LAPORAN PENYEARAH GELOMBANG PENUH (belajar elektronika dasar) BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang
Hampir sebagian besar peralatan elektronika menggunakan sumber daya listrik 220 volt / 50 Hz dari PLN. Beberapa peralatan seperti radio atau tape kecil menggunakan baterai sebagai sumber tegangan namun sebagian menggunakan listrik PLN sebagai sumber tenaganya. Untuk itu dibutuhkan suatu rangkaian yang dapat mengubah arus listrik bolak balik (AC) dari PLN menjadi arus listrik searah (DC). Komponen yang melaksanakan konversi ini disebut dengan rangkaian penyearah gelombang yang dalam perkembangannya dikembangkan menjadi suatu catu daya. Secara prinsip, rangkaian penyearah gelombang terdiri dari transformator, dioda, dan kondensator/kapasitor. Transformator merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk menurunkan dan menaikkan tegangan. Kondensator atau kapasitor berfungsi sebagai penyimpan muatan untuk sementara waktu dan merupakan filter (penyaring) pada rangkaian rectifier. Dioda merupakan komponen aktif yang digunakan sebagai penyearah arus listrik, pengaman arus dan tegangan listrik, serta pemblokir arus dan tegangan listrik. Rangkaian penyearah gelombang merupakan rangkaian yang mengubah gelombang sinus AC (Alternating Current) menjadi deretan pulsa DC Ini merupakan dasar atau langkah awal untuk memperoleh arus DC halus yang dibutuhkan oleh suatu peralatan elektronika. Bentuk dari suatu rangkaian penyearah pada pratikum ini yaitu rangkaian penyearah gelombang penuh. Oleh karena itu percobaan ini penting untuk dilakukan agar dapat diterapkan dalam aplikasi kehidupan sehari-hari 1.2.Rumusan Masalah Bagaiman bentuk tegangan yang dihasilkan oleh penyearah arus gelombang penuh? 1.3.Tujuan Mengamati bentuk tegangan yang dihasilkan oleh penyearah a rus gelombang penuh. 1.4.Definisi Istilah a. Penyearah / rectifier adalah pengubah sebuah tegangan arus listrik bolak-balik (AC) menjadi arus listrik searah (DC). b. Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. c. Gelombang adalah bentuk dari getaran yang merambat pada suatu medium d. Tegangan listrik adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt e. Panjang gelombang adalah jarak di antara unit berulang dari gelombang, yang diukur dari satu titik pada gelombang ke titik yang sesuai di unit berikutnya 1.5.Hipotesis
Bentuk tegangan yang dihasilkan oleh penyearah arus gelombang penuh yaitu setengah dari panjang gelombang dan rapat. 1.6.Tinjauan Masalah
Sebuah penyearah jembatan menyediakan menyediakan gelombang penuh perbaikandari perbaikan dari input AC dua kawat, sehingga biaya lebih rendah dan berat dibandingkan dengan penyearah dengan masukan 3-kawat dari transformator dari transformator dengan pusat-mengetuk dengan pusat-mengetuk gulungan sekunder. Menurut model Menurut model konvensional dari arus dari arus aliran awalnya didirikan oleh Benjamin oleh Benjamin Franklin dan masih diikuti oleh para insinyur paling hari ini, saat ini diasumsikan mengalir melalui konduktor listrik dari positif ke kutub negatif.Pada kenyataannya, elektron kenyataannya, elektron bebas dalam sebuah konduktor hampir selalu mengalir dari negatif ke kutub positif. Pada kebanyakan aplikasi, bagaimanapun, arah aliran arus yang sebenarnya tidak relevan. Oleh karena itu, dalam diskusi di bawah model konvensional dipertahankan. Dalam diagram di bawah ini, ketika keti ka input terhubung ke sudut kiri dari berlian adalah positif, dan input terhubung ke sudut kanan adalah negatif, arus mengalir dari terminal pasokan bagian atas ke kanan sepanjang jalan (positif) merahuntuk output , dan kembali ke terminal pasokan yang lebih rendah melalui jalur (negatif) biru.
Ketika input terhubung ke sudut kiri adalah negatif, dan masukan yang tersambung ke sudut kanan adalah positif, arus mengalir dari terminal pasokan ataske kanan sepanjang jalan (positif) merah untuk output, dan kembali kembali ke terminal pasokan lebih rendah melalui jalur (negatif) biru. [3]
Dalam setiap kasus, output kanan atas tetap positif dan kanan bawah output negatif. Karena ini adalah benar apakah input adalah AC atau DC, sirkuit ini tidak hanya menghasilkan output DC dari masukan AC, juga dapat menyediakan apa yang kadang disebut "perlindungan polaritas terbalik". Artinya, itu memungkinkan fungsi normal dari DC bertenaga tetap te tap saat baterai saat baterai telah dipasang ke belakang, atau ketika lead (kawat) dari sumber daya DC telah terbalik, dan melindungi peralatan dari kerusakan potensial disebabkan oleh polaritas terbalik.
