Laboratorium Fisika FKIP UNLAM Banjarmasin

Abstrak—Tujuan untuk mengetahui kegunaan dioda sebagai penyearah, membuat rangkaian penyearah setengah gelombang biasa dan menggunakan filter, dan menentukan faktor riak dari penyearah setengah gelombang dengan dan tanpa menggunakan filter. Dilakukan 4 percobaan yaitu tanpa filter,filter C, filter RC dan filter CRC. Tegangan output percobaan berturut-turut: multimeter (13,10 ± 0,01 )V,

(6,96 ± 0,01)V ,(0,09 ± 0,01 )V &

(13,10 ± 0,01)V .Osiloskop (9,6 ± 0,2)V ,

(0,50 ± 0,05 ) V &(0,04 ± 0,01)V ,

(0,02 ± 0,01)V . Dengan memasukkan ke pesamaan

r=V r−rms

V dc−avg , didapat faktor riak:multimeter

(1,21 ±0,02 ), (1,2 ±0,4 ),(1,2 ±2,3 )&(0,85 ± 1,22). Osiloskop (1,2 ±0,4 ), (0,8 ± 6,1),

(0,85 ± 2,44 )&(0,85 ± 4,55).Percobaan memiliki KR yang besar, hal ini disebabkan ketidaktelitian praktikan dalam melakukan percobaan.

Kata Kunci—dioda,penyearah,filter,faktor riak.

I. PENDAHULUANDalam dunia elektronika, kita tidak terlepas dari

kebutuhan akan tegangan DC atau tegangan searah. Salah satu cara untuk mengubah tegangan bolak-balik/AC adalah dengan memanfaatkan dioda. Dioda adalah suatu komponen elektronika yang memiliki banyak fungsi, antara lain dapat menghasilkan cahaya yang terang menggunakan dioda LED (light emmiting Diode), mengatur tegangan agar tetap (dioda zener) dam dioda yang berfungsi menyearahkan tegangan (diode rectifier). Pada praktikum kali ini kita akan membahas dioda penyearah yang menyearahkan/sebagai penyearah setengah gelombang.Penggunaan dioda rectifier ini memiliki fngsi untuk menyearahkan tegangan bolak-balik (AC) menjadi satu arah (DC). Pada dasarnya, telah banyak sumber tegangan DC, contohnya penggunaan aki dan baterai, namun sumber ini ternyata kurang efektif dan effisien karena setelah beberapa lama dipakai sumber tegangan ini akan habis dan harus

diganti dengan yang baru dan secara ekonomis pemakaian sumber tegangan ini merugikan. Alternatif yang dapat ditempuh adalah dengan memanfaatkan sumber tegangan AC dengan

mengubahnya menjadi tegangan DC menggunakan dioda rectifier/penyearah,

Berdasarkan penjabaran tersebut didapatkan rumusan masalah “Bagaimanakah kegunaan dioda sebagai penyearah?”, “Bagaimanakah rangkaian penyearah setengah gelombang biasa dan menggunakan filter?”, dan “Bagaimanakah menentukan faktor riak dari penyearah setengah gelombang dengan dan tanpa menggunakan filter?”.Adapun tujuan praktikum kali ini adalah untuk mengetahui kegunaan dioda sebagai penyearah, membuat rangkaian penyearah setengah gelombang biasa dan menggunakan filter, dan menentukan faktor riak dari penyearah setengah gelombang dengan dan tanpa menggunakan filter.

II.KAJIAN TEORIDioda berasal dari Di=dua dan Oda=elektroda atau

dua elektroda, dimana elektroda-elektrodanya tersebut adalah anoda yang berpolaritas positif dan katoda yang berpolaritas negatif. Dalam rangkaian elektronik dioda berfungsi sebagai penyearah arus. Dioda terbentuk dari semi konduktor tipe P dan N yang digabungkan. Dengan demikian dioda sering disebut JP Junction.

Dioda dilambangkan seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke N.

