Pembuatan Modul Elektronika Daya Percobaan DC Regulator Circuit Dan Rectifier Dan Phase Control
PEMBUATAN MODUL ELEKTRONIKA DAYA PERCOBAAN DC
REGULATOR SIRKUIT DAN RECTIFIER DAN PHASE CONTROL
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh :
RICKYANDA DOMMY PRATAMA
20131150512040
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
LEMBAR PENGESAHAN
PEMBUATAN MODUL ELEKTRONIKA DAYA PERCOBAAN DC REGULATOR CIRCUIT DAN RECTIFIER
DAN PHASE CONTROL
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Diploma (D3) Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
RICKYANDA DOMMY PRATAMA
201310150512040
Tanggal Ujian
: 24 Oktober 2015
Periode Wisuda
:
November 2015
Disetujui Oleh:
1. Ir.Nurhadi,MT
(Pembimbing I)
NIP : 10890090183
2. Ir.Nur Khasan,MT
(Pembimbing II)
NIP : 10802030393
3. Ir.Diding Suhardi,MT
NIP : 10892100286
4. M.Chasrun Hasani,ST.MT
NIP: 196808071995031003
(Penguji I)
(Penguji II)
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Ir. Nur Alif Mardiyah, MT
NIP : 10892030257
LEMBAR PERSETUJUAN
PEMBUATAN MODUL ELEKTRONIKA DAYA PERCOBAAN DC
REGULATOR CIRCUIT DAN RECTIFIER DAN PHASE CONTROL
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Diploma (D3) Teknik
Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
RICKYANDA DOMMY PRATAMA
201310150512040
Diperiksa dan disetujui Oleh
Pembimbing I
Pembimbing II
Ir.Nurhadi,MT
Ir.Nur Khasan,MT
NIP : 10890090183
NIP : 10802030393
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
NAMA
: RICKYANDA DOMMY PRATAMA
Tempat/Tgl Lahir
: Malang/ 1 Juli 1990
NIM
: 201310150512040
FAK./JUR.
: TEKNIK/ELEKTRO
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir kami dengan judul “ PEMBUATAN MODUL
ELEKTRONIKA DAYA PERCOBAAN DC REGULATOR CIRCUIT DAN RECTIFIER DAN PHASE CONTROL
beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik
sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila kemudian
ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim
dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap menanggung segala bentuk
resiko/sanksi yang berlaku.
Malang, 07 November 2015
Yang Membuat Pernyataan
RICKYANDA DOMMY P.
Mengetahui,
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Ir. Nurhadi,MT
Ir. Nur khasan,MT
NIP: 10890090183
NIP:10802030393
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.
Segala puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat
dan hidayah-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan hasil Tugas Akhir ini. Shalawat
serta salam tak lupa penulis panjatkan kepada seorang revolusioner besar sepanjang sejarah
peradaban manusia yaitu junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang telah memberikan
pencerahan di muka bumi ini.
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas Akhir yang berjudul
“Pembuatan Modul Elektronika Daya Percobaan Dc Regulator Circuit Dan Rectifier
Dan Phase Control”. Ini masih jauh dari kesempurnaan, namun penulis tetap berharap ada
sebuah itikat baik bagi pembaca untuk lebih mengembangkan Tugas Akhir ini dengan
aplikasi yang variatif dan semoga tulisan ini bermanfaat bagi semuanya.
Selama proses penyusunan skripsi ini banyak hal yang menjadi kendala dan rintangan,
tetapi dengan bantuan berbagai pihak Alhamdulillah telah terselesaikan satu kewajiban
penulis sebagai Mahasiswa Universitas Muhammadiyah Malang. Ucapan terima kasih tidak
lupa penulis haturkan kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan
laporan ini sehingga dapat dijadikan bahan untuk pengembangan diri dalam mengikuti
perkembangan teknologi pada saat ini, antara lain:
1. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT dan Machmud Effendy, ST. M.Eng selaku Kepala Jurusan
dan Sekretaris Jurusan Elektro.
2. Bapak Ir.Nurhadi, MT selaku Dosen Pembimbing I dan ucapan terima kasih yang
sebesar-besarnya atas ilmu dan bimbingannya.
3. Bapak Ir Nur Khasan, MT. selaku Dosen Pembimbing II terima kasih penulis
haturkan atas saran, kritik dan bimbingannya.
4. Bapak M Chasrun Hasani, ST, MT. dan Bapak Ir. Diding Suhardi, MT. selaku Dosen
Penguji terimakasih atas masukannya yang sangat membantu demi kesempurnaan
tugas akhir ini.
5. Kedua Orang tua yang telah banyak membantu melalui do’a, materi dan supportnya,
saya mengucapkan terima kasih yang tak terhingga.
6. Teman-teman elektro Joni, Boby, Ariyanto dan teman lainnya yang tidak bisa saya
sebutkan satu persatu dan kelas elektro
Masih banyak pihak-pihak yang tidak penulis sebutkan dalam proses penyusunan laporan
ini, semoga apa yang telah di berikan tercatat sebagai amal ibadah Amien.
Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.