Sebelum ketersediaan sirkuit terpadu , penyearah jembatan dibangun dari "komponen diskrit", yaitu, dioda terpisah. Sejak sekitar tahun 1950, komponen empat terminal tunggal yang berisi empat dioda terhubung dalam konfigurasi jembatan menjadi komponen komersial standar dan sekarang tersedia dengan berbagai tegangan berbagai tegangan dan peringkat saat ini. http://ndriewyadika.blogspot.com http://ndriewyadika.blogspot.com// Dan jika kita ingin menyearahkan listrik AC untuk mendapatkan penggunaan penuh kedua setengah siklus dari gelombang sinus. Maka konfigurasi penyearah yang berbeda harus digunakan. Dan sirkuit seperti ini disebut penyearah gelombang penuh. Dan dalam penyearah gelombang penuh ini digunakan transformator CT (Center Tapped) dan 2 buah dioda. seperti pada gambar di bawah ini.
penyearah gelombang penuh dengan trafo ct Pada setengah siklus pertama, ketika polaritas sumber tegangan positif (+) diatas dan negatif(-) dibawah. Pada saat seperti ini hanya dioda atas yang mengalirkan arus (bias maju) sedangkan dioda yang dibawah memblokir (bias mundur). Dan hanya setengah gulungan sekunder trafo bagian atas yang membawa aliran arus selama setengah siklus ini. seperti pada gambar dibawah ini.
penyearah gelombang penuh dengan trafo ct pada input setengah siklus positi Selama siklus berikutnya, polaritas AC berbalik. Sekarang dioda bagian lain (dioda bawah) yang mengalirkan arus (bias maju). Dan gulungan sekunder bagian bawah yang membawa arus selama setengah siklus ini. dan beban tetap melihat atau memperoleh setengah gelombang sinus dari polaritas yang sama dengan sebelumnya, yaitu positif diatas dan negatif dibawah. Lihat gambar dibawah.
penyearah gelombang penuh dengan trafo t rafo ct pada input setengah siklus negatif Salah satu kelemahan dari penyearah gelombang penuh ini adalah perlunya transformator CT. Dan jika diterapkan pada rangkaian dengan daya yang tinggi. Berarti diperlukan transformator CT yang juga lebih besar dan biayanya pun juga pasti sangat mahal
karena harga dari trafo CT yang mahal. Sehingga, ini mengakibatkan desain penyearah dengan trafo CT hanya terlihat pada aplikasi-aplikasi berdaya rendah atau kecil. Polaritas pada beban di penyearah gelombang penuh dengan trafo CT ini dapat dibalik dengan mengubah arah dioda. Selanjutnya, dioda terbalik dapat disejajarkan dengan penyearah positif-ouput yang ada. dan hasilnya adalah dual-polaritas penyearah gelombang penuh dengan trafo CT. Coba Coba lihat pada gambar dibawah berikut ini.
dua polaritas pada penyearah gelombang penuh versi CT(center tapped) Dan desain yang lain dari penyearah gelombang penuh yang lebih populer atau lebih sering digunakan adalah dengan sistem jembatan gelombang penuh. Dimana pada desain penyearah sistem jembatan ini dibangun dengan 4 buah dioda. Seperti gambar dibawah ini.
penyearah gelombang penuh versi sistem jembatan Arah aliran arus penyearah gelombang penuh sistem jembatan, pada setengah siklus positif dan setengah siklus negatif pada sumber gelombang AC dapat dilihat pada gambar dibawah ini. perhatikan terlepas dari polaritas input, arus mengalir dalam arah yang sama melalui beban. Ini berarti, setengah siklus negatif pada sumber merupakan setengah siklus positif pada beban. Pada penyearah gelombang penuh dengah sistem jembatan ini, arus mengalir melalui 2 dioda secara seri pada setengah siklus untuk kedua polaritas. Dan hal ini, akan menyebabkan tegangan jatuh sebanyak 2 kali untuk setiap setengah siklusnya. Dan jika pada dioda silikon berarti tegangan jatuhnya adalah 0,7 . 2 = 1,4 V . dan ini merupakan kerugian penyearah sistem jembatan bila dibandingkan dengan desain penyearah dengan transformator CT. Namun kerugian ini hanya menjadi masalah jika pasokan tegangan listrik yang sangat rendah.
