LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM ELEKTRONIKA I “PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG“ Tanggal praktikum
: 10 November 2016
Tanggal Pengumpulan
: 16 November 2016
Waktu praktikum
: 11.10-13.30 WIB
Nama
: Nur Afriyati Yakin
NIM
: 11150163000013
Kelompok/Kloter
: 5 (Lima) / 2 (dua)
Nama Anggota
:
1. Neng Fauziah Murdani (11150163000001) 2. Nurul Fitriyani (11150163000008) 3. Winna Normala (11150163000011) Kelas
: Pendidikan Fisika 3A
LABORATORIUM FISIKA DASAR PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2016
PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG
A. TUJUAN PRAKTIKUM 1. Memahami prinsip kerja penyearah setengah gelombang 2. Memahami fungsi dioda sebagai penyearah 3. Mengetahui pengaruh kapasitor terhadap tegangan keluaran 4. Mengetahui hubungan kapasitor dengan resistor 5. Mengetahui dan membandingkan nilai VA dan VB
B. DASAR TEORI Penyearah setengah gelombang, suatu rangkaian yang mengubah tegangan AC menjadi DC berdenyut.1 Artinya, hasil penyearah hanya pada bagian positif, yaitu setengah panjang gelombang
dari
tegangan
bolak
balik
sebagai
sumbernya. Untuk mengurangi besarnya tegangan yang sampai ke dioda digunakan trafo yang kumparan primernya dapat langsung dihubungkan ke jala-jala listrik. Penyearah setengah gelombang memakai karakteristik dioda yang hanya bisa dilalui arus satu arah saja. Adapun salah satu fungsi dioda yaitu sebagai penyearah dan terdapat pada dioda jenis rectifier.2 Tegangan input dengan arus bolak balik melewati satu dioda penyearah kemudian pada outputnya tampak melewati “gunung” dari sinyal sinus dan menghambat fase “lembahnya”. Hal ini mengakibatkan keluaran dari penyearah setengah gelombang memilii banyak riak (riple) dan membutuhkan kapasitor yang besra untuk me-“halus”kannya. Penyearah setengah gelombang memiliki riak (riple) yang besar pada tegangan DC sehingga membutuhkan kapasitor yang besar. Fungsi kapasitor pada penyearah setengah gelombang yaitu untuk menekan riple yang terjadi dari proses penyearahan dan untuk memperkecil riak tegangan. Filter digunakan untuk memperkecil riak tegangan yang berfungsi untuk meloloskan komponen searah dan mencegah
1 2
Malvino, Prinsip-prinsip Elektronik, (Jakarta: Erlangga,1981) hlm. 59 Eduard Rusdianto, Penerapan Konsep Dasar Listrik dan Elektronika, (Yogyakarta: Penerbit Kanisius) hlm. 42
komponen bolak balik. Dengan menambahkan kapasitor pada rangkaian penyearah setengah gelombang ,maka riak akan sangat ditekan.3 Tegangan (arus) efektif atau rms (root-mean-square) adalah tegangan (arus) yang terukur oleh voltmeter (ampere-meter). Karena harga Vm pada umumnya jauh lebih besar daripada maka
pada
(tegangan cut-in dioda), pembahasan
penyearah
ini
diabaikan. Prinsip kerja penyearah setengah gelombang adalah bahwa pada saat sinyal input berupa siklus positif maka diode mendapat bias maju sehingga arus (i) mengalir ke beban (
.