[1]

Macam-macam dioda.Dioda terbagi menjadi beberapa jenis, antara lain :

1. Dioda bandangan

PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG(E-6)

Wahyu Aji Pratama, Fitriani Setiasih, , ichwan Rismayandie, Nanik Lestari, Siva soraya, Syara Suciati, Viky Fatmawati, asisten praktikum Rahmat Nur Maulani

Jurusan Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Lambung MangkuratJl. Brigjend H. Hasan Basry, Banjarmasin 70123

e-mail: info@unlam.ac.id

1

Laboratorium Fisika FKIP UNLAM Banjarmasin

Dioda yang menghantar pada arah terbalik ketika

tegangan panjar mundur melebihi tegangan dadal dari

pertemuan P-N. Secara listrik mirip dan sulit

dibedakan dengan diode Zener, dan kadang-kadang

salah disebut sebagai diode Zener, padahal diode ini

menghantar dengan mekanisme yang berbeda yaitu

efek bandangan. Efek ini terjadi ketika medan listrik

terbalik yang membentangi pertemuan p-n

menyebabkan gelombang ionisasi pada pertemuan,

menyebabkan arus besar mengalir melewatinya,

mengingatkan pada terjadinya bandangan yang

menjebol bendungan.

2. Dioda arus tetap

Ini sebenarnya adalah sebuah JFET dengan kaki

gerbangnya disambungkan langsung ke kaki sumber,

dan berfungsi seperti pembatas arus dua saluran

(analog dengan Zener yang membatasi tegangan).

Peranti ini mengizinkan arus untuk mengalir hingga

harga tertentu, dan lalu menahan arus untuk tidak

bertambah lebih lanjut.

3. Penyearah arus

Penyearah arus dibuat dari diode, dimana diode digunakan untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC). Contoh yang paling banyak ditemui adalah pada rangkaian adaptor. Pada adaptor, diode digunakan untuk menyearahkan arus bolak-balik menjadi arus searah. Sedangkan contoh yang lain adalah alternator otomotif, dimana diode mengubah AC menjadi DC dan memberikan performansi yang lebih baik dari cincin komutator dari dinamo DC. [5]

Penggunaan Dioda Sebagai Penyearah

Penyearahan merupakan proses di mana arus (atau tegangan) bolak-balik diubah menjadi arus (atau tegangan) searah. Setiap peralatan listrik yang memberikan resistansi rendah ke arus menurut satu arah dan resistansi tinggi pada arah yang berlawanan dinamakan penyearah. Karena resistansi maju dari dioda hampa rendah dan resistansi baliknya sangat tinggi, dioda dapat digunakan sebagai penyearah. Sifat penyearahan dari dioda dapat dipelajari dengan

pertolongan karakteristik dinamisnya. Penyearah terbagi menjadi dua, yaitu :

1. Rangkaian penyearah setengah gelombang2. Rangkaian penyearah gelombang penuh [2]

Penyearah Setengah Gelombang

Rangkaian yang menggunakan satu dioda dan dikenal sebagai penyearah setengah gelombang. Rangkaian setengah gelombang prakths ditunjukkan dalam Gambar 1. Suatu transformator digunakan pada masukan dalam Gambar \1; tugasnya adalah menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (ac) utama ke kumparan primer. Kalau tegangan utama ac Ep sin ωt , tegangan masuk penyearah sama dengan e=Es sin ωt=nEp sin ωt, dimana n adalah perbandingan jumlah lilitan transformator sekunder ke primer. Dari pembahasan sebelumnya diketahui bahwa tegangan keluaran e

hanya berisi setengah siklus positif, karena dioda menghantar hanya selama interval-interval tersebut. [2]

Penyearahan arus bolak balik

Misalkan sumber tegangan v DD diganti dengan sumber tegangan bolaK-balik (gambar 4.18), Bentuk isyarat keluaran dapat diperoleh secara grafik seperti pada gambar 4,19. Pada saat t2' VDD Vp, arus dioda id(t) ditentukan oleh titik q2. Untuk mendapatkan Vo (t2) kita buat grafik id terhadap Vo , dan diperoleh bentuk isyarat keluaran. Pada waktu isyarat masukan Vi negatif garis beban memotong lengkung ciri pada q3 dengan arus dioda i 0, sehingga tegangan keluaran vo juga. Tampak isyarat keluaran hanya mempunyai nilai positif saja. V DI) (t)