penyearah gelombang penuh : aliran elektron pada setengah siklus positi
penyearah gelombang penuh : aliran elektron pada setengah siklus negati Untuk lebih mudah dalam hal mengingat ataupun memahami, maka tata letak semua dioda bisa diletakkan pada sikap horisontal, dan semua dioda menunjuk pada arah yang sama. Seperti gambar dibawah ini.
alternative layout penyearah gelombang penuh versi sistem jembatan Salah satu keuntungan dalam mengingat tata letak penyearah yang seperti diatas ini adalah hal tersebut bisa dikembangkan dengan lebih mudah ke dalam versi polyphase(fasa yang lebih dari satu), seperti versi rangkaian r angkaian penyearah gelombang penuh 3 phasa berikut ini.
penyearah gelombang penuh 3 fasa (poly phase) Dalam penyearah gelombang penuh versi polyphase ini, pulsa fasa bergeser saling tumpang tindih, sehingga menghasilkan ouput tegangan DC yang jauh lebih “halus” bila dibandingkan dengan penyearah gelombang penuh versi satu fasa. Coba perhatikan gambar dibawah ini yang menunjukkan penyearah gelombang penuh dari AC 3 fasa.
gambar. AC 3 fasa dan hasil keluaran(output) penyearah gelombang penuh Dalam setiap kasus penyearah, baik itu penyearah satu fasa(single phase) ataupun lebih(polyphase), jumlah tegangan AC yang bercampur dengan tegangan DC output penyearah disebut sebagai riak tegangan. Tegangan riak ini tidak diinginkan karena dalam kebanyakan kasus tujuan dari menyearahkan tegangan AC adalah untuk mendapatkan tegangan DC yang “murni ”. Pada tingkat daya yang tidak terlalu besar, tegangan riak ini dapat dikurangi dengan penyaringan atau filter. Dan filter yang digunakan pada umumnya adalah filter pasif LC. http://trikueni-desain-sistem.blogspot.com/2013/10/Rangkaian-Dioda-Penyearah.html
a. Penyearah Dilengkapi Filter Kapasitor Agar tegangan penyearahan gelombang AC lebih rata dan menjadi tegangan DC maka dipasang filter kapasitor pada bagian output rangkaian penyearah seperti terlihat pada gambar berikut.
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) yang dpat diformulasikan sebagai berikut :
Kemudian untuk nilai riple tegangan yag ada dapat dirumuskan sebagai berikut :
http://electrozone94.blogspot.com/2013/10/penyearah-rectifier.html
BAB II METODOLOGI 2.1. Alat dan Bahan
NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9
NAMA ALAT/BAHAN Hambatan tetap 470 ohm Dioda IN4002 Papan rangkaian Jembatan penghubung Saklar 1 kutub Kabel penghubung merah Kabel penghubung hitam Catu-daya osiloskop
Jumlah 1 4 1 5 1 1 1 1 1
2.2. Langkah Kerja A. Persiapan Percobaan 1. Alat dipersiapkan sesuai dengan daftar alat dan bahan. 2. Rangkaian dibuat seperti gambar percobaan. a. Saklar dibuat pada posisi terbuka (posisi 0). b. osiloskop berfungsi untuk untuk memperlihatkan bentuk tegangan listrik. 3. osiloskop dihubungkan ke sumber tegangan PLN (alat dalam keadaan mati/off) a. atur kepekaan input vertikal pada posisi 2 atau 1 vol/div. b. atur sweep time pada posisi 5 ms/div. c. atur kepekaan probe pada posisi 1x. d. osiloskop dalam keadaan terkalibrasi. 4. catu daya dihubungkan ke sumber tegangan PLN (alat masih dalam keadaan mati/off). 5. pilih tegangan keluaran catu daya 3 V AC. 6. rangkaian dihubungkan ke catu daya (gunakan kabel penghubung). B. Langkah-langkah percobaan 1. osiloskop dihidupkan dan tunggu tunggu beberapa saat hingga terlihat garis pada layar. Lakukan pengaturan secukupnya pada tombol tombol posisi hingga garis berimpit dengan sumbu X. Jika garis terlihat tidak stasioner (berkedip), atur tombol sweep time hingga diperoleh garis stasioner. 2. skala input diatur pada posisi graoun (GND) 3. osiloskop dihubungkan ke rangkaian pada titik A dan B (dengan menggunkan kabel probe) 4. catu daya dihidupkan, dan saklar S ditutup , kemudian skala input osiloskop digeser pada posisi AC, amati dan gambarkan bentuk bentuk tegangan pada kolom hasil pengamatan. 5. skalar S dibuka (posisi 0) dan pindahkan hubungan osiloskop dengan rangkaian pada titik C dan D, kemudian skala input osiloskop digeser pada posisi DC. 6. saklar S ditutup (posisi 1) kemudian amati dan gambarkan bentuk tegangan pada kolom hasil pengamatan. 7. setelah selesai, matikan kembali osiloskop dan catu-daya. 2.3. Gambar Percobaan
