Mendisain Rangkaian Power Supply pada Rancang Bangun Miniatur Pintu Garasi Otomatis.

Transkripsi

1 Suwino, Mendisain Rangkaian Power Supply... Mendisain Rangkaian Power Supply pada Rancang Bangun Miniaur Pinu Garasi Ooais. Suwino Jurusan Teknik Elekro Fakulas Teknik Universias Riau e-ail : gail.co Absrak Tulisan ini enyajikan perancangan dan pebuaan power supply unuk dierapkan pada iniaur pinu garasi secara ooais enggunakan PLC Oron. Power Supply adalah suau pirani yang eegang peranan sanga pening unuk aplikasi sise konrol karena anpa kehadiran power supply suau sise idak dapa bekerja. Power supply pada ulisan ini dirancang unuk enghasilkan egangan 1 vol dan 5 vol arus searah. Power supply egangan 1 vol digunakan sebagai cau daya penggerak oor dala endriver sise pinu garasi ooais sedangkan egangan 5 vol difungsikan sebagai cau daya unuk sensor peancar dan peneria sehingga perinah disisi asukan pada PLC dapa bekerja secara ooais. Dari Hasil Pengujian perancangan dan pebuaan power supply sebagai cau daya iniaur pinu garasi secara ooais diperoleh kinerja yang bagus. Kaa Kunci : Power supply, Pinu garasi ooais Pendahuluan Seiap pirani elekronika ebuuhkan cau daya berupa egangan arus searah unuk bekerja. Meskipun baerai berguna dala pirani yang bisa dibawa-bawa aau pirani berdaya rendah, akan eapi waku operasinya erbaas. Suber daya yang udah didapa dengan elakukan proses penyearahan dari suber cau daya arus bolak balik (AC) yang ersedia dari PLN enjadi egangan arus searah (DC). Naun hasil proses penyearah egangan keluaran enghasilkan egangan arus searah dan koponen riak, dengan ibulnya kopoenen riak ersebu engakibakan kinerja cau daya enurun. Unuk eningkakan kinerja cau daya dari hasil proses penyearahan aka dilakukan penepaan filer berupa kapasior. Adapun ujuan dari pneliian ini adalah unuk elakukan sebuah rancangan power supply sebagai sebagai supply pengonrolan relay unuk endukung kinerja konrol PLC. Hasil rancang bangun power supply unuk pengonrolan sensor dan oor yang digunakan sebagai ala penggerak garasi ooais. Dan keluaran yang diharapkan dihasilkannya cau daya yang sesuai pada rancang bangun pinu garasi ooais. Tinjauan Pusaka Sebuah power supply dapa dibua dengan iga buah koponen uaa, yaiu ransforer, dioda penyearah, dan kapasior filer. Transforaor Pada dasarnya ransforaor erdiri dari dua kuparan yaiu kuparan prier dan kuparan sekunder. Diana egangan pada pada kuparan prier akan diransforasikan (diubah) pada kuparan sekunder, yang besarnya erganung dari asing-asing julah lilian pada kedua kuparan ersebu. Bila pada kuparan prier erdapa N1 lilian yang diberi suber egangan V1 dan pada kuparan sekunder erdapa N lilian aka pada kuparan sekunder erdapa egangan sebesar : N1 V V1...(1) N Dengan: V : egangan sekunder (V) V 1 : egangan prier (V) N : julah lilian sekunder N 1 : julah lilian prier Di dala ransforaor erjadi dua prinsip yaiu pada kuparan prier erjadi huku Oersed dan pada kupan sekunder erjadi huku Faraday, yang ana bunyi dari kedua huku adalah sebagai beriku: Huku Faraday berbunyi bahwa edan agne sais yang bergerak enuru fungsi waku akan enghasilkan egangan induksi yang keudian enghasilkan arus lisrik induksi. Huku Oersed enyaakan bahwa arus lisrik yang engalir pada kawa penghanar, aka disekiar kawa penghanar ersebu erjadi edan agne. 4 Journal of Elecrical Technology, Vol. 1, No. 1, Pebruari 016

2 Suwino, Mendisain Rangkaian Power Supply... ISSN : Pada pebuaan caa daya dc di perlukan ransforaor yang fungsinya sebagai penurun egangan dari egangan priernya yang inggi; isalnya sebesar 0 Vol aau 380 Vol, enjadi egangan yang lebih rendah pada bagian sekundernya, 6 Vol, 9 Vol, 1 Vol, aau 4 Vol. Ada dua jenis ransforaor penurun egangan yaiu ransforaor penurun egangan dengan CT (Cener Tap) dan ransforaor penurun egangan anpa CT. diunjukan pada Gabar 1. (a) (b) Gabar 1. (a). Trafo sep down anpa CT dan (b). Trafo sep down dengan CT Penyearah Penyearah (recifier) erupakan bagian dari cau daya yang berfungsi unuk engubah egangan bolak-balik aau AC enjadi egangan searah aau DC. Koponen yang berfungsi sebagai penyearah adalah dioda. Dala pebuaan cau daya enggunakan aca rangkaian penyearah yaiu 1. Rangkaian penyearah gelobang penuh dengan CT. Rangkaian penyearah gelobang penuh dengan dioda bridge. Konfigurasi penyearah sau fasa gelobang penuh diperlihakan pada Gabar. Prinsip kerja rangkaian penyearah (recifier) adalah egangan arus bolak balik yang berrasal dari PLN dengan egangan 0 vol dihubungkan ke ransforaor penurun egangan engggunakan eode cenre ap yang sisi sekundernya egangan 1 VAC, keudian gelobang arus bolak balik dengan egangan 1 vol disearahkan dengan enggunakan penyearah sau fasa gelobang penuh dengan dioda bridge. Dioda akan enyearahkan egangan 1 VAC enjadi 1 VDC dan 5 VDC.. Tegangan 1 VDC akan elalui sebuah kapasior yang berfungsi sebagai filer denyu pada egangan keluaran dioda dan Resisor berfungsi sebagai pebaas arus dan egangan.. IC regulaor berfungsi ensabilkan egangan 5 VDC. Apabila saklar pada posisi eruup aka arus akan engalir pada erinal blok 5 VDC dan 1 VDC dan apabila saklar pada posisi erbuka aka arus idak engalir pada erinal blok 5 VDC dan 1 VDC. Jika egangan asukkan penyearah gelobang penuh sau fasa ak erkendali dinyaakan v in V sin...() Adapun benuk gelobang egangan asukan dan egangan keluaran bersera arus keluaran dari kedua eoda penyearah sau fasa gelobang penuh diunjukkan pada Gabar 3 dan 4. Vs Vo Io I (a) vd Gabar 3. Benuk gelobang egangan asukan dan egangan keluaran bersera arus keluaran penyearah gelobang eode Jebaan (b) Gabar. (a). Penyearah gelobang penuh dengan CT (b). Penyearah gelobang penuh dengan dioda bridge Journal of Elecrical Technology, Vol. 1, No. 1, Pebruari

3 Suwino, Mendisain Rangkaian Power Supply... Vin penyearah. Tapis arus searah biasanya berupa L, C, aau LC. Vo Io I vd Gabar 5. Filer dengan enggunakan Kapasior Gabar 4. Benuk gelobang egangan asukan dan egangan keluaran bersera arus keluaran penyearah gelobang sau fasa eode Cenre Tap (CT) Tegangan keluaran arus searahnya ; V dc 1 V sin. d...(3) 0 Dan egangan keluaran efekifnya adalah V rs 1 sin. V d...(4) 0 Tegangan keluaran sesaanya adalah V 4V vo ( ) n,4,... 1 n 1 n 1 cos n...(5) Berdasarkan Gabar 3 dan 4 bahwa egangan peak inverse volage (PIV) unuk penyearah sau fasa enggunakan eode jebaan sebesar dan unuk eode cenre ap sebesar. Penyaring Kapasior (Filer Kapasior) Keluaran egangan arus searah yang dihasilkan oleh rangkaian penyearah bukanlah DC urni, sehingga dibuuhkan sebuah penyaring. Rangkaian filer ini enggunakan kapasior yang dileakkan elinasi erinal keluaran penyearah. Kapasior ini eraakan denyuan-denyuan ersebu dan eberikan suau egangan yang hapir DC urni, biasanya kapasior filer iu adalah sebuah kapasior elekroli dengan harga yang besar. Adapun konfigurasi peasangan kapasior sebagai filer diunjukkan pada Gabar 5 Besarnya kebuuhan nilai kapasiansi kapasior yang harus diepakan sehingga koponen riak keluaran penyearah dapa direduksi dinyaakan pada persaaan sebagai beriku; Keluaran dari hasil penyearah engandung riak aau haronisa, sehingga diperlukan apis sebagai penekanan riak aaupun haronisa yang ibul dari sisi keluaran Pada peneliian ini digunakan apis berupa kapasior C. Pada perancangan apis diperlukan penenuan besar haronisa dan frekuensi yang akan direduksi. Tapis arus searah digunakan unuk eperkecil riak egangan keluaran cau daya dengan cara elalukan arus riak haronisa ke-n pada kapasior C apis. Pada haronisa ke-n ersebu reakansi apis C haruslah jauh lebih kecil daripada ipedansi beban yang dicau adalah 1 Z beban /10...(6) nc Penenuan ipedansi dipilih pada saa beban puncak aau pada kondisi ipedansi iniu. Seenara ipedansi beban dapa diperoleh dari hasil perbandingan egangan beban dan arus beban yang ingin dibua. Jadi unuk enenukan paraeer kapasior yang dibuuhkan unuk ereduksi riak aaun haronisa disisi keluaran penyearah adalah I beban C 10...(7) nvbeban n adalah uruan frekuensi haronisa yang doinan uncul pada hasil keluaran penyearah Bahan dan Meode Peneliian Meode yang akan dilakukan dala erancang dan ebua power supply arus searah unuk cau daya iniaur pinu garasi ooais diperlukan power supply arus searah keluaran 1 V dan 5V. Power supply ersebu diperoleh dengan eanfaakan suber cau daya arus bolak balik yang ersedia dari PLN sebesar 0 vol, dan egangan arus bolak balik ersebu diurunkan enjadi 1 vol arus bolak balik enggunakan rsnsforaor penurun egangan, egangan bolak balik 1 vol disearahkan enjadi arus searah 1 vol elalui suau rangkaian penyearah sau fasa gelobang penuh dan elalui IC 7805 egangan keluaran power supply 1 Vdc, karena selain power supply 1 V, dibuuhkan juga power supply yang egangan keluaran 5 V, sehingga dari power supply keluaran 1 V diubah enjadi egangan arus searah 5 Vdc enggunakan IC LM Journal of Elecrical Technology, Vol. 1, No. 1, Pebruari 016

4 Suwino, Mendisain Rangkaian Power Supply... ISSN : Unuk enenukan spesifik egangan keluaran arus searah yang diinginkan 1 Vdc berdasarkan persaaan (1.3) dan persaaan (1.4) egangan keluaran arus searah V dc = / dan egangan efekif V rs belian skunder rafo adalah Vrs, sehingga egangan efekif belian skunder rafo berdasarkan persaaan (4) adalah Vdc 1 Vrs 13,3 vol sedangkan egangan aksiunya Vdc 1 18, 85vol Spesifikasi keapuan daya arus searah diinginkan 40VA pada beban aksiu, sehingga keapuan arus pada asing-asing belian sekunder rafo dihiung dari persaaan daya seu VA = V rs x I rs. Besarnya arus efekif belian Sekunder rafo adalah I rs = 40VA/13,3V = 3 apere. Jadi arus aksiu yang apu diarik oleh cau daya arus searah adalah I dc = VA/V dc = 40VA/1V = 3,3 apere. Kedua dala peilihan jenis dioda unuk elakukan proses penyearah adalah keapuan eelalukan arus beban dan egangan bias balik puncak (PIV). Cara enenukan keapuan dioda elalukan arus kapasias daya keluaran penyearah 40 VA, aka penenuan keapuan arus aksiu dioda dihiung dengan ebagikan kapasias daya erhadap dua kali egangan efekif keluaran penyearah. Pada perencanaan peneliian ini dirancang penyearah sau fasa gelobang penuh ipe jebaan, nilai peak inverse volage dioda inial saa dengan egangan aksiu skunder rafo V = V dc /, yang dala peneliian egangan arus searah dipilih 1 vol sehingga diperoleh egangan aksiu skunder rafo V = 18,85 vol dan arus aksiu sekunder rafo I = x I rs = x 3 apere saa dengan 4, apere. Berdasarkan keberadaan keersediaan koponen dipasaran dipilih dioda 5A/50V. Dari perolehan arus aksiu ersebu dienukan keapuan inial elalukan arus asing-asing iap dioda dengan ebagikan arus aksiu dioda dan akar dari dua. Karena rangkaian cau daya searah yang dirancang adalah ipe jebaan penuh, aka PIV dioda inial saa dengan egangan aksiu asukan dari suber asukan penyearah. Keiga engidenifikasikan uruan haronisa yang uncul dari hasil keluaran proses penyearah sau fasa gelobang penuh ak erkendali eode jebaan, sehingga dari uruan haronisa yang uncul disisi keluaran penyearah kia akan dapa enenukan paraeer apis yang fungsinya enekan aau ereduksi haronisa yang ibul disisi keluaran penyerah. Pada peneliian ini apis yang akan digunakan berupa apis kapasior C. Penenuan paraeer apis berdasarkan ipedansi beban iniu suau cau daya arus searah yang dirancang. Ipedansi iniu erjadi pada saa cau daya arus searah elayani beban aksiu. Rancangan suber cau daya arus searah yang dirancangan dengan spseifikasi egangan keluaran noinal 1 vol dan arus searah aksiu,9 apere, sehingga dari paraaer egangan dan arus keluaran dapa dienukan nilai kapasiansi kapasior yang harus diepakan pada sisi keluaran penyearah yang diharapkan diperoleh cau daya arus searah yang enghasilkan egangan dc urni. Adapun nilai kapasiansi kapasior C berdasarkan Persaaan (7) dengan eilih level frekuensi aksiu 50 Hz adalah : 103,3 A C.00F. 4 50Hz1V Berdasarkan keersediaan koponen kapasior yang ada dipasaran aka dipilih kapasior dengan kapasias.00 μf/50 vol. Rangkaian rancangan power supply secara elekronika seacara keseluruhan diapilkan pada Gabar 6. Hasil dan Pebahasan Penyearah (recifier) erupakan bagian dari cau daya yang berfungsi unuk engubah egangan bolak-balik aau AC enjadi egangan searah aau DC. Tegangan inpu disearahkan oleh dioda, egangan searah yang elewai dioda iu belu DC urni dan asih berdenyu unuk enghilangkan denyuan ersebu dengan enggunakan capasior yang berfungsi sebagai filer. Keluaran egangan dipasang IC regulaor unuk ensabilkan keluaran egangan. Dari hasil perancangan pebuaan power suply arus searah yang keluarannya 1 V dan 5 V dipilihlah ype dioda IN 5401 dengan keapuan 5A/50 V. Dengan apis C dengan nilai kapasiansi kapasiornya sebesar.00f/50v. Unuk enghasilkan egangan power suply 5 vol yang diperoleh dari egangan arus searah 1 V, aka di epakan IC LM Journal of Elecrical Technology, Vol. 1, No. 1, Pebruari

5 Suwino, Mendisain Rangkaian Power Supply... Koponen dan ype yang digunakan unuk ebua Penyearah (recifier) adalah bh dioda IN 5401, 4 bh dioda IN 400, 1 bh IC Regulaor LM 7805, bh kapasior 00 μf/ 50 V dan 1 bh resisor k oh. Hasil rancangan dan pebuaan power suply diunjukkan pada Gabar 7. Gabar 6. Rangkaian Perancangan Power Supply (Cau Daya) Gabar 7. Hasil Rangkaian Perancangan dan Pebuaan Power Supply 46 Journal of Elecrical Technology, Vol. 1, No. 1, Pebruari 016

6 Suwino, Mendisain Rangkaian Power Supply... ISSN : Pengujian ala dilakukan di laboraoriu konrol. pengujian ala rancang bangun pinu garasi ooais dengan enggunakan PLC OMRON CPM1A elipui seua bagian yang dilakukan secara berahap, yang berujuan unuk engeahui karakerisik ala saa diberi beban. Pengujian enggunakan ulieer digial. Analisa ala dilakukan unuk enganalisa karakerisik ala yang di dapa dari pengujian ala. Pengujian Rangkaian Power Supply Tabel 1. Pengujian Rangkaian Power Supply Vin (Vol) Vou (Vol) Analisa Pengujian Rangkaian Power Supply Tegangan inpu sisi prier ransforaor yang diharapkan 0 VAC. Karena egangan inpu sisi prier ransforaor engalai kenaikan dari egangan supply dari PLN yaiu 5. VAC. Tegangan oupu sisi sekunder ransforaor yang diharapkan adalah 1 VAC. Tegangan oupu sisi sekunder ransforaor engalai penurunan yaiu VAC dikarenakan egangan sisi sekunder engalai penurunan karena elah dibebani. Adapun rangkaian yang elah dibua diunjukkan pada Gabar 8. Pengujian Rangkaian Penyearah (recifier) Tabel. Pengujian Rangkaian Penyearah Jenis Penyearah Vin (VAC) Vou (VDC) Penyearah dengan CT Penyearah dengan dioda bridge Analisa Pengujian Rangkaian Penyearah (recifier) Tegangan inpu penyearah dengan CT adalah VAC dan egangan oupu 1.94 vol. Tegangan oupu engalai kenaikkan dikarenakan penyearah idak enggunakan IC regulaor unuk ensabilkan egangan keluaran dan pada saa di beri beban. Tegangan inpu penyearah dengan dioda bridge adalah VAC dan egangan oupu 4.99 vol. Tegangan oupu elah endekai 5 VDC dikarenakan penyearah dengan dioda bridge enggunakan IC regulaor unuk ensabilkan egangan pada saa di beri beban. Gabar 9. enunjukkan rangkaian penyearah yang elah dibua. Gabar 8. Blok Rangkaian Power Supply Gabar 9. Blok Rangkaian Penyearah (Recifier) Journal of Elecrical Technology, Vol. 1, No. 1, Pebruari

7 Kesipulan Hasil Perancangan dan pebuaan power suply yang enghasilkan egangan keluaran arus sesrah 1 vol dan 5 vol seelah dilakukan pengujian bekerja dengan baik Ucapan Teria Kasih Penulis engucapakan banyak eria kasih kepada Lebaga peneliian Universias Riau yang elah ebanu pendanaan unuk erselenggaranya peneliian ini. Dafar Pusaka Balza Achad, 007. Perograan PLC Menggunakan Siulaor. Yogyakara : Andi. Suwino, Mendisain Rangkaian Power Supply... Husano dan Thoas, 007. PLC (Prograable Logic Conrol). Yogyakara : Andi. Mohan, 004, Power Elecronics Converers Applicaion and Design, Jhon Wiley & Sons INC Third Ediion. Muhaad H. Rashid, 1993, Power Elecroniccs, Prinice Hall Inernaional, Second ediion. Suwino, 005, Analisis Rancang Bangun Konverer dc o dc Srep Down, Teknologi FT-UNRI Sepeber. Willia Bolon, 004. Prograable Logic Conroller (PLC) Sebuah Penganar Edisi Keiga. Jakara : Erlangga. Yuliano, 006. Panduan Prakis Belajar PLC (Prograable Logic Conroller). Jakara Elex Media Kopuindo. 48 Journal of Elecrical Technology, Vol. 1, No. 1, Pebruari 016