Halaman

Kamis, 16 Januari 2014

LAPORAN PERATA ARUS (belajar elektronika dasar)


BAB I
PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang
Dioda pada umumnya merupakan komponen elektronika yang berfungsi sebagai penyearah (rectifier) untuk mengubah tegangan bolak-balik (AC) menjadi tegangan searah (DC). Dioda menjadi sangat penting karena hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah (DC).
Dioda daya mempunyai spesifikasi yang sama dengan dioda biasa pada umumnya, perbedaan yaitu dioda daya mempunyai kapasitas daya (arus dan tegangan) yang lebih tinggi dari dioda-dioda sinyal biasa, namun kecepatan penyaklaran pada dioda daya relatif lebih rendah.
Melihat karakteristik dioda daya yang mempunyai kapasitas daya yang lebih tinggi dari dioda biasa, maka seringkali doda daya digunakan di dalam rangkaian elektronika sebagai penyearah. Selain sebagai penyearah, dioda daya juga seringkali digunakan sebagai freewheeling (bypass) pada regulator-regulator penyakelaran, rangkaian pemisah, rangkaian umpan balik dari beban ke sumber, perata arus, dan lain-lain
Pada percobaan kali ini akan dipelajar  bagaimana bentuk tegangan yang dihasilkan oleh perata arus. Oleh karena itu percobaan ini penting untuk dilakukan agar dapat diterapkan dalam aplikasi kehidupan sehari-hari.

1.2.Rumusan Masalah
Bagaimana bentuk tegangan yang dihasilkan oleh perata arus gelombang?

1.3.Tujuan
Mengamati bentuk tegangan yang dihasilkan oleh perata arus gelombang.

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 perata arus gelombang yaitu gelombang yang dihasilkan sedikit lebih rata

1.6.Tinjauan Masalah
Karena sifat dioda yang hanya menyearahkan arus pada satu arah tegangan positif saja, maka dioda dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga dapat menghasilkan arus searah. Rangkaian penyearah setengah gelombang merupakan penyearah hasil pada bagian positif, yaitu  setengah panjang gelombang, dari tegangan bolak-balik sebagai sumbernya. Untuk mengurangi besarnya tegangan yang sampai ke dioda digunakan trafo yang kumparan primernya dapat langsung dihubungkan ke jala-jala listrik. Pada saat arus bolak-balik mengalir positif pada setengah panjang gelombang pertama sesuai dengan arah panah dioda, dioda akan mengalirkan arus. Pada saat arus bolak-balik mengalir negatif pada setengah panjang gelombang berikutnya, berlawanan dengan arah dioda, dioda tidak melewatkan arus. (Paul Tipler, 2001. Halaman: 13-14)
Rangkaian penyearah setengah gelombang artinya hasil penyearah hanya pada bagian positif, yaitu setengah panjang gelombang, dari tegangan bolak-balik sebagai sumbernya.
Untuk mengurangi besarnya tegangan yang sampai ke dioda digunakan trafo, yang kumparan primernya dapat langsung dihubungkan ke jala-jala listrik. Jumlah lilitan kumparan kedua harus dihitung sedemikian rupa sehingga tegangan sekundernya masih dalam batas tegangan dioda yang diperkenankan.
Pada saat arus bolak balik mengalir positif pada setengah panjang gelombang pertama, sesuai dengan arah panah dioda, dioda akan mengalir arus. Pada saat arus bolak balik mengalir negative pada setengah panjang gelombang berikutnya, berlawanan dengan arah dioda, dioda tidak melewatkan arus.
Gambar penyearah setengah gelombang dengan dioda ideal
Keluaran arus yang hanya setengah panjang gelombang ini sudah tentu tidak efisien, karena daya dari setengah gelombang yang lain tidak dapat dimanfaatkan untuk keperluan si pemakai. Setengah gelombang yang lain dengn demikian harus disearah pula.
Walaupun arus bolak-balik sudah tersedia, arus searah sering dibutuhkan untuk memberi daya pada radio, atau kalkulator. Piranti ini sering dilengkapi dengan baterai dan dengan pengkonversi ac-dc untuk menghemat baterai apabila tersedia daya ac. Pengkonversi ini terdiri atas transformator untuk menurunkan tegangan dari 120 V ke tegangan yang dibutuhkan (biasanya 9 V) dan rangkaian untuk mengkonversi ac menjadi dc. 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.
Gambar tersebut menunjukkan dioda tabung vakum. Apabila katoda nya dipanaskan, (oleh elemen pemanas dalam rangkaian terpisah), katoda ini akan memancarkan elektron, suatu proses yang disebut pemancaran termionik yang ditemukan oleh Thomas Edison pada tahun 1883. Jika platnya berada pada potensial yang lebih tinggi daripada katoda, plat ini akan menarik electron dan tabung ini mengkonduksikan arus. Arus ini disebut arus plat. Jika platnya berada pada potensial yang lebih rendah daripada katodanya, electron akan ditolak dan tidak ada arus yang melalui vakum ini.
            (gambar a)                                                       (gambar b)
Gambar a menunjukkan rangkaian sederhana yang berisi generator, dioda dan tahanan. Arus dalam tahanannya ditunjukkan pada gambar b. Dioda ini dikatakan sebagai penyearah setengah gelombang karena arus mengalir dalam tahanan hanya untuk setengah dari setiap siklus pembangkitnya.
Arus searah (DC) yaitu tegangan bernilai konstan dan arus juga konstan. Arus bolak-balik (AC) apabila tegangan pada kedua terminal, dari positif ke negatif dan sebaliknya, arus secara terus-menerus juga akan mengalami perubahan arah aliran. (Owen Bishop,2002. Halaman: 16-17)
Salah satu penggunaan dioda didasarkan pada kemampuan dioda untuk menghantarkan arus hanya ke satu arah. Dimana arah arus AC dari trafo sedangkan DC ke beban. Arus listrik yang diberikan ke rangkaian adalah arus bolak balik yang dihasilkan untuk sebuah trafo. Untuk jalur yang dilalui arus AC selama setengah siklus positifnya. Dioda diberi bias maju sehingga dapat menghantarkan arus. Arus mengalir melewati dioda ke beban. Sebuah  rangkaian yang mampu  mengkonversikan tegangan AC menjadi DC disebut sebagai rangkaian penyearah. Rangkaian penyearah setengah gelombang hanya menghasilkan arus output dari setengah siklus positif input.
Perbandingan tegangan input AC dan tegangan output DC :
-Tidak terdapat output selama setengah siklus negatif, setengah dari daya input terbuang secara sia-sia.
-Amplitudo output lebih kecil dibandingkan dengan amplitudo input. Hal ini disebabkan timbulnya jatuh tegangan maju pada dioda. (Barry Woollard, 2003. Halaman: 35-36)




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
10
Kapasitas 1000 F
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



 

BAB III
HASIL dan PEMBAHASAN

3.1 Data
Bentuk Tegangan tanpa filter (S terbuka)
Bentuk Tegangan dengan filter kapasitor (S tertutup)

3.3. Pembahasan
Pratikum perata arus ini bertujuan mengamati bentuk tegangan yang dihasilkan oleh gelombang perata arus. 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. Dan kapasitas 1000 F yang berfungsi sebgai perata arus.
Percobaan ini 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 filter seperti pada gambar yang termuat dalam tabel pengamatan.
Pada pecobaan ini prinsipnya yaitu Tegangan searah yang dihasilkan oleh penyearah setengah gelombang maupun penyearah jembatan (gelombang penuh) memiliki riak yang cukup besar (gelombang tegangan tidak rata). Tegangan searah seperti ini tidak memenuhi syarat untuk diberikan kepada komponen-komponen elektronika yang terdapat dalam radio, televisi dan komputer, yang membutuhkan tegangan searah yang lebih rata. Oleh karena itu  dapat diratakan dengan memasang sebuah kapasitor elektrolit kapasitas besar, paralel dengan beban R, seperti pada gambar rangkaian.
Rangkaian system perataan kapasitor ini disebut kapasitor perata atau kapasitor penyimpan (reservoir circuit). Sewaktu tegangan pada ujung-ujung beban naik terhadap waktu antara A dan B, kapasitor C dimuati sedemikian rupa sehingga polaritas pelat atasnya positif. Sesaat setelah tegangan keluaran penyearah antara B dan C berkurang, kapasitas C membuang muatan listriknya melalui beban R. sebagai hasilnya, tegangan pada ujung-ujung beban tidak pernah mencapai nol, tetapi mengikuti lintasan garis tebal. Tampak bahwa riak gelombang tegangan menjadi lebih kecil dan tegangan searah yang dihasilkan pada ujung-ujung beban adalah agak lebih rata.






BAB IV
PENUTUP
4.1. Kesimpulan
a. Sifat dioda hanya menyearahkan arus pada satu arah tegangan positif saja, maka bila sumber arus pada dioda diganti dengan arus bolak-balik, maka rangkaian penyearah dengan satu dioda salah satunya menghasilkan penyearahan setengah gelombang (periode) dan selebihnya menghasilkan penyearahan gelombang penuh.
b. untuk meratakan arus digunakan kapasitor dimana kapasitor itu sendiri berfungsi sebagai tempat menyimpan besarnya tegangan yang dimiliki oleh sebuah rangkaian.
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
Bishop, Owen. 2002. Dasar-dasar Elektronika. Jakarta: Erlangga
Tipler, Paul A. 2001. Fisika Untuk Sains dan Teknik. Jakarta: Erlangga
Woollard, Barry. 2003. Elektronika Praktis. Jakarta: PT Anem Kosong Anem

3 komentar:

  1. Terima kasih.. berguna sekali mbk, sbg referensi penulisan laporan eldas :)

    BalasHapus
  2. terimakasih mbak .
    ini sangat membantu kami dan menambah wawasan kami.
    tapi sayang mbak gambar yang ada di blog ngak muncul

    BalasHapus