Dan sebaliknya bila sinyal input berupa siklus negatif maka dioda mendapat bias mundur sehingga tidak mengalir arus. Bentuk gelombang tegangan input (Vi) ditunjukkan pada (b) dan arus beban (i) pada (c) dan gambar 2.1.4 Penyearah setengah gelombang memiliki kelebihan dari segi rangkaian yang sangat simpel dan sederhana. Karena menggunakan satu dioda maka biaya yang dibutuhkan untuk rangkaian lebih murah. Kelemahan dari penyearah setengah gelombang adalah keluarannya memiliki riak (ripple) yang sangat besar sehingga tidak halus dan membutuhkan kapasitor besar pada aplikasi frekuensi rendah seperti listrik PLN 50Hz. Kelemahan ini tidak berlaku pada aplikasi power supply frekuensi tinggi seperti pada rangkaian SMPS yang mempunyai duty cycle diatas 90%. Kelemahan penyearah setengah gelombang lainnnya adalah kurang efisien karena hanya mengambil satu siklus sinyal saja. Artinya siklus yang lain tidak diambil alias dibuang. Ini mengakibatkan keluaran dari penyearah setengah gelombang memiliki daya yang lebih kecil. 5
3
Anonim. Penyearah Setengah Gelombang.2015. diakses dari www.elektronika-dasar.web.id pada tanggal 13 November 2016, pukul 12.15 WIB 4 5
Surjono . Elektronika: Teori dan Penerapan.( Jember: Cerdas UletKreatif.2007) hlm 28-29
Eko Purnomo, Penyearah Setengah Gelombang. 2015. Diakses dari (http://www.nulisilmu.com/2015/08/penyearah-setengah-gelombang.html, diakses pada tanggal 14 November 2016, pukul 11.30 WIB)
C. ALAT DAN BAHAN No
Gambar
Alat dan bahan
1
Papan plug-in
2 Resistor 100 kΩ dan 4,7 kΩ
3 Dioda 1N4002
4 Kapasitor 1 µF/35V dan 10 µF/35V
5
Multimeter digital
6
Osiloskop
7
Kabel penghubung
8
Jumper
D. LANGKAH PERCOBAAN No 1
Gambar
Langkah Percobaan menyiapkan semua alat dan bahan yang akan digunakan. Dalam praktikum ini dilakukan dua percobaan yang berbeda yaitu proses penyearah gelombang dan pengaruh kapasitor
2 Untuk percobaan yang pertama yaitu proses penyearah gelombang. menyiapkan papan plug-in, sumber tegangan
AC,
dioda
1N4002,
resistor 100 kῼ, multimeter digital, dan osiloskop.
3.
Dengan keadaan sumber tegangan AC mati, membuat rangkaian pada papan
plug-in
disamping.
seperti
gambar
4
menghidupkan sumber tegangan AC.
Dengan menggunakan multimeter digital yang diatur pada pengukuran AC, mengukur tegangan pada titik A,
Dengan menggunakan multimeter digital yang diatur pada pengukuran DC, mengukur tegangan pada titik B.
5
Dengan
menggunakan
osiloskop
yang diatur pada pengukuran DC, hubungkan ch.1 ke titik A dan ch.2 ke titik B. Tempatkan pembacaan Ch.1 pada bagian atas tampilan osiloskop dan Ch.2 pada bagian bawah. Sket gambar yang tampak pada grafik langkah percobaan no.3. Matikan sumber AC.
6
Untuk percobaan yang kedua yaitu pengaruh kapasitor pada rangkaian penyearah setengah gelombang. menyiapkan kapasitor tantalum 1 µF/35V, kapasitor elektrolit
10
µF/35, dan penghambat 4,7 kΩ. Dengan gambar
masih pada
menggunakan percobaan
no.3,
menambahkan kapasitor yang tertera pada
bagian
rangkaian
yang
gambarnya bergaris putus-putus.
7
.
menghubungkan multimeter yang telah diatur pada pengukuran DC pada titik B.
Menghidupkan sumber tegangan AC dan sket sinyal yang tampak pada osiloskop
8
Pada
hasil
bahwa
pengukuran
dengan
kapasitor
hasil
mendekati
sinyal
terlihat
menggunakan penyearahan DC.
Tampak
masih terdapat sisa-sisa gelombang pada titik B. Sinyal ini disebut riak (ripple) dan dinyatakan besarnya oleh tegangan riak (Vr). Untuk mengukur besarnya tegangan riak tersebut dapat dilakuakan prosedur percobaan berikut: a. mengatur pengukuran untuk Ch.2 osiloskop pada pembacaan AC b. mengukur tegangan puncak ke puncak riak di titik B, dan catatlah hasilnya c. Mematikan sumber tegangan AC d. menukar kapasitor 1 µF/35V dengan kapasitor 10 µF/35V e. melihat hasil pengukuran titik B dari osiloskop dan multimeter digital, kemudian catat hasilnya f. Mematikan sumber tegangan AC g. menukar resistor 100 kΩ dengan resistor 4,7 kΩ h. meihat hasil pengukuran titik B
dari osiloskop dan multimeter digital, kemudian catat hasilnya i. Mematikan sumber tegangan AC j. melepaskan resistor 4,7 kΩ k. melihat hasil pengukuran titik B dari osiloskop dan multimeter digital, kemudian catat hasilnya l. mengubah
pengaturan
Ch.2
osilsokop untuk pengukuran DC. menampilkan Ch.1 pada bagian atas tampilan osiloskop dan Ch.2 di bawahnya m. Sket gambar yang tampak pada osiloskop. Setelah praktikum selesai dilakukan merapikan kembali alat dan bahan ke tempat semula.
