LAPORAN LABORATORIUM PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI TELEKOMUNIKASI
Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Praktik Elektronika DOSEN PENGAMPU:
Benny Nixon, ST, MT.
Nama Praktikum: Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Pembalik Phasa Di Susun Oleh :
1. Agnes Christi R. S. S.
1317030001
2. Dhani Wahyuningtias Hafsha
1317030029
3. Muhammad Farhan
1317030059
Kelas/Kelompok : TT-2A/Kelompok 6 Tanggal Pelaksanaan Praktikum : 4 April 2018 Tanggal Penyerahan Penyerahan Laporan : 22 April 2018
JURUSAN ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI JAKARTA JAKARTA 2018 1
Daftar Isi
Penyearah Gelombang Penuh Dengan Pembalik Phasa . ………….……….3 A. Tujuan Pecobaan ............................................................................... 3 B. Dasar Teori ....................................................................................... 3 C. Alat yang Digunakan ........................................................................ 5 D. Langkah Percobaan ........................................................................... 5 E. Data Hasil Percobaan ........................................................................ 6 F. Perhitungan …………………………………………………………6 G. Pembahasan ...................................................................................... 7 H. Kesimpulan ....................................................................................... 8 I.
Pertanyaan ………………………………………………………….9
Lampiran ........................................................................................................ 11 Daftar Pustaka ................................................................................................ 13
2
PENYEARAH GELOMBANG PENUH DENGAN PEMBALIK PHASA Tujuan Percobaan
Menyelidiki dan mempelajari sifat-sifat dari bermacam-macam rangkaian penyearah.
Mempelajari karakteristik dan sifat bermacam-macam filter untuk penyearah gelombang.
Dasar Teori
Konsep dasar penyearah gelombang yang dimaksud dalam artikel ini adalah konsep penyearah gelombang dalam suatu power supply atau catu daya. Penyearah gelombang (rectifier) adalah bagian dari power supply atau catu daya yang berfungsi untuk mengubah sinyal tegangan AC (Alternating Current) menjadi tegangan DC (Direct Current). Komponen utama dalam penyearah gelombang adalah dioda yang dikonfiguarsikan secara forward bias. Dalam sebuah power supply tegangan rendah, sebelum tegangan AC tersebut di ubah menjadi tegangan DC maka tegangan AC tersebut perlu di turunkan menggunakan Transformator Stepdown. Ada 3 bagian utama dalam penyearah gelombang pada suatu Power Supply yaitu, penurun tegangan (Transformer), penyearah gelombang / Rectifier (dioda) dan Filter (kapasitor).
Yang dibahas pertama yaitu Rectifier adalah alat yang digunakan untuk mengubah sumber arus bolak-balik (AC) menjadi sinyal sumber arus searah (DC). Penyearah gelombang penuh dengan menggunakan trafo CT dapat dibuat menggunakan 2 buah dioda D1 dan D2 seperti pada gambar dibawah.
