, resistor, kapasitor 3. Regulator 7805,7812, 7905, 7812 4. Osiloskop 5. Multimeter 6. Project board Setelah alat dan bahan siap kemudian melakukan langkah kerja sebagai berikut : 6. Mengerjakan rangkaian voltage regulator seperti skematik dibawah
: Sebelum regulator Sesudah regulator C 100 µf 10 µf Vout1 11,92 V 11,92 V 7. Memvariasikan IC U1, dan mencatat tegangannya 8. Memvariasikan C1, dan mengamati sinyal osiloskop 9. Memvariasikan IC U1, dan mencatat tegangannya 10. Memvariasikan C1, dan mengamati sinyal osiloskop E. Hasil Half wafe Full wave rectifier rectifier RL1 33 kω 33 kω Vout1 6,89 V 7,17 V RL2 27 kω 27 kω Vperdiv 2 V 0,5 V Tperdiv 5 ms 5 ms F 50 Hz 40 Hz T 0,02 s 0,025 s Rangkaian 1 dan 2 - Menghitung nilai T pada half wafe rectifier T = T/div x Div = 0,005 x 4 = 0,02 s - Menghitung nilai T full wave rectifier T = T/div x Div = 0,01 x 2 = 0,02 s - Menghitung nilai F pada half wafe rectifier Vout2 6,85 V 7,13 V F = 1/T = 1/0,02 = 50 Hz F 50 Hz 50 Hz T 0,02 s 0,02 s Vperdiv 5 V 0,5 V Tperdiv 0,01 s 0,005 s - Menghitung nilai F pada full wave rectifier F = 1/T = 1/0,02 = 50 Hz Rangkaian 3 - Menghitung nilai T Sebelum Regulator T = T/div x Div = 0,005 x 4 = 0,02 s
- Menghitung nilai T Sesudah Regulator T = T/div x Div = 0,005 x 5 = 0,025 s - Menghitung nilai F Sebelum Regulator F = 1/T = 1/0,02 = 50 Hz - Menghitung nilai F Sesudah Regulator F = 1/T = 1/0,025 = 40 Hz F. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Hasil pengamatan yang diperoleh dari mengamati bentuk tegangan yang telah dihasilkan oleh penyearah arus setengah gelombang maupun penyearah arus gelombang penuh dapat disimpulkan bahwa : 1. Dalam rangkaian penyearah terdapat dua metode penyearah, yaitu penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier) dan penyearah gelombang penuh (Full-Wave Rectifier). 2. Prinsip dan karakteristik rangkaian penyearah arus ditentukan oleh banyak diode yang digunakan, jika diode yang digunakan hanya 1 maka karakteristiknya menjadi half wave rectifier, dan jika menggunakan 4 dioda maka akan menjadi full wave rectifier. 3. Karakteristik komponen regulator tegangan bergantung pada IC yang digunakan. Saran Pengukuran dan pemahaman rectifier dan voltage regulator masih mengalami banyak kekurangan dan kendala, seperti : kemandirian praktikan menjadi terbatas kerena tidak bisa mencoba merangkai sendiri skema praktikum karena keterbatasan alat. Saran untuk kedepan alat dan bahan diperbanyak agar praktikan bisa melakaukan perangkaian sendiri supaya lebih faham dan mengerti apa yang dikerjakan. G. Referensi [1] http://bagiilmuelektronika.blogspot.co.id/2 015/04/rangkaian-dioda-penyearahrectifier.html ( diakses tanggal 28 Februari 2016, pukul 08.33 WIB ) [2] http://xteknikelektronikaindustri.blogspot. co.id/2014/05/ic-regulator-teganganvoltage-regulator.html (diakses tanggal 28 Februari 1016, pukul 08.47 WIB)
H. Lampiran
Gambar. Rangkaian 1 R 33kΩ Gambar. Rangkaian 2 R 27kΩ Gambar. Rangkaian 1 R 27kΩ Gambar. Rangkaian 3 sebelum regulator Gambar. Rangkaian 2 R 33kΩ Gambar. Rangkaian 3 setelah regulator