rancang bangun inverter 1 phasa ... - digilib.unila.ac…digilib.unila.ac.id/22816/25/skripsi tanpa...
TRANSCRIPT
RANCANG BANGUN INVERTER 1 PHASA DENGAN KONTROL PEMBANGKIT
PULSE WIDTH MODULATION (PWM)
YUSTINUS ANDRIANUS SINAGA
RANCANG BANGUN INVERTER 1 PHASA DENGAN KONTROL PEMBANGKIT
PULSE WIDTH MODULATION (PWM)
(Skripsi)
Oleh
YUSTINUS ANDRIANUS SINAGA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2016
RANCANG BANGUN INVERTER 1 PHASA DENGAN KONTROL PEMBANGKIT
RANCANG BANGUN INVERTER 1 PHASA DENGAN KONTROL
PEMBANGKIT PULSE WIDTH MODULATION (PWM)
Oleh
Yustinus Andrianus Sinaga
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG 2016
ABSTRAK
RANCANG BANGUN INVERTER 1 PHASA DENGAN KONTROL PEMBANGKIT PULSE–WIDTH MODULATION (PWM)
Inverter merupakan salah satu alat elektronika yang berfungsi untuk mengubah arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC) dengan besaran tegangan dan frekuensi dapat diatur, output suatu inverter berupa tegangan AC dengan bentuk berupa gelombang sinus (sine wave), gelombang kotak (square wave) dan gelombang sinus modifikasi (sine wave modified).
Pulse width modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara memanipulasi lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda, untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Proses pembangkitan PWM dapat dilakukan dengan cara membangkitkan gelombang segitiga dan gelombang sinus secara diskret dengan metode look up table, kemudian dilakukan perbandingan untuk masing-masing nilai amplitude gelombang sinus dan segitiga.
Dari hasil analisa diketahui pengaruh mylar pada rangkaian pembangkit pulsa menunjukkan bahwa semakin besar nilai mylar yang digunakan maka frekuensi yang dihasilkan akan semakin kecil, dengan menggunakan kapasitor CT 220 nf dan resistor RT yang terdiri dari resistor 4K7 dihubung seri dengan potensiometer 100 K didapatkan frekuensi berkisar 55 Hz sampai 550 Hz, untuk menghasilkan output inverter 60 Hz digunakan kapasitor CT 220 nf dan resistor RT 5,35 K. Kata kunci : Inverter, Pulse width modulatation (PWM), Proses pembangkitan PWM
ABSTRACT
ONE PHASE INVERTER DESIGN USING PULSE WIDTH MODULAT ION (PWM) CONTROL
By
Yustinus Andrianus Sinaga
Inverter is one of the electronic devices that has a function to convert direct current (DC) into alternating current (AC) where the amount of voltage and frequency are can be set, the output of an inverter is an AC voltage in variety of waveform like sinusoidal(sine wave), a square wave or modified sinusoidal wave.
Generally, Pulse width modulation (PWM) in general is a way of manipulating the width of the signal represented by pulses over a longer period, to get the average voltage is different. PWM generation process can be done by a wave of the triangle and sinusoidal wave discretely with a look up table method, then do a comparison for each amplitude value of the sine wave and triangular.
From the analysis, the effect mylar on pulse generator shows that the greater the value of mylar is used, the frequency generated will be smaller, by using capacitors CT 220 nf and resistor RT which consists of resistor 4K7 linked in series with a potentiometer 100 K obtained a frequency of approximately 55 Hz to 550 Hz, to produce 60 Hz output inverter used CT 220 nf capacitor and resistor RT of 5.35 K.
Keywords: Inverter, modulatation Pulse width (PWM), the PWM generation process
RIWAYAT HIDUP
Penulis merupakan anak kedua dari enam bersaudara.
Dilahirkan di Kotabumi, Lampung Utara pada
tanggal 16 Agustus 1989 dari pasangan Bapak
Thomas Budiman Sinaga dan Ibu Adelina Rinsa
Panggabean dan diberi nama Yustinus Andrianus
Sinaga.
Riwayat pendidikan penulis dimulai dari Sekolah
Taman Kanak-kanak (TK) Yustikarini, Bandar
Lampung dan lulus pada tahun 1996. Setelah lulus
TK, penulis melanjutkan pendidikan ke Sekolah Dasar Negri 104325 Kampung
Manggis, Desa Penggalangan, Serdang Bedagai, Sumatera Utara dan lulus pada
tahun 2001. Setelah lulus dari sekolah Dasar Negri 104325 Kampung Manggis,
penulis melanjutkan pendidikan ke Sekolah Menengah Pertama (SMP) Negeri 2
Tebing Tinggi, Sumatera Utara. Setelah lulus pada tahun 2004, penulis
melanjutkan kembali pendidikannya di Sekolah Menengah Kejuruan (SMK)
swasta Yayasan Budhi Darma, Indrapura, Batubara, Sumatera Utara . Lulus SMA
pada tahun 2007, penulis berhasil masuk ke Universitas Lampung dan mengambil
jurusan Teknik Elektro. Penulis sendiri berhasil menyelesaikan kuliahnya di
tingkat Universitas pada tahun 2015.
Selama menempuh pendidikan, penulis juga aktif mengikuti berbagai organisasi.
Saat menempuh pendidikan SD dan SMP, penulis aktif di kegiatan Pramuka.
Penulis juga terlibat aktif dalam organisasi OSIS, Karya Ilmiah Remaja (KIR),
dan kegiatan pembinaan dan orientasi seni musik tradisional lampung saat jenjang
SMK. Di level dalam Universitas, penulis pernah aktif mengikuti Forum
Komunikasi Mahasiswa Kristen Fakultas Teknik (FKMK) dan Unit Kegiatan
Mahasiswa Kristen Universitas Lampung, sedangkan diluar Universitas penulis
juga pernah aktif dalam Gerakan Mahasiswa Kristen Indonesia (GMKI) cabang
Bandar Lampung.
Motto
“Kemungkinan terbesar untuk sukses adalah memperbesar kemungkinan untuk
membuat ruang sukses”
(Yustinus Andrianus Sinaga)
“Mulut bisa berkata apa saja tapi hati selalu punya cara sendiri tuk merasakan dan
sampaikan sesuatu itu”
JRX
“Berdirilah teguh jangan goyah” (1 Korintus 15:58)
“Sekalipun bukit-bukit pengorbanan tidak dijauhkan dari israel, namun hati asa tulus
ikhlas sepanjang umurmu” (2 Tawarikh 15:17)
Atas Anugerah dari Tuhan Yesus Kristus
Dengan rasa hormat, cinta, kasih dan sayangku
ku dedikasikan karya sederhana ini teruntuk Bapak dan Mama
THOMAS BUDIMAN SINAGA
&
ADELINA RINSA PANGGABEAN
Yang senantiasa mencintai, memotivasi, dan mendoakanku,
Selalu ada untukku.
Terimakasih atas kepercayaan yang diberikan kepadaku,
Karya kecilku ini ku persembahkan kepada:
Kakakku Yustina Sarimantua Sinaga,
Adikku Heriberta Meisa M. Sinaga, Fransiskus Buttu H. Sinaga,
Septi C. Sinaga dan Aprial PP. Sinaga
Karya kecilku ini ku persembahkan kepada:
Guru-guru, Dosen-dosen ku
dan
Almamater tercinta
SANWACANA
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah memberikan
rahmat dan berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir
dengan judul “ Rancang Bangun Inverter 1 Phasa dengan Kontrol Pembangkit
Pulse Width Modulation (PWM)” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Sarjana Teknik di Universitas Lampung.
Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak
sangatlah sulit bagi penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Dalam
kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Suharno, M.Sc., Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Lampung.
2. Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, S.T., MSc., selaku Ketua Jurusan Teknik
Elektro Universitas Lampung.
3. Bapak Dr. Herman Halomoan Sinaga S.T., M.T., selaku Sekretaris Jurusan
Teknik Elektro Universitas Lampung;
4. Bapak Dr. Ahmad Saudi Samosir, S.T., M.T., selaku Pembimbing Utama atas
kesediaannya dalam memberikan bimbingan, saran, motivasi, dan kritik yang
sangat membangun dalam proses penyelesaian skripsi ini.
5. Bapak Ir. Abdul Haris, M.T., selaku Pembimbing Pendamping atas
kesediaannya untuk memberikan bimbingan, saran, motivasi, dan kritik dalam
proses penyelesaian skripsi ini.
6. Ibu Dr. Eng. Endah Komalasari, S.T., M.T., selaku Penguji Utama pada ujian
skripsi. Terima kasih pak untuk masukan dan saran-saran pada seminar
proposal, seminar hasil dan ujian komprehensif;
7. Bapak Ageng Sadnowo. R , S.T., M.T., selaku Pembimbing Akademik;
vi
8. Seluruh dosen Teknik Elektro Unila yang telah memberikan banyak ilmu dan
pengetahuan kepada penulis;
9. Seluruh staf administrasi Jurusan Teknik Elektro dan staf administrasi
Fakultas Teknik Universitas Lampung;
10. Teman seperjuangan Nora, Olil dan kakek, sebagai teman senasib dan
sepenanggungan dalam penyelesaian tugas akhir ini;
11. Teman-teman yang masih berjuang sampai akhir: Matul, Eko dan Una terima
kasih atas kebersamaan, semangat, cerita-cerita manis dan masa-masa sulit
yang pernah kita lewati bersama.
12. Keluarga besar Forum Komunikasi Mahasiswa Kristen Fakultas Teknik
(FKMK-FT).
13. Keluarga besar Badan Pengurus Cabang GMKI Bandarlampung periode 2010-
2012 terima kasih untuk semua senyum, kebersamaan yang pernah kita lewati
bersama.
14. Teman-teman mahasiswa Teknik Elektro 2008 terima kasih atas kebersamaan,
semangat yang pernah kita lewati bersama.
15. Teman-teman mahasiswa Teknik Elektro 2009, 2010, 2011 dan 2012 terima
kasih atas kebersamaan, semangat yang pernah kita lewati bersama;
16. Dan semua pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak
langsung.
Akhir kata, Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan
dan semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Bandarlampung, Mei 2016
Penulis
Yustinus Andrianus Sinaga
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ...................................................................................................... I
HALAMAN JUDUL ....................................................................................... II
HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................ III
HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... IV
SANWACANA ............................................................................................... VI
DAFTAR ISI .................................................................................................... IX
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... XII
DAFTAR TABEL ............................................................................................ XIII
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ................................................................................... 1
1.2. Tujuan Penelitian ................................................................................ 3
1.3. Manfaat Penelitian .............................................................................. 3
1.4. Rumusan Masalah ............................................................................... 3
1.5. Batasan Masalah ................................................................................. 3
1.6. Hipotesis ............................................................................................. 4
II. TINJUAN PUSTAKA
2.1 Inverter ................................................................................................ 7
2.1.1 Prinsip Kerja Inverter ................................................................ 8
2.2 Full Bridge inverter ............................................................................ 9
2.3 Half Bridge Inverter ........................................................................... 10
2.4 Push Pull Inverter .............................................................................. 12
2.5 Inverter Yang Akan Dipakai ............................................................... 12
2.6 Rangkaian Untuk Penghasil Pulsa ...................................................... 13
2.6.1 IC TL494 ................................................................................. 13
2.7 Pulse Width Modulation (PWM) ........................................................ 16
2.8 Rangkaian Pemicu .............................................................................. 18
2.8.1 G-driver .................................................................................. 19
III. METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................ 21
3.2 Alat dan Bahan .................................................................................. 21
3.3 Tahap Pembuatan Tugas Akhir .......................................................... 24
3.4 Blog Diagram ..................................................................................... 30
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Rangkaian Daya .................................................................................. 33
4.2 Rangkaian Penghasil Pulsa ................................................................. 34
4.3 Rangkaian Inverter Keseluruhan ........................................................ 36
4.4 Pengujian Rangkaian Penghasil Pulsa ................................................ 38
4.4.1 Pengujian Pengaruh Kapasitor Mylar (CT) 1 nf Terhadap
Frekuensi ................................................................................... 40
4.4.2 Pengujian Pengaruh Kapasitor Mylar (CT) 220 nf Terhadap
Frekuensi ................................................................................... 42
4.4.3 Pengujian Pengaruh Kapasitor Mylar (CT) 1 nf Terhadap
Frekuensi ................................................................................... 44
4.4.4 Pengujian Pengaruh Kapasitor Mylar (CT) 1 nf Terhadap
Frekuensi ................................................................................... 46
4.4.5 Pengujian Pengaruh Kapasitor Mylar (CT) 1 nf Terhadap
Frekuensi ................................................................................... 48
4.4.6 Pengujian Pengaruh Kapasitor Mylar (CT) 1 nf Terhadap
Frekuensi ................................................................................... 50
4.4.7 Pengujian Pengaruh Kapasitor Mylar (CT) 1 nf Terhadap
Frekuensi ................................................................................... 52
4.4.8 Pengujian Pengaruh Kapasitor Mylar (CT) 1 nf Terhadap
Frekuensi ................................................................................... 54
4.4.9 Pengujian Pengaruh Kapasitor Mylar (CT) 1 nf Terhadap
Frekuensi ................................................................................... 56
4.4.10 Pengujian Pengaruh Kapasitor Mylar (CT) 1 nf Terhadap
Frekuensi ................................................................................... 58
4.5 Pengujian Inverter .............................................................................. 61
4.5.1 Pengujian Inverter Dengan Beban 5 Watt 220 Volt .................. 61
4.5.2 Pengujian Inverter Dengan Beban 10 Watt 220 Volt ................ 62
4.5.3 Pengujian Inverter Dengan Beban 15 Watt 220 Volt ................ 62
4.5.4 Pengujian Inverter Dengan Beban 20 Watt 220 Volt ................ 63
4.5.5 Pengujian Inverter Dengan Beban 25 Watt 220 Volt ................ 64
4.5.6 Pengujian Inverter Dengan Beban 30 Watt 220 Volt ................ 64
4.5.7 Pengujian Inverter Dengan Beban 35 Watt 220 Volt ................ 65
4.5.8 Pengujian Inverter Dengan Beban 40 Watt 220 Volt ................ 66
4.5.9 Pengujian Inverter Dengan Beban 45 Watt 220 Volt ............... 66
4.5.10 Pengujian Inverter Dengan Beban 50 Watt 220 Volt ............... 67
4.5.11 Pengujian Inverter Dengan Beban 10 Watt 220 Volt ............... 68
4.6 Pengujian Arus Input dan Arus Output ................................................ 71
4.7 Pengujian Daya Input dan Daya Output ............................................... 74
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 76
5.2 Saran ................................................................................................... 76
