Senin, 18 Januari 2010
I. TUJUAN PERCOBAAN
1. Mengukur hambatan keluaran suatu transformator catu daya
2. Memasang dioda pada rangkaian agar bekerja sebagai penyearah setengah gelombang dan juga sebagai penyearah gelombang penuh.
3. Mengukur tegangan ac dan dc pada penyearah tegangan bertapis untuk berbagai nilai dan menggunakan teori dasar untuk menganalisa hasil pengukuran.
4. Menggunakan dioda zener serta memasangnya di dalam suatu untai catu daya untuk pengaturan tegangan serta melakukan pengaturan untuk memperoleh kurva pembebanan.
II. ALAT-ALAT PERCOBAAN
1. Transformator daya dan dioda penyearah
Fungsi : untuk menurunkan atau menaikkan tegangan ac (transformator) dan untuk menyearahkan arus (dioda penyearah).
2. Kapasitor, dioda zener dan resistor
Fungsi : penyimpan muatan (kapasitor), regulator tegangan (dioda zener) dan sebagai hambatan (resistor).
3. Osiloskop dan multimeter
Fungsi : melihat tampilan keluaran gelombang (osiloskop) dan untuk mengukur arus, tegangan, dan hambatan (resistor).
4. Breadboard dan kabel-kabel penghubung
Fungsi : untuk menempatkan komponen-komponen listrik (breadboard) dan menghubungkan komponen-komponen (kabel-kabel penghubung).
5. Kertas grafik millimeter
Fungsi : melukiskan bentuk gelombang.
III. TEORI DASAR
Transformator
Beberapa peralatan elektronika mengandung sebuah transformator seperti pada gambar di bawah ini, untuk menurunkan atau menaikkan tegangan ac, sesuai dengan persyaratan pemakaian.
Seperti yang telah dibahas di dalam teori dasar ac, tegangan-tegangan primer dan sekunder pada transformator ideal memiliki hubungan sebagai berikut
dimana V1 = tegangan primer, baik dalam rms atau puncak
V2 = tegangan sekunder, baik dalam rms atau puncak
N1 = banyak lilitan pada belitan primer
N2 = banyak lilitan pada belitan sekunder
Transformator mengasingkan beban dari ac. Artinya, satu-satunya hubungan dengan ac adalah dengan melalui medan
Di dalam transformator ideal, arus-arusnya diberikan oleh :
Setiap transformator memiliki hambatan keluaran Ro, yang akan menyebabkan turunnya tegangan sekunder dari transformator jika dipasang beban antara CT dan V. Tegangan turun sebesar V = IL . Ro , dimana IL adalah arus beban. Makin besar arus beban yang ditarik makin kecil tegangan keluaran.
Tegangan keluaran dalam keadaan terbebani (Vob) adalah Vob = Voo – ILRo . Voo adalah tegangan keluaran tanpa beban yang merupakan tegangan keluaran transformator diukur dengan multimeter tanpa beban.
Hal tersebut perlu dilakukan untuk dapat menentukan hambatan keluaran transformator, karena kita tidak memiliki amperemeter yang dapat mengukur langsung arus beban.
Penyearah
Penyearah
Untuk memperoleh tegangan penyearah yang cukup konstan pada suatu harga, kita dapat membuat penyearah tegangan dengan menggunakan dioda. Kita dapat membuat berbagai macam rangkaian penyearah, misalnya rangkaian penyearah gelombang penuh dan penyearah setengah gelombang.
Untuk memperoleh tegangan dc yang lebih konstan kita dapat menambah kapasitor dalam rangkaian, sehingga diperoleh rangkaian penyearah dengan tapis yang berfungsi meratakan tegangan keluaran.
Adanya hambatan keluaran transformator yang menyebabkan hilangnya atau turunnya tegangan keluaran dapat kita hindari dalam batas-batas arus beban tertentu. Untuk tujuan tersebut kita dapat memasang dioda zener dalam rangkaian. Jadi kita dapat membuat penyearah gelombang dengan menggunakan dioda, kapasitor, dan dioda zener dengan berbagai macam desain.
Untuk penyearah gelombang tanpa tapis perhatikan gambar a dan untuk penyearah gelombang dengan tapis perhatikan gambar b.
Untuk penyearah gelombang tanpa tapis perhatikan gambar a dan untuk penyearah gelombang dengan tapis perhatikan gambar b.
Penyearah Setengah Gelombang
Pada setengah siklus tegangan sekunder yang positif, dioda mengalami prategangan maju untuk setiap tegangan-tegangan sesaat yang lebih besar daripada tegangan offset (0,7 V untuk Si dan 0,3 V untuk Ge). Ini menghasilkan tegangan lintas tahanan beban yang mendekati bentuk setengah gelombang sinus. Anggap dioda ideal, sehingga puncak tegangan yang disearahkan sama dengan puncak tegangan sekunder. Pada setengah siklus negative, dioda mengalami prategangan balik. Dengan mengabaikan arus bocor (yang sama dengan arus balik), arus beban menjadi nol ; inilah sebabnya mengapa tegangan beban jatuh menjadi nol di antara 180° dan 360°. Lihat gambar (115 V ac dan 60 Hz) berikut :
Hal penting yang patut diperhatikan tentang penyearah setengah gelombang adalah sebagai berikut : ia mengubah tegangan masuk ac menjadi tegangan dc yang berdenyut. Dengan kata lain, tegangan beban selalu positif atau nol, tergantung di setengah siklus yang mana tegangan bebab V berbeda. Dikatakan dengan cara lain, arus bebannya selalu mempunyai arah yang sama. Pengubahan dari ac ke dc ini dikenal sebagai penyearahan.
Penyearah Gelombang Penuh
Penyearah Gelombang Penuh
Selama setengah siklus tegangan sekunder yang positif, dioda yang diatas mengalami pratengan balik: sehingga arus mengalir melalui dioda yang di atas, tahanan beban, dan setengah belitan yang di atas (Gb. *).
Selama setengah siklus yang negatif, arus mengalir melalui dioda yang di bawah, tahanan beban, dan setengah belitan yang di bawah (Gb. **).
Perhatikan bahwa dalam gb. * dan gb. ** tegangan beban mempunyai polaritas yang sama. Hal ini disebabkan karena arus mengalir melalui tahanan beban dari arah yang sama tanpa memperhatikan dioda mana yang mengahantar. Jadi, tegangan beban berbentuk sinyal gelombang penuh yang disearahkan seperti terlihat pada gambar berikut :
Penyearah gelombang penuh seperti dua penyearah gelombang setengah yang saling membelakang dengan satu penyearah menangani setengah siklus pertama dan yang lainnya menangani setengah siklus yang kedua. Karena adanya sambungan tengah pada belitan sekunder, masing-masing rangkaian dioda hanya menerima setengah gelombang sekunder. Bila dioda dianggap sempurna, ini berarti bahwa puncak tegangan keluar yang disearahkan adalah :
Menapis Gelombang Penuh
Cara lain untuk mengurangi riak ialah dengan menggunakan penyearah gelombang penuh atau penyearah jembatan ; jadi frekuensi riaknya 120 Hz sebagai pengganti 50 Hz. Dalam hal ini, kapasitor diisi dua kali lebih sering dan hanya mempunyai setengah waktu pembuangan (lihat gambar di bawah). Akibatnya, riak menjadi lebih kecil dan tegangan keluaran dc-nya lebih mendekati tegangan puncak.
Penyearah Tegangan dengan Pengaturan Zener
Tegangan keluaran dari penyearah akan mengalami penurunan tegangan bila kita bebani. Kita dapat mencegah terjadinya hal ini sehingga kita peroleh penyearah yang tidak akan turun tegangan keluarannya jika kita bebani dengan batas-batas tertentu. Dengan menggunakan dioa zener maka tujuan tersebut akan dapat dicapai. Berikut gambar rangkaian penyearah dengan pengaturan zener :
Suatu penyearah dengan pengaturan tegangan, mempunyai tegangan keluaran yang tetap jika diberi beban arus dalam batas tertentu. Tanpa pengaturan, penurunan tegangan keluaran oleh arus beban terjadi karena penyearah mempunyai hambatan–dalam yang terdiri dari hambatan gulungan transformator dan hambatan-dalam dioda. Pada arus beban yang besar terjadi jatuh tegangan pada hambatan-dalam ini sehingga tegangan keluaran berkurang ( gambar A )
Nilai hambatan keluaran R0 dapat ditentukan dengan mengukur V0 sebagai fungsi aus beban IL. hal ini dapat dilihat pada lengkung pembebanan dalam gambar B. Kemiringan grafik lengkung pembebanan tak lain adalah hambatan keluaran R0.
Pengaturan tegangan dapat dibuat dengan menggunakan dioda Zener. Ini dilakukan seperti pada gambar C.
Dengan membuat Va lebih besar dari tegangan Zener, maka dioda Zener bekerja pada daerah dadal, sehingga tegangan keluaran tetap untuk berbagai nilai arus beban, selama Vb tidak kurang dari 12 V.
Dari gambar C., tampak
Persamaan di atas adalah persamaan garis beban untuk dioda Zener kita. Ini dilukiskan pada gambar D.
Gambar D. Garis Beban pada Catu Daya dengan Pengatur Zener
Tampaklah jika IL = 0, seluruh arus IS mengalir pada dioda. Pada keadaan ini dioda Zener menjadi panas sebab pada dioda terjadi lesapan daya sebesar PD = IS VZ. Kita harus pilih nilai IS agar lesapan daya ini tak melebihi kemampuan daya dioda Zener yang digunakan.
IV. PROSEDUR PERCOBAAN
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 ac maksimum (+) dan tegangan ac maksimum (-) tanpa mengukur arus secara langsung (Gb. 1)
Gunakan persamaan : Vo = Vob (RL/(Ro + RL)
Untuk menentukan hambatan keluaran gunakan tiga buah pengukuran, satu dalam keadaan terbuka, dua buah dalam keadaan terbebani (RL 150 ohm dan 50 ohm).
Pembebanan Pada Penyearahan Setengah Gelombang
Pasang rangkaian seperti pada gambar 1.
1. Gunakan osiloskop dan multimeter (dc volt) untuk mengukur Vo dan mengukur RL untuk tiap pembebanan. Buat lengkung p\embebanan untuk rangkaian tersebut (cukup lima
2. Mencatat bentuk gambar untuk tiap pengukuran. Catat pula bentuk tegangan pada titik a.
3. Membalikkan polaritas dioda dan lukis bentuk tegangan Vo untuk keadaan tanpa beban.
Pembebanan Pada Penyerah Gelombang Penuh
1. Memasang rangkaian seperti gambar berikut :
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. Membalikkan polaritas dioda D1 dan D2 serta catat bentuk tegangan pada titik c (tanpa beban).
Pembebanan Pada Penyerah Gelombang Penuh Bertapis
1. Pasang rangkaian seperti gambar :
2. Dengan menggunakan multimeter dc Volt untuk mengukur,lakukan untuk menentukan lengkung pembebanan. Catat besar dan bentuk tegangan ripple ntuk tiap pengukuran C = 1000 µF dan ulang untuk C = 100µF.
Catu Daya dengan Pengaturan Tegangan Zener
1. Pasang rangkaian seperti gambar :
2. Melakukan pengukuran pada titik a, b, dan c dengan osiloskop dan multimeter untuk menentukan lengkung pembebanan. Perhatikan arus maksimum yang boleh melewati zener, jangan sampai merusak zener. Ambil beberapa pengamatan di sekitar nilai IL – Is = (Vb – Vz)/R4 disamping pengukuran jauh dari titik ini.
IV. TUGAS PENDAHULUAN
Transformator
1. Sebutkan beberapa syarat trafo yang baik.
Jawab : Suatu transformator yang berkualitas baik mempunyai resistansi yang terdapat di kumparannya harus sekecil mungkin agar tidak menimbulkan kehilangan daya. Mempunyai pengaman yang nilainya lebih besar daripada arus pada belitan primer. Dan mempunyai tegangan keluaran yang bertahan walaupun dibebani arus sesuai dengan spesifikasi. Hal ini ditentukan oleh hambatan jenis kawat kumparan yang digunakan.
2. Sebutkan paling sedikit tiga hal penyebab turunnya tegangan keluaran transforamator dalam keadaan tertentu.
Jawab : Adanya hambatan keluaran Ra dan pemasangan beban antara CT dan V
3. Jelaskan beberapa kerugian daya yang dialami pada trafo step – down.
Jawab :
- Rugi daya pada transformator disebabkan oleh daya joule lesap pada konduktor oleh karena arus primer, arus sekunder ataupun pusar pada teras transformator. Untuk mengurangi arus putar, teras dibuat dari lempengan besi yang diisolasi dari yang lain.
- Rugi daya yang lain bersumber dari huteresis yang tberjadi pada pemagnetan teras oleh karena arus bolak-balik yang mengalir pada kumparan primer maupun sekunder.
4. Apa fungsi central-tap (CT) pada trafo.
Jawab : CT berfungsi agar terjadi jatuh tegangan
Penyearah
1. Sebutkan keuntungan dan kerugian penyearah gelombang penuh dan penyearah setengah gelombang, dengan trafo tanpa CT.
Jawab : Transformator daya dengan CT lebih luwes daripada yang tanpa CT.
2. Dengan mengoptimasi rangkaian, rancanglah suatu penyearah bertapis dengan keluaran 25 Volt menggunakan komponen-komponen sebagai berikut :
- 4 buah dioda penyearah
- 4 buah kapasitor 470 µF/16 volt
Jawab :
3. Bagaimana spesifikasi kapasitor yang digunakan sebagai tapis dalam penyearah ini.
Jawab : Harga atau nilai kapasitor, C, harus ditentukan terlebih dahulu agar tetapan waktu pembuangan dibuat jauhb lebih besar dari pada perioda T sinyal masuk ( tao = R . C)
4. Terangkan isyarat yang terjadi setelah melalui penyearah akibat adanya barrier voltage yang dimiliki dioda penyearah.
Jawab : Isyarat keluaran yang terjadi adalah gelombang berbentuk sinusoidal. Namun, hanya memiliki nilai positif ; tidak ada yang bernilai negative.
5. Bagaimana jika dioda zener digunakan sebagai penyearah.
Jawab : Keluarannya akan berbentuk :
Tampak bahwa :
§ Vod turun jika arus beban IL diperbesar.
§ Tegangan riak membesar dengan arus beban IL atau jika RL diperkecil. Ini juga dapat dipahami dari hubungan antara tegangan riak dengan RL.
6. Hal-hal apa yang terjadi bila penyearah tak teregulasi diberi beban yang cukup berat.
Jawab : Tanpa pengaturan tegangan, penurunan tegangan keluaran oleh arus beban terjadi karena penyearah mempunyai hambatan-dalam yang terdiri dari hambatan gulung trafo dan hambatan-dalam dioda. Pada arus beban yang besar terjadi jatuh tegangan pada hambatan-dalam ini sehingga tegangan keluaran berkurang. Arus beban IL besar dan RL kecil. Gambar :
7. Mengapa penyearah tegangan dengan berpengaturan, zener dipasang dalam keadaan bias mundur, dan apa yang terjadi pada keluaran bila polaritas zener dibalik.
Jawab : Karena dioda zener hanya berfungsi pada tegangan dadal yang terdapat pada bias mundur, bila polaritas dibalik dioda zener tidak dapat berfungsi.
8. Gambarkan garis beban dioda zener pada saat beban terhubung singkat.
Jawab :
9. Apa fungsi Ro pada rangkaian berpengaturan zener (lihat gambar penyearah dengan pengaturan zener) dan terangkan cara menghitung nilainya.
Jawab : Ro dapat menurunkan tegangan keluaran oleh arus beban pada penyearah, sehingga tegangan keluaran berkurang. Nilai hambatan keluaran Ro dapat ditentukan dengan mengukur Vo sebagai fungsi arus beban IL .
Postingan
4 komentar:
gan fungsi nya mana saya butuh fungsi nya penyearah setengah gelombang ma gelombang penuh thx gan
Mengapa disebut dengan penyearah setengah gelombang ?.Itu karena penyearah ini menghasilkan tegangan dc hanya dalam setengah periode positif dari satu periode gelombang tegangan masukan dc atau lebih sederhananya Pada rangkaian penyearah setengah gelombang, arus listrik akan dialirkan sebesar setengah gelombang.
Tegangan setengah gelombang menghasilkan arus beban satu arah,artinya arus mengalir hanya satu arah saja.Tegangan tersebut merupakan tegangan dc yang bergerak naik sampai nilai max dan turun sampai nol dan tetap nol selama siklus setengah negatif.
sedangkan Penyearah gelombang penuh adalah penyearah jembatan yang menghasilkan tegangan keluaran dc lengkap dalam satu periode dari tegangan masukan ac.Rangkaian penyearah dengan empat dioda disebut penyearah jembatan.Penyearah gelombang penuh dengan dua dioda disebut penyearah tap tengah.Fungsi utama trafo tap tengah adalah agar kedua dioda penyearah dapat bekerja secara bergantian dalam mengalirkan arus ke beban.Tap tengah masing – masing penyearah mempunyai tegangan masukan yang sama dengan setengah tegangan sekunder.Dioda D1 menghantar ke putaran setengan positif dan dioda D2 menghantar ke putaran setengah negatif.
Dan secara sederhananya saja, Pada rangkaian penyearah gelombang penuh, arus listrik dialirkan sebesar satu perioda penuh.
FUNGSI dari kedua rangkaian ini sama2 sebagai penyearah saja. prinsip sederhananya terdapat pada transformator. transformator diperlukan utk menurunkan tegangan AC dari jala2 listrik pd kumparan primernya menjadi tegangan AC yg lebih kecil pada kumparan sekunderna semoga membantu :a:
ka punya contoh soal yang menghitung Vout , Im , dll buat prktikum ka
jadi semakin besar hambatan semakin kecil nilai tegangan keluarannya??
Posting Komentar