LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR 1 PENYEARAH

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR 1
PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG
Oleh:
Nama : RIA INTANDARI
NIM : 140210102088
PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MIPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS JEMBER
2015
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
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:
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.
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).
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
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
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.
2. Rangkaian penyearah seperti pada gambar dirakit, gunakan sumber
tegangan AC.
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
setengah gelombang.
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
V(RMS)
=
Vout (DC)
=
𝑉𝑝
= ……..volt
= ……...volt
√2
𝑉𝑜𝑢𝑡 (𝑝𝑘)
𝜋
jumlah kotak horisontal x time/div
= ……..volt
= ……..sekon
T
=
F
=𝑇
= ……..Hz
Vac
2
2
= √𝑉𝑅𝑀𝑆
− 𝑉𝐷𝐶
= ……..volt
1
Repple frequency
=
𝑉𝑎𝑐
𝑉𝑑𝑐
BAB IV
HASIL DAN ANALISIS DATA
4.1
HASIL
Half wave
4.2
V(RMS)
0,28 volt
Vout (pk)
0,4 volt
Vout (DC)
0,089 volt
Ripple frequency
2, 977
ANALISIS DATA
Vp
= jumlah kotak vertikal-puncak x volt/div
= 2 x 0,2 = 0,4 volt
VRMS
=
=
VDC
=
=
T
𝑉𝑝
√2
0,4
√2
= 0,28 volt
𝑉𝑟𝑚𝑠
𝜋
0,28
3,14
= 0,089 volt
= Jumlah kotak horisontal x time/div
= 2 x 2 = 4 sekon
1
=
VAC
= √𝑉𝑟𝑚𝑠 2 − 𝑉𝑑𝑐 2
𝑇
=
1
F
4
= 0,25 Hz
= √0,282 − 0,0892 = √0,0784 − 0,007921 = 0,265 volt
Ripple Frequency =
𝑉𝑎𝑐
𝑉𝑑𝑐
=
0,265
0,089
= 2, 977
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
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.
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
DASAR PUSTAKA
Alfith. 2011. Elektronoka Dasar.
http://sisfo.itp.ac.id/bahanajar/BahanAjar/Alfith/Bahan%20Ajar%20Terseleksi%20Ele
ktronika%20Dasar/Presentasi%20%28Power%20Point%29/Pertemuan_3_Aplikasi%2
0Dioda.pdf [diakses pada tanggal 25 November 2015].
Anwar, Dkk. 2010. Pemakaian Remote Control Tv Dengan Menggunakan Mikrokontroler
At89s51 Sebagai Alat Pemutus Dan Penghubung Tegangan Kwh Meter 1 Phasa.
Politeknik Negeri Padang. Elektron.
http://download.portalgaruda.org/article.php?article=58459&val=4379 [diakses pada
tanggal 25 November 2015].
Malvino, Albert Paul. 2003. Prinsip-Prinsip Elektronika. Jakarta: Salemba Teknika.
Subekti, Agus. 2003. Elektronika Dasar. Jember: Fakultas MIPA Universitas Jember.
Surjono, herman dwi. 2007. Elektronika. Jember: cerdas ulet kreatif.
Sutrisno. 1986. Elektronika Teori dan Penerapannya. Bandung: Penerbit ITB.
LAMPIRAN