Gambar 1a

Gambar 1bPerhatikan bahwa untuk tegangan masukan Vi V (tegangan potong), tak ada tegangan keluaran, karena arus maju pada VD 0,7 V (Si) sangat kecil. Di samping itu tegangan keluaran pada daerah ini cacad

2

Laboratorium Fisika FKIP UNLAM Banjarmasin

karena lengkung ciri ber-Dioda semikonduktor. [3]

Ukuran kehalusan riak gelombang ditentukan oleh

faktor riak yang dirumuskan :

r =V rms

V DC= Tegangan input

Tegangan output

........................................ (1)

Penyearah setengah gelombang

memperlihatkan riak gelombang yang besar, padahal

idealnya sebuah tegangan DC tidak ada riak sama

sekali. Untuk itu, diperlukan suatu alat penapis agar

riak gelombang dapat diperkecil. Alat penapis yang

dimaksud terdiri dari komponen-komponen filter-C,

filter-RC dan filter-CRC. Ketiga filter ini berfungsi

sebagai penghalus riak gelombang penyearah.

1. Filter-C

Bentuk rangkaian penyearah dengan menggunakan

filter-C adalah seperti gambar berikut ini

Gambar 2a

Gambar rangkaian penyearah setengah gelombang

dengan filter

Tampak pada gambar di atas, faktor riak dari grafik

setengah gelombang yang diberi filter-C dipasang

paralel dengan hambatan beban. Proses penghalusan

riak untuk penyearah setengah gelombang adalah

dijelaskan melalui gambar gelombang berikut ini :

Gambar 2b. bentuk gelombang penyearah setengah

gelombang dengan menggunkan filter-C

Sementara, faktor riak penyearah setengah gelombang

dengan menggunakan filter-C adalah dinyatakan

dengan perbandingan antara Vr dan VDC yaitu :

r =V r

V DC

Dimana VDC = 1,42

2. Filter-RC

Selanjutnya untuk penyearah setengah gelombang

dengan menggunakan filter-RC adalah diperlihatkan

oleh gambar dibawah ini :

Gambar 2c

Gambar rangkaian penyearah setengah gelombang

dengan filter-RC

3. Filter-CRC

Gambar 2d. rangkaian penyearah setengah gelombang

dengan filter-CRC [5]

III. M ETODE PERCOBAANAlat & bahanDalam melakukan percobaan ini, diperlukan

beberapa alat dan bahan antara lain komponen dioda 1 buah, resistor & kapasitor masing-masing 2 buah, transformator step down 1 buah, osiloskop dan multimeter masing-masing 1 buah, papan rangkaian 1 buah dan kabel penghubung sebanyak 10 buah.

Rumusan hipotesis yang dapat diambil pada percobaan ini adalah sebagai berikut:

“Semakin banyak filter yang digunakan maka faktor riak akan semakin kecil.”

Pada percobaan ini, dengan mengidentifikasi variabel manipulasinya adalah filter; variabel kontrol yaitu jenis dioda, resistor dan kapasitor, serta frekuensi aliran listrik AC; dan variabel responnya adalah tegangan output (Vout).

Selama percobaan, dengan memanipulasi filter sebanyak 4 percobaan, yaitu tanpa filter, filter C, filter RC dan filter CRC. Selama percobaan ditetapkan 1 jenis dioda yang digunakan, kapasitor yang digunakan sebesar 2,2.10-3 F dan 10-4 F, R=820 Ω, RL=220 Ω

CPLN CTVi

VoRL

VDC

Vr

R

CPLN CT

Vi

VoRL

C

R

CPLN CT

Vi

VoRL

3

Laboratorium Fisika FKIP UNLAM Banjarmasin

serta frekuensi PLN sebesar 50 Hz. Adapun pada responnya yaitu mengukur besarnya nilai tegangan output yang terbaca pada osiloskop dan multimeter.Adapun beberapa langkah-langkah dalam percobaan ini yaitu sebagai berikut.

I. Tanpa Filter (sederhana)

membuat rangkaian seperti gambar 3a. Setelah

yakin, menentukan tegangan input (Vmaks) dengan

menggunakan osiloskop dan gambarkan juga bentuk

gelombangnya . Mengukur pula tegangan riak (Vmaks)

untuk tegangan output dan gambarkan bentuk

gelombangnya. Setelah itu, mengukur Vrms (tegangan

input) dan VDC (tegangan output) dengan multimeter.

Kemudian mencatat hasil pengamatan pada lembar

pengamatan

Gambar 3a

II. Filter-C

Membuat rangkaian seperti gambar 3b. Menentukan

nilai masing-masing komponen yang anda gunakan

dan frekuensi PLN. Mengukur pula tegangan riak

(Vmaks) untuk tegangan output dan gambarkan bentuk

gelombangnya. Dari gambar tampilan osiloskop untuk

keluaran menentukan Vr dan Vdc. Mencatat hasil

pengamatan andapada lembar pengamatan

Gambar 3b

III. Filter-RC

Membuat rangkaian seperti gambar 3c. Melakukan

kegiatan ini, sesuai instruksi bagian II

Gambar 3c

IV. Filter-CRC

Membuat rangkaian seperti gambar 3d. Meakukan

kegiatan ini, sesuai instruksi bagian II

gambar 3d

Tabel PengamatanNo Bentuk gelombang

input

Bentuk gelombang

output

1. Tanpa Filter (sederhana)

Vr =Vdc =r =

2. Filter-C

Vr =Vdc =r =

3. Filter-RC

Vr =Vdc =r =

4. Filter-CRC

Vr =Vdc =r =

Teknik Analisis

Vpp = Vout

Vp= 0,5x Vpp

Vdc-avg=0,38x Vpp

Vac-rms = 0,5x Vpp

r=V r−rms

V dc−avg

∆ r=( ∆V r−rms

V r−rms+

∆ V dc−avg

V dc−avg)

PEMBAHASANTujuan dari percobaaan kali ini adalah untuk

mengetahui kegunaan dioda sebagai penyearah, membuat rangkaian penyearah setengah gelombang biasa dan menggunakan filter, dan menentukan faktor riak dari penyearah setengah gelombang dengan dan tanpa menggunakan filter.

CPLNCTVi

VoRL

RC

PLN

CTVi

VoRL

C

R

CPLN

CT

Vi

VoRL

PLN CTVi

VoRL

4

Laboratorium Fisika FKIP UNLAM Banjarmasin

Percobaan dilakukan dengan memanipulasi penggunaa filter yang dimanipulasi sebanyak 4 kali, yaitu tanpa menggunakan filter, filter C, filter RC, dan filter RC. Variabel respon yang diamati yaitu tegangan keluaran yang terbaca pada osiloskop dan multimeter. Variabel yang dijaga agar nilainya tetap yaitu f=50 Hz, RL=220 Ω, C1=2,2.10-3 F, C2=10-4 F dan R=820 Ω.

Pada awal sebelum mengukur tegangan output yang terbaca pada osiloskop dan multimeter, kami mengukur terlebih dahulu Vin pada rangkaian. Dengan menggunakan multimeter didapatkan nilai tegangan masuk sebesar (13,10 ± 0,01)V. Sedangkan dengan menggunakan Osiloskop didapatkan nilai tegangan masuknya sebesar (20,0 ± 0,2)V. gambar grafik pada osiloskop ditunjukkan dibawah ini :

Terlihat bahwa arus dan tegangan yang masuk pada rangkaian masih Bolak-balik/AC.