BAB III HASIL dan PEMBAHASAN 3.1 Data
3.3. Pembahasan Pratikum penyearah arus setengah gelombang ini bertujuan mengamati bentuk tegangan yang dihasilkan oleh penyearah gelombang penuh. Untuk mengamati bentuk tegangan yang dihasilkan kami menggunakan osiloskop untuk menampilkan bentuk tegangannya yang berupa gelombang. Sedangkan komponen untuk penyearah arus, kami menggunakan dioda. Yang mana fungsinya sebagai penyearah arus. Dalam percobaan ini untuk mendapatkan gelombang penuh kami menggunakan empat dioda, yang mana perbedaan pda pratikum penyearah setengah gelombang hanya menggunkan satu dioda. Pada pratikum dilakukan dengan cara menghubangkan osiloskop dengan rangkaian pada titik A dan B dengan menggunakan probe. Titik ini dihubungkan dengan tegangan te gangan AC. Langkah selanjutnya dengan menghubungkan osiloskop pada titik C dan D, yang dihubungkan dengan tegangan DC. Setelah dilakukan percobaan perata arus, kita dapatkan bentuk tegangan seperti pada gambar yang termuat dalam tabel pengamatan. Dari hasil data pengamatan Gambar pertama menunjukkan hasil penyearahan arus gelombang penuh dimana arus bolak balik . lalu pada gambar kedua arus diubah menjadi searah sehingga grafik sinusoidalnya menjadi setengah gelombang-setengah gelombang yang rapat. Yang menjadi dasar dari penyearah adalah sifat dioda yang hanya menyearahkan arus pada satu arah tegangan (arah maju ) saja, saja , sedang pada arah yang berlawanan (arah mundur) arus yang dilewatkan sangat kecil dan diabaikan. Karena sifat dioda yang hanya menyearahkan arus pada satu arah te gangan positif saja maka dioda dapat dirangkaikan sedemikian rupa sehingga dapat menghasilkan arus searah. Walaupun arus bolak-balik sudah tersedia, arus searah sering dibutuhkan untuk memberi daya seperti pada radio, atau kalkulator. kalkulator. Proses konversi arus bolak-balik menjadi arus searah disebut penyearahan. Elemen dasar dalam penyearahan ini adalah dioda. Dioda pertama, yang dikembangkan oleh John
Fleming pada tahun 1904, berupa tabung vakum yang berisi dua elemen. Katoda yang memancarkan electron dan anoda yang disebut plat, berfungsi mengumpulkan electron yang dipancarkan. Ciri penting dioda ialah bahwa dioda ini mengkonduksi arus dalam satu arah dan tidak dalam arah lain. Sebagian besar dioda yang digunakan sekarang merupakan piranti semikonduktor. Lambang untuk dioda sebagai elemen rangkaian ialah ini memperlihatkan arah arus yang dilewatkan melalui dioda tersebut.
. Tanda panah
BAB IV PENUTUP 4.1. Kesimpulan Penyearah arus gelombang penuh adalah penyearah arus yang menggunakan lebih dari satu dioda sehingga keluaran yang dihasilkan adalah bentuk gelombang penuh, dimana pada tegangan te gangan dioda positif arus dioda mengalir, dan pada tegangan negatif ne gatif arus dioda juga mengalir.
a. b. c.
d.
4.2. Saran Dalam melakukan praktikum , praktikan di tuntut ketelitian, kesabaran , sehingga data yang diperoleh valid. Sebaiknya dalam satu hari hanya dilakukan 1 buah praktikum dan tidak lebih, sehingga praktikan dapat memaami percobaan tersebut dengan baik. Sebelum melakukan praktikum, pratikan harus mempelajari dan memahami dahulu materi yang akan dipraktikumkan, dipraktikumkan, serta membaca dan memahami buku panduan panduan yang berkaitan dengan praktikum yang akan dilakukan pada waktu itu. Hal ini bertujuan agar dalam pelaksanaan praktikum tidak kesulitan untuk melakukan praktikum dan agar praktikum berjalan dengan lancar. Saat melakukan praktikum harus mengikuti prosedur yang ada.
