p2 k7

BAB III

PERCOBAAN 2

DIODA SEBAGAI PENYEARAH

3.1 Tujuan Percobaan

1. Mengetahui karakteristik dioda sebagai penyearah

2. Mengetahui cara kerja dioda sebagai penyearah

3. Mengetahui perbedaan diode penyearah setengah gelombang dan

gelombang penuh

4. Mengetahui perbedaan diode penyearah dengan tapis dan tanpa tapis

3.2 Dasar Teori

3.2.1 Dioda Sebagai Penyearah

Dioda penyearah adalah jenis dioda yang terbuat dari bahan Silikon

yang berfungsi sebagai penyearah tegangan / arus dari arus bolak-balik (ac)

ke arus searah (dc) atau mengubah arus ac menjadi dc.

3.2.2 Penyearah setengah gelombang (half wave rectifer)

Penyearah setengah gelombang (half wave rectifer) hanya

menggunakan 1 buah diode sebagai komponen utama dalam menyearahkan

gelombang AC.

Prinsip kerja dari penyearah setengah gelombang ini adalah

mengambil sisi sinyal positif dari gelombang AC dari transformator. Pada

saat transformator memberikan output sisi positif dari gelombang AC maka

diode dalam keadaan forward bias sehingga sisi positif dari gelombang AC

tersebut dilewatkan dan pada saat transformator memberikan sinyal sisi

negatif gelombang AC maka dioda dalam posisi reverse bias, sehingga sinyal

sisi negatif tegangan AC tersebut ditahan atau tidak dilewatkan seperti

terlihat pada gambar sinyal output penyearah setengah gelombang berikut:

20

Gambar 3.1 Grafik diode penyearah setengah gelomang

3.2.3 Penyearah Gelombang Penuh

Penyearah gelombang penuh dapat dibuat dengan 2 macam yaitu,

menggunakan 4 diode dan 2 diode.Untuk membuat penyearah gelombang

penuh dengan 4 diode menggunakan transformator non-CT

Prinsip kerja dari penyearah gelombang penuh dengan 4 diode diatas

dimulai pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi

positif, maka D1, D4 pada posisi forward bias dan D2, D3 pada posisi reverse

bias sehingga level tegangan sisi puncak positif tersebut akan di leawatkan

melalui D1 ke D4. Kemudian pada saat output transformator memberikan

level tegangan sisi puncak negatif maka D2, D4 pada posisi forward bias dan

D1, D2 pada posisi reverse bias sehingan level tegangan sisi negatif tersebut

dialirkan melalui D2, D4.Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik

output berikut :

21

Gambar 3.2 Grafik diode penyearah gelomang penuh dengan 4 dioda

Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda ini dapat bekerja karena menggunakan transformator dengan CT(Center Tap). Transformator dengan CT seperti pada gambar diatas dapat memberikan output tegangan AC pada kedua terminal output sekunder terhadap terminal CT dengan level tegangan yang berbeda fasa 180°. Pada saat terminal output transformator pada D1 memberikan sinyal puncak positif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak negatif, pada kondisi ini D1 pada posisi forward dan D2 pada posisi reverse. Sehingga sisi puncak positif dilewatkan melalui D1. Kemnudian pada saat terminal output transformator pada D1 memberikan sinyal puncak negatif maka terminal output pada D2 memberikan sinyal puncak positif, pada kondisi ini D1 posisi reverse dan D2 pada posisi forward. Sehingga sinyal puncak positif dilewatkan melalui D2. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar output penyearah gelombang penuh berikut:

Gambar 3.3 Grafik diode penyearah gelomang penuh dengan 2 dioda

22

3.3 Gambar Rangkaian

3.3.1 Rangkaian penyearah setengah gelombang tanpa tapis.

Gambar 3.4 Rangkaian penyearah setengah gelombang tanpa tapis

3.3.2 Rangkaian penyearah setengah gelombang dengan tapis.

Gambar 3.6 Rangkaian penyearah setengah gelombang dengan tapis

3.3.3 Rangkaian penyearah gelombang penuh tanpa tapis.

Gambar 3.6 Rangkaian penyearah gelombang penuh tanpa tapis

3.3.4 Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan tapis.

23

Gambar 3.7 Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan tapis

3.4 Alat &Bahan

1. Osiloskop

2. Transformator CT 220V/12V

3. Dioda silicon 1N 4002

4. Resistor 470Ω, 20kΩ, dan 82kΩ

5. Kabel jumper

6. Kapasitor 100nF

7. Protoboard

24

3.5 Langkah Percobaan

3.5.1 Penyearah Setengah Gelombang

1. Merangkai alat dan bahan sesuai dengan gambar rangkaian

2. Mengukur tegangan masukan pada trafo CT dengan

osiloskop

3. Mengukur tegangan beban tanpa tapis

4. Mengukur tegangan pada beban dengan tapis

5. Mencatat hasil pengukuran

6. Melakukan langkah 1-5 dengan 3 variasi beban.


1. Merangkai alat dan bahan sesuai dengan gambar rangkaian

2. Mengukur tegangan masukan pada trafo CT dengan

osiloskop

3. Mengukur tegangan beban tanpa tapis

4. Mengukur tegangan pada beban dengan tapis

5. Mencatat hasil pengukuran

6. Melakukan langkah 1-5 dengan 3 variasi beban.

25

3.6 Data Percobaan

3.6.1 Penyearah Setengah Gelombang

Pada percobaan yang dilakukan pada penyearah setengah gelombang

didapat data sebagai berikut :

Tabel 3.1 Data percobaan penyearah setengah gelombang tegangan beban tanpa tapis

dan dengan tapis

No Beban V Input (V) V tanpa tapis

(V)

V dengan

tapis (V)

1 470 17,6 17,2 17,2

2 20K 17,6 17,6 17,4

3 82K 17,6 17,4 17,4


Pada percobaan yang dilakukan pada penyearah gelombang penuh didapat

data sebagai berikut

Tabel 3.2 Data percobaan penyearah gelombang penuh tegangan beban tanpa tapis (C

=0µF) dan dengan tapis (C = 100µF)

No. Beban (Ω) Vinput (V) V tanpa tapis

(V)

V dengan

tapis (V)

1 470Ω 6 17 17,6

2 20kΩ 6 17 15,4

3 82kΩ 6 17 17,6

26

3.7 Analisa Dan Pembahasan

3.7.1 Penyearah Setengah Gelombang Tanpa Tapis

Pada penyearah setengah gelombang tanpa tapis tegangan dapat

dihitung dengan rumus sebgai berikut :

3.7.1.1 Penjelasan Rumus

Tegangan masukan

V pp=V ¿=V .V ¿

Tegangan Maksimal

V m=V ¿√2

Tegangan efektif

V rms=vm√2

Tegangan Keluaran

V DC=V m

π

3.7.1.2 Contoh Perhitungan

Tegangan Masukkans

V ¿=17,6V

V m=V ¿√2

V m=17,6√2

V m=24,89V

Tegangan Keluaran Tanpa Tapis

V m=24,89V

V rms=vm√2

¿ 24,89

√2

¿17.6V

V DC=V m

π

¿ 24,893,14

27

¿7,92V

3.7.1.3 Tabel Perbandingan V ¿&V DC

Dengan cara yang sama, diperoleh tabel berikut.

Tabel 3.3 Perbandingan V ¿ dan V DCpenyearah setengah gelombang tanpa tapis

Beban

(Ω)

Vin

(V)

Vdc tanpa

Tapis

(beban)

(V)

V rms

Hitung

(V)

V DC

Hitung

(V )

Vm

Hitung

(V)

470 17,6 17,2 17,6 7,92 24,89

20k 17,6 17,6 17,6 7,92 24,89

82k 17,6 17,4 17,6 7,92 24,89

Pada tabel diatas dapat diamati bahwa hubungan V ¿ dan V DC pada

rangkaian penyearah setengah gelombang tanpa tapis adalah tidak terlalu berbeda

jauh. Dengan tegangan input yang sama dan berbagai variasi resistor, dihasilkan

tegangan output yang sama juga. Idealnya,semakin tinggi V ¿ (AC), maka V out

(DC) cenderung semakin tinggi.Terdapat beberapa perbedaan antara perhitungan

dan pengukuran. Perbedaan ini disebabkan karena beberapa faktor seperti alat

yang kurang presisi.

