Setengah Gelombang Penyearah

BAGIAN DAN BAHAN

• Suplai daya AC bertegangan rendah (keluaran 6 volt)
• Baterai 6 volt
• Satu dioda penyearah 1N4001 (Katalog Radio Shack # 276-1101)
• Motor kecil “hobi”, tipe magnet permanen (Katalog Radio Shack #273-223 atau yang setara)
• Detektor audio dengan headphone
• 0,1 F kapasitor (Katalog Radio Shack # 272-135 atau setara)

Dioda tidak perlu menjadi model yang tepat 1N4001. Salah satu seri dioda penyearah "1N400X" cocok untuk tugas tersebut, dan cukup mudah diperoleh. Lihat bab eksperimen AC untuk petunjuk mendetail tentang membuat "detektor audio" yang tercantum di sini.

Jika Anda belum membuatnya, Anda kehilangan alat sederhana dan berharga untuk eksperimen. Kapasitor 0,1 F ditentukan untuk "menggabungkan" detektor audio ke sirkuit sehingga hanya AC yang mencapai sirkuit detektor.

Nilai kapasitor ini tidak kritis. Saya telah menggunakan kapasitor mulai dari 0,27 F hingga 0,015 F dengan sukses. Nilai kapasitor yang lebih rendah melemahkan sinyal frekuensi rendah ke tingkat yang lebih tinggi, menghasilkan intensitas suara yang lebih sedikit dari headphone, jadi gunakan nilai kapasitor yang lebih besar jika Anda mengalami kesulitan mendengar nada.

REFERENSI SILANG

Pelajaran Dalam Rangkaian Listrik , Volume 3, bab 3:“Dioda dan Penyearah”

TUJUAN PEMBELAJARAN

• Fungsi dioda sebagai penyearah
• Pengoperasian motor magnet permanen pada daya AC versus DC
• Mengukur tegangan “riak” dengan voltmeter

DIAGRAM SKEMATIK

ILUSTRASI

INSTRUKSI

Hubungkan motor ke catu daya AC tegangan rendah melalui dioda penyearah seperti yang ditunjukkan. Dioda hanya memungkinkan arus mengalir selama satu setengah siklus dari siklus penuh positif-negatif tegangan catu daya, menghilangkan satu setengah siklus yang pernah mencapai motor.

Akibatnya, motor hanya "melihat" arus dalam satu arah, meskipun berdenyut arus, memungkinkannya berputar ke satu arah. Ambil kabel jumper dan lewati dioda sesaat, perhatikan efeknya pada operasi motor:

Seperti yang Anda lihat, motor "DC" magnet permanen tidak berfungsi dengan baik pada arus bolak-balik. Lepaskan kabel jumper sementara dan balikkan orientasi dioda di sirkuit. Perhatikan efeknya pada motor. Ukur tegangan DC pada motor seperti ini:

Kemudian, ukur juga tegangan AC pada motor:

Kebanyakan multimeter digital melakukan pekerjaan yang baik untuk membedakan AC dari tegangan DC, dan kedua pengukuran ini menunjukkan tegangan rata-rata DC dan tegangan “riak” AC, masing-masing dari daya yang “terlihat” oleh motor. Tegangan riak adalah bagian tegangan yang bervariasi, diinterpretasikan sebagai besaran AC oleh peralatan pengukuran meskipun bentuk gelombang tegangan tidak pernah benar-benar membalikkan polaritas.

Ripple dapat dibayangkan sebagai sinyal AC yang ditumpangkan pada sinyal "bias" atau "offset" DC yang stabil. Bandingkan pengukuran DC dan AC ini dengan pengukuran tegangan yang dilakukan di seluruh motor saat ditenagai oleh baterai:

Baterai memberikan daya DC yang sangat "murni", dan akibatnya, tegangan AC yang diukur harus sangat sedikit di seluruh motor di sirkuit ini. Berapapun tegangan AC adalah diukur di seluruh motor karena tarikan arus motor yang berdenyut saat sikat membuat dan memutuskan kontak dengan batang komutator yang berputar.

Arus yang berdenyut ini menyebabkan voltase yang berdenyut turun di setiap resistansi yang menyimpang di sirkuit, menghasilkan voltase yang "turun" di terminal motor. Penilaian kualitatif tegangan riak dapat diperoleh dengan menggunakan detektor audio sensitif yang dijelaskan dalam bab eksperimen AC (perangkat yang sama dijelaskan sebagai "detektor tegangan sensitif" dalam bab eksperimen DC).

Turunkan sensitivitas detektor untuk volume rendah, dan sambungkan melintasi terminal motor melalui kapasitor kecil (0,1 F), seperti ini:

Kapasitor bertindak sebagai filter high-pass, menghalangi tegangan DC mencapai detektor dan memungkinkan lebih mudah "mendengarkan" tegangan AC yang tersisa. Ini adalah teknik yang sama persis yang digunakan dalam sirkuit osiloskop untuk "penghubung AC", di mana sinyal DC diblokir agar tidak terlihat oleh kapasitor yang terhubung seri.

Dengan baterai yang memberi daya pada motor, riak akan terdengar seperti “buzz” atau “rengekan” bernada tinggi. Coba ganti baterai dengan catu daya AC dan dioda penyearah, "mendengarkan" dengan detektor "buzz" bernada rendah dari daya penyearah setengah gelombang:

SIMULASI KOMPUTER

Skema dengan nomor simpul SPICE:

Netlist (buat file teks yang berisi teks berikut, kata demi kata):

Halfwave rectifier v1 1 0 sin(0 8.485 60 0 0) rload 2 0 10k d1 1 2 mod1 .model mod1 d .tran .5m 25m .plot tran v(1,0) v(2,0) .end 

Simulasi ini memplot tegangan input sebagai gelombang sinus dan tegangan output sebagai rangkaian "punuk" yang sesuai dengan setengah siklus positif dari tegangan sumber AC. Sayangnya, dinamika motor DC terlalu rumit untuk disimulasikan menggunakan SPICE.

Tegangan sumber AC ditetapkan sebagai 8,485, bukan 6 volt karena SPICE memahami tegangan AC dalam hal puncak nilai saja. Tegangan gelombang sinus RMS 6 volt sebenarnya adalah puncak 8,485 volt. Dalam simulasi di mana perbedaan antara RMS dan nilai puncak tidak relevan, saya tidak akan repot dengan konversi RMS-ke-puncak seperti ini.

Sejujurnya, perbedaan tidak terlalu penting dalam simulasi ini, tapi saya membahasnya di sini untuk membangun Anda.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Sirkuit Dioda yang Tepat