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
Terima kasih.. berguna sekali mbk, sbg referensi penulisan laporan eldas :)
BalasHapusSETUJU DES
BalasHapusterimakasih mbak .
BalasHapusini sangat membantu kami dan menambah wawasan kami.
tapi sayang mbak gambar yang ada di blog ngak muncul