laporan el 5 fix

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA

RANGKAIAN PENYEARAH DENGAN PENSTABIL TEGANGAN (EL-5)

Disusun Oleh (Kelompok 11) :

1. Jannatin Aliyah (12030654005)

2. Adliyah Tamrini(12030654027)

3. Indah Kurniati (12030654042)

4. Siti Suryanti(12030654043)

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN IPA A 2012

2015

Rangkaian Penyearah Dengan Penstabil Tegangan

ABSTRAK

Dalam kehidupan sehari-hari penerapan diode zener yang paling penting adalah sebagai regulator atau stabilizer tegangan (voltage regulator), sebagai pengaman atau sekering, untuk referensi tegangan yang tetap, untuk melindungi alat-alat dari kerusakan akibat kenaikan tegangan. Tujuan percobaan ini adalah mendeskripsikan fungsi diode sebagai penstabil tegangan dan membandingkan nilai Vin dan Vout pada rangkaian penstabil tegangan Percobaan dilaksanakan pada 21 April 2015 di Laboratorium IPA. Metode yang kami gunakan adalah menyusun komponen pada papan breadboard sesuai dengan gambar dan menyalakan catudaya dengan tegangan input 3 V, lalu mengukur tegangan pada diode zener dan tegangan output menggunakan multimeter, kemudian menulis hasil pengukuran pada tabel hasil pengamatan, serta mengulangi langkah yang sama untuk besar tegangan input 6V, 9V, dan 12V. Hasil percobaan dengan manipulasi tegangan masukan (Vin) berturut-turut yaitu 6V, 9V, dan 12V menghasilkan nilai Vout = Vbreakdown berturut-turut yaitu 2V, 4V, dan 5V. Kesimpulan yang diperoleh yaitu bahwa fungsi dioda sebagai penstabil tegangan yakni tak peduli berapa harga tegangan sumber namun tegangan output selalu stabil, nilai Voutput selalu berubah, dan Nilai Vin lebih besar dari nilai Vbreakdown sehingga Vout yang dihasilkan sama dengan Vbreakdown

Kata kunci: diode zener, tegangan input dan output, tegangan breakdown.

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sebuah produk elektronika tersusun dari beberapa komponen penting yang ada di dalamnya. Komponen-komponen tersebut memiliki fungsi yang berbeda-beda untuk membuat produk menjadi berguna. Zener (diode zener) adalah komponen elktronika yang terbuat dari semikonduktor dan merupakan jenis diode yang dirancang khusus untuk dapat beroperasi di rangkaian Reserve Bias (bias balik). Pada saat dipasngkan pada rangkaian forward bias (bias maju), diode zener akan memiliki karakteristik dan fungsi sebagaimana diode normal pada umumnya. Penerapan diode zener yang paling penting adalah sebagai regulator atau stabilizer tegangan (voltage regulator), sebagai pengaman atau sekering, untuk referensi tegangan yang tetap, untuk melindungi alat-alat dari kerusakan akibat kenaikan tegangan.

Diode zener adalah jenis diode yang memiliki karakteristik untuk bisa menyalurkan arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika yang mengalir kearah yang berlawanan bila ada tegangan yang melampaui tegangan zener atau disebut juga dengan diode yang mempunyai tegangan zener (breakdown) yang kecil. Hal ini yang membedakan diode zener dengan diode biasa yang pada umumnya hanya untuk menyalurkan arus listrik kesatu arah dalam suatu rangkaian. Diode zener berfungsi untuk menstabilkan arus dan tegangan. Untuk mengetahui lebih jauh tentang fungsi diode sebagai penstabil tegangan beserta karakteristiknya, maka dilakukan praktikum dengan judul rangkaian penyearah dengan penstabil tegangan.

B. Rumusan Masalah

1. Bagaimana deskripsi fungsi diode sebagai penstabil tegangan

2. Bagaimana perbandingan nilai Vin dan Vout pada rangkaian penstabil tegangan

C. Tujuan

1. Mendeskripsikan fungsi diode sebagai penstabil tegangan

2. Membandingkan nilai Vin dan Vout pada rangkaian penstabil tegangan

BAB II

KAJIAN TEORI

A. Rangkaian Penyearah

Rangkaian Penyearahadalah rangkaian yang berfungsi sebagai penyearah gelombang arus listrik. Arus listrik yang berasal dari PLN awalnya berupa arus bolak-balik (AC), nah jika kita 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, kita dapat menjadikan sinyal yang awalnya dua arah menjadi satu arah. Dalam mengubah tegangan AC menjadi DC ini diperlukan suatu komponen dimana komponen tersebut hanya memperbolehkan arus listrik mengalir hanya dari satu arah. Dan itu bisa diperoleh dari rangkaian dioda semikonduktor. Di dalamrangkaian penyearahterdapat dua metode penyearah, yaitu penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier) dan penyearah gelombang penuh (Full-Wave Rectifier).

1. Penyearah Setengah Gelombang (Half Wave Rectifier)

Penyearah setengah gelombang (half wave rectifer) hanya menggunakan 1 buah diode sebagai komponen utama dalam menyearahkan gelombang AC. Prinsip kerja dari penyearah setengah gelombang ini adalah mengambil sisi sinyal positif dari gelombang AC dari transformator. Pada saat transformator memberikan output sisi positif dari gelombang AC maka diode dalam keadaan forward bias sehingga sisi positif dari gelombang AC tersebut dilewatkan dan pada saat transformator memberikan sinyal sisi negatif gelombang AC maka dioda dalam posisi reverse bias, sehingga sinyal sisi negatif tegangan AC tersebut ditahan atau tidak dilewatkan seperti terlihat pada gambar sinyal output penyearah setengah gelombang.

(Gambar 2.1. Rangkaian penyearah setengah gelombangSumber: basukidwiputranto.blogspot.com)

(Gambar 2.2. Grafik sinyal output rangkaian penyearah setengah gelombangSumber: basukidwiputranto.blogspot.com)

2. Penyearah Gelombang Penuh (Full Wave Rectifier)

Penyearah gelombang penuh dapat dibuat dengan 2 macam yaitu, menggunakan 4 diode dan 2 diode. Untuk membuat penyearah gelombang penuh dengan 4 diode menggunakan transformator non-CT seperti terlihat pada Gambar 2.3. Prinsip kerja dari penyearah gelombang penuh dengan 4 diode diatas dimulai pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi positif, maka D1, D4 pada posisi forward bias dan D2, D3 pada posisi reverse bias sehingga level tegangan sisi puncak positif tersebut akan di lewatkan melalui D1 ke D4. Kemudian pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi puncak negatif maka D2, D3 pada posisi forward bias dan D1, D4 pada posisi reverse bias sehingga level tegangan sisi negatif tersebut dialirkan melalui D2, D3. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik sinyal output (Gambar 2.4).

(D2D1D3D4)

(Gambar 2.3. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan 4 DiodaSumber: basukidwiputranto.blogspot.com)

(Gambar 2.4. Grafik sinyal output rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 4 diodaSumber: basukidwiputranto.blogspot.com)

Penyearah gelombang dengan 2 diode menggunakan tranformator dengan CT (Center Tapped). Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda ini dapat bekerja karena menggunakan transformator dengan CT. Transformator dengan CT dapat memberikan output tegangan AC pada kedua terminal output sekunder terhadap terminal CT dengan level tegangan yang berbeda fasa 180. Pada saat terminal output transformator pada D1 memberikan sinyal puncak positif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak negatif, pada kondisi ini D1 pada posisi forward dan D2 pada posisi reverse. Sehingga sisi puncak positif dilewatkan melalui D1. Kemudian pada saat terminal output transformator pada D1 memberikan sinyal puncak negatif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak positif, pada kondisi ini D1 posisi reverse dan D2 pada posisi forward. Sehingga sinyal puncak positif dilewatkan melalui D2. Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 diode dapat dilihat pada gambar 2.5.

(Gambar 2.5. Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 diode.Sumber: basukidwiputranto.blogspot.com)

Rangkaian Penyearah Dilengkapi Filter Kapasitor.

(Gambar 2.6. Rangkaian penyearah dilengkapi filter kapasitor.Sumber: basukidwiputranto.blogspot.com)

Agar tegangan penyearahan gelombang AC lebih rata dan menjadi tegangan DC maka dipasang filter kapasitor pada bagian output rangkaian penyearah seperti terlihat pada gambar 2.6. Fungsi kapasitor pada rangkaian diatas untuk menekan riple yang terjadi dari proses penyearahan gelombang AC. Setelah dipasang filter kapasitor maka output dari rangkaian penyearah gelombang penuh ini akan menjadi tegangan DC (Direct Current). Dengan sinyal outputnya diperlihatkan pada gambar 2.7.

(Gambar 2.7. Sinyal output rangkaian penyearah dilengkapi filter kapasitor.Sumber: basukidwiputranto.blogspot.com)

B. Rangkaian Penyearah dengan Pengatur Tegangan.

Tegangan keluaran dari penyearah akan mengalami penurunan tegangan apabila dibebani. Kita dapat mencegah terjadinya hal ini sehingga kita peroleh penyearah yang tidak akan turun tegangan keluarannya jika kita bebani dengan batas-batas tertentu. Dengan menggunakan dioda zener maka tujuan tersebut akan dapat dicapai. Dioda merupakan suatu bahan semikonduktor berbahan silicon atau germanium yang dapat melewatkan arus pada satu arah saja. Dioda terdiri dari beberapa jenis antara lain: dioda tabung, dioda sambungan p-n, diode kontak titik. Pada diode sambungan p-n, jika kita beri tegangan maju (anoda-katoda) maka band gap antara pita konduksi dan pita valensi akan mengecil yang menyebabkan adanya arus yang mengalir. Namun, jika diberi tegangan mundur (katoda-anoda) maka band gap antara pita konduksi dan pita valensi akan semakin besar sehingga menyebabkan tidak adanya electron dari pita konduksi ke pita valensi.

Jika tegangan mundur pada diode p-n diperbesar, pada suatu nilai tegangan maka arus mundur naaik dengan cepat sekali, seperti gambar 2.8. Tegangan mundur yang terjadi disebut tegangan balik puncak (PIV). Peristiwa ini terjadi karena dadalnya ikatan kovalen silicon di dalam daerah pengosongan pada sambungan p-n. ada dua mekanisme kedadalan: pada keadaan Zener, medan listrik yang tinggi daam daerah pengosongan menyebabkan electron pada ikatan kovalen lepas menjadi elektron bebas. Pada meknaisme ini tegangan dadal (PIV) berkurang dengan naiknya suhu. Mekanisme kedua yaitu dadal Town-send, terjeadi karena elektron bebas mendapat percepatan yang cukup tinggi, sehingga jika menumbuk atom akan terjadi electron bebas. Pada mekanisme ini tegangan dadal bertambah jika suhu naik. Tegangan dadal dapat diatur dengan mengubah konsentrasi donor dan akseptor.

(Gambar 2.8. Kurva Dioda Zener.Sumber: elektronika-dasar.web.id)

Dioda yang bekerja pada daerah dadal disebut diode zener. Dioda ini digunakan untuk pengaturan tegangan, agar sumber tegangan searah tak berubah tegangan keluarannya jika diambil arusnya (dibebani) pada batas-batas tertentu. Pengaturan tegangan dapat dilakukan dengan menggunakan komponen diode zener yang bekerja pada daerah breakdown dengan karakteristik sebagai berikut:

VIN < Vbreakdown menghasilkan VOUT = VIN

VIN > Vbreakdown menghasilkan VOUT = Vbreakdown

Dioda zener kebanyakan mempunyai daya tahan watt. Dioda Zener mempunyai tegangan Knee yang sangat tajam break down artinya akan terjadi perubahan arus yang sangat besar pada tegangan relatif konstan. Sehingga perlu diperhatikan kemampuan daya dan arus maksimum yang diperbolehkan pada dioda zener agar tidak rusak akibat perubahan arus yang besar. Berikut gambar rangkaian penyearah dengan pengaturan zener :

(Gambar 2.9. Rangkaian penyearah dengan penstabil tegangan.Sumber: basukidwiputranto.blogspot.com)

Suatu penyearah dengan penstabil tegangan, mempunyai tegangan keluaran yang tetap jika diberi beban arus dalam batas tertentu. Tanpa penstabil tegangan, penurunan tegangan keluaran oleh arus beban terjadi karena penyearah mempunyai hambatan dalam yang terdiri dari hambatan gulungan transformator dan hambatan-dalam dioda. Pada arus beban yang besar terjadi jatuh tegangan pada hambatan-dalam ini sehingga tegangan keluaran berkurang (gambar 2.9).

Nilai hambatan keluaran R0dapat ditentukan dengan mengukur V0sebagai fungsi aus beban IL. hal ini dapat dilihat padalengkung pembebanandalam gambar 2.9. Kemiringan grafik lengkung pembebanan tak lain adalah hambatan keluaran R0.

