RANGKAIAN PENYEARAH
I. Tujuan Percobaan
1.2 Mampu membuat rangkaian penyarah gelombang penuh serta hal-hal yang berpengaruh terhadap keluarannya
1.3 Mampu membuat rangkaian penyarah gelombang penuh dengan filter(tambahan kapasitor) serta hal-hal yang berpengaruh terhadap keluarannya
II. Dasar Teori
Penyearah gelombang (rectifier) adalah bagian dari power supply/catu daya yang berfungsi untuk mengubah sinyal tegangan AC (alternating current) menjadi tegangan DC(direct current). Komponen utama dalam penyearah gelombang adalah dioda yang dikonfigurasikan secara forward bias. Dalam sebuah power supply tegangan rendah, sebelum tegangan AC tersebut diubah menjadi tegangan DC maka tegangan AC tersebut perlu diturunkan 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)(Inriya,2008).
Dioda mempunyai sifat dapat menghantarkan arus listrik hanya pada satu arah. Simbol dioda penyearah adalah sebagai berikut :
apabila sebuah dioda dipasang pada sumber tegangan bolak-balik, misalkan PLN(setelah melewati transformator step-down), maka oleh dioda tegangan itu akan diubah menjadi tegangan searah. Rangkaian penyearah sederhana dan bentuk keluarannya adalah sebagai berikut :
dari 0 sampai π arus dapat diteruskan karena pada saat itu dioda terpanjar maju, tetapi dari π
hingga 2π dioda terpanjar mundur, oleh karenanya arus tidak dapat mengalir. Rangkaian yang demikian tadi disebut rangkaian penyearah gelombang setengah(Hal Wave Receiver). Jika masukkannya(Vi) sebagai gelombang sinus, maka keluarannya dapat dituliskan : (Zuhal,2001).
V0 = Vm sin (ω.t) ; untuk 0 < ω.t < π
V0 = 0 ; untuk π < ω.t < 2π
Salah satu penggunaan umum dioda adalah untuk aplikasi penyearah. Rangkaian penyearah seri setengah gelombang(hal-wire). Bila dioda mendapat bias maju, maka tegangan keluaran sama seperti tegangan pembangkit karena tidak mendapat hambatan selain RL. Bila tegangan pembangkit bernilai negatif, maka dioda mendapat bias balik dan dioda ideal menjadi sebuah hambatan tak terhingga, sehingga arus pada RL bernilai nol. Dalam banyak aplikasi catudaya, digunakan suatu transformator daya dengan dua dioda(atau dioda ganda) dalam rangkaian penyearah gelombang penuh. Kumparan kedua bercabang tegak(center-tappest) sehingga V1 dan V2 mempunyai harga yang sama tetapi berbeda fase 180° dengan cabang tengah sebagai acuan. Terminal A positif terhadap terminal B, dalam kasus tabung hampa dioda ganda yang katodanya merupakan titik sekutu, maka dua bagian dioda tidak dapat dibalik(Lowenberg,1995).
Untuk mengatasi kelemahan dari penyearah konvensional digunakan penyearah dengan teknik modulasi besar pula(MLP), baik untuk aplikasi satu fas maupun tiga fasa. Penyearah MLP satu fasa jembatan penuh penaik tegangan digunakan secara luas dalam berbagai aplikasi seperti catu daya, penggerak kecepatan motor, dan filter daya aktif(Hui,2000).
Untuk dapat memperoleh tegangan DC yang lebih konstan kita dapat menambahkan kapasitor dalam rangkaian sehingga diperoleh rangkaian penyearah dengan tapis yang berfungsi untuk meratakan tegangan keluaran. Adanya hambatan keluaran transformator yang menyebabkan hilangnya atau turunnya tegangan keluaran dapat dihindari dalam batas-batas arus beban tertentu(Kusmar,2012).
