PROTOTYPE AUTOMATION SYSTEM RAISING THE VOLTAGE RISE TO REACH A VALUE OF BREAKDOWN VOLTAGE ON ELECTRICAL INSULATION PROTOTIPE SISTEM OTOMASI PENAIKAN TEGANGAN SECARA BERTINGKAT UNTUK MENCAPAI NILAI TEGANGAN TEMBUS PADA ISOLASI LISTRIK

i

ABSTRACT

PROTOTYPE AUTOMATION SYSTEM RAISING THE VOLTAGE RISE
TO REACH A VALUE OF BREAKDOWN VOLTAGE ON ELECTRICAL
INSULATION
By
Firman Zamizi
Insulation of electrical equipment is essential for the protection of electrical
equipment and we as engineers or consumers of electric shock is quite dangerous
for our salvation. Insulation resistance testing (Insulation Resistance Test) was
conducted to determine the condition of the insulation of electrical equipment for
safe operation next tool.
As for damage to the insulation of electrical equipment and cause a lot of damage
indication that we can see physically. Some indication of the cause of damage to
the insulation of electrical equipment, among others, are, swelling, cracking,
splitting, discoloration indicative of aging by heat (thermal), the incidence of
contamination on the surface of the coil and the connection surface, the
occurrence of abrasion or other mechanical pressure caused, evidence of the
occurrence of partial discharge (partial discharge) and corona.

This research is centered on the manufacture of electrical insulation testing
prototype tool with the increase of the voltage rise. With a voltage range between
0 range with 1 kV. By using air as the insulating medium to be measured, which
then set the width of the gap distance between the electrode voltage conductors.
Keywords: insulation, partial discharge, instulation Resistance test, gap spacing,
electrode, corona, thermal.

i

ABSTRAK
PROTOTIPE SISTEM OTOMASI PENAIKAN TEGANGAN SECARA
BERTINGKAT UNTUK MENCAPAI NILAI TEGANGAN TEMBUS PADA
ISOLASI LISTRIK

Oleh
Firman Zamizi
Isolasi peralatan listrik sangat penting untuk perlindungan peralatan listrik
maupun kita sebagai engineer ataupun konsumen dari sengatan listrik yang cukup
membahayakan bagi keselamatan kita. Pengujian tahanan isolasi (Insulation
Resistance Test) dilakukan untuk mengetahui kondisi isolasi suatu peralatan listrik

untuk keamanan pengoperasian alat selanjutnya.
Adapun terjadinya kerusakan isolasi peralatan listrik banyak sekali penyebab dan
indikasi kerusakan yang dapat kita lihat secara fisik. Beberapa indikasi yang
menyebabkan terjadinya kerusakan isolasi peralatan listrik antara lain ialah,
pembengkakan, retak, pemisahan, perubahan warna sebagai indikasi penuaan
akibat panas (termal), timbulnya kontaminasi pada permukaan kumparan dan
permukaan koneksi, terjadinya abrasi atau hal yang di sebabkan tekanan mekanis
lainnya, bukti terjadinya luahan parsial (partial discharge) dan korona.
Penelitian ini berpusat pada pembuatan alat prototipe pengujian isolasi listrik
dengan penaikan tegangan secara bertingkat. Dengan range tegangan kisaran
antara 0 sampai dengan 1 kV. Dengan menggunakan media udara sebagai isolasi
yang akan di ukur, yang kemudian di atur lebar jarak gap antara elektroda
penghantar tegangan.
Kata Kunci : isolasi, partial discharge, instulation resistence test, lebar jarak gap,
elektroda, korona, termal.

PROTOTIPE SISTEM OTOMASI PENAIKAN TEGANGAN SECARA
BERTINGKAT UNTUK MENCAPAI NILAI TEGANGAN TEMBUS PADA
ISOLASI LISTRIK

(Skripsi)

Oleh :
Firman Zamizi

FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDARLAMPUNG
2014

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di daerah Jakarta, pada tanggal 20 Juni
1990. Penulis merupakan anak ke-tiga dari tiga bersaudara
dari pasangan Bapak Liryanto dan Ibu Faridah, yang diberi
nama Firman Zamizi.
Riwayat Pendidikan lulus Sekolah Dasar (SD) di SDN Kali
Abang Tengah V, Bekasi Utara pada tahun 2002, Lulus Sekolah Lanjutan Tingkat
Pertama (SLTP) di SMP Negeri 19 Bekasi, Kec. Medan Satria pada tahun 2005,
Lulus Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) Taruna Bangsa pada tahun 2008, dan

diterima di Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung (Unila) pada tahun 2008
melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN).
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di Organisasi Himpunan Mahasiswa
Teknik Elektro (Himatro) Fakultas Teknik periode 2009-2010 sebagai Sekertaris
Departemen Kerohanian dan 2010-2011 sebagai ketua. Selain itu penulis juga
menjadi Asisten Laboratorium Sistem Energi Elektrik pada pratikum Sistem
Energi Elektrik periode 2012-2013. Penulis juga pernah melakukan Kerja Praktik
(KP) selama satu bulan ( Oktober s.d November) di PT. Bukit Asam (Persero)
Tbk, Cabang pelabuhan tarahan, bandar lampung, dengan mengambil judul
“Sistem pengendali putaran motor dc yang diterapkan pada indexer di pabrik
rotary car dumper 1 dan 2 PT. Bukit Asam (Persero) Tbk, pelabuhan tarahan”.

