Ali - Penyearah Gelombang [PDF]

Citation preview

PENYEARAH GELOMBANG Ali Akbar Pamungkas (17010006), Teknik Tekstil, 2T1, Politeknik STTT Bandung Email : [email protected] Phone : 085659195792



Abstrak Pada praktikum ini, praktikan akan melakukan sebuah percobaan mengenai Penyearah Gelombang dengan menggunakan alat osiloskop. Praktikan diharuskan membuat rangkaian penyearah setengah gelombang, penyearah gelombang penuh 2 dioda dan penyearah gelombang penuh 4 dioda (sistem jembatan). Rangkaian tersebut terdiri dari resistor, diode, kabel jumper yang dirangkaikan diatas breadboard dan di sambungkan pada arus AC, kemudian kaki positif dan negative resistor (kaki yang diberi tegangan dari arus AC) disambungkan dengan osiloskop untuk mengetahui beberapa data dan bentuk gelombang.



I. PENDAHULUAN



III. DASAR TEORI



Hampir semua peralatan elektronik memerlukan



A. PENYEARAH GELOMBANG



sumber tegangan searah untuk dapat bekerja.



Rectifier atau dalam bahasa Indonesia disebut



Alat – alat elektronik dengan daya yang relatif



dengan Penyearah Gelombang adalah suatu



kecil dapat menggunakan baterai atau aki. Tetapi



bagian dari Rangkaian Catu Daya atau Power



untuk peralatan yang relatif memerlukan daya



Supply yang berfungsi sebagai pengubah sinyal



besar lebih baik digunakan sumber tegangan



AC (Alternating Current) menjadi sinyal DC



yang berasal dari PLN. Mengingat listrik dari



(Direct Current). Rangkaian Rectifier atau



PLN bolak – balik, tentu saja memerlukan



Penyearah Gelombang ini pada umumnya



rangkaian penyearah. Komponen elektronik



menggunakan



yang berfungsi sebagai penyearah tadi adalah



Utamanya. Hal ini dikarenakan Dioda memiliki



Dioda.



karakteristik yang hanya melewatkan arus listrik



Dioda



mempunyai



sifat



dapat



menghantarkan listrik hanya pada satu arah.



Memahami cara membuat rangkaian



Bolak-balik (AC), maka Dioda tersebut hanya melewatkan



setengah



gelombang,



sedangkan setengah gelombangnya lagi diblokir. Mempelajari



cara



kerja



rangkaian



penyearah. 



Komponen



ke satu arah dan menghambat arus listrik dari



akan



penyearah. 



sebagai



arah sebaliknya. Jika sebuah Dioda dialiri arus



II. TUJUAN PRAKTIKUM 



Dioda



Mengamati gelombang yang terbentuk pada osiloskop.



Untuk lebih jelas, silakan lihat gambar dibawah ini :



DIODA merupakan komponen elektronika yang memiliki dua buah elektroda dan terbuat dari bahan semikonduktor tipe P dan tipe N yang disambungkan. Simikonduktor tipe P berfungsi sebagai anoda dan semikonduktor tipe N berfungsi sebagai katoda. Dioda bersifat sebagai konduktor jika anoda diberi tegangan positif dan



Gambar rangkaian penyearah setengah gelombang



diode bersifat isolator jika anoda diberi tegangan negatif.



Pada



dasarnya,



Rectifier



atau



Penyearah



Gelombang dibagi menjadi dua jenis yaitu Half Wave



Rectifier



Gelombang)



dan



(Penyearah



Setengah



Full



Rectifier



Wave



Gelombang ideal



Menjadi



( Penyearah Gelombang Penuh ). 1. Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave Rectifier)



Setengah gelombang



Pada prinsipnya, arus AC terdiri dari 2 sisi gelombang yakni sisi positif dan sisi negatif yang bolak-balik. Sisi Positif gelombang dari arus Half Wave Rectifier atau Penyearah Setengah Gelombang merupakan Penyearah yang paling sederhana karena hanya menggunakan 1 buah Dioda untuk menghambat sisi sinyal negatif dari gelombang



AC



dari



Power



melewatkan sisi sinyal Positif-nya.



supply



dan



AC



yang



menyebabkan (Forward



masuk



Dioda



Bias)



ke



Dioda



akan



bias



maju



menjadi



sehingga



melewatkannya,



sedangkan sisi Negatif gelombang arus AC yang masuk akan menjadikan Dioda dalam posisi Reverse



Bias



(Bias



Terbalik)



menghambat sinyal negatif tersebut.



sehingga



Rangkaian mendapat



penyearah input



setengah



berupa



sinyal



gelombang AC



yang



berbentuk sinus , yaitu :



2. Penyearah Gelombang Penuh (Full Wave Rectifier) Terdapat 2 cara untuk membentuk Full Wave Rectifier atau Penyearah Gelombang Penuh.



𝑉𝑖 = 𝑉𝑚 sin 𝜔 𝑡



Kedua cara tersebut tetap menggunakan Dioda sebagai Penyearahnya namun dengan jumlah



Ket : Vi



Dioda yang berbeda yaitu dengan menggunakan = tegangan masuk



Vp = tegangan puncak/maksimal bisa dilihat di oscilloscope



2 Dioda dan 4 Dioda. Penyearah Gelombang Penuh dengan 2 Dioda harus menggunakan Transformer CT sedangkan Penyearah 4 Dioda tidak perlu menggunakan Transformer CT, Penyearah 4 Dioda sering disebut juga dengan



Dimana input masukan rangkaian penyearah



Full Wave Bridge Rectifier.



berupa sekunder trafo, yang mana tegangan yang tercantum pada sekunder trafo berupa tegangan







Penyearah Gelombang Penuh 2 Dioda



effektif.



Veff = Vp /√2 = 0.707 Vp



Arus diode yang mengalir ke beban RL, dinyatakan dengan :



i = Ip Sin ω t



Seperti yang dikatakan diatas, Penyearah dimana Ip= Vp/(Rf+ RL) .jika harga Rf lebih kecil dari RL diabaikan



Gelombong Penuh 2 Dioda memerlukan Transformer khusus yang dinamakan dengan Transformer CT (Centre Tapped).



Iout = Ip / π = 0.318 Ip



Transformer CT memberikan Output (Keluaran) Tegangan yang berbeda fasa



Vout= Iout x RL = Vp / π = 0.318 Vp



180° melalui kedua Terminal Output Sekundernya.







Penyearah Gelombang Penuh 4 Dioda



Gelombang ideal



Menjadi



Penyearah



Gelombang



Penuh



dengan



menggunakan 4 Dioda adalah jenis Rectifier yang



paling



sering



digunakan



dalam



rangkaian Power Supply karena memberikan Gelombang penuh



kinerja yang lebih baik dari jenis Penyearah lainnya. Penyearah Gelombang Penuh 4



Prinsip



kerja



rangkaian



penyearah



gelombang penuh, pada saat D1 dilalui arus positif maka arus mengalir dari D1 ke RL dan kembali ke ground (titik tengah). Sedangkan pada saat D2 dialiri arus positif maka arus mengalir dari D2 ke RL dan kembali ke ground (titik tengah). Tapi aliran arus tersebut bergantian dari D1 dulu baru mengalir ke D2.



Dioda ini juga sering disebut dengan Bridge Rectifier atau Penyearah Jembatan. Prinsip



kerja



rangkaian



penyearah



gelombang penuh, pada saat D1 dan D3 dilalui arus positif maka arus mengalir dari D1 ke RL dan D3. Sedangkan pada saat D2 dan D4 dialiri arus positif maka arus mengalir dari D2 ke RL dan D4, dimana aliran arus itu bergantian karena arus bolak



Iout = 2Ip / π = 0.636 Ip



balik (AC). Iout = 2Ip / π = 0.636 Ip



Vout = 2V Vout = 2Vp / π = 0.636 Vp p / π = 0.636 Vp



Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak



B. RESISTOR



agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan. Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :



Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir Resistor



digunakan



sebagai



bagian



dari



rangkaian elektronik dan sirkuit elektronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling sering digunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam komponen dan film, bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggi seperti nikel-kromium).



Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna : 1. Gelang / pita pertama dibaca sebagai satuan. 2. Gelang / pita kedua dibaca sebagai puluhan. 3. Gelang / pita ketiga dibaca sebagai pengali. 4. Gelang / pita keempat merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut.



Cara Membaca Resistor : nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.



Contoh : Gelang ke 1 : Coklat = 1 Gelang ke 2 : Hitam = 0 Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2 atau kalikan 105 Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10% Maka nilai resistor tersebut adalah : 10 x 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.



Perhitungan untuk resistor dengan 5 gelang warna : 1. Gelang



/



pita



pertama



dibaca



sebagai satuan.



Penyearah Setengah Gelombang 1. Buatlah



2. Gelang / pita kedua dibaca sebagai puluhan.



rangkaian



penyearah



setengah



gelombang. 2. Tentukan tegangan yang akan digunakan



3. Gelang / pita ketiga dibaca sebagai ratusan. 4. Gelang



B. LANGKAH KERJA



(masing



- masing praktikan berbeda



tegangan). /



pita



keempat



dibaca



sebagai pengali. 5. Gelang / pita kelima merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut Contoh : Gelang ke 1 : Coklat = 1 Gelang ke 2 : Hitam = 0 Gelang ke 3 : Hijau = 5 Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105 Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%



3. Jika rangkaian sudah benar, sambungkan kabel jumper yang terhubung pada sisi positif diode pada sumber tegangan positif ( 6, 9, atau 12 v ) dan sambungkan kabel jumper yang terhubung



dengan resistor



pada sumber tegangan 0 v . 4. Nyalakan osiloskop. 5. Sambungkan kaki positif resistor pada kabel osiloskop yang memiliki pengait, dan sambungkan kaki negatif resistor pada kabel osiloskop yang memiliki penjepit. 6. Amati gelombang yang terbentuk.



Maka nilai Resistor tersebut adalah : 105 x 105 = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.



Penyearah Gelombang Penuh 1. Buatlah



IV. METODE EKSPERIMEN



rangkaian



penyearah



setengah



gelombang. 2. Tentukan tegangan yang akan digunakan



A. ALAT DAN BAHAN 1. Resistor 2. Dioda



(masing



- masing praktikan berbeda



tegangan). 3. Jika rangkaian sudah benar, sambungkan



3. Breadboard



kabel jumper yang terhubung pada sisi



4. Kabel Jumper



positif diode pertama pada sumber tegangan



5. Osiloscope



positif ( 6, 9, atau 12 v ) dan sambungkan



6. Sumber tegangan



kabel jumper yang terhubung pada sisi positif diode kedua pada sumber tegangan



negatif ( -6, -9, atau -12 v ) serta



Rangkaian setengeh gelombang :



sambungkan kabel jumper yang terhubung dengan resistor pada sumber tegangan 0 v . 4. Nyalakan osiloskop. 5. Sambungkan kaki positif resistor pada kabel osiloskop yang memiliki pengait, dan sambungkan kaki negatif resistor pada kabel osiloskop yang memiliki penjepit. 6. Amati gelombang yang terbentuk.



V. HASIL DAN PEMBAHASAN Menghitung nilai Resistor yang digunakan :



Gelang ke 1 : Coklat = 1 Gelang ke 2 : Hitam = 0 Gelang ke 3 : Kuning = 104 Gelang ke 4 : Emas



= 5%



Nilai Resistor : 10 x 104 = 100.000 Ohm Toleransi 5 % VPP = 12,88V



Mean = 3,71V



Tegangan AC 9 V PRD = 7,90ms



Freq = 126Hz



Rangkaian gelombang penuh 2 dioda :



VPP = 13,4V



PRD = 10,0ms



Mean = 8,20V



Freq = 100Hz



Rangkaian gelombang penuh 4 dioda :



VPP = 13,4V



PRD = 10,0ms



Mean = 8,20V



Freq = 100Hz



Rangkaian setengah gelombang :



𝑉𝑒𝑓𝑓 =



𝑉𝑝 √2



= 0,707 × 𝑉𝑝



Rangkaian gelombang penuh 2 dioda :



𝐼𝑝



𝑉𝑝 = (𝑅𝑓 + 𝑅𝐿)



= 0,000128 𝐴 = 0,128 𝑚𝐴



𝐼𝑜𝑢𝑡



𝐼𝑝 = = 0,318 × 𝐼𝑝 𝜋



𝐼𝑝



𝐼𝑝



=



𝑉𝑝 (𝑅𝑓 + 𝑅𝐿)



=



13,4 100.000



= 0,000134 𝐴 = 0,134 𝑚𝐴



𝐼𝑜𝑢𝑡 =



𝐼𝑝 = 0,318 × 𝐼𝑝 𝜋 = 0,318 × 0,134



= 0,318 × 0,128 𝐼𝑜𝑢𝑡



= 0,0407 𝑚𝐴



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝐼𝑜𝑢𝑡 × 𝑅𝐿 𝑉𝑝 = = 0,318 × 𝑉𝑝 𝜋



𝐼𝑜𝑢𝑡



= 4,07 𝑉



= 0,042 𝑚𝐴



𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝐼𝑜𝑢𝑡 × 𝑅𝐿 =



𝑉𝑝 = 0,318 × 𝑉𝑝 𝜋 = 0,318 × 13,4



= 0,318 × 12,8 𝑉𝑜𝑢𝑡



= 0,707 × 𝑉𝑝



𝑉𝑒𝑓𝑓 = 9,47 𝑉



12,8 = 100.000 𝐼𝑝



√2



= 0,707 × 13,4



= 0,707 × 12,8 𝑉𝑒𝑓𝑓 = 9,04 𝑉



𝑉𝑝



𝑉𝑒𝑓𝑓 =



𝑉𝑜𝑢𝑡



= 4,26 𝑉



Rangkaian gelombang penuh 4 dioda :



VI. KESIMPULAN Berdasarkan



𝑉𝑝



𝑉𝑒𝑓𝑓 =



√2



= 0,707 × 𝑉𝑝



data



praktikum



dan



hasil



perhitungan diatas, dapat disimpulkan bahwa : Rangkaian Setengah Gelombang



= 0,707 × 13,4 𝑉𝑒𝑓𝑓 = 9,47 𝑉



𝐼𝑝



𝑉𝑝 = (𝑅𝑓 + 𝑅𝐿) 13,4 100.000



= 𝐼𝑝



= 0,000134 𝐴 = 0,134 𝑚𝐴



𝑉𝑒𝑓𝑓



9,04 𝑉



𝐼𝑝



0,128 𝑚𝐴



𝐼𝑜𝑢𝑡



0,0407 𝑚𝐴



𝑉𝑜𝑢𝑡



4,07 𝑉 Rangkaian Gelombang Penuh 2 Dioda



𝑉𝑒𝑓𝑓



9,47 𝑉



𝐼𝑝



0,134 𝑚𝐴



𝐼𝑜𝑢𝑡



0,042 𝑚𝐴



𝑉𝑜𝑢𝑡



4,26 𝑉 Rangkaian Gelombang Penuh 4 Dioda



𝐼𝑜𝑢𝑡 =



𝐼𝑝 = 0,318 × 𝐼𝑝 𝜋 = 0,318 × 0,134



𝐼𝑜𝑢𝑡



= 0,042 𝑚𝐴



𝑉𝑒𝑓𝑓



9,47 𝑉



𝐼𝑝



0,134 𝑚𝐴



𝐼𝑜𝑢𝑡



0,042 𝑚𝐴



𝑉𝑜𝑢𝑡



4,26 𝑉



DAFTAR PUSTAKA 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝐼𝑜𝑢𝑡 × 𝑅𝐿 =



-



𝑉𝑝 = 0,318 × 𝑉𝑝 𝜋 = 0,318 × 13,4 -



𝑉𝑜𝑢𝑡



= 4,26 𝑉



-



Dickson Kho. 2018. “ Pengertian Rectifier (Penyearah Gelombang) ”. https://teknikelektronika.com/pengertian -rectifier-penyearah-gelombang-jenisrectifier/ Caraharian. 2017. “Cara Menghitung Nilai Resistor dan Tabel Warna Resistor” http://caraharian.com/menghitungresistor.html# Purnomosari, Endah. 2018. “ Penyearah Gelombang ”. Materi Praktikum Mekatronika.