III. Metodologi Percobaan
3.1 Alat dan Bahan
a. Generator function (1 buah)
b. Osiloskop (1 buah)
c. Multimeter (1 buah)
d. Kapasitor (3 buah)
e. Dioda (4 buah)
f. Resistor (3 buah)
g. Protoboard (1 buah)
3.2 Gambar Alat dan Bahan
-
3.3 Gambar Rangkaian
Skema rangkaian di protoboard
3.4 Cara Kerja
3.4.1 Penyearah setengah gelombang
3.4.2 Penyearah gelombang penuh
3.4.3 Penyearah gelombang penuh dengan filter kapasitor
IV. Data dan Analisa
4.1 Data Percobaan
4.2 Analisa Data
Penyearah setengah gelombang hanya menggunakan 1 buah dioda sebagai komponen utama dalam menyearahkan gelombang AC. Prinsip kerja dari penyearah setengah gelombang ini adalah mengambil sisi sinyal positif dari gelombang AC dari transformator. Pada saat transformator memberikan output sisi positif dari gelombang AC maka dioda dalam keadaan forward bias(tegangan maju) sehingga sisi positif dari gelombang AC tersebut dilewatkan dan pada saat transformator memberikan sinyal sisi negatif gelombang AC maka dioda dalam posisi reverse bias(tegangan mundur), sehingga sinyal sisi negatif tegangan AC tersebut ditahan atau tidak dilewatkan. Akibatnya gelombang keluaran akan menjadi deretan pulsa positif setengah gelombang dapat dilihat pada tabel 1 percobaan diatas. Hal ini terjadi karena dioda dalam keadaan bias maju hanya melewatkan deretan pulsa positif dan memotong deretan pulsa negatif pada gelobang masukan.
Rekomendasi Laporan lain:
Prinsip kerja penyearah gelombang penuh adalah ketika gelombang input melewati dioda dan sebuah hambatan (RL) pada rangkaian penyearah gelombang penuh maka 1 syarat keluaran gelombangnya akan berbentuk deretan gelombang positif penuh dan gelombang negatif akan terpotong. Hal inilah yang menjadi prinsip kerja dari penyearah gelombang penuh yaitu menyearahkan isyarat positif secara penuh dan memotong isyarat negatif pada keadaan dioda terpanjar maju. Tabel 2 menunjukkan gambar gelombang percobaan rangkaian gelombang penuh dan tabel 3 menunjukkan gambar gelombang percobaan rangkaian gelombang penuh degan filter kapasitor. Hal ini dapat dikatakan bahwa penggunaan kapasitor juga dapat mempengaruhi gelombang keluaran, pada perhitungan 7.1.3(Lampiran) didapatkan tegangan efektif pada kapasitor bernilai 1 µF, 57 µF, 100 µF berturut-turut sebesar(dengan variasi hambatan 1k dan 10k) ; (1,84kv, 1,70kv), (2,0kv, 2,12 kv), dan (2,26 kv, 2,12 kv). Semakin besar nilai kapasitor yang digunakan maka tegangan efektif yang dihasilkan semakin besar, hal ini berakibat pada bentuk gelombang riak yang semakin halus jika tegangan efektifnya besar. Gelombang riak yang semakin halus seiring besarnya nilai kapasitor yang digunakan dapat dilihat pada tabel 3. Riak menunjukkan seberapa baik rangkaian penyearah, semakin kecil nilai riak yang dihasilkan maka semakin baik penyearah tersebut.
Pada tabel 1,2, dan 3 terdapat perbedaan nilai yang mencolok pada nilai Vdc masing-masing rangkaian penyarah. Semakin besar nilai dioda maka semakin besar juga tegangan searah(Vdc) yang mengalir pada rangkaian tersebut, prinsip ini sesuai dengan Hukum Ohm. Nilai Vp pada masing-masing rangkaian memiliki nilai yang berbeda, pada lampiran 7.1.1 dan 7.1.2 didapatkan nilai tegangan efektif(Vef) rangkaian penyearah setengah geombang yang lebih besar daripada rangkaian penyarah gelombang penuh. Ini sesuai dengan bentuk gelombang yang dihasilkannya, semakin tinggi nilai tegangan efektifnya(Vef) maka gelomabng riak yang dihasilkan semakin halus. Kemudian perbandingan antara percobaan rangkaian penyearah gelombang penuh tanpa kapasitor dan dengan kapasitor, didapatkan bahwa tegangan efektif yang dihasilkan lebih besar jika menggunakan kapasitor. Hal ini bersesuaian dengan bentuk gelombang yang lebih halus pada rangkaian penyearah gelombang penuh dengan kapasitor karena tegangan efektif yang dihasilkan membuat bentuk gelombang riak yang halus dan semakin kecil nilai riak yang dihasilkan maka semakin baik penyearah tersebut, ini berarti penambahan suatu kapasitor pada rangkaian penyearah merupakan sesuatu yang wajib dilakukan. Nilai hambatan pada tabel 1,2, dan 3 juga mempengaruhi nilai Vout, semakin besar hambatannya seakin besar juga nilai Vout yang dihasilkan karena v berbanding lurus dengan hambatan R sesuai dengan prinsip Hukum Ohm.