Moto
Sukses dapat menghampiri mereka yang optimis, juga
menyapa yang pesimis, sukses dapat berlabuh pada
seorang yang cekatan dan keras, tetapi sukses juga
mendarat pada para sahabat yang lambat dan fleksibel.

Jikapun malam begitu pekat
Dan mata sebaiknya dipejam saja

Hatiku masih lincah melesat
Jauh melampaui ruang dan masa
Kelananya menjajakkan mimpi-mimpi

Di sepertiga malam terakhir
Aku terjaga, sadar, dan memilih menyalakan lampu
Melanjutkan mimpi indah yang belum selesai
Dengan cita yang besar, tinggi, dan bening

I greatly acknowledge my “skripsi” supervisor, Mr. M. Komarudin S.T, M.T.,

Ir. Noer Soedjarwanto, M.T and Dr.Eng. Lukmanul Hakim S.T., M.Sc.,

for them competency, motivation, and eagle's eye to help me produce a sound

and high quality ”skripsi”. Without them tireless reviews of my drafts and

continuous feedback this document would not have been possible.

I dedicate this thesis to my beloved family. Thanks to my mom (Bu Faridah),

my dad (pak Liryanto), my bro and sista (tia, fauzi), for all them sacrifices and

support during these years,

and expecially to Allah SWT.

ix

SANWACANA

Bismillahirahmanirrahim…
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karuniaNya telah memberikan kekuatan dan kemampuan berpikir kepada penulis dalam
penyelesaian penulisan tugas akhir ini, sehingga laporan ini dapat selesai tepat
pada waktunya. Shalawat serta salam tak lupa penulis sampaikan kepada
Rasulullah SAW, karena dengan perantaranya kita semua dapat merasakan
nikmatnya kehidupan.
Laporan Tugas Akhir ini berjudul “Prototipe Sistem Otomasi Penaikan Tegangan
Secara Bertingkat Untuk Mencapai Nilai Tegangan Tembus Pada Isolasi Listrik”,
ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Selama menjalani pengerjaan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan bantuan
pemikiran serta dorongan moril dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam
kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Dr. Lusmeilia Afriani, D.E.A. selaku Dekan Fakultas Teknik.
2. Bapak Agus Trisanto, Ph. D. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro.

x

3. Ibu Herlinawati, S.T.,M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro sekaligus
sebagai Pembimbing Akademik, yang telah memberikan masukan, saran yang
bersifat membangun dalam studi penulis.
4. Bapak M. Komarudin, S.T.,M.T. sebagai Pembimbing Utama, yang telah
meluangkan waktunya untuk memberi arahan, bimbingan, saran serta kritikan
yang bersifat membangun dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
5. Bapak Ir. Noer Soedjarwanto, M.T. selaku Pembimbing Kedua, yang telah
meluangkan waktunya untuk memberi arahan, bimbingan, saran, serta kritikan
yang bersifat membangun dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
6. Bapak Dr.Eng. Lukmanul Hakim, S.T., M,Sc. Selaku penguji skripsi penulis

yang telah memberikan masukan, saran dan kritik yang membangun dalam
Tugas Akhir ini.
7. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung, atas pengajaran
dan bimbingannya yang telah diberikan kepada penulis selama menjadi
mahasiswa Teknik Elekto Universitas Lampung.
8. Mbak Ning, Mas Daryono dan seluruh jajarannya atas semua bantuannya
dalam menyelesaikan urusan administrasi di Jurusan Teknik Elektro
Universitas Lampung.
9. Kedua orang tua penulis, Liryanto dan Faridah, yang sangat penulis cintai dan
sayangi yang telah memberikan do’a, dorongan moril, cinta, kasih sayang dan
semangat serta pengorbanannya sehingga penulis mampu menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
10. Kakak-kakak penulis, Tia Ferdiana, dan Ahmad Fauzi serta seluruh keluarga
besar penulis yang tidak dapat disebutkan satu per satu, atas segala pemberian

xi

semangatnya, do’a, kasih dan sayangnya kepada penulis agar dapat
menyelesaikan kuliah dan Tugas Akhir ini.
11. Teman-teman penulis bayu, koko, syuhada hendri stiawan, cipo, haki (Asisten

Laboratorium Kendali) dan matul serta ferdi yang telah menemani ketika
penulis mengerjakan Tugas Akhir ini.
12. Teman-teman Asistem Laboratorium Sistem Tenaga Elektrik Adi, dan tuntas
selama 1 tahun berjuang menjaga Laboratorium dan Praktikum Sistem Tenaga
Elektrik.
13. Teman-teman Elektro 2008 atas kebersamaan kalian semua, dari penulis
berada di bangku kuliah sampai penyelesaian Tugas Akhir ini, bagi penulis
kalian sahabat Elektro yang luas biasa.
14. Semua pihak yang tidak dapat disebut satu per satu yang telah membantu serta
mendukung penulis dari awal kuliah sampai dengan terselesaikannya tugas
akhir ini.
15. Almamater tercinta, atas kisah hidup yang penulis dapatkan semasa kuliah.
Penulis meminta maaf atas segala kesalahan dan ketidaksempurnaan dalam
penulisan tugas akhir ini. Kritik dan saran yang membangun sangat penulis
harapkan demi kebaikan dan kemajuan di masa mendatang. Semoga Allah SWT
membalas semua kebaikan semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian
tugas akhir ini.
Bandar Lampung, 7 Juli 2014
Penulis,

Firman Zamizi

xii

xiii

DAFTAR ISI

Halaman
ABSTRAK .......................................................................................................

i

DAFTAR ISI ..................................................................................................

xiii

DAFTAR GAMBAR .....................................................................................

xvi

DAFTAR TABEL ..........................................................................................

xx

I.

II.

III.

PENDAHULUAN ..........................................................................

1

A. Latar Belakang ............................................................................

1

B. Tujuan Penelitian ........................................................................

2

C. Manfaat Penelitian ......................................................................

2

D. Perumusan Masalah ....................................................................

2

E. Batasan Masalah .........................................................................

3

F. Hipotesa Awal .............................................................................

3

G. Sistematika Penulisan .................................................................

4

TINJAUAN PUSTAKA .................................................................

6

A. Ignition Coil ................................................................................

6

B. Pengukuran Ignition Coil dan Karakteristiknya .........................

18

METODE PENELITIAN ..............................................................

30

A. Waktu dan Tempat .......................................................................

30

xiv

IV.

B. Alat dan Bahan .............................................................................

30

C. Prosedur Kerja ............................................................................

31

1 Studi literatur ..........................................................................

32

2 Perancangan Sistem .................................................................

33

3 Perancangan Perangkat Keras .................................................

34

4 Perancangan Perangkat Lunak ................................................

36

5 Pembuatan Alat ........................................................................

36

6 Pengujian Alat .........................................................................

36

HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................

38

A. Hasil Perancangan Alat ..............................................................

38

1. Blok Rangkaian Sistem ...........................................................

38

2. Tampilan Fisik Sistem Keseluruhan ........................................

40

3. Driver Switching Sekaligus Penaik Tegangan Otomatis (Module
Driver L298) ................................................................................

40

4. Module Sistem Minimum Microcontroller AtMega8535 ........

42

5. Sensor Arus ACS712 ...............................................................

43

6. LCD 16x2 Board ......................................................................

44

7. Sinyal PWM .............................................................................

46

8. Ignition Coil .............................................................................

48

B. Pengujian Alat ............................................................................

50

1. Prinsip Kerja Sistem Alat........................................................

50

2. Data Hasil Pengujian Sensor Arus ACS712 ............................

51

3. Rasio Belitan Ignition Coil Denso GT .....................................

52

4. Data Hasil Pengujian Jarak Gap Elektroda ..............................

54

xv

V.

SIMPULAN DAN SARAN ............................................................

144

A. Simpulan .....................................................................................

144

B. Saran ...........................................................................................

146

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

Tabel

Halaman

1. Linearitas hubungan antara Arus Skunder
dengan Tegangan out dari sensor arus ...................................................... 51
2. Kalibrasi Tegangan Primer dengan Tegangan Skunder ............................ 53
3. Output tegangan ignition coil dengan variasi lebar gap elektroda ............ 54

DAFTAR GAMBAR

Gambar

Halaman

1.

Ignition Coil ............................................................................................ 6

2.

Skematik Ignition Coil ........................................................................... 7

3.

Sirkuit Aplikasi Otomotif, Saklar Tertutup ............................................ 8

4.

Rumus Tegangan Tinggi dengan perubahan Fluks ................................ 8

5.

Magnetik Fluks akibat terjadinya Tegangan Rendah ............................. 9

6.

Rumus Tegangan Transformator .......................................................... 10

7.

Sirkuit Aplikasi Automotif, Saklar Terbuka.......................... .............. 11

8.

Rendah Kinerja dari Ignition coil karena beralih arcing ...................... 12

9.

Peningkatan kinerja dengan capasitor Across beralih .......................... 13

10.

Rumus Penyimpanan energi pada Capasitor dan Induktor................... 13

11.

Ignition Coil menggunakan pengendali MOSFET ............................... 15

12.

Karakteristik Sinyal ignition Coil, dengan rasio pengukuran............... 19

13.

Model Rasio Kumparan Ignition Coil ................................................. 19

14.

Model Ignition Coil, memasukan Induktansi magnetik. ...................... 20

15.

Rumus Induktansi Ignition Coil . ......................................................... 21

16.

Persamaan yang telah di satukan .......................................................... 21

17.

Skematik trafo dengan beban nol ......................................................... 22

18.

Transformator dengan kebocoran Induktansi ...................................... 22

x
iiv

19.

Model Ignition coil dengan kebocoran induktansi ............................... 23

20.

Karakteristik Resonansi Frekuensi ignition Coil ................................. 24

21.

Rumus LC ............................................................................................. 24

22.

Menetukan Resonansi Kapasitansi ...................................................... 24

23.

Ignition Coil dengan Kapasitansi ......................................................... 25

24.

Rumus kedalaman kulit ........................................................................ 26

25.

Resistansi .............................................................................................. 26

26.

Luas Konduksi untuk Silinder Konduktor ............................................ 27

27.

Rumus Resistansi AC dari Kawat dengan efek kulit ............................ 27

28.

Dowell pot............................................................................................. 28

29.

Model Ignition Coil dengan memasukan resistensi coil ....................... 29

30.

Diagram Alir Penelitian ........................................................................ 32

31.

Proses pengujian nilai dielektrik isolasi listrik ..................................... 33

32.

Unit Pengontrol Utama ......................................................................... 35

33.

Skematik rangkaian sistem ................................................................... 38

34.

Blok Diagram ....................................................................................... 39

35.

Tampilan fisik sistem keseluruhan ....................................................... 40

36.

Module Driver l298 .............................................................................. 41

37.

Modul sistem minimum Microcontroller ............................................. 42

38.

Sensor Arus ACS712ELCTR-5A ......................................................... 44

39.

LCD 16x2 ............................................................................................. 45

40.

Bentuk Gelombang sinyal PWM T= 22,40 ms.................................... 46

41.

Bentuk Gelombang sinyal PWM T= 23,64 ms .................................... 46

42.

Bentuk Gelombang sinyal PWM T= 36,16 ms .................................... 47

x
iiiv

43.

Bentuk Gelombang sinyal PWM T= 44,48 ms .................................... 47

44.

Bentuk Gelombang sinyal PWM T= 44,48 ms dan spesifikasi lainnya
.............................................................................................................. 48

45.

Connection pada Ignation Coil ............................................................. 49

46.

Bentuk Fisik dan Ignition coil .............................................................. 49

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang
Isolasi peralatan listrik sangat penting untuk perlindungan peralatan listrik
maupun kita sebagai engineer ataupun konsumen dari sengatan listrik yang cukup
membahayakan bagi keselamatan kita. Karen listrik ialah media yang
menghantarkan elektron dari potensial tinggi ke potensial rendah. Dan bermacammacam tingkatan listrik sesuai kadar penggunaannya.

Pengujian tahanan isolasi (Insulation Resistance Test) dilakukan untuk
mengetahui kondisi isolasi suatu peralatan listrik untuk keamanan pengoperasian
alat selanjutnya. Sebaiknya pengujian dilakukan secara teratur (berkala) sehingga
didapat grafik kondisi tahahan isolasi peralatan tersebut dari waktu kewaktu
sehingga dapat diketahui laju kerusakannya dan dapat mencegah kerusakan alat
secara tiba-tiba.

Adapun terjadinya kerusakan isolasi peralatan listrik banyak sekali penyebab dan
indikasi kerusakan yang dapat kita lihat secara fisik. Beberapa indikasi yang
menyebabkan terjadinya kerusakan isolasi peralatan listrik antara lain ialah :
1. Pembengkakan, retak, pemisahan, perubahan warna sebagai indikasi penuaan
akibat panas (termal).
2. Timbulnya kontaminasi pada permukaan kumparan dan permukaan koneksi.
3. Terjadinya abrasi atau hal yang di sebabkan tekanan mekanis lainnya.
4. Bukti terjadinya luahan parsial (partial discharge) dan korona.

2

Maka dari itu perlunya sebuah metode pengujian pada isolasi peralatan listrik
untuk mengetahui besar nilai tegangan tembus pada isolasi peralatan listrik yang
akan di ujikan. Dengan mengetahui nilai tegangan tembus isolasi tersebut kita
dapat mengetahui range tegangan berapa yang wajib untuk kita hindarkan pada
peralatan listrik yang akan di gunakan.

B. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Merancang sistem otomasi penaikan tegangan secara bertingkat untuk
mencapai nilai tegangan tembus pada isolasi listrik.
2. Agar alat prototipe ini menjadi standar acuan kontrol untuk alat rancang
bangun pengujian isolasi peralatan listrik.

C. Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini antara lain :
1. Dapat memperoleh sistem otomasi yang tepat dan berguna untuk membuat
alat instrument pengujian isolasi listrik.
2. Sebuah rancang sistem prototipe ini menjadi solusi paling baik untuk
pengujian nilai isolasi yang mederen.

D. Rumusan Masalah
Setiap peralatan listrik pasti terlapisi oleh yang namanya bahan isolator yang
berfungsi agar tidak terkontak manusia dengan listrik secara langsung. Setiap
peralatan listrik butuh memiliki nilai tegangan yang berbeda-beda sehingga nilai

3

isolasi pun berbeda-beda. Yang kemudian kita butuh mengetahui berapa nilai
tegangan yang dapat di tembus dari isolasi yang akan di uji.

E. Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam penelitian tugas

akhir

ini

adalah

sebagai

berikut:
1. Rancang otomasi penaikan tegangan secara bertingkat per 0,1 volt setiap
detiknya.
2. Alat ini akan di suplay dengan tegangan 12 volt DC, dengan pengendalian
kenaikan pengujian tegangan drive elektronika yang berfungsi melakukan
switching tegangan yang nantinya akan dinaikan oleh trafo, sampai tegangan
tinggi yang diinginkan.
3. Sistem pengendali proses display pengujian tegangan tinggi menggunakan
mikrokontroler Atmega8535.
4. Tidak membahas tentang transformator secara keseluruhan.

F. Hipotesis
Pengujian nilai isolasi peralatan listrik ini menjadi suatu hal yang sangat penting
dalam menjaga keamanan baik untuk kemanan peralatan listrik itu sendiri
maupun bagi kita sebagai pengguna peralatan listrik tersebut. Maka di perlukan
suatu alat instrumentasi pengujian nilai isolasi peralatan listrik yang sistematis,
otomatis dan moderen dengan sistem kontrol yang presisi tingkat akurasinya
dalam mendapatkan nilai tegangan tembusnya.

4

G. Sistematika Penulisan
Sistematika penuliasan penelitian ini terdiri dari beberapa bab, yaitu :

BAB I PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan tentang latar belakang, tujuan, manfaat, rumusan masalah,
batasan masalah, hipotesis, dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini dijelaskan secara garis besar tentang teori dasar yang berhubungan
dengan alat yang akan dibuat.

BAB III METODE PENELITIAN
Memuat langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian, diantaranya waktu dan
tempat penelitian, alat dan bahan, komponen dan perangkat penelitian, prosedur
kerja, perancangan, dan pengujian sistem.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bagian ini berisi mengenai hasil pengujian dan membahas terhadap data-data hasil
pengujian yang diperoleh.

5

BAB V SIMPULAN DAN SARAN
Bab ini akan menyimpulkan semua kegiatan dan hasil-hasil yang diperoleh selama
proses pembuatan dan pengujian sistem serta saran-saran yang sekiranya
diperlukan untuk menyempurnakan penelitian berikutnya.

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Ignition Coil
Ignition Coil adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan tegangan tinggi
diperlukan untuk menciptakan percikan yang memicu bahan bakar dalam mesin
pembakaran internal, dan sebagian besar kumparan pengapian ini di gunakan
pada kendaraan bermotor, mobil, truk, traktor rumput.

Gambar 1. Ignition Coil (Kumparan Pengapian)

Ignition Coil istilah khusus mengacu pada tiga perangkat terminal yang terdiri
dari dua kumparan kawat dengan koneksi umum yang luka pada inti magnetik.

7

Gambar 2. Skematik Ignition Coil
Ignition coil ini sangat berguna untuk menciptakan tegangan yang sangat tinggi
dan busur yang sangat panjang. Sayangnya banyak sekali informasi tidak tepat
mengenai tentang ignition coil tersebut. Mudah-mudakan tulisan ini memberikan
informasi yang cukup untuk memberikan informasi yang cukup untuk memahami
persis bagaimana koil penyala bekerja serta beberapa ide dan proyek untuk
mendapatkan anda memulai aplikasi otomotif sirkuit koil pengapian umum terdiri
suplai tegangan secara seri dengan saklar mekanik diseluruh terminal dengan
saklar di buka dan di tutup oleh cam.

8

Gambar 3. Sirkuit Aplikasi Otomotif, Saklar tertutup.
Ketika cam menutup saklar, arus mengalir melalui kumparan tegangan rendah
berkelok-kelok yang memiliki relatif sedikit berubah, dan kemudian perlahanlahan meningkat fluks magnetik dalam inti (menyimpan energi). Ketika cam
membuka saklar, arus cepat menurun, menyebabkan fluks magnetik dalam inti
mengurangi dengan cepat juga. Karena tegangan tinggi berliku (yang memiliki
banyak berubah dari tegangan rendah berkelok-kelok) adalah luka pada inti yang
sama, ia melihat penurunan yang cepat sama dalam fluks magnetik. Anda
mungkin ingat dari sebelumnya bahwa tegangan yang berliku diberikan oleh.

Gambar 4. Rumus Tegangan Tinggi dengan perubahan Fluks.
Dimana VHV adalah tegangan pada kumparan tegangan tinggi, NHV adalah jumlah
lilitan dalam tegangan tinggi coil dan Φ adalah fluks magentik dalam inti. Karena

9

tegangan kumparan berkaitan dengan tingkat perubahan fluks magnetik, dan fluks
magnetik berubah dengan cepat, tegangan besar dibuat di terminal HV.
Mari kita lihat proses ini secara lebih rinci. Pertama, Pertimbangkan saat dimana saklar
menutup. Ini adil untuk menganggap bahwa pada saat itu inti magnetik akan benar-benar
mengalami kerusakan magnetik dan fluks akan menjadi nol. Menutup switch akan
menerapkan tegangan ke koil yang akan menyebabkan fluks magnetik untuk membangun
dari waktu ke waktu.

Gambar 5. Magnetik Fluks akibat terjadinya Tegangan rendah.
Pada beberapa titik waktu cam akan membuka tombol lagi, dan ini adalah dimana
hal-hal mendapatkan sedikit lebih menarik. Pada saat ini ada beberapa jumlah
fluks magnetik yang tersimpan dalam inti magnetik yang mewakili beberapa
jumlah fluks magnetik yang tersimpan dalam inti magnetik yang mewakili
beberapa energi yang tersimpan, dan karena itu tidak dapat hanya dissappear.
Sebaliknya, harus ada beberapa makanisme untuk menghamburkan energi dan
mengurangi fluks kembali ke nol. Dalam rangka untuk mencapai hal ini, tegangan
negatif besar muncul di seluruh tegangan rendah berkelok-kelok, rumus gambar 5
menunjukan fluks magnetik menurun dari waktu ke waktu. Kunci untuk operasi
coil pengapian pada kenyataan bahwa tegangan negatif besar yang muncul pada
tegangan rendah berliku hasil dalam penurunan yang sangat cepat berubah.

10

Karena tegangan tinggi berkelok-kelok adalah pada inti yang sama, maka akan
mengalami penurunan yang cepat sama dalam fluks magnetik. Pada rumus di
gambar 5 yang memberikan perubahan fluks dari waktu ke waktu, dalam rumus
gambar 4 yang memberikan tegangan dari tegangan tinggi berliku sebagai fungsi
dari fluks, akan memberikan tegangan melintasi tegangan tinggi berliku karena
tegangan diterapkan pada tegangan rendah berliku. Substansi ini memberikan
hasil sebagai berikut.

Gambar 6. Rumus Tegangan Transformator.
Perhatikan bahwa persamaan ini menjelaskan tindakan transformator, dimana
tegangan yang muncul pada tegangan tinggi berliku sama dengan tegangan rendah
berliku dikalikan dengan rasio belitan dari dua gulungan. Ini memiliki efek
mengalikan tegangan besar yang muncul pada tegangan rendah yang muncul pada
tegangan rendah berliku dalam rangka untuk men-reset inti dengan rasio belitan
dari dua gulungan. Dengan rasio putaran 100:1 dan tegangan reset pada tegangan
rendah berkelok-kelok dari 300V, tegangan 30kV akan muncul di tegangan tinggi
berliku.

11

Gambar 7. Sirkuit Aplikasi Automotif, Saklar terbuka.
Saya belum melihat penjelasan yang baik di tempat lain seperti apa faktor
mengontrol tegangan rendah berliku tegangan reset. Aku membuang 300V hanya
untuk menempatkan beberapa nomor pada masalah, tapi bagaimana tegangan
yang benar-benar ditentukan? Jawaban singkatnya adalah bahwa ketika tegangan
rendah berliku terputus tegangan di atasnya. Dan akibatnya tegangan tinggi
berkelok-kelok, akan meningkat sampai energi menemukan tempat untuk pergi.
Keterangan dari tegangan pada sirkuit yang terhubung ke koil. Berikut adalah
beberapa contoh dari beberapa siruit yang lebih umum.
Mari kita mulai dengan rangkaian yang ditunjukan pada gambar 6 dan gambar 7.
Ada kelalaian penting yang membedakan sirkuit ini dengan yang ditemukan
dalam mobil yang secara drastis mengurangi kinerja rangkaian seperti yang
ditunjukkan. Pada saat ketika saklar mulai membuka, maka potensi peningkatan
tegangan terjadi di switch, yang cepat rusak untuk membentuk busur pada
tegangan yang relatif rendah. Tegangan busur kemudian menjadi gaya
menyebabkan fluks magnetik jatuh, dan pada tingkat yang jauh lebih rendah

12

daripada yang kita inginkan. Tentu saja hal ini menyebabkan tegangan output jauh
lebih rendah juga, dan busur yang lemah terjadi.

Gambar 8. Rendah kinerja dari Ignition coil karena beralih arcing.
Sirkuit yang sebenarnya digunakan dalam sistem pangapian otomotif termasuk
kapasitor di switch untuk mencegah lengkung dan meningkatkan kinerja.
Sementara saklar ditutup ada sangat sedikit tegangan diatasnya (beberapa
milivolts) yang menyebabkan kapasitor untuk sepenuhnya debit. Pada saat ketika
saklar mulai membuka kekuatan kapasitor tegangan di atasnya untuk tetap nol
(atau sangat mendekati nol) volt, mencegah busur dari pembentukan. Kapasitor
menyediakan fungsi lain yang penting dalam rangkaian ini dengan menyediakan
fungsi lain yang penting dalam rangkaian ini dengan menyediakan jalan bagi
tegangan rendah berliku arus mengalir ketika saklar terbuka.

13

Gambar 9. Peningkatan kinerja dengan capasitor Across beralih
Jadi bagaimana tepatnya, selain mencegah beralih dari busur, apakah kapasitor
meningkatkan tegangan pada tegangan rendah berkelok-kelok? Ketika saklar
membuka semua arus yang mengalir pada tegangan rendah berkelok-kelok mulai
mengalir melalui kapasitor, sampai semua energi yang tersimpan dalam induktor
di transfer ke kapasitor. Persamaan untuk energi yang tersimpan dalam induktor
ditransfer kapasitor. Persamaan untuk energi yang tersimpan dalam setiap
komponen di berikan di bawah ini.

Gambar 10. Rumus penyimpanan energi pada Capasitor dan Induktor.
Persamaan ini dapat digunakan untuk memperkirakan tegangan maksimum
dicapai di tegangan rendah berliku. Asumsikan bahwa tegangan rendah berliku
induktansi adalah 5 mH, arus puncak pada tegangan rendah berkelok-kelok adalah

14

5A. Induktor tidak jenuh, dan kami ingin 300 V di seluruh tegangan rendah
berliku. Menggunakan persamaan 4B kita dapat menghitung bahwa 5mH
membawa 5A toko 62,5 mJ energi. Jika energi ini benar-benar di transfer ke
kapasitor, kita dapat menggunakan persamaan 4A untuk menghitung bahwa kita
perlu kapasitansi dari 1,39 UF mencapai 300 V. Tegangan yang sebenarnya akan
terbatas jika salah satu tegangan rendah atau gulungan tegangan tinggi yang
mampu menciptakan busur sebelum kapasitor terisi penuh.
Yang sebagian besar mencakup bagaimana sebuah gulungan starter beroperasi di
dalam kendaraan, tetapi kemungkinan bahwa sebagian besar aplikasi nonkendaraan akan lebih tidak menyertakan cam dan saklar mekanik. Fungsi switch
dapat dengan mudah diganti dengan transistor atau MOSFET, tapi beberapa
perawatan yang diperlukan dalam merancang rangkaian agar tidak merusak salah
satu perangkat semikonduktor yang relatif halus. Saya telah melihat beberapa
tempat di internet di mana penulis menyatakan switch semikonduktor tidak dapat
diandalkan untuk aplikasi koil pengapian, tapi ini tidak begitu. Tidak ada alasan
mengapa saklar semikonduktor tidak dapat digunakan andal dalam aplikasi ini,
dan itu lebih mungkin bahwa sirkuit mereka dirancang dengan buruk.
Pertama, amati apa yang terjadi ketika saklar mekanik hanya diganti dengan
MOSFET. Saklar tersebut akan dipindahkan ke sisi rendah dari kumparan, tetapi
ini tidak mengubah pengoperasian sirkuit, itu hanya membuatnya lebih mudah
untuk mendorong gerbang MOSFET.

15

Gambar 11. Ignition coil menggunakan pengendali MOSFET
Metode ini sangat sederhana saklar digantikan oleh MOSFET, tapi bagaimana itu
berbeda daripada menggunakan saklar mekanik? Ada dua perbedaan utama.
Pertama, kapasitansi di MOSFET kecil dibandingkan dengan kapasitor biasanya
digunakan dengan switch mekanis. A 400 V 10 A MOSFET mungkin memiliki
kapasitansi pada urutan 100 pF, atau sekitar 10.000 kali lebih kecil dari kapasitor
dalam contoh otomotif sebelumnya. Implikasi praktis dari hal ini adalah bahwa
tegangan MOSFET akan meningkat jauh lebih cepat, dan untuk tegangan jauh
lebih tinggi daripada dalam aplikasi otomotif. Menggunakan contoh dari 5 mH
dan 5 A, tegangan MOSFET secara teoritis akan meningkat menjadi 1,25 GV
(1.250 Juta Volt!) Sekarang, jelas orang-orang semacam tegangan keterlaluan
akan pernah tercapai. Sesuatu yang lain dalam rangkaian akan memberi jalan baik
sebelum tegangan mencapai yang tinggi (saya sedang melihat Anda, MOSFET.)

16

Perbedaan lain, yang tampaknya cukup jelas adalah bahwa tidak ada lagi kontak
mekanis membuka. Dalam sistem mekanis dengan tegangan terkendali build-up
busur akan membentuk seluruh saklar dan menghilangkan semua energi itu. Tidak
ada mekanisme keamanan seperti dengan MOSFET.
Jadi apa yang akan terjadi di sirkuit MOSFET? ada dua kemungkinan. Kasus
terbaik adaalah bahwa busur akan melompat antara dua titik dalam rangkaian
yang berdekatan sebelum tegangan mampu membangun ke tingkat dimana
apapun di sirkuit rusak. Lebih mungkin, dan lebih merusak, akan bahwa tegangan
MOSFET akan membangun hingga gangguan tegangan dan MOSFET akan mulai
melakukan dalam sebuah acara yang disebut ‘avalanche”. Sebuah longsoran yang
cukup besar akan menyebabkan kerusakan yang signifikan pada MOSFET, atau
menghancurkannya sama sekali dalam satu tembakan. Meskipun potensi
kerusakan yang disebabkan, banyak MOSFET dapat menahan beberapa tingkat
longsoran berulang.
Parameter kunci untuk merancang sebuah sirkuit yang dapat menahan longsor
biasanya tercantum pada datasheet MOSFET sebagai "Single Pulse Longsor
Energi" dan "berulang Avalanche Energy" (jika MOSFET avalanche dinilai sama
sekali.) Parameter ini menentukan energi maksimum MOSFET dengan aman
dapat menyerap tanpa kerusakan. Datasheet mungkin daftar pulsa energi
longsoran tunggal untuk beralih tertentu menjadi 500 mJ. Dalam hal ini,
persamaan 4B akan digunakan untuk menghitung jumlah energi yang tersimpan
dalam induktansi yang akan dimatikan dan dibandingkan dengan nilai datasheet.
Jika perangkat hipotetis ini digunakan untuk mengganti 5 mH, 5 A induktor dalam
contoh sebelumnya (yang kita dihitung menjadi 62,5 mJ) kita harapkan saklar

17

untuk bertahan hidup longsoran tunggal. Perangkat yang sama ini mungkin
memiliki energi longsoran berulang dari 15 mJ, dalam hal ini tidak akan ada
garauntee bahwa perangkat akan bertahan atau beroperasi dengan benar setelah
beberapa longsoran. Dalam kedua kasus, MOSFET akan menyerap energi dari
longsoran, dan mungkin memanas substansial. Perawatan harus diambil untuk
memastikan bahwa energi longsoran tidak melebihi spesifikasi datasheet DAN
bahwa perangkat akan tetap berada dalam spesifikasi suhu datasheet.
Tentu saja, yang memungkinkan MOSFET untuk beroperasi dalam modus
avalanche mungkin bukan pilihan terbaik, dan ada cara lain untuk membatasi
tegangan itu pengalaman. Metode yang paling jelas adalah untuk menambahkan
kapasitansi eksternal di MOSFET, seperti dengan saklar mekanik. Kapasitansi
dapat berukuran, seperti sebelumnya, untuk memastikan tegangan tertentu atau
mencegah rangkaian dari melebihi tegangan tertentu. Solusi yang lebih kuat
adalah dengan menambahkan sebuah kapasitor secara seri dengan resistor
(biasanya disebut "snubber.") Ini memungkinkan energi yang diserap oleh
kapasitor yang akan dihamburkan dalam resistor eksternal, daripada MOSFET itu
sendiri. Hal ini juga mencegah lonjakan arus yang besar dari kapasitor melalui
MOSFET ketika pertama kali menyalakan. Ada jenis lain dari sirkuit snubber juga
beberapa diantaranya berbagai kombinasi resistor, kapasitor dan dioda.
Mereka adalah dasar-dasar pengapian koil yang saya ingin membahas. Berikut
adalah beberapa halaman tambahan informasi lebih rinci pada beberapa mata
pelajaran terkait coil pengapian.

18

B. Pengukuran Ignition Coil dan Karakteristiknya.
Setiap desain yang melibatkan kumparan pengapian lebih canggih dari yang sangat
sederhana akan membutuhkan beberapa pengetahuan rinci tentang karakteristik
dari koil pengapian yang akan digunakan dalam desain. Lembar data rinci dengan
karakterisasi menyeluruh dan parameter kunci tampaknya tidak akan tersedia, tapi
banyak dari nilai-nilai ini dapat diperoleh dengan peralatan yang relatif sederhana
dan teknik. Beberapa desain mungkin memerlukan lebih detail dari yang lain,
sehingga spesifikasi yang paling dasar ditentukan terlebih dahulu, dan model yang
semakin rinci dikembangkan.
Struktur koil pengapian sangat mirip dengan sebuah transformator standar, dan
sebagian besar pemodelan dan pengukuran teknik berlaku untuk keduanya. Dalam
kedua kasus, parameter yang paling dasar adalah rasio belitan dari kumparan. Ada
berbagai cukup khas untuk rasio belitan pengapian koil, umumnya antara 50:1
sampai 200:1 mungkin, dengan 100:1 mungkin yang paling umum. Pengukuran
yang menunjukkan rasio belitan signifikan di luar kisaran ini mungkin
menunjukkan kesalahan dalam pengukuran atau coil rusak. Metode paling
sederhana untuk mengukur rasio belitan adalah untuk menerapkan tegangan AC
ke salah satu coil, dan membandingkan besarnya tegangan pada kumparan
lainnya. Perhatian utama dengan membuat pengukuran ini adalah untuk berhatihati dari besarnya sinyal AC diterapkan. Menerapkan terlalu besar sinyal mungkin
memiliki beberapa efek. Pertama, menerapkan terlalu besar produk volt-detik
akan menghasilkan jenuh inti menghasilkan hasil yang salah. Juga, Jika arus
magnetizing yang dihasilkan dari produk volt-detik besar menjadi terlalu besar
dan impedansi sumber tegangan adalah tinggi (seperti dengan fungsi generator)

19

output mungkin jenuh mengakibatkan kliping dan pengukuran yang salah.
Menjaga pertimbangan-pertimbangan dalam pikiran, pengukuran yang sebenarnya
sangat sederhana.

Gambar 12. Karakteristik sinyal ignition coil, dengan rasio pengukuran.

Menggunakan pengukuran ini, rasio belitan dihitung sebagai nilai RMS dari
tegangan tinggi koil dibagi dengan nilai RMS dari kumparan tegangan rendah.
Membagi 100 V dengan 983 hasil mV dalam rasio 101,7 berubah, sangat hampir
100:1. Model ini sejauh ini terlihat seperti.

Gambar 13. Model rasio kumparan Ignition Coil.

20

Selain aksi trafo yang ideal diukur di atas, mereka juga induktansi secara paralel
dengan transformator yang ideal yang disebut induktansi magnetik. Biasanya,
induktansi magnetik ditampilkan pada sisi primer transformator. Namun, hal itu
dapat tercermin pada setiap berliku dengan kuadrat dari rasio belitan. Induktansi
magnetik adalah induktansi yang diukur pada terminal transformator. Metode
yang paling sederhana untuk mengukur induktansi magnetik adalah dengan
menggunakan induktansi meter, tapi fungsi generator, resistor, dan osiloskop juga
bisa digunakan. Aku mengukur induktansi magnetik kumparan saya dengan meter
LCR dan mendapat 5,5 mH pada gulungan primer dan 57,2 H di sekunder.
Perhatikan bahwa kedua pengukuran ini mengukur unsur yang sama di sirkuit,
tidak ada dua elemen independen yang diukur. Sebagai bukti ini, membagi
induktansi diukur sekunder dengan rasio belitan kuadrat, yaitu 57,2 H dibagi
dengan 1022, menghasilkan hampir persis 5,5 mH.

Gambar 14. Model Ignition Coil, memasukan induktansi magnetik.
Pengukuran ini dapat digunakan untuk memeriksa pengukuran rasio belitan dibuat
sebelumnya juga. Induktansi dari setiap gulungan diberikan oleh.

21

Gambar 15. Rumus Induktansi Ignition Coil

Gambar 16. Persamaan yang telah di satukan.
Menggunakan nilai yang terukur sebelumnya, rasio belitan dihitung untuk 102:1
oleh gambar 16 juga, yang mendukung penghitungan awal.
Penyempurnaan berikutnya dari model ini adalah untuk menambahkan induktansi
kebocoran. Kebocoran induktansi merupakan fluks melalui satu kumparan yang
tidak terkait dengan kumparan lain, dan dimodelkan sebagai induktansi seri
dengan induktansi magnetizing. Lebih khusus lagi, kebocoran fluks adalah bagian
dari induktansi magnetizing diukur yang tidak terkait dengan kumparan lainnya,
sehingga kebocoran induktansi diukur dikurangi dari diri induktansi untuk
mendapatkan estimasi yang lebih baik.

22

Pertimbangkan sebuah transformator ideal dengan korsleting sekunder. Dalam
konfigurasi ini, impedansi primer dapat dihitung sebagai impedansi sekunder
dikalikan dengan kuadrat rasio bergantian. Dengan korsleting sekunder (yaitu
impedansi sekunder adalah nol) impedansi primer juga akan menjadi nol.

Gmbar 17. Skematik trafo dengan beban nol
Jika sekunder korsleting pada transformator praktis dan impedansi diukur pada
primer hasilnya akan menunjukkan beberapa nilai terbatas induktansi hadir. Hal
ini disebabkan induktansi kebocoran, yang tidak terkait dengan sekunder, dan
karena itu tidak mewakili impedansi skala sekunder itu.

Gambar 18. Transformer dengan kebocoran Induktansi
Dengan menggunakan metode ini, kebocoran induktansi untuk rendah dan tinggi
kumparan tