PENYEARAH GELOMBANG PENUH (E7)

PENYEARAH GELOMBANG PENUH (E7)

Desy Novitasari, Siti Nor Fatmah, Irma Sari, Ali Fitroni, Tuti Nurlatifah, Mirna Wati, & Mukhlis Program Studi Pendidikan Fisika, Jurusan Pendidikan Matematika dan Ipa, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Lambung Mangkurat Jl. Brigjend Hasan Basry, Kotak Pos 219 Banjarmasin 70123 Indonesia e-mail: info@unlam.ac.id

Abstrak— Percobaan  ini  bertujuan untuk mengetahui kegunaan dioda sebagai penyearah, membuat rangkaian penyearah gelombang penuh dengan dan tanpa menggunakan filter, serta untuk menentukan faktor riak dari penyearah gelombang penuh dengan dan tanpa menggunakan filter. Metode yang digunakan mengukur tegangan input dan tegangan output tanpa filter, filter-C, filter-RC, filter-CRC. Faktor riak dengan osiloskop sebesar (1,40; 0,04; 0,0024; 0,00). Multimeter (0,81). Sesuai teori bahwa semakin banyak filter maka tegangan riak dan tegangan output semakin besar.

                Kata Kunci—penyearah, gelombang, riak,  filter-C, filter-RC, filter-CRC

I.                    PENDAHULUAN

D

alam elektronika, kita mengenal dua macam sumber tegangan, yakni sumber tegangan DC dan sumber tegangan AC. Sumber tegangan DC biasanya diperoleh dari penggunaan aki dan baterai. Sedangkan sumber tegangan AC biasanya diperoleh dari power supply yang dialiri arus listrik. Penggunaan sumber tegangan DC ini kurang efektif dan efisien karena setelah beberapa lama dipakai, tegangan pada sumber tegangan DC seperti baterai dan aki tersebut akan habis dan harus diganti dengan yang baru. Alternatif yang dapat dilakukan dalam pengadaan sumber tegangan DC yaitu dengan memanfaatkan sumber tegangan AC. Dimana sumber tegangan AC tersebut harus diubah terlebih dahulu menjadi sumber tegangan DC. Hal tersebut merupakan salah satu pemanfaatan dari komponen dioda, yakni pembuatan penyearah gelombang.

Berdasarkan latar belakang tersebut dapat diambil suatu rumusan masalah yakni “bagaimana kegunaan dioda sebagai penyearah dan membuat rangkaian penyearah gelombang penuh dengan dan tanpa menggunakan filter, serta bagaimana faktor riak dari penyearah gelombang penuh menggunakan filter dan tanpa menggunakan filter ?”

Adapun tujuan dari percobaan ini yaitu untuk mengetahui kegunaan dioda sebagai penyearah dan untuk membuat rangkaian penyearah gelombang penuh dengan dan tanpa menggunakan filter, serta untuk menentukan faktor riak dari penyearah gelombang penuh menggunakan filter dan tanpa menggunakan filter.

II.                  KAJIAN TEORI

Penyearah gelombang penuh adalah untai yang mengubah ragam gelombang bolak-balik menjadi searah pada seluruh siklus gelombang. Sedangkan penyearah setengah gelombang adalah untai yang mengubah ragam gelombang bolak-balik menjadi searah pada separuh siklus gelombang.^[1]

Penyearah gelombang penuh juga disebut penyearah rangkap atau ganda biasanya juga disebut penyearah jembatan oleh dioda. Penyearah ini menggunakan dua dioda atau sebuah jembatan dioda yang berfungsi mengarahkan satu gelombang penuh (belahan positif dan belahan negatif).

Gambar 1. Bentuk gelombang penuh secara AC dan DC^[2]

Kita dapat memperoleh penyearah gelombang penuh dengan dua cara yaitu :

1.       Memerlukan transfomator dengan sedapan pusat (center top-CT)

Tampak arus mengalir dari atas ke bawah, yaitu memberikan isyarat keluaran positif jika dioda dibalik isyarat akan negatif seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 2. Gelombang DC

2.                    Menggunakan empat dioda atau penyearah jembatan

Untuk penyearah jembatan, transfomator tak memerlukan adanya CT. Bahkan bila dioda yang digunkan mempunyai kemampuan tegangan yang cukup tanpa transfomatorpun penyearah ini dapat digunakan.^[3]

Untuk penyearah gelombang penuh,digunakan dua buah dioda yang dipasang seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

Gambar 3.Rangkaian penyearah gelombang penuh

                Untuk factor riak gelombang penuh secara umum dinyatakan sebagai penjumlahan antara riak bagian positif dengan riak bagian negatif. Jadi untuk gelombang penuh baik riak positif maupun riak negatif semuanya diloloskan. Sistem penapis yang digunakan pada setengah gelombang akan digunakan pula pada penyearah gelombang penuh. Tampak pada penyearah setengah gelombang dengan filter, bentuk gelombang outputnya masih adanya riak gelombang. Untuk itu agar riak gelombang dapat semakin diperhalus, maka dapat dimanfaatkan penyearah gelombang penuh.

          Alat penapis yang dimaksud terdiri dari komponen-komponen filter C, Filter RC,Filter CRC. Ketiga filter itu berfungsi sebagai penghalus riak gelombang penyearah.

