ayynansttha
Senin, 26 Maret 2012
Selasa, 20 Maret 2012
Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang
Salah satu penggunaan terpenting dioda didasarkan pada kemampuan dioda untuk menghantarkan arus hanya ke satu arah. Bila dioda dipasang pada arus bolak-balik atau arus AC (seperti yang pernah ditulis disini), maka gelombang sinus bolak-balik diubah menjadi gelombang searah atau arus DC.
Perhatikan apa yang terjadi pada rangkaian di bawah ini
Arus listrik yang diberikan ke rangkaian adalah arus bolak-balik yang dihasilkan oleh sebuah transformator. Selama setengah siklus positif AC, dioda diberi bias maju sehingga dapat mengalirkan arus. Arus yang mengalir melewati dioda ke beban RL dan kembali menuju trafo. Kemudian pada setengah siklus negatif AC, dioda tidak menghantarkan arus listrik, karena diberi bias mundur.
Bentuk gelombang arus yang melewati beban RL di plot pada gambar dibawah ini.
Sebuah rangkaian yang mampu mengkonversi tegangan AC menjadi DC disebut sebagai rangkaian penyearah (rectifier). Sedangkan rangkaian penyearah seperti diatas, menghasilkan arus output dari setengah siklus positif input, kita menyebutnya sebagai rangkaian penyearah setengah gelombang.
Berikut ini Gambar skema Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang beserta komponen dan cara pembuatannya
Rangkaian penyearah adalah rangkaian yang berfungsi untuk menjadikan gelombang yang mempunyai lebih dari satu arah menjadi gelombang satu arah. Sebagai contoh sinyal
yang berbentuk sinusoidal dan mempunyai dua arah gelombang, yaitu arah
dari kutub positif ke negatif dan arah dari negatif ke positif, kemudian
dijadikan gelombang yang mempunyai satu arah saja dengan menggunakan
rangkaian penyearah. Untuk menyearahkan gelombang biasanya digunakan dioda,
Ada dua metode untuk yang digunakan yaitu metode penyearah setengah
gelombang (Half-Wave Rectifier) dan penyearah gelombang penuh (Full-Wave
Rectifier).
Gambar Skema Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang
Rangkaian di atas merupakan rangkaian penyearah setengah gelombang yang
menggunakan satu buah dioda. Sesuai dengan prinsip dasar dioda,
idealnya dioda akan berfungsi seperti seuatas kawat pada saat diberi
bias maju dan berfungsi bagaikan saklar terbuka pada saat diberi bias mundur. Maksud dari bias maju adalah apabila pada terminal anodanya (pangkal dari symbol panah) diberi catu positif kemudian terminal katodanya (ujung symbol panah) diberi catu negative. Intinya arus listrik bisa mengalir apabila searah dengan arah panah, sedangkan jika berlawanan dengan arah panah maka arus tidak bisa mengalir.
Jika kita perhatikan gambar gelombang
pada osiloscope di atas, gelombang masukan adalah gelombang yang berada
di bagian bawah, sedangkan gelombang keluaran adalah yang pada bagian
atas. Pada saat siklus positif tegangan
yana jatuh pada terminal output idealnya adalah sama dengan tegangan
supply, atau tegangan supply – 0,7 V (Dioda silicon) serta tegangan
supply – 0,3 V (Dioda germanium). Hal ini terjadi karena dioda diberi
bias maju sehingga arus listrik akan melewati dioda bagaikan seutas
kawat. Sedangkan pada saat siklus negative, tegangan output hampir sama
dengan 0 volt dikarenakan dioda diberi bias mundur (bias reverse)
sehingga dioda bekerja bagaikan kawat yang terputus atau saklar yang
terbuka. Sesuai dengan hukum pembagi tegangan, maka tegangan yang jatuh
pada terminal yang terbuka atau tahanan yang tak terhingga adalah sama
dengan tegangan supply. Jika semua tegangan jatuh pada dioda maka
tegangan yang jatuh pada terminal output atau beban 10 Kohm adalah 0
volt.
PENYEARAH GELOMBAN
Rangkaian penyearah gelombang merupakan rangkaian yang berfungsi untuk merubah arus bolak-balik
(Alternating Current / AC) menjadi arus searah (Direct Current / DC).
Komponen elektronika yang berfungsi sebagai penyearah adalah dioda, karena dioda memiliki sifat hanya memperbolehkan arus listrik melewati-nya dalam satu arah saja.
Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Rangkaian penyearah setengah gelombang merupakan rangkaian penyearah sederhana yang hanya dibangun menggunakan satu dioda saja, seperti diilustrasikan pada gambar berikut ini.
Prinsip
kerja dari rangkaian penyearah setengah gelombang ini adalah pada saat
setengah gelombang pertama (puncak) melewati dioda yang bernilai positif
menyebabkan dioda dalam keadaan ‘forward bias’ sehingga arus dari
setengah gelombang pertama ini bisa melewati dioda.
Pada setengah gelombang kedua (lembah) yang bernilai negatif menyebabkan dioda dalam keadaan ‘reverse bias’ sehingga arus dan setengah gelombang kedua yang bernilai negatif ini tidak bisa melewati dioda. Keadaan ini terus berlanjut dan berulang sehingga menghasilkan bentuk keluaran gelombang seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini.
Dari
gambar di atas, gambar kurva ‘D1-anoda’ (biru) merupakan bentuk arus AC
sebelum melewati dioda dan kurva ‘D1-katoda’ (merah) merupakan bentuk
arus AC yang telah dirubah menjadi arus searah ketika melewati sebuah
dioda.
Pada gambar tersebut terlihat bahwa ketika gelombang masukan bernilai positif, arus dapat melewati dioda tetapi ketika gelombang masukan bernilai negatif, arus tidak dapat melewati dioda. Karena hanya setengah gelombang saja yang bisa di searah-kan, itu sebabnya mengapa disebut sebagai Penyearah Setengah Gelombang.
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;
Rangkaian dioda jembatan adalah rangkaian penyearah gelombang penuh yang paling populer dan paling banyak digunakan dalam rangkaian elektronika. Rangkaian dioda jembatan menggunakan empat dioda sebagai penyearah-nya seperti diperlihatkan pada gambar berikut.
Prinsip
kerja dari rangkaian dioda jembatan ini adalah ketika arus setengah
gelombang pertama terminal AC-Source bagian atas bernilai positif,
sehingga arus akan mengalir ke beban (R-Load) akan melalui D2 (forward
bias) dan dari R-Load akan dikembalikan ke AC-Source melalui D3. Hal ini
diperlihatkan pada ilustrasi gambar di bawah ini, dimana jalur arus
yang di searah-kan diberi warna merah.
Sedangkan
pada setengah gelombang kedua, terminal AC-Source bagian bawah yang
kini bernilai positif sehingga arus yang mengalir ke beban (R-Load) akan
melalui D4 (forward bias) dan dari R-Load akan dikembalikan ke
AC-Source melalui D1. Hal ini diperlihatkan pada ilustrasi gambar di
bawah ini, dimana jalur arus yang di searah-kan diberi warna merah.
Sehingga
setengah gelombang pertama dan kedua dapat di searah-kan dan inilah
mengapa rangkaian dioda jembatan ini disebut sebagai rangkaian Penyearah Gelombang Penuh.
Sedangkan rangkaian penyearah gelombang penuh yang menggunakan ‘center tap design’ digunakan pada sumber arus bolak-balik (AC) yang memiliki ‘Center Tap (CT)’ contohnya pada transformator CT.
Pada rangkaian penyearah gelombang penuh ‘center tap design’ hanya menggunakan dua dioda sebagai penyearah-nya. Contoh penyearah ‘center tap design’ diperlihatkan pada gambar berikut ini.
Prinsip
kerja dari rangkaian penyearah “center tap design’ ini adalah pada saat
arus setengah gelombang pertama pada AC-Source1 bernilai positif, maka
arus akan mengalir ke beban (R-Load) melalui D1 (forward bias).
