Makalah Penyearah Gelombang

Mei 13, 2012 0 Comments

BAB I 
PENDAHULUAN
A.  Judul Percobaan
Judul percobaan pada praktikum ini adalah “Penyearah Gelombang”
B.   Latar Belakang
Sebagian besar alat-alat elektronik seperti TV, Streo dan Komputer membutuhkan DC untuk bekerja. Sejak tegangan power-saluran merupakan suatu alternatif, hal pertama untuk dikerjakan adalah mengubah saluran AC ketegangan DC. Bagian alat-alat elektronik yang menghasilkan tegangan DC disebut catu daya. Didalam catu daya terdapat tempat rangkaian-rangkaian yang membuat arus mengalir dalam satu arah rangkaian-rangkaian ini disebut Rectifier. Salah satu bahan elektronik yang dapat mengubah AC dan DC adalag Dioda. Dioda adalah suatu alat elektronik yang dapat melewatkan arus searah. Ada berbagai macam dioda, yaitu dioda tabung, dioda sambung PN, dioda kontak titik dan sebagainya. Dioda memegang peranan penting dalam elektronik, diantaranya adalah untuk menghasilkan tegangan searah dan tegangan bolak-balik, untuk membuat berbagi gelombang isyarat, untuk mengatur tegangan searah agar tidak berubah dengan perubahan jala-jala, dan sebagainya. Bentuk gelombang tegangan keluaran dari suatu rangkaian penyearah tidaklah sepenuhnya berbentuk DC murni, akan tetapi memiliki komponen riak. Dalam percobaan ini akan dibahas semua yang berkaitan dengan penyearah gelombang.

C.   Tujuan Percobaan
1.       Memahami fungsi dioda sebagai penyearah gelombang.
2.      Memahami prinsip kerja dari suatu rangkaian Half Wafe Rectifier dan
Full-Wafe Rectifier.
3.      Memahami prinsip kerja dari suatu rangkaian penyearah gelombang dengan filter.
D.   Manfaat Percobaan
Untuk mengetahui prinsip kerja dan fungsi penyearah gelombang dan penerapannya dalam elektonika.
BAB II 
 KAJIAN TEORI
A.  PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG 
            Gambar 6a menunjukkan rangkaian penyearah setengah gelombang. Sumber AC menghasilkan sebuah tegangan yang disebut dengan tegangan sinusoidal. Diasumsikan dengan sebuah dioda ideal, putaran setengah positif sumber tegangan akan dioda bias maju. Sejak tombol ditutup, seperti yang ditunjukkan pada gambar 6b, sumber tegangan putaran yang setengah positif akan muncul melalui resistor beban. Pada putaran setengah negatif, dioda merupakan bias balik. Dalam hal ini, dioda ideal akan kelihatan sebagai sebuah saklar terbuka, seperti ditunjukkan pada gambar 6c dan tidak ada tegangan yang muncul pada resistor beban.
            Ideal                                          closed                                    open
(a)                                                                               (b)                                            (c)
Gambar 6a penyearah setengah gelombang ideal
              6b pada putaran setengah positif
              6c pada putaran setengah negative

1.1    Bentuk gelombang ideal
Gambar 2a menunjukkan sebuah perwakilan graphical bentuk gelombang tegangan masukan. Itu merupakan sebuah gelombang sinus dengan nilai seketika Vin dengan sebuah nilai puncak Vp(in). Sebuah sinusoidal murni seperti ini mempunyai nilai rata-rata nol di atas satu putaran, sebab masing-masing tegangan pada saat yang sama mempunyai kesamaan dan ketidaksamaan tegangan setengah putaran. Jika kita mengukur tegangan dengan sebuah voltmeter DC, kita akan mendapatkan nol karena voltmeter DC menunjukkan nilai rata-rata.
Dalam penyearah setengah gelombang pada gambar 2b maka dioda berlaku sebagai penghantar selama putaran setengah positif, tetapi tidak berlaku sebagai penghantar selama putaran setengah negatif. Oleh karena itu, rangkaian memotong putaran setengah negatif seperti yang ditunjukkan pada gambar 2c. Tegangan setengah gelombang menghasilkan arus beban yang satu arah. Hal ini berarti bahwa ia hanya mengalir pada satu arah saja.