V. Kesimpulan
5.1 Hal yang berpengaruh pada rangkaian penyearah setengah gelombang adalah 1 buah dioda dan resistor. Ketika menggunakan 1 dioda dengan resistor yang nilainya semakin membesar, maka tegangan keluaran yang dihasilkan akan semakin besar juga
Hui.2000. Elektronika Praktis. Jakarta : Erlangga.Pada tabel 1,2, dan 3 terdapat perbedaan nilai yang mencolok pada nilai Vdc masing-masing rangkaian penyarah. Semakin besar nilai dioda maka semakin besar juga tegangan searah(Vdc) yang mengalir pada rangkaian tersebut, prinsip ini sesuai dengan Hukum Ohm. Nilai Vp pada masing-masing rangkaian memiliki nilai yang berbeda, pada lampiran 7.1.1 dan 7.1.2 didapatkan nilai tegangan efektif(Vef) rangkaian penyearah setengah geombang yang lebih besar daripada rangkaian penyarah gelombang penuh. Ini sesuai dengan bentuk gelombang yang dihasilkannya, semakin tinggi nilai tegangan efektifnya(Vef) maka gelomabng riak yang dihasilkan semakin halus. Kemudian perbandingan antara percobaan rangkaian penyearah gelombang penuh tanpa kapasitor dan dengan kapasitor, didapatkan bahwa tegangan efektif yang dihasilkan lebih besar jika menggunakan kapasitor. Hal ini bersesuaian dengan bentuk gelombang yang lebih halus pada rangkaian penyearah gelombang penuh dengan kapasitor karena tegangan efektif yang dihasilkan membuat bentuk gelombang riak yang halus dan semakin kecil nilai riak yang dihasilkan maka semakin baik penyearah tersebut, ini berarti penambahan suatu kapasitor pada rangkaian penyearah merupakan sesuatu yang wajib dilakukan. Nilai hambatan pada tabel 1,2, dan 3 juga mempengaruhi nilai Vout, semakin besar hambatannya seakin besar juga nilai Vout yang dihasilkan karena v berbanding lurus dengan hambatan R sesuai dengan prinsip Hukum Ohm.
V. Kesimpulan
5.1 Hal yang berpengaruh pada rangkaian penyearah setengah gelombang adalah 1 buah dioda dan resistor. Ketika menggunakan 1 dioda dengan resistor yang nilainya semakin membesar, maka tegangan keluaran yang dihasilkan akan semakin besar juga
5.2 Hal yang berpengaruh pada rangkaian penyearah gelombang penuh adalah 4 buah dioda dan resistor. Ketika menggunakan 4 dioda dengan resistor yang nilainya semakin membesar, maka arus keluaran yang dihasilkan akan semakin besar sehingga tegangan keluaran yang dihasilkan akan semakin kecil jika dibandingkan dengan menggunakan 1 buah dioda, karena arus berbanding terbalik dengan hambatan
5.3 Hal yang berpengaruh pada rangkaian penyearah gelombang penuh dengan filter kapasitor adalah 4 buah dioda dan resistor, sama seperti penjelasan 5.2 haya saja penambahan kapasitor membuat amplitudo gelombang yang dihasilkan semakin mengecil dan mendekati sumbu x sehingga gambar gelombang menjadi lebih rata
VI. Daftar Pustaka
Inriya, Ewit.2008. Elektronika Dasar. Jakarta : Erlangga.
Kusmar.2012. Elektronika Dasar. Yogyakarta : Graha Ilmu.
Lowenberg.1995. Mektronika. Jakarta : Erlangga.
Zuhal.2001. Rangkaian Penyearah Gelombang. Bandung : ITB.
VII. Bagian Pengesahan
-
VIII. Lampiran