Sedangkan pada arus setengah gelombang pertama pada AC-Source2 bernilai
negatif akan ditahan (blocking) oleh D2 (reverse bias) sehingga tidak
dapat mengalir ke beban, hal ini diilustrasikan pada gambar berikut.
Pada
arus setengah gelombang kedua pada AC-Source1 bernilai negatif sehingga
arus ditahan (blocking) oleh D1 (reverse bias) dan tidak dapat mengalir
ke beban, tetapi sebaliknya pada saat arus setengah gelombang kedua
pada AC-Source2 bernilai positif, maka arus akan mengalir ke beban
(R-Load) melalui D2 (forward bias). Sehingga menghasilkan penyearah
gelombang penuh dari AC ke DC, seperti diilustrasikan pada gambar
berikut.
Arus
DC rata-rata yang dihasilkan dari rangkaian penyearah gelombang penuh
ini adalah dua kali dari arus rata-rata yang dihasilkan oleh penyearah
setengah gelombang yakni;
Dari
rangkaian di atas dapat dihasilkan arus searah (DC) dengan dua
polaritas yang berbeda yakni (+)VDC dan (-)VDC. Biasanya penyearah jenis
ini banyak digunakan pada rangkaian catu daya penguat suara (audio
amplifier).
Kapasitor
yang digunakan untuk memperhalus keluaran penyearah gelombang penuh
adalah kapasitor dengan kapasitas yang besar (Electrolytic Capacitor /
Elco), antara beberapa ratus mikro farad sampai dengan beberapa farad.
Berikut ini merupakan bentuk keluaran dari rangkaian penyearah gelombang penuh yang di plot berdasarkan nilai C-Filter yang digunakan.
Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang Rangkaian penyearah setengah gelombang merupakan rangkaian penyearah sederhana yang hanya dibangun menggunakan satu dioda saja, seperti diilustrasikan pada gambar berikut ini.
Pada setengah gelombang kedua (lembah) yang bernilai negatif menyebabkan dioda dalam keadaan ‘reverse bias’ sehingga arus dan setengah gelombang kedua yang bernilai negatif ini tidak bisa melewati dioda. Keadaan ini terus berlanjut dan berulang sehingga menghasilkan bentuk keluaran gelombang seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini.
Pada gambar tersebut terlihat bahwa ketika gelombang masukan bernilai positif, arus dapat melewati dioda tetapi ketika gelombang masukan bernilai negatif, arus tidak dapat melewati dioda. Karena hanya setengah gelombang saja yang bisa di searah-kan, itu sebabnya mengapa disebut sebagai Penyearah Setengah Gelombang.
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.Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh
Ada beberapa jenis rangkaian penyearah gelombang penuh dimana rangkaian penyearah ini dapat menyearahkan satu gelombang penuh (puncak dan lembah). Dua rangkaian penyearah gelombang penuh yang sering digunakan dalam dunia elektronika adalah penyearah gelombang penuh menggunakan rangkaian dioda jembatan dan yang kedua adalah penyearah gelombang penuh menggunakan ‘center tap design’.Rangkaian dioda jembatan adalah rangkaian penyearah gelombang penuh yang paling populer dan paling banyak digunakan dalam rangkaian elektronika. Rangkaian dioda jembatan menggunakan empat dioda sebagai penyearah-nya seperti diperlihatkan pada gambar berikut.
Sedangkan rangkaian penyearah gelombang penuh yang menggunakan ‘center tap design’ digunakan pada sumber arus bolak-balik (AC) yang memiliki ‘Center Tap (CT)’ contohnya pada transformator CT.
Pada rangkaian penyearah gelombang penuh ‘center tap design’ hanya menggunakan dua dioda sebagai penyearah-nya. Contoh penyearah ‘center tap design’ diperlihatkan pada gambar berikut ini.
