Praktikum 03 Penyearah [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA PERCOBAAN 03



PENYEARAH



Disusun oleh : Kelompok



:1



Nama



: Achmad Mushoffa



Kelas



3.31.11.0.01



Agus Bekti Rohmadi



3.31.11.0.02



Alex Samona



3.31.11.0.03



Angger Eka Samekta



3.31.11.0.04



: LT2A



PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK POLITEKNIK NEGERI SEMARANG 2012



1. Tujuan Percobaan Setelah melakukan percobaan mahasiswa dapat : 1.



Merangkai Penyearah Setengah Gelombang dan Gelombang Penuh



2.



Menghitung dan menggambar sinyal keluaran



3.



Menjelaskan pengaruh beban dan tapis



2. Teori dasar



Penggunaan dioda yang paling umum adalah sebagai penyearah. Penyearah aalah suatu rangkaian yang berfungsi untuk mengubah tegangan AC menjadi Tegangan DC. Penyearah dengan dioda mengikuti sifat dioda yang akan menghantar saat dibias maju dan tidak konduksi saat dibias mundur. Ada dua jenis rangkaian penyearah dengan menggunakan dioda yaitu Penyearah Setengah Gelombang dan Penyearah gelombang penuh. Pada penyearah setengah gelombang periode positif dioda akan mendapat bias maju sedangkan pada setengah periode negatif akan mendapat bias mundur, Hal ini akan menyebabkan tegangan beban RL merupakan sinyal setengah gelombang.



Gambar 4.1 Penyearah Setengah Gelombang



Tegangan keluaran Hasil Penyearah setengah gelombang penuh VDC = Vm/π. Antara sinyal masukan dan sinyal keluar mempunyai periode yang sama sehingga frekwensi keluaran sama dengan frekwensi masukan.



Dengan menggunakan dua buah dioda dan sebuah transformator CT ( transformator dengan cabang tengah ) suatu rangkaian penyearah gelombang penuh akan didapat.



Gambar 4.2 Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT



Pada saat a positif D1 akan konduksi dan arus akan mengalir ke beban melalui D1, pada siklus berikutnya, saat a negatif dan b positif, D2 akan konduksi dan arus akan mengalir melalui D2. Harga rata – rata tegangan DC gelombang penuh VDC = 2 Vm/ π . Frekwensi yang dihasilkan adalah dua kali frekwensi masukan sebab setiap satu gelombang menghasilkan dua puncak gelombang positif. Jika transformator tidak mempunyai cabang tengah dan diperlukan gelombang penuh, maka dapat digunakan rangkaian dioda dengan sistem jembatan.



Gambar 4.3 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan



Dalam rangkaian penyearah, tegangan DC yang dihasilkan mengandung riak. Untuk menghasilkan tegangan DC yang rata diperlukan penapis untuk mengurangi tegangan riak. Komponen – komponen yang dapat digunakan sebagai tapis adalah komponen – komponen reaktif ( L dan C ). Induktor mempunyai sifat sebagai penahan sinyal AC sedangkan kapasitor mempunyai sifat sebagai pelolos (pass ) untuk sinyal AC , sehingga untuk menghasilkan sinyal DC yang baik dapat dibuat rangkaian penapis dengan menggunakan induktor, kapasitor atau gabungan keduanya.



Gambar 4.4 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan Dengan Tapis



Gambar 4.5 Tegangan keluaran penyearah gelombang penuh dengan tapis



Penapis kapasitor berdasarkan deteksi puncak, artinya pada saat gelombang masukan menuju dari nol maka dioda akan dibias maju, pada saat ini kapasitor akan diisi muatan hingga tegangan puncak tercapai. Pada saat gelombang menuju negatif , maka dioda akan dibias mundur, karena kapasitor akan mempertahankan tegangan maksimumnya, muatan akan dilewatkan menuju resistansi beban dan akan terisi lagi saat tegangan puncak berikutnya



3. Peralatan dan bahan



4.



1.



Osciloskop



1 buah



2.



Multimeter



2 buah



3.



Transformator 220 V / 9 V CT



1 buah



4.



Dioda Silikon IN 4007



4 buah



5.



Resistor 470 Ω , 1 KΩ , 2K2Ω



1 buah



6.



Kapasitor Elektrolit 100 μF, 470 μF , 1000 μF



7.



Kabel Jumper



Diagram Rangkaian



Gb. 4.4 1. Penyearah Setengah Gelombang



Gb. 4.5. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT



Gb. 4.6 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan



Gb. 4.7 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan Dengan Penapis Kapasitor



5. Langkah Percobaan 1.



Penyearah Setengah Gelombang 1.



Rangkailah dioda seperti pada gambar 4.4 dengan RL = 470Ω



2.



Dengan menggunakan multimeter Ukurlah arus dan tegangan beban . Catat hasil pengukuran ke tabel 1.



3.



Dengan menggunakan ascilliscope amati dan gambar pada kertas grafik bentuk gelombang sekunder trafo dan tegangan beban ,VL



4.



Gantilah RL dengan 1 KΩ ulangi langkah 2 dan 3



5.



Gantilah RL dengan 2K2 Ω ulangi langkah 2 dan 3



5.2



Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT 1.



Rangkailah dioda seperti pada gambar 4.5 dengan RL = 470Ω



2.



Dengan menggunakan multimeter Ukurlah arus dan tegangan beban . Catat hasil pengukuran ke tabel 2.



3.



Dengan menggunakan ascilliscope amati dan gambar pada kertas grafik bentuk gelombang sekunder trafo dan tegangan beban ,VL



4.



Gantilah RL dengan 1 KΩ ulangi langkah 2 dan 3



5.



Gantilah RL dengan 2K2 Ω ulangi langkah 2 dan 3.



5.3 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan 1.



Rangkailah dioda seperti pada gambar 4.6 dengan RL = 470Ω



2.



Dengan menggunakan multimeter Ukurlah arus dan tegangan beban . Catat hasil pengukuran ke tabel 3.



3.



Dengan menggunakan ascilliscope amati dan gambar pada kertas grafik bentuk gelombang sekunder trafo dan tegangan beban ,VL



4.



Gantilah RL dengan 1 KΩ ulangi langkah 2 dan 3



5.



Gantilah RL dengan 2K2 Ω ulangi langkah 2 dan 3.



5.4 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan 1.



Rangkailah dioda seperti pada gambar 4.7 dengan RL = 470Ω dan kapasitor dengan nilai 100 μF



2.



Dengan menggunakan multimeter Ukurlah arus dan tegangan beban . Catat hasil pengukuran ke tabel 4.



3.



Dengan menggunakan ascilliscope amati dan gambar pada kertas grafik bentuk gelombang sekunder trafo dan tegangan beban ,VL



4.



Gantilah RL dengan 1 KΩ ulangi langkah 2 dan 3



5.



Gantilah RL dengan 2K2 Ω ulangi langkah 2 dan 3.



6.



Gantikan kapasitor penapir menjadi 470 μF , ulangi langkah 2 sampai 5



7.



Gantikan kapasitor penapir menjadi 1000 μF , ulangi langkah 2 sampai 5



6.



Tabulasi Data



Tabel. 1. Penyearah Setengah Gelombang Vin [ V ]



Beban [Ω]



Hasil Pengukuran IRL [mA]



VRL [V]



Hasil Perhitungan IRL [mA]



VRL [V]



5,72



470



5,6



3



5,5



2,57



5,72



1K



2,9



3



2,5



2,57



5,72



2K2



1,4



3



1,16



2,57



Tabel 2. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT Vin [ V ]



Beban [Ω]



Hasil Pengukuran IRL [mA]



VRL [V]



Hasil Perhitungan IRL [mA]



VRL [V]



6



470



10,1



4,9



11,4



5,4



6



1K



4,8



4,9



5,4



5,4



6



2K2



2,3



4,9



2,4



5,4



Tabel 3. Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan Vin [ V ]



Beban [Ω]



Hasil Pengukuran IRL [mA]



VRL [V]



Hasil Perhitungan IRL [mA]



VRL [V]



6



470



9,8



4,9



11,4



5,4



6



1K



4,8



4,9



5,4



5,4



6



2K2



2,2



4,9



2,4



5,4



Tabel 4. Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan Dengan Filter Penapis C



RL



Multimeter



Osiloskop



[Ω]



100 μF



470 μF



1000 μF



470



5,8 V



1K



5,7 V



2K2



5,9 V



470



5,9 V



1K



5,8 V



2K2



6,0 V



470



5,8 V



1K



5,8 V



2K2



6,0 V



7. Tugas dan Pertanyaan.



1.



Hitung Arus dan Tegangan keluaran rangkaian penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh ?



Jawab : Tabel 4.1 ( Penyearah Setengah Gelombang ) R = 470 Ω R = 1KΩ VDC = VDC =



𝑉𝑖𝑛 3.14 5,6 3.14



= 1,783 VRL = VDC x √2 VRL = 1,783 x √2 = 2.52 V IRL =



𝑉𝑅𝐿 𝑅



= 0,0053 A = 5,3 mA



VDC = VDC =



𝑉𝑖𝑛 3.14 5,6 3.14



= 1,783 VRL = VDC x √2 VRL = 1,783 x √2 = 2.52 V IRL =



𝑉𝑅𝐿 𝑅



= 0,0025 A = 2,5 mA



R = 2K2Ω VDC = VDC =



𝑉𝑖𝑛 3.14 5,6 3.14



= 1,783 VRL = VDC x √2 VRL = 1,783 x √2 = 2.52 V IRL =



𝑉𝑅𝐿 𝑅



= 0,00114 A = 1,14 mA



Tabel 4.2 ( Penyearah Gelombang Penuh dengan trafo CT ) R = 470 Ω 𝑉𝑖𝑛



VDC = 3.14 6



R



= 1K Ω 𝑉𝑖𝑛



R = 2K2 Ω 𝑉𝑖𝑛



VDC = 3.14



VDC = 3.14



6



6



VDC = 3.14 = 1,91



VDC = 3.14= 1,91



VDC = 3.14= 1,91



VRL = (VDC x √2)2



VRL = (VDC x √2)2



VRL = (VDC x √2)2



VRL = (1,91 x √2)2



VRL = (1,91 x √2)2



VRL = (1,91 x √2)2



= 5,4 V



IRL =



𝑉𝑅𝐿 𝑅



= 5,4 V



IRL =



𝑉𝑅𝐿 𝑅



= 5,4 V



IRL =



= 0,011 A



= 0,0054 A



= 11 mA



= 5,4 mA



𝑉𝑅𝐿 𝑅



= 0,00245 A = 2,45 mA



Tabel 4.3 ( Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan ) R = 470 Ω VDC =



𝑉𝑖𝑛 3.14 6



VDC = 3.14 = 1,91



R = 1K Ω VDC =



𝑉𝑖𝑛 3.14 6



VDC = 3.14 = 1,91



R = 2K2 Ω VDC =



𝑉𝑖𝑛 3.14 6



VDC = 3.14 = 1,91



VRL = (VDC x √2)2



VRL = (VDC x √2)2



VRL = (VDC x √2)2



VRL = (1,91 x √2)2



VRL = (1,91 x √2)2



VRL = (1,91 x √2)2



= 5,4 V



IRL =



𝑉𝑅𝐿 𝑅



= 5,4 V



IRL =



𝑉𝑅𝐿 𝑅



= 5,4 V



IRL =



𝑉𝑅𝐿 𝑅



= 0,011 A



= 0,0054 A



= 0,00245 A



= 11 mA



= 5,4 mA



= 2,45 mA



2.



Apa berbedaan tegangan DC yang dihasilkan oleh penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh ? Jawab : Hasil tegangan DC yang dihasilkan oleh penyearah setengah gelombang adalah setengah dari tegangan input. Sedangkan tegangan DC yang dihasilkan oleh penyearah gelombang penuh adalah nilainya mendekati / hampir sama dengan besar tegangan input.



3.



Apa berbedaan tegangan DC yang dihasilkan oleh penyearah gelombang penuh dengan trafo dan sistem jembatan ? Jawab : Hasil yang di tunjukkan antara penyearah gelombang penuh dan gelombang penuh CT adalah sama besar ( menurut perhitungan dan praktek).



4.



Bagaimana Hasil Percobaan dan Perhitungan arus dan tegangan Keluaran penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh ? Jawab : Beda nilainya. Besarnya tegangan dan arus pada penyearah setengah gelombang adalah setengah dari besar tegangan dan arus penyearah gelombang penuh



5.



Bagaimana pengaruh beban pada penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh? Jawab : Beban Tidak Berpengaruh pada penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh



6.



Bandingkan besar tegangan keluaran penyearah gelombang penuh tanpa kapasitor dan dengan kapasitor ? Jawab : Besar tegangan sama . beda kapasitor tidak berpengaruh jika semakin besar nilai kapasitor maka besar tegangan tetap. Tetapi semakin besar nilai kapasitor maka semakin kecil nilai arus.



7.



Apakah perubahan Beban berpengaruh terhadap besarnya tegangan keluaran.? Jawab : Perubahan beban sangat berpengaruh dengan besarnya tegangan keluar, karena sesuai hukum Ohm bahwa V = I x R



8.



Apakah pengaruh perubahan nilai kapasitor terhadap tegangan keluaran ? Jawab : Tidak berpengaruh jika semakin besar nilai kapasitor maka besar tegangan tetap.



11



8. Analisa Percobaan Penyearah setengah gelombang menghasilkan gelombang berupa setengah gelombang AC, penyearah ini bekerja dengan menghantarkan tegangan ketika dioda mendapat tegangan bias maju dan memblok tegangan ketika dioda mendapat bias mundur sehingga membentuk gelombang naik dan terdapat jeda gelombang sebelum gelombang gelombang berikutnya muncul. Bentuk gelombang hasil keluaran pada penyearah setengah gelombang seperti pada gambar berikut :



Penyearah gelombang penuh dengan trafo CT menghasilkan gelombang serupa dengan setengah gelombang namun tanpa jeda gelombang. Pada penyearah ini D1 dan D2 bekerja secara bergantian dalam menyalurkan gelombang. Ketika D1 mendapatkan bias maju dan D2 mendapatkan bias mundur, tegangan akan mengalir melalui D1 membentuk 1 gelombang puncak. Kemudian ketika D1 mendapatkan bias mundur dan D2 mendapatkan bias maju maka tegangan akan mengalir melalui D2 dan membentuk 1 gelombang puncak berikutnya sehingga tidak terdapat jeda gelombang. Penyearah gelombang penuh sistem jembatan bekerja yaitu ketika titik A trafo lebih positif dari CT, D2 dan D3 mendapatkan bias maju sedangkan D1 dan D4 mendapatkan bias mundur. Pada kondisi ini Arus dari A akan mengalir melalui D2 menuju beban kemudian melewati D3 dan masuk ke titik B trafo. Ketika titik B lebih positif dari CT maka D1 dan D4 mendapatkan bias maju sedangkan D2 dan D3 akan mendapatkan bias mundur. Pada kondisi ini arus akan mengalir dari B melewati D1 menuju ke beban kemudian melewati D4 dan masuk ke titik A trafo. Penyearah dengan sistem jembatan dapat menghasilkan gelombang yang lebih halus jika dibandingkan hanya menggunakan trafo CT. Penyearah gelombang penuh sistem jembatan dengan penapis kapasitor bekerja layaknya penyearah sistem jembatan pada umumnya. Penapis kapasitor pada penyearah ini bekerja berdasarkan deteksi puncak, artinya pada saat gelombang masukan menuju dari nol maka dioda akan dibias maju, pada saat ini kapasitor akan



12



diisi muatan hingga tegangan puncak tercapai. Pada saat gelombang menuju negatif , maka dioda akan dibias mundur, karena kapasitor akan mempertahankan tegangan maksimumnya, muatan akan dilewatkan menuju resistansi beban dan akan terisi lagi saat tegangan puncak berikutnya. Hasil keluaran dari masing-masing penyearah gelombang penuh dapat dilihat pada gambar berikut : a.



keterangan :



b.



c.



a. Penyearah gelombang penuh dengan trafo CT. b. Penyearah gelombang penuh sistem jembatan. c. Penyearah gelombang penuh sistem jembatan dengan penapis kapasitor.



9. Kesimpulan Berdasarkan praktikum ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1.



Penyearah setengah gelombang menghasilkan gelombang DC dengan memotong bagian lembah dari gelombang masukan AC sehingga membentuk gelombang puncak dengan jeda antar gelombang satu dengan gelombang berikutnya.



2.



Penyearah gelombang penuh menghasilkan gelombang puncaksecara kontinyu dari satu puncak ke puncak berikutnya tanpa jeda antar gelombang.



3.



Jika dibandingkan bentuk gelombang yang dihasilkan pada penyearah gelombang penuh, penyearah sistem jembatan dengan penapis kapasitor menghasilkan bentuk gelombang yang paling halus, kemudian sistem gelombang jembatan tanpa kapasitor. Sedangkan penyearah dengan trafo CT menghasilkan gelombang dengan riak yang paling besar.



13