(Gambar 2.10. Penurunan tegangan keluaran oleh arus bebanSumber: djokodjyayusman.blogspot.com)

Pengaturan tegangan dapat dibuat dengan menggunakan dioda Zener. Ini dilakukan seperti pada gambar 2.10.

(Gambar 2.11. Catu daya dengan pengatur zener.Sumber: djokodjyayusman.blogspot.com)

Dengan membuat Valebih besar dari tegangan Zener, maka dioda Zener bekerja pada daerah dadal, sehingga tegangan keluaran tetap untuk berbagai nilai arus beban, selamaVb tidak kurang dari 12 V.

Persamaan di atas adalah persamaan garis beban untuk dioda zener. Ini dilukiskan pada gambar 2.11.

(Gambar 2.12. Garis beban pada catu daya dengan pengatur zenerSumber: djokodjyayusman.blogspot.com)

BAB III

METODE PERCOBAAN

A. Alat dan Bahan

1. Diode2 buah

2. Diode Zener1 buah

3. Resistor2 buah

4. Multimeter1 buah

5. Catudaya1 buah

6. TrafoCT1 buah

7. Breadboard1 buah

8. Kapasitor1 buah

9. Kabel penghubung

B. Rancangan Percobaan

C. Variabel

Variabel manipulasi: Vin

Variabel kontrol : jumlah diode, jenis diode zener, jumlah resistor, jenis multimeter, jenis catudaya, jenis trafoCT, jenis breadboard, jumlah kapasitor, jenis kabel penghubung

Variabel respon: Vout dan Vbreakdown

D. Devinisi Variabel Percobaan

Definisi variabel manipulasi :

Vin adalah tegangan masukan (input) yang diberikan dalam rangkaian. Nilai tegangan yang dimanipulasi berturut-turut sebesar 6 V, 9 V, dan 12 V.

Definisi variabel kontrol :

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum yaitu jumlah diode, jenis diode zener, jumlah resistor, jenis multimeter, jenis catudaya, jenis trafoCT, jenis breadboard, jumlah kapasitor, dan jenis kabel penghubung.

Definisi variabel respon :

Vout adalah tegangan keluaran (output) dari rangkaian.

Vbreakdown yaitu tegangan dadal atau tegangan tembus dari diode zener .

E. Langkah Kerja

1. Menyusun komponen pada papan breadboard sesuai dengan gambar berikut :

2. Menyalakan catudaya dengan tegangan input 3 V

3. Mengukur tegangan pada diode zener menggunakan multimeter

4. Mengukur tegangan output menggunakan multimeter

5. Menulis hasil pengukuran pada tabel hasil pengamatan

6. Mengulangi langkah yang sama untuk besar tegangan input 6V, 9V, dan 12V

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

A. DATA

Dari hasil percobaan yang kami lakukan pada praktikum rangkaian penyearah dengan penstabil tegangan sebagai berikut :

Resistor 1 : 110. 102 2 %

Resistor 2 : 110. 100 1 %

NO.

Vin (V)

Vb (V)

Vout (V)

1

6

2

2

2

9

4

4

3

12

5

5

B. ANALISIS DATA

Percobaan yang kami lakukan mengenai rangkaian penyearah dengan penstabil tegangan dengan cara merangkai alat sesuai rancangan, kemudian mengatur tegangan masuk sebesar 6 volt , 9volt, dan 12 Volt.Dengan menggunakan 2 resistor yaitu resistor 1 sebesar 110. 102 2 % dan resistor 2 sebesar 110. 100 1 %. Kemudian menghasilkan tegangan breakdown yang diukur melalui multitester pada dioda zeiner. Dan menghasilkan tegangan output yang diukur melalui multimeter pada hambatan 2 di rangkaian.

Dari percobaan yang kami lakukan menghasilkan data sebagai berikut : Pada tegangan input 6V, menghasilkan Tegangan breakdown dan tgangan output sama yaitu sebesar 2 Volt. Pada tegangan input 9V, menghasilkan tegangan breakdown dan tgangan output sama yaitu sebesar 4 Volt. Pada tegangan input 12V, menghasilkan Tegangan breakdown dan tgangan output sama yaitu sebesar 5 Volt.

BAB V

PEMBAHASAN

Pada praktikum rangkaian penyearah dengan penstabil tegangan bertujuan untuk mendeskripsikan fungsi dioda sebagai penstabil tegangan, dan membandingkan nilai Vin dan Vout pada rangkaian penstabil tegangan. kegiatan yang dilakukan yakni dengan mengamati nilai Vbreakdown dan Vout dengan mengguakan multimeter.

Pada praktikum ini yang menjadi variabel manipulasi adalah Vin (tegangan masuk). dan variabel respon adalah Vout dan Vbreakdown. Pada kegiatan 1 diberikan Vin = 6V , kemudian melihat nilai Vbreakdown dan Vout dengan menggunakan multimeter dan diperoleh nilai Vbreakdown = 2V dan Vout= 2V. Pada kegiatan 2 diberikan Vin = 9V , kemudian melihat nilai Vbreakdown dan Vout dengan menggunakan multimeter dan diperoleh Vbreakdown = 4V dan Vout= 4V. Pada kegiatan 3 diberikan Vin = 12V , kemudian melihat nilai Vbreakdown dan Vout dengan menggunakan multimeter dan diperoleh Vbreakdown = 5V dan Vout= 5V.

Secara teori, pengaturan tegangan dapat dilakukan dengan menggunakasn komponen dioda zener yang bekerja pada daerah breakdown dengan karakteristik : Vin > Vbreakdown menghasilkan Vout = Vbreakdown. Hal tersebut telah sesuai dengan praktikum yang telah kami lakukan, yakni : pada kegiatan satu, 6V > 2V menghasilkan 2V = 2V, pada kegiatan dua, 9V > 4V menghasilkan 4V = 4V, pada kegiatan tiga, 12V > 5V menghasilkan 5V = 5V. Namun jika dikaitkan dengan pengertian dioda zener (ZD/ dioda tegangan konstan) yaitu salah satu jenis dioda yang berfungsi untuk membatasi / menstabilkan tegangan walaupun dilalui arus yang berubah-ubah. Maka, Praktikum yang kami lakukan tidak sesuai dengan teori dimana secara teori : V input naik, maka dioda zener mempertahankan tegangan, tegangan output akan tetap. Namun, hasil praktikum kami Vout memiliki tegangan yang berubah-ubah, yakni nilai Vout = Vbreakdown. Sehingga fungsi dioda zener sebagai penstabil tegangan tidak muncul pada praktikum yang telah kami lakukan, dikarenakan nilai Vout yang berubah belum stabil. Hal tersebut dapat terjadi, dikarenakan kesalahan paralaks dimana peneliti kurang teliti dan terampil dalam merangkai rangkaian penyearah dengan penstabil tegangan, sehingga hasil yang diperoleh tidak sesuai dengan teori.

BAB VI

KESIMPULAN

A. Kesimpulan

Dari percobaan yang telah kami lakukan, maka dapat disimpulkan bahwa fungsi dioda sebagai penstabil tegangan yakni tak peduli berapa harga tegangan sumber namun tegangan output selalu stabil. Namun, praktikum yang kami lakukan memiliki Voutput yang selalu berubah. Nilai Vin pada praktikum yang kami lakukan lebih besar dari Vbreakdown sehingga Vout yang dihasilkan sama dengan Vbreakdown.

DAFTAR PUSTAKA

Djayusman, Djoko. 2010. Penyearah dan Catu Daya. (Online) melalui (http://djokodjyayusman.blogspot.com/2010/01/penyearah-dan-catu-daya-praktikum-eldas.html, diakses 24 April 2015).

Fajar, Purwanto. 1993. Elektronika. Jakarta: departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

Maulani, Bismar. 2011. Diode Zener. (Online) melalui (http://bismarmaulani.blogspot.com/2011/04/dioda-zener.html, diakses pada 24 April 2015).

Surjono, Herman Dwi. 2007. Elektronika:Teori dan Penerapan. Jember: Cerdas Ulet Kreatif.

Sutrisno. 1985. Elektronika: Teori dan Penerapannya. Bandung: ITB.

Tim elektronika dasar. 2015. Elektronika Dasar: Panduan Praktikum Untuk Prodi Pendidikan IPA. Surabaya: Unesa.

----. 2012. Karakteristik Dioda. (Online) melalui (http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/karakteristik-dioda/, diakses 25 April 2015).

LAMPIRAN

1. Vin = 6 V

Vbreakdown = x 50 = 2 Volt

Vout = x 50 = 2 Volt

2. Vin = 9 V



3. Vin = 12 V



LAMPIRAN

(Gambar. 1.Rangkaian Penyearah dengan Penstabil Tegangan)

laporan el 5 fix

Documents