Pada percobaan pertama, kami merangkai rangkaian tanpa menggunakan filter. Kemudian kami mengukur dengan menggunakan multimeter dan osiloskop. Tegangan keluar yang terukur pada multimeter sebesar (6,96 ± 0,2)V dan tegangan keluar yang terukur pada osiloskop sebesar

(9,6 ± 0,2)V. Dengan menggunakan r=V r−rms

V dc−avg

didapatkan faktor riak sebesar (1,21 ±0,02)V dengan KR= 1,6483 % yang diukur menggunakan multimeter dan tegangan riak sebesar (1,2 ±0,4 )V KR= 28,87 % yang diukur menggunakan osiloskop. Nilai tegangan riak pada osiloskop dan multimeter hampir sama dan jika lebih teliti akan mendapatkan nilai yang sama. Adapun grafik yang terbaca pada osiloskop seperti di bawah ini :

Dari gambar terlihat, sinyal positif diterima dan sinya negatif menjadi nol. Hal ini merupakan pengaruh dari dioda yang berfungsi sebagai penyearah gelombang.

Pada percobaan Kedua, kami merangkai rangkaian menggunakan filter C. Kemudian kami mengukur dengan menggunakan multimeter dan osiloskop. Tegangan keluar yang terukur pada multimeter sebesar (0,30 ± 0,01)V dan tegangan keluar yang terukur pada osiloskop sebesar (0,50 ± 0,05)V.

Dengan menggunakan r=V r−rms

V dc−avg didapatkan faktor

riak sebesar (1,21 ±0,02) dengan KR= 33,96 % yang diukur menggunakan multimeter dan tegangan riak sebesar (1,2 ±0,4 ) KR= 701% yang diukur menggunakan osiloskop. Nilai tegangan riak pada osiloskop dan multimeter sudah sangat tepat. Namun praktikan merasa heran nilai KR yang didapat pada osiloskop sangat besar. Padahal jika nilai menunjukkan nilai yang sama, KR nya akan menunjukkan nilai yang kecil, karena kesalahan relatif menunjukkan kesalahan dan ketidaksesuaian yang dapat dilihat salah satunya dengan melihat nilainya. Adapun grafik yang terbaca pada osiloskop seperti di bawah ini :

Dari gambar terlihat, sinyal positif diterima dan sinya negatif tidak menjadi nol, karena dipasang filter C yang dapat memperhalus riak.

Adapun nilai faktor riak recara teoriti, yaitu dengan

memasukkan ke dalam persamaan r = 1

2 √3 f C RL

Didapatkan faktor riak sebesar 0,01192. Ketidaksesuaian antara teoritis dan percobaanlah yang menyebabkan nilai KR yang terukur pada percobaan sangat besar, bahkan melebihi 100%.

Pada percobaan Ketiga, kami merangkai rangkaian menggunakan filter RC. Kemudian kami mengukur dengan menggunakan multimeter dan osiloskop. Tegangan keluar yang terukur pada multimeter sebesar (0,09 ± 0,01)V dan tegangan keluar yang terukur pada osiloskop sebesar (0,04 ± 0,01)V.

Dengan menggunakan r=V r−rms

V dc−avg didapatkan faktor

riak sebesar (1,2 ±2,3) dengan KR= 191 % yang diukur menggunakan multimeter dan tegangan riak sebesar (0,85 ± 2,44) KR= 285% yang diukur menggunakan osiloskop. Nilai tegangan riak pada osiloskop dan multimeter sudah hampir tepat. Namun praktikan merasa heran karena nilai KR yang didapat

5

Laboratorium Fisika FKIP UNLAM Banjarmasin

pada osiloskop dan multimeter lebih dari 100%. sangat besar. Padahal jika nilai menunjukkan nilai yang sama, KR nya akan menunjukkan nilai yang kecil, karena kesalahan relatif menunjukkan kesalahan dan ketidaksesuaian yang dapat dilihat salah satunya dengan melihat nilainya. Adapun grafik yang terbaca pada osiloskop seperti di bawah ini :

Dari gambar terlihat, sinyal positif diterima dan sinya negatif tidak menjadi nol, karena dipasang filter RC yang dapat memperhalus riak. Adapun nilai faktor riak recara teoriti, yaitu dengan memasukkan ke

dalam persamaan

r = 14 √2 f C R RL

Didapatkan faktor riak teoritis sebesar 8,9.10-6. Ketidaksesuaian antara teoritis dan percobaan sangat jauh. Hal ini yang menyebabkan nilai KR yang terukur pada percobaan sangat besar, bahkan melebihi 100%.

Pada percobaan Keempat, kami merangkai rangkaian menggunakan filter CRC. Kemudian kami mengukur dengan menggunakan multimeter dan osiloskop. Tegangan keluar yang terukur pada multimeter sebesar (0,08 ± 0,01)V dan tegangan keluar yang terukur pada osiloskop sebesar

(0,02 ± 0,01)V. Dengan menggunakan r=V r−rms

V dc−avg

didapatkan faktor riak sebesar (0,85 ± 1,22) dengan KR= 142,7 % yang diukur menggunakan multimeter dan tegangan riak sebesar (0,85 ± 4,55) KR= 568% yang diukur menggunakan osiloskop. Nilai tegangan riak pada osiloskop dan multimeter sudah sangat tepat. Namun praktikan merasa heran nilai KR yang didapat pada osiloskop serta multimeter sangat besar. Padahal jika nilai menunjukkan nilai yang sama, KR nya akan menunjukkan nilai yang kecil, karena kesalahan relatif menunjukkan kesalahan dan ketidaksesuaian yang dapat dilihat salah satunya dengan melihat nilainya. Adapun grafik yang terbaca pada osiloskop seperti di bawah ini :

Dari gambar terlihat, sinyal positif diterima dan sinyal negatif tidak menjadi nol, karena dipasang filter CRC yang dapat memperhalus riak. Adapun nilai faktor riak recara teoriti, yaitu dengan memasukkan

ke dalam persamaan r = 1

ω2 f C1 C2 R RL

Didapatkan faktor riak teoritis sebesar 5,111.10-6. Ketidaksesuaian antara teoritis dan percobaan sangat jauh. Hal ini yang menyebabkan nilai KR yang terukur pada percobaan sangat besar, bahkan melebihi 100%, hal ini dikarenakan tidak sesuai dengan nilai hasil teoritis.

IV. SIMPULANDari percobaan, saya menyimpulkan bahwa dioda

dapat membuat arus dan tegangan yang pada awalnya blak-balik/Alternatif current menjadi arus searah /Direct current. Faktor riak dapat diperhalus dengan memasang filter. Semakin banyak filter yang digunakan semakin halus juga faktor riaknya dan menjadi tegangan DC yang konstan nilainya. Adapun nilai faktor riak secara teoritis dan percobaan sangat berbeda. Hal inilah yang merupakan kekurangan dari praktikum kali ini, hal ini disebabkan karena ketidaktelitian praktikan.

UCAPAN TERIMA KASIHPenulis mengucapkan rasa syukur kepada Allah SWT karena berkat rahmatNya penulis dapat menyelesaikan laporan ini dengan lancar. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Ibu Misbah, M.Pd selaku dosen pembimbing. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Rahmat Nur Maulani selaku asisten praktikum selama pengambilan data dan pembimbingan pembuatan laporan. Serta tidak lupa ucapan terimakasih ditujukan kepada kedua orang tua yang selalu mendukung dan mendoakan. Terakhir untuk teman-teman di kelompok yang telah membantu banyak hal dalam menyelesaikan laporan ini.

DAFTAR PUSTAKA[1] Misbah. 2015. Handout Elektronika daasar.

Banjarmasin : Unlam.[2] Sutanto (ed). 1989. Dasar Elektronika. Jakarta:

UI Press.[3] Sutrisno. 1986. Elektronika teori &

penerapannya. Bandung: ITB.

6

Laboratorium Fisika FKIP UNLAM Banjarmasin

[4] Tim Dosen Elektronika Dasar.2015.Penuntun praktikum elektronika dasar 1.Banjarmasin : Unlam

[5] “Diode”.Diakses 9 Oktober 2015. http://wikipedia.org/wiki/diode.

7