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1 Tegangan keluar dari kombinasi saklar ............................................... 9
2.2 Penjelasan Pin IC TL 494 .................................................................... 14
2.3 Penjelasan Pin Gate Driver .................................................................. 20
4.1 Pengujian Pengaruh Kapasitor Mylar (CT) Terhadap Frekuensi ....... 60
4.2 Hasil pengukuran dengan beban lampu pijar 5 sampai 55 Watt
220 Volt ............................................................................................... 69
4.3 Hasil pengujian Arus input dan arus output ......................................... 71
4.4 Hasil Pengujian Daya Input dan Daya Output ..................................... 74
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Prinsip Kerja Inverter ........................................................................... 8
2.2 Full Bridge Inverter ............................................................................. 9
2.3 Half Bridge Inverter ............................................................................. 11
2.4 Prinsip Kerja Inverter Push Pull .......................................................... 12
2.5 Blok Diagram IC TL494 ...................................................................... 14
2.6 Pin Out IC TL 494 ............................................................................... 14
2.7 Sinyal PWM ......................................................................................... 16
2.8 Rangkaian PWM Analog ..................................................................... 17
2.9 Pembentukan Sinyal PWM .................................................................. 17
2.10 Rangkian Pemicu Dasar ....................................................................... 19
2.11 Diagram Blok G-driver ........................................................................ 19
3.1 Rangkaian Pengujian Inverter .............................................................. 25
3.2 Diagram Alir Penelitian ....................................................................... 26
4.1 Rangkaian Skematik Daya .................................................................. 33
4.2 Hardware Dari Rangkaian Skematik Daya ......................................... 34
4.3 Rangkaian Skematik Penghasil Pulsa .................................................. 35
4.4 Hardware Rangkaian Penghasil Pulsa ................................................. 35
4.5 Rangkaian Skematik Inverter ............................................................... 36
4.6 Hardware Inverter Kesluruhan ............................................................ 37
4.7 Skema Rangkaian Penghasil Pulsa Dengan Lingkaran Merah
Sebagai Titik Uji .................................................................................. 38
4.8 Skema Rangakain Penghasil Pulsa Dengan Lingkaran Merah
Sebagai Kapasitor Mylar Yang Diganti .............................................. 39
4.9 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Tertinggi Untuk Mylar 1 nf .......... 40
4.10 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Terendah Untuk Mylar 1 nf ........... 41
4.11 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Terendah Untuk Mylar 220 nf ....... 42
4.12 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Tertinggi Untuk Mylar 220 nf ....... 43
4.13 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Tertinggi Untuk Mylar 150 nf ....... 44
4.14 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Terendah Untuk Mylar 150 nf ....... 45
4.15 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Terendah Untuk Mylar 100 nf ....... 46
4.16 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Tertinggi Untuk Mylar 100 nf ....... 47
4.17 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Terendah Untuk Mylar 47 nf ......... 48
4.18 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Tertinggi Untuk Mylar 47 nf ......... 49
4.19 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Terendah Untuk Mylar 27 nf ......... 50
4.20 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Tertinggi Untuk Mylar 27 nf ......... 51
4.21 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Tertinggi Untuk Mylar 39 nf ......... 52
4.22 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Terendah Untuk Mylar 39 nf ......... 53
4.23 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Tertinggi Untuk Mylar 22 nf ......... 54
4.24 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Terendah Untuk Mylar 22 nf ......... 55
4.25 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Terendah Untuk Mylar 10 nf ......... 56
4.26 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Tertinggi Untuk Mylar 10 nf ......... 57
4.27 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Terendah Untuk Mylar 33 nf ......... 58
4.28 Gelombang Pada Frekuensi Nilai Tertinggi Untuk Mylar 33 nf ......... 59
4.29 Gelombang Dengan Beban Lampu Pijar 5 Watt 220 Volt ................... 61
4.30 Gelombang Dengan Beban Lampu Pijar 10 Watt 220 Volt ................. 62
4.31 Gelombang Dengan Beban Lampu Pijar 15 Watt 220 Volt ................. 62
4.32 Gelombang Dengan Beban Lampu Pijar 20 Watt 220 Volt ................. 63
4.33 Gelombang Dengan Beban Lampu Pijar 25 Watt 220 Volt ................. 64
4.34 Gelombang Dengan Beban Lampu Pijar 30 Watt 220 Volt ................. 64
4.35 Gelombang Dengan Beban Lampu Pijar 35 Watt 220 Volt ................. 65
4.36 Gelombang Dengan Beban Lampu Pijar 40 Watt 220 Volt ................. 66
4.37 Gelombang Dengan Beban Lampu Pijar 45 Watt 220 Volt ................. 66
4.38 Gelombang Dengan Beban Lampu Pijar 50 Watt 220 Volt ................. 67
4.39 Gelombang Dengan Beban Lampu Pijar 55 Watt 220 Volt ................. 68
4.40 Grafik Tegangan Output Inverter Terhadap Perubahan Beban
5 Watt Sampai 55 Watt 220 Volt ......................................................... 70
4.41 Grafik Perubahan Arus Input Terhadap Perubahan Beban .................. 72
4.42 Grafik Perubahan Arus Output Terhadap Perubahan Beban ............... 73
4.43 Grafik Perubahan Daya Output dan Daya Input Akibat Perubahan .... 75
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang dan Masalah
Indonesia ialah sebuah negara yang begitu besar, indonesia juga termasuk salah satu
negara dengan jumlah penduduk terbanyak didunia, dimana jumlah penduduknya ±
200 Juta jiwa itu tersebar dari sabang sampai marauke dan tersebar di 33 Provinsi,
dengan data tersebut belum semua penduduk itu merasakan nikmatnya memakai
energi lisrik yang kita rasakan sekarang maupun memakai peralatan elektronika untuk
menunjang kebutuhan kehidupan sehari-hari. Disebagian perjuru nusantara ini masih
banyak kita temui wilayah yang masih belum tersentuh pelayanan PLN, oleh karena
itu penggunan sel surya/aki ialah langkah alternatif untuk mengganti/ menghasilkan
sebuah arus listrik pengganti PLN yang akan digunakan untuk menghidupkan
peralatan elektronika. Tetapi sumber tegangan yang dihasilkan dari sel surya/aki
tersebut belum mampu menghidupkan sebuah peralatan elektronika dikarenakan hasil
dari sel surya/aki tersebut ialah tegangan DC 12 Volt yang telah tersimpan di sebuah
baterai, karena sebuah peralatan elektronika yang pada umumnya kita gunakan
mengharuskan menggunakan sumber tegangan AC 220 Volt.
2
Penggunaan peralatan elektronika pada zaman ini sangat begitu pesat, sehingga
sebuah peralatan elektronika tidak dapat dilepaskan dari kehidupan umat manusia,
peralatan elektronika sangat berguna untuk membantu kebutuhan primer kehidupan
manusia. Peralatan elektronika juga menjadi sahabat sejati manusia untuk melakukan
kegiatan sehari-hari karena dapat mempermudah pekerjaan dan kegiatan yang setiap
hari selalu dilakukan. Namun pada akhir-akhir ini aliran listrik dari PLN seringkali
terputus karena suatu gangguan atau karena adanya pembagian suplay tegangan dari
pembangkit yang disebabkan oleh banyaknya pelanggan, sehingga kita tidak dapat
menggunakan peralatan elektronika.
Inverter adalah sebuah rangkaian yang dapat diaplikasikan untuk menggantikan peran
dari PLN pada saat terjadinya pemadaman atau gangguan dari PLN seperti yang
sering kita alami belakangan ini, inverter ini berfungsi sebagai penyedia listrik
cadangan baik di kendaraan maupun dirumah, sebagai emergency power saat aliran
listrik rumah padam. Selain itu di masa mendatang, inverter akan memegan peranan
penting dalam mengubah energi DC dari sumber energi terbarukan menjadi energi
listrik AC yang kita gunakan sehari-hari. Dalam aplikasinya, inverter ini dapat
digunakan pada perangkat rumah tangga, komputer, peralatan pertukangan, pompa
air, kipas angin, sistem suplai energi pada rumah di daerah terpencil dan berbagai
barang elektronik lainnya.
Maka dari pada itu tugas akhir ini membuat sebuah alat yaitu inverter yang fungsinya
dapat mengubah tegangan DC 12 Volt menjadi AC 220 Volt sehingga sebuah
peralatan elektronika dapat digunakan walaupun tanpa adanya aliran listik PLN.
3
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini ialah :
Membuat sebuah inverter dengan IC TL 494 menggunakan sumber masukan DC 12
Volt dengan keluaran AC 220 Volt dengan frekuensi 60 Hz.
1.3 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini ialah :
Dengan alat ini kita dapat menggunakan peralatan elektronika dengan sumber sel
surya/aki.
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam tugas akhir ini ialah :
Membuat suatu inverter dengan IC TL 494 menggunakan masukan DC 12 Volt
keluaran AC 220 Volt dengan frekuensi 60 Hz.
1.5 Perumusan Masalah
Perumusan masalah dalam tugas akhir ini ialah :
Bagaimana membuat suatu inverter menggunakan IC TL 494 dengan DC 12 Volt
sebagai masukan dan AC 220 Volt sebagai keluarannya dengan frekuensi 60 Hz
4
1.6 Hipotesis
Dengan menggunakan IC TL494 sebagai pembangkit sinyal AC maka akan
dihasilkan sebuah inverter DC 12Volt dengan keluaran sinyal sinusoidal AC 220 Volt
dan frekuensi 60 Hz.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Penelitian yang membahas tentang inverter sudah cukup banyak, jadi perlu
dilakukan penelitian lebih lanjut lagi sehingga teknologi pada bidang ini dapat
lebih dikembangkan. Berikut ini merupakan beberapa penelitian yang telah
dilakukan berkaitan dengan inverter.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan Syaifulhaq pada tahun 2008, yang
menjelaskan tentang perancangan inverter half bridge zero voltage switching pada
aplikasi ballast elektronik untuk lampu high pressure sodium. Inverter yang
dibangun ini menggunakan IC TL494 sebagai sinyal pemicu mosfet, sinyal
pemicuan dari IC TL494 ini selanjutnya dilewatkan ke rangkaian driver dan
output dari driver ini yang akan memicu gate MOSFET. Tegangan keluaran
transformator pulsa tidak boleh melebihi 20 Volt tiap siklus positif atau negatif
sebab akan mengakibatkan gagal pada MOSFET sebab tegangan VGS MOSFET
IRF P460 adalah 20 Volt. Tegangan negatif ini berguna untuk membantu
mempercepat pengosongan muatan pada gate ketika MOSFET turn-off. Hasil
yang diperoleh pada sumulasinya ialah lampu sodium bertekanan tinggi (High
Pressure Sodium Lamp) dapat disuplay oleh tegangan AC dengan frekuensi tinggi
dengan bantuan inverter frekuensi tinggi dan daya lampu dipengaruhi oleh
frekuensi inverter, semakin tinggi frekuensi inverter semakin rendah daya pada
lampu, ditunjukkan dengan semakin redupnya lampu, dan sebaliknya semakin
6
rendah frekuensi inverter maka daya lampu semakin tinggi dan lampu semakin
cerah.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Fadhli MR pada tahun 2010, yang
membahas tentang salah satu peralatan elektronika yaitu inverter yang berfungsi
mengubah tegangan DC menjadi tegangan AC, salah satunya adalah DC 12 Volt
menjadi tegangan 220 AC 50Hz dan gelombang keluarannya sinusoidal. Inverter
yang dibangun dilengkapi dengan low pass filter (LPF) yang merupakan suatu
rangkaian yang meneruskan sinyal-sinyal yang memiliki frekuensi dibawah
frekuensi transisinya, dan melemahkan sinyal-sinyal yang memiliki frekuensi
diatas frekuensi transisinya. Disain rangkaian yang dibuat memiliki keunggulan
karena untuk penguat 2 fasa yang berbeda cukup menggunakan 2 rangkaian
driver dan final yang identik. Tidak diperlukan transistor yang saling
komplementer seperti pada rangkaian penguat push-pull. Konsekuensi yang ada
adalah kebutuhan akan suatu transformator step-up yang memiliki CT pada
kumparan primernya. Selain itu tegangan keluaran yang dihasilkan tidak dapat
mencapai 220V, hal ini disebabkan karena pengaruh jumlah lilitan yang dipakai.
Untuk mendapatkan tegangan keluaran yang diinginkan dimungkinkan dengan
pembuatan trafo sesuai dengan perhitungan yang ada.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Nugroho Utomo dkk pada tahun
2013, yang membahas tentang perancangan inverter jembatan penuh dengan
rangkaian pasif LC beban paralel. Inverter yang dibuat menggunakan rangkaian
kontrol IC TL494 yang berguna untuk memicu gate pada MOSFET. Dalam
pembuatan alat ini banyak terjadi rugi-rugi sehingga mendapatkan nilai yang
berbeda dari perhitungan. Pada perhitungan tegangan keluaran, tidak
7
memperhitungkan nilai tegangan harmonisa yang terjadi, tetapi pada alat ukur
(oscilloscope) hal itu ikut diperhitungkan. Pada komponen induktor tidak hanya
terdapat nilai induktif, tetapi juga memiliki nilai kapasitif dan resistif. Pada
komponen kapasitor tidak hanya terdapat nilai kapasitif, tetapi juga memiliki nilai
indukktif dan resistif. Pada komponen resistor (beban) memiliki efek skin effect
yaitu terjadinya perubahan nilai resistansi menjadi lebih besar sesuai dengan
kenaikan frekuensi. Hal-hal tersebut yang menjadi penyebab pergeseran nilai
tegangan dan frekuensi antara perhitungan dengan pengukuran.
Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Tomi Yanto 2015, yang membahas
tentang perancangan inverter push pull 12 Volt DC – 220 Volt AC. Inverter yang
dibuat ini menggunakan IC MN4047B sebagai sumber gelombang kotak,
pemilihan IC MN4047B sebagai sumber gelombang kotaknya ialah karena IC
dapat membangkitkan dua gelombang kotak dengan daya rendah dan dalam mode
stabil dan mempunyai frekuensi keluaran yang baik serta cukup stabil.
2.1 Inverter
Inverter merupakan suatu alat elektonika yang berfungsi mengubah dari sumber
tegangan arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC) dengan besaran
tegangan dan frekuensinya dapat diatur. Inverter disebut sebagai inverter catu-
tegangan (voltage-fed inverter-VFI) apabila tegangan masukan selalu dijaga
konstan, disebut inverter catu-arus (current-fed inverter-CFI) apabila arus
masukan selalu dipelihara konstan, dan disebut inverter variabel (variable DC
linked inverter) apabila tegangan masukan dapat diatur (Djatmiko.2010). Inverter
banyak diaplikasikan pada pengaturan kecepatan motor arus searah (AC)
(Nasution.2012), Uninteruptable
rumah tangga arus searah (AC) yang dicatu dari baterai mobil (Nazaruddin.2011).
Pengaruh jumlah lilitan
yang dihasilkan tidak dapat mencapai 220
keluaran yang diinginkan dimungkinkan dengan pembuatan trafo sesuai dengan
perhitungan yang ada
2.1.1 Prinsip Kerja Inverter
Prinsip kerja inverter
sakelar. Bila sakelar S1 dan S2 dalam kondisi on maka akan mengalir aliran arus
DC ke beban R dari arah kiri ke kanan, jika yang hidup adalah sakelar S3 dan S4
maka akan mengalir aliran arus DC ke beban R dari arah kanan ke kiri. Inve
biasanya menggunakan rangkaian modulasi lebar pulsa
(PWM) dalam proses
Uninteruptable power supply (UPS) dan peralatan
rumah tangga arus searah (AC) yang dicatu dari baterai mobil (Nazaruddin.2011).
jumlah lilitan pada trafo yang dipakai menyebabkan tegangan k
yang dihasilkan tidak dapat mencapai 220Volt, untuk mendapatkan tegangan
keluaran yang diinginkan dimungkinkan dengan pembuatan trafo sesuai dengan
perhitungan yang ada (Fadhli.2010).
Prinsip Kerja Inverter
nverter dapat dijelaskan pada Gambar 2.1 dengan menggunakan 4
sakelar. Bila sakelar S1 dan S2 dalam kondisi on maka akan mengalir aliran arus
DC ke beban R dari arah kiri ke kanan, jika yang hidup adalah sakelar S3 dan S4
maka akan mengalir aliran arus DC ke beban R dari arah kanan ke kiri. Inve
biasanya menggunakan rangkaian modulasi lebar pulsa pulse width modulation
PWM) dalam proses konversi tegangan DC menjadi tegangan AC.
Gambar 2.1 Prinsip Kerja Inverter
8
(UPS) dan peralatan-peralatan
rumah tangga arus searah (AC) yang dicatu dari baterai mobil (Nazaruddin.2011).
menyebabkan tegangan keluaran
endapatkan tegangan
keluaran yang diinginkan dimungkinkan dengan pembuatan trafo sesuai dengan
dengan menggunakan 4
sakelar. Bila sakelar S1 dan S2 dalam kondisi on maka akan mengalir aliran arus
DC ke beban R dari arah kiri ke kanan, jika yang hidup adalah sakelar S3 dan S4
maka akan mengalir aliran arus DC ke beban R dari arah kanan ke kiri. Inverter
pulse width modulation
onversi tegangan DC menjadi tegangan AC.
9
2.2 Full Bridge inverter
Full bridge inverter pada Gambar 2.2 adalah rangkaian dasar untuk mengubah
dari DC ke AC. Tegangan keluaran AC dapat dikendalikan dengan mengatur
urutan penyalaan dan pemadaman saklar dari masukan DC. Tegangan keluaran
Vo dapat menjadi +Vdc, -Vdc atau nol tergantung pada saklar yang ditutup.
Tabel 2.1 Tegangan keluar dari kombinasi saklar
Switches closed Output voltage Vo
dan
dan
dan
dan
+
−
0
0
+ S1 S3
- + −
S2 S4
Gambar 2.2 Full Bridge Inverter.
10
Untuk S1 dan S4 tidak diharuskan tertutup secara bersamaan, demikian juga S2
dan S3 karena akan berakibat hubung singkat pada sumber DC. Pada kenyataanya
saklar yang sebenarnya tidak dapat dihidupkan dan dimatikan secara seketika.
Oleh karenanya, waktu transisi pensaklaran harus diperhitungkan dalam
pengendalian saklarnya. Setiap kali terjadi overlap pada saklar konduksi akan
mengakibatkan hubung singkat pada rangkaian, kadang-kadang disebut juga
dengan gangguan "shoot-through" pada tegangan sumber DC. Waktu terjadinya
hubung singkat tersebut disebut dengan waktu "blinking"( Hart.1997). Pengaruh
perubahan nilai perioda terhadap pensaklaran (switching) transistor daya IGBT
dari rangkaian inverter satu fasa, frekuensi dan tegangan keluaran inverter adalah
terlihat bahwa semakin kecil nilai perioda yang diberikan untuk melakukan
pensaklaran (switching) transistor daya IGBT, berarti semakin cepat waktu yang
dibutuhkan untuk pensaklaran, maka frekuensi dan tegangan keluaran yang
dihasilkan oleh inverter semakin besar, begitu untuk sebaliknya (Haryanto.2011).
2.3 Half Bridge Inverter
Gambar 2.3 merupakan rangkaian dasar half bridge inverter satu-fasa dengan
beban resistif dan bentuk gelombangnya. Dalam rangkaian Gambar 2.3 diperlukan
dua buah kapasitor untuk menghasilkan titik N agar tegangan pada setiap
kapasitor Vi/2 dapat dijaga konstan. Sakelar S+ dan S- mereprensentasikan
sakelar elektronis yang mencerminkan komponen semikonduktor daya. Sakelar
S+ dan S- tidak boleh bekerja secara bersama-sama, karena akan terjadi hubung
singkat rangkaian.
Kondisi ON dan OFF
dalam hal ini menggunakan prinsip PWM. Prinsip PWM dalam rangkaian ini
membandingkan antara sinyal modulasi Vc (dalam hal ini tegangan bolak
luaran yang diharapkan) dengan sinyal pembawa deng
gergaji (V∆). Secara praktis, jika Vc > V
S- akan OFF, dan jika Vc < V
ON. (Djatmiko.2010)
Gambar 2.3 Half Bridge Inverter
OFF dari sakelar S+ dan S- ditentukan dengan teknik modulasi,
dalam hal ini menggunakan prinsip PWM. Prinsip PWM dalam rangkaian ini
membandingkan antara sinyal modulasi Vc (dalam hal ini tegangan bolak
luaran yang diharapkan) dengan sinyal pembawa dengan bentuk gelombang gigi
). Secara praktis, jika Vc > V∆ maka sakelar S+ akan
, dan jika Vc < V∆ maka sakelar S+ akan OFF dan sakelar S
. (Djatmiko.2010)
11
ditentukan dengan teknik modulasi,
dalam hal ini menggunakan prinsip PWM. Prinsip PWM dalam rangkaian ini
membandingkan antara sinyal modulasi Vc (dalam hal ini tegangan bolak-balik
an bentuk gelombang gigi-
maka sakelar S+ akan ON dan sakelar
dan sakelar S- akan
12
2.4 Push Pull Inverter
Secara sederhana prinsip kerja inverter push pull dapat dijelaskan pada
Gambar 2.4
Gambar 2.4 Prinsip Kerja Inverter Push Pull
Dengan menutup S1 maka arus yang mengalir ke trafo adalah I1,
sedangkan pada saat menutupnya S2 (S1 buka) maka yang mengalir adalah
I2. Selanjutnya dengan mengulang-ulang proses diatas maka akan dihasilkan
tegangan bolak-balik (AC) yang kemudian tegangannya dinaikkan dengan
transformator (Ariwibowo Cahyo.2010).
2.5 Inverter Yang Akan Dipakai
Pada penelitian ini inverter yang dipakai berjenis inverter push pull dengan
menggunakan IC TL494. Rangkaian inverter ini berfungsi untuk mengubah
tegangan 12 Volt DC dari aki menjadi tegangan 220 Volt AC dengan
frekuensi 60 Hz. Inverter ini menggunakan IC TL494 sebagai penghasil
gelombang kotaknya.
13
2.6 Rangkaian Untuk Penghasil Pulsa
Pensaklaran sederhana pada Full Bridge inverter menghasilkan tegangan keluaran
kotak. Saklar-saklar akan menghubungkan beban terhadap + ketika dan
ditutup atau - ketika dan ditutup. Periode pensaklaran tegangan beban
antara + dan - menghasilkan tegangan kotak pada sisi beban. Meskipun
tegangan keluaran tidak sinusoidal tetapi sudah memenuhi untuk beberapa
aplikasi beban AC. Bentuk gelombang arus pada beban tergantung pada
komponen beban. Untuk beban resistif bentuk gelombang arusnya sama dengan
tegangan keluaran. Sedangkan untuk beban induktif, bentuk gelombang arusnya
akan lebih sinusoidal dari pada tegangannya karena sifat induktansi sebagai filter
(Hart W. Daniel., 1997).
2.6.1 IC TL494
IC TL494 adalah sebuah perangkat kontrol frekuensi untuk membangkitkan
sebuah pulse-width modulation (PWM), perangkat ini menawarkan fleksibilitas
untuk menyesuaikan power- supply sirkuit kontrol untuk aplikasi tertentu. Sinyal
keluaran dari perangkat ini memiliki 2 chanel gelombang, yang terdapat pada kaki
pin 9 dan 10. Kedua chanel tersebut memiliki kondisi yang saling berbeda dimana
ketika chanel 1 dalam kondisi high maka chanel 2 dalam kondisi low.
Table 2.2 Penjelasan Pin IC TL 494
Pin
1 Error Amplifier 1 non inverting
menurunkan duty
2 Error Amplifier 2 inverting
menurunkan duty cycle
3 Feedback, input
Gambar 2.5 Blok Diagram IC LM 494
Gambar 2.6 Pin Out IC TL 494
Penjelasan Pin IC TL 494
Penjelasan kaki pin
Error Amplifier 1 non inverting, jika tegangannya melebihi pin 2, akan
duty cycle PWM 1
Error Amplifier 2 inverting, jika tegangannya kurang dari pin 1, akan
duty cycle PWM 1
Feedback, input ke komparator PWM dan output dari kedua
14
, jika tegangannya melebihi pin 2, akan
, jika tegangannya kurang dari pin 1, akan
dari kedua error amplifier
15
(setelah lewat masing masing dioda)
4 Dead Time Control, mengatur delay atara output 1 ON dan output 2 ON, jika
semakin dekat jaraknya, transistor power akan short (perpengaruh pada
mode PUSH PULL bridge) karena sebelum transistor 1 OFF penuh,
transistor kedua sudah ON, jadi ON bersamaan, untuk menghindarinya,
diperlukan delay, diatur oleh pin ini, semakin besar tegangannya, semakin
lama delaynya.
5 CT, kapasitor untuk waktu, dipadukan dengan RT di pin 6, membentuk
osilator RC, nilainya bisa dari 470pF sampai 10uF
6 RT, resistor untuk waktu, nilainya dari 1k8 sampai 500k
7 GND, ground untuk power supply IC ini
8 C1, kolektor transistor output 1, mampu mengalirkan arus 200mA
9 E1, emitter transistor output 1
10 E2, emitter transistor output 2
11 C2, kolektor transistor output 2
12 VCC, tegangan kerja IC ini, dari 7 sampai 40 volt
13 Output kontrol, jika 1 maka outputnya diambil dari flip flop ( berlawanan,
untuk mode push pull ), jika 0, kedua outputnya sama.
14 VREF, tegangan referensi, pin ini mengeluarkan tegangan 5 volt
15 Error Amplifier 2 inverting, jika tegangannya kurang dari pin 16, akan
menurunkan duty cycle PWM 2
16 Error Amplifier 1 non inverting, jika tegangannya melebihi pin 15, akan
menurunkan duty cycle PWM 2
16
2.7 Pulse Width Modulation (PWM)
Pulse width modulation (PWM) secara umum adalah sebuah cara memanipulasi
lebar sinyal yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda, untuk
mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. Beberapa contoh aplikasi PWM
adalah pemodulasian data untuk telekomunikasi, pengontrolan daya atau tegangan
yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan, serta
aplikasi-aplikasi lainnya. PWM dihasilkan dengan membandingkan gelombang
fundamental (sinus) dan gelombang pembawa (segitiga) secara diskret dengan
metode look up table. Kemudian dari titik potong kedua gelombang tersebut akan
dihasilkan deretan pulsa dengan duty cycle yang berbeda dan frekuensi sinyal
pembawa haruslah kelipatan dari frekuensi sinyal fundamentalnya agar dihasilkan
PWM yang simetris (Rusdiyanto.2004)
Gambar 2.7 Sinyal PWM
Pembangkitan sinyal PWM yang paling sederhana adalah dengan cara
membandingkan sinyal gigi gergaji sebagai tegangan carrier dengan tegangan
referensi menggunakan rangkaian op-amp comparator.
17
Gambar 2.8 Rangkaian PWM Analog
Cara kerja dari komparator analog ini adalah membandingkan gelombang
tegangan gigi gergaji dengan tegangan referensi seperti yang terlihat pada Gambar
2.9 dibawah.
Gambar 2.9 Pembentukan Sinyal PWM
Saat nilai tegangan referensi lebih besar dari tegangan carrier ( gigi gergaji )
maka output comparator akan bernilai high. Namun saat tegangan referensi
bernilai lebih kecil dari tegangan carrier, maka output comparator akan bernilai
low. Dengan memanfaatkan prinsip kerja dari komparator inilah, untuk mengubah
18
duty cycle dari sinyal output cukup dengan mengubah-ubah besar tegangan
referensi. Pada metode digital setiap perubahan PWM dipengaruhi oleh resolusi
dari PWM itu sendiri. Misalkan PWM digital 8 bit berarti PWM tersebut memiliki
resolusi 28 = 256, maksudnya nilai keluaran PWM ini memiliki 256 variasi,
variasinya mulai dari 0 – 255 yang mewakili duty cycle 0 – 100% dari keluaran
PWM tersebut.
Proses pembangkitan PWM secara digital dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu:
1. Dengan membangkitkan gelombang segitiga dan gelombang sinus secara
diskret dengan metode look up table. Kemudian dilakukan pembandingan
untuk masing-masing nilai amplitudo gelombang sinus dan segitiga seperti
pada Gambar 2.10. Cara ini sama halnya dengan membangkitkan gelombang
sinus analog dan gelombang segitiga analog secara digital.
2. Dengan mencari terlebih dahulu waktu untuk setiap pulsa masing-masing
sinyal penggerak, untuk dijadikan data dalam proses pembangkitan sinyal
penggerak secara look up table. Cara inilah yang dipakai dalam perancangan
tugas akhir ini.
2.8 Rangkaian Pemicu
Rangkaian pemicu/ penyulut merupakan rangkaian yang digunakan untuk meng-
ON-kan SCR, transistor, atau MOSFET. Sesuai dengan sifat semikonduktor,
transistor dan MOSFET dapat digunakan sebagai sakelar elektronis untuk sumber
masukan tegangan searah (DC) saja, sedangkan SCR dapat digunakan sebagai
sakelar elektronis untuk sumber masukan tegangan bolak-balik (AC) maupun DC.
19
Transistor dan MOSFET merupakan komponen yang hanya dapat dioperasikan
sebagai switching dan controlling saja, Jika transistor dan MOSFET dioperasikan
sebagai switching, konfigurasi yang digunakan umumnya kolektor-emitor
bersama (common-CE) dan drain-source bersama (common-DS), dimana dengan
pengendalian arus basis pada transistor dan pengendalian tegangan pada
MOSFET akan dapat meng-ON dan OFF-kan rangkaian. Gambar 2.12 merupakan
rangkaian pemicu dasar yang digunakan untuk menyulut signal arus pada terminal
gate pada SCR, dengan cara menghidupkankan sakelar manual (Sw). Uraian
selanjutnya akan difokuskan pada rangkaian pemicu untuk SCR (Djatmiko.2010)
Gambar 2.10 Rangkian Pemicu Dasar (Djatmiko.2010)
2.8.1 Gate Driver
Gambar 2.11 Diagram Blok Gate Driver
20
Table 2.3 Penjelasan Pin Gate Driver
Pin Simbol Penjelasan
1 BST Sebuah kapasitor dihubungkan antara BST dan SW, pin
memegang tegangan bootstrap ini untuk MOSFET sisi tinggi
karena diaktifkan. Nilai kapasitor yang direkomendasikan adalah
antara 100 nF dan 1,0 nF.
2 IN Pin ini memiliki kontrol utama dari output drive.
3 OD Output nonaktifkan. Ketika rendah, operasi normal dinonaktifkan
memaksa DRVH dan DRVL rendah
4 VCC Sumber masukan.
5 DRVL Output drive untuk MOSFET lebih rendah.
6 PGND Daya ground. Harus terhubung erat dengan sumber MOSFET
lebih rendah.
7 SWN Beralih node. Terhubung ke sumber MOSFET atas
8 DRVH Output drive untuk MOSFET atas
III. METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Perancangan dan penelitian alat ini dilakukan dengan bertempat di Laboratorium
Terpadu Teknik Elektro, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Lampung.
3.2 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan untuk tugas akhir ini ialah:
1. 1 unit komputer pribadi (PC).
Komputer pribadi ini digunakan untuk mengolah data hasil pengujian, menyimpan
data gelombang yang dihasilkan inverter. Spesifikasi komputer pribadi (PC)
processor intel core 2 duo, memory 4 GB dengan sister operasi windows 7.
2. Multimeter digital.
Multimeter digital ini digunakan untuk mengukur besarnya tegangan yang keluar
dari transformator.
22
3. 1 unit solder untuk realisasi rangkaian.
1 unit solder ini digunakan untuk menyambungkan komponen pada rangkaian
PCB.
4. 1 unit Project Board.
Project board ini digunakan untuk simulasi awal rangkaian untuk mengetahui
masalah pada rangkaian tersebut.
5. 1 unit Transformator step-up 3A
Trafo ini digunakan untuk menaikkan tegangan dari 12 volt menjadi 220 volt.
6. IC TL 494
IC TL 494 ini digunakan untuk menghasilkan gelombang kotak.
7. Osiloskop
Osiloskop ini digunakan untuk menampilkan gelombang hasil pengujian.
8. Resistor
Fungsi resistor ini adalah sebagai penghambat arus listrik yg melewati sebuah
rangkaian, spesifikasi 4,7Ω, 10Ω, 470Ω.
23
9. Kapasitor
Fungsi kapasitor adalah sebagai penyimpan muatan listrik, selain berfungsi
sebagai penyimpan listrik, kapasitor juga dapat digunakan sebagai penyaring
frekuensi, spesifikasi 220nf, 100nf.
10. Transistor
Transistor ini digunakan untuk sebagai pemutus dan penyambung (switching)
dengan spesifikasi IRF3205 dan juga sebagai pembangkit frekuensi dengan
spesifikasi BD139 dan BD140.
11. Elco
Elco (electrolit condensator) biasanya sering disebut sebagai kapasitor polar, yang
berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Dalam kapasitor polar mempunyai dua
kutub yang berlainan pada setiap kakinya, sehingga didalam pemasangan
komponen ini tidak bisa terbalik maupun salah didalam pemasangan, dengan
spesifikasi 10 µf 25 Volt dan 470 µf 25 Volt.
12. Trimpot
Trimpot ini digunakan untuk mengubah nilai dari frekuensi dan lebar gelombang
keluarannya dengan spesifikasi 10K dan 50K.
24
13. aki
aki ini digunakan untuk mendapatkan tegangan input menuju inverter, sumber
tegangan yang diperlukan ialah 12 Volt.
3.3 Tahap Pembuatan Inverter
Adapun tahap pembuatan tugas akhir ini adalah :
1. Perancangan model pengujian
Pada penelitian ini perancangan model pengujian terdapat 3 tahap. Pertama
merancang gambar rangkaian pada software diptrace serta membuatnya pada
gambar layout. Diptrace merupakan salah satu perangkat lunak yang berfungsi
untuk mendisign PCB layout dan skematik pada rangkaian elektronika, software
diptrace merupakan salah satu bagian dari perkembangan multimedia yang
sangat berfungsi untuk memudahkan dalam merancang sebuah peralatan
elektronika dan memudahkan dalam merealisasi sebuah perancangan alat
elektronika. Kedua menentukan komponen yang akan dibutuhkan untuk
membuat alat ini, penentuan komponen sangat berpengaruh besar dalam
pembuatan alat ini, dimana setiap nilai pada komponen tersebut dapat
mempengaruhi berhasil atau tidaknya sebuah alat yang akan dibuat. Terakhir
adalah mencetaknya dalam papan PCB yang telah tergambar gambar rangkaian
untuk kemudian diuji untuk diambil datanya. Printed Circuit Board atau biasa
disingkat PCB adalah sebuah papan yang digunakan untuk mendukung semua
komponen-komponen elektronika yang berada diatasnya, papan PCB juga
25
memiliki jalur-jalur konduktor yang terbuat dari tembaga dan berfungsi untuk
menghubungkan antara satu komponen dengan komponen lainnya.
2. Rangkaian pengujian
Gambar 3.1 Rangkaian pengujian Inverter
Gambar 3.1 Menunjukkan rangkaian inverter yang akan dikerjakan pada penelitian
ini, rangkaian inverter ini dilengkapi dengan IC TL494. Rangkaian IC TL494
menghasilkan sebuah gelombang kotak dengan 2 kanal, kanal 1 dan kanal 2 dari hasil
keluaran IC TL494 ini memiliki jenis gelombang yang berbeda. Ketika kanal 1 pada
posisi high maka kanal 2 yang dihasilkan oleh IC TL494 ini dalam posisi low.
Gelombang sinyal yang dihasilkan oleh IC TL494 tersebut akan mengalir menuju
rangkaian penguat, komponen pada rangkaian penguat ini menggunakan 4 buah
transistor, 2 diantaranya tipe NPN dan 2 lainnya tipe PNP. Setelah melalui rangkaian
penguat selanjutnya menuju kerangkaian mosfet, komponen pada rangkaian mosfet
ini menggunakan 2 buah IRF yang diantaranya 2 buah IFR3205.
26
2. Diagram alir penelitian
Tidak
Ya
Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian
Mulai
Membuat gambar rangkaian
Berhasil
Menentukan komponen
Pengambilan data
Selesai
Kesimpulan dan Saran
Hasil dan Pembahasan
Studi Literatur
Persiapan Alat dan Bahan
Pembuatan alat
27
Keterangan dari diagram alir di atas adalah sebagai berikut:
a. Studi literatur
Dalam studi literatur dilakukan pencarian informasi atau bahan materi baik dari buku,
jurnal, maupun sumber-sumber lain yang berkaitan dengan penelitian ini.
b. Persiapan alat dan bahan
Setelah melakukan studi literatur, kemudian menyiapkan segala sesuatu yang
berkaitan dengan penelitian ini. Beberapa perangkat keras yang diperlukan seperti
transformator itu sendiri, alat ukur arus dan tegangan serta komputer. Sedangkan
perangkat lunak yang diperlukan seperti microsoft office untuk membantu dalam
pembuatan laporan, diptrace untuk perancangan gambar rangkaian dan osiloskop
digunakan untuk menampilkan hasil pengujian inverter .
c. Membuat gambar rangkaian
Untuk melakukan pengujian diperlukan rangkaian yang akan diuji, maka diperlukan
sebuah gambar yang nantinya akan dicetak di papan PCB agar dapat diuji. Membuat
gambar rangkaian ini diperlukan software diptrace, diptrace disini digunakan untuk
membuat rangkaian elektronika pada umumnya.
d. Menentukan komponen
Membuat gambar rangkaian menggunakan software diptrace tersebut, kemudian
dilakukan penentuan komponen untuk membuat inverter. Menentukan komponen ini
berdasarkan fungsinya komponennya.
28
e. Pembuatan alat
Jika gambar rangkaian sudah selesai maka menentukan komponen merupakan
langkah berikutnya untuk membuat inverter pada penelitian ini dan pembuatan alat
ini merupakan langkah untuk pengambilan data yang nantinya akan dibahas,
f. Berhasil
Berhasil ini dapat diartikan jika gambar rangkaian sudah tercetak pada papan PCB
dan komponen telah terpasang sesuai dengan fungsi dari masing-masing komponen,
maka proses berikutnya ialah mengetest apakah alat yang sudah dibuat sudah
menampilkan hasil gelombang atau tidak, jika tidak maka harus kembali lagi pada
proses membuat gambar rangkaian. Disini pembuatan gambar rangkaian sangat
menentukan apakah pengujian ini akan menghasikan gambar gelombang atau tidak,
gelombang yang diharapkan menghasilkan frekuensi 60 Hz dengan tegangan 220
Volt AC.
g. Pengambilan data
Setelah pembuatan gambar rangkaian selesai dan sudah tercetak pada papan PCB,
dan rangkaian sudah menghasilkan golombang, maka dilakukan pengambilab data,
pengambilan data disini meliputi pengambilan data dari hasil keluaran pada IC
TL494, kemudian dilanjutkan pengambilan data dengan beban lampu pijar 5-55 Watt
220 Volt AC, serta data pengujian antara beban terhadap arus dan daya input maupun
output nya juga.
29
h. Hasil dan pembahasan
Data yang diperoleh dari pengujian inverter ini merupakan gambar gelombang kotak
dengan dengan 2 kanal, dari gambar gelombang tersebut diketahui perbedaan dari
tiap pengujian.
i. Kesimpulan dan saran
Dari data yang sudah diolah dalam bentuk gambar gelombang dapat diambil beberapa
simpulan dan saran. Seperti perbedaan antara gelombang 1 dan gelombang lainnya
dan simpulan lainnya dan saran jika nantinya penelitian ini akan dilanjutkan kembali.
30
3.4 Blog Diagram
Secara umum pembuatan inverter 1 phasa dengan IC TL494 ini dapat dipresentasikan
dengan blok diagram yang ditunjukan pada Gambar 3.3 berikut :
Gambar 3.3 Blok Diagram Inverter 1 Phasa Dengan IC TL494
Terlihat pada Gambar 3.3 diatas, sistem pembuatan inverter 1 phasa dengan kontrol
IC TL494 disusun dari beberapa subsistem yaitu accumulator, rangkaian IC TL494,
rangkaian penguat, gate driver, mosfet dan transformator. Masing-masing subsistem
memiliki fungsi dan saling terhubung dengan subsistem lainnya.
Sehingga dapat dipaparkan urutan kerja dari blog diagram diatas yaitu :
− Accumulator
Accumulator pada rangkaian ini berfungsi untuk sumber tegangan, tegangan
yang diperlukan pada perancangan alat ini ialah sebesar 12 Volt DC.
Accumulator
Rangkaian IC TL494
Gate
Driver
Rangkain Penguat
Mosfet Transformator
Beban
31
− Rangkaian IC TL494
Rangkaian ICTL494 ini berfungsi untuk menghasilkan sebuah gelombang
kotak dengan 2 kanal, dimana 1 kanal pada posisi low dan 1 kalan pada posisi
high.
− Rangkaian penguat
Gelombang yang dihasilkan dari IC TL494 ialah sebuah gelombang kotak
yang akan menuju kerangkaian penguat. Pada rangkaian penguat ini memiliki
2 buah transistor daya yang akan bekerja (ON) jika pin basis (B) nya dikenai
tegangan (high). Saat pin basis (B) pada kondisi high, maka collector-emiter
(CE) akan bersifat menghantarkan arus.
− Gate driver
Gate driver ini berfungsi untuk menggerakkan gate pada rangkaian mosfet
dan mosfet akan berkerja jika gate pada mosfet dilalui tegangan.
− Mosfet
Mosfet akan bekerja jika gate pada rangkaiannya dilalui oleh tegangan.
32
− Transformator
Perancangan alat ini menggunakan sebuah transformator CT, pada alat ini
transformator berfungsi untuk menaikkan tegangan dari 12 Volt menjadi 220
Volt.
− Beban
Beban yang akan dipakai pada penelitian ini ialah sebuah lampu pijar dengan
besaran ukuran 5 sampai 55 Watt 220 Volt.
57
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Dari pembuatan alat inverter ini, dapat ditarik kesimpulan:
Pada rangkaian penghasil pulsa, dengan menggunakan kapasitor CT 220 nf dan
resistor RT yang terdiri dari resistor 4K7 dihubung seri dengan potensiometer 100 K
didapatkan frekuensi berkisar 55 Hz sampai 550 Hz, untuk menghasilkan output
inverter 60 Hz digunakan kapasitor CT 220 nf dan resistor RT 5,35 K.
B. Saran
Inverter ini dapat diaplikasikan untuk wilayah yang belum tersedia listrik karena alat
ini dapat membangkitkan tegangan sebesar 220 Volt AC untuk kebutuhan beban
pada daerah tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Syaifulhaq. 2008. Perancangan Inverter Half Bridge Zero Voltage Switching Pada Aplikasi Ballast Elektronik Untuk Lampu High Pressure Sodium. Universitas Diponegoro. Semarang Hart, Daniel W. Introduction To Power Electronics: International Edition. Prentice Hall International.London.1997. Djatmiko. W Istanto. 2010. Elektronika Daya. Universitas Negri Yogyakarta. Yogyakarta. TL494 Pulse-Width-Modulation Control. LM494. 1996. Circuits Texas instruments Utomo Nugroho. 2013. Perancangan Inverter Jembatan Penuh Dengan Rangkaian Pasif LC Beban Paralel. Universitas Diponegoro. Semarang Yanto Tomi. 2015. Perancangan Inverter Push Pull 12 Volt DC – 220 Volt AC. Universitas Maritim Raja Ali Haji. Kepulauan Riau Nazaruddin Nazris. 2011. Pembuatan Inverter Satu Phasa Berbasis Mikrokontroler Dengan Gelombang Sinus Untuk Kontinuitas Pelayanan Listrik. Politeknik Negeri Padang. Sumatera Barat.
Haryanto Heri. 2011. Pembuatan Modul Inverter sebagai Kendali Kecepatan Putaran Motor Induksi. Universitas Sultan Agung Tirtoyoso. Cilegon.
Ariwibowo Cahyo. 2010. Perancangan Inverter Dual Conversion Push Pull-Full Bridge Pada Aplikasi Fotovoltaik. Universitas Diponegoro. Semarang.
Rusdiyanto Agus. Susanto Bambang. 2008. Perancangan Inverter Sinusoida 1 Fasa dengan Aplikasi Pemrograman Rumus Parabola dan Segitiga Sebagai Pembangkit Pulsa PWM. Pusat Penelitian Tenaga Listrik dan Mekatronik – LIPI. Jawa Barat.