               

                1.Filter C

          Bentuk rangkaian penyearah gelombang penuh dengan menggunakan filter C adalah ditunjukkan pada gambar dibawah ini:

Gambar 4.Penyearah gelombang penuh dengan filter C

Tampak  pada gambar diatas,factor riak dari grafik setengah gelombang yang diberi filter C dipasang parallel dengan hambatan beban.Proses penghalusan riakuntuk penyearah gelombang penuh adalah dijelaskan melalui gambar gelombang dibawah ini :

Gambar 5. Bentuk gelombang penyearah gelombang penuh dengan menggunakan filter C

                Sementara factor  riak  penyearah gelombang dengan menggunakan filter C adalah dinyatakan dengan perbandingan antara V_r dengan V_DC yaitu :

                                                                                             (1)

Dimana                

2.Filter RC

          Selanjutnya untuk penyearah gelombang penuh dengan menggunakan filter RC diperlihatkan pada gambar di bawah ini :.

Gambar 6. Penyearah gelombang penuh dengan menggunakan filter RC

                3.Filter CRC

          Sedangkan bentuk rangkaian penyearah gelombang penuh dengan menggunakan filter CRC diperlihatkan pada gambar di bawah ini :

 

Gambar 7. Penyearah gelombang penuh dengan filter CRC^[4]

 

Gambar 8. Bentuk gelombang penyearah gelombang penuh

          Untuk faktor riak gelombang penuh secara umum dinyatakan sebagai penjumlahan antara riak bagian positif dengan riak bagian negatif. Jadi untuk gelombang penuh baik riak positif maupun riak negatif semuanya diloloskan.Baik penyearah setengah gelombang maupun penyearah gelombang penuh, diperlukan suatu alat penapis agar riak gelombang dapat diperkecil.Alat penapis yang dimaksud terdiri dari komponen-komponen filter C, filter RC dan filter CRC. Ketiga filter ini berfungsi sebagai penghalus riak gelombang penyearah.^[5]

Sumber tegangan Dc yang dibuat dengan mengubah tegangan AC dengan menggunakan rangkaian penyedia daya, pada umumnya tegangan atau arus keluarannya masih merupakan campuran dari komponen DC dan komponen AC, secara umum dinyatakan sebagai :

                                         (2)

Ukuran dari hasil faktor riak (r) yang didefinisikan sebagai rasio antara tegangan afektif dari komponen AC terhadap harga DC-nya yang ditulis sebagai :

                                     (3)^[6]

III. METODE PERCOBAAN

               

Pada percobaan penyearah setengah gelombang diperlukan beberapa komponen dan peralatan seperti dua buah dioda, dua buah resistor, dua buah kapasitor, sebuah multimeter, sebuah osiloskop, sebuah transfomator, sebuah papan rangkaian dan sembilan buah kabel penghubung.

Gambar 9. Alat dan bahan percobaan

Adapun rumusan hipotesis yang saya ajukan pada percobaan penyearah gelombang penuh yakni semakin banyak filter yang digunakan pada rangkaian penyearah gelombang penuh, maka tegangan riak yang dihasilkan akan semakin halus dan tegangan outputnya juga semakin kecil.

 Percobaan kali ini menggunakan identifikasi dan definisi operasional varssiabel . Variabel manipulasinya adalah filter, filter adalah rangakain komponen yang digunakan sebagai alat penapis agar riak gelombang dapat diperkecil. Dengan mengubah filter yang digunakan pada percobaan yaitu rangkaian biasa(tanpa filter), filter-C, filter-RC dan filter CRC. Variabel responya adalah Tegangan output  dan bentuk gelombang. Tegangan output adalah beda potensial yang dapat dilihat melalui osiloskop dan multimeter akibat diubahnya filter yang digunakan, dalam satuan volt. Selain itu juga mengamati bentuk gelombang  disetiap percobaan pada osiloskop. Dan variabel kontrolnya yaitu  dioda, resistor, kapasitor, frekuensi, transfomator, tegangan input, osiloskop,dan multitester, yakni selama percobaan menggunakan satu buah dioda, resistor beban dengan resistansi 220W dan resistor yang dipasang seri dengan resistansi 820W, kapasitor dengan kapasitansi 2200 × 10^-6F dan 100 × 10^-6F, frekuensi listrik PLN 50 Hz, transfomator tipe stepdown dan tegangan input yang terukur pada multimeer ataupun osiloskop ditetapkan.

 Prosedur kerja yang dilakukan dalam percobaan kali ini terbagi menjadi 4 jenis rangkaian percobaan yang diukur menggunakan dua buah alat yang berbeda yakni multimeter dan osiloskop. Percobaan pertama yaitu rangkaian sederhana atau tanpa menggunakan filter, pertama-tama merangkai peralatan seperti pada gambar 11. Mencatat nilai komponen yang digunakan. Mengukur tegangan input yakni nilai tegangan sebelum melewati komponen menggunakan multimeter dan osiloskop, serta mendokumentasikan bentuk gelombang. Selanjutnya mengukur tegangan output pada hambatan beban (R_L) menggunakan multimeter dan osiloskop. Mencatat hasil pengukuran pada tabel pengamatan.

