2.12 Voltage Multipiler Circuits

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

1. Pendahuluan[Back]

Dioda adalah komponen semikonduktor yang berfungsi mengalirkan arus listrik dalam satu arah. Dioda memiliki beberapa fungsi, termasuk sebagai penyearah arus, penyetabil tegangan, indikator, dan sakelar. Dioda digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah, menstabilkan tegangan, dan sebagai indikator cahaya. Dioda juga dapat digunakan untuk melindungi sirkuit dan dalam berbagai perangkat elektronik seperti lampu LED, perangkat penerangan, dan perangkat pembaca CD/DVD

Voltage multiplier circuit adalah sebuah rangkaian elektronik yang digunakan untuk mengubah daya listrik AC bertegangan rendah menjadi tegangan DC yang lebih tinggi dengan menggunakan rangkaian kapasitor dan dioda. Rangkaian ini dapat menghasilkan beberapa volt untuk perangkat elektronik, hingga jutaan volt untuk tujuan seperti eksperimen fisika energi tinggi dan pengujian keselamatan petir. Ada beberapa jenis pengganda tegangan, termasuk full wave voltage doubler, half wave voltage doubler, dan voltage tripler. Voltage multiplier circuit dapat digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik, seperti power supply, telekomunikasi, peralatan medis, dan pengujian tegangan tinggi.

2. Tujuan[Back]

- Mengetahui pengertian sirkuit pengganda tegangan dan klasifikasinya.

- Mengetahui alat dan bahan untuk membuat suatu rangkaian.

- Mengetahui perbedaan antara tegangan doubler, tripler dan quadrupler.

- Mengetahui cara kerja tegangan doubler, tripler dan quadrupler.

3. Alat dan Bahan[Back]

- Voltmeter AC

Merupakan alat yang berfungsi sebagai pengukur tegangan listrik selain multimeter dan basicmeter. Dapat mengukur tegangan AC dengan batas maksimal 250 V. Alat ini memiliki fluksi magnetik yang masuk pada kepingan logam secara paralel. Fluks bolak-balik yang timbul mempengaruhi tegangan yang terjadi pada arus putar di dalam kepingan tersebut. Pada voltmeter digital, angka diskrit menunjukkan aktualisasi pengukuran pada tegangan AC dan DC.

- Amperemeter

Amperemeter adalah alat yang difungsikan untuk pengukuran tingkat arus listrik yang terdapat pada sebuah rangkaian.

- Alternator

Alternator merupakan perangkat elektromekanis yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik.

- Dioda

Dioda merupakan komponen aktif yang sering ditemukan pada berbagai perangkat elektronik. Dioda dibuat dari bahan semikonduktor, serta berfungsi untuk menyearahkan sekaligus sebagai penghambat arus listrik. Dioda digunakan untuk menyearahkan dan menghambat arus, terdiri dari berbagai bahan semikonduktor.

- Resistor

Resistor adalah komponen elektronik yang digunakan sebagai alat pembatas arus dalam rangkaian elektronik. Resistor terdiri dari dua pin dan digunakan sebagai alat untuk mengatur tegangan dan arus.

- Capasitor

Kapasitor atau sering disebut juga dengan istilah kondensator adalah perangkat yang digunakan untuk menyimpan energi dan arus untuk jangka waktu tertentu.

- Ground

Pengantar arus listrik langsung ke bumi saat terjadi kebocoran serta sebagai proteksi peralatan elektronik.

- Osisloscop

Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang berfungsi untuk memproyeksikan frekuensi dan sinyal listrik dalam bentuk grafik.

4. Dasar Teori[Back]

- Voltmeter

Voltmeter adalah alat pengukur yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik pada sumber listrik. Voltmeter bekerja berdasarkan prinsip hukum Ohm, yaitu tegangan (V) sama dengan hasil kali arus (I) dan resistansi (R) pada suatu rangkaian. Voltmeter memiliki jarum pengukur yang bergerak sejalan dengan besar tegangan yang diukur. Resistor pengukur yang digunakan pada voltmeter harus memiliki nilai resistansi yang cukup tinggi agar tidak mempengaruhi tegangan pada rangkaian yang sedang diukur.

Langkah-langkah menggunakan voltmeter diantaranya adalah :

1. Rangkai komponen yang memiliki potensial berbeda secara paralel.

2. Sesuaikan rangkaian arus yang mana harus searah dengan pemasangan kutub-kutub voltmeter.

3. Pastikan bahwa kutub positif dan negatif memiliki potensial yang berbeda. Dari keduanya, kutub positif memiliki potensial yang tinggi.

4. Periksa kabel hitam, biru, dan merah, jika ada penyimpangan mengarah ke kiri berarti pemasangannya terbalik. Namun, hal itu tidak akan menjadi masalah untuk rangkaian arus bolak balik.

- Alternator

Alternator adalah sebuah generator listrik yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Alternator bekerja dengan prinsip induksi elektromagnetik, yaitu ketika sebuah konduktor bergerak melalui medan magnetik, medan magnetik tersebut akan membangkitkan sebuah tegangan listrik pada konduktor tersebut. Alternator terdiri dari rotor dan stator. Rotor berputar pada medan magnetik yang dihasilkan oleh stator, sehingga menghasilkan tegangan listrik pada stator.

-Dioda

Dioda adalah komponen elektronik yang berfungsi sebagai penghambat arus listrik dalam satu arah. Dioda terdiri dari dua elektroda, yaitu anoda dan katoda. Ketika tegangan listrik diterapkan pada dioda dengan polaritas yang sesuai, dioda akan menghantarkan arus listrik. Namun, ketika polaritasnya terbalik, dioda akan menghambat arus listrik.

-Osiloskop

Osiloskop adalah alat ukur elektronik yang berfungsi untuk memproyeksikan frekuensi dan sinyal listrik dalam bentuk grafik.

Beberapa manfaat dan fungsi dari osiloskop adalah:

Digunakan sebagai alat ukur frekuensi sinyal yang terisolasi.
Digunakan sebagai alat ukur untuk mengetahui tegangan listrik dan realisasinya terhadap waktu.
Osiloskop bisa membantu membedakan mana arus AC dan arus DC yang terdapat pada perangkat elektronik.
Osiloskop bisa difungsikan untuk melakukan cek sinyal dalam rangkaian elektronik.
Osiloskop berfungsi untuk melakukan cek noise dalam sebuah rangkaian elektronik.
Osiloskop digunakan untuk menghitung adanya perubahan aliran phase pada sinyal input.
Osilokop bisa digunakan sebagai alat atur amplitudo radiasi. Dengan catatan amplitudo radiasinya ini berasal dari generator pemancar radio, pembangkit sinyal dan lainnya.

- Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitor terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan oleh bahan dielektrik. Ketika kapasitor diisi dengan muatan listrik, muatan tersebut disimpan pada permukaan konduktor yang berlawanan. Kapasitor dapat digunakan sebagai filter sinyal atau untuk menyediakan sumber tegangan pada rangkaian listrik. Kapasitansi kapasitor diukur dalam satuan farad.

- Resistor

Resistor merupakan komponen elektronika pasif yang memiliki nilai resistansi yang berfungsi sebagai pembatas dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan resistansi resistor atau hambatan adalah ohm.

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna
a. Masukan angka dari kode warna gelang pertama.
b. Masukan angka dari kode warna gelang kedua.
c. Masukan angka dari kode warna gelang ketiga.
d. Masukan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka ttersebut dengan 10^n
e. Warna gelang terakhir merupakan nilai toleransi resistor.

- Transformator

Transformator adalah perangkat listrik pasif yang berfungsi untuk mentransfer energi listrik dari satu rangkaian listrik ke rangkaian listrik lain, bahkan untuk beberapa rangkaian listrik melalui induksi elektromagnetik.

- Amperemeter

Fungsi amperemeter secara umum adalah untuk mendeteksi tegangan listrik. Namun, amperemeter hanya dapat berfungsi untuk mengukur arus listrik pada rangkaian tertutup saja.

Untuk mengukur kuat arus, amperemeter biasanya dipasang secara seri serta perlu dipasang dengan resistensi shunt.