E. DATA PERCOBAAN 1. Proses penyearahan gelombang Hasil pengukuran multimeter
Hasil pengukuran osiloskop
Pengukuran
VA (Volt) VB (Volt)
0,18 x
= 0,25 -
Pengukuran
Pengukuran
Nilai puncak
-
0,18
6
4,94 x π =
4,99
3
15,51
Tegangan
Div vertikal
Div horizontal
osiloskop
osiloskop
VA (Volt)
6
VB (Volt)
3
Sketsa grafik
Volt/Div
Time/Div
4
5V
5 ms
4
5V
5 ms
2. Pengaruh kapasitor No Kapasitor Resistor Pengukuran (
(k
Multimeter
Div
Div
V/div
Vertikal Horizontal
t/div (ms)
(v) 1
1
100
13,62
2,1
4
2V
5
2
10
100
14,66
2,5
4
0,4 V
5
3
10
4,7
12,61
3,8
4
1V
5
4
10
-
14,90
0,8
4
5 mV
5
Sketsa grafik Grafik
keterangan
Kapasitor
= 1 µF/35 V
Resistor
= 100 kΩ
Time/DIV
= 5 ms
V/DIV
=1V
Kapasitor
= 10 µF/35 V
Resistor
= 100 kΩ
Time/DIV
= 5 ms
V/DIV
= 0,1 V
Kapasitor
= 10 µF/35 V
Resistor
= 4,7 kΩ
Time/DIV
= 5 ms
V/DIV
=1V
Kapasitor
= 10 µF/35 V
Resistor
=-
Time/DIV
= 5 ms
V/DIV
= 5 mV
F. PENGOLAHAN DATA 1. Proses Penyearahan Gelombang Pengukuran Osiloskop VA
VB
Tegangan puncak ke puncak
Tegangan puncak ke puncak
(
(
Tegangan Maksimum (
Tegangan Maksimum (
Tegangan Efektif
Tegangan Efektif
Periode
Periode
T = Div horizontal
time/div
Frekuensi
T = Div horizontal
time/div
Frekuensi
Hasil Pengukuran Multimeter VA Tegangan
VB Tegangan
2. Pengaruh Kapasitor Pengukuran Osiloskop 1. Kapasitor 1 μF, Hambatan 100
2. Kapasitor 10 μF, Hambatan 100
kΩ
Tegangan puncak ke puncak
kΩ
(
Tegangan Maksimum (
Tegangan puncak ke puncak (
Tegangan Maksimum (
Tegangan Efektif
Tegangan Efektif
Periode
Periode
T = Div horizontal
time/div
Frekuensi
3. Kapasitor 10 μF, Hambatan 4,7
T = Div horizontal
Tegangan puncak ke puncak
hambatan
(
Frekuensi
4. Kapasitor 10 μF, Tanpa
kΩ
time/div
Tegangan puncak ke puncak (
Tegangan Maksimum (
Tegangan Maksimum (
Tegangan Efektif
Tegangan Efektif
Periode
T = Div horizontal
time/div
Periode T = Div horizontal
time/div
Frekuensi
Frekuensi
Pengukuran multimeter 1. Kapasitor 1 μF, Hambatan 100 kΩ
3. Kapasitor 10 μF, Hambatan 4,7 kΩ
2. Kapasitor 10 μF, Hambatan 100 kΩ
4. Kapasitor 10 μF, Tanpa hambatan
G. PEMBAHASAN Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan mengenai penyearah setengah gelombang ini dilihat dari grafik sinyal pada osiloskop bahwa pada channel 1 nampak grafik gelombang penuh ( sempurna ) arus bolak balik (AC), namun di channel 2 nampak grafik setengah gelombang, arus searah (DC). Hal ini dikarenakan adanya dioda. Menurut teori bahwa “sifat dioda yang hanya mengalirkan arus pada satu arah maka selama setengah gelombang berikutnya dioda akan membelokkan arus,ini berarti tidak ada arus yang mengalir selama setengah gelombang tersebut.” (Eduard,1999:42). Hal inilah yang menyebabkan gelombang hanya setengah pada channel 2 ketika melewati dioda. Dengan adanya dioda, arus AC bisa diubah menjadi arus DC, dengan prinsip kerja bahwa dioda hanya bisa dilalui arus satu arah saja yaitu
hanya melewatkan siklus positif dari sinyal AC. Pada saat tegangan sumber mencapai setengah gelombang yaitu 1800, polaritas tegangan terbalik. Pada percobaan pertama menurut hasil pengukuran osiloskop di channel 1 ( VA) diperoleh Vpp sebesar 30 V, Vmaks sebesar 15 V. Sedangkan, pada channel 2 (VB) diperoleh Vpp sebesar 15 V dan Vmaks sebesar 7,5 V. Ini berarti VA lebih besar daripada VB. Karena pada VB sudah melewati dioda sehingga gelombang yang terbentuk hanya setengahnya. Namun pada pengukuran multimeter VA sebesar 0,25 V, VB sebesar 15,51 V. Pada percobaan kedua mengenai pengaruh kapasitor, dengan menggunakan kapasitor 1
dan resistor 100 k
Menggunakan kapasitor 1 0,125 V. Menggunakan kapasitor 1 1,9 V. Menggunakan kapasitor 1
diperoleh Vmaks sebesar 1,05 V.
dan resistor 100 k
diperoleh Vmaks sebesar
dan resistor 4,7 k
diperoleh Vmaks
tanpa resistor diperoleh Vmaks sebesar
0,002 V. Ini berarti semakin besar kapasitas kapasitor, maka semakin kecil tegangan yang dihasilkan dan keluaran akan semakin halus mendekati arus DC. Semakin besar resistansi yang digunakan maka besar pula nilai tegangan yang dihasilkan, hal ini sesuai dengan fungsi resistansi itu sendiri yaitu sebagai penghambat atau membatasi arus yang mengalir dalam suatu rangkaian tertutup yang menyebabkan nilai tegangan berbanding lurus dengan nilai resistansi. Sedangkan pengaruh adanya resistansi dalam rangkaian penyearah setengah gelombang yaitu untuk menghambat atau memperkecil arus yang mengalir, sehingga semakin besar resistansi yang digunakan maka semakin kecil arus, dan semakin besar tegangan yang dihasilkan, namun pada praktikum ini nilai tegangan tidak tepat, dimana hasil tegangan dari resistansi besar menghasilkan tegangan yang lebih kecil dari resistansi yang kecil. Seharusnya sesuai dengan hukum ohm yakni V = I R, yang artinya nilai tegangan akan berbanding lurus dengan besarnya hambatan yang bekerja. Tegangan input dengan arus bolak balik melewati satu dioda penyearah kemudian pada outputnya tampak melewati “gunung” dari sinyal sinus dan menghambat fase “lembahnya”. Hal ini mengakibatkan keluaran dari penyearah setengah gelombang memilii banyak riak (riple) dan membutuhkan kapasitor yang besra untuk me-“halus”-kannya. Penyearah setengah gelombang memiliki riak (riple) yang besar pada tegangan DC sehingga membutuhkan kapasitor yang besar. Fungsi kapasitor pada penyearah setengah gelombang yaitu untuk menekan riple yang terjadi
dari proses penyearahan dan untuk memperkecil riak tegangan. Filter digunakan untuk memperkecil riak tegangan yang berfungsi untuk meloloskan komponen searah dan mencegah komponen bolak balik. Dengan menambahkan kapasitor pada rangkaian penyearah setengah gelombang ,maka riak akan sangat ditekan. H. KESIMPULAN Berdasarkan percobaan yang sudah dilakukan dapat disimpulkan bahwa : 1. Prinsip kerja penyearah setengah gelombang yaitu dengan memanfaatkan karakteristik dioda yang idealnya hanya mengalirkan arus pada satu arah saja,dengan melewatkan siklus positif dari sinyal AC menuju sinyal DC. 2. Penyearah setengah gelombang memakai karakteristik dioda yang hanya bisa dilalui arus satu arah saja. Adapun salah satu fungsi dioda yaitu sebagai penyearah dan terdapat pada dioda jenis rectifier 3. output dari penyearah gelombang menghasilkan banyak riak (ripple) sehingga dibutuhkan kapasitor untuk menghaluskannya hal ini berfungsi untuk menghasilkan arus DC yang efektif. 4. Semakin besar kapasitas kapasitor, maka semakin kecil tegangan yang dihasilkan dan keluaran akan semakin halus mendekati arus DC. Semakin besar resistansi yang digunakan maka besar pula nilai tegangan yang dihasilkan, hal ini sesuai dengan fungsi resistansi itu sendiri yaitu sebagai penghambat atau membatasi arus yang mengalir dalam suatu rangkaian tertutup yang menyebabkan nilai tegangan berbanding lurus dengan nilai resistansi. 5. Nilai tegangan di channel 1 (VA) lebih besar daripada nilai tegangan di channel 2 (VB) I. KOMENTAR 1. Praktikan harus lebih teliti dalam melakukan percobaan 2. Praktikan harus memahami mengenai meteri yang bersangkutan dengan percobaan 3. Masih terjadi kesalahan dalam membuat rangkaian, sehingga data yang diperoleh tidak sesuai.
