|
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.
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 Vr dan VDC,dimana VDC
=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 (RL)
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 (RL)
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 VAC-rms dan
VDC-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.
RL=
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.
. 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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar