PENYEARAH DAN CATU DAYA

1. TUJUAN PERCOBAAN

Adapun tujuan dari kegiatan pratikum ini ialah:

1. Membuktikan diode sebagai penyearah setengah gelombang.

2. Membandingkan nilai VDC yang terukur oleh voltmeter dengan nilai VDC yang diperoleh

pada osiloskop (teori) untuk penyearah setengah gelombang.

3. Membuktikan diode sebagai penyearah gelombang penuh.

4. Membandingkan nilai VDC yang terukur oleh voltmeter dengan nilai VDC yang diperoleh

pada osiloskop (teori) untuk penyearah gelombang penuh.

5. Menjelaskan fungsi kapasitor sebagai penyaring.

2. ALAT DAN BAHAN

Adapun adalat dan bahan yang digunakan ialah:

1. Tahanan Geser

2. Osiloskop

3. 1 buah Multimeter

4. 1 buah Papan Rangkaian

5. Kabel penghubung secukupnya.

6. Dua buah dioda silicon

7. Satu buah transformator

8. 2 buah kapasitor (1000μF dan 4700 μF )

3. DASAR TEORI

Diode adalah alat yang digunakan sebagai penyearah gelombang sehingga mendapatkan

arus listrik yang disesuaikan. Sebagai penyearah tegangan, dioda digunakan untuk mengubah

tegangan bolak-balik (AC) menjadi tegangan searah(DC). Penyearah tegangan ini ada 2

macam, yaitu :

a. Penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier)

b. Penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier)

1 | P r a t i k u m P e n y e a r a h d a n C a t u D a y a

V0 RL

a

b

D

c

C

T

a. Penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier)

Saat digunakan sebagai penyearah setengah gelombang, dioda menyearahkan tegangan

AC yang berbentuk gelombang sinus menjadi tegangan DC hanya selama siklus positif

tegangan AC saja. Sedangkan pada saat siklus negatifnya, dioda mengalami panjaran balik

(reverse bias) sehingga tegangan beban (output) menjadi nol.

Pada contoh diatas, anggaplah Vin sebagai tegangan input rangkaian setelah diturunkan oleh

transformator yang mempunyai nilai sebesar 20Vpp atau 7,071VRMS. Setelah disearahkan

menggunakan dioda maka akan di dapat nilai tegangan DC atau nilai rata-ratanya.s

Rangkaian catu daya sederhana dengan penyearah setengah gelombang adalah sebagai

berikut.

Gambar 1. Catu Daya

Pada transpormator T terjadi proses penurunan tegangan sesuai dengan prinsip Vp : Vs = Np :

Ns. Untuk mendapatkan tegangan DC dengan denyut yang kecil dipasang penyaring

kondensator C.

Adapun perumusan tegangan output penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier)

ialah sebagai berikut:

1) Bila tanpa kapasitor, tegangan keluaran terbuka adalah

vo ,o=vmπ )

2) Dengan beban RL adalah

2 | P r a t i k u m P e n y e a r a h d a n C a t u D a y a

vo ,L=vmπ

−I dc Ro

3) Dipasang penyaring kapasitor, maka tagangan keluarannya adalah:

vo=vm−I dc

2 fC

b. Penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier)

Saat digunakan sebagai penyearah gelombang penuh, dioda secara bergantian

menyearahkan tegangan AC pada saat siklus positif dan negatif. Penyearah gelombang penuh

ada 2 macam dan penggunaannya disesuaikan dengan transformator yang dipakai. Untuk

transformator biasa digunakan jembatan dioda (dioda bridge) sementara untuk transformator

CT digunakan 2 dioda saja sebagai penyearahnya.

Perumusan tegangan output penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier) ialah

sebagai berikut:

1) Tegangan keluaran tanpa kapasitor adalah:

vo ,o=2vmπ

2) Bila dengan beban RL, maka diperoleh:

vo ,L=2vmπ

−I dc Ro

3) Bila dipasang penyaring kapasitor, maka tagangan keluarannya adalah:

vo=vm−I dc4 fC

b.1 Penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda bridge)

Pada dioda bridge, hanya ada 2 dioda saja yang menghantarkan arus untuk setiap siklus

tegangan AC sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada saat siklus yang sama.

Untuk memahami cara kerja dioda bridge, perhatikanlah kedua gambar berikut.

3 | P r a t i k u m P e n y e a r a h d a n C a t u D a y a

V0 RL

a

D c

CT

Vi

ViCT

bd

Gambar 2. Catu Daya dengan Penyearah Penuh

Vab

Vcb

Vcd

t

t

t

Saat siklus positif tegangan AC, arus mengalir melalui dioda B menuju beban dan kembali

melalui dioda C. Pada saat yang bersamaan pula, dioda A dan D mengalami reverse bias

sehingga tidak ada arus yg mengalir atau kedua dioda tersebut bersifat sebagai isolator.

b.2 Penyearah gelombang penuh menggunakan 2 dioda

Seperti telah disebutkan diatas, penyearah gelombang penuh menggunakan 2 dioda ini

hanya bisa digunakan pada transformator CT, dimana tegangan sekunder yang dihasilkan

oleh trafo CT ini adalah :d

imana V1=teg primer dan V2=teg sekunder. :

Untuk catu daya dengan penyearah gelombang penuh, rangkaiannya adalah sebagai berikut.

Output ataupun input pada gelombang listrik yang sudah diturunkan, gambar pembentukan

gelombang pada penyearah setengah gelombang adalah sebagai berikut.

Gambar 3.

Bentuk keluaran penyearah setengah

gelombang

4 | P r a t i k u m P e n y e a r a h d a n C a t u D a y a

Vcd

Vcd

t

t

Gambar 4. Bentuk keluaran gelombang penuh

Gambar pembentuk gelombang pada penyearah gelombang penuh adalah sebagai berikut.

4. LANGKAH-LANGKAH PERCOBAAN

4.1 Pembebanan Pada Penyearahan Setengah Gelombang

1. Pasang rangkaian seperti pada gambar 1.

Gambar 5. Penyearah Setengah Gelombang

2. Gunakan osiloskop dan multimeter (dc volt) untuk mengukur Vo dan mengukur RL

untuk tiap pembebanan. Buat lengkung p\embebanan untuk rangkaian tersebut (tiga

pengukuran).

3. Mencatat bentuk gambar untuk tiap pengukuran. Catat pula bentuk tegangan pada titik a.

4. Membalikkan polaritas dioda dan lukis bentuk tegangan Vo.

4.2 Pembebanan Pada Penyerah Gelombang Penuh

1. Memasang rangkaian seperti gambar berikut :

Gambar 6. Penyearah Gelombang Penuh Tanpa Tapis

5 | P r a t i k u m P e n y e a r a h d a n C a t u D a y a

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.

4.3 Pembebanan Pada Penyerah Gelombang Penuh Bertapis

1. Pasang rangkaian seperti gambar :

Gambar 7. Penyearah Gelombang Penuh dengan Tapis

2. Dengan menggunakan multimeter dc Volt untuk mengukur, lakukan untuk menentukan

lengkung pembebanan. Catat besar dan bentuk tegangan ripple untuk tiap pengukuran C.

5 DATA HASIL PERCOBAAN

5.1 Penyearah Setengah Gelombang (1 Diode)

NO

Besar

Hambatan

geser(Ω)

Input Output

Vpp (AC)

pada

osiloskop

Vrms pada

multimeter

VDC pada

voltmeter

Vp (DC)

pada

osiloskop

1. 10 23 V 5,54 V 2,75 V 9 V

2. 20 25 V 9,23 V 3,35 V 10 V

3. 30 26 V 4,55 V 3,52 V 11 V

6 | P r a t i k u m P e n y e a r a h d a n C a t u D a y a

5.2 Penyearah Gelombang Penuh (2 Diode)

NO

Besar

Hambatan

geser(Ω)

Input Output

Vpp (AC)

pada osiloskop

VDC pada

voltmeter

Vp (DC) pada

multimeter

1. 10 23 V 2,75 V 5,25 V

2. 20 25 V 3,35 V 6,39 V

3. 30 26 V 3,52 V 6,73 V

5.3 Penyearah Gelombang Penuh Bertapis (2 Diode + Kapasitor 1000μF )

No Besar Hambatan (Ω) VAC VDC

1. 10 3,2 V 5,43 V

2. 20 2,8 V 7,23 V

3. 30 2,0 V 8,46 V

5.4 Penyearah Gelombang Penuh Bertapis (2 Diode + Kapasitor 4700μF )

No Besar Hambatan (Ω) VAC VDC

1. 10 1,2 V 5,85 V

2. 20 0,8 V 7,70 V

3. 30 1,0 V 8,51 V

7 | P r a t i k u m P e n y e a r a h d a n C a t u D a y a

6 TEKNIK ANALISIS DATA

Ada dua cara analisis data yang dilakukan, yaitu analisis secara kuantitatif dan analisis

secara kualitatif.