- Ground

Grounding listrik juga bisa diartikan sebagai sistem pertanahan pada suatu instalasi listrik yang mampu meniadakan beda potensial dengan cara mengalirkan arusnya ke tanah atau bumi. Yang dimaksud beda potensial yaitu berupa kebocoran arus listrik atau sambaran petir. Cara pemasangan grounding ini yaitu menggunakan sebuah elektroda khusus pembumian yang ditanam di dalam tanah. Sedangkan kabelnya menggunakan kabel arde yang memiliki ciri khas warna yakni hijau atau kuning strip hijau.
Rangkaian Pengganda Tegangan

Rangkaian pengganda tegangan merupakan rangkaian penyearah dioda yang mampu menghasilkan tegangan output berkali-kali lebih besar dibandingkan tegangan input yang diberikan. Rangkaian pengganda tegangan digunakan untuk mempertahankan puncak transformator yang relatif rendah tegangan sekaligus meningkatkan tegangan keluaran puncak menjadi dua (voltage doubler), tiga (voltage tripler), dan empat (voltage quadrupler).

Tegangan Doubler

Gambar 2.123

Gambar 1.1. merupakan tegangan doubler (voltage doubler) setengah gelombang. Ketika setengah siklus tegangan positif melintasi transformator, dioda sekunder D1 terhubung dan dioda D2 terputus, mengisi kapasitor C1 hingga mencapai tegangan puncak (Vm). Tegangan input mengisi kapasitor C1 ke Vm dengan polaritas seperti pada gambar 1.1a.

Gambar 2.124

Kita dapat menjumlahkan tegangan di sekitar bagian luar Loop (lihat gambar 1.1b) :

Vm - VC1 + VC2 = 0

Vm - Vm + VC2 = 0

maka diperoleh :

VC2 = 2Vm

Bentuk lain voltage doubler adalah doubler gelombang penuh (full wave doubler) pada gambar 1.2. Selama positif setengah siklus tegangan sekunder transformator (gambar 1.2a ) dioda D1 menghantarkan pengisian kapasitor C1 ke tegangan puncak Vm dan dioda D2 bersifat nonkonduktor. Selama setengah siklus negatif (gambar 1.2b ) dioda D2 mengisi kapasitor C2, sedangkan dioda D1 bersifat nonkonduktor. Jika tidak ada arus beban yang diambil dari rangkaian, tegangan melintasi kapasitor C1 dan C2 adalah 2Vm.

Gambar 2.125

Gambar 2.126

Voltage Tripler dan Quadrupler

Gambar 2.127

Gambar 1.3 menunjukkan perpanjangan dari pengganda tegangan setengah gelombang, yaitu tiga dan empat kali tegangan input puncak. Pola koneksi rangkaian dioda dan kapasitor tambahan dapat dihubungkan sehingga tegangan output menjadi juga lima, enam, tujuh kali tegangan puncak dasar (Vm). Dalam operasi, kapasitor C1 mengisi melalui dioda D1 ke tegangan puncak V m selama setengah siklus positif dari tegangan sekunder transformator. Kapasitor C2 mengisi daya hingga dua kali puncak tegangan 2Vm , dikembangkan oleh jumlah tegangan melintasi kapasitor C1 dan transformator selama setengah siklus negatif dari tegangan sekunder transformator.

Selama setengah siklus positif, dioda D3 menghantarkan dan tegangan melintasi kapasitor C2 mengisi kapasitor C3 ke tegangan puncak 2 V m yang sama. Pada setengah siklus negatif, dioda D2 dan D4 melakukan dengan kapasitor C3, pengisian C4 hingga 2Vm . Tegangan melintasi kapasitor C2 adalah 2Vm, melintasi C1 dan C3 adalah 3Vm, dan melintasi C2 dan C4

5.Percobaan[Back]

a) Prosedur

Siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, diambil dari library proteus
Tempatkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi di mana alat dan bahan berada.
Tepatkan posisinya dengan gambar rangkaian
Selain itu, menghubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh.
Lalu mencoba menjalankan rangkaian, jika tidak terjadi error, maka motor akan bergerak yang berarti rangkaian bekerja.

b). Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja