LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA TELEKOMUNIKASI I MODUL I : Penyearah Penyearah Setengah Gelombang
Nama
: Nunung Rodiah Rodiah
NIM
: 1100732
Kelompok
: 8
Hari
: Selasa
Tanggal
: 10 September 2013
Waktu
: 15.30 – 15.30 – 17.30 17.30
Asisten
: Dena Anugrah Yuda Sukmana
LABORATORIUM TELEKOMUNIKASI JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA 2013
PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG
A. Tujuan Percobaan
Percobaan dilakukan untuk : 1. Mengetahui prinsip penyearah setengah gelombang tanpa menggunakan kapasitor. 2. Mengetahui prinsip penyearah setangah gelombang menggunakan kapasitor. B. Rangkaian
C. Teori Dasar
Rectifier adalah alat yang digunakan untuk mengubah sumber arus bolak balik (AC) menjadi sinyal sumber arus searah (DC). Gelombang AC yang berbentuk gelombang sinus hanya dapat dilihat dengan alat ukur CRO. Rangkaian rectifier banyak menggunakan transformator step down yang digunakan untuk menurunkan tegangan sesuai dengan perbandingan transformasi transformator yang digunakan. Penyearah dibedakan menjadi 2 jenis, penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh, sedangkan untuk penyearah gelombang penuh dibedakan menjadi penyearah gelombang penuh dengan center tap (CT), dan penyearah gelombang penuh dengan menggunakan dioda bridge. Penyearah setengah gelombang merupakan rangkaian penyearah yang paling sederhana, yaitu yang terdiri dari satu dioda. Gambar 1 menunjukkan rangkaian penyearah setengah gelombang. Rangkaian penyearah setengah gelombang memperoleh masukan dari sekunder trafo yang berupa tegangan berbentuk sinus, vi = Vm Sin wt. Vm merupakan tegangan puncak atau tegangan maksimum. Harga Vm ini hanya bisa diukur dengan CRO, sedangkan harga yang
tercantum pada sekunder trafo merupakan tegangan efektif yang dapat diukur dengan menggunakan volt meter. Hubungan antara tegangan puncak Vm dengan tegangan efektif (Veff) atau tegangan rms (Vrms) adalah:
Prinsip kerja penyearah setengah gelombang adalah bahwa pada saat sinyal input berupa siklus positip maka dioda mendapat bias maju sehingga arus (i) mengalir ke beban (RL), dan sebaliknya bila sinyal input berupa siklus negatip maka dioda mendapat bias mundur sehingga tidak mengalir arus. Bentuk gelombang tegangan input (vi) ditunjukkan pada (b) dan arus beban (i) pada (c) dari gambar 1. Arus dioda yang mengalir melalui beban RL (i) dinyatakan dengan:
untuk siklus positif
untuk siklus negative
Resistansi dioda pada saat ON (mendapat bias maju) adalah Rf, yang umumnya nilainya lebih kecil dari RL. Pada saat dioda OFF (mendapat bias mundur) resistansinya besar sekali atau dalam pembahasan ini dianggap tidak terhigga, sehingga arus dioda tidak mengalir atau i = 0. Arus yang mengalir ke
beban (i) terlihat pada gambar (c) bentuknya arus searah (satu arah) yang harga rataratanya tidak sama dengan nol seperti pada arus bolak-balik. Arus rata-rata ini (Idc untuk penyearah setengah gelombang) secara matematis dinyatakan:
