ISBN : 978-602-9115-23-9 414

ISBN : 978-602-9115-23-9
PENGEMBANGAN MEDIA PEMBELAJARAN ELEKTRONIKA PADA RANGKAIAN DIODA
PENYEARAH
M Rahmad*) dan Muhammad Sahal
Laboratorium Pendidikan Fisika Universitas Riau
[email protected]
ABSTRAK
Perusahaan Listrik Negara (PLN) memberikan sumber listrik pada pelanggan dalam bentuk sumber AC,
sedangkan peralatan elektronika pada umumnya memerlukan sumber DC. Oleh itu diperiukan suatu peranti
dan rangkaian yang mampu mengubah sumber AC menjadi DC. Telah dikembangkan suatu media
pembelajaran elektronika pada konsep dioda penyearah yang dapat dijadikan media untuk menjelaskan
bagaimana sistem penyearahan menggunakan dioda penyearah. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk
mengembangkan sebuah media rangkaian aplikasi dasar dioda penyearah yang dapat menunjukkan
fungsinya sebagai penyearah arus bolak-balik (AC). Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Fisika FKIP
Universitas Riau tahun 2011. Penelitian dilakukan dengan metode R&D dengan rancangan yaitu membuat
desain rangkaian, mempersiapkan peranti dan peralatan, merakit dan melakukan pengujian. Hasil
pengujian media dapat menunjukkan keluaran penyearah Vi gelombang, gelombang penuh (2 dioda),
Penyearah jembatan (4 dioda), keluaran DC 8 dan -8 V, keluaran DC 6.8V. Media dinyatakan dapat
berfungsi dengan baik sehingga dapat dijadikan sebagai sal ah satu media dalam pembelajaran elektronika
pada konsep rangkaian dioda penyearah.
Kata kunci: dioda, penyearah setengah gelombang, penyearali gelombang penuh
ABSTRACT
The State Electricity Company (SEC) provides a source o f electricity to customers in the form of the AC
source, while the electronic equipment in general require a DC source. It is required by a device and the
circuit that converts AC into DC source. Has developed an electronic learning media in the concept of a
rectifier diode which can be used as media to explain how the system using a diode rectifier rectification.
The purpose of this study was to develop a basic application circuit media diode rectifier that can
demonstrate its function as a rectifier of alternating current (AC). The research was conducted at the
Laboratory of Physics FKIP Riau University in 2011. Research carried out by the method of R&D and the
design is to make the circuit design, prepare tools and equipment, assembling and perform testing. Test
results the output media can show half wave rectifier, full wave rectifier (two diode), bridge rectifier (four
diode), the output DC 8 and -8 V, output 6.8 V DC. Otherwise the media to function properly so that it can
be used as one of the media in the concept of electronic learning diode rectifier circuit.
Keywords: diode, half wave rectifier, full wave rectifier
PENDAHULUAN
Kecanggihan ilmu pengetahuan dan teknologi seperti sekarang ini, sebagai akibat dari peranan elektronika
yang begitu penting. Berbagai peralatan yang memanfaatkan jasa elektronika, mulai dari peralatan rumah
tangga, mesin-mesin industri, perangkat hiburan, alat komunikasi, transportasi, termasuk peralatanperalatan dalam bidang fisika, kimia dan biologi (Sutrisno, 1986). Di negara kita Indonesia, kemampuan
elektronika juga sangat dibutuhkan baik untuk memperbaiki atau mereparasi alal-alat yang rusak maupun
untuk merakit, mendisain, dan menciptakan alal-alat baru.
Elektronika adalah ilmu yang mempelajari alat listrik arus lemah yang dioperasikan dengan cara
mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrik dalam suatu alat seperti komputer, peralatan
elektronik, termokopel, semikonduktor, dan lain sebagainya. Ilmu yang mempelajari alat-alat seperti ini
merupakan cabang dari ilmu fisika (Wikipedia,2011).
Meskipun begitu pesatnya perkembangan dunia elektronika, namun pada umumnya orang tidak
memahami konsep yang membangun .sebuah perangkat elektronika. Hal ini tidak terlepas bagi kaum
nelajar mulai dari tingkat dusur sampai pada tingkat |>erguruan tinggi. Bebcrapa penyebanya antara lain:
kurangnya media dalam pembelajaran elektronika yang dapat menunjukkan langsung bagaimana suatu
perangkat elektronika bemperasi, kurang pengetahuan basic elektronika, rangkaian elektronika cenderung
dianggap sulit.
