penyearah gelombang penuh

Laboratorium Fisika FKIP UNLAM Banjarmasin

Abstrak—Tujuan untuk mengetahui kegunaan dioda sebagai penyearah, membuat rangkaian penyearah gelombang penuh dengan menggunakan filter dan menentukan faktor riak dari penyearahan gelombang penuh menggunakan filter.. Dilakukan 4 percobaan yaitu tanpa filter,filter C, filter RC dan filter CRC. Tegangan output percobaan pada osiloskop berturut-turut (8,0 ± 0,5 )V,(0,32 ± 0,02)V ,

(0,00 ± 0,02 )V & (0,00 ± 0,02)V . Osiloskop

(9,6 ± 0,2)V ,(0,50 ± 0,05 ) V &(0,04 ± 0,01)V ,

(0,02 ± 0,01)V . Dengan memasukkan ke pesamaan

r=V r

'

V dc

, didapat faktor riak osiloskop(1,2 ±0,2 ) ,

(1,8 ± 0,2)10-2,(0± 0 )&(0 ± 0). Khusus tanpa filter, Vout dan r pada multimeter berturut-turut ((4,60 ± 0,01 ) V ;((3,725 ± 0,2 ).10-1Percobaan memiliki KR baik dan memiliki nilai r yang kecil pada masing-masing percobaan.

Kata Kunci—dioda,penyearah,filter,faktor riak.

PENDAHULUAN

Pembahasan mengenai dioda adalah pembahasan yang menarik. Seperti yang kita ketahui sebelumnya bahwa dioda adalah suatu komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk menyearahkan gelombang AC menajadi DC. Penyearahan dengan dioda dilakukan dengan membaca satu isyarat sehingga terbaca arus yang searah saja. Dioda penyearah terbagi menjadi 2, yaitu penyerah setengah gelombang dan penyerarah gelombang penuh. Penyearah setengah gelombang menggunakan 1 dioda dan gelombang penuh menggunakan 2 dioda searah. Pada praktikum kali ini kita akan membahas mengenai penyearah gelombang penuh.

Adapun rumusan masalah sebagai berikut:-Bagaimanakah kegunaan dioda sebagai penyearah ?-Bagaimanakah cara menentukan faktor riak dari penyearah gelombang penuh dengan menggunakan filter?

-Bagaimanakah hubungan antara faktor riak osiloskop dan multieter pada rangkaian dioda tanpa menggunakan filter?

Adapun tujuan praktikum yaitu untuk mengetahui kegunaan dioda sebagai penyearah, membuat rangkaian penyearah gelombang penuh dengan menggunakan filter dan menentukan faktor riak dari penyearahan gelombang penuh menggunakan filter.

I.KAJIAN TEORI

Dioda berasal dari kata DI= Dua dan Odaa = Katoda atau dua elektroda, dimana elektroda-elektrodanya tsb berfungsi sebagai penyearah arus. Dioda terbentuk dari bahan semikonduktor tipe P dan tipe N yang digabungkan. Dengan demikian dioda sering disebut PN Junction. Dioda dilambangkan seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke N.

Gambar 1. Simbol dioda [1]

Dioda penyearah terbagi menjadi 2, yaitu penyearah setengah gelombang dan ppenyearah gelombang penuh.

1. Penyearah setengah gelombang.

Bentuk gelombang penyearah ini sebagai berikut :

Gambar 2. Penyearah setengah gelombang

Tegangan setengah gelombang menghasilkan arus beban satu arah, artinya arus mengalir hanya pada satu arah, positif atau negatif. Tegangan setengah gelombang tersebut adalah tegangan DC yang bergerak naik sampai nilai max dan turun sampai nol dan tetap nol selama siklus setengah negatif.