3.7.1.4 Perbandingan Grafik Terukur Dan Grafik Terhitung

28

3.7.2 Penyearah Setengah Gelombang Dengan Tapis

Pada penyearah setengah gelombang dengan tapis tegangan dapat dihitung

dengan rumus sebgai berikut


Dalam praktikum ini, digunakan osiloskop, sehingga nilai Vm dan

Vl dapat ditentukan.

Tegangan Maksimal

V m=V ¿√2

Tegangan Keluaran

V DC=V m−V∈¿2¿

Perhitungan Ripple

Iload=VdcR


Pada beban 470 ohm

Tegangan Maksimal

V ¿=17,6V

V m=V ¿√2

¿17,6√2

¿24,89V

Tegangan Keluaran dengan Tapis 100 uF

V DC=V m−V l2

¿24,89−17,62

¿16,09V

Perhitungan Ripple

Tegangan pada kapasitor di abaikan sehingga

Vr=0V

29



Tabel 3.4 Tabel perbandingan Vin dan Vdc setengah gelombang dg Kapasitor

NoBeban

(Ω)

Vin

(V) Vm (V) Vdc (V)

1. 470Ω 17,6 24,89 16,09

2. 20kΩ 17,6 24,89 16,09

3. 82kΩ 17,6 24,89 16,09

Pada tabel di atas dapat diamati bahwa semakin tinggi nilai kapasitor

semakin kecil pula nilai Vr, sesuai dengan rumus Vr=I loadF .C

. Terdapat

beberapa perbedaan antara perhitungan dan pengukuran. Perbedaan ini

disebabkan karena beberapa faktor seperti alat yang kurang presisi, kesalahan

praktikan dalam melakukan praktikum, dll.


30

3.7.3 Penyearah Gelombang Penuh tanpa Tapis

Pada penyearah gelombang penuh tanpa tapis tegangan dapat dihitung

dengan rumus sebgai berikut :


Tegangan masukan

V ¿=V .V ¿

Tegangan Maksimal

V m=Vin√2

Tegangan efektif

V rms=vm√2

Tegangan Keluaran

V DC=2V mπ


Pada hambatan 470Ohm

Tegangan Masukkan

V ¿=6V

V m=V ¿√2

¿6√2

¿8,4V

Tegangan Keluaran tanpa Tapis

V m=8,4V

V rms=vm√2

¿ 8,4

√2

¿6V

V DC=2V mπ

31

¿ 2x 8,43,14

¿5,4V



Tabel 3.5 Perbandingan V ¿ dan V DCpenyearah gelombang penuh tanpa tapis

Beban

(Ω)

Vin

(V)

Vdc tanpa

Tapis

(beban) (V)

V rms

Hitung

(V)

V DC

Hitung

(V )

Vm

Hitung

(V)

470 6 17 6 5,4 8,4

20k 6 17 6 5,4 8,4

82k 6 17 6 5,4 8,4

Pada tabel diatas dapat diamati bahwa hubungan V ¿ dan V DC pada

rangkaian penyearah gelombang penuh tanpa tapis adalah . Dengan tegangan

input yang sama dan berbagai variasi resistor, dihasilkan tegangan output yang

sama juga. Idealnya,semakin tinggi V ¿ (AC), maka V out (DC) cenderung

semakin tinggi. Perbedaan ini disebabkan karena beberapa faktor seperti alat

yang kurang presisi, kesalahan praktikan dalam melakukan praktikum, dll.


32

3.7.4 Penyearah Gelombang Penuh dengan Tapis

Pada penyearah gelombang penuh dengan tapis tegangan dapat dihitung

dengan rumus sebgai berikut :


Tegangan Maksimal

V m=V ¿√2

Tegangan Keluaran

V DC=V m−V l2

Perhitungan Ripple

Iload=VdcR


Pada beban 470 ohm

Tegangan Maksimal

V ¿=6V

V m=Vin√2

¿6√2=8,48V

Tegangan Keluaran dengan Tapis 100 uF

V DC=V m−V ¿

2

¿8,48−62

¿5,48V

Perhitungan Ripple

Tegangan pada kapasitor di abaikan sehingga

Vr=0V

33

3.7.4.3 Perbandingan Vin Dan Vdc Gelombang Penuh dengan Kapasitor

Dari rumus diatas diperoleh data sebagai berikut :

