Eksperimen Rectifier Half-Wave: Bangun, Ukur, dan Simulasikan Rangkaian Motor AC-ke-DC Sederhana

Ringkasan

Dalam lab praktis ini Anda akan membangun rectifier half-wave yang mengubah supply AC tegangan rendah menjadi sinyal bias DC untuk menggerakkan motor magnet permanen kecil. Anda akan belajar cara mengukur bias DC dan tegangan ripple yang dihasilkan, mendengarkan ripple dengan detektor audio, dan memverifikasi perilaku dengan simulasi SPICE.

Bagian dan Bahan

• Sumber daya AC tegangan rendah (output 6 volt)
• Baterai 6 volt
• Satu dioda rectifier 1N4001 (atau setiap dioda seri 1N400X)
• Motor hobi kecil, tipe magnet permanen (misalnya, Radio Shack #273-223)
• Detektor audio dengan headphone
• Kapasitor coupling 0,1 µF (misalnya, Radio Shack #272-135)

Kapasitor 0,1 µF mengkople detektor audio ke rangkaian sehingga hanya AC yang mencapai detektor. Nilai yang tepat tidak krusial; kami telah menggunakan 0,27 µF hingga 0,015 µF dengan sukses. Nilai yang lebih rendah akan meredam konten frekuensi rendah, mengurangi volume headphone, jadi pilih nilai yang lebih tinggi jika nada terasa lemah.

Referensi Silang

Lessons In Electric Circuits, Volume 3, bab 3: “Dioda dan Rectifier”.

Tujuan Pembelajaran

• Memahami peran dioda sebagai rectifier
• Membandingkan operasi motor pada daya AC versus DC
• Mengukur tegangan ripple dengan volmeter digital

Diagram Skematik

 

 

Ilustrasi

 

 

Instruksi

1. Hubungkan motor ke supply AC 6 volt melalui dioda rectifier seperti yang ditunjukkan dalam skematik. Dioda hanya melewatkan arus selama setengah siklus positif, menghasilkan DC berdenyut yang menggerakkan motor ke satu arah.

2. Pendekkan sesaat terminal motor dengan kawat penghubung untuk mengamati efek dari membiarkan gelombang AC penuh mencapai motor. Motor akan terhenti atau berjalan buruk.

3. Lepaskan kawat penghubung dan balikkan orientasi dioda. Amati perubahan perilaku motor; motor sekarang harus berjalan lancar ke arah yang berlawanan.

4. Ukur tegangan DC di seluruh terminal motor dengan voltmeter diatur ke DC. Bacaan ini mencerminkan bias rata-rata dari sinyal half-wave rectified.

5. Atur ulang meter ke AC untuk mengukur tegangan ripple. Bacaan ini mewakili komponen AC yang menumpang di atas bias DC. Nilai yang umum untuk sumber 6 volt dengan beban 10 kΩ sekitar 3–4 V puncak-ke-puncak.

6. Bandingkan bacaan ini dengan yang diambil saat motor diberi daya oleh baterai 6 volt. Baterai harus menghasilkan tegangan DC hampir murni dengan ripple yang dapat diabaikan; setiap AC yang diukur akan disebabkan oleh aksi komutator motor.

Mendengarkan Ripple dengan Detektor Audio

Atur sensitivitas detektor ke pengaturan rendah dan hubungkannya di seluruh terminal motor melalui kapasitor 0,1 µF. Kapasitor bertindak sebagai filter high-pass, mencegah DC dan memungkinkan Anda mendengar AC ripple.

Dengan baterai, detektor akan menghasilkan nada dengungan tinggi. Mengganti baterai dengan supply AC dan rectifier akan menurunkan nada, yang mencerminkan sifat half-wave dari sinyal yang direktifikasi.

Simulasi Komputer

Skematik dengan nomor node SPICE:

 

 

Netlist (salin berikut ke dalam file teks):

 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 menunjukkan gelombang sinus input dan output sebagai serangkaian “gundukan” positif. Sumber AC ditentukan sebagai 8.485 V puncak untuk cocok dengan gelombang sinus 6 V RMS.

Lembar Kerja Terkait

• Lembar Kerja Rangkaian Dioda Presisi