MODUL 5 RANGKAIAN AC Ingmar Ramzan Shidqi (13214057) Asisten: Muhammad Arief Maru (13212024) Tanggal Percobaan: 9/2/2016 EL2205-Praktikum Elektronika
Laboratorium Dasar Teknik Elektro - Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB Abstrak
Memahami penggunaan rangkaian penyearah
Mempelajari pengaruh filter sederhana pada suatu sumber DC
Memahami penggunaan dioda rangkaian Clipper dan Clamper
Pratikum Modul 1 Dioda : Karakteristik dan Aplikasi. Pada praktikum ini praktikan akan belajar memahami karakteristik-karakteristik dioda sebagai komponen elektrik, jenis-jenis dioda(Ge, Si, Zener), dan juga aplikasi dioda dalam suatu rangkaian. Diantaranya adalah sebagai rangkaian penyearahn yaitu rangkaian yang merubah dari tegangan bolak-balik(AC) ke tegangan searah(DC), rangkaian filter, rangkaian clipper yang membatasi nilai tegangan, dan rangkaian clamper yang berguna untuk memberikan offset
2.
dioda
dalam
untuk
STUDI PUSTAKA
Dioda adalah komponen elektrik dua terminal yang pada umumnya bersifat semi-konduktor, sifat khusus dari diode adalah dia hanya memperbolehkan arus listrik mengalir hanya dari satu arah yaitu dari anoda ke katodanya.
tegangan DC. Kata kunci : dioda, rangkaian rangkaian penyearah dan filter, drangkaian clipper, rangkaian clamper 1.
PENDAHULUAN
Dioda adalah komponen elektronika dasar sama seperti resistor, kapasitor, atau induktor. Dioda memilik banyak tipe diantarany dioda, germanium, dioda silica, dan dioda Zener. Dioda memiliki banyak terapan dalam
Sifat inilah yang membuat dioda dapat membentuk rangkaian-rangkaian seperti rangkaian penyerah dan filter, rangkaian clipper dan juga clamper. Diode juga memiliki karakteristik-karakteristik :
sebuah rangkaian salah satunya adalah rangkaian
Tegangan cut in, yaitu besar tegangan yang menyebabkan arus yang mengalir dari anoda ke katoda mulai naik dengan cepat
Tegangan breakdown, adalah tegangen terbalik(reverse voltage) minimum agar diode mengalirkan arus secara terbalik.
penyearah. Pada praktikum kali ini praktikan akan melakukan percobaan menggunakan diode untuk mempelajari karakteristiknya dan penggunaannya dalam rangkaian.
2.1 Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam praktikum ini diantaranya :
Memahami karakteristik dioda biasa dan dioda zener
RANGKAIAN PENYEARAH DAN FILTER
Pada praktikum ini ada tiga jenis rangkaian penyarah yaitu penyearah gelombang setengah, penyearah gelombang penuh(dengan trafo center tapped), dan penyearah gelombang penuh tipe jembatan. Pada rangkaian penyarah digunakan kapasitor sebagai filter yang membuat ripple
Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB
1
tegangan yang dihasilkan menjadi kecil.
penuh. Tegangan pada rangkaian gelombang penuh diperoleh sebesar
penyearah
Penyearah setengah gelombang dengan filter dimana Vp adalah magnituda tegangan puncak sinyal AC yang disearahkan dan tegangan ripple Vr sebesar
Pada rangkaian penyearah setengah gelombang hanya bagian positif dari gelombang sinus Vs diteruskan sehingga bentuk gelombangnya akan menjadi
dengan f frekuensi sinyal AC jala-jala yang digunakan, C kapasitansi filter dan R beban pada rangkaian penyearah dan filter.
2.2
Penyearah Gelombang Penuh(dengan trafo center tapped)
RANGKAIAN CLIPPER
Rangkaian clipper adalah rangkaian yang digunakan untuk membatasi tegangan agar tidak melebihi dari suatu nilai tegangan tertentu. Rangkaian ini dapat dibuat dari dioda dan sumber tegangan DC yang ditunjukkan oleh gambar berikut.
Penyearah Gelombang Penuh dengan bridge
2.3
RANGKAIAN CLAMPER
Pada penyearah gelombang penuh baik dengan yang menggunakan trafo center maupun yang menggunakan diode bridge seluruh gelombang sinus dari Vs diubah termasuk bagian negative yang diinvert sehingga menghasilkan gelombang Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB
2
Rangkaian Clamper adalah rangkaian yang digunakan untuk memberikan offset tegangan DC, dengan demikian, tegangan yang dihasilkan adalah tegangan input ditambahkan dengan tegangan DC.
3.
3.1
KARAKTERISTIK DIODA
METODOLOGI
Komponen dan alat-alat yang digunakan pada praktikum Modul 1 Dioda : Karakteristik dan Aplikasi
Kit Praktikum Karakteristik Dioda & Rangkaian Penyearah Sumber tegangan DC (2 buah) Osiloskop (1 buah) Multimeter (2 buah) Dioda 1N4001 /1N4002 (3 buah) Dioda Zener 5V1 (2 buah) Resistor Variabel (1 buah) Resistor 150 KΩ (1 buah) Kapasitor 10 uF (1 buah) Breadboard (1 buah) Kabel - kabel (2 buah kabel Banana-BNC, 1 buah kabel BNC-BNC )
Susun rangkaian seperti gambar diatas, hubungkan dengan osiloskop, sumber sinyal sawtoot atau sinusoidal, DC offset 0V
Gunakan mode X-Y dan tekan tombol invert untuk channel B
Amati tengangan cut-in, Breakdown, dan karakteristik arus-tegangan pada dioda
lakukan langkah 1 sampai 3 untuk dioda Ge, Si, dan Zener
Catat hasil pad abuku catatan labolatorium
Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB
3
3.2
PENYEARAH DAN FILTER
susun rangkaian seperti gambar 1-5, Vs = 220V/50HZ, hubungkan tegangan output ke osiloskop kopling osiloskop DC untuk tegangan DC, AC untuk mengukur ripple
Pasang minimal 2 kapasitor pada rangkaian, amati bentuk gelombang, tegangan gelombang Catat nilai R,C, VDC, dan Vripple
ulangi langkah kedua degnan kapasitansi tetap dan nilai beban yang diubah
Ulangi langkah kedua dan ketiga dengan rangkaian sesuai dengan gambar 1-6 gambarkan bentuk, ukur besar dan frekuensi arus yang diamati
Lepaskan resistor Rm dan hubungkan ke CT trafo ground, lepaskan hubungan RL, ukur tegangan Dc dengan multimeter menggunakan nilai kapasitansi pada langkah 2
hubungkan resistor variabel pada tgangan output atur smapai nilai Vo yang baru setengah dari Vo yang lama
Lepas resistor variabel dan ukur nilai resistansinya dengan multimeter
Susun rangkaian penyearah gelombang penuh 2 dioda seperti pad gambar 1-6, lakukan langkah 3-7 untuk rangkaian ini
susun dan ulangi langkah 3-7 keculai langkah2 pad arangkaian gambar 1-8, khsus pada langkah 6 lepaskan RL dan gunakan nilai-nilai kapasitansi pada langkah 3 ukur tegangan DC output
Lakukan analisis pada hasil yang didapat
Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB
4
3.3
RANGKAIAN CLIPPER
3.4
RANGKAIAN CLAMPER
Susun rangkaian seperti gambar 1-11, R=150kΩ, D!/D2=1N4001/1N4002, C=10uF, Vin=Trafo CT 15V, VDC=5V
Buatlah rangkaian seperti pada gambar 1-9, R=150kΩ, D!/D2=1N4001/1N4002, Vin=Trafo CT 15V, VDC = 5V
amati keluaran sinyal output di osiloskop
Amati gelomcang output pada osiloskop
lakukan analisis pada hasil yang diddapat
susun rangkaian seperti gambar 1-10 dan lakukan analisis
bandingkan hasil percobaan kedua rangkaian dari 1-9 dan 1-10 tersebut
Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB
5
4. 4.1
material yang digunakan untuk membuat
HASIL DAN ANALISIS
dioda
KARAKTERISTIK DIODA
dapat
dilihat
pada
karakteristik
tegangan cut-in dioda silica dan dioda germanium
dimana
dioda
germanium
memiliki tegangan cut-in lebih kecil dibanding dioda silica walaupun nilai yang diamati oleh praktikan
tidak
sesuai
dengan
literatur
dimana seharusnya nilai tegangan cut-in adalah mendekati 1V hal ini dapat disebabkan oleh banyak faktor contohnya penyusunan rangkaian yang tidak tepat juga hambatan dalam tegangan dan hambatan kabel yang tidak masuk dalam perhitungan. Satu lagi yang
mempengaruhi
karakteristik
dioda
adalah jenisnya dapat dilihat dari grafik bahwa pad adioda zener terdapat tegangan breakdown sedangkan pada dioda Ge dan S tidak ada. 4.2
Jenis Dioda
Tegangan
Tegangan
Cut-in
Breakdown
S
1,9V
-
Ge
1,8V
-
Zener
1,4V
-2V
PENYEARAH DAN FILTER
Dapat dilihat tabel diatas dimana sumbu oordinat adalah arus dan sumbu absis adalah
Pada percobaan penyearah dan filter praktikan
tegangan, hubungan antara arus dan tegangan
tidak selesai melakukan percobaannya tapi dapat
pada dioda adalah dioda akan membiarkan
data-data yang dapat digunakan untuk melihat
arus melewatinya apabila nliai tegangannya
karakteristik dari rangkaian penyarah.
melewati suatu batas tertentu yang disebut dengan tegangan cut-in dan parameterparameter yang mempengaruhinya adalah
Dari tabel diatas dapat dilihatkan karakteristik dari tegangan output terhadap perubahan resistansi dan kapasitansi yaitu bahwa nlai tegangan ouput akan meningkat jika nilai resistansi bertambah,
Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB
6
sebaliknya pada kapasitansi. Nilai tegangan ouput
b. Rangkaian clipper zener
akan berkurang jika nilai kapasitansi bertambah. Dari tabel diatas juga dapat dilihat perbedaan antara rangkaian penyearah dua dioda dan penyearah yang menggunakan dioda bridge yaitu adalah nilai tegangan output pada rangkaia ndioda bridge yang lebih besar. Ini terjadi karena peberdaan cara kerjanya. Pada penyearah dua dioda digunakan dua dioda yang kepada masingmasing dioda itu dilewatkan tegangan sinus yang berbeda fasa sebesar sembilan puluh derajat sehingga yang kemudian ditambahkan setelah melalui dioda, sedangkan pada dioda bridge digunakan satu sumber tegangan yang melalui dioda bridge yang mengatur sehingga tegangan positif dan negatifnya dapat melalui dioda tersebut sehingga hasilnya menjadi satu gelombang yang semua nilainya positif atau gelombang DC.
4.3 RANGKAIAN CLIPPER a.
Rangkaian clipper dioda biasa
Praktikan tidak sempat menyelesaikan praktikum pada wkatunya sehingga melakukan simulasi. Dari hasil simulasi diatas dpat diperhatikan addnya perbedaan dari hasil simulasi rangkaian clipper dioda zener dan biasa. Yaitu pada dioda zener perpotongan gelombangnya lebih halus. Hal ini diakibatkan karena cara kerja kedua rangkaian ini yang berbeda yaitu dengan dioda biasa ada dua dioda yang diparalel dengan kutub berbeda terhbung pada satu nodal sehingga arus positif dan ngeatif akan terpisah sehingga hasilnya adalah sebuah gelombang penuh tapi setelah melalui dioda arus akan melalui sumber tagangan DC yang akan membatasitegangan agar tidak melewati nilai yang ditetukan yaitu 5V. sedangkan pada clipper dioda zener hanya digunakan dua dioda zener tanpa sumber tegangan DC dan hanya memanfaatkan karakteristik dioda zener yaitu tegangan breakdown yang mengizinkan arus lewat saat melewati batas tegangan breakdown tetapi pada nilai tertentu dioda zener akan mati dan digantikan oleh sumber tegangan dengan nilai tertentu sehingga nilai tegangannya dibatasi. Jadi rangkaian clamper berfungsi agar membatasi nilai gelombang input sinus tidak melebihi nilai tertentu. Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB
7
membatasi
tegangan
keluaran
dan
menambahkan DC offset.
4.4 RANGKAIAN CLAMPER
DAFTAR PUSTAKA [1]
Hutabarat, Mervin T, Praktikum Rangkaian Elektrik, Hal 19-31, Penerbit ITB, Bandung, 2013.
[2]
Charles K. Alexander dan Matthew N.O.Sadiku, Fundamentals of Electric Circuits 5thedition, McGraw-Hill, New York, 2013
[3]
http://elektronika-dasar.web.id/konsepdasar-penyearah-gelombang-rectifier/
Praktikan tidak selesai melakukan percobaan sehingga digunakan simulasi pada LTspice. Dari simulasi diatas dapat diperhatikan bahwa rangkaian clamper berfungsi memerikan DC offset pada kasus ini besarnya adalah 5V sesuai dengan input tengangan DC dapat dilihat dari nilai teganan pada saat 0s yang sbesar 5V. fungsi ini dapat terjadi karena cara rangkaian clamper ini bekerja adala dengan menambahkan tegangan setelah melalui dioda, tetapi tidak membiarkan gelombang negatif lwat karena hanya ada satu dioda.
5.
KESIMPULAN
Kesimpulan yang didapat dari praktikum ini adalah
Dioda adalah rangkaian elektrik yang fungsinya adalah
sebagai
penyearah
dalam
suatu
rangkaian.
Dioda memiliki karakteristik yaitu tegangan cut in dan tegangan breakdown yang dipengaruhi oleh bahan dan jenis dioda
Didoa
dapat
digunakan
pad
arangkaian
penyearah yaitu yang merubah tegangan AC ke DC dengan memanfaatkan sifat karateristiknya.
Rangkaian Clipper dan Clamper dapat disusun dengan dioda degan fungsi masin-masing Laporan Praktikum - Laboratorium Dasar Teknik Elektro – STEI ITB
8