Malang, 7 November 2015
Penyusun
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ..........................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN ...........................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................
iii
SURAT PERNYATAAN KEASLIAN ..........................................................
iv
ABSTRACT ....................................................................................................
v
ABTRAKSI .....................................................................................................
vi
KATA PENGANTAR ....................................................................................
vii
DAFTAR ISI ...................................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah .......................................................................................
2
1.3 Batasan Masalah .........................................................................................
2
1.4 Tujuan .........................................................................................................
3
1.5 Metode Penelitian .......................................................................................
3
1.6 Sistematika pembahasan .............................................................................
4
BAB II DASAR TEORI
2.1
IC 555....................................................................................................... 5
2.1.1 Monostable Circuit ................................................................................ 5
2.1.2 Bistable Circuit.......................................................................................6
2.1.3 Anstable Circuit......................................................................................7
2.2
TCA 785.....................................................................................................8
2.3
Prinsip Dasar Penyearah ........................................................................ ....9
2.3.1
Penyearah Terkendali ....................................................................... 10
2.3.2
Penyearah Tak Terkendali.................................................................11
2.3.3 Penyearah Fasa-Satu Satu Pulsa........................................................12
2.3.4
2.4
Parameter-Parameter Kerja Tak Terkendali………………………..13
Silicon Controlled Rectifier (SCR) .......................................................... 14
2.4.1
Beberapa Mekanisme Menjalankan SCR ........................................ 16
2.4.2.
Karakteristik V dan I Pada SCR......................................................17
2.4.3
Mekanisme ON OFF SCR...............................................................18
2.4.4
Pengaruh Timing Angle SCR..........................................................20
2.4.5
Self Commutation SCR....................................................................22
2.5
Zero Crossing Detector………………………………………………….23
2.6
Resistor…………………………………………………………………..24
2.7
Kapasitor.................................................................................................. 29
2.7.1
Kapasitansi.......................................................................................30
2.7.2
Tipe Kapasitor..................................................................................31
2.7.3
Kapasitor Electrostatic.....................................................................31
2.7.4
Kapasitor Electrolytic.......................................................................32
2.7.5
Kapasitor Electrochemical................................................................32
BAB III PERANCANGAN
3.1
Umum ....................................................................................................... 36
3.2
Perencanaan Hardware ............................................................................. 36
3.2.1 Block Diagram Sistem ..................................................................... 36
3.2.2 Detektor Zero Crossing .................................................................... 37
3.2.3 Perancangan Controller Trigger SCRMenggunakan IC 555 ........... 39
3.2.4 Perancangan Penyearah Terkendali Menggunakan Driver SCR ..... 41
3.2.5 Peracangan Rangkaian Keseluruhan .............................................. . 43
BAB IV PENGUJIAN DAB ANALISA
4.1 Pengujian Zero Crossing Point.................................................................. 46
4.1.1 Tujuan Pengukuran .......................................................................... 46
4.1.2 Peralatan Yang Digunakan ............................................................... 46
4.1.3 Langkah-langkah Pengukuran .......................................................... 46
4.1.4 Diagram Pengukuran ........................................................................ 46
4.1.5 Hasil Pengukuran Zero Crossing Detector ....................................... 47
4.1.6 Hasil Pengamatan ............................................................................. 47
4.2 Pengujian Controller Pemicu SCR ............................................................ 48
4.2.1 Tujuan Pengukuran ......................................................................... 48
4.2.2 Peralatan Yang Digunakan .............................................................. 48
4.2.3 Langkah-Langkah Pengujian .......................................................... 49
4.2.4 Diagram Pengukuran ....................................................................... 49
4.2.5 Data Hasil Pengukuran .................................................................... 50
4.2.6 Hasil Pengamatan ............................................................................ 50
4.3 Pengujian Modul SCR Controller ............................................................. 51
4.3.1 Tujuan Pengukuran ......................................................................... 51
4.3.2 Peralatan Yang Digunakan .............................................................. 51
