Jumat, 29 Januari 2016

LAPORAN ELDAS: PENYEARAH DAN CATU DAYA



PENYEARAH DAN CATU DAYA

A.  PENDAHULUAN
1.    Latar Belakang
Ada banyak macam alat elektronika yang bahkan dapat membantu kehidupan manusia dalam bidang informasi dan lain-lain. Namun dari sekian banyak alat-alat elektronik yang telah ada, kemungkinan besar mayoritas dari kita semua sebagai pengguna tidak mengetahui secara pasti bagaiamana alat-alat tersebut bekerja sebagaimana fungsinya masing-masing. Pada penerima radio misalnya, isyarat DC diubah menjadi isyarat AC frekuensi-tinggi. 
Penyearah gelombang adalah rangkaian elektronika yang juga merupakan dari catu daya yang berfungsi untuk menyearahkan gelombang arus listrik yang semula berupa arus bolak-balik (AC) jika dilewatkan rangkaian penyearah akan berubh menjadi arus searah (DC). Salah satu komponen dari rangkaian penyearah adalah dioda yang berfungsi sebagai penyearah. Rangkaian penyearah gelombang dibagi menjadi dua yaitu rangkaian penyearah setengah gelombang dan rangkaian penyearah gelombang penuh. Rangkaian penyearah setengah gelombang adalah pada saat gelombang pertama (puncak) dengan satu dioda. Rangkaian penyearah gelombang penuh adalah pada saat gelombang penuh dengan dua dioda, tegangan yang terjadi pada beban mempunyai polaritas yang sama tanpa memperdulikan dioda mana yang mengahantar karena arus mengalir melalui arah yang sama sehingga akan terbentuk gelombang penuh terkecuali menggunakan kapasitor bentuk gelombang tidaklah penuh.
Namun kita tidak tahu bagaimana cara memasang rangkaian agar bekerja sebagai penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh. Berdasarkan hal ini, maka dilakukanlah praktikum tentang penyearah dan catu daya ini.
.
2.    Tujuan Praktikum
Tujuan praktikum pada percobaan penyearah dan catu daya adalah sebagai berikut
a.    Memasang pada rangkaian agar bekerja sebagai penyearah setengah gelombang maupun gelombang penuh.
b.    Mengukur tegangan AC dan DC pada penyearah tegangan bertapis untuk berbagai nilai beban dan menggunakan teori dasar untuk menganalisa hasil  pengukuran.

B.  LANDASAN TEORI
Untuk memperoleh tegangan penyearah yang cukup konstan pada harga tertentu, kita dapat membuat penyearah tegangan dengan menggunakan dioda. Kita dapat membuat berbagai rangkaian penyearah misalnya rangkaian penyearah gelombang penuh dan penyearah setengah gelombang. Untuk dapat memperoleh tegangan DC yang lebih constant kita dapat menambahkan kapasitor dalam rangkaian sehingga diperoleh rangkaian penyearah dengan tapis yang berfungsi untuk meratakan tegangan keluaran. Adanya hambatan keluaran transformator yang menyebabkan hilangnya atau turunnya tegangan keluaran dapat kita hindari dalam batas-batas arus beban tertentu (Anonim, 2015).
Rectifier adalah alat yang digunakan untuk mengubah sumber arus bolak-balik (AC) menjadi sinyal sumber arus searah (DC). Penyearah gelombang penuh dengan menggunakan trafo CT dapat dibuat menggunakan 2 buah dioda D1 dan D2 seperti pada gambar dibawah. Terminal sekunder dari Trafo CT mengeluarkan dua buah tegangan keluaran yang sama tetapi fasanya berlawanan dengan titik CT sebagai titik tengahnya. Kedua keluaran ini masing-masing dihubungkan ke D1 dan D2, sehingga saat D1 mendapat sinyal siklus positip maka D2 mendapat sinyal siklus negatif, dan sebaliknya. Dengan demikian, D1 dan D2 hidupnya bergantian. Namun karena arus I1 dan I2 melewati tahanan beban (RL) dengan arah yang sama, maka iL menjadi satu arah. Rangkaian penyearah gelombang penuh ini merupakan gabungan dua buah penyearah setengah gelombang yang hidupnya bergantian setiap setengah siklus, sehingga arus maupun tegangan rata-ratanya adalah dua kali dari penyearah setengah gelombang, yaitu :
 Idc =   0,636 Im   .................................................................... (2.1)
Dan
Vdc = Idc. RL =  .................................................................... (2.2)
 Apabila harga Rf jauh lebih kecil dari RL, maka Rf bisa diabaikan, sehingga:
Vdc =   0,636 Vm .............................................................................. (2.3)
Tegangan puncak inverse yang dirasakan oleh dioda adalah sebesar 2Vm. Pada saat siklus positif, dimana D1 sedang hidup (ON) dan D2 sedang mati (OFF), maka jumlah tegangan yang berada pada dioda D2 yang sedang OFF tersebut adalah dua kali dari tegangan sekunder trafo. Sehingga PIV untuk masing-masing dioda dalam rangkaian penyearah dengan trafo CT adalah:
PIV = 2Vm   .............................................................................. (2.4)
(Kusmar, 2012)
Untuk engatasi kelemahan dari penyearah konvensional digunakan penyearah dengan teknik Modulasi Lebar Pulsa (MLP), baik untuk aplikasi satu fasa maupun tiga fasa. Penyearah MLP satu fasa jembatan penuh penaik tegangan digunakan secara luas dalam berbagai aplikasi seperti catu daya, penggerak kecepatan motor, dan filter daya aktif (Hui, 2000).

C.  METODE PRAKTIKUM
1.    Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan penyearah dan catu daya dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut.
Tabel 2.1 Alat dan Bahan Percobaan Penyearah dan Catu Daya
No.
Nama Alat dan Bahan
Fungsi
1.
Dioda
Sebagai penyearah arus
2.
Resistor
Sebagai penghambat arus listrik
3.
Osiloskop
Menampilkan isyarat masukan dan keluaran gelombang
4.
Catu Daya
Sebagai sumber tegangan
5.
Papan Rangkaian
Sebagai tempat untuk merangkai rangkaian komponen-komponen listrik
6.
Kabel Penghubung
Untuk menghubungkan rangkaian




2.    Prosedur Kerja
a.    Pembebanan Penyearah Setengah Gelombang
Prosedur kerja pada percobaan penyearah setengah gelombang ini adalah sebagai berikut.
1)   Pembebanan pada trafo, dengan menggunakan multimeter untuk tegangan AC dan osiloskop, buatlah lengkung pembebanan untuk kumparan sekunder trafo antara CT dan tegangan AC maksimum dan antara tegangan maksimum dan tegangan AC minimum – tanpa mengukur arus secara langsung seperti pada Gambar 2.1.



Gambar 2.1 Penyearah Setengah Gelombang
Menggunakan persamaan Vo =  Vob[RL/(Ro+RL)] untuk menentukan hambatan keluaran, mengggunakan tiga buah pengukuran, satu dalam keadaan terbuka dan dua dalam keadaan terbebani (RL =150 Ω dan 50 Ω).
2)   Pembebanan pada penyearah setengah gelombang, memasang rangkaian seperti pada gambar 2.1.
3)   Menggunakan osiloskop dan multimeter (DC Volt) untuk mengukur Vo untuk mengukur RL untuk setiap pembebanan. Membuat lengkung pembebanan untuk rangkaian tersebut (minimal 5 pengukuran).
4)   Mencatat bentuk gambar untuk setiap pengukuran. Mencatat pula bentuk tegangan pada titik a.
5)   Membalikkan polaritas dioda dan lukis bentuk tegangan Vo untuk keadaan tanpa beban.

b.    Pembebanan Penyearah Gelombang Penuh
Prosedur kerja pada percobaan penyearah setengah gelombang ini adalah sebagai berikut.
1)   Memasang rangkaian seperti pada gambar 2.2






Gambar 2.2 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh

2)   Membuat  pengukuran untuk menentukan lengkung pembebanan  dengan menggunakan multimeter  DC Volt dan osiloskop.
3)   Mencatat bentuk-bentuk tegangan pada titik a, b,  dan c terhadap Ground untuk tiap pembebanan.
4)   Membalik  polaritas D1 dan D2 serta mencatat bentuk tegangan pada titik c (tanpa beban).