Gambar 10. Rangkaian Percobaan Tanpa Filter

Percobaan kedua yaitu percobaan dengan filter-C, dengan merangkai peralatan seperti pada gambar 12. Hanya mengukur tegangan outputnya saja dengan menggunakan osiloskop dengan cara yang sama seperti percobaan pertama.

Gambar 11. Rangkaian Percobaan Filter-C

Pada percobaan ketiga yakni menggunakan filter RC, dengan merangkai peralatan seperti gambar 13. Dan melakukan langkah yang sama pula seperti percobaan sebelumnya.

Gambar 12. Rangkaian Percobaan Filter-RC

Begitu pula dengan percobaan keempat yakni dengan menggunakan filter CRC yang dirangkaia seperti pada gambar 14. Dan melakukan langkah yang sama dengan percobaan sebelumnya.

Gambar 13. Rangkaian Percobaan Filter-CRC

Data hasil pengukuran yang diperoleh dengan menggunakan osiloskop dicatat pada tabel 1 dan dengan menggunakan multimeter dicatat pada tabel 2.

Adapun teknik analisis yang digunakan pada percobaan kali ini sebagai berikut.

1.                   Osiloskop

                                        (4)

Dimana

                                         (5)

dan

                                (6)

untuk

                              (7)

2.Multimeter

                                        (8)

Dimana

                                      (9)

dan

                                 (10)

Untuk perhitungan faktor riak dengan hasil pengukuran menggunakan multimeter ini untuk memperoleh V’r  dan V_rms  sama dengan persamaan 5 dan persamaan 7.

Berdasarkan nilai faktor riak yang diperoleh tersebut, bandingkan nilai faktor riak pada rangkaian tanpa filter yang diukur menggunakan osiloskop dan multimeter.

IV. DATA DAN PEMBAHASAN

Pada percobaan penyearah gelombang penuh bertujuan untuk mengetahui kegunaan dioda sebagai penyearah dan untuk membuat rangkaian penyearah gelombang penuh dengan dan tanpa menggunakan filter, serta untuk menentukan faktor riak dari penyearah gelombang penuh menggunakan filter dan tanpa menggunakan filter. Berdasarkan yang telah kita ketahui sebelumnya bahwa dioda berguna sebagai pengubah sumber tegangan AC dari PLN menjadi sumber tegangan DC. Dalam percobaan ini menggunakan dua buah dioda, yang fungsinya dalam rangkaian ini adalah sebagai pembentuk gelombang penuh Dimana kerja dari dua buah dioda ini yang selalu berulang dan gelombang/sinyalnya dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 14. Gelombang Penuh dari Dua Dioda

Dapat dilihat pada gambar 14, ketika pada dioda 1 mengalir arus positif maka terbentuk setengah gelombang dan pada dioda 2 ketika mengalir arus negatif yang terbentuk adalah gelombang semu, dan seterusnya kerja dua buah dioda ini saling berkebalikan sehingga gabungan dari setengah gelombang dari dioda 1 dan dioda 2 ini membentuk gelombang penuh maka dapat dinyatakan bahwa gelombang penuh terbentuk karena berasal dari gabungan dua buah dioda tersebut. Oleh karena itu, pada percobaan penyearah gelombang penuh ini menggunakan dua buah dioda.

Percobaan kali ini dilakukan dengan mengukur tegangan input dan tegangan output pada rangkaian tanpa filter dengan menggunakan multimeter dengan ketelitian alat sebesar 0,01 volt dan osiloskop dengan ketelitian 0,5 volt. Kemudian mengukur tegangan output pada rangkaian filter-C, filter-RC dan filter-CRC hanya dengan menggunakan osiloskop dengan ketelitian yang berbeda-beda, dapat dilihat hasil percobaan pada tabel 1 dan tabel 2 brikut ini.

R_L= 220 W; R= 820 W; C₁= 2200×10^-6F; C₂= 100×10^-6F

Transfomator tipe Step-Down

Tabel 1. Hasil Pengamatan dengan Osiloskop

NO	Jenis rangkaian	Vi ± 0,5 (volt)	Vo ± ∆Vo (volt)	Bentuk Gelomabang
1	Tanpa Filter	17,0	8,0 ± 0,5
2	Filter-C		0,60 ± 0,05
3	Filter-RC		0,04 ± 0,01
4	Filter-CRC		0,00 ± 0,01

Tabel 2. Hasil Pengamatan dengan Multimeter

NO	Jenis Rangkaian	(Vi±0,01) volt	(Vo±0,01) volt
1	Tanpa Filter	11,60	9,40

Dan pengukuran menggunakan osiloskop ini dapat dilihat bentuk gelombang input yakni bentuk gelombang ketika pada rangkaian belum dipengaruhi oleh komponen-komponen dioda, resistor ataupun kapasitor.

Gambar 15. Gelombang input

Berdasarkan bentuk gelombang dari gelombang input yang tampak gelombangnya masih belum melewati komponen lainnya. Dan untuk bentuk gelombang tanpa filter bentuk gelombang mulai turun, kemudian pada filter-C dan filter-RC bentuk gelombang yang semakin turun lagi hingga pada filter-CRC gelombang sudah tidak terbentuk lagi. Hal tersebut artinya bahwa pada rangkaian penyearah gelombang ini semakin banyak komponen yang dilewati arus maka tegangan keluarannya akan semakin kecil.

