|
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 Vr dengan VDC
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 (RL)
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 Vrms
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.
RL=
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
Tidak ada komentar:
Posting Komentar