6.1 Secara kuantitatif

Secara kuantitatif akan dicari VDC keluaran untuk penyearah setengah gelombang (1

diode) secara teori dengan menggunakan rumus:

vDC=v pπ

dimana Vp diperoleh dari output gelombang yang tertera pada osiloskop. Sedangkan VDC

keluaran untuk penyearah gelombang penuh (2 diode) dicari dengan rumus:

vDC=2v pπ

Setelah memperoleh VDC tersebut, lalu bandingkan dengan VDC yang diperoleh dari

pengukuran menggunakan voltmeter.

6.2 Secara kualitatif

Secara kualitatif diselidiki bentuk gelombang tegangan keluaran yang diperlihatkan oleh

osiloskop untuk dapat menjelaskan fungsi dari penggunaan diode dan kapasitor.

7 ANALISIS DATA

7.1 Untuk penyearah setengah Gelombang (1 diode)

vDC=9

3 ,14=2 ,87 Volt

vDC=103 ,14

=3 ,19 Volt

vDC=113 ,14

=3 ,50 Volt

7.2 Untuk penyearah gelombang penuh (2 diode)

vDC=2( 9)3 ,14

=5 ,73 Volt

vDC=2(10 ,5 )

3 ,14=6 ,67 Volt

8 | P r a t i k u m P e n y e a r a h d a n C a t u D a y a

vDC=2(11 ,5 )

3 ,14=7 ,32 Volt

7.2.1 Untuk penyearah gelombang penuh ( 2 diode) dengan kapasitor 1000 µF

vo=vm−I dc4 fC

=3,2−

3,210

4(50 )1=3 ,20

vo=vm−I dc4 fC

=2,8−

2,820

4 (50)1=2 ,80

vo=vm−I dc4 fC

=2,0−

2,030

4 (50)1=1 ,99

7.2.2 Untuk penyearah gelombang penuh ( 2 diode) dengan kapasitor 4700µF

vo=vm−I dc4 fC

=1,2−

1,210

4(50 )4,7=1 ,999

vo=vm−I dc4 fC

=0,8−

0,820

4 (50)4,7=0 ,7999

vo=vm−I dc4 fC

=1,0−

1,030

4 (50)4,7=0 ,9999

8 HASIL DAN PEMBAHASAN

8.1 HASIL

8.1.a Penyearah Setengah Gelombang (1 Diode)

VDC perhitungan (V) VDC dari multimeter (V)

2,87 2,75

3,19 3,35

3,50 3,52

8.1.b Penyearah Gelombang penuh (2 Diode)

9 | P r a t i k u m P e n y e a r a h d a n C a t u D a y a

VDC perhitungan (V) VDC dari multimeter (V)

5,73 5,25

6,67 6,39

7,32 6,73

8.1.b.1 Penyearah Gelombang penuh (2 Diode) dengan kapasitor 1000 µF

VDC perhitungan (V) VDC dari multimeter (V)

3,20 5,43

2,80 7,23

1,99 8,46

8.1.b.2 Penyearah Gelombang penuh (2 Diode) dengan kapasitor 4700 µF

VDC perhitungan (V) VDC dari multimeter (V)

1,9999 5,85

0,7999 7,70

0,9999 8,51

8.2 PEMBAHASAN

Penyearah setengah gelombang, diperoleh nilai VDC perhitungan dan VDC multimeter

dengan hasil yang menunjukkan perbedaan yang tidak terlalu besar.

Penyearah gelombang penuh, diperoleh nilai VDC perhitungan dan VDC multimeter dengan

hasil yang menunjukkan perbedaan yang tidak terlalu besar.

Penyearah gelombang penuh dengan kapasitor 1000 µF, diperoleh nilai VDC perhitungan

dan VDC multimeter dengan hasil yang menunjukkan perbedaan yang terlalu besar. (VDC

multimeter > VDC perhitungan).

Penyearah gelombang penuh dengan kapasitor 4700 µF, diperoleh nilai VDC perhitungan

dan VDC multimeter dengan hasil yang menunjukkan perbedaan yang terlalu besar. (VDC

multimeter > VDC perhitungan).

10 | P r a t i k u m P e n y e a r a h d a n C a t u D a y a

Vcb

t

Vcb

t

Vcb

t

Pada osiloskop tampak bahwa output yang dikeluarkan diperoleh gelombang tegangan

terhadap waktu. Sebelum menggunakan diode, bentuk grafiknya adalah sinusoidal yang dapat

dilihat pada data hasil percobaan. Namun, sesudah digunakan sebuah diode, bentuk grafiknya

berubah dimana setengah gelombangnya menjadi lurus (diluruskan).

Dari keadaan ini, dapat dikatakan bahwa diode tersebut berfungsi sebagai penyearah setengah

gelombang. Dengan adanya diode ini, maka dihasilkan tegangan DC dimana sebelum digunakan

diode, tegangan masukan berupa tegangan AC. Untuk penggunaan 2 diode, diperoleh grafik

output sebagai berikut.

Untuk rangkaian yang ditambahkan dengan kapasitor, diperoleh grafik sebagai berikut.

Dengan adanya kapasitor, tegangan keluaran tidak segera turun, walaupun tegangan masuk

sudah turun. Hal ini disebabkan karena kapasitor memerlukan waktu untuk mengosongkan

muatannya. Sebelum tegangan pada kapasitor turun banyak, tegangan pada kapasitor sudah naik

11 | P r a t i k u m P e n y e a r a h d a n C a t u D a y a

lagi mengikuti kenaikan tegangan masukan. Kapasitor digunakan agar tegangan DC yang

dihasilkan dapat lebih rata (mencegah osilasi).

Sesuai dengan hasil yang diperoleh, masih adanya penyimpangan-penyimpangan hasil

percobaan. Hal ini terjadi karena adanya kesalahan-kesalahan pada percobaan. Kesalahan

tersebut diantaranya ialah:

kesalahan yang disebabkan oleh praktikan, seperti mengkalibrasi alat (osiloskop) yang

kurang baik, kurang terampilnya menggunakan osiloskop, dan

kesalahan mengukur/membaca hasil pengukuran yang tertera pada osiloskop.

kesalahan yang disebabkan oleh alat yang digunakan, seperti osiloskop dan multimeter yang

digunakan dalam keadaan yang kurang baik sehingga mempengaruhi hasil percobaan.

Adapun beberapa kendala yang dialami praktikan saat percobaan dianatarnya yaitu:

Kesulitan dalam mengkalibrasi osiloskop karena kurangnya pengetahuan yang lebih

mendalam mengenai osiloskop.

Praktikan mengalami kebingungan mengenai teknik pengambilan data yang sesuai dengan

tujuan percobaan.

Osiloskop yang digunakan banyak yang rusak sehingga harus meminjam osiloskop yang

bagus kepada kelompok lain. Tentunya hal ini menyebabkan penggunaan waktu percobaan

yang tidak efektif.

9 KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari percobaan yang telah dilakukan ialah sebagai

berikut:

1. Diode dapat berfungsi sebagai penyearah setengah gelombang tegangan AC, dimana

tegangan masukan yang satu periode hanya diteruskan setengah periode.

2. Nilai VDC yang terukur oleh voltmeter dengan nilai VDC yang diperoleh pada osiloskop

(teori) untuk penyearah setengah gelombang adalah berbeda, namun perbedaannya tidak

terlalu besar. Hal ini disebabkan karena voltmeter memiliki tingkat kesalahan dalam

mengukur.

3. Diode dapat berfungsi sebagai penyearah gelombang penuh tegangan AC, dimana semua

tegangan masukan akan diteruskan dengan arah yang tidak bolak balik.

12 | P r a t i k u m P e n y e a r a h d a n C a t u D a y a

4. Nilai VDC yang terukur oleh voltmeter dengan nilai VDC yang diperoleh pada osiloskop

(teori) untuk penyearah gelombang penuh adalah berbeda, namun perbedaanya tidak

terlalu besar. Namun pada gelombang penuh dengan kapasitor 1000 µF dan kapasitor

4700 µF nilai VDC perhitungan dan VDC multimeter menunjukkan perbedaan yang besar.

5. Keberadaan kapasitor adalah sebagai penyaring, yaitu tegangan DC yang dihasilkan

dapat lebih rata (mencegah osilasi).

13 | P r a t i k u m P e n y e a r a h d a n C a t u D a y a