Berdasarkan hasil percobaan yang diperoleh dapat pula ditentukan nilai faktor riak penyearah gelombang penuh dengan dan tanpa menggunakan filter dengan menggunakan persamaan-persamaan teknik analisis yang ada pada metode percobaan. Dimana untuk nilai faktor riak pada pengukuran tegangan output menggunakan osiloskop, untuk tanpa filter sebesar 1,40, filter-C sebesar 0,04, filter-Rc sebesar 0,0024 dan filter CRC adalah nol. Pada rangkaian filter-CRC ini bentuk gelombangnya sudah tidak terlihat lagi, dan pembacaan skalanyapun juga sudah tidak terlihat, oleh karena itu nilainya nol. Sedangkan nilai faktor riak tanpa filter yang tegangan outputnya diukur menggunakan multimeter adalah sebesar 0,81. Dapat kita lihat perbedaan nilai faktor riak tanpa filter yang diukur menggunakan osiloskop dan multimeter nilai berbeda, seharusnya adalah sama. Hal tersebut dikarenakan nilai tegangan input yang terukur pada kedua alat ini yang hasilnya jauh berbeda dan tegangan outpunya pun juga berbeda. Seharusnya untuk nilai tegangan input sama, karena tegangan yang terukur pada tegangan input ini adalah nilai tegangan yang belum terhubung dengan komponen lainnya. Kemungkinan kekeliruan dalam pengukuran ini disebabkan oleh osiloskop yang sudah terlalu sering digunakan yang membuat hasil pengukuran tidak akurat dapat pula kita lihat ketidakpastian alat ukur yang kita gunakan adalah sebesar 0,5 volt, dan untuk multimeter tentunya lebih akurat karena ketidakpastian alat ini lebih kecil yakni 0,01 volt sehingga multimeter lebih teliti dibandingkan osiloskop.

Berdasarkan nilai faktor riak yang diperoleh pada pengukuran menggunakan osiloskop untuk rangkaian tanpa filter, filter-C, filter-RC dan filter-CRC sudah sesuai dengan teorema ataupun hipotesis yang diajukkan yakni semakin banyak filter yang digunakan maka tegangan output dan tegangan riaknya akan semakin kecil.

V. SIMPULAN

                 

Pada percobaan penyearah gelombang penuh ini dioda sebagai penyearah tentunya berfungsi untuk membuat sumber tegangan AC dari PLN yang bekerja arus bolak balik menjadi tegangan DC yang bekerja arus searah. Dan dalam rangkaiannya percobaan ini menggunakan dua buah dioda yang berfungsi sebagai pembentuk gelombang penuh, dimana gelombang penuh ini terbentuk dari gabungan gelombang dari kedua buah dioda. Penyearah setengah gelombang menggunakan transfomator tipe step-down untuk memperkecil tegangan agar kondisi komponen-komponen pada rangkaian tetap terjaga. Untuk rangkaian tanpa filter, tidak menggunakan komponen kapasitor dan untuk rangkaian filter-C, filter-RC dan filter CRC menggunakan beberapa komponen resistor dan kapastitor.

Nilai faktor riak dari percobaan penyearah gelombang penuh ini diperoleh melalui persamaan-persamaan yang ada pada metode percobaan. Nilai faktor riak pada tegangan yang terukur pada osiloskop pada rangkaian tanpa filter sebesar 1,40, filter-C sebesar 0,04, filter-RC sebesar 0,0024 dan filter-CRC sebesar nol. Dan nilai faktor riak pada tegangan yang terukur pada multimeter sebesar 0,81. Berdasarkan nilai faktor riak yang diperoleh pada pengukuran menggunakan osiloskop untuk rangkaian tanpa filter, filter-C, filter-RC dan filter-CRC sudah sesuai dengan teorema ataupun hipotesis yang diajukkan yakni semakin banyak filter yang digunakan maka tegangan output dan tegangan riaknya akan semakin kecil. Akan tetapi, dalam percobaan kali ini terlihat perbedaan antara nilai faktor riak tanpa filter dari tegangan yang terukur pada osiloskop dan multimeter, tentunya hasil pengukuran menggunakan multimeter yang lebih akurat dibandingkan pada osiloskop, dapat dilihat dari ketidakpastian alat ukur yang kita gunakan untuk osiloskop sebesar 0,5 volt dan multimeter sebesar 0,01 volt.

Pada percobaan juga masih terdapat ketidaktelitian dalam pembacaan angka ataupun skala ukur pada alat, dan kondisi komponen-komponen yang digunakan dalam percobaan sudah tidak layak pakai karena sudah terlalu sering digunakan yang tentunya juga berpengaruh terhadap pengukuran.

UCAPAN TERIMAKASIH

     Saya mengucapkan terimakasih kepada asisten praktikum Penyearah Gelombang Penuh (E7) yaitu Mukhlis yang memberikan bimbingan saat melalukan praktikum ataupun pralaboratorium. Serta kepada teman-teman satu kelompok yang telah bekerja sama dengan baik dalam menyelesaikan percobaan ini.

DAFTAR PUSTAKA

[1]     Widodo, Thomar Sri. 1985. Elektronika Dasar. Slemba : Teknik

[2]     Setyawan, Hidayati Lilik. 2004. Kamus Fisika Bergambar. Bandung : Pakar Raya

[3]     Sutrisno. 1986. Elektronika Teori dan Penerapannya.Bandung : ITB

[4]     Tim Dosen Elektronika Dasar I. 2015. Penuntun Praktikum Elektronika Dasar I. Banjarmasin.FKIP UNLAM.

[5]     Misbah. 2015. Hand Out Elektronika Dasar. Banjarmasin : FKIP UNLAM

[6]     Purwadi, Bambang. 1993. Elektronika 1. Jakarta : Depdikbud

PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG (E6)

PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG (E6)

Desy Novitasari, Siti Nor Fatmah, Irma Sari, Ali Fitroni, Tuti Nurlatifah, Mirna Wati, & Rahmat Nur Maulani Program Studi Pendidikan Fisika, Jurusan Pendidikan Matematika dan Ipa, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Lambung Mangkurat Jl. Brigjend Hasan Basry, Kotak Pos 219 Banjarmasin 70123 Indonesia e-mail: info@unlam.ac.id

Abstrak— Percobaan  ini  bertujuan untuk mengetahui kegunaan dioda sebagai penyearah, membuat rangkaian penyearah setengah gelombang biasa dan menggunakan filter, serta untuk menentukan faktor riak dari penyearah setengah gelombang dengan dan tanpa menggunakan filter. Metode yang digunakan mengukur tegangan input dan tegangan output tanpa filter, filter-C, filter-RC, filter-CRC. Faktor riak  dengan multimeter sebesar (12,1 dan 1,21; 1,21; 1,16; 1,26). Osiloskop (1,22 dan 1,22;1,27; 1,28; 1,26). Belum sesuai teoritis filter-C, filter-RC, filter-CRC sebesar (0,12; 0,0000089; 0,0000051), hal tersebut dikarenakan ketidaktelitian pengukuran dan komponen rangkaian tidak layak pakai.

                Kata Kunci—penyearah, gelombang, filter-C, filter-RC, filter-CRC

I.                    PENDAHULUAN

D

alam elektronika, kita mengenal dua macam sumber tegangan, yakni sumber tegangan DC dan sumber tegangan AC. Sumber tegangan DC biasanya diperoleh dari penggunaan aki dan baterai. Sedangkan sumber tegangan AC biasanya diperoleh dari power supply yang dialiri arus listrik. Penggunaan sumber tegangan DC ini kurang efektif dan efisien karena setelah beberapa lama dipakai, tegangan pada sumber tegangan DC seperti baterai dan aki tersebut akan habis dan harus diganti dengan yang baru. Alternatif yang dapat dilakukan dalam pengadaan sumber tegangan DC yaitu dengan memanfaatkan sumber tegangan AC. Dimana sumber tegangan AC tersebut harus diubah terlebih dahulu menjadi sumber tegangan DC. Hal tersebut merupakan salah satu pemanfaatan dari komponen dioda, yakni pembuatan penyearah gelombang.

Berdasarkan latar belakang tersebut dapat diambil suatu rumusan masalah yakni “bagaimana kegunaan dioda sebagai penyearah dan rangkaian penyearah setengah gelombang biasa dan denga menggunakan filter, serta bagaimana faktor riak dari penyearah setengah gelombang menggunakan filter dan tanpa menggunakan filter ?”

Adapun tujuan dari percobaan ini yaitu untuk mengetahui kegunaan dioda sebagai penyearah dan untuk membuat rangkaian penyearah setengah gelombang biasa dan dengan menggunakan filter, serta untuk menentukan faktor riak dari penyearah setengah gelombang menggunakan filter dan tanpa menggunakan filter.

II.                  KAJIAN TEORI

Penyearah setengah gelombang sederhana

Gambar 1.Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang

Tampak pada gambar di bawah ini factor riak dari grafik setengah gelombang,hanya riak bagian positif saja yang diloloskan sementara bagian negatif ditolak.

Gambar 2.Tampilan Penyearah Setengah Gelombang

Ukuran kehalusan riak gelombang ditentukan oleh factor riak yang dirumuskan :

                                                                                                                             (1)

          Penyearah setengah gelombang memperlihatkan riak gelombang yang besar,padahal idealnya sebuah tegangan DC tidak ada riak sama sekali.Untuk itu,diperlukan suatu penapis agar riak gelombang dapat diperkecil.Alat penapis yang dimaksud terdiri dari komponen-komponen filter C,filter RC,dan filter CRC.Ketiga filter ini berfungsi sebagai penghalus riak gelombang penyearah.

1.                   Filter C

                Bentuk rangkaian penyearah dengan menggunakan filter C adalah seperti gambar berikut ini :

Gambar 3.Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang dengan Filter

                Tampak pada gambar diatas,factor riak dari grafik setengah gelombang yang diberi filter C dipasang parallel dengan hambatan beban.Proses penghalusan riak untuk penyearah setengah gelombang adalah dijelaskan melalui gambar gelombang berikut ini :

Gambar 4.Bentuk gelombang penyearah setengah gelombang dengan menggunakan filter C

                Sementara,factor riak penyearah setengah gelombang dengan menggunakan filter C adalah dinyatakan dengan perbandingan antara V_r dan V_DC,dimana V_DC =1,42

2.Filter RC

                Selanjutnya untuk penyearah setengah gelombang dengan menggunakan filter RC adalah diperlihatkan oleh gambar dibawah ini :

Gambar 5.Rangkaian penyearah setengah gelombang  dengan filter RC

3.Filter CRC

Gambar 6.Rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter CRC^[1]

               

          Untuk mendapatkan suatu tegangan DC yang baik dimana bentuk tegangan hasil penyearahan adalah mendekati garis lurus maka tegangan keluaran dari suatu rangkaian penyearahdihubungkan dengan suatu kapasitor secara parallel terhadapbeban,dimana arus dari keluaran rangkaian penyearah selain akan melewati beban juga akan mengisi kapasitor sehingga pada saat tegangan hasil penyearahan mengalami penurunan maka kapasitor akan membuang muatannya ke beban dan tegangan beban akan tertahan sebelum mencapai nol.Halini dapat dijelaskan oleh gambar berikut :

Gambar 7.Penyearah setengah gelombang dengan kapasitor

          Hasil penyearahan yang tidak ideal akan mengakibatkan adanya ripple seperti terlihat pada gambar diatas dimana tegangan ripple yang dihasilkan dapat ditentukan oleh persamaan berikut :

                Ripple (peak to peak)=Idc. (T/C)

                Dimana Idc dalam hal ini adalah tegangan keluaran dibagi dengan R beban.T adalah periode tegangan ripple (detik)dan C adalah nilai kapasitor (farad)yang digunakan.^[2]

Penyearahan arus bolak balik

Gambar 8.Dioda pada rangkaian AC

                Berdasarkan gambar tersebut tegangan keluaran pada daerah ini cacat karena lengkung ciri berbentuk tidak linier (daerah kuadrat),untuk mendapat tegangan keluaran yang benar-benar merupakan bagian positif daripada isyarat masukan diperlukan diode dengan cirri seperti setengah gelombang.Inilah yang dimaksud penyearah setengah gelombang.^[3]

Gambar 9.Bentuk gelombang penyearah setengah gelombang

                Pada penyearah setengah gelombang,maka diode akan berlaku sebagai penghantar selama putaran setengah positif dan tidak berlaku sebagai penghantar pada setengah siklus negative,sehingga dinamakan sebagai sinyal setengah gelombang.Tegangan dinamakan sebagai sinyal setengah gelombang.Tegangan setengah gelombang menghasilkan arus beban satu arah,artinyaarus mengalir hanya pada satu arah,tegangan setengah gelombang tersebut merupakan tegangan DC yang bergerak naik sampai nilai max dan turun sampai nol dan tetapnol selama siklus setengah negative.^[4]

                Prinsipkerja penyearah setengah gelombang adalah bahwa pada saat sinyal input berupa siklus positif maka diode mendapat bias maju sehingga arus (i)mengalir ke beban (R_L) dan sebaliknya bila sinyal input berupa siklus negative maka diode mendapat bias mundur sehingga tidak mengalir arus.^[5]

III. METODE PERCOBAAN

               

Pada percobaan penyearah setengah gelombang diperlukan beberapa komponen dan peralatan seperti sebuah dioda, dua buah resistor, dua buah kapasitor, sebuah multimeter, sebuah osiloskop, sebuah transfomator, sebuah papan rangkaian dan delapan buah kabel penghubung.

Gambar 10. Alat dan bahan percobaan

Adapun rumusan hipotesis yang saya ajukan pada percobaan penyearah setengah gelombang yakni semakin banya filter yang digunakan pada rangkaian penyearah setengah gelombang,maka factor riak yang dihasilkan akan semakin halus dan tegangan outputnya juga semakin kecil.

 Percobaan kali ini menggunakan identifikasi dan definisi operasional variabel . Variabel manipulasinya adalah filter, filter adalah rangakain komponen yang digunakan sebagai alat penapis agar riak gelombang dapat diperkecil. Dengan mengubah filter yang digunakan pada percobaan yaitu rangkaian biasa(tanpa filter), filter-C, filter-RC dan filter CRC. Variabel responya adalah Tegangan output  dan bentuk gelombang. Tegangan output adalah beda potensial yang dapat dilihat melalui osiloskop dan multimeter akibat diubahnya filter yang digunakan, dalam satuan volt. Selain itu juga mengamati bentuk gelombang  disetiap percobaan pada osiloskop. Dan variabel kontrolnya yaitu  dioda, resistor, kapasitor, frekuensi, transfomator, tegangan input, osiloskop,dan multitester, yakni selama percobaan menggunakan satu buah dioda, resistor beban dengan resistansi 220W dan resistor yang dipasang seri dengan resistansi 820W, kapasitor dengan kapasitansi 2200 × 10^-6F dan 100 × 10^-6F, frekuensi listrik PLN 50 Hz, transfomator tipe stepdown dan tegangan input yang terukur pada multimeer ataupun osiloskop ditetapkan.

 Prosedur kerja yang dilakukan dalam percobaan kali ini terbagi menjadi 4 jenis rangkaian percobaan yang diukur menggunakan dua buah alat yang berbeda yakni multimeter dan osiloskop. Percobaan pertama yaitu rangkaian sederhana atau tanpa menggunakan filter, pertama-tama merangkai peralatan seperti pada gambar 11. Mencatat nilai komponen yang digunakan. Mengukur tegangan input yakni nilai tegangan sebelum melewati komponen menggunakan multimeter dan osiloskop, serta mendokumentasikan bentuk gelombang. Selanjutnya mengukur tegangan output pada hambatan beban (R_L) menggunakan multimeter dan osiloskop. Mencatat hasil pengukuran pada tabel pengamatan.

Gambar 11. Rangkaian Percobaan Tanpa Filter

Percobaan kedua yaitu percobaan dengan filter-C, dengan merangkai peralatan seperti pada gambar 12. Hanya mengukur tegangan outputnya saja dengan menggunakan multimeter dan osiloskop dengan cara yang sama seperti percobaan pertama.

Gambar 12. Rangkaian Percobaan Filter-C

Pada percobaan ketiga yakni menggunakan filter RC, dengan merangkai peralatan seperti gambar 13. Dan melakukan langkah yang sama pula seperti percobaan sebelumnya.

Gambar 13. Rangkaian Percobaan Filter-RC

Begitu pula dengan percobaan keempat yakni dengan menggunakan filter CRC yang dirangkaia seperti pada gambar 14. Dan melakukan langkah yang sama dengan percobaan sebelumnya.

Gambar 14. Rangkaian Percobaan Filter-CRC

Data hasil pengukuran yang diperoleh dengan menggunakan multimeter dicatat pada tabel 1 dan dengan menggunakan osiloskop dicatat pada tabel 2. Berdasarkan data yang diperoleh tersebut dapat diperoleh nilai faktor riak secara percobaan yakni sebagai berikut.

                               (2)

Dimana

                   (3)

Dan untuk memperoleh nilai V_AC-rms dan V_DC-AVG dapat dilihat pada lampiran 1. Sedangkan secara teoritis nilai faktor riak filter-C, filter-RC, filter-CRC secara berurutan dapat diperoleh dengan persamaan berikut ini.

                                   (4)

                                  (5)

                               (6)

IV. DATA DAN PEMBAHASAN

Pada percobaan penyearah setengah gelombang bertujuan untuk mengetahui kegunaan dioda sebagai penyearah dan untuk membuat rangkaian penyearah setengah gelombang biasa dan denga menggunakan filter, serta untuk menentukan faktor riak dari penyearah setengah gelombang menggunakan filter dan tanpa menggunakan filter. Percobaan kali ini dilakukan dengan mengukur tegangan output dengan menggunakan dua buah alat ukur yakni multimeter dengan ketelitian alat ukur 0,01 volt. Dan menggunakan osiloskop dengan berbagai batas ukur yang berbeda agar didapatkan bentuk gelombang yang sesuai, sehingga nilai skala terkecilnya berbeda begitu pula dengan ketelitiannya, dapat dilihat pada tabel 2 pengukuran menggunakan osiloskop.

Pada percobaan penyearah setengah gelombang telah diperoleh hasil pengukuran tegangan output pada setiap rangkaian berikut ini.

R_L= 220 W; R= 820 W; C₁= 2200×10^-6F; C₂= 100×10^-6F

Transfomator tipe Step-Down

Tabel 1. Pengukuran Pada Multimeter

NO	Jenis Rangkaian	(Vi±0,01) volt	(Vo±0,01) volt
1	Tanpa Filter	12,55	5,15
2	Filter-C		13,33
3	Filter-RC		1,20
4	Filter-CRC		1,22

Tabel 2. Pengukuran Pada Osiloskop

NO	Jenis Rangkaian	Vi ± 0,5 (volt)	Vo ± ∆Vo (volt)	Bentuk Gelomabang
1	Tanpa Filter	17,0	9,2 ± 0,2
2	Filter-C		0,72 ± 0,02
3	Filter-RC		0,04 ± 0,01
4	Filter-CRC		0,02 ± 0,01

Dan pengukuran menggunakan osiloskop ini dapat dilihat bentuk gelombang input yakni bentuk gelombang ketika pada rangkaian belum dipengaruhi oleh komponen-komponen dioda, resistor ataupun kapasitor.

Gambar 15. Gelombang input

Dapat dilihat pada kedua tabel hasil pengukuran tegangan input hasilnya berbeda antara nilai tegangan input yang diukur menggunakan multimeter dan osiloskop, seharusnya nilai tegangan inputnya sama. Karena pengukuran tegangan input ini nilai tegangannya masih belum dipengaruhi oleh komponen lain. Dan dapat dilihat pada tabel 1 untuk pengukuran tegangan output menggunakan multimeter nilai tegangan yang terukur masih belum akurat, karena pada percobaan menggunakan filter-C nilai tegangan output yang terbaca pada alat ukur jauh lebih besar dari tegangan input. Sudah sangat jelas bahwa hasil pengukuran tersebut tidak tepat, seharusnya nilai tegangan output pada rangkaian yang menggunakan filter lebih kecil dibandingkan nilai tegangan input dan semakin banyak filter yang digunakan nilai tegangan inputnya akan semakin kecil. Sedangkan hasil pengukuran menggunakan osiloskop nilai tegangan outputnya sesuai dengan teorema ataupun hipotesis yang diajukkan dapat dilihat pada tabel 2 yakni semakin banyak filter yang digunakan maka nilai tegangan outputnya semakin semakin kecil. Dan seharusnya pengukuran menggunakan multimeter ini lebih akurat dibandingkan pengukuran menggunakan osiloskop. Namun pada kenyataannya hasil pengukuran pada osiloskop yang lebih sesuai dengan teorema, dapat dikatakan saat pengukuran menggunakan multimeter ini kurang teliti dan tidak tepat pembacaan nilai tegangannya.

Berdasarkan hasil percobaan pada tabel 1 dan tabel 2 dapat diperoleh nilai faktor riak dari masing-masing rangkaian, baik secara percobaan maupun secara teoritis. Secara percobaan nilai faktor riak diperoleh menggunakan persamaan 2, pada pengukuran menggunakan multimeter diperoleh nilai faktor riak untuk tegangan input sebesar 1,21. Dan untuk tegangan output, pada rangkaian tanpa filter sebesar 1,21. Pada rangkaian filter-C, filter-RC dan filter-CRC secara berurutan sebesar 1,21, 1,16 dan 1,26. Sedangkan pada pengukuran menggunakan osiloskop untuk tegangan input faktor riaknya sebesar 1,22. Untuk tegangan outputnya pada rangkaian tanpa filter sebesar 1,22, sedangkan pada rangkaian filter-C, filter-RC dan filter-CRC secara berurutan sebesar 1,27, 1,28 dan 1,26. Sedangkan secara teoritis untuk filter-C nilai faktor riaknya menggunakan persamaan 4 sebesar 0,12. Filter-RC menggunakan persamaan 5 sebesar 8,9×10^-6 dan filter-CRC menggunakan persamaan 6 sebesar 5,1×10^-6. Dapat dilihat bahwa nilai faktor riak pada rangkaian yang menggunakan filter masih belum sesuai dengan nilai faktor riak secara percobaan bahkan sangat jauh berbeda, baik hasil pengukuran menggunakan multimeter maupun menggunakan osiloskop.  Seharusnya nilai faktor riak secara percobaan dan teoritis ini sama, perbedaan hasil tersebut kemungkinan dikarenakan ketidaktelitian dalam menentukan pembacaan pada alat ukur, yang juga dipengaruhi oleh komponen-komponen pada rangkaian yang sudah tidak layak untuk digunakan lagi karena sudah beberapa kali digunakan untuk percobaan.

V. SIMPULAN

                 

Pada percobaan penyearah setengah gelombang ini dioda sebagai penyearah tentunya berfungsi untuk membuat sumber tegangan AC dari PLN yang bekerja arus bolak balik menjadi tegangan DC yang bekerja arus searah. Dalam rangkaiannya penyearah setengah gelombang menggunakan transfomator tipe step-down untuk menjaga kondisi komponen resistor agar tetap baik. Untuk rangkaian tanpa filter, tidak menggunakan komponen kapasitor dan untuk rangkaian filter-C, filter-RC dan filter CRC menggunakan beberapa komponen resistor dan kapastitor.

Pada kali ini pengukuran tegangan input dan tegangan output menggunakan multimeter dan osiloskop. Dan diperoleh nilai faktor riak secara percobaan menggunakan persamaan . Pada pengukuran menggunakan multimeter nilai faktor riak tanpa filter sebesar 1,21, filter-C sebesar 1,21, filter-RC sebesar 1,16, filter-CRC 1,26 dan nilai faktor riak dari tegangan input sebesar 1,21. Sedangkan pengukuran menggunakan osiloskop, nilai faktor riak tanpa filter sebesar 1,22, filter-C sebesar 1,27, filter-RC 1,28, filter-CRC sebesar 1,26, dan nilai faktor riak dari tegangan input sebesar 1,22. Hasil tersebut berbeda dengan nilai teoritis filter-C, filter-RC, dan filter-CRC sebesar 0,12, 0,0000089 dan 0,0000051. Perbedaan hasil tersebut dikarenakan ketidaktelitian saat pengukuran dan komponen rangkaian yang sudah tidak layak pakai lagi karena sudah terlalu sering digunakan untuk praktikum.

UCAPAN TERIMAKASIH

     Saya mengucapkan terimakasih kepada asisten praktikum Penyearah Setengah Gelombang (E6) Rahmat Nur Maulana yang memberikan bimbingan saat melalukan praktikum ataupun pralaboratorium. Serta kepada teman-teman satu kelompok yang telah bekerja sama dengan baik dalam menyelesaikan percobaan ini.

DAFTAR PUSTAKA

[1]     Tim Dosen Elektronika Dasar I. 2015. Penuntun Praktikum Elektronika Dasar I. Banjarmasin.FKIP UNLAM.

[2]     Oklilas, Ahmad Fali.2007. Bahan Ajar Elektronika Dasar. Palembang : E-Book. Diambil dari http://e-book.com_bahan_ajar_elektronika_dasar. Pada hari kamis, 12 November 2015. Pukul 13.00 WITA

[3]     Misbah. 2015. Hand Out Elektronika Dasar. Banjarmasin : FKIP UNLAM

[4]     Sutrisno. 1986. Elektronika Teori dan Penerapannya.Bandung : ITB.

[5]     Surjono, Herman Dwi. 2007. Elektronika Teori dan Penerapannya. Yogyakarta : Cerdas Ulet Kreatif.