Tegangan keluaran pada beban : Vdc = Idc.RL Apabila harga Rf jauh lebih kecil dari RL, yang berarti Rf bias diabaikan, maka Vm = Im.RL sehingga :
Dalam perencanaan rangkaian penyearah, hal penting untuk diketahui adalah harga tegangan maksimum yang diijinkan terhadap dioda. Tegangan maksimum ini sering disebut PIV (peak-inverse voltage) atau tegangan puncak balik. Hal ini karena pada saat diode mendapat bias mundur (balik) maka tidak arus yang mengalir dan semua tegangan dari sekunder trafo berada pada dioda. PIV untuk penyearah setengah gelombang, yaitu yaitu : PIV = Vm
D. Alat dan Bahan Alat
Bahan
Osiloskop
1 buah
Dioda IN4007
1buah
Voltmeter
1 buah
Resistor RL 1KΩ 1KΩ
1buah
Function generator
1 buah
Kapasitor : CL 0,47 µF
1buah
CL 47 µF
1buah
CL 100 µF
1buah
E. Langkah Percobaan Percobaan
1. Rangkaian penyearah setengah gelombang tanpa menggunakan kapasitor 1.1 Rangkai circuit seperti gambar tanpa menggunakan kapasitor
1.2 Atur tegangan U1 sampai 20 V dan ukur U 1 dan U2 U1
U2
1.3 Catat hasil pengukuran pada table 1 2. Rangkaian penyearah setengah gelombang menggunakan kapasitor 2.1 Rangkai circuit seperti pada gambar dengan menggunakan kapasitor
2.2 Atur tegangan U1 sampai 20 V dan ukur U2 menggunakan voltmeter dengan harga kapasitor CL bervariasi, yaitu 0,47 µF, 47 µF dan 100 µF dan ukur tegangan ripple menggunakan osiloskop. Kapasitor
0,47 µF
Gambar
47 µF
100 µF
2.3 Catat hasil pengukuran pada table 2
F. Hasil Percobaan Tabel I Alat Ukur
U1
U2
Voltmeter
6,86 V
2.1 V
Osiloskop
14,14 V
4,24 V
*perhitungan menggunakan osiloskop : U1 =
U2 =
Vpp = div vertikal x skala V/div
Vpp = div vertikal x skala V/div
dengan : div vertikal = 2
dengan : div vertical = 1,2
V/div
= 10 V
V/div
Vpp = 2 x 10 V
Vpp = 1,2 x 5 V
= 20 V
=
U1
=5V
= 6V
=
U2
= 14,14 V
= 4,24 V
Tabel II Kapasitor
U2
U ripple (Vpp)
F (KHz)
0,47 µF
1,34 V
1,9 V
1,67
47 µF
0,019 V
0,028 V
1,67
100 µF
0,014 V
0,02 V
1,67
*perhitungan :
U2 =
Kapasitor
Div vertical x V/div
F = (KHz) T = div horizontal x skala time/div
Div vertical = 1,9
Div vertical = 1,9
Div horizontal = 1,2
V/div
V/div
Time/div
=1V
*Vpp = 1,9 x 1 V 0,47 µF
U ripple (Vpp) =
= 1,9 V Maka, U2 =
= 1,34 V
=1V
Vpp = 1,9 x 1 V = 1,9 V
= 0,5
ms 5 x s *T = 1,2 . 5 x
s
= 6 x s Maka, F =
= 1,67 KHz
47 µF
Div vertical = 1,4
Div vertical = 1,4
Div horizontal = 1,2
V/div
V/div
Time/div
= 20 mV
= 20 mV
ms 5 x s
0,02 V
0,02
*Vpp = 1,4 x 0,02 V
Vpp = 1,4 x 0,02 V
= 0,028 V Maka, U2 =
V
= 0,028 V
*T = 1,2 . 5 x
s
= 6 x s Maka, F =
= 0,019 V
100 µF
= 0,5
= 1,67 KHz
Div vertical = 2
Div vertical = 2
Div horizontal = 1,2
V/div
V/div
Time/div
= 10 mV
= 10 mV
0,01 V
0,01
*Vpp = 2 x 0,01 V
Vpp = 2 x 0,01 V
= 0,02 V Maka, U2 =
= 0,014 V
V
= 0,02 V
= 0,5
ms 5 x s *T = 1,2 . 5 x
s
= 6 x s Maka, F =
= 1,67 KHz
G. Analisis Percobaan Percobaan I Penyearah Penyearah Setengah Gelombang Tanpa Menggunakan Kapasitor
1. Pembacaan nilai U1 dan U2 menggunakan voltmeter pada software EWB
Tegangan input U 1 sebelum diberi diode sebesar 6,5440 V
Tegangan output U 2 setelah diberi diode sebesar 2,1502 V.
Tabel perbandingan :
Praktikum
Software
U1
U2
U1
U2
6,86 V
2.1 V
6,5440 V
2,1502 V
Nilai tegangan antara praktikum dan menggunakan menggunakan software tidak jauh berbeda. 2. Pembacaan nilai U1 dan U2 menggunakan osiloskop pada software EWB
Tegangan input U 1 sebelum diberi diode dapat dihitung dengan : Div vertical = 2 ; V/div = 10 V Vpp = 2 x 10 V = 20 V U1
=
= 14,14 V
Tegangan input U 2 sebelum diberi diode dapat dihitung dengan : Div vertical = 2,3 ; V/div = 5 V Vpp = 2,3 x 5 V = 11,5 V U2
=
= 8,13 V Tabel perbandingan :
Praktikum
Software
U1
U2
U1
U2
14,14 V
4,24 V
14,14 V
8,13 V
Terdapat perbedaan nilai U2 saat praktikum dan U 2 menggunakan software dikarenakan : a. Skala V/div yang digunakan saat praktikum dan menggunakan software berbeda sehingga berpengaruh pada nilai div vertical. Maka nilai U2 saat praktikum dan U2 menggunakan software tidak sama. b. Nilai U1 hasil simulasi software sama, karena skala V/div yang digunakan pada simulasi = skala V/div saat praktikum.
Percobaan II penyearah setengah gelombang menggunakan kapasitor
1. Pembacaan nilai U2, Uripple (Vpp) dan F menggunakan voltmeter pada software EWB pada kapasitor 0,47 µF
U2 =
U ripple (Vpp) = Div vertical x V/div
F = (KHz) T = div horizontal x skala time/div
Div vertical = 1,3
Div vertical = 1,3
Div horizontal = 1
V/div
V/div
Time/div
= 10 V
= 10 V
*Vpp = 1,3 x 10 V
Vpp = 1,3 x 10 V
= 13 V
= 13 V
Maka, U2 =
5
= 0,5 ms
x s
*T = 1,1 . 5 x
s
= 5 x s Maka, F =
= 9,19 V
= 2 KHz
Tabel perbandingan : Praktikum
Software
U2
Uripple (Vpp)
F (KHz)
U2
Uripple (Vpp)
F (KHz)
1,34 V
1,9 V
1,67
9,19 V
13 V
2
2. Pembacaan nilai U2, Uripple (Vpp) dan F menggunakan voltmeter pada software EWB pada kapasitor 47 µF
U2 =
U ripple (Vpp) = Div vertical x V/div
F = (KHz) T = div horizontal x skala time/div
Div vertical = 1,4
Div vertical = 1,4
Div horizontal = 1,1
V/div
V/div
Time/div
0,1
= 100 mV
0,1
V
*Vpp = 1,4 x 0,1 V
V
5
Vpp = 1,4 x 0,1 V
= 0,14 V Maka, U2 =
= 100 mV
= 0,5 ms
x s
*T = 1,1 . 5 x
s
= 5,5 x s
= 0,14 V
Maka, F =
= 0,098 V
= 1,81 KHz
Tabel perbandingan : Praktikum
Software
U2
Uripple (Vpp)
F (KHz)
U2
Uripple (Vpp)
F (KHz)
0,019 V
0,028 V
1,67
0,098 V
0,14 V
1,81
3. Pembacaan nilai U2, Uripple (Vpp) dan F menggunakan voltmeter pada software EWB pada kapasitor 100 µF
U2 =
U ripple (Vpp) = Div vertical x V/div
F = (KHz) T = div horizontal x skala time/div
Div vertical = 1,4
Div vertical = 1,4
Div horizontal = 1,1
V/div
V/div
Time/div
= 50 mV
0,05
0,05
V
= 50 mV V
5
*Vpp = 1,4 x 0,05 V
Vpp = 1,4 x 0,05 V
= 0,07 V
= 0,07 V
Maka, U2 =
= 0,5 ms
x s
*T = 1,1 . 5 x
s
= 5,5 x s
Maka, F =
= 0,049 V
= 1,81 KHz
Tabel perbandingan : Praktikum
Software
U2
Uripple (Vpp)
F (KHz)
U2
Uripple (Vpp)
F (KHz)
0,014 V
0,02 V
1,67
0,049 V
0,07 V
1,81
Dari ketiga kapasitor yang digunakan, terdapat perbedaan nilai U 2, Uripple (Vpp) dan F. Hal tersebut dikarenakan : a. skala V/div yang digunakan saat praktikum dan menggunakan software berbeda sehingga, berpengaruh pada nilai div vertikal dan horizontal. Maka masing-masing nilai U2, Uripple (Vpp) & F tidak sama. b. Jika pada simulasi software skala V/div-nya disamakan dengan skala V/div pada praktikum, maka gelombang sinyalnya menjadi terlalu tinggi.
CL
0,47 µF
V/div simulasi software
V/div sama dengan V/div saat praktikum
47 µF
100 µF
H. Kesimpulan
Penyearah setengah gelombang berfungsi untuk mengubah arus AC menjadi arus DC dengan satu diode yang mengubah gelombang sinusoida menjadi setengah gelombang. Prinsipnya sinyal input berupa siklus positif, sehingga diode bersifat ‘forward bias’ dan arus mengalir menuju beban (R) sebaliknya jika sinyal input berupa siklus negative, maka diode bersifat ‘reverse bias’ dan arus tidak mengalir. Dalam rangkaian penyearah, digunakan juga kapasitor sebagai filter fungsinya untuk memperkecil tegangan ripple. Hubungan kapasitor dan tegangan ripple berbading terbalik. Besar kecilnya harga kapasitor dapat menentukan harga tegangan ripple yang dihasilkan.
I. Tugas
1. Bagaimana menghitung harga yang ditunjukkan oleh voltmeter jika harga yang ada adalah hasil pengukuran oleh osiloskop ? Jawab :
Untuk menghitung : Vpp (Vripple) (Vripple) = div vertical vertical x skala V/div
Maka, Veff
=
2. Apakah tegangan DC yang dihasilkan bergantung pada harga kapasitor ? Jawab :
Kapasitor berpengaruh terhadap tegangan DC yang dihasilkan. 3. Apakah hubungan antara Vripple dan kapasitor ? Jawab :
Hubungan antara Vripple dan kapasitor berbanding terbalik. Jika harga kapasitor yang digunakan besar, maka Vripple yang dihasilkan semakin kecil sebaliknya, jika harga kapasitor yang digunakan kecil, maka Vripple yang dihasilkan semakin besar. 4. Mengapa frekuensi ripplenya 50 Hz ? Jawab :
Karena tegangan dari jala-jala listrik di Indonesia sebesar 50 Hz.
J. Referensi
adawiyah, r. (2012, september 2012). penyearah gelombang . Retrieved september 16,
2013,
from
ingenious
engineer:
http://blog.ub.ac.id/dhengineer/2012/09/27/penyearah-gelombang/ gunawan, p. n. (2012). makalah penyearah dan filter. makassar. filter. makassar. silvia, a. f. (2012, november 20). Penyearah Gelombang Setengah dan Penyearah Jembatan. Jembatan.
Retrieved
september
14,
2013,
from
coretan
sylvia
arifin:
http://silvia261.blogspot.com/2012/11/penyearah-gelombang-setengah-dan.html