2. Penyearah gelombang penuhBentuk gelombang penyearah ini sebagai berikut :

PENYEARAH GELOMBANG PENUH(E-7)

Wahyu Aji Pratama, Fitriani Setiasih, Ichwan Rismayandie, Nanik Lestari, Siva soraya, Syara Suciati, Viky Fatmawati, asisten praktikum Mukhlis

Jurusan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Lambung MangkuratJl. Brigjend H. Hasan Basry, Banjarmasin 70123

e-mail: [email protected]

1


Gambar 3. Penyearah gelombang penuhUntuk faktor riak gelombang penuh secara umum

dinyatakan sebagai penjumlaahan antara riak bagian positif dan riak bagian negatiff. Jadi untuk gelombang penuh, baik riak positif dan riak negatif semua diloloskan. [1]

Penyearah gelombang dengan 2 diode menggunakan tranformator dengan CT (Center Tap). Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 diode dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 4. Rangkaian diodaPrinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda ini dapat bekerja karena menggunakan transformator dengan CT. Transformator dengan CT seperti pada gambar diatas 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. Kemnudian 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. [5]

Pada setiap saat dalarn setengah siklus tegangan masuk, kalau anoda tabung Tl mempunyai potensial positif dibandingkan dengan titik-tengah 0, anoda dari tabung D2 mempunyai potensial negatif yang sama besarnya dengan acuan ke titik yang sama. Akibatnya tabung Dl menghantar dan D2 tetap mati selama waktu setengah siklus ini. Dalam setengah siklus catu masukan selanjutnya, keadaannya terbalik, anoda Dl menjadi negatif dan anoda D2 menjadi positif. Sekarang tabung T2 hidup dan tabung Tl tidak

menghantar. Arus ia1 dan ia2 yang dilakukan berturut-turut oleh Dl dan D2 ditunjukkan dalam Gambar 3.13(b) dan (c). Arus beban iL merupakan jumlah dua arus dan ditunjukkan dalam Gambar 3.13(d).

Gambar 5. Bentuk gelombang dari (a) sinyal masuk, (b) arus dalam tabung 731, (c) arus dalam tabung T2, dan (d) arus beban. [2]

Penyearah dengan tapis

Agar tegangan dc yang dihasilkan penyearah arus bolak-balik dapat lebih rata, digunakan tapis lolos rendah dengan menggunakan kapasitor seperti pada gambar

Menjadi :

Gambar 6 Penyearah bertapis.

Dengan adanya C, tegangan keluaran tak segera turun walaupun tegangan masukan sudah turun. Hal ini disebabkan karena kapasitor memerlukan waktu (T RC)untuk mengosongkan muatannya. Sebelum tegangan pada kapasitor turun banyak, tegangan pada kapasitor keburu naik lagi. Tegangan berubah yang terjadi disebut tegangan riak, dengan nilai puncak-ke-puncak dinyatakan sebagai Vrpp, Kualitas rangkaian tapis dinyatakan oleh nisbah riak puncak-ke-puncak (peak-to-puk ripple ratio-pprr).

2


Jadi pprr= teganganVrpptegangandc rata−rata

[3]

Alat penapis yang dimaksud terdiri dari komponen-

komponen filter-C, filter-RC, filter-CRC. Ketiga filter

itu berfungsi sebagai penghalus riak gelombang

penyearah.

1. Filter-C

Bentuk rangkaian penyearah gelombang penuh

dengan mengunakan filter-C adalah ditunjukkan pada

gambar di bawah ini :

Gambar 7. penyearah gelombang penuh dengan filter-

C

Tampak pada gambar di atas, faktor riak dari grafik

setengah gelombang yang diberi filter-C dipasang

paralel dengan hambatan beban. Proses penghalusan

riak untuk penyearah gelombangpenuh adlah

dijelaskan melalui gambar gelombang di bawah ini :

Gambar bentuk gelombang penyearah gelombang

penuh dengan menggunakan filter-C

Sementara, faktor riak penyearah setengah

gelombang dengan menggunakan filter-C adalah

dinyatakan dengan perbandingan antara Vr dengan Vdc

yaitu :

r =V 'rV dc

Dimana V 'r =

V r

1, 422. Filter-RC

Selanjutnya untuk penyearah gelombang penuh

dengan menggunakan filter-RC diperlihatkan pada

gambar di bawah ini :

Gambar 8 penyearah gelombang penuh dengan filter-

RC

3. Filter-CRC

Sedangkan bentuk rangkaian penyearah gelombang

penuh dengan menggunakan filter-CRC diperlihatkan

pada gambar di bawah ini :

Gambar 9 penyearah gelombang penuh dengan filter-

RC [4]

IV. METODE PERCOBAAN

Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang dipergunakan antara lain 2

komponen dioda dan 2 resistor serta 2 kapasitor.

Kemudian 1 buah transformator step down, 1 buah

osiloskop dan 1 buah multimeter serta papan

rangkaian dan 10 kabel penghubung.

Rumusan hipotesis yang dapat diambil pada percobaan ini adalah sebagai berikut:

“Semakin banyak filter yang digunakan maka faktor riak akan semakin kecil.”

Identifikasi dan Definisi overasional Variabel.

Pada percobaan ini, dengan mengidentifikasi variabel manipulasinya adalah filter; variabel kontrol yaitu jenis dioda, resistor dan kapasitor, serta frekuensi aliran listrik AC; dan variabel responnya adalah tegangan output (Vout).

Selama percobaan, dengan memanipulasi filter sebanyak 4 percobaan, yaitu tanpa filter, filter C, filter RC dan filter CRC. Selama percobaan ditetapkan 2 jenis dioda yang digunakan dengan disusun searah, kapasitor yang digunakan sebesar 2,2.10-3 F dan 10-4 F,

PLN CTVi

VoRL

Vrpp

Vo

PLN CTVi R

C VoRL

PLN CTVi

C

R

CVoRL

3


R=820 Ω, RL=220 Ω serta frekuensi PLN sebesar 50 Hz. Adapun pada responnya yaitu mengukur besarnya nilai tegangan output yang terbaca pada osiloskop dan multimeter.Adapun langkah-langkah dalam percobaan ini yaitu sebagai berikut.

I. Tanpa Filter (sederhana)

1. Buatlah rangkaian seperti pada

gambar berikut ini :

2. Setelah anda yakin bahwa rangkaian

anda benar, maka tentukan tegangan input (Vmaks)

dengan menggunakan osiloskop dan gambarkan juga

bentuk gelombangnya .

3. Ukur pula tegangan riak (Vmaks)

untuk tegangan output dan gambarkan bentuk

gelombangnya.

4. Setelah itu, ukur Vrms (tegangan

input) dan VDC (tegangan output) dengan multimeter

5. Catat hasil pengamatan pada lembar

pengamatan

II. Filter C

1. Buatlah rangkaian seperti gambar

berikut ini :

2. Tentukan nilai masing-masing

komponen yang anda gunakan dan frekuensi PLN.

3. Ukur pula tegangan riak (Vmaks)

untuk tegangan output dan gambarkan bentuk

gelombangnya

4. Dari gambar tampilan osiloskop

untuk keluaran. Tentukan Vr dan Vdc

5. Catat hasil pengamatan anda pada

lembar pengamatan

III. Filter-RC

1. Buatlah rangkaian seperti gambar berikut ini

:

2. Lakukan kegiatan ini, sesuai instruksi bagian

II

IV. Filter-CRC

1. Buatlah rangkaian seperti gambar berikut

ini :

2. Lakukan kegiatan ini, sesuai instruksi bagian

II

TABEL PENGAMATAN

No Bentuk gelombang

input

Bentuk gelombang

output

1 Tanpa Filter

(sederhana)

Vr =Vdc =r =

2 Filter-C

Vr =Vdc =r =

3 Filter-RC

Vr =

PLN CTVi

C

R

CVoRL

PLN CTVi R

CVoRL

PLN CTVi

VoRL

PLN CTVi

VoRL

4


Vdc =r =

4 Filter-CRC

Vr =Vdc =r =

TEKNIK ANALISISOSILOSKOP MULTIMETERVr = Vout Vin = ... ?Vin = ... ? Vout= ... ?Vrms = 0,707 (Vin) Vrms = 0,707 (Vin)VDC= Vrms – Vr Vr’ = Vr/1,42 R = Vr’/VDC

Vr’ = Vr/1,42R = Vr’/VDC

∆ r=[ ∆ V r'

