Lap Eldas 2

1. PENDAHULUAN Sumber arus dibedakan menjadi dua yaitu sumber arus AC (alternating current) dan sumber arus DC (direct current). Sumber arus AC adalah sumber arus bolak-balik yang memiliki bentuk sinyal berupa gelombang sinusoidal, sehingga arus AC akan memiliki frekuensi dan periode seperti halnya gelombang. Arus AC juga memiliki besar tegangan yang diperoleh dari tingginya puncak gelombang sinusoidal yang dihasilkan. Sedangkan arus DC adalah sumber arus searah yang tidak memiliki frekuensi. Bentuk sinyal arus DC digambarkan dengan garis lurus, sehingga arus DC tidak mempunyai frekuensi. Besar tegangan arus DC dapat dilihat juga dengan tingginya garis sinyal DC dari titik normal diagram cartesian. Arus AC dan DC sangat berbeda, namun kita memakainya unutk berbagai keperluan yang berbbeda pula, sehingga tidak dapat dikatakan jenis arus mana yang lebih baik. Pengukuran tegangan, baik itu tegangan AC maupun DC dilakukan dengan memasang multitester secara paralel dengan rangkaian. Sedangkan arus pada suatu rangkaian diukur dengan memasang multitester secara seri dengan rangkaian. Tetapi perlu diingat saat kita mengukur arus berarti kita perlu memutuskan komponen yang akan kita ukur arusnya tersebut terlebih dahulu. Secara teori kita sudah mengetahui bahwa besarnya arus pada rangkaian paralel akan sama untuk setiap beban. Sedangkan tegangan akan memberikan hasil yang sama besar untuk setiap percabangan jika beban dipasang dalam rangkaian paralel. Ada saatnya pula kita lebih membutuhkan arus DC daripada arus AC, dan kita juga bisa mendapatkan arus DC dari arus AC yaitu dengan memanfaatkan rangkaian penyearah arus yang menggunakan dioda sebagai komponen utamanya. Sifat dioda yang hanya dapat melewatkan tegangan positif, yaitu saat anode diberi tegangan yang lebih positif daripada katode, digunakan untuk membuat penyearah arus. Sedangkan kapasitor yang kita gunakan dalam rangkaian penyearah arus dimanfaatkan karena sifatnya yang dapat menyimpan muatan. Saat kapasitor yang kita gunakan dalam rangkaian penyearah arus mengalami charging, muatan yang mengalir dalam rangkaian disimpan, dan saat kapasitor mengalami discharging, muatan yang telah disimpan dikeluarkan. Sehingga ketika arus yang melewati dioda adalah reverese bias, maka muatan yang dikeluarkan oleh kapasitor saat discharging dapat mengubah variasi keluaran dari sinyal keluaran penyearah tersebut. Kapasitor yang kita gunakan dalam rangkaian penyearah ini dipasang secara paralel dengan beban keluaran. Transistor adalah komponen yang dibuat dari tiga semikonduktor. Transistor biasa bekerja pada salah satu dari tiga kombinasi biasing, yaitu cut off (mati), aktif, dan saturasi (jenuh). Keadaan cut off terjadi saat sambungan basis-emitor dan sambungan basis-kolektor sama-sama dalam keadaan reverse bias. Keadaan saturasi adalah saat sambungan basis-emitor dan sambungan basis-kolektor sama-sama dalam keadaan forward bias. Sedangkan keadaan transistor aktif jika sambungan basis-emitor dalam keadaan forward dan sambungan basiskolektor dalam keadaan reverse bias. Transistot dikatakan cut off jika hanya arus yang sangat kecil yang melewati emitor menuju kolektor. Transistor dikatakan saturasi jika seberapa besar arus basis yang diberikan tidak lagi mempengaruhi besarnya arus kolektor. Sedangkan transistor dikatakan dalam keadaan aktif jika transistor tersebut berada dalam keadaan di antara cut off dan saturasi. 2. ALAT DAN BAHAN a. Multitester digital b. Jumper c. Papan PCB EEC 474 d. Papan uji PPS 445 e. Resistor • 22.102 Ω • 10.102 Ω • 12.102 Ω • 470 Ω

(3) (2)

f. g. h. i.

Kapasitor 100µF/63V Dioda BYW 54 Transistor BC 107 CRO

3. GAMBAR RANGKAIAN DAN ANALISIS RANGKAIAN a. Pengujian tegangan arus pada rangkaian seri

V1= VR1 V2=VR2 V3=VR3+VR4+VR5 V4=VR5+VR6 V5=VR7 I1=I2=I3=I4=I5=I seri I=VS/RTOT b. Pengujian tegangan dan arus pada rangakaian paralel

V1=VR1//R2 V2=VR4//R5 V3=V2+VR6 V4=V1+VR3 V5=-VTOT I1=IR1 I2=IR2 I3=IR1//R2 I4=IR1-R4 I5=Itot

c. Pengujian karakteristik dioda

Vd=Vs-Vr If=10Vr (mA)

d. Pengujian sifat dioda

Arus positif dsri sumber AC akan lewat dioda. Sinyal keluarannya akan terlihat pada osiloskop. Yang nantinya akan lebih diperhalus setelah ditambah dengan kapasitor. e. Pengujian transistor

4. HASIL PENGUJIAN A. Pengujian tegangan AC dan DC Tegangan AC Tertulis Terukur 0 dgn 5 5,24 volt 0 dgn 10 10,7 volt 0 dgn 15 16,15 volt 0 dgn 20 21,37 volt 0 dgn 25 26,8 volt

Tegangan variabel Strip ke 1(0) 0,056 volt Strip ke 3 2,56 volt Strip ke 5 7,11 volt Strip ke 7 11,85 volt Strip ke 9 15,85 volt

Tegangan DC Tegangan dua katup 0 dgn +15 14,78 volt 0 dgn -15 -15,08 volt -15 dgn +15 29,86 volt R R R R

B. Pengujian tegangan dan arus pada rangkaian 1. Seri V1 V2 V3 -2,566 volt -1,175 volt 4,53 volt

V4 3,12 volt

Tegangan satu katup 0 dgn +5 5,05 volt R R R R R R R R

V5 1,18 volt

I1 1,18 mA

I2 1,18 mA

I3 1,18 mA

I4 1,18 mA

I5 1,18 mA

2. Paralel V1 2,279 volt

V2 0,941 volt

V3 6,24 volt

V4 6,24 volt

V5 -12,02 volt

I1 3,32 mA

I2 3,32 mA

I3 3,32 mA

I4 2,43 mA

I5 5,75 mA

C. Pengujian Dioda 1. Karakteristik dioda Vs Vr Vd No. volt volt Pengujian (V) Vd=Vs-Vr(V) 1 0,301 0 0,301 0,301 2 0,509 0 0,509 0,509 3 0,701 0 2,76 0,701 4 0,908 0 2,69 0,908 5 1,504 0 2,97 1,504 6 2,501 0 3 2,501 7 3,5 0 3,5 3,5

If Pengujian (mA) 0 0 0 0 0 0 0

If=10Vr (mA) 0 0 0 0 0 0 0

2. Sifat Dioda V Output Sebelum C Sesudah C dipasang dipasang

No.

V Input

1

0-5

7,8 Vpp

124 mVpp

2

0-10

16 Vpp

0,272 Vpp

3

0-15

23,8 Vpp

0,432 Vpp

4

0-20

31,4 Vpp

0,56 Vpp

Gambar Gelombang Sebelum C dipasang

Sesudah C dipasang

D. Pengujian Transistor No. 1 2 3 4 5 6 7

IC (mA) 1 2 3 4 5 6 7

VCE (volt) 0,009 0,015 0,020 0,025 0,029 0,034 0,038

VCC (volt) 1,013 2,014 3,024 4,020 5,020 6,010 7,010

VSS (volt) 1,013 2,014 3,024 4,020 5,020 6,010 7,010

IB (mA) 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44

5. ANALISA HASIL PENGUJIAN a. Pengujian tegangan AC dan DC Pengukuran tegangan AC mendapatkan nilai tegangan mendekati nilai tegangan yang seharusnya, yaitu yang sesuai dengan nilai tegangan di mana prob multitester tersebut dipasang. Sedikit ketidakcocokan antara nilai yang tertera dengan nilai yang terukur itu karena memang alat yang dibuat oleh tangan manusia tidak ada yang sempurna, sehingga tidak semua hasil pengukuran akan memberikan nilai yang persis sama dengan nilai yang tertera pada papan uji. Pengukuran tegangan pada arus DC sendiri juga tidak memberikan nilai yang persis sama dengan nilai yang tertera. Pengukuran tegangan DC pada tegangan dua kutub memberikan nilai tegangan positif dan negatif. Arus DC yang tidak memiliki frekuensi memang tidak secara langsung mempunyai nilai tegangan yang negatif seperti arus AC. Pada saat pengujian tegangan dua kutub dengan nilai -15- +15 akan memberikan hasil yang berbeda jika menghubungkan dua prob secara berkebalikan. Karena prob merah memberikan tegangan yang lebih positif daripada prob hitam, maka jika kita menghubungkan prob merah dengan kutub yang lebih negatif maka kita akan mendapatkan nilai tegangan yang negatif dan sebaliknya. b. Pengujian tegangan dan arus pada rangkaian b.1 Rangkaian seri Rtot = R1 + R 2 + R3 + R 4 + R5 Rtot = 2200 +1000 +1200 + 2200 + 470 + 2200 +1000 Rtot =10 .270 Ω

R1 Vin Rtot 2200 V1 = 12 10270 V 1 = 2,57 volt V1 =

R2 Vin Rtot 1000 V2= 12 10270 V 2 =1,17 volt V2=

R3 + R 4 + R5 Vin Rtot 3870 V3= 12 10270 V 3 = 4,52 volt V3=

R5 + R 6 Vin Rtot 2670 V4= 12 10270 V 4 = 3,12 volt V4=

R7 Vin Rtot 1000 V5 = 12 10270 V 5 =1,17 volt V5 =

I1 = I 2 = I 3 = I 4 = I 5 = I Vin I= Rtot 12 I= 10 .270 I = 1,17 ⋅10 −3 Α

b.2 Rangkaian paralel R1× R 2 R1 // R 2 = R 2 + R1 2200 ×1000 R1 // R 2 = 1000 + 2200 R1 // R 2 = 687 ,5Ω R 4 × R5 R5 + R 4 2200 × 470 R 4 // R5 = 470 + 2200 R 4 // R5 = 387 ,27 Ω R 4 // R5 =

Ra × Rb Rb + Ra 1887 ,5 × 2587 ,27 Ra // Rb = 2587 ,27 +1887 ,5 Ra // Rb = 1091 ,33 Ω Ra // Rb =

Rtot = Ra // Rb +R 7 Rtot =1091 ,33 +1000 Rtot =2091 ,33 Ω

Ra // Rb Vin Rtot 1091 ,33 V 3 =V 4 = 12 2091 ,33 V 3 = V 4 = 6,26 volt V 3 =V 4 =

R1 // R 2 V4 R1 // R 2 + R3 687 ,5 V1 = 6,26 1887 ,5 V 1 = 2,28 volt V1 =

R 4 // R5 V3 R 4 // R5 + R 6 387 ,27 V2= 6,26 2587 ,27 V 2 = 0,94 volt V2=

V 5 = −Vin V 5 = −12 volt

I 5 = Itot = I5 =

Vin Rtot

12 2091 ,33

I 5 = 5,74 ⋅10 −3 Α Ra // Rb Itot Rtot 1091 ,33 I4 = 5,74 ⋅10 −3 2091 ,33 I4 =

I 4 = 2,9 ⋅10 −3 Α R1 // R 2 + R3 I4 Ra // Rb 1887 ,5 I3 = 2,9 ⋅10 −3 1091 ,33 I3 =

I 3 = 5,02 ⋅10 −3 Α R1 I3 R1 // R 2 + R3 2200 I1 = 5,02 ⋅10 −3 1887 ,5 I1 =

I 1 = 5,85 ⋅10 −3 Α R2 I3 R1 // R 2 + R3 1000 I2 = 5,02 ⋅10 −3 1887 ,5 I2 =

I 2 = 2,66 ⋅10 −3 Α

c. Pengujian dioda c.1 Karakteristik dioda Pengujian pada materi ini memang kurang berhasil. Karena hasil yang ditunjukkan melalui pengukuran tidak sesuai dengan hasil pengukuran pada umumnya. Namun, jika dilihat pada data pertama, kedua dan ke tujuh, data tersebut menunjukkan bahwa hasil pengukuran memang sesuai dengan rumus mencari Vd, yaitu Vd=Vs-Vr. Adanya kesalahan hasil pengukuran ini mungkin disebabkan karena pemasangan dioda dalam keadaan reverse bias, sehingga tidak dapat diukur berapa tegangan dan arus yang mengalir dalam rangkaian. Kesalahan praktikum ini juga terlihat dari nilai pengukuran Vd yang nilainya justru lebih besar dari nilai tegangan sumbernya.

c.2 Sifat dioda Sifat dioda adalah dapat melewatkan arus forward, yaitu jika tegangan anode lebih positif daripada tegangan katode. Maka dioda digunakan sebagai komponen penyearah gelombang AC. Berdasarkan sifat dioda tersebut maka dioda hanya akan melewatkan gelombang sinusoidal yang berada di atas sumbu x positif. Sehingga jika dioda berada pada keadaan forward, arus negatif dari arus AC tidak akan dapat melewati dioda. Karena saat arus negatif yang ada, maka dioda akan memiliki resistansi yang tidak terhingga sehingga tidak akan ada arus yang dapat melewati dioda. Rangkaian penyearah arus ini juga menggunakan kapasitor sebagai komponen tambahan. Kapasitor di sini berfungsi sebagai filter untuk memperhalus sinyal gelombang keluaran yang dipasang paralel dengan beban. Sifat kapasitor sebagai penyimpan muatan dimanfaatkan untuk rangkaian penyearah gelombang. Saat dioda melewatkan arus positif, kapasitor juga melakukan charging, saat dioda tidak dapat melewatkan arus negatif, maka kapasitor mulai discharging. Sinyal keluaran dari kapasitor ini mengurangi variasi output penyearah gelombang. Dengan memperhalus variasi gelombnag keluaran, maka kapasitor juga mengurangi besar nilai tegangan output yaitu tegangan dari puncak ke puncaknya. Jika jumlah dan kapasitas kapasitor ini terus ditambah maka kita bisa mendapatkan sinyal gelombang keluaran yang sudah benar-benar mirip dengan sinyal DC yang tidak berfrekuensi. d. Pengujian transistor Pengujian transistor kali ini akan menguji transistor NPN. Dari hasil pengujian didapat data IB yang konstan. Hal ini menunjukkan bahwa saat pengujian transistor sudah mencapai kondisi saturasi. Karena berapa pun besar IC tidak mengubah IB. Salah satu ciri keadaan saturasi yang terlihat juga pada pengujian transistor ini adalah bahwa nilai VCE ≈0. Sedangkan nilai IC dan VCC sebanding. Jika kita memiliki IC sebesar 1 A, maka VCC yang akan terukur juga hanya sebesar 1 volt. 6. KESIMPULAN 1. Tegangan diukur dengan multitester digital yang dipasang paralel dengan rangkaian. 2. Arus diukur dengan memasang multitester secara seri degan rangkaian dan diukur dengan memutuskan sambungan rangkaian terlebih dahulu. 3. Arus yang mengalir pada rangkaian seri sama. 4. Tegangan pada rangkaian paralel sama besar. 5. Dioda memiliki sifat sebagai penyearah gelombang karena hanya akan melewatkan arus yang positif saja. 6. Sebagai penyearah gelombang, sinyal keluaran dari dioda dapat diperhalus dengan menggunakan kapasitor. 7. Rngkaian penyearah yang sudah ditambah dengan kapasitor memiliki tegangan keluaran dari puncak ke puncak (Vpp) yang lebih kecil dari tegangan keluarannya sebelum ditambah dengan kapasitor. 8. Pengujiana transistor memerlukan dua sumber tegangan, yaitu tegangan in dan Vss. 9. Pada pengujian transistor NPN, tegangan sumber yang diberikan adalah tegangan positif, tetapi pengujian transistor PNP tegangan sumbernya adalah tegangan negatif. 10. Pada pengujian transistor, nilai Vcc akan sebanding dengan nilai Ic. 11. Nilai Vcc sama dengan nilai Vss. 12. Jika transistor sudah dalam keadaan saturasi (jenuh), maka nilai arus ayng menglir pada basis akan konstan. 7. LAMPIRAN a.Laporan sementara (terlampir) b.

Jawaban pertanyaan

1. Pengukuran adalah penentuan besaran, dimensi, atau kapasitas, biasanya terhadap suatu standar atau satuan pengukuran. Pengukuran tidak hanya terbatas pada kuantitas fisik, tetapi juga dapat diperluas untuk mengukur hampir semua benda yang bisa dibayangkan, seperti tingkat ketidakpastian, atau kepercayaan konsumen. 2. Tegangan yang mengalir pada R1, R2, R3, R4, dan R5 jika dirangkai paralel dengan tegangan sumber sebesar 24 volt adalah 24 volt, karena pada rangakaian paralel tegangan di semua percabangan sama yaitu sebesar tegangan sumber. 3. Arus yang mengalir di tiap resistor adalah Vtot I1 = R1 24 I1 = 2200 I1 = 0,011 Α Vtot R2 24 I2 = 1000 I 2 = 0,024 Α I2 =

Vtot R3 24 I3 = 1200 I 3 = 0,02 Α I3 =

Vtot R2 24 I4 = 2200 I 4 = 0,011 Α I4 =

Vtot R5 24 I5 = 470 I 5 = 0,051 Α I5 =

4.

Rangkaian penyearah gelombang

5.

Rangkaian pengujian transisitor PNP

VCC=-VSS VCE=tegangan antara emitor dan kolektor

c.Grafik Hubungan antara IC dengan Vcc 8

VCC

7

7,01 6,01

6 5

5,02

4

4,02 3,024

3 2,014

2 1

1,013

0 1

2

3

4 IC

5

6

7