3
c) Gambar
a) Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Menggunakan Kapasitor b) Masukan dan Keluaran yang dihasilkan pada Osiloskop c) Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Tanpa Kapasitor
Penjelasan untuk gambar a) dan b) Terminal sekunder dari Trafo CT mengeluarkan dua buah tegangan keluaran yang sama tetapi fasanya berlawanan dengan titik CT sebagai titik tengahnya. Kedua keluaran ini masing-masing dihubungkan ke D1 dan D2, sehingga saat D1 mendapat sinyal siklus positip maka D2 mendapat sinyal siklus negatip, dan sebaliknya. Gambar 2 menunjukkan rangkaian penyearah gelombang penuh dengan menggunakan trafo CT. Untuk gambar c) Filter Kapasitor, dengan menambahkan kapasitor paralel dengan beban R pada rangkaian penyearah setengah gelombang, maka riak tegangan akan sangat ditekan. Sebagaimana diketahui, kapasitor dapat menyimpan energi. Pada saat tegangan sumber naik, kapasitor akan terisi sampai mencapai tegangan maksimum. Pada saat tegangan sumber menurun, kapasitor akan melepaskan energi yang disimpannnya melalui beban (karena pada saat ini dioda tidak konduksi). Dengan demikian beban akan tetap memperoleh aliran energi walaupun dioda tidak konduksi. Selanjutnya bila dioda konduksi lagi, kapasitor akan terisi dan energi yang tersimpan ini akan dilepaskan lagi pada waktu dioda tidak konduksi dan demikian seterusnya. Filter semacam ini tentu saja dapat digunakan pada penyearah gelombang penuh. Arus DC rata-rata yang dihasilkan dari rangkaian penyearah gelombang penuh ini adalah dua kali dari arus rata-rata yang dihasilkan oleh penyearah setengah gelombang yakni: IAV = 0,637 ∙ I MAX
4
Alat-Alat yang Digunakan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Trafo Step Down 6V
: 1 Buah
Multimeter
: 2 Buah
Osiloskop
: 1 Buah
Dioda Silikon
: 1 Buah
Resistor
: 4K Ohm
Kapasitor
: 1uF;22uF;100uF;1000uF
Kabel-kabel Penghubung
Langkah Percobaan B. Penyearah gelombang penuh 1. Membuat rangkaian seperti Gambar rangkaian 1 dengan R L sebesar 4 kΩ dan Vin (AC) =
24 Vpp
Gambar 1. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Tanpa Kapasitor
Gambar 2. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Dengan Kapasitor
2. Mengukur besar Vout (DC) dan Iout (DC) 3. Menggambar bentuk gelombang Vin (AC) dan Vout (DC) 4. Memasang kapasitor 1µF 5. Melakukan langkah 2 dan 3 6. Untuk pengukuran menggunakan Kapasitor, menggunakan gambar 2 7. Mengganti kapasitor dengan kapasitor 22µF, 100µF, 1000µF dan melakukan langkah 2 dan 3.
5
Data Hasil Percobaan
Tabel 2 Penyearah Gelombang Penuh dengan Pembalik Phasa Vin (AC)
Vout (DC)
Iout (DC)
Ukur
Hitung
Osiloskop
Ukur
Hitung
Osiloskop
Tanpa C C = 1uF
6,51 V 6,51 V
5,25 V 6V
5,39 V 3,76 V
5,724 V 5,6 V
1,32 mA 1,51 mA
1,34 mA 0,94 mA
1,431 mA 1,4 mA
C = 22uF C = 100uF
6,56 V 6,55 V
8V 8,16 V
7,97 V 8,31 V
8,08 V 8,22 V
2,02 mA 2,05 mA
1,99 mA 2,07 mA
2,02 mA 2,055 mA
C = 1000uF
6,60 V
8,22 V
8,39 V
8,4 V
2,07 mA
2,09 mA
2,1 mA
Perhitungan Osiloskop
Tanpa C: o
o
Dengan C = 1 µF : o
o
o
, = → = 8,48 = 8,0 8 , = → = = 2,0 2
Dengan C = 100 µF: o
o
= → =8,60 = 5,6 , = → = = 1,4
Dengan C = 22 µF: o
= 0,6 36 → 0,6 36 . 8,6 0 = 5,4 6 , = → = = 1,3 6
, = → = 8,32 = 8,2 2 , = → = = 2,055
Dengan C = 1000 µF: o
o
= → = 8,4 = 8,4 , = 2,1 = → = 6
Perhitungan Teori
Tanpa C: o
o
Dengan C = 1 µF : o
o
o
−
. . . = + → = 8,48 ( .. . . . −+ ) = 7,97 , = → = = 1,99
Dengan C = 100 µF: o
. . . − = + → = 8,48 ( . . . −+ ) = 3,76 , = → = = 0,9 4
Dengan C = 22 µF:
= 0,6 36 → 0,6 36 . 8,4 8 = 5,3 9 , = → = = 1,34
−
. . . = + → = 8,48 ( .. . . . − + ) = 8,31 , = → = = 2,077
Dengan C = 1000 µF: o
−
. . . = + → = 8,48 ( .. . . . − + ) = 3,39 , = → = = 2,098
Pembahasan
Berdasarkan hasil dari pengukuran dan perhitungan terdapat perbedaan angka yang tidak jauh berbeda. Ada beberapa faktor, yaitu seperti nilai yang dicantumkan pada tahanan tidak sama, seperti yang sudah dilihat pada tahanan ditunjukkan sebesar 4 kΩ ternyata setelah di cek dengan multimeter tahanan tersebut bernilai 3,9kΩ hal ini bisa disebabkan karena sudah seringnya tahanan dipakai sehingga menyebabkan nilainya berkurang. Bukan hanya itu, 7
perbedaan tersebut dapat juga disebabkan oleh kesalahan pengukuran seperti kesalahan pada alat ukur yang digunakan (alat ukur dengan keadaan yang kurang baik), dan kesalahan pengamatan (kurang teliti melihat hasil pengukuran), sehingga hasil yang didapat menjadi kurang presisi dengan hasil yang sebenarnya. Pada rangkaian gelombang penuh, 2 dioda dipasang dalam rangkaian secara paralel dengan resistor. Gelombang outputnya menghasilkan bentuk gelombang penuh baik menggunakan kapasitor maupun tidak seperti yang ditunjukkan pada lampiran.
Hasil Vout antara tanpa filter kapasitif dengan menggunakan filter kapasitif berbeda. Besar Vout saat menggunakan filter kapasitif, bentuk tegangannya menjadi terlihat s emakin datar. Dan dapat dinyatakan bahwa semakin besar kapasitansinya maka mengakibatkan semakin datar pula gelombang yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan adanya filter C yang menyebabkan tegangan Vout tidak segera turun karena kapasitor memerlukan waktu untuk mengisi dan mengosongkan muatannya. Hal ini dapat membuktikan bahwa semakin besar kapasitansi filter C semakin kecil tegangan ripple (Vrpp). Maka hasil yang dikeluarkan dari rangkaian apabila ripple yang dihasilkan semakin kecil membuktikan bahwa arus yang dihasilkan oleh rangkaian tersebut merupakan arus DC (semakin DC). Pada kapasitor 1000µF nilai tegangan keluaran akan semakin besar namun semakin kecil hambatan yang dihasilkan maka nilai arus pada dioda makin kecil pula, hal ini disebabkan nilai tegangan yang dihasilkan akan berbanding lurus dengan nilai arus dan hambatannya. Kesimpulan
1. Saat titik A mendapatkan tegangan positif (+) dan B negative (-), dioda D1 dalam kondisi dipanjar maju karena kaki anoda mendapat tegangan positif dan D2 dalam kondisi dipanjar terbalik (off). Karena dioda D1 dalam kondisi On, maka arus akan mengalir dari titik A – D1 – R dan kembali ketitik CT. Karena arus mengalir melewati R, maka pada R akan timbul tegangan sebesar Vin x 0.636. Tegangan yang timbul pada R merupakan tegangan output (Vout). 2. Saat titik A mendapatkan tegangan negatif (-)dan B positif (+), dioda D2 dalam kondisi dipanjar maju karena kaki anoda mendapat tegangan Positif dan D2 dalam kondisi dipanjar maju (On). Karena dioda D2 dalam kondisi On, maka arus akan mengalir dari titik B – D2 – R dan kembali ketitik CT. Karena arus mengalir melewati R, maka pada R akan timbul tegangan sebesar Vin x 0.636. Tegangan yang timbul pada R merupakan tegangan output (Vout).
8
3. Saat titik A mendapatkan tegangan positif (+) dan B negative (-), dioda D1 dalam kondisi dipanjar maju karena kaki anoda mendapat tegangan positif dan D2 dalam kondisi dipanjar terbalik (off). Karena dioda D1 dalam kondisi On, maka arus akan mengalir dari titik A – D1 – R dan kembali ketitik CT. Karena arus mengalir melewati R, maka pada R akan timbul tegangan sebesar Vin x 0.636. Tegangan yang timbul pada R merupakan tegangan output (Vout). 4. Saat titik A mendapatkan tegangan negative (-)dan B positif (+), dioda D2 dalam kondisi dipanjar terbalik karena kaki anoda mendapat tegangan negative (off) dan D2 dalam kondisi dipanjar maju (On). Karena dioda D2 dalam kondisi On, maka arus akan mengalir dari titik B – D2 – R dan kembali ketitik CT. Karena arus mengalir melewati R, maka pada R akan timbul tegangan sebesar Vin x 0.636. Tegangan yang timbul pada R merupakan tegangan output (Vout).
Pertanyaan
1. Bandingkanlah hasil pengukuran dan hasil perhitungan pada tabel 1 sampai dengan tabel 3! Mengapa terjadi perbedaan? Perbandingan antara hasil pengukuran dan perhitungan, terdapat beberapa perbedaan pada angka dibelakang koma. Hal ini kemungkinan disebabkan karena salah pembaca an pada pengamat atau mungkin karena alat ukur. Perbedaan tak terlalu jauh, dan masih bisa ditoleransi.
2. Jelaskan pengaruh filter C terhadap Vout(dc)! Pengaruh filter C terhadap Vout (dc) : Tapis kapasitor sangat efektif digunakan untuk mengurangi komponen AC pada keluaran penyearah. Pertama akan kita lihat karakter kapasitor sebagai tapis dengan memasang langsung pada keluaran penyearah tanpa memasang beban. Pada prinsipnya yang diinginkan pada keluaran penyearah adalah hanya komponen DC, maka perlu adanya penyaringan untuk membuang komponen AC. Secara praktis kita dapat memasang sebuah kapasitor besar pada kaki-kaki beban, karena kapasitor dapat bersifat hubung terbuka untuk komponen DC dan mempunyai impedansi yang rendah untuk komponen AC.
9
Gambar Arus beban untuk filter C dan Filter L
Keluaran tapis/filter-C biasanya mengalami penurunan saat beban meninggi. Namun demikian tegangan keluaran tapis-L relatif lebih rendah dibandingkan tapis/filter-C. 3. Jelaskan pengaruh low pass filter RC terhadap Vout(dc)! Pengaruh Low Pass Filter RC terhadap Vout(dc), terjadi penurunan keluaran DC dan terjadi kenaikan tegangan riak ‘Ripple’. Dalam pengoperasiannya, C1 termuati oleh keluaran penyearah jembatan sampai pada harga puncak. Saat masukan dari penyearah mengalami penurunan, maka akan terjadi proses pengosongan C1`melalui resistor R dan L R . Penurunan tegangan pada R akan menurunankan tegangan keluaran. Kapasitor C2 akan termuati pada harga puncak tegangan L R . Besarnya tegangan DC tapis akan tergantung pada besarnya arus beban. Arus beban yang terlalu tinggi akan mengakibatkan tegangan pada R semakin menurun. Pada prakteknya tapis-RC digunakan untuk catu daya dengan arus beban kurang dari 100mA Tapis-C akan bekerja dengan baik jika L R berharga relatif tinggi. Jika L R berharga rendah, yaitu jika penyearah mengalami pembebanan yang terlalu berat, maka tegangan “riak” (ripple) akan lebih nampak pada keluarannya.
4. Bandingkan Vout(dc) rangkaian penyearah ½ gelombang, rangkaian penyearah gelombang penuh dan rangkaian penyearah jembatan! Jelaskan! Perbandingan Vout (dc) rangkaian penyearah ½ gelombang, rangkaian penyearah gelombang penuh, dan rangkaian penyearah jembatan. Semakin besar nilai kapasitor yang diberikan pada rangkaian maka nilai Vout (dc) nya kan semakin besar dan pengosongan semakin cepat terisi berarti Ripple semakin kecil . Tetapi jika nilai kapasitornya kecil maka Vout(dc) nya kan kecil pula dan pengosongan akan terjadi lama berarti Ripple semakin besar.
10
Lampiran
11
12
Daftar Pustaka
Diktat Laboratorium Dasar Pengukuran Elektronika Politeknik Negeri Jakarta http://aryutomo.wordpress.com/2010/12/03/penyearah-dengan-filter/ http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/penyearah-rectifier-gelombang-penuhcenter-tap-ct/
13