PROSIDING SEMIRATA BKS-PTN MIPA 2012
Hotel Madani-Universilas Negeri Medan, 11-12 Mei 2012
414
ISBN: 978-602-9115-23-9
Sebagian besar peralatan eiektronika memerlukan tegangan searah sebagai sumbcmya Untuk itu
orang sering menggunakan baterc dan aki sebagai sumber catuan. Akan tctapi hal ini kurang praktis
disamping harganya mahal, juga membutuhkan perawatan dan pengisian ekstra. Oleh kareiia itu diperlukan
suatu sumber yang dapat digunakan secara praktis, yaitu yang dihasilkan oleh PLN. Masalahnya bagaimana
mentransfer tegangan PLN yang merupakan tegangan bolak-balik menjadi tegangan yang scarah (Rahmad,
2006).
Kita dapat merubah tegangan PLN dengan bantuan catu daya. Keluaran yang kita inginkan dapat bermacammacam, sesuai dengan kebutuhan. Misalnya keluarannya harus .stabil, tak perlu stabil, ;isal scarah, dan
sebagai nya Pentransfer tegangan yaitu menggunakan transformator step down untuk menurunkan sumber
tetgangan PLN yang tegangan efektifnya sckitar 220 V. Sebaj'.ai penyttirah lcgnii)*.an hnlak-Uilik (ai)
digunakan dioda Penyearali yang dapat dirancang adalali penyearali setengah gelombang (half-wow
rectifier), penyearali gelombang penuh (full-wave rectifier), dan pcnyearah jembatan (bridge rectifier)
(Malvino, 2004).
Berbagai rangkaian dioda tersebut dapat direkayasa bentuk rangkai;innya sehingga menjadi media untuk
menjelaskan konsep dioda sebagai pcnyearah. Hasil rekayasa tersebut dapat dijadikan sebagai media
pcmbelajaran eiektronika dasar. Manfaat media tersebut menunit l-atuliem (1989) antara lain mcnarik dan
mem perbesar periiatian peserta didik terhadap materi pclajaraii yang disajikan, mengurangi atau
menghilangkan verbalisme, mengatasi perbedaan pengal.Tman belajar, dan mcmbantu memlvrikan
pengalaman belajar yang sulit diperoleh dengan cara lain.
Mengacu kepada kondisi masalah tersebut, maka disini akan dibuat suatu media pcmbelajaran pada
konsep rangkaian dioda. Diharapkan media ini dapat membantu meningkatkan motivasi dan hasil bclaj;ir
eiektronika dasar mahasisvva (siswa). Menurut Sutikno (2006) baliwa media pcmbelajaran adalali salah satu
karaktenstik yang harus terpenuhi untuk memperbaiki kualitas pembelajaran. HaJ ini dimaksudkan agar
mutu pembelajaran dapat memenuhi standar yang diinginkan. Oleh karena itu peneiitian ini layak untuk
dilakukan demi peningkatan media pembelajaran fisika serta meningkatkan motivasi dan hasil belajar
mahasiswa (siswa).
Berdasarkan uraian tersebut maka tujuan dari peneiitian ini adalali untuk mengembangkan media
pembelajaran eiektronika dasar pada rangkaian dioda pcnyearah. yang diharapkan dapat meningkatkan
motivasi mahasiswa (Siswa) dalam mempelajari eiektronika dasar dan mempermudah pemahaman konsep
rangkaian dioda Pembuatan rangkaian dioda penyearali dapat diwujudkan dengan menggunakan beberapa
peranti eiektronika sebagai pendukung utama seperti transformator, resistor, potensiometer, dioda
kondeasator, IC regulator, dan dioda zener dimana semua komponen mempunyai fungsi tersendiri (Rahmad,
2006).
