PEMANFAATAN DAN PEMBUATAN ALAT PENYEDIAAN DAYA LISTRIK SECARA OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN INVERTER 12V DC MENJADI 220V AC.

Transkripsi

1 PEMANFAATAN DAN PEMBUATAN ALAT PENYEDIAAN DAYA LISTRIK SECARA OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN INVERTER 12V DC MENJADI 220V AC Suharijanto 1 1) Dosen Fakultas Teknik Prodi Elektro Universitas Isalam Lamongan ABSTRAKSI Penelitian ini dilatarbelakangi oleh keinginan penulis pada masalah pemadaman listrik yang sering terjadi di daerah pedesaan, Belum adanya komplain dari masyarakat pedesaan menyebabkan banyak kerusakan alat pada PLN yang menyebabkan pemadaman di limpahkan ke pedesaan. Lokasi penelitian dilakukan di laboratorium Fakultas Teknik Universitas Islam Lamongan, dengan kondisi masih seringnya terjadi pemadaman listrik di desa-desa kecamatan Babat Lamongan, dimana dari hal diatas membuat penulis untuk mencoba membuat alat yang secara otomatis bisa menyala bila terjadi pemadaman arus listrik. Tujuan pembuatan alat ini agar masyarakat di pedesaan bisa menyalakan peralatan yang menggunakan listrik atau minimal bisa menyalakan penerangan dengan menggunakan listrik(lampu). Dari hasil penelitian didapatkan bahwa bila menggunakan accu 5AH dan diberi beban sebesar 100VA alat ini bisa bertahan kurang lebih menit. Kata Kunci : alat penyedian daya,otomatis, inverter I. PENDAHULUAN Sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi pada masa sekarang ini khususnya pada bidang keleistrikkan membawa banyak perubahan dalam pemakaian tenaga listrik. Kebutuhan akan listrik tidak hanya dibutuhkan dikita saja tetapi didesa-desa juga membutuhkannya. Kebutuhan listrik tidak hanya dibutuhkan oleh industri tetapi juga oleh non industri (rumah tangga). Di pedesaan sering terjadi pemadaman aliran listrik dibandingkan diperkotaan. Disamping di pedesaan banyak pepohonan juga karena tadak ada komplain dari masyarakat. Sehingga bila terjadi kerusakan pada pembangkit atau pada jaringan yang dipadamkan adalah pedesaan. Sehingga dengan itu penulis bermaksud untuk membuat inverter ini. Pembuatan alat ini dimaksudkan agar masyarakat pedesaan tidak lagi bingung mencari penerangan apabila terjadi pemadaman listrik dari PLN secara tiba-tiba untuk beberapa waktu. Peralatan ini dirancang dengan otomatis maksudnya bila listrik mati alat ini akan bekerja dengan sendirinya. II. Tinjauan Pustaka 2.1. Inverter Inverter berfungsi sebagai pengubah tegangan dari DC 12V menjadi AC 220V, sebagai pengubah tegangan inverter harus menghasilkan bentuk gelombang sinus yang baik dengan frekuensi 50Hz atau 60Hz Rangkaian Flip-Flop Rangkain Flip-Flop merupakan suatu rangkaian yang mempunyai dua keadaan yang berlainan dan stabil pada saat yang sama. Biasanya rangkaian Flip=Flop ini dipergunakan sebagai rangkain memori, pembagi frekuensi atau penghitung. Adapun jenis=jenis Flip-Flop ini ada empat macam, yaitu SR Flip-Flop, T Flip_Flop, D Flip-Flop, dan JK Flip-Flop. Keempat macam rangkaian ini dibangun dengan menggunakan komponen logic, seperti AND gate, NOR gate, serta kombinasi dari komponen logic tersebut. Dalam inverter ini menggunakan rangkain D Flip-Flop. Tujuannya untuk menghindarkan kemungkinan terjadinya keadaan output yang tak menentu, seperti terjadi SR Flip-Flop, maka digunakan input D yang diberikan pada AND gate I, sedangkan AND gate II diberikan informasi D yangf sudah melalui inverter terlebih dahulu seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

2 . Gambar 1. Rangkaian D Flip-Flop D input tersebut berfungsi sebagai pengontrol input yang menentukan bekerjanya Flip-Flop tersebut.tabel kebenaran dari gambar 1 dapat dilihat di bawah ini. Tabel 1. Tabel kebenaran D Flip-Flop Input Ouput D Q Q dengan cepat menjadi keadaan OFF dengan waktu yang dapat diabaikan. Atur wakty t 1 dan t 2 transistor dalam keadaan OFF (benar0benar OFF), tidak terdapat arus pada transistor, jadi walaupun tegangan masukan penuh dilewatkan pada transistor, transistor tidak terpengaruh oleh daya. Padan waktu t 2 transistor menjadi ON kembali. Pada frekuensi rendah, transistor bipolar memiliki sfisiensi yang lebih tinggi. Bila frejuensi naik, switching ON dan OFF bertambah. FET memiliki kemampuan switching yang lebih cepat dari bipolar. Untuk aplikasi 100 KHz, lebih efisien menggunakan FET, tetapi untuk frekuensi yang lebih rendah dapat digunakan bipolar. Berikut ini adalah gambar rangkaian inverter yang tidak dilengkapi pengotomatisan dari aki ke inverter dan lampu indikator DC ke AC : Rangkaian Penguat Rangkaian penguat adalah rangkaian yang terdiri dari beberapa transistor yang dirangkaia parallel dan dalam rangkaian inverter in berfungsi sebagai penguat daya pada transistor switching. Gambar 2. Rangkaian Penguat Paralel Switching Transistor Transistor Switching dapat dibentuk oleh transistor bipolar (BJT) atau transistor efek medan (MOSFET). Dalam rancangan ini menggunakan switching tegangan dengan transistor bipolar (BJT). Karakteristik ideal digambarkan pada gambar sebagai berikut : Vcc 0 t 1 t 2 Gambar 3. Karakteristik Ideal Saklar Transistor Dari t 0 ke t 1 transistor dalam kondidi ON, melewatkan arus ke beban secara ideal, tidak ada yang jatuh pada transistor, sehingga tidakm terjadi disipasi daya. Pada t 1 transistor menjadi OFF. Transistor merespon Gambar 4. Rangkaian Inverter 2.2. Baterai Baterai sebagai sumber arus listrik searah (DC) dapat dikelompokkan menjadi dua macam, yaitu baterai elemen kering dan elemen basah. Baterai dapat disebut juga dengan istilah accu atau accumulator yang berarti menghimpun. Baterai adalah suatu peralatan yang dapat menghasilkan energy listrik dengan melalui proses kimia. Baterai mempunyai 2 elektroda yaitu elektroda positif dan elektroda negatif. Suatu beban apabila terhubung dengan elektroda-elektroda baterai, maka akan timbul reaksi elektro kimia dan terjadilah aliran arus listrik dari kutub positif menuju negatif.

3 Konstruksi Aki Aki adalah baterai yang banyak di gunakan untuk kendaraan bermotor. Aki menjadi pilihan yang praktis karena dapat menghasilkan listrik cukup besar dan dapat diisi kembali. Sel aki terdiri atas anoda pb (timbal = timah hitam) dan katoda pbo 2 (timbal dioksida), keduanya merupakan zat padat, yang dicelupkan dalam larutan asam sulfat (lihat gambar). Kedua elektroda tersebut, juga hasil reaksinya, tidak larut dalam larutan asam sulfat, sehingga perlu memisahkan anoda dan katoda dan dengan demikian tidak diperlukan jembatan garam, Yang perlu dijaga sampai kedua elektroda tersebut saling bersentuhan. Gambar 6. Rangkaian Pengisi Aki/Baterai 2.3. Relay Relay merupak piranti untuk membuka dan menutupnnya kontak atau bisa sebagai saklar oromatis. Gambar 5. Baterai/Aki yang terdiri atas sel-sel yang dihubungkan seri Rangkaian pengisi Aki Rangkain ini berfungsi sebagai pengisan aki yang akan digunakan untukmmenyuplai inverter. Rangkain ini menggunakan SCR sebagai pengotomatisasi. Rangkaian ini bekerja menyuplai aki jika tegangan aki bekerja dibawah tegangan nominalnya dan akan memutuskan suplai jika tegangan aki telah mencapai tegangan nominalnya. Sumber dari rangkaian ini adalah jalajala PLN satu fasa yang tegangannya diturunkan oleh trafon step down dan disearahkan oleh rangkaian rectifier yang outputnya adalah 12 Volt, hal ini dikarenakan tegangan nominal pada aki adalah 12V. III. METODOLOGI 3.1. Metodologi Metode perancangan ini, akan dibahas langkah-langkah dalam pembuatan alat pada penyediaan daya listrik secara otomatis dengan menggunakan inverter 12V DC menjadi 220V AC yang terdiri dari : perancangan alat, pembuatan alat dan pengujian alat. Perancangan alat meliputi: (1) pembuatan diagram blok alat penyediaan daya listrik secara otomatis dengan inverter 12V DC menjadi 220V AC, dan sekaligus menjelaskan fungsi atau kegunaan dari masing-masing blok diagram tersebut.

4 Pada pembuatan alat, meliputi: (1) pembuatan skema rangkaian tiap diagram blok, dan (2) pembuatan skema rangkain keseluruhan alat penyediaan daya listrik otomatis. Untuk pengujian alat, meliputi: pengujian untuk mengetahui bekerjanya suatu alat penyediaan daya secara otomatis, baik secara per blok rangkaian maupun secara keseluruhan Blok Diagram Daftar komponen : R1 = 10 kω L1 = 1μH R2 = 100 kω R3 = 100 Ω R4 = VR 50 kω C1, C2 = 0,1 μf C3 = 0,01 μf C4 = 2700 μf/25 volt Q1, Q2 = TIP 41A Q3, Q4 = TIP 42A Trafo step up PLN Trafo step-down Inverte r Pengisian Aki Trafo stepup Relay Aki Suplemen relay out Pambuatan Skema Rangkaian Penyearah Tegangan Rangkaian ini diperguinakan untuk mengubah arus AC menjadi arus DC, yang nantinya dipergunakan untuk menghidupkan motor. Gambar 8. Blok diagram sistem penyediaan daya secara otomatis dengan inverter DC 12V menjadi AC 220V 3.3. Pembuatan Alat Tahap yang kedua setelah kita merancang membuat diagram blok adalah sekarang kita membuat skema rangkaian tiap blok diagram alat dan skema rangkaian keseluruhan, serta pembuatan alat jadinya. Pada tahap pembuatan alat pembuatan skema rangkaian ini meliputi : (1) rangkaian inverter, (2) rangkaian penyearah dan (3) rangkaian keseluruhan Gambar 10. Skema Rangkaian Penyearah Pembuatan Skema Rangkaian Inverter IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengujian inverter Tabel 2. Pengujian inverter tanpa beban Gambar 9. Skema Rangkain Inverter Rangkaian inverter, digunakan untuk mengubah sinyal DC menjadi sinyal AC. Adapun bentuk skema rangkaian diperlihatkan seperti pada gambar di atas. Pengujian inverter Tegangan 220v Daya >1000VA

5 Tabel 3. Pengujian inverter dengan beban lampu Beban (VA) Tegangan (V) Lama / waktu jam 20 menit jam 10 menit jam 7 menit menit menit Keterangan : Hasil pengujian diatas diambil dengan aki 5AH dan apabila menggunakan aki yang lebih besar (20AH - 60AH) dan kondisi aki yang masih bagus, maka waktunya akan lebih lama Pembahasan Pembuatan sistem penyediaan daya secara otomatis dengan menggunakan inverter DC 12V menjad AC 220V ini memanfaatkan kontak relay yang sebenarnya disesuaikan dengan tegangan masukan pada coilnya sehingga mampu untuk menghubungkan dan memutuskan kontak. Pada sistem penyediaan daya secara otomatis dengan menggunakan inverter DC 12V menjadi AC 22oV ini menggunakan seumber tegangan dari aki. Sebagai pengisian pada aki menggunakan sistem pengisian otomatis yang mendapat suplai dari PLN dan akan berhenti mengisi apabila teganmgan baterai kembali menjadi tegangan nominal. Untuk rangkaian inverter sebagai pengubah tegangan dari DC 12V menjad AC 220V menggunakan IC 4013 yang bekerja secara Flip=Flop dan transistor 2N3005 sebagai saklar penguat yang kemudian tegangan AC yang dihasilkan oleh inverter akan dinaikkan oleh trafo step up 10A. Proses pengujian pada sistem penyediaan daya otomatis ini tegangan yang dihasilkan oleh aki setelah melalui inverter adalah 220V AC dan daya yang kurang lebih 100VA selama 1-2 jam (menggunakan aki 25AH), hal ini terjadi karena kemampuan arus dari aki sangat kecil, selain itu arus dari beban juga saling mendukung terhadap lamanya alat yang digunakan. Perlunya sistem penyediaan daya secara otomatis di pedesaan, sehingga pada waktu listrik PLN mati, maka orang pedesaan tidak perlu bingung untuk mencari penerangan dalam waktu 2 3 jam. Di samping itu orang yang berada dipedesaan tidak perlu repot mencari penerangan dengan menggunakan minyakm tanah atau lilin. V. PENUTUP 5.1. Kesimpulan Setelah melakukan pembuatan dan pengujian alat, maka dapat disimpulkan : 1. Alat in (inverter) berfungsi untuk menghasilkan tegangan listrik sebesar 220V Ac dan dapat bekerja secara otomatis jika listrik PLN padam. 2. Pembuatan alat penyediaan daya listrik secara otomatis dapat dilakukan dengan cara menyiapkan bahan/alat yang dibutuhkan, meranncang rangkaian/skema alat yang akan dibuat, merakit bahan/alat yang sudah disiapkan dan pengujian alat yang akan dirakit. 3. Cara kerja alat penyediaan daya listrik secara otomatis dengan menggunakan inverter sebagai pemindah/transfer beban apabila listrik disediakan PLN padam dan aki sebagai sumbernya Saran. Dari uraian diatas pasti banyak sekali kekurangan disana-sini, yang disebabkan oleh keterbatasan penulis dalam proses pembuatan alat penyediaan daya secara otomatis ini. Oleh karena itu, penulis berharap demi berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi dalam bidang elektroniak, nantinya ada orang-orang yang dapat mengembangkan alat ini agar lebih sempurna, baik cara kerja alat atau daya yang dihasilkan oleh alat itu sendiri.

6 DAFTAR PUSTAKA Bird, Tong Kimia Fisika Untuk Universitas, Jakarta: PT. Granedia Ismail, A Rangkaian Elektyronika jilid II. Jakarta : PT. Gramedia Lister, Eugene C. 1989, Mesin Dan Rangkaian Listrik, Jakarta : Edomedia Malvino, 1996, Prinsip-Prinsip Elektronika Jilid II, Jakarta : Erlangga Omron smart otomation control, 1995, Singapura Purba, M. Hidayat, S. 1993, Ilmu Kimia Tentang Baterai<, Jakarta : Erlangga Purwanto, A. 1998, Hobi elektronika, Jakarta : Gramedia Panjaitan, R Mesin Listrik Arus Searah, Bandung : Widjaya Karya Sumanto, 1989, Mesin-Mesin Arus Listrik Searah, semarang : Karya Winata Wibisono, A. Hendro Baterai Sebagai Sumber tenaga DC di GI Sawahan, Surabaya : FTI ITATS