IAV = 0,637 ∙ IMAX
Lalu bagaimana jika sumber arus bolak-balik (AC) dengan CT di searah-kan oleh rangkaian penyearah dioda jembatan? Hasilnya akan diperoleh dua arus searah (DC) dengan dua polaritas yang berbeda atau biasa disebut sebagai Penyearah Gelombang Penuh Polaritas Ganda.Memperhalus Keluaran Penyearah Gelombang Penuh
Kurva keluaran arus dan tegangan dari penyearah gelombang penuh terlihat tidak linear dan ini mengakibatkan timbul-nya noise. Noise yang dihasilkan pada penyearah gelombang penuh ini masih tinggi dan tidak layak untuk digunakan sebagai catu daya perangkat elektronika yang membutuhkan noise rendah. Oleh sebab itu untuk memperhalus keluaran dari penyearah gelombang agar menghasilkan keluaran yang linear dan noise yang rendah maka keluaran harus disaring (filtering) menggunakan kapasitor.Berikut ini merupakan bentuk keluaran dari rangkaian penyearah gelombang penuh yang di plot berdasarkan nilai C-Filter yang digunakan.
Keterangan:
AC-Source = 12VAC-50Hz
D1 – D4 = 1N4007
AC-Source = 12VAC-50Hz
D1 – D4 = 1N4007
Selasa, 13 Maret 2012
ARTIKEL TENTANG KAPASITOR
transistor merupakan peralatan yang mempunyai 3 lapis N-P-N atau P-N-P .dalam rentang operasi,arus kolektor Ic merupakan fungsi dari basis Ib.perubahan pada arus basis Ib memberikan perubahan yang diperkuat pada arus kolektor untuk tegangan emitor-kolektor Vce yang di berikan.perbandingan kedua arus ini dalam orde 15 sampai 100 ,simbol untuk transistor dapat dilihat pada gambar 21a dan gambar 21b.berikut ini sedangkan karakteristik transistor dapat di gambarkan seperti gambar 22.
salah satu cara pemberian tegangan kerja dari transistor dapat dilakukanseperti pada gambar 23 .jika di gunakan untuk jenis NPN,maka tegangan Vcc-nya positif,sedangkan untuk jenis PNP tegangan nya negatif.
arus Ib (misalnya Ib1)yang di berikan dengan mengatur Vb akan memberikan titik kerja pada transistor pada saat itu transistor akan menghasilkan arus collector (Ic) sebesar Ic dan tegangan Vce sebesar Vce1. titik Q (titik kerja transistor) dapat di peroleh dari persamaan sebagai berikut :
persamaan garis beban = Y=Vce=Vcc-Ic x RL
jadi untuk Ic= 0,maka Vce = Vcc dan
untuk Vce = 0,maka diperoleh Ic = Vcc/RL
apabila harga-harga untuk Ic dan Ice sudah di peroleh,maka dengan menggunakan karakteristik transistor yang bersangkutan,akan diperoleh titik kerja transistor atau titik Q .
pada umumnya transistor berfungsi sebagai suatu switching (kontak on-off).adapun kerja transistor yang berfungsi sebagai switching ini,selalu berada pada daerah jenuh (saturasi) dan daerah cut-off (bagian yang di arsir pada gambar 21).transistor dapat bekerja pada daerah jenuh dan daerah cut off-nya,dengan cara melakukan pengaturan tegangan Vb dan rangkaian pada basisnya (tahanan Rb) dan juga tahanan bebannya (RL).untuk mendapatkan on-off yang bergantian dengan periode tertentu,dapat dilakukan dengan memberikan teganganVb yang berupa pilsa,seperti pada gambar 24.
salah satu cara pemberian tegangan kerja dari transistor dapat dilakukanseperti pada gambar 23 .jika di gunakan untuk jenis NPN,maka tegangan Vcc-nya positif,sedangkan untuk jenis PNP tegangan nya negatif.
arus Ib (misalnya Ib1)yang di berikan dengan mengatur Vb akan memberikan titik kerja pada transistor pada saat itu transistor akan menghasilkan arus collector (Ic) sebesar Ic dan tegangan Vce sebesar Vce1. titik Q (titik kerja transistor) dapat di peroleh dari persamaan sebagai berikut :
persamaan garis beban = Y=Vce=Vcc-Ic x RL
jadi untuk Ic= 0,maka Vce = Vcc dan
untuk Vce = 0,maka diperoleh Ic = Vcc/RL
apabila harga-harga untuk Ic dan Ice sudah di peroleh,maka dengan menggunakan karakteristik transistor yang bersangkutan,akan diperoleh titik kerja transistor atau titik Q .
pada umumnya transistor berfungsi sebagai suatu switching (kontak on-off).adapun kerja transistor yang berfungsi sebagai switching ini,selalu berada pada daerah jenuh (saturasi) dan daerah cut-off (bagian yang di arsir pada gambar 21).transistor dapat bekerja pada daerah jenuh dan daerah cut off-nya,dengan cara melakukan pengaturan tegangan Vb dan rangkaian pada basisnya (tahanan Rb) dan juga tahanan bebannya (RL).untuk mendapatkan on-off yang bergantian dengan periode tertentu,dapat dilakukan dengan memberikan teganganVb yang berupa pilsa,seperti pada gambar 24.
Minggu, 11 Maret 2012
Jenis Kapasitor
Tipe Kapasitor
Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic, electrolytic dan electrochemical.
Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk lebih sederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic, electrolytic dan electrochemical.
1. Kapasitor Electrostatic
Kapasitor electrostatic adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan yang popular serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil. Tersedia dari besaran pF sampai beberapa uF, yang biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berkenaan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene, polycarbonate, metalized paper dan lainnya.
Mylar, MKM, MKT adalah beberapa
contoh sebutan merek dagang untuk kapasitor dengan bahan-bahan
dielektrik film. Umumnya kapasitor kelompok ini adalah non-polar.
2. Kapasitor Electrolytic
2. Kapasitor Electrolytic
Kelompok kapasitor electrolytic terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan - di badannya. Mengapa kapasitor ini dapat memiliki polaritas, adalah karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutup positif anoda dan kutup negatif katoda.
Telah lama diketahui beberapa
metal seperti tantalum, aluminium, magnesium, titanium, niobium,
zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga
membentuk lapisan metal-oksida (oxide film). Lapisan oksidasi ini
terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan
emas. Elektroda metal yang dicelup kedalam larutan electrolit (sodium
borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan electrolit
diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan electrolyte
terlepas dan mengoksidai permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan
Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada
permukaannya.
Dengan demikian berturut-turut
plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida dan electrolyte(katoda)
membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan-metal-oksida sebagai
dielektrik. Dari rumus (2) diketahui besar kapasitansi berbanding
terbalik dengan tebal dielektrik. Lapisan metal-oksida ini sangat tipis,
sehingga dengan demikian dapat dibuat kapasitor yang kapasitansinya
cukup besar.
Bahan electrolyte pada
kapasitor Tantalum ada yang cair tetapi ada juga yang padat. Disebut
electrolyte padat, tetapi sebenarnya bukan larutan electrolit yang
menjadi elektroda negatif-nya, melainkan bahan lain yaitu
manganese-dioksida. Dengan demikian kapasitor jenis ini bisa memiliki
kapasitansi yang besar namun menjadi lebih ramping dan mungil. Selain
itu karena seluruhnya padat, maka waktu kerjanya (lifetime) menjadi
lebih tahan lama. Kapasitor tipe ini juga memiliki arus bocor yang
sangat kecil Jadi dapat dipahami mengapa kapasitor Tantalum menjadi
relatif mahal.
3. Kapasitor Electrochemical
3. Kapasitor Electrochemical
Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor electrochemical. Termasuk kapasitor jenis ini adalah batere dan accu. Pada kenyataanya batere dan accu adalah kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk applikasi mobil elektrik dan telepon selular
Selasa, 06 Maret 2012
Beberapa bahan, seperti kaca, kertas, atau Teflon merupakan bahan isolator yang sangat bagus. Beberapa bahan sintetis masih "cukup bagus" dipergunakan sebagai isolator kabel. Contohnya plastik atau karet. Bahan-bahan ini dipilih sebagai isolator kabel karena lebih mudah dibentuk / diproses sementara masih bisa menyumbat aliran listrik pada voltase menengah (ratusan, mungkin ribuan volt).
Langganan:
Postingan (Atom)