Transformator (trafo) adalali piranti eiektronika yang dapat mengubali nilai tegangan ac dan sebagai
pentransformasi (Edukasi, 2010). Resistor digunakan untuk membatasi arus listrik dan juga digunakan
sebagai pembagi tegangan listrik. Satuan talianan resistor adalah Ohm (12) (Mukti, 2009). Kondeasator
elektrolit dengan dua dua kutub yaitu positif dan negatif memiliki cairan elektrolit dan bi;t*uiya berbcntuk
tabung (Hamdan, 2009). Dioda zener dan IC regulator digunakan pada perancangan media dioda penyearali
untuk mengJiasilakn keluaran stabil. Saklar digunakan untuk mengontml aliran arus ke dalam rangkaian
yaitu Saklar toggle dapat dioperasikan oleh tuas toggle yang dapat ditekan ke atas atau ke bawah (Mukti,
2009).
Dioda merupakan komponen eiektronika yang tcrbuat dari persambungan balian semikonduktor
tipe P dan semikonduktor tipe N. Semikonduktor tipe P berfungsi sebagai anoda dan semikonduktor tipe N
berfungsi sebagai katoda atau elektroda negatif. Pertemuan kcdui tipe disebut junction sehingga menjadi
kristal pn alau disebut dioda junction (Hamdan, 2009).
-M Anoda
(b). Sim bol
(a). B entuk
Gambar I. Dioda
n n A r i r . jx ir' r r i < m
a
Katoda
nr* a r»r/-r* n T » t w i n
a
n
Dioda bersifat mengliantarkan arus listrik hanya pada satu arah saja, sehingga dapat dipakai sebagai
pcnyearali (Rahmad, 2008). Diantara rangkaian dioda, yaitu: penyearah setengah gelombang {Half-Wave
Rectifier), penyearali gelombang penuh (Full-Wave Rectifier) (Mukti, 2009).
Oambar 2. Rangkaian Dioda Menggunakan IC Regulator (Hamdan, 2009)
Gambar 2 merupakan rangkaian penyearah jembatan dengan 1C regulator. 1C tersebut dapat bekeija
sebagai regulator pada tegangan input yang lebih besar dari tegangan output regulatomya. Perbedaan
tegangan Vmteriiadap V,x0 direkomendasikan di dalam data sheet komponen tersebut (Rahmad, 2010).
M ETODE PENELITIAN
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Fisika FK1P Universitas Riau tahun 2011. Alat dan bahan
antara lain: Multimeter, Osiloskop, komponen elektronika (transformator, resistor, potensiometer, dioda,
kapasitor, 1C regulator dan dida 7£ner) Penelitian ini menggunakan Metode penelitian dan Pengembangan
(R&D) yang digunakan menghasilkan suatu media analog dalam pembelajaran elektronika. Rancangan
melalui tahap persiapan perancangan, pembuatan rangkaian, uji laboratorium, Validasi desain, dan tahap
penyempumaan media (Sugiono, 2008). Sketamatik media rangkaian dioda yaitu:
Gambar 1. Diagram Blok Catudaya (Rahmad, 2006)
Instrumen pengumpulan data yang digunakan yaitu melalui pengukuran besaran fisika (tegangan
listrik). Data penelitian diperoleh dengan melakukan pengukuran melalui uji laboratorium untuk mengamati
keberfungsian media yang dirancang. Hasilnya disajikan dalam bentuk tabel dan gambar. Rangkaian dioda
penyearah yang telah selesai dibuat dilakukan pengujian dengan menggunakan alat ukur multimeter analog
dan osiloskop yakni: mengatur tegangan AC yang melelui transformator, mengukur tegangan setelah
melewati penyearali, kondensator, dan setelah melewati penstabil.
BASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Rancangan Media Aplikasi Rangkaian Dioda Penyearah
Gambar 4 .1lasil Rancangan Media Rangkaian Dioda Penyearali
Berdasarkan Gambar 4. penggunaan rangkaian dioda penyearah dengan alat ukur multimeter analog
dan osiloskop untuk melihat keluarannya melalui pengaturan menurut Tabel 1.
