PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG ( Half Wave Rectifier ) Rahmiati Rosadi Prodi Fisika Fakultas Sains dan Teknologi UIN Alauddin Makassar Email : :
[email protected]
Abstrak Telah dilakukan percobaan dengan judul Penyearah Setengah Gelombang ( Half Wave Rectifier ) yang bertujuan untuk memahami prinsip kerja dari suatu rangkaian penyearah gelombang, gelombang, untuk mengukur mengukur dan menghitung besaran-besaran besaran-besaran yang berkaitan pada penyearah setengah gelombang, gelombang, untuk memahami memahami fungsi dioda sebagai penyearah penyearah setengah gelombang, untuk mengetahui pengaruh pemasangan kapasitor pada keluaran untuk rangkaian penyearah setengah gelombang, untuk menentukan besar riak tegangan dan regangan keluaran hasil penyearah dan filter pada penyearah setengah gelombang, dan untuk mengetahui cara menghitung regulasi tegangan ( Voltafe-Regulation ) pada penyearah setengah gelombang, sehingga sebagian besar peralatan arussebagai searah untuk dapat bekerja. Oleh karena itu dibutuhkan sebuahelektronik alat yang memerlukan dapat berfungsi penyearah tegangan tegangan bolak bolak – – balik balik (AC). Penyearah setengah gelombang (half wave rectifer) hanya menggunakan 1 buah dioda 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 transfor transformator mator memberikan output sisi positif dari gelombang gelombang AC maka dioda dalam dalam keadaan keadaan forward bias, sehingga sehingga sisi positif 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 gelombang tegangan AC tersebut ditahan atau tidak dilewatkan, oleh karena itu bentuk gelombang keluarannya lebih halus akibat adanya kapasitor. Sebab salah satu sifat kapasitor adalah menyimpan muatan listrik secara sementara, jika tidak ada muatan listrik maka kapasitor akan mengeluarkannya. Dan hasil dari penyearah setengah gelombang dapat dilihat pada alat yang dinamakan Osiloskop, sedangkan Osiloskop merupakan piranti pengujian yang
sangat serbaguna yang dapat digunakan dalam tampilan bentuk gelombang tegangan terhadap waktu. : K ata Kunci K unci :
Arus AC dan DC, Dioda sebagai penyearah, Gelombang, dan Osiloskop.
PENDAHULUAN
Perkembangan dunia elektronika berkembang dengan sangat pesat seiring dengan berjalannya waktu, sehingga sebagian besar peralatan elektronik memerlukan arus searah untuk dapat bekerja. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah alat yang dapat berfungsi sebagai penyearah tegangan bolak – bolak – balik balik (AC) dari perusahaan listrik PLN
menjadi arus searah DC. Peralatan kecil portabel kebanyakan menggunakan baterai sebagai sumber dayanya, namun sebagian besar peralatan menggunakan sember daya AC 220 volt - 50Hz. Didalam peralatan tersebut terdapat rangkaian yang sering disebut sebagai adaptor atau penyearah yang mengubah sumber AC menjadi DC. Bagian terpenting dari adaptor adalah berfungsinya dioda sebagai penyearah (rectifier). Pada penyearah setengah gelombang,maka dioda akan berlaku sebagai penghantar selama putaran setengah positif dan tidak berlaku sebagai penghantar pada setengah siklus negative, sehingga dinamakan sebagai sinyal setengah gelombang. Penerapan pada penyearah setengah gelombang banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, seperti pada penyearah tegangan bolak – balik (AC) dari perusahaan listrik PLN menjadi arus searah DC. Serta banyak peralatan elektronik memerlukan arus searah untuk dapat bekerja, dalam hal ini yang di maksud adalah power supply/ catu daya yang fungsinya sebagai rangkaian penyearah. Selain itu, di dalam catu daya biasanya diberi tambahan filter agar tegangan keluarannya lebih rata. Berdasarkan uraian diatas yang melatarbelakangi dilakukannya percobaan ini adalah untuk memahami prinsip kerja dari suatu rangkaian penyearah gelombang, untuk mengukur dan menghitung besaran-besaran yang berkaitan pada penyearah setengah
gelombang, untuk memahami fungsi dioda sebagai penyearah setengah gelombang, untuk mengetahui pengaruh pemasangan kapasitor pada keluaran untuk rangkaian penyearah setengah gelombang,untuk menentukan besar riak tegangan dan regangan keluaran hasil penyearah dan filter pada penyearah setengah gelombang, dan untuk mengetahui cara menghitung regulasi tegangan (Voltafe-Regulation ) pada penyearah setengah gelombang.
TINJAUAN PUSTAKA
Firman ALLAH SWT dalam Al-Qur’an Al- Qur’an Surah Ar -Rum -Rum ayat 46 :
Terjemahan : “Dan di antara tanda tanda-tanda -tanda kekuasan-Nya adalah bahwa Dia mengirimkan angin sebagai pembawa berita gembira dan untuk merasakan kepadamu sebagian dari rahmat-Nya dan supaya kapal dapat berlayar dengan perintah-Nyaa dan (juga) supaya kamu dapat menca perintah-Ny mencari ri karunia-Ny karunia-Nya; a; mudahmudahn kamu bersyukur”. bersyukur”.
Salah satu rangkaian dasar dalam elektronika adalah rangkaian penyearah. Rangkaian ini terdiri dari satu atau beberapa dioda. Dioda merupakan komponen elektronika yang paling sederhana, yang tersusun dari dua jenis semikonduktor, yaitu semikonduktor jenis-n dan jenis-p. Salah satu penggunaan umum dioda adalah untuk aplikasi penyearah. Untuk mengurangi besarnya tegangan sampai ke dioda digunakan trafo, yang kumparan primernya dapat langsung dihubungkan ke jala-jala listrik. Jumlah lilitan kumparan kedua harus di hitung sedemikian rupa sehingga tegangan sekundernya masih dalam batas tegangan dioda yang diperkenankan. Pada saat arus bolak balik mengalir positif pada setengah panjang gelombang pertama sesuai arah panah dioda, maka dioda akan mengalirkan arus. Osiloskop adalah piranti pengujian yang sangat serbaguna yang dapat digunakan dalam beragam pengukuran, dimana aplikasi pentingnya adalah tampilan bentuh gelombang tegangan terhadap waktu ( Woollard, 2006: 35-36 ). Penyearah setengah gelombang artinya hasil penyearah pada bagian positif, yaitu hanya setegah gelombang gelomb ang dari tegangan bolak-balik sebagai sumbernya. Pada saat arus bolak-balik mengalir positif pada setengah priode gelombang pertama, sesuai dengan arah panah dioda, dioda akan mengalirkan arus pada saat arus bolak-balik mengalir negatif pada setegah panjang gelombang
berikutnya, berlawanan dengan arah panah dioda, dioda tidak melewatkan arus (Sulka 2006: 15). Prinsip kerja penyearah setengah gelombang adalah bahwa pada saat sinyal input berupa siklus positif maka dioda mendapat bias maju sehingga arus (i) mengalir ke beban (RL) dan sebaliknya bila sinyal input berupa siklus negative maka
dioda
mendapat
bias
mundur
sehingga
tidak
mengalir
arus
( Desy Novitasari 2016: 2 ).
1. Penyearah Gelombang ( Rectifier ) Rectifier atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan 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. Jika sebuah Dioda dialiri arus Bolak-balik (AC), maka Dioda tersebut hanya akan melewatkan setengah gelombang, sedangkan setengah gelombangnya lagi diblokir. Untuk lebih jelas, dapat lihat gambar dibawah ini :
Gambar 1.1. Rangkaian dioda input dan output Dalam rectifier gelombang dioda berlaku sebagai penghantar selama putaran setegah positif, tetapi tidak berlaku sebagai penghatar selama putaran setegah negatif. Penyearah setegah gelombang ini di gunakan untuk menyearahkan tegangan bolak- balik balik (AC) menjadi (DC)”( (DC)”( Sutrisno 2003: 94). Bentuk gelombang dan tegangan keluaran dari suatu ranngkaian penyearah tidaklah sepenuhnya berbentuk DC Murni, akan tetapi memiliki komponen riak (Ripple). Komponen riak ini dapat
direduksi dengan sebuah jarinagn penapis ( Filter ). Tapis yang paling sederhana yang sering digunakan adalah kapasitor elektrolit ( Elco ) ( Tim Dosen, 2019: 15). Sehingga menghasilkan bentuk gelombang seperti pada gambar di bawah ini:
Gambar 1.2. Bentuk gelombang yang dihubungkan dengan kapasitor Elco 2. Penyearah Setengah Gelombang
Penyearah setengah gelombang merupakan rangkaian penyearah yang paling sederhana, yaitu yaitu terdiri dari satu dioda, dapat dilihat
pada gambar yang
menunjukkan penyearah setengah gelombang ( Budi, 2013: 3 ). ).
Gambar 2.1. Penyearah Setengah Gelombang Rangkaian penyearah setengah gelombang memperoleh masukan dari sekunder trafo yang berupa tegangan berbentuk sinus, vi = Vm Sin wt. Vm merupakan tegangan puncak atau tegangan maksimum. Harga Vm ini hanya bisa diukur dengan CRO, sedangkan harga yang tercantum pada sekunder trafo merupakan tegangan efektif yang dapat diukur dengan menggunakan volt meter.
Hubungan antara tegangan puncak Vm dengan tegangan efektif (Veff) atau tegangan rms (Vrms) adalah:
Resistansi dioda pada saat ON (mendapat bias maju) adalah Rf, yang umumnya nilainya lebih kecil dari RL. Pada saat dioda OFF (mendapat bias mundur) resistansinya besar sekali atau dalam pembahasan ini dianggap tidak terhigga, sehingga arus dioda tidak mengalir atau i = 0. Arus yang mengalir ke beban (i) terlihat pada gambar (c) bentuknya arus searah (satu arah) yang harga rata- ratanya tidak sama dengan nol seperti pada arus bolak-balik ( Budi, 2013: 3 ). Arus rata-rata ini ( Idc untuk penyearah setengah gelombang ) secara matematis dinyatakan: dinyatakan:
Tegangan keluaran pada beban : Vdc = Idc.RL
Apabila harga Rf jauh lebih kecil dari RL, yang berarti Rf bisa diabaikan, maka Vm = Im.RL sehingga :
Rangkaian penyearah setengah gelombang ini memiliki kelemahan pada kualitas arus DC yang dihasilkan. Arus DC rata-rata yang dihasilkan dari rangkaian ini hanya 0,318 dari arus maksimum-nya, jika dituliskan dalam persamaan matematika adalah sebagai berikut; IAV = 0,318 ∙ IMAX
Oleh sebab itu rangkaian penyearah setengah gelombang lebih sering digunakan sebagai rangkaian yang berfungsi untuk menurunkan daya pada suatu rangkaian
elektronika sederhana dan digunakan juga sebagai demodulator pada radio penerima AM ( Wahyudi, 2015: 80 ) ) 3. Dioda sebagai Penyearah Setengah Gelombang
Dioda adalah komponen elektronika dengan 2 terminal ( anoda dan katoda ) dan terbentuk dari dua jenis semikonduktor ( silikon jenis N dan silikon jenis P ) yang tersambung. Bahan ini mampu dialiri arus secara relatif mudah dalam satu arah. Dioda dibuat dalam berbagai bentuk dan ukuran yang sangat berguna. Dari pengertian dioda, maka pada simbol dioda terdapat tanda menyerupai anak panah yang menunjukkan arah aliran arus listrik. Pada mulanya dioda dibuat dari bahan germanium karena bahan ini lebih mudah dipakai untuk memurnikan bahan dasar apabila dibandingkan dengan silikon, namun semua peralatan germanium mempunyai kelemahan yaitu akan rusak bila suhu naik. Setelah pemurnian silikon mencapai tingkat yang dibutuhkan, peralatan silikon mulai muncul. Sekarang pasaran semikonduktor benar -benar dikuasai oleh silicon ( Maulida rin, 2013: 3 ). Dioda ini mempunyai banyak fungsi dalam dunia elektronika. Dari sekian banyak fungsi dioda, berikut ini adalah fungsi adalah fungsi dioda yang dioda yang perlu ketahui, antara lain :
Untuk penyearah arus
Untuk penyetabil tegangan
Untuk indikator
Sebagai saklar
Pada penyearah setengah gelombang dioda akan berlaku sebagai penghantar selama putaran setengah positif dan tidak berlaku sebagai penghantar pada setengah siklus negative, sehingga dinamakan sebagai sinyal setengah gelombang. Tegangan setengah gelombang menghasilkan arus beban satu arah, artinya arus mengalir hanya pada satu arah, tegangan setengah gelombang tersebut merupakan tegangan DC yang bergerak naik sampai nilai max dan turun sampai nol dan tetap nol selama siklus setengah negative ( Desy Novitasari 2016: 3 ).
METODE PENELITIAN
Waktu dan tempat dilakukannya percobaan ini yaitu Pada hari Jum’at tanggal 22 November 2019 pukul 12.45 sampai 14.00 Wita di Laboratorium Elektronika lantai II Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar. Alat dan komponen yang digunakan pada percobaan ini adalah Osiloskop yang berfungsi sebagai, Galvanometer berfungsi sebagai pengukur sumber tegangan, Travo berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC, Dioda penyearah berfungsi sebagai penyearah setengah gelombang, Elektrolit condensator (ELCO) berfungsi sebagai penyearah tegangan keluar, Resistor berfungsi sebagai hambatan arus input maupun output, Kabel penghubung berfungsi untuk menghubungkan arus listrik, dan kabel colokan berfungsi sebagai sumber sumbe r tegangan listrik. Prosedur kerja pada percobaan ini adalah sebagai berikut : a. Menyiapkan alat dan bahan untuk percobaan Penyearah Setengah Gelombang. b. Merangkai percobaan seperti pada gambar berikut :
Gambar 2.2 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang c. Setelah yakin bahwa rangkaian telah benar, maka dihungkan input salah satu channel pada osiloskop dengan terminal input dari rangkaian untuk memperoleh tampilan gelombang puncaak ke puncak. Kemudian mencatat hasil pengamatan sebagai nilai tegangan dan mengambil gambar bentuk gelombang menggunakan hanphone.
d. Kemudian menghubungkan input salah satu channel dari transformator dengan terminal input dari rangkaian untuk memperoleh tegangan input dan mencatat nilai tegangan masukan yang dihasilkan. e. Memindahkan probe osiloskop ke output rangkaian untuk mengamati tampilan keluaran dan
bentuk gelombang gelombang yang dihasilkan, serta mencatat tegangan
keluaran dari rangkaian. f. Menambahkan kapasitor pada keluaran dengan memparalelkan pada resistor, dan hasil pengukuran tegangan riak pada penunjukan osiloskop, serta mengamati perubahan tampilan gelombang akibat penambahn kapasitor dan mengambil gambar bentuk gelombang. HASIL DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN
Kesimpulan pada percobaan ini adalah sebagai berikut : a. SARAN
Saran pada percobaan ini adalah sebaiknya pada percobaan selanjutnya menggunakan alat pengukur tegangan ( volt meter ) yang berfungsi dengan baik agar data yang dihasilkan lebih akurat. DAFTAR PUSTAKA
Budi, dkk, 2013. Teori Penyerah Setengah Gelombang . Malang : Teknik Elektro Universitas Negeri Malang. Desy Novitasari, dkk, 2016. Penyearah setengah gelombang. Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan : Universitas Lambung Mangkurat Banjarmasin. Maulida rin, 2013. Dioda 2013. Dioda Sebagai Penyearah Gelombang . Singkawang : STKIP Singkawang. Singkawang. Sutrisno.1985. Elektronika Sutrisno.1985. Elektronika Dasar I. Bandung Bandung : ITB.
Tim Dosen Elektronika, 2019. Penuntun 2019. Penuntun Praktikum Elektronika Dasar 1. 1 . Makassar : Laboratoruim Jurusan Fisika Iniversitas Islam Negeri Alauddin Makassar. Wahyudi. 2015. Elektronika 2015. Elektronika Dasar I. Mataram: FKIP Press. Woolara, Harry. 2006. Elektronika 2006. Elektronika Dasar Praktis. Praktis. Jakarta: Erlangga. Zulka, 2016. Pengaruh Setengah Gelombang dan Gelombang Penuh. Bandung : Universitas gunadarma.