D.  HASIL DAN PEMBAHASAN
1.    Hasil
a.    Data Pengamatan
1)   Pembebanan pada Penyearah Setengah Gelombang
Data pengamatan pada percobaan penyearah setengah gelombang dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut:
Tabel 2.2 Data Pengamatan pada Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang
No.
Resistor (Ω)
Tegangan (Volt)
Vob (Volt)
1.
12 x 103
12
1,06
2.
12 x 104
12
0,488
3.
27 x 104
12
0,62

Gambar 2.3 Bentuk Sinyal  pada Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang







2)   Pembebanan pada Penyearah Gelombang Penuh
Data pengamatan pada percobaan rangkaian penyearah gelombang penuh dapat dilihat pada Tabel 2.3 berikut:
Tabel 2.3 Data Pengamatan pada Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh
No.
Resistor (Ω)
Tegangan (Volt)
Vob (Volt)
Skala

1.

12 x 103

12
Titik a = 10,0
Titik b = 0,424
Titik c = 0,00840
10
10
7

2.

12 x 104

12
Titik a = 10,8
Titik b = 0,440
Titik c = 0,288
11
4
7

3.

27 x 104

12
Titik a = 11,6
Titik b = 0,3
Titik c = 0,58
12
2
6

Gambar 2.4 Bentuk Sinyal pada Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh

b.   Analisis Data
1)   Penyearah Setengah Gelombang
a)    Untuk Resistor = 12000 Ω
I1 =
=
= 0,001 A
Vob = V0 – I1R0
R0 = 
=
=
= 10940 Ω
b)   Untuk Resistor = 120000 Ω
I2 =
=
= 0,0001 A
Vob = V0 – I1R0
R0 = 
=
=
= 115120 Ω
c)    Untuk Resistor = 270000 Ω
I1 =
=
= 0,000044 A
Vob = V0 – I1R0
R0 = 
=
=
= 258636,36 Ω
2)   Penyearah Gelombang Penuh
a)    Untuk Resistor = 12000 Ω
Ø Titik a (Skala 10)
Vpp =  x  x skala
10,0 = 2 x  x 10
 =
= 0,5 Volt
Ø Titik b (Skala 10)
Vpp =  x  x skala
0,424 = 2 x  x 10
 =
= 0,0212 Volt
Ø Titik c (Skala 7)
Vpp =  x  x skala
0,00840 = 2 x  x 7
 =
= 0,0006 Volt

b)   Untuk Resistor = 120000 Ω
Ø Titik a (Skala 11)
Vpp =  x  x skala
10,8 = 2 x  x 11
 =
= 0,490909 Volt
Ø Titik b (Skala 4)
Vpp =  x  x skala
0,440 = 2 x  x 4
 =
= 0,055 Volt
Ø Titik c (Skala 7)
Vpp =  x  x skala
0,288 = 2 x  x 7
 =
= 0,020571 Volt

c)    Untuk Resistor = 270000 Ω
Ø Titik a (Skala 12)
Vpp =  x  x skala
11,6 = 2 x  x 12
 =
= 0,48 Volt
Ø Titik b (Skala 2)
Vpp =  x  x skala
0,3 = 2 x  x 2
 =
= 0,075 Volt
Ø Titik c (Skala 6)
Vpp =  x  x skala
0,58 = 2 x  x 6
 =
= 0,04833 Volt

2.    Pembahasan
Penyearah merupakan alat yang igunakan untuk mengubah sumber arus bolak balik menjadi sinyal sumber arus searah. Penyearah gelombang penuh dibuat menggunakan dua buah dioda. Rangkaian penyearah gelombang penuh ini merupakan gabungan dua buah penyearah setengah gelombang yang hidupnya bergantian setiap setengah siklus, sehingga arus maupun tegangan rata-ratanya adalah dua kali dari penyearah setengah gelombang.
Pada praktikum ini kami melakukan dua perlakuan, yaitu pembebanan penyearah setengah gelombang dan pembebanan pada penyearah gelombang penuh. Tegangan sumber yang digunakan sebesar 12 Volt dan resistor yang digunakan yaitu resistor yang hambatannya masing-masing adalah sebesar 12000 Ohm, 120000 Ohm dan 270000 Ohm. Untuk perlakuan yang pertama yaitu pembebanan pada penyearah setengah gelombang, tegangan yang diperoleh atau yang terukur pada multimeter secara berturut-turut yaitu sebesar 1,06 Volt, 0,488 Volt dan 0,62 Volt. Pada perlakuan kedua yakni pembebanan pada penyearah gelombang penuh, untuk resistor 12000 Ohm pada titik a, b dan c diperoleh tegangan yang terukur pada multimeter secara berturut-turut yaitu 10 Volt, 0,424 Volt dan 0,00840 Volt. Untuk resistor 120000 Ohm tegangannya secara berturut-turut yaitu 10,8 Volt, 0,440 Volt dan 0,288 Volt. Untuk resistor 270000 Ohm tegangannya yang diperoleh secara berturut-tut yaitu sebesar 11,6 Volt, 0,3 Volt dan 0,58 Volt.
Berdasarka analisis data, pada penyearah setengah gelombang untuk resistor 12000 Ohm 120000 Ohm dan 270000 Ohm arusnya yang diperoleh secara bertut-turut yaitu 0,001 Ampere, 0,0001 Ampere dan 0,000044 Ampere. Hambatan keluaran yang dihasilkan  secara berturut-turut yaitu 10940 Ohm, 115120 Ohm dan 258636,36 Ohm. Dari hasil ini dapat disimpulkan bahwa arus listrik berbanding terbalik dengan hambatan, dan hambatan berbanding lurus dengan tegangan. Semakin besar hambatan resistor maka hambatan keluarannya juga semkain besar.
Untuk rangkaian penyearah gelombang penuh juga menggunakan tiga buah resistor seperti pada penyearah setengah gelombang, namun pada rangkaian penyearah gelombang penuh ini menggunakan dua buah dioada, sedangkan pada penyearah setengah gelombang hanya menggunakan satu buah dioda. Pada penyearah gelombang penuh ini berdasarkan analisis data untuk tiap resistor  dengan skalanya masing-masing, diperoleh div/skala nya secara berturut-turut yaitu 0,5 Volt, 0,0212 Volt, 0,0006 Volt, 0,490909 Volt, 0,055 Volt, 0,0250571 Volt, 0,48 Volt, 0,075 Volt dan 0,04833 Volt. Dilihat dari hasil pengamatan bahwa tegangan keluaran yang dihasilkan tidak sesuai dengan teori, hal ini kemungkinan disebabkan oleh galat instrumen atau kerusakan alat yang tidak bisa kita pungkiri.












E.  PENUTUP
1.    Kesimpulan
Berdasarkan praktikum yang kami lakukan dapat disimpulkan bahwa:
a.    Agar pada rangkaian bekerja sebagai penyearah setengah gelombang makakita memasang satu buah dioda pada rangkaian, dan agar rangkaian bekerja sebagai penyearah gelombang penuh.maka kita memasang dua buah dioda pada ragkaian.
b.    Mengukur tegangan AC dan DC pada penyearah tegangan bertapis untuk berbagai nilai beban dan menggunakan teori dasar untuk menganalisa hasil  pengukuran.

c.    Saran
Saran yang dapat kami sampaikan pada percobaan ini adalah sebagai berikut.
a.    Untuk pengelola laboratorium, agar memperbaiki atau mengganti alat-alat laboratorium yang sudah rusak.
b.    Untuk asisten, agar ditingkatkan lagi cara menjelaskannya pada saat membimbing.
c.    Untuk praktikan, agar tetap menjaga kerapian alat-alat di laboratorium setelah melakukan praktikum dan tetap menjaga kekompakan.



DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2015. Penuntun Praktikum Elektronika Dasar. Universitas Halu Oleo. Kendari.

Hui. 2000. A Bidirectional AC-DC Power Converter with Power Factor Correction, IEEE Transaction on Power Electronics. Vol. 15 No. 5, September, p. 942-949

Kusmar dan Rain. 2012. Elektronika Dasar. http://kusmar-penyerah (Rectifier) gelombang_penuh_centertap (CT). html. Diakses tanggal 18 Mei 2015.

Diposting oleh di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)