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 arus 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 gelombang
penuh perbaikan dari input AC dua kawat, sehingga biaya lebih rendah
dan berat dibandingkan dengan penyearah dengan masukan 3-kawat dari transformator dengan pusat-mengetuk gulungan
sekunder. Menurut model konvensional dari arus aliran awalnya didirikan 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 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 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) merah
untuk 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 atas ke kanan
sepanjang jalan (positif) merah
untuk output, dan 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 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 dan
peringkat saat ini. 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 positif
|
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 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 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 positif
|
 |
penyearah
gelombang penuh : aliran elektron pada setengah siklus negatif
|
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 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.
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
|
NAMA ALAT/BAHAN
|
Jumlah
|
1
|
Hambatan tetap 470 ohm
|
1
|
2
|
Dioda IN4002
|
4
|
3
|
Papan rangkaian
|
1
|
4
|
Jembatan penghubung
|
5
|
5
|
Saklar 1 kutub
|
1
|
6
|
Kabel penghubung merah
|
1
|
7
|
Kabel penghubung hitam
|
1
|
8
|
Catu-daya
|
1
|
9
|
osiloskop
|
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 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 beberapa saat hingga terlihat garis pada layar.
Lakukan pengaturan secukupnya pada 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 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
HASIL
dan PEMBAHASAN
3.1 Data
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 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, sedang pada arah yang berlawanan (arah mundur) arus yang dilewatkan
sangat kecil dan diabaikan.
Karena sifat dioda yang hanya
menyearahkan arus pada satu arah tegangan 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.
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 
. Tanda panah ini memperlihatkan arah arus
yang dilewatkan melalui dioda tersebut.
. Tanda panah ini memperlihatkan arah arus
yang dilewatkan melalui dioda tersebut.
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 dioda positif arus dioda
mengalir, dan pada tegangan negatif arus dioda juga mengalir.
4.2.
Saran
a. Dalam
melakukan praktikum , praktikan di tuntut ketelitian, kesabaran , sehingga data
yang diperoleh valid.
b. Sebaiknya
dalam satu hari hanya dilakukan 1 buah praktikum dan tidak lebih, sehingga
praktikan dapat memaami percobaan tersebut dengan baik.
c. Sebelum
melakukan praktikum, pratikan harus mempelajari dan memahami dahulu materi yang
akan dipraktikumkan, serta membaca dan memahami
buku 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.
d. Saat
melakukan praktikum harus mengikuti prosedur yang ada.
DAFTAR
PUSTAKA
http://electrozone94.blogspot.com/2013/10/penyearah-rectifier.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar