LAPORAN PRAKTIKUM 7 ELEKTRONIKA-DIODA PENYEARAH (HALF WAVE DAN FULL WAVE) PDF

Preview

Summary

LAPORAN PRAKTIKUM VII DIODA PENYEARAH (HALF WAVE DAN FULL WAVE) Disusun untuk Memenuhi Matakuliah Elektronika Dibimbing oleh Bapak I Made Wirawan, S.T., S.S.T, M.T. Asisten Praktikum: Muhammad Arif Syarifudin Muhammad Bagus Arifin Oleh : Dwitha Fajri Ramadhani 160533611410 S1 PTI OFF B UNIVERSITAS N...

Description

LAPORAN PRAKTIKUM VII DIODA PENYEARAH (HALF WAVE DAN FULL WAVE) Disusun untuk Memenuhi Matakuliah Elektronika Dibimbing oleh Bapak I Made Wirawan, S.T., S.S.T, M.T.

Asisten Praktikum: Muhammad Arif Syarifudin Muhammad Bagus Arifin

Oleh : Dwitha Fajri Ramadhani

160533611410

S1 PTI OFF B

UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PRODI S1 PENDIDIKAN TEKNIK INFORMATIKA Oktober 2016

DIODA PENYEARAH (HALF WAVE DAN FULL WAVE) 1.1 Tujuan 1. Mahasiswa dapat mengetahui manfaat dioda sebagai penyearah. 2. Mahasiswa mampu merancang rangkaian penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh. 3. Mahasiswa mampu menganalisis rangkaian penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh. 4. Mahasiswa dapat mengetahui cara kerja rangkaian penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh.

1.2 Pendahuluan Hampir semua peralatan elektronika memerlukan sumber arus searah. Penyearah digunakan untuk mendapatkan arus searah dari suatu arus bolak-balik. Arus atau tegangan tersebut harus benar-benar rata tidak boleh berdenyut-denyut agar tidak menimbulkan gangguan bagi peralatan yang dicatu. Dioda sebagai salah satu komponen aktif sangat popular digunakan dalam rangkaian elektronika, karena bentuknya sederhana dan penggunaannya sangat luas. Ada beberapa macam rangkaian dioda, diantaranya: penyearah setengah gelombang (Half-Wafe Rectifier), penyearah gelombang penuh (Full-Wave Rectifier), rangkaian pemotong (Clipper), rangkaian penjepit (Clamper) maupun pengganda tegangan (Voltage Multiplier). Setelah mengetahui konstruksi, karakteristik dan model dari diode semikonduktor, diharapkan mahasiswa dapat memahami pula konfigurasi dengan menggunakan model dalam aplikasinya dirangkaian elektronik. Pada kesempatan ini, akan dibahas mengenai penerapan dari beberapa aplikasi diode tersebut, diantaranya Dioda penyearah Half Wave dan Full Wave.

1.3 Dasar Teori 1.3.1 Rectifier (Penyearah Gelombang) Rectifier (Penyearah Gelombang) adalah suatu bagian dari Rangkaian Catu Daya atau Power Supply yang berfungsi sebagai pengubah sinyal AC (Alternating Current) menjadi sinyal DC (Direct Current). Rangkaian Rectifier atau Penyearah Gelombang ini pada umumnya menggunakan Dioda sebagai Komponen Utamanya. Hal ini dikarenakan Dioda memiliki karakteristik yang hanya melewatkan arus listrik ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. 2

Jika sebuah Dioda dialiri arus Bolak-balik (AC), maka Dioda tersebut hanya akan melewatkan setengah gelombang, sedangkan setengah gelombangnya lagi diblokir/dipotong (tidak terlihat).

Gambar 1. Konsep Dasar Rectifier

1.3.2 Jenis-jenis Rectifier (Penyearah Gelombang) 1.3.2.1 Half Wave Rectifier (Penyearah Setengah Gelombang) Half Wave Rectifier atau Penyearah Setengah Gelombang merupakan penyearah yang paling sederhana karena hanya menggunakan 1 buah Dioda untuk menghambat sisi sinyal negatif dari gelombang AC dari Power supply dan melewatkan sisi sinyal Positif-nya. Pada prinsipnya, arus AC terdiri dari 2 sisi gelombang yakni sisi positif dan sisi negatif yang bolak-balik. Sisi Positif gelombang dari arus AC yang masuk ke Gambar 2. Half Wave Rectifier

Dioda akan menyebabkan Dioda men-

jadi Bias Maju (Forward Bias) sehingga melewatkannya, sedangkan sisi Negatif gelombang arus AC yang masuk akan menjadikan Dioda dalam posisi Bias Terbalik (Reverse Bias) sehingga menghambat sinyal negatif tersebut.

1.3.2.2 Full Wave Rectifier (Penyearah Gelombang Penuh) Terdapat 2 cara untuk membentuk Full Wave Rectifier atau Penyearah Gelombang Penuh. Kedua cara tersebut tetap menggunakan Dioda sebagai Penyearahnya namun dengan jumlah Dioda yang berbeda yaitu dengan menggunakan 2 Dioda dan 4 Dioda. Penyearah Gelombang Penuh dengan 2 Dioda harus menggunakan Transformer CT sedangkan Penyearah 4 Dioda tidak perlu menggunakan Transformer CT, Penyearah 4 Dioda sering disebut juga dengan Full Wave Bridge Rectifier. 1.3.2.2.1 Penyearah Gelombang Penuh 2 Dioda (Center Tap) Di saat Output Transformer CT pada Terminal Pertama memberikan sinyal Positif pada D1, maka Terminal kedua pada Transformer CT akan memberikan sinyal Negatif (-) yang berbeda fasa 180° dengan Terminal Pertama. D1 yang mendapatkan sinyal Positif (+) akan berada dalam kondisi Forward Bias (Bias Maju) dan melewatkan sisi sinyal Positif (+) tersebut 3

sedangkan D2 yang mendapatkan sinyal Negatif (-) akan berada dalam kondisi Reverse Bias (Bias Terbalik) sehingga menghambat sisi sinyal Negatifnya.

Gambar 3. Full Wave Rectifier (Center Tap)

Sebaliknya, pada saat gelombang AC pada Terminal Pertama berubah menjadi sinyal Negatif maka D1 akan berada dalam kondisi Reverse Bias dan menghambatnya. Terminal Kedua yang berbeda fasa 180° akan berubah menjadi sinyal Positif sehingga D2 berubah menjadi kondisi Forward Bias yang melewatkan sisi sinyal Positif tersebut. 1.3.2.2.2 Penyearah Gelombang Penuh 4 Dioda (Bridge Rectifier) Penyearah Gelombang Penuh dengan menggunakan 4 Dioda adalah jenis Rectifier yang paling sering digunakan dalam rangkaian Power Supply karena memberikan kinerja yang lebih baik dari jenis Penyearah lainnya. Penyearah Gelombang Penuh 4 Dioda ini juga sering disebut dengan Bridge Rectifier atau Penyearah Jembatan.

Gambar 4. Full Wave Rectifier (Bridge Rectifier)

Berdasarkan gambar 4. jika Transformer mengeluarkan output sisi sinyal Positif (+) maka Output maka D1 dan D2 akan berada dalam kondisi Forward Bias sehingga melewatkan sinyal Positif tersebut sedangakan D3 dan D4 akan menghambat sinyal sisi Negatifnya. Kemudian pada saat Output Transformer berubah menjadi sisi sinyal Negatif (-) maka D3 dan D4 akan berada dalam kondisi Forward Bias sehingga melewatkan sinyal sisi Positif (+) tersebut sedangkan D1 dan D2 akan menghambat sinyal Negatifnya.