4.3.3 Langkah-Langkah Pengukuran ....................................................... 52
4.3.4 Diagram Pengukuran ....................................................................... 52
4.3.5 Data Hasil Pengukuran .................................................................... 52
4.4 Pengujian Modul DC Regulator SCR ....................................................... 59
4.4.1 Tujuan Pengukuran ......................................................................... 59
4.4.2 Peralatan Yang Digunakan .............................................................. 59
4.4.3 Langkah-Langkah Pengujian .......................................................... 59
4.4.4 Diagram Pengukuran ....................................................................... 59
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 61
5.2 Saran .................................................................................................... 62
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... xvi
LAMPIRAN...................................................................................................... xviii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
: Monostable 555…………………………………………………………….. 5
Gambar 2.1.1 : Time diagram monostable 555…………………………………………….. 6
Gambar 2.1.2 : Rangkaian bistable 555…………………………………………………….. 6
Gambar 2.1.3 : Rangkaian bistable 555…………………………………………………….. 7
Gambar 2.1.4 : Astable 555………………………………………………………………… 7
Gambar 2.2
: IC TCA 785 fase controller……………………………………………….....8
Gambar 2.2.1 : Blok diagram TCA 785 fase controller…………………………………….. 9
Gambar 2.3
: Diagram rangkaian penyearan terkendali …………………………………..10
Gambar 2.3.1 : Keluaran sinyal setengah gelombang saat SCR dipicu …………………….11
Gambar 2.3.2 : Penyearah E1U………………….. …………………………………………12
Gambar 2.4
: Susunan P-N-P-N dua transistor (SCR) ……………………………………15
Gambar 2.4.2 : Karakteristik V dan I pada SCR ……………………………………………18
Gambar 2.4.3 : Mekanisme ON/OFF pada SCR ……………………………………………20
Gambar 2.4.4 : Penyearah dengan timming angle ………………………………………….21
Gambar 2.4.5 : Sistem komutasi SCR dengan kapasitor seri………………………………..23
Gambar 2.5
: Blok diagram zero crossing detector ……………………………………….23
Gambar 2.6
: Resistor ……………………………………………………………………..25
Gambar 2.6.1 : Rangkaian Parallel Resistor ………………………………………………..27
Gambar 2.6.2 : Rangkaian seri resistor ……………………………………………………..27
Gambar 2.6.3 : Membaca Nilai dari resistor ………………………………………………..28
Gambar 2.7
: Kapasitor …………………………………………………………………...29
Gambar 2.7.1 : Kapasitansi …………………………………………………………………30
Gambar 3.2.1 : Blok diagram pengendali fasa SCR………………………………………...36
Gambar 3.2.1 : Blok diagram DC regulator SCR…………………………………………...37
Gambar 3.2.2 : Rangkaian zero crossing detector …………………………………………..38
Gambar 3.2.3 : Multivibrator 555 …………………………………………………………..39
Gambar 3.2.3 : Rangkaian trigger SCR menggunakan multivibrator 555 ………………….41
Gambar 3.2.4 : Rangkaian Driver SCR ……………………………………………………..42
Gambar 3.2.5 : Rangkaian keseluruhan pengendali fasa SCR ……………………………...43
Gambar 3.2.6 : Rangkaian keseluruhan pada DC regulator SCR …………………………..44
Gambar 3.2.7 : Bentuk keluaran sinyal pada SCR………………………………………….44
Gambar 4.1
Rangkaian zero crossing ……………………………………………………47
Gambar 4.1.1 Pengujian zero crossing detector…………………………………………….47
Gambar 4.2.
Diagram multivibrator 555 ………………………………………………….49
Gambar 4.2.1 Rangkaian pengujian………………………………………………………..49
Gambar 4.2.2 Foto hasil pengujian…………………………………………………………50
Gambar 4.3
Diagram rangkaian pengujian ……………………………………………..52
Gambar 4.3.A pengujian dengan picuan 5%………………………………………………..53
Gambar 4.3.B Pengujian dengan picuan 10% ………………………………………………53
Gambar 4.3.C Pengujian dengan picuan 30% ………………………………………………54
Gambar 4.3.D Pengujian dengan Picuan 50% ……………………………………………...55
Gambar 4.3.E Pengujian dengan picuan 70% ………………………………………………55
Gambar 4.3.F Pengujian dengan picuan 90%........................................................................ 56
Gambar 4.3.G Pengujian dengan picuan 100%...................................................................... 57
Gambar 4.3.1 Pengujian dengan posisi picuan 10 % ½ gelombang……………………….58
Gambar 4.3.2 Pengujian dengan picuan 50% ½ gelombang………………………………...58
Gambar 4.4
Diagram modul DC regulator…………………………………………………59
Gambar 4.4.1 Bentuk out put pada modul DC regulator……………………………………..60
DAFTAR TABEL
Tabel 2.6.1
Ponstata dielektrik bahan kapasitor…………………………………….. 31
Tabel 4.1
Pengujian output SCR…………………………………………………... 57
DAFTAR PUSTAKA
Ro ert F. Coughli ,Frederik F.Dris o Pe guat Operasio al da Ra gkaia Terpadu Li ear
Erlangga : 1994
Natio al “e i o duktor Co, Data “heet Book Natio al “e i o du tor .1999
P.Hoge
oo , Data “heet 4 Peripheral Chips ,Ele Media Ko puti do Jakarta.
Joh Wile da “o s. Ele tri al A d Ele tro i I stru e tatio
.
“eri Buku “ hau , Pri sip-pri sip Digital Edisi Kedua, Roger L.Tokhei , Erla gga.
Albert Paul Malvino, Ph.D Prinsip-prinsip Elektronika Jilid I dan II. Erlangga : 1994.
Elektur, Steeman J.P.M. Data Sheet Book I.“ Gramedia Jakarta : 1991
Paulus Andi Nalwan, ST. Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan
Wasito S. Vademakum Elektronika, Edisi Kedua. Gramedia: 1995.
www.Alldatasheet.com
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Elektronika daya merupakan bidang elektronik yang sangat luas dan cepat
perkembangannya, seiring dengan perkembangan tekhnologi, banyak komponen
baru elektronika yang telah ditemukan dan sangat bermanfaat bagi kehidupan
manusia khususna pengontrolan daya seperti phasa dan sinyal AC, namun disisi
lain manusia dituntut untuk beradaptasi dan menguasai masing-masing fungsi,
karakteristik dan cara kerja serta pengoperasian dari suatu komponen elektronik
tersebut khususnya bagi mahasiswa yang mengembangkan bidang studi
elektronika daya. sehingga tak heran jika dalam setiap instansi elektronika atau
suatu kampus seperti halnya pada universitas Muhammadiah Malang memiliki
beberapa laboratorium khusus jurusan teknik elektronika yang dapat digunakan
mahasiswa untuk menganalisa dan mempelajari karakteristik dari suatu alat
maupun komponen yang dirancang.
Guna merancang dan melengkapi fasilitas pembelajaran dalam elektronika
daya yang berhubungan dengan peralatan laboratorium, maka pada penyusunan
skripsi ini penyusun akan merancang alat pengontrol daya yang mengelola sinyal
masukan AC menjadi keluaran sinyal yang dapat dikontrol dan diamati dengan
mudah oleh user, dimana alat tersebut berupa pengontrol pemotongan sinyal AC
dan pemotingan sinyal AC yang dapat diseting dan diatur titik ON dan OFF-nya
dari sinyal masukan AC menjadi tegangan DC terkontrol melalui SCR. Pada
pengerjaan Alat ini diambil judul “PEMBUATAN MODUL ELEKTRONIKA
1
DAYA PERCOBAAN DC REGULATOR CIRCUIT DAN RECTIFIER DAN
PHASE CONTROL ”.
1.2.
Rumusan Masalah
Dengan memperhatikan Latar belakang di atas, maka Rumusan Masalah di
titik beratkan pada :
Bagaimana merancang Sistem pengendali SCR sehingga bisa digunakan
untuk mengontrol sudut penyalaan SCR dan mematikan SCR
Bagaimana merancang rangkaian pendeteksi sebrangan sinyal AC
menggunakan zero crossing untuk dapat dipantau oleh controller.
Bagaimana merencanakan rangkaian timer agar mampu memberikan sudut
penyalaan pemotongan sinyal dan mematikan sinyal AC dengan sarana
SCR yang dapat diseting.
1.3.
Batasan Masalah
Dikarenakan adanya berbagai keterbatasan dan mencegah terjadinya
perluasan masalah, maka alat ini mempunyai batasan masalah sebagai berikut:
Alat diaplikasikan pada tegangan suplay sistem AC 220V / 50Hz dan 1
fasa dan output 25VAC untuk SCR.
Menggunakan 2 buah SCR sebagai media pemotong sinyal AC.
Menggunakan IC NE555 sebagai pengontrol waktu picu SCR.
Menggunakan IC TCA785 sebagai pengontrol picu gelombang penuh fasa
pada SCR.
2
1.4.
Tujuan
Tujuan dari perancangan alat ini adalah untuk pembelajaran karakteristik
SCR dengan output sinyal DC yang dapat dikendalikan dari pemotongan sinyal
AC untuk modul pratikum elektronika daya.
1.5.
Metodologi Penelitian
Beberapa tahapan yang digunakan dalam penyelesaian laporan ahkir ini
adalah sebagai berikut :
1. Studi Literatur
Studi literatur ini bertujuan untuk mencari landasan teori mengenai sumber
referensi SCR dan kalkulasi pengontrolan timer 555 dan TCA785.
2. Perancangan dan Pembahasan
Perencangan dan pembahasan ini membahas tentang bagaimana cara
mengolah sinyal AC menggunakan penyearah SCR, dan bagaimana cara
pensaklaran sinyal AC dengan menggunakan penyearah terkendali agar
bentuk pemotongan siyal pada beban dapat diatur.
3. Pengujian dan Analisa
Dilakukan untuk mengetahui apakah sistem telah berfungsi dengan optimal,
jika masih terdapat kesalahan dapat diketahui penyebabnya serta dilakukan
perbaikan sehingga alat dapat difungsikan secara optimal.
3
1.6.
Sistematika Pembahasan
Sistematika pembahasan Laporan Akhir Sistem PEMBUATAN MODUL
ELEKTRONIKA DAYA PERCOBAAN DC REGULATOR CIRCUIT DAN
RECTIFIER DAN PHASE CONTROL, perinciannya adalah sebagai berikut :
BAB I Pendahuluan
Bab ini membahas tentang hal-hal yang menjadi latar belakang, tujuan,
rumusan masalah, dan metodologi serta sistematika pembahasan pada alat yang
akan dirancang.
BAB II Tinjauan Pustaka
Bab ini menguraikan teori-teori yang mendasari dan mendukung dalam
perencanaan serta pembuatan hardware seperti pengetahuan dasar SCR, PWM,
phase controller, multivibrator 555, driver dan zero crossing detector.
BAB III Perencanaan
Bab ini membahas tentang perencanaan serta pembuatan hardware pada
alat yang dirancang, misalnya nilai komponen yang dipakai, hubungan masingmasing komponen dan lain sebagainya.
BAB IV Pengujian dan Analisa
Bab ini membahas tentang pengujian hardware serta pembahasan
mengenai hasil pengujian tersebut per blok system
BAB V Penutup
Bab ini membahas tentang kesimpulan dan saran terhadap laporan akhir
untuk pengembangan menjadi sistem yang lebih sempurna.
4
REGULATOR SIRKUIT DAN RECTIFIER DAN PHASE CONTROL
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh :
RICKYANDA DOMMY PRATAMA
20131150512040
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
LEMBAR PENGESAHAN
PEMBUATAN MODUL ELEKTRONIKA DAYA PERCOBAAN DC REGULATOR CIRCUIT DAN RECTIFIER
DAN PHASE CONTROL
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Diploma (D3) Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
RICKYANDA DOMMY PRATAMA
201310150512040
Tanggal Ujian
: 24 Oktober 2015
Periode Wisuda
:
November 2015
Disetujui Oleh:
1. Ir.Nurhadi,MT
(Pembimbing I)
NIP : 10890090183
2. Ir.Nur Khasan,MT
(Pembimbing II)
NIP : 10802030393
3. Ir.Diding Suhardi,MT
NIP : 10892100286
4. M.Chasrun Hasani,ST.MT
NIP: 196808071995031003
(Penguji I)
(Penguji II)
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Ir. Nur Alif Mardiyah, MT
NIP : 10892030257
LEMBAR PERSETUJUAN
PEMBUATAN MODUL ELEKTRONIKA DAYA PERCOBAAN DC
REGULATOR CIRCUIT DAN RECTIFIER DAN PHASE CONTROL
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Diploma (D3) Teknik
Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
RICKYANDA DOMMY PRATAMA
201310150512040
Diperiksa dan disetujui Oleh
Pembimbing I
Pembimbing II
Ir.Nurhadi,MT
Ir.Nur Khasan,MT
NIP : 10890090183
NIP : 10802030393
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
NAMA
: RICKYANDA DOMMY PRATAMA
Tempat/Tgl Lahir
: Malang/ 1 Juli 1990
NIM
: 201310150512040
FAK./JUR.
: TEKNIK/ELEKTRO
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir kami dengan judul “ PEMBUATAN MODUL
ELEKTRONIKA DAYA PERCOBAAN DC REGULATOR CIRCUIT DAN RECTIFIER DAN PHASE CONTROL
beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik
sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila kemudian
ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim
dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap menanggung segala bentuk
resiko/sanksi yang berlaku.
Malang, 07 November 2015
Yang Membuat Pernyataan
RICKYANDA DOMMY P.
Mengetahui,
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Ir. Nurhadi,MT
Ir. Nur khasan,MT
NIP: 10890090183
NIP:10802030393
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.
Segala puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat
dan hidayah-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan hasil Tugas Akhir ini. Shalawat
serta salam tak lupa penulis panjatkan kepada seorang revolusioner besar sepanjang sejarah
peradaban manusia yaitu junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang telah memberikan
pencerahan di muka bumi ini.
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas Akhir yang berjudul
“Pembuatan Modul Elektronika Daya Percobaan Dc Regulator Circuit Dan Rectifier
Dan Phase Control”. Ini masih jauh dari kesempurnaan, namun penulis tetap berharap ada
sebuah itikat baik bagi pembaca untuk lebih mengembangkan Tugas Akhir ini dengan
aplikasi yang variatif dan semoga tulisan ini bermanfaat bagi semuanya.
Selama proses penyusunan skripsi ini banyak hal yang menjadi kendala dan rintangan,
tetapi dengan bantuan berbagai pihak Alhamdulillah telah terselesaikan satu kewajiban
penulis sebagai Mahasiswa Universitas Muhammadiyah Malang. Ucapan terima kasih tidak
lupa penulis haturkan kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan
laporan ini sehingga dapat dijadikan bahan untuk pengembangan diri dalam mengikuti
perkembangan teknologi pada saat ini, antara lain:
1. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT dan Machmud Effendy, ST. M.Eng selaku Kepala Jurusan
dan Sekretaris Jurusan Elektro.
2. Bapak Ir.Nurhadi, MT selaku Dosen Pembimbing I dan ucapan terima kasih yang
sebesar-besarnya atas ilmu dan bimbingannya.
3. Bapak Ir Nur Khasan, MT. selaku Dosen Pembimbing II terima kasih penulis
haturkan atas saran, kritik dan bimbingannya.
4. Bapak M Chasrun Hasani, ST, MT. dan Bapak Ir. Diding Suhardi, MT. selaku Dosen
Penguji terimakasih atas masukannya yang sangat membantu demi kesempurnaan
tugas akhir ini.
5. Kedua Orang tua yang telah banyak membantu melalui do’a, materi dan supportnya,
saya mengucapkan terima kasih yang tak terhingga.
6. Teman-teman elektro Joni, Boby, Ariyanto dan teman lainnya yang tidak bisa saya
sebutkan satu persatu dan kelas elektro
Masih banyak pihak-pihak yang tidak penulis sebutkan dalam proses penyusunan laporan
ini, semoga apa yang telah di berikan tercatat sebagai amal ibadah Amien.
Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.
Malang, 7 November 2015
Penyusun
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ..........................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN ...........................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................
iii
SURAT PERNYATAAN KEASLIAN ..........................................................
iv
ABSTRACT ....................................................................................................
v
ABTRAKSI .....................................................................................................
vi
KATA PENGANTAR ....................................................................................
vii
DAFTAR ISI ...................................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah .......................................................................................
2
1.3 Batasan Masalah .........................................................................................
2
1.4 Tujuan .........................................................................................................
3
1.5 Metode Penelitian .......................................................................................
3
1.6 Sistematika pembahasan .............................................................................
4
BAB II DASAR TEORI
2.1
IC 555....................................................................................................... 5
2.1.1 Monostable Circuit ................................................................................ 5
2.1.2 Bistable Circuit.......................................................................................6
2.1.3 Anstable Circuit......................................................................................7
2.2
TCA 785.....................................................................................................8
2.3
Prinsip Dasar Penyearah ........................................................................ ....9
2.3.1
Penyearah Terkendali ....................................................................... 10
2.3.2
Penyearah Tak Terkendali.................................................................11
2.3.3 Penyearah Fasa-Satu Satu Pulsa........................................................12
2.3.4
2.4
Parameter-Parameter Kerja Tak Terkendali………………………..13
Silicon Controlled Rectifier (SCR) .......................................................... 14
2.4.1
Beberapa Mekanisme Menjalankan SCR ........................................ 16
2.4.2.
Karakteristik V dan I Pada SCR......................................................17
2.4.3
Mekanisme ON OFF SCR...............................................................18
2.4.4
Pengaruh Timing Angle SCR..........................................................20
2.4.5
Self Commutation SCR....................................................................22
2.5
Zero Crossing Detector………………………………………………….23
2.6
Resistor…………………………………………………………………..24
2.7
Kapasitor.................................................................................................. 29
2.7.1
Kapasitansi.......................................................................................30
2.7.2
Tipe Kapasitor..................................................................................31
2.7.3
Kapasitor Electrostatic.....................................................................31
2.7.4
Kapasitor Electrolytic.......................................................................32
2.7.5
Kapasitor Electrochemical................................................................32
BAB III PERANCANGAN
3.1
Umum ....................................................................................................... 36
3.2
Perencanaan Hardware ............................................................................. 36
3.2.1 Block Diagram Sistem ..................................................................... 36
3.2.2 Detektor Zero Crossing .................................................................... 37
3.2.3 Perancangan Controller Trigger SCRMenggunakan IC 555 ........... 39
3.2.4 Perancangan Penyearah Terkendali Menggunakan Driver SCR ..... 41
3.2.5 Peracangan Rangkaian Keseluruhan .............................................. . 43
BAB IV PENGUJIAN DAB ANALISA
4.1 Pengujian Zero Crossing Point.................................................................. 46
4.1.1 Tujuan Pengukuran .......................................................................... 46
4.1.2 Peralatan Yang Digunakan ............................................................... 46
4.1.3 Langkah-langkah Pengukuran .......................................................... 46
4.1.4 Diagram Pengukuran ........................................................................ 46
4.1.5 Hasil Pengukuran Zero Crossing Detector ....................................... 47
4.1.6 Hasil Pengamatan ............................................................................. 47
4.2 Pengujian Controller Pemicu SCR ............................................................ 48
4.2.1 Tujuan Pengukuran ......................................................................... 48
4.2.2 Peralatan Yang Digunakan .............................................................. 48
4.2.3 Langkah-Langkah Pengujian .......................................................... 49
4.2.4 Diagram Pengukuran ....................................................................... 49
4.2.5 Data Hasil Pengukuran .................................................................... 50
4.2.6 Hasil Pengamatan ............................................................................ 50
4.3 Pengujian Modul SCR Controller ............................................................. 51
4.3.1 Tujuan Pengukuran ......................................................................... 51
4.3.2 Peralatan Yang Digunakan .............................................................. 51
4.3.3 Langkah-Langkah Pengukuran ....................................................... 52
4.3.4 Diagram Pengukuran ....................................................................... 52
4.3.5 Data Hasil Pengukuran .................................................................... 52
4.4 Pengujian Modul DC Regulator SCR ....................................................... 59
4.4.1 Tujuan Pengukuran ......................................................................... 59
4.4.2 Peralatan Yang Digunakan .............................................................. 59
4.4.3 Langkah-Langkah Pengujian .......................................................... 59
4.4.4 Diagram Pengukuran ....................................................................... 59
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ......................................................................................... 61
5.2 Saran .................................................................................................... 62
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... xvi
LAMPIRAN...................................................................................................... xviii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
: Monostable 555…………………………………………………………….. 5
Gambar 2.1.1 : Time diagram monostable 555…………………………………………….. 6
Gambar 2.1.2 : Rangkaian bistable 555…………………………………………………….. 6
Gambar 2.1.3 : Rangkaian bistable 555…………………………………………………….. 7
Gambar 2.1.4 : Astable 555………………………………………………………………… 7
Gambar 2.2
: IC TCA 785 fase controller……………………………………………….....8
Gambar 2.2.1 : Blok diagram TCA 785 fase controller…………………………………….. 9
Gambar 2.3
: Diagram rangkaian penyearan terkendali …………………………………..10
Gambar 2.3.1 : Keluaran sinyal setengah gelombang saat SCR dipicu …………………….11
Gambar 2.3.2 : Penyearah E1U………………….. …………………………………………12
Gambar 2.4
: Susunan P-N-P-N dua transistor (SCR) ……………………………………15
Gambar 2.4.2 : Karakteristik V dan I pada SCR ……………………………………………18
Gambar 2.4.3 : Mekanisme ON/OFF pada SCR ……………………………………………20
Gambar 2.4.4 : Penyearah dengan timming angle ………………………………………….21
Gambar 2.4.5 : Sistem komutasi SCR dengan kapasitor seri………………………………..23
Gambar 2.5
: Blok diagram zero crossing detector ……………………………………….23
Gambar 2.6
: Resistor ……………………………………………………………………..25
Gambar 2.6.1 : Rangkaian Parallel Resistor ………………………………………………..27
Gambar 2.6.2 : Rangkaian seri resistor ……………………………………………………..27
Gambar 2.6.3 : Membaca Nilai dari resistor ………………………………………………..28
Gambar 2.7
: Kapasitor …………………………………………………………………...29
Gambar 2.7.1 : Kapasitansi …………………………………………………………………30
Gambar 3.2.1 : Blok diagram pengendali fasa SCR………………………………………...36
Gambar 3.2.1 : Blok diagram DC regulator SCR…………………………………………...37
Gambar 3.2.2 : Rangkaian zero crossing detector …………………………………………..38
Gambar 3.2.3 : Multivibrator 555 …………………………………………………………..39
Gambar 3.2.3 : Rangkaian trigger SCR menggunakan multivibrator 555 ………………….41
Gambar 3.2.4 : Rangkaian Driver SCR ……………………………………………………..42
Gambar 3.2.5 : Rangkaian keseluruhan pengendali fasa SCR ……………………………...43
Gambar 3.2.6 : Rangkaian keseluruhan pada DC regulator SCR …………………………..44
Gambar 3.2.7 : Bentuk keluaran sinyal pada SCR………………………………………….44
Gambar 4.1
Rangkaian zero crossing ……………………………………………………47
Gambar 4.1.1 Pengujian zero crossing detector…………………………………………….47
Gambar 4.2.
Diagram multivibrator 555 ………………………………………………….49
Gambar 4.2.1 Rangkaian pengujian………………………………………………………..49
Gambar 4.2.2 Foto hasil pengujian…………………………………………………………50
Gambar 4.3
Diagram rangkaian pengujian ……………………………………………..52
Gambar 4.3.A pengujian dengan picuan 5%………………………………………………..53
Gambar 4.3.B Pengujian dengan picuan 10% ………………………………………………53
Gambar 4.3.C Pengujian dengan picuan 30% ………………………………………………54
Gambar 4.3.D Pengujian dengan Picuan 50% ……………………………………………...55
Gambar 4.3.E Pengujian dengan picuan 70% ………………………………………………55
Gambar 4.3.F Pengujian dengan picuan 90%........................................................................ 56
Gambar 4.3.G Pengujian dengan picuan 100%...................................................................... 57
Gambar 4.3.1 Pengujian dengan posisi picuan 10 % ½ gelombang……………………….58
Gambar 4.3.2 Pengujian dengan picuan 50% ½ gelombang………………………………...58
Gambar 4.4
Diagram modul DC regulator…………………………………………………59
Gambar 4.4.1 Bentuk out put pada modul DC regulator……………………………………..60
DAFTAR TABEL
Tabel 2.6.1
Ponstata dielektrik bahan kapasitor…………………………………….. 31
Tabel 4.1
Pengujian output SCR…………………………………………………... 57
DAFTAR PUSTAKA
Ro ert F. Coughli ,Frederik F.Dris o Pe guat Operasio al da Ra gkaia Terpadu Li ear
Erlangga : 1994
Natio al “e i o duktor Co, Data “heet Book Natio al “e i o du tor .1999
P.Hoge
oo , Data “heet 4 Peripheral Chips ,Ele Media Ko puti do Jakarta.
Joh Wile da “o s. Ele tri al A d Ele tro i I stru e tatio
.
“eri Buku “ hau , Pri sip-pri sip Digital Edisi Kedua, Roger L.Tokhei , Erla gga.
Albert Paul Malvino, Ph.D Prinsip-prinsip Elektronika Jilid I dan II. Erlangga : 1994.
Elektur, Steeman J.P.M. Data Sheet Book I.“ Gramedia Jakarta : 1991
Paulus Andi Nalwan, ST. Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan
Wasito S. Vademakum Elektronika, Edisi Kedua. Gramedia: 1995.
www.Alldatasheet.com
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Elektronika daya merupakan bidang elektronik yang sangat luas dan cepat
perkembangannya, seiring dengan perkembangan tekhnologi, banyak komponen
baru elektronika yang telah ditemukan dan sangat bermanfaat bagi kehidupan
manusia khususna pengontrolan daya seperti phasa dan sinyal AC, namun disisi
lain manusia dituntut untuk beradaptasi dan menguasai masing-masing fungsi,
karakteristik dan cara kerja serta pengoperasian dari suatu komponen elektronik
tersebut khususnya bagi mahasiswa yang mengembangkan bidang studi
elektronika daya. sehingga tak heran jika dalam setiap instansi elektronika atau
suatu kampus seperti halnya pada universitas Muhammadiah Malang memiliki
beberapa laboratorium khusus jurusan teknik elektronika yang dapat digunakan
mahasiswa untuk menganalisa dan mempelajari karakteristik dari suatu alat
maupun komponen yang dirancang.
Guna merancang dan melengkapi fasilitas pembelajaran dalam elektronika
daya yang berhubungan dengan peralatan laboratorium, maka pada penyusunan
skripsi ini penyusun akan merancang alat pengontrol daya yang mengelola sinyal
masukan AC menjadi keluaran sinyal yang dapat dikontrol dan diamati dengan
mudah oleh user, dimana alat tersebut berupa pengontrol pemotongan sinyal AC
dan pemotingan sinyal AC yang dapat diseting dan diatur titik ON dan OFF-nya
dari sinyal masukan AC menjadi tegangan DC terkontrol melalui SCR. Pada
pengerjaan Alat ini diambil judul “PEMBUATAN MODUL ELEKTRONIKA
1
DAYA PERCOBAAN DC REGULATOR CIRCUIT DAN RECTIFIER DAN
PHASE CONTROL ”.
1.2.
Rumusan Masalah
Dengan memperhatikan Latar belakang di atas, maka Rumusan Masalah di
titik beratkan pada :
Bagaimana merancang Sistem pengendali SCR sehingga bisa digunakan
untuk mengontrol sudut penyalaan SCR dan mematikan SCR
Bagaimana merancang rangkaian pendeteksi sebrangan sinyal AC
menggunakan zero crossing untuk dapat dipantau oleh controller.
Bagaimana merencanakan rangkaian timer agar mampu memberikan sudut
penyalaan pemotongan sinyal dan mematikan sinyal AC dengan sarana
SCR yang dapat diseting.
1.3.
Batasan Masalah
Dikarenakan adanya berbagai keterbatasan dan mencegah terjadinya
perluasan masalah, maka alat ini mempunyai batasan masalah sebagai berikut:
Alat diaplikasikan pada tegangan suplay sistem AC 220V / 50Hz dan 1
fasa dan output 25VAC untuk SCR.
Menggunakan 2 buah SCR sebagai media pemotong sinyal AC.
Menggunakan IC NE555 sebagai pengontrol waktu picu SCR.
Menggunakan IC TCA785 sebagai pengontrol picu gelombang penuh fasa
pada SCR.
2
1.4.
Tujuan
Tujuan dari perancangan alat ini adalah untuk pembelajaran karakteristik
SCR dengan output sinyal DC yang dapat dikendalikan dari pemotongan sinyal
AC untuk modul pratikum elektronika daya.
1.5.
Metodologi Penelitian
Beberapa tahapan yang digunakan dalam penyelesaian laporan ahkir ini
adalah sebagai berikut :
1. Studi Literatur
Studi literatur ini bertujuan untuk mencari landasan teori mengenai sumber
referensi SCR dan kalkulasi pengontrolan timer 555 dan TCA785.
2. Perancangan dan Pembahasan
Perencangan dan pembahasan ini membahas tentang bagaimana cara
mengolah sinyal AC menggunakan penyearah SCR, dan bagaimana cara
pensaklaran sinyal AC dengan menggunakan penyearah terkendali agar
bentuk pemotongan siyal pada beban dapat diatur.
3. Pengujian dan Analisa
Dilakukan untuk mengetahui apakah sistem telah berfungsi dengan optimal,
jika masih terdapat kesalahan dapat diketahui penyebabnya serta dilakukan
perbaikan sehingga alat dapat difungsikan secara optimal.
3
1.6.
Sistematika Pembahasan
Sistematika pembahasan Laporan Akhir Sistem PEMBUATAN MODUL
ELEKTRONIKA DAYA PERCOBAAN DC REGULATOR CIRCUIT DAN
RECTIFIER DAN PHASE CONTROL, perinciannya adalah sebagai berikut :
BAB I Pendahuluan
Bab ini membahas tentang hal-hal yang menjadi latar belakang, tujuan,
rumusan masalah, dan metodologi serta sistematika pembahasan pada alat yang
akan dirancang.
BAB II Tinjauan Pustaka
Bab ini menguraikan teori-teori yang mendasari dan mendukung dalam
perencanaan serta pembuatan hardware seperti pengetahuan dasar SCR, PWM,
phase controller, multivibrator 555, driver dan zero crossing detector.
BAB III Perencanaan
Bab ini membahas tentang perencanaan serta pembuatan hardware pada
alat yang dirancang, misalnya nilai komponen yang dipakai, hubungan masingmasing komponen dan lain sebagainya.
BAB IV Pengujian dan Analisa
Bab ini membahas tentang pengujian hardware serta pembahasan
mengenai hasil pengujian tersebut per blok system
BAB V Penutup
Bab ini membahas tentang kesimpulan dan saran terhadap laporan akhir
untuk pengembangan menjadi sistem yang lebih sempurna.
4