l abel 1. Pengukuran menggunakan Media Rangkaian Dioda Penyearah
No. Pengukuran
Pengaturan Saklar
Hubungan Probe
(+dan-)
1 Pengatur Tegangan AC yang
Saklar rotari (putar) 6,
K3 dan G
ISBN: 978-602-9115-23-9
2
3
4
5
6
7
8
9
10
II
melevvati sekunder trafo
Penyearah Vi Gel (1 D)
Penyearah Gel. Penuh (2D)
Penyearah Jembalan (4D)
Pengukuran 1 filter (C l)
Pengukuran 2 filter (C1//C4)
Pengukuran (-Vdc) 1 filter (C2)
Pengukuran (-Vdc) 2 filter (C2//C3)
Keluaran melalui IC7808
Keluaran melalui Zener
Keluaran IC7908 (-V*)
9,12, dan 15 V*
S| dan S2 On
S|,S2,S4,
On
S| s/d S6 On
S7 On
S7 dan S8 On
Sio On
Smdan Su On
S? On
S, Off
S12On
Ki danG
K| danG
K| danG
K! danG
K |dan G
K2danG
K2 dan G
K78O8 dan G
K07 dan G
dan G
II. Data Ilasil I'cngujian dan I’cm bahasan
Tabel 2. Data Dioda Penyearah Setengah Gelombang dan Gelomang Penuh
V„( setelah 1
setelah 2
V,,, IC
Vo* Penyearah 1/2
VouAC
kapasitor
kapasitor
Regulator
(Volt)
gelombang (Volt)
(Volt)
(Volt)
(Volt) •'
V
Osil
Osi
Osilo
olt Osiloskop
Vol
Osiloskop
Vol
osVol
los
skop
t
m
t
Volt
t
kop
kop
me
e
memeter
meter
ter
ter
DC
ter
V
V
Vp VDC
Vcff DC
A Vp
DC V D C
DC DC DC
C
6
9
6,4
9
13
9,3
12
17
15
21
12,
1
15
6
9
6,4
9
13
9,2
12
17
12,1
15
21
15
2,7
6
9
6,4
8.5
2,7
12,
4
3,9
5
16,
5,2
5,25
5
6,7
20
6,37
Vwa Penyearah
gelombang penuh
(2 D) (Volt)
5,4
8,5
5,4
12,
8,2
7,9
5
10,
16,
10,5
5
5
12,
20
12,7
5
V oujPenyearah
jembatan (4D)
(Volt
5,5
9
5,7
9
13
9,2
7,5
12
17
12,
1
15
21
15
14
8,9
8,3
8,5
12,
12,5
5
16,
16,5
5
20
20
V setelah
1 kapasitor
(Volt)
8,5
8,5
12,
12,5
5
15,
16
5
19
20
V oli setelah
1 kapasitor
(Volt)
8,5
8,5
11,
5
15,
5
19,
5
12,5
6
9
6,4
18,
11,8
5
20,
14,6
5
V ^n eg atif
Penyearah
jembatan (4D)
(Volf
-5,5
-9
-5,7
9
13
9,2
-7,5
-14
-8,91 -11,5
-12,5
12
17
12, -10,5 -18,5
-11,7 -15,5
-15,5
10,
5
12,
5
15,5
20
8,3
8,5
12,
12,5
5
16,
16,5
5
20
20
V ^ setelah
2 kapasitor
(Volt)
8,5
8,5
12,
12,5
5
V„, Dioda
Zener
(Volt)
Osi
Vol
los
t
kop
me
ter
V
DC DC
7,1
7,1
6
6
8
8
6,8
6,8
8,1
8
6,8
6,8
8
8
V oJC
Regulator
(Volt)
7,5
7,5
6,8
6,8
V ^ Dioda
Zener
(Volt)
6
6
8
8
6,8
6,8
15,5
16
8
8
6,8
6,8
19
20
8
8
6.8
6,8
V ou, setelah
2 kapasitor
(Volt)
8,5
8,5
12,
11,5
5
15,
15,5
5
19,5
20
V„uIC
Regulator
(Volt)
7,2
7,2
8
8
6,8
6,8
8
8
6,8
6,8
8
8
6,8
6,8
V M setelah
1 kapasitor
(Volt)
V ou, setelah
2 kapasitor
(Volt)
Regulator
(Volt)
-8,5
-8,5
-8,5
-7,7
-7,7
-11,5
-8
-8
-8
-8
-8,5
12,5
-15,5 -15,5
PROSIDING SEMIRATA BKS-PTN MIPA 2 0 1 2
H otel M a d a n i-U n iversitas N egeri M edan, 11-12 M ei 2012
Vo j Dioda
Zener
(Volt)
6
6,8
v w IC
ISBN: 978-602-9115-23-9
1
15
21
15
-12,5 -20,5
-14,6 -19,5
-20
-19,5
-20
-8
-8
Pembahasan data yang di dapatkan dari penelitian yaitu pada Tabel 2, data dioda penyearah
setengah gelombang, tegangan AC 6 Volt, 9 volt, dan 12 Volt antara pengukuran menggunakan osiloskop
dan voltmeter AC terdapat sedikit perbedaan, sedangkan untuk keluaran 15 volt hasil pengukurannya sama.
Grafik dari keluaran AC berupa kurva sinusoidal (bolak-balik) sebagaimana dalam Gambar 5.a. Tegangan
keluaran setelah melewati dioda berkurang ±1/2 dari tegangan masukannya. Grafik keluaran setelah
melewati dioda terlihat pada gambar 5.b, yakni hanya setengah gelombang saja yang bisa disearahkaa Nilai
tegangan keluaran setelah melewati kapasitor sama dengan Vp, karena tegangan riaknya lebih kecil
dibandingkan sebelum melewati kapasitor. Tegangan keluaran setelah melewati 1 kapasitor dan 2 kapasitor
hasilnya lebih tinggi dari V ^ , hanya saja terjadi pengurangan ripple dengan penmbahan kapasitor. Ripple
ditunjukkan pada gambar 5.c dan 5.d. Selanjutnya tegangan keluaran setelah melewati IC 7808 menjadi 6
Volt untuk Vout ac 6 volt dan stabil 8 volt untuk VAC 9 Volt, 12 Volt dan 15 Volt. Setelah melewati dioda
zener, tegangan keluaran untuk VAC6 volt adalah 6 volt, sedaangkan yang Iainnya stabil pada 6,8 volt
Data dioda penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda dengan Tegangan AC sama dengan
pembahasan penyearali Vi gelombang, perbedaan pada V02 dan Vfn nilainya lebih besar dibanding
sebelumnya, hal ini karena terdapat dua dioda yang memberikan tegangan cenderung sama, sedangkan pada
VO! hasil yang berbeda hanyalali pada VAC (VG|) 6 volt dimana belum mencapai nilai tegangan stabil.
Untuk penyearah jembatan yang menggunakan empat dioda pada dasamya terdapat dua pasang dioda yang
bekerja secara liergantian, sehingga hasilnya cenderung sama dengan hasil keluaran penyearah gelombang
________
penuh (2 dioda).
(c) Vputfy- setelah melewati C|
(b) V„„nr 6 V setehih melewati 1 dioda
(cl) V^mx- setelah melewati C|//C;
........ .......
................
.....
"
........ ■
""......
PROSIDING SEMIRATA BKS-PTN MIPA 2 0 1 2
H otel M adm ii-U n ivcrsitas N egeri M edan, 11-12 M ei 2012
1
..J.—
—
41S
ISBN: 978-602-9115-23-9
Rahmad, M., 2006, Eiektronika Dasar 1, Lab. Pend. Fisika FKIP UNRI, Pekanbaru
Rahmad, M. 2008, Pemu-dun Praktikion Eiektronika Dasar 1. Laboratorium Pendidikan Fisika UNRI,
Pekanbant
Rahmad, M. 2010. Rekayasa Catu Daya Multiguna Sebagai Pendukung Kegiatan Praktikum Di
I aboratorium. Proseding semi rata BKS-PTN Bidang MIPA ke 23, Pekanbaru.
Sugiyono, 2008. Metode Peneiitian Pendidikan Pendekatan Kuantitatif, Kualitatif dan R&D. Alfabeta,
Bandung.
Sutikno, 2006, Penjaminan Mutu Perkuliahan di Universitas Lampung, Lokakarya Penjaminan Mutu
Perkuliahan, Pekanbaru.
Sutrisno, 1986, Eiektronika Teori Dasar dan Penerapannyu, Jilid I, Edisi I, ITB, Bandung.
Wikipedia. 2010. Dioda. http:7Mwikipedia.org/wiki/Dioda [diakses 28 Mei 2010]
PROSIDING SEMIRATA BKS-PTN MIPA 2 0 1 2
H o l d M a d a m - U 11i iicrs i Ias Negeri M edan, 7 7-72 M e i 2012
420