4

1.3.3 Konsep Dasar Penyearah 1.3.3.1 Half Wave Nilai tegangan puncak Tegangan rata-rata DC pada penyearah Frekuensi output : input transformator :

VRMS =

setengah gelombang adalah :

�

√2

VDC =

�

�

= ,

fOUT = fIN

8 � ��

1.3.3.1 Full Wave Tegangan rata-rata DC pada penyearah Frekuensi output : sinyal gelombang penuh :

VDC =

2�

�

fOUT = 2.fIN

1.4 Data dan Analisis (Foto) 1.4.1 Tugas Pendahuluan 1. Jelaskan cara kerja rangkaian penyearah setengah gelombang? Gambarkan rangkaian dan bentuk gelombang input/outputnya! Jawab : Sebagai penyearah(diode rectifier) dioda berfungsi menyearahkan/merubah tegang input yang ac (bolak-balik) menjadi dc (searah). Tegangan ac merupakan gelombang sinus bolakbalik, yang akan berganti dari gelombang positif ke negative terus menerus. Seperti terlihat pada gambar di bawah ini merupakan rangkaian penyearah setengah gelombang dengan menggunakan satu buah diode. Resistor dipasang sebagai tahan beban rangkaian. Prinsip kerja rangkaian dapat dijelaskan sebagai berikut :

Gambar 1.1 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Gambar 1.2 Gelombang Input Output Dioda Penyearah Half Wave

5

Saat titik A mendapatkan tegangan positif (+) dan B negative (-), Dioda dalam kondisi dipanjar maju (Forward Bias) karena kaki anoda mendapat tegangan positif. Karena diode dalam kondisi On, maka Arus akan mengalir dari titik A – Dioda – R dan kembali ketitik B-. karena arus mengalir melewati R, maka pada R akan timbul tegangan sebesar Vin x 0.386. Tegangan yang timbul pada R merupakan tegangan output (Vout). Saat titik A mendapatkan tegangan negative (-) dan B positif (+), Dioda dalam kondisi dipanjar terbalik (Reverse Bias) karena kaki anoda mendapat tegangan negatif. Sehingga diode dalam kondisi off, maka tidak ada Arus yang mengalir .Kondisi menyebakan tegangan pada keluaran/output sama dengan 0/tidak ada.

2. Jelaskan cara kerja rangkaian penyearah gelombang penuh center tap? Gambarkan rangkaian dan bentuk gelombang input/outputnya! Jawab : Penyearah tegang dengan menggunakan 2 buah diode memerlukan transformator/trafo yang mempunyai terminal CT (center tep/titik tengah). Dioda akan bekerja secara bergantian. Sehingga tegangan pada output akan selalu ada. Prinsip kerja rangkaian bias dijelaskan sbb :

Gambar 2.1 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Center Tap Arus D1

Saat titik A mendapatkan tegangan positif (+) dan B negative (-), Dioda D1 dalam kondisi dipanjar maju (Forward Bias) karena kaki anoda mendapat tegangan positif dan D2 dalam kondisi dipanjar terbalik (Reverse Bias) (off). Karena diode D1 dalam kondisi On, maka Arus akan mengalir dari titik A – D1 – R dan kembali ketitik CT. Karena arus mengalir melewati R, maka pada R akan timbul tegangan sebesar Vin x 0.636. Tegangan yang timbul pada R merupakan tegangan output (Vout). Saat titik A mendapatkan tegangan negative (-) dan B positif (+), Dioda D2 dalam kondisi dipanjar maju (Forward Bias) karena kaki anoda mendapat tegangan Positif dan D2 dalam kondisi dipanjar maju (On). Karena diode D2 dalam kondisi On, maka Arus akan mengalir dari titik B – D2 – R dan kembali ketitik CT. Karena arus mengalir melewati R, maka pada R akan timbul tegangan sebesar Vin x 0.636. Tegangan yang timbul pada R merupakan tegangan output (Vout).

6

Gambar 2.2 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Center Tap Arus D2

Saat titik A mendapatkan tegangan positif (+) dan B negative (-), Dioda D1 dalam kondisi dipanjar maju (Forward Bias) karena kaki anoda mendapat tegangan positif dan D2 dalam kondisi dipanjar terbalik (Reverse Bias) (off). Karena diode D1 dalam kondisi On, maka Arus akan mengalir dari titik A – D1 – R dan kembali ketitik CT. Karena arus mengalir melewati R, maka pada R akan timbul tegangan sebesar Vin x 0.636. Tegangan yang timbul pada R merupakan tegangan output (Vout). Saat titik A mendapatkan tegangan negative (-) dan B positif (+), Dioda D2 dalam kondisi dipanjar terbalik (Reverse Bias) karena kaki anoda mendapat tegangan negative (off) dan D2 dalam kondisi dipanjar maju (Forward Bias) (On). Karena diode D2 dalam kondisi On, maka Arus akan mengalir dari titik B – D2 – R dan kembali ketitik CT. Karena arus mengalir melewati R, maka pada R akan timbul tegangan sebesar Vin x 0.636. Tegangan yang timbul pada R merupakan tegangan output (Vout).

Gambar 2.3 Gelombang Input Output Dioda Penyearah Full Wave Center Tap

7

3. Jelaskan cara kerja rangkaian penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (diode bridge)? Gambarkan rangkaian dan bentuk gelombang input/outputnya! Jawab : Prinsip kerja penyearah dengan 4 buah diode sama dengan penyearah gelombang penuh menggunakan 2 buah diode, hanya pada penyearah system bridge ini transformator yang digunakan tidak harus CT. Dioda akan bekerja secara berpasangan, jika D1 &D3 On, D2 & D3 off, begitu juga sebaliknya.

Gambar 3.1 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Dioda Bridge

Saat titik A mendapatkan tegangan positif (+) dan B negative (-), Dioda D1 & D3 dalam kondisi dipanjar maju (Forward Bias) karena kaki anoda mendapat tegangan positif dan D2 & D3 dalam kondisi dipanjar terbalik (Reverse Bias) (off). Karena diode D1 & D3 dalam kondisi On, maka Arus akan mengalir dari titik A – D1 – R- D3 dan kembali ketitik B-. Karena arus mengalir melewati R, maka pada R akan timbul tegangan sebesar Vin x 0.636. Tegangan yang timbul pada R merupakan tegangan output (Vout).

Gambar 3.2 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Dioda Bridge

8

Saat titik A mendapatkan tegangan negative (-) dan B positif (+), Dioda D2 & D4 dalam kondisi dipanjar maju (Forward Bias) karena kaki anoda mendapat tegangan positif (On) dan D1 & D3 dalam kondisi dipanjar terbalik (Reverse Bias) (Off). Karena diode D2 & D4 dalam kondisi On, maka Arus akan mengalir dari titik B – D2 – R- D4 dan kembali ketitik A-. Karena arus mengalir melewati R, maka pada R akan timbul tegangan sebesar Vin x 0.636. Tegangan yang timbul pada R merupakan tegangan output (Vout).

Gambar 3.3 Gelombang Input Output Dioda Penyearah Full Wave Bridge

1.4.2 Langkah Percobaan 1.4.2.1 Penyearah Setengah Gelombang a. Alat dan Komponen yang digunakan : 1. Osiloskop Gw INSTEK GOS630 : 1 buah 2. Multimeter SANWA YX360TRF : 1 buah 3. Probe

: 1 buah

4. Resistor 1200Ω

: 1 buah

5. Dioda

: 1 buah

6. Transformator

: 1 buah

7. Project board

: 1 buah

8. Jumper

: Beberapa Utas

9

b.1 Mengukur besar tegangan keluaran pada T1 menggunakan multimeter 1.Melakukan kalibrasi pada multimeter dengan cara memutar range switch selector pada posisi ohm lalu menempelkan probe + dengan negatif . 2.Mengecek kondisi trafo dengan mengukur tahanan isolasi antara kumparan primer – kumparan sekunder, kumparan primer – inti besi, kumparan sekunder – inti besi. Trafo dikatakan baik apabila tahanan isolasi berukuran tak hingga ( ∞ ) 3.Merangkai komponen dioda, trafo, dan resistor sesuai gambar, menggunakan 1 sumber.