Tabel 3.6 Tabel Perbandingan Vin Dan Vdc Gelombang Penuh dengan Kapasitor

NoBeba

n (Ω)

Vin

(V)

C=100nF

Vr

(V)

Vm

(V)

Vdc

(V)

1. 470Ω 6 0 8,48 5,48

2. 20kΩ 6 0 8,48 5,48

3. 82kΩ 6 0 8,48 5,48

Pada tabel diatas dapat diamati bahwa semakin tinggi nilai kapasitor

semakin kecil pula nilai Vr, sesuai dengan rumus Vr=I loadF .C

. Terdapat beberapa

perbedaan antara perhitungan dan pengukuran. Perbedaan ini disebabkan karena

beberapa faktor seperti alat yang kurang presisi, kesalahan praktikan dalam

melakukan praktikum, dll.

3.7.4.4 Perbandingan Grafik Teruur dan Grafik Ideal

34

3.7.5 Perbandingan Vin dan Vdc Tegangan Beban tanpa Kapasitor dan

Tegangan Beban dengan Kapasitor

3.7.5.1 Perbandingan Vin dan Vdc Setengah Gelombang dengan Tapis dan

tanpa Tapis


Tabel 3.7 Perbandingan V ¿dan V DCVin dan Vdc Setengah Gelombang dengan Tapis dan

tanpa Tapis

No.Beban

(Ω)

Vin

(V)

Vdc

tanpa C

(V)

C= 100 nF

Vdc ukur

(V)

1. 470 17,6 17,2 17,2

2. 20K 17,6 17,2 17,4

3. 82K 17,6 17,2 17,4

Sedangkan pada table diatas seharusnya semakin besar nilai kapasitor

yang digunakan maka nilai Vdc akan semakin mendekati Vin. Perbedaan ini



35

3.7.5.2 Tabel Perbandingan Vin dan Vdc Gelombang Penuh dengan Tapis

dan tanpa Tapis

Dari perhutungan diatas diperoleh data sebagai berikut :

Tabel 3.8 Perbandingan V ¿dan V DCVin dan Vdc Gelombang Penuh dengan Tapis dan

tanpa Tapis

No.Beban

(Ω)

Vin

(V)

Vdc

tanpa C

(V)

C= 100 µF

Vdc ukur

(V)

1. 470 6 17 17,6

2. 20K 6 17 15,4

3. 82K 6 17 17,6

Sedangkan pada tabel di atas seharusnya semakin besar nilai kapasitor yang

digunakan maka nilai Vdc akan semakin mendekati Vin. Perbedaan ini



36

3.8 Kesimpulan

Dari percobaan tentang dioda sebagai penyearah yang telah dilakukan,

dapat diambil beberapa kesimpulan diantaranya:

1. Dioda dapat digunakan sebagai penyearah arus AC menjadi DC, baik

penyearah setengah gelombang ataupun gelombang penuh.

2. Untuk menyearahkan setengah gelombang, hanya diperlukan 1 buah dioda.

3. Untuk menyearahkan satu gelombang penuh, maka diperlukan 2 buah

dioda yang dirangkai secara paralel satu sama lain.

4. Tapis kapasitor berfungsi untuk memperhalus sinyal keluaran dari dioda

dengan mengurangi komponen AC pada sinyal keluaran.

5. Semakin besar kapasitas tapis kapasitor yang digunakan, maka gelombang

keluarannya akan semakin halus.

6. Tegangan masukan berbanding lurus dengan tegangan keluaran. Sehingga

semakin besar tegangan masukkan (AC), maka tegangan keluaran (DC)

semakin besar.

7. Dari hasil percobaan, tegangan masukan dan tegangan keluaran pada

penyearah setengah gelombang maupun gelombang penuh tanpa tapis

bernilai sama, belum sesuai dengan keadaan idealnya.

8. Terdapat peberdaan pada hasil perhitungan dan pengukuran yang

disebabkan karena faktor ketidak telitian praktikan dan ketidak presisian

alat ukur sehingga hasil pengukuran tidak sesuai.

9. Sifat kapasitor menyimpan energi selama perioda penghantaran, dan

memberikan energi ke beban selama perioda tak menghantar.

10. Tegangan yang dihasilkan di penyearah gelombang penuh lebih besar

daripada di gelombang penuh

37

p2 k7

Documents