J. DAFTAR PUSTAKA Malvino. 1981. Prinsip-prinsip Elektronika. Jakarta: Erlangga. Rusdianto,Eduard. 1999. Penerapan Konsep Dasar Listrik dan Elektronika. Yogyakarta: Penerbit Kanisius. Surjono, Herman Dwi. 2007. Elektronika: Teori dan Penerapan. Jember: Cerdas Ulet Kreatif. Kho dickson Anonim. Penyearah Setengah Gelombang.2015. diakses dari www.elektronikadasar.web.id Purnomo, Eko. 2015. Penyearah Setengah Gelombang. Diakses melalui http://www.nulisilmu.com/2015/08/penyearah-setengah-gelombang.html.
TUGAS PASCA PRAKTIKUM
1. Sebutkan kesimpulan dari praktikum ini ? Jawab : Keluaran dari penyearah gelombang menghasilkan banyak riak (ripple) sehingga pada saat itulah kapasitor dibutuhkan untuk menghaluskannya hal ini berfungsi untuk menghasilkan arus DC yang efektif. Semakin besar kapasitas kapasitor, maka semakin kecil tegangan yang dihasilkan dan keluaran akan semakin halus mendekati arus DC. Semakin besar resistansi yang digunakan maka besar pula nilai tegangan yang dihasilkan, hal ini sesuai dengan fungsi resistansi itu sendiri yaitu sebagai penghambat atau membatasi arus yang mengalir dalam suatu rangkaian tertutup yang menyebabkan nilai tegangan berbanding lurus dengan nilai resistansi. Nilai tegangan di channel 1 (VA) lebih besar daripada nilai tegangan di channel 2 (VB) 2. Buatlah grafik hubungan antara hambatan terhadap tegangan output, dan kapasitor dengan tegangan output! Jawab : Grafik hubungan antara hambatan terhadap tegangan output
Hubungan Antara Hambatan Terhadap Tegangan Output Tegangan (V)
4 3 2
Hubungan Antara Hambatan Terhadap Tegangan Output
1 0 0 kΩ
4,7 kΩ
100 kΩ
Hambatan (kΩ)
Grafik hubungan antara kapasitor terhadap tegangan output
Hubungan Antara Kapasitor Terhadap Tegangan Output Tegangan (V)
2,5 2 1,5 Hubungan Antara Kapasitor Terhadap Tegangan Output
1 0,5 0 1 µF/35 V
10 µF/35 V
Kapasitor (µF/35 V)
3. Kesalahan relatif antara tegangan input dan output dengan multimeter terhadap tegangan yang ada di osiloskop , sisipkan gambar sinyal yang ada di osiloskop! Jawab :
Tegangan pada osiloskop di anggap sebagai teori karena menghasilkan data sesuai teori bahwa nilai VB adalah nilai Vmax nya VA. Tegangan pada osiloskop: Input
= 30 Volt
Output
= 15 Volt
Tegangan multimeter: Input
= 0,25 Volt
Output
= 15,51 Volt
Kesalahan relative input
=|
Kesalahan relative output
=|
|
= 99,17% | = 3,4%
Kesalahan relatif yang terlalu besar pada tegangan input osiloskop dan multimeter bisa saja terjadi, dikarenakan kesalahan paralaks atau kesalahan dalam merangkai rangkaian. Jadi pada pengukuran tegangan input antara tegangan pada osiloskop dan multimeter bisa dikatakan gagal dan tidak berhasil.
LAMPIRAN