Vin
                                                                                                                            t  (a) 

Vp (in)

(b)
Vout                                                                                                                                                         
Vp (out)                                                                                                                        t   (c)
Gambar 2a, masukan pada penyearah setengah gelombang
                b, rangkaian penyearah setengah gelombang
                c, keluaran penyearah setengah gelombang
Tegangan setengah gelombang seperti pada gambar 2c merupakan sebuah tegangan DC yang bergetar naik sampai maksimum dan menurun sampai nol, dan tetap nol selama putaran negatif atau putaran setengah negatif. Hal ini bukan merupakan jenis tegangan DC, yang dibutuhkan oleh peralatan elektronik. Apa yang dibutuhkan merupakan sebuah tegangan konstan, sama seperti yang terjadi pada sebuah baterai. Kita dapat menggunakan dioda ideal untuk menganalisis penyearah setengah gelombang. Hal ini berguna untuk mengingat bahwa tegangan puncak saat keluar sama dengan tegangan saat masuk.
Setengah gelombang ideal: Vp(out) = Vp(in).....................................(1)

1.2   Nilai sinyal DC setengah gelombang
Nilai DC sebuah sinyal adalah sama dengan nilai rata-rata. Jika kita mengukur sinyal dengan sebuah voltmeter DC, yang terbaca akan sama dengan nilai rata-rata. Pada dasarnya nilai tertentu dari DC diperoleh dari sinyal setengah gelombang.
Setengah gelombang: Vdc =  ..................................................(2)
Karena  = 0,318, kita dapat melihat persamaan 2 tertulis:
Vdc = 0,318 Vp
Ketika persamaan ditulis dalam bentuk tersebut, kita dapat melihat bahwa DC atau nilai rata-rata sama dengan 31,8 % dari nilai puncak.
1.3   Frekuensi keluaran
Frekuensi keluaran adalah sama dengan frekuensi masukan. Hal ini dapat dirasakan ketika kita membandingkan gambar 2c dengan gambar 2a. Masing-masing putaran masukan menghasilkan satu putaran tegangan keluaran. Dengan demikian dapat dituliskan: fout = fin...........................................(3)
Kita tidak memperoleh tegangan setengah gelombang sempurna melalui resistor beban. Sebab hambatan potensial dioda tidak hidup sampai sumber tegangan AC kira-kira 0,7 volt, tegangan beban akan menyerupai sinyal setengah gelombang. Sebagai contoh, jika sumber tegangan puncak adalah 100 volt, tegangan beban akanb sangat tertutup kepada tegangan setengah gelombang sempurna. Jika sumber tegangan setengah gelombang hanya 5 volt, tegangan beban akan mempunyaik sebuah puncak hanya 4,3 volt. Ketika kita membutuhkan jawaban yang lebih baik maka kita gunakan rumus ini:
2d = Vp(out)  = Vp(in) – 0,7V .......................................(4)
1.4   Penyearah dengan tapis
Agar tegangan DC yang dihasilkan penyearah arus bolak-balik dapat lebih rata, digunakan tapis lolos rendah dengan menggunakan kapasitor seperti pada gambar berikut ini:
Gambar 3 penyearah bertapis
B.   PENYEARAH GELOMBANG PENUH
Gambar 4a menunjukkan sebuah rangkaian penyearah gelombang penuh. Perhatikan grounded center tap sekunder winding. Penyearah gelombang penuh eqivalen dengan dua kali penyearah setengah gelombang. Sebab pusat tap, masing-masing penyearah mempunyai sebuah tegangan masukan yang equal dengan setengah tegangan sekunder. Dioda D1 menghantar ke putaran setengah positif, dan dioda D2 menghantar ke putaran setengah negatif. Sebagai hasilnya, arus beban dari penyearah mengalir selama setengah putaran bersama-sama. Penyearah gelombang penuh sama dengan dua kali bolak-balik pada penyearah setengah gelombang.

(a)
                                                               (b)
                                      
                                                              (c)



Vout
                                                                                                IDEAL
Vp (out)                                                                                              t
                                                            (d)
Gambar 4a, penyearah gelombang penuh
                b, rangkaian equivalent untuk putaran setengah positif
                c, rangkaian equivalent untuk putaran setengah negative
                d, keluaran
            Gambar 4b menunjukkan rangkaian eqivalen pada putaran maju setengah positif.  D1 merupakan putaran maju dibiaskan dan menghasilkan sebuah tegangan beban positif yang diindikasi dengan polarity plus minus melalui resistor beban. Gambar 4c menunjukkan rangkaian eqivalen untuk putaran setengah negatif. Saat itu, D2 merupakan bias maju dan juga menghasilkan sebuah tegangan beban positif. Selama ke dua putaran setengah, tegangan beban mempunyai polarisasi yang sama dan arus beban berada dalam satu arah. Rangkaian ini disebut sebagai penyearah gelombang penuh karena dapat mengganti tegangan masukan AC ke pulsating tegangan keluaran DC seperti yang ditunjukkan dalam gambar 4d.




1.5   DC atau nilai rata-rata
Karena sinyal gelombang penuh mempunyai dua kali putaran lingkaran positif seperti sinyal setengah gelombang, DC atau nilai rata-rata merupakan dua kali yakni:  Vdc =
1.6   Frekuensi keluaran
Dengan penyearah setengah gelombang, frekuensi dari keluaran sama dengan frekuensi masukan. Tetapi dengan suatu penyearah gelombang penuh, sesuatu yang tidak biasanya akan terjadi pada frekuensi keluaran. Tegangan saluran AC mempunyai sebuah frekuensi 60 Hz.
Frekuensi sinyal gelombang penuh adalah dua kali frekuensi masukan. Hal ini karena sebuah keluaran gelombang penuh mempunyai dua kali sebanyak putaran yang dipunyai masukan gelombang sinus. Penyearah gelombang penuh membalikkan masing-masing putaran setengah negatif sehingga kita mendapatkan jumlah duan kali putaran setengah positif. Akibatnya adalah menggandakan frekuensi. Persamaannya adalah: fout  = 2fin...........................................(5)
Gambar 5 menunjukkan sebuah rangkaian penyearah jembatan. Penyearah jembatan menyerupai penyearah gelombang penuh karena memproduksi tegangan keluaran gelombang penuh. Dioda D1 dan D2 menghantar di atas setengah putaran positif serta D3 dan D4 menghantar di atas setengah putaran negatif. Sebagai hasilnya, arus beban penyearah mengalir selama diantara setengah putaran.

Gambar 5 rangkaian penyearah jembatan 
BAB III 
 METODELOGI EKSPERIMEN
A.  Alat dan Bahan
1.       Transformator Step down
2.       Voltmeter
3.      Osiloskop Sinar Katoda
4.      Kabel penghubung
5.      Resistor
6.      Dioada penyearah
7.      Kapasitor
B.   Variabel Percobaan
1.      Variabel yang diukur
a.       Penyearah setengah gelombang
1)      Tegangan input (VPP) dari CRO  
2)    Tegangan input (Vrms) dari voltmeter 
3)     Tegangan output (VP) dari CRO 
4)    Tegangan output (Vdc) dari voltmeter
5)     Tegangan riak (Vrpp)
b.      Penyearah gelombang penuh
1)      Tegangan input (VPP) dari CRO  
2)    Tegangan input (Vrms) dari voltmeter 
3)     Tegangan output (VP) dari CRO 
4)    Tegangan output (Vdc) dari voltmeter
5)     Tegangan riak (Vrpp)
2.      Variabel yang dihitung
a.       Penyearah gelombang penuh
1)      Vrms                  = VP/√2
2)    Vdc                    = 0,636 x Vp
b.      Penyearah setengah gelombang
1)      Vrms                  = VP/√2
2)    Vdc                    = 0,636 x Vp
C.   Prosedur Kerja
1.       Penyearah Setengah Gelombang
a.       Catat spesifikasi komponen alat yang digunakan, selanjutnya rangkai kit percobaan seperti pada gambar berikut :                          
 Gambar 1.1 : Penyearah setengah gelombang
b.      Setelah yakin bahwa rangkaian yang telah dibuat sudah benar, kemudian hubungkanlah input salah satu chanel osiloskop dengan terminal input dari rangkaian untuk mendapatkan tampilan gelombang puncak ke puncak (VPP) dan menggambar bentuk gelombangnya di atas kertas grafik semilog.
c.       Pindahkan probe osiloskop ke output (Vout) rangkaian untuk mengamati tampilan keluaran. Catat ini sebagai tegangan keluaran (Vout) dan gambarkan bentuk gelombangnya.
d.      Menggunakan voltmeter untuk mengukur tegangan keluaran dari rangkaian. Cata sebagai nilai tegangan dc (Vdc).
e.       Pasang kapasitor paralel dengan resistor kemudian menghubungkan probe osiloskop untuk menghitung tegangan riak (Vrpp) dan menampilkan bentuk gelombangnya.
2.      Penyearah Gelombang Penuh
a.    Dengan Dua Dioda
1.       Catat nilai spesifikasi masing-masing komponen yang digunakan.
2.      Perhatikan kit rangkaian penyearah gelombang penuh yang telah disiapkan, mengenali setiap bagian pada kit tersebut dan membandingkan dengan skema rangkaian di bawah ini :
                                  
Gambar 1.2 : penyearah Gelombang Penuh Dengan Dua Dioda
3.      Catat hasil pengamatan ini sebagai nilai tegangan VPP, dan gambar bentuk gelombangnya.
4.      Pindahkan probe osiloskop ke output (Vout) rangkaian untuk mengamati tampilan keluaran. Catat ini sebagai tegangan keluaran (Vout) dan gambar bentuk gelombangnya.
5.      Gunakan voltmeter untuk mengukur tegangan keluaran dari rangkaian. Catat sebagai nilai tegangan dc (Vdc).
6.      Ulangi kegiatan (2) sampai dengan (4) dengan memparalel hambatan beban dengan sebuah kapasitor elektrolit (Elco).
7.      Ulangi kegiatan (5) dengan menggunakan kapasitor yang berbeda.



b.   Rangkaian Jembatan
1.       Rangkai kit percobaan seperti pada gambar di bawah ini Gambar 2.3 : Penyearah gelombang penuh/ jembatan

2.      Hubungkan input salah satu chanel osiloskop dengan terminal input (Vin) dari rangkaian untuk mendapatkan tampilan gelombang puncak ke puncak (VPP). Catat hasil pengamatan ini sebagai nilai tegangan VPP, dan gambar bentuk gelombangnya.
3.      Pindahkan probe osiloskop ke output (Vout) rangkaian untuk mengamati tampilan keluaran. Catat ini sebagai tegangan keluaran (Vout) dan gambar bentuk gelombangnya.
4.      Gunakan voltmeter untuk mengukur tegangan keluaran dari rangkaian. Catat sebagai nilai tegangan dc (Vdc).
5.      Ulangi kegiatan (2) sampai dengan (4) dengan memparalel hambatan beban dengan sebuah kapasitor elektrolit (Elco).
6.      Ulangi kegiatan (5) dengan menggunakan kapasitor yang berbeda.
BAB IV
HASIL DAN ANALISIS
A.  HASIL PENGAMATAN
1.    Penyearah gelombang penuh
a.       Jembatan
R1 = 22 KΩ
Nst horizontal    = 5/5= 1 time/div                  
Nst vertikal          = 5/5= 1 volt/div                   
Vin (Vpp) dari CRO= 12 V
Vout (Vp) dari CRO= 6 V
Vin (V) dari multimeter = 6 V
Vout (Vefektif) dari multimeter = 4,9 V
Vrpp  untuk C1 =  470 µF =          0,16 V
Vrpp  untuk C2 =  3,3 µF   =          2  V
Vrpp  untuk C1 =  1000 µF           =          0,008 V
Gelombang Input                                                                 
                 Gelombang Output
      Tegangan riak
 R2 =  470 KΩ
NST horizontal = 1 time/div
NST vertikal         = 1 volt/div
Vin (Vpp) dari CRO = 12 V
Vout (Vp) dari CRO = 5 V
Vin (Vrms) dari voltmeter = 6 V
Vout (Vefektif) dari voltmeter = 5 V
Vrpp  untuk C1 =  470 µF =          0,4 V
Vrpp  untuk C2 =  3,3 µF   =          0,12  V

                             Gelombang input
           Vpp
Gelombang Output
               Tegangan riak



b.      Penyearah dengan transformator CT
R1 = 100 KΩ
NST vertikal = 1 V/Div
Vin (Vpp) dari CRO = 12 V
Vout (Vp) dari CRO = 6 V
Vin (Vrms) dari multimeter = 10 V
Vout (Vef) dari multimeter = 8 V
Vrpp  untuk C1 =  470 µF =          0,008 V
Vrpp  untuk C2 =  3,3 µF   =          0,16 V
                             Gelombang Input
                 Gelombang Output              



                 Tegangan Riak
2.   Penyerah Setengah Gelombang
a.       Dioda 1
Resistor = 22 kΩ
NST Vertikal = 1 V/Div
Vin (Vpp) dari CRO = 12 V
Vin (Vrms) dari multimeter = 5,6 V
Vout (Vp) dari CRO = 6 V
Vout (Vef) dari multimeter = 2,5 V
Vrpp  untuk C1 =  470 µF =          0,02 V
Vrpp  untuk C2 =  3,3 µF   =          0,03  V






                 Tegangan input
     Tegangan Output
                 Tegangan Riak
            Resistor = 100 kΩ
NST Vertikal = 1 V/ Div
Vin (Vpp) dari CRO = 12 V
Vin (Vrms) dari multimeter = 5,6 V
Vout (Vp) dari CRO = 6  V
Vout (Vdc) dari multimeter = 2,5 V
Vrpp  untuk C1 =  470 µF =          0,16 V
Vrpp  untuk C2 =  3,3 µF   =          0,44  V
                 Tegangan Input
          Tegangan output

b.      Dioda 2
Resistor = 22 kΩ
NST Vertikal = 1 V/Div
Vin (Vpp) dari CRO = 12 V
Vin (Vrms) dari multimeter = 5,6 V
Vout (Vp) dari CRO = 9 V
Vout (Vdc) dari multimeter = 2,5 V
Vrpp  untuk C1 =  470 µF =          0,20 V
     Tegangan Input
     Tegangan Output

Nhingzhdt

Saya adalah seorang individu yang sedang berusaha mengejar tujuan untuk menjadi sukses, dan berharap hal itu segera terealisasi. Aktivitas saya sehari-hari sebagai seorang guru mata pelajaran IPA, saya mempunyai dedikasi tinggi terhadap dunia pendidikan dan semoga menjadi teladan bagi murid saya.

0 comments:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)