V r' +

∆ V DC

V DC ]

PEMBAHASAN

Pada praktikum kali ini bertujuan untuk mengetahui kegunaan dioda sebagai penyearah, membuat rangkaian penyearah gelombang penuh dengan menggunakan filter dan menentukan faktor riak dari penyearahan gelombang penuh menggunakan filter. Kami melakukan percobaan 4 kali, yaitu dengan memanipulasi filter antara lain : tanpa filter, filter C, filter RC, dan filter CRC. Adapun variabel kontrol anara lain frekuensi sebesar 50 Hz, RL = 220 Ω, C1 = 2,2.10-3 F dan C2 = 1.10-4 F. Adapun R sebesar 820 Ω.

Pada saat belum di rangkai dengan dioda, bentuk gelommbang yang terbaca pada osiloskop adalah tegangan AC. Seperti gambar berikut.

Pada saat ini, nilai Vin adalah sebesar (18,0 ± 0,5¿Volt.

Pada percobaan pertama, dengan memasang 2 dioda dalam rangkaian dan tanpa menggunakan filter, didapat Vout yang terbaca pada osiloskop sebesar (8,0± 0,5¿Volt. Adapun Vout yang terbaca pada multimeter sebesar (12,30 ± 0,01¿Volt Adapun

dengan memasukkan ke dalam persamaan r = Vr’/VDC .

didapatkan nilai dari faktor riak yang terbaca pada osiloskop sebesar (1,2 ±0,2¿ dengan KR sebesar 19,454 % dan derajat kepercayaan (DK) sebesar 80,545%. Dengan persamaan yang sama dengan menggunakan multimeter didapatkan nilai dari faktor riak yang terbaca pada multimeter sebesar (3,725 ± 0,016 ¿.10-1 dengan KR sebesar 0,4236 % dan derajat kepercayaan (DK) sebesar 99,5763%.

Dari hasil tersebut, terlihat ketidaktepatan nilai antara Vout yang terbaca pada osiloskop dan pada multimeter. Ketidaktepatan ini dikarenakan ketidaktelitian praktikan dalam mengkalibrasi khususnya kalibrasi multimeter.

Adapun bentuk gelombangnya sebagai berikut.

Gelombang tanpa filter.

Pada percobaan kedua, dengan memasang 2 dioda dalam rangkaian dan menggunakan filter C, didapat Vout yang terbaca pada osiloskop sebesar (0,32 ± 0,32¿Volt. Adapun dengan memasukkan ke dalam persamaan r = Vr’/VDC . didapatkan nilai dari faktor riak yang terbaca pada osiloskop sebesar (1,8 ± 0,2¿.10-2 dengan KR sebesar 12,96 % dan derajat kepercayaan (DK) sebesar 87,1%.

Adapun bentuk gelombang dapat dilihat di bawah ini.

Gambar gelombang menggunakan filter C

Terlihat bahwa bentuk gelombang tidak menjadi bulat perut karena adanya kapaitor didalamnya.

Pada percobaan ketiga, dengan memasang 2 dioda dalam rangkaian dan menggunakan filter RC, didapat Vout yang terbaca pada osiloskop sebesar (0,00 ± 0,02¿Volt. Adapun dengan memasukkan ke

5


dalam persamaan r = Vr’/VDC . didapatkan nilai dari faktor riak yang terbaca pada osiloskop sebesar (0,0 ± 0,0¿ dengan KR sebesar 0 % dan derajat kepercayaan (DK) sebesar 100%.Adapun bentuk gelombang dapat dilihat di bawah ini.

Gambar gelombang filter RCDari gambar telihat faktor riak= 0, dan hal inilah

yang disebut sebagai tegangan DC yang ideal. Karena sejatinya tegangan DC itu tidak hanya searah, tapi nilai tegangan yang dihasilkannya konstan sehingga arus yang mengalir juga konstan.

Pada percobaan keempat, dengan memasang 2 dioda dalam rangkaian dan menggunakan filter CRC, didapat Vout yang terbaca pada osiloskop sebesar (0,02 ± 0,32¿Volt. Adapun dengan memasukkan ke dalam persamaan r = Vr’/VDC . didapatkan nilai dari faktor riak yang terbaca pada osiloskop sebesar (0,0 ± 0,0¿ dengan KR sebesar 0 % dan derajat kepercayaan (DK) sebesar 100%.Adapun bentuk gelombang dapat dilihat di bawah ini.

Gambar gelombang filter RCSama seperti percobaan 3 denga filter RC, dari

gambar telihat faktor riak= 0, dan hal inilah yang disebut sebagai tegangan DC yang ideal pula. Karena sejatinya tegangan DC itu tidak hanya searah, tapi nilai tegangan yang dihasilkannya konstan sehingga arus yang mengalir juga konstan.

Jadi, bentuk arus DC yang ideal dengan tegangan konstan didapat dari filter RC dan CRC. Tentunya inilah tujuan penggunaan dioda di dalam rangkaian, yaitu untuk menyearahkan tegangan yang awalnya AC menjadi DC dan memperoleh faktor riak sekecil-kecilnya agar didapatkan V yang dihasilkan konstan dengan menambahkan filter di dalamnya.

SIMPULANDari percobaan, saya menyimpulkan bahwa dioda

dapat membuat arus dan tegangan yang pada awalnya bolak-balik/Alternatif current menjadi arus searah /Direct current. Dengan penambahan dioda menjadi 2 dioda yang dipasangkan searah maka gelombang akan membentuk isyarat positif baik ketika isyarat positif ataupun ketika isyarat masukan negatif. Hal ini menyebabkan tidak ada tegangan yang bernilai 0 ketika isyarat negatif yang terjadi pada dioda. Faktor riak dapat diperhalus dengan memasang filter. Semakin banyak filter yang digunakan semakin halus juga faktor riaknya dan menjadi tegangan DC yang konstan nilainya. Adapun nilai faktor riak secara teoritis dan percobaan sangat berbeda. Hal inilah yang merupakan kekurangan dari praktikum kali ini, hal ini disebabkan karena ketidaktelitian praktikan.

Cara menentukan faktor riak pada penyearah gelombang penuh yaitu dengan memasukkan ke dalam persamaan r = Vr’/VDC. Di dapat faktor riak masing-masing percobaan berturut-turut (1,2 ±0,2¿; (1,8 ± 0,2¿.10-2; (0 ± 0¿ dan (0± 0¿

Adapun nilai faktor riak tanpa menggunakan filter dihitung menggunakan nilai variabel yang terbaca pada osiloskop dan multimeter berbeda. Hal ini dikarenakan ketidaktelitian praktikan dalam mengkalibrasi terutama mengkalibrasi multimeter.

UCAPAN TERIMA KASIHPenulis mengucapkan rasa syukur kepada Allah

SWT karena berkat rahmatNya penulis dapat menyelesaikan laporan ini dengan lancar. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Ibu Misbah, M.Pd selaku dosen pembimbing. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Mukhlis selaku asisten praktikum selama pengambilan data dan pembimbingan pembuatan laporan. Serta tidak lupa ucapan terimakasih ditujukan kepada kedua orang tua yang selalu mendukung dan mendoakan. Terakhir untuk teman-teman di kelompok yang telah membantu banyak hal dalam menyelesaikan laporan ini.

DAFTAR PUSTAKA[1] Misbah. 2015. Handout Elektronika daasar.

Banjarmasin : Unlam.[2] Sutanto (ed). 1989. Dasar Elektronika. Jakarta:

UI Press.[3] Sutrisno. 1986. Elektronika teori &

penerapannya. Bandung: ITB.[4] Tim Dosen Elektronika Dasar.2015.Penuntun

praktikum elektronika dasar 1.Banjarmasin : Unlam

[5] “Konsep dasar penyearah gelombang”. Diakses 18 Oktober 2015. http://elektronika-dasar.web.id/konsep-dasar-penyearah-gelombang-rectifier/.

6

Laboratorium Fisika FKIP UNLAM Banjarmasin 7

penyearah gelombang penuh

Education