4.Siapkan multimeter yang telah terkalibrasi, karena trafo yang digunakan 12 V maka putar range switch selector pada posisi 50 ACV, hubungkan kabel trafo pada saklar. 5.Mengukur tegangan T1 dengan menempelkan probe multimeter positif pada trafo 12 V dan probe multimeter negatif pada trafo CT atau jumper yang terhubung dengan trafo CT.

6.Hasil

pengukuran

pada

skala

multimeter

jarum

menunjukkan posisi 13 karena skala yang dilihat pada multimeter adalah skala 0 – 50 V. 7.Jadi besar tegangan pada T1 menggunakan multimeter adalah 13 V.

10

b.2 Mengukur besar tegangan keluaran pada R1 menggunakan multimeter 1.Melakukan kalibrasi pada multimeter dengan cara memutar range switch selector pada posisi ohm lalu menempelkan probe + dengan negatif . 2.Mengecek kondisi trafo dengan mengukur tahanan isolasi antara kumparan primer – kumparan sekunder, kumparan primer – inti besi, kumparan sekunder – inti besi. Trafo dikatakan baik apabila tahanan isolasi berukuran tak hingga ( ∞ ) 3.Merangkai komponen dioda, trafo, dan resistor sesuai gambar, menggunakan 1 sumber.

4.Siapkan multimeter yang telah terkalibrasi, karena trafo yang digunakan 12 V maka putar range switch selector pada posisi 50 DCV, hubungkan kabel trafo pada saklar. 5. Mengukur tegangan R1 dengan menempelkan probe multimeter positif pada kaki resistor yang dialiri arus positif dan probe multimeter negatif pada ground kaki resistor.

6.Hasil pengukuran pada skala multimeter jarum menunjukkan posisi 6 karena skala yang dilihat pada multimeter adalah skala 0 – 50 V. 7.Jadi besar tegangan pada R1 menggunakan multimeter adalah 6 V.

11

b.3 Mengukur besar tegangan keluaran pada T1 menggunakan osiloskop 1.Melakukan kalibrasi pada osiloskop dengan cara tekan tombol power osiloskop dan pastikan semua tombol pada posisi tengah. Hubungkan probe pada CH1 kemudian probe pengait dihubungkan pada tombol cal. Posisikan garis pada posisi tengah garis horizontal (0). Atur volt/div pada posisi 1V, dan time/div pada posisi 0,5 ms. Atur div vertikal 2 kotak, div horizontal 1 kotak, sehingga menghasilkan 2 div dan 1 ms. Osiloskop siap digunakan. 2.Mengecek kondisi trafo dengan mengukur tahanan isolasi antara kumparan primer – kumparan sekunder, kumparan primer – inti besi, kumparan sekunder – inti besi. Trafo dikatakan baik apabila tahanan isolasi berukuran tak hingga ( ∞ ) 3.Merangkai komponen dioda, trafo, dan resistor sesuai gambar, menggunakan 1 sumber.

4.Siapkan osiloskop yang telah terkalibrasi dan hubungkan kabel trafo pada saklar. 5.Mengukur tegangan T1 dengan menempelkan probe pengait pada jumper yang terhubung pada trafo 12 V dan probe hitam pada jumper yang terhubung dengan CT.

6.Hasil

pengukuran

pada

osiloskop

dengan

menggunakan 5 volt/div dan 2ms time/div, adalah 5 div vertikal.

7.Jadi besar tegangan pada T1 menggunakan osiloskop adalah 5 x 5 = 25 Vpp

12

b.4 Mengukur besar tegangan keluaran pada R1 menggunakan osiloskop 1.Melakukan kalibrasi pada osiloskop dengan cara tekan tombol power osiloskop dan pastikan semua tombol pada posisi tengah. Hubungkan probe pada CH1 kemudian probe pengait dihubungkan pada tombol cal. Posisikan garis pada posisi tengah garis horizontal (0). Atur volt/div pada posisi 1V, dan time/div pada posisi 0,5 ms. Atur div vertikal 2 kotak, div horizontal 1 kotak, sehingga menghasilkan 2 div dan 1 ms. Osiloskop siap digunakan. 2.Mengecek kondisi trafo dengan mengukur tahanan isolasi antara kumparan primer – kumparan sekunder, kumparan primer – inti besi, kumparan sekunder – inti besi. Trafo dikatakan baik apabila tahanan isolasi berukuran tak hingga ( ∞ ) 3.Merangkai komponen dioda, trafo, dan resistor sesuai gambar, menggunakan 1 sumber.

4.Siapkan osiloskop yang telah terkalibrasi dan hubungkan kabel trafo pada saklar. 5.Mengukur tegangan R1 dengan menempelkan probe pengait pada jumper yang terhubung pada kaki katoda dioda dan probe hitam pada jumper yang terhubung dengan ground.

6.Hasil pengukuran pada osiloskop dengan menggunakan 5 volt/div dan 5ms time/div, adalah 2,6 div vertikal. 7.Jadi besar tegangan pada R1 menggunakan osiloskop adalah 2,6 x 5 = 13 Vpp

13

b.5 Simulasi rangkaian dengan program EWB 1. T1 Osiloskop

2. R1 Osiloskop

b.6 Menghitung besar tegangan keluaran pada R1 VR1 = �� �

� �� ���

= , �

=

��

Vp = div dari zero position ke skala atas

Jadi besar tegangan pada R1 menggunakan osiloskop adalah 2,6 x 5 = 13 V

1.4.2.2 Penyearah Gelombang Penuh Center Tap a. Alat dan Komponen yang digunakan : 1. Osiloskop Gw INSTEK GOS630 : 1 buah 2. Multimeter SANWA YX360TRF : 1 buah 3. Probe

: 1 buah

4. Resistor 1200Ω

: 1 buah

5. Dioda

: 2 buah 14

6. Transformator

: 1 buah

7. Project board

: 1 buah

8. Jumper

: Beberapa Utas

b.1 Mengukur besar tegangan keluaran pada T1 menggunakan multimeter 1.Melakukan kalibrasi pada multimeter dengan cara memutar range switch selector pada posisi ohm lalu menempelkan probe + dengan negatif . 2.Mengecek kondisi trafo dengan mengukur tahanan isolasi antara kumparan primer – kumparan sekunder, kumparan primer – inti besi, kumparan sekunder – inti besi. Trafo dikatakan baik apabila tahanan isolasi berukuran tak hingga ( ∞ ) 3.Merangkai komponen dioda, trafo, dan resistor sesuai gambar, menggunakan 2 sumber.

4.Siapkan multimeter yang telah terkalibrasi, karena trafo yang digunakan 12 V maka putar range switch selector pada posisi 50 ACV, hubungkan kabel trafo pada saklar. 5.Mengukur tegangan T1 dengan menempelkan probe multimeter positif pada trafo 12 V dan probe multimeter negatif pada trafo CT.

6.Hasil pengukuran pada skala multimeter jarum menunjukkan posisi 13 karena skala yang dilihat pada multimeter adalah skala 0 – 50 V.

15

7.Jadi besar tegangan pada T1 menggunakan multimeter adalah 13 V.

b.2 Mengukur besar tegangan keluaran pada R1 menggunakan multimeter 1.Melakukan kalibrasi pada multimeter dengan cara memutar range switch selector pada posisi ohm lalu menempelkan probe + dengan negatif . 2.Mengecek kondisi trafo dengan mengukur tahanan isolasi antara kumparan primer – kumparan sekunder, kumparan primer – inti besi, kumparan sekunder – inti besi. Trafo dikatakan baik apabila tahanan isolasi berukuran tak hingga ( ∞ ) 3.Merangkai komponen dioda, trafo, dan resistor sesuai gambar, menggunakan 2 sumber.

4.Siapkan multimeter yang telah terkalibrasi, karena trafo yang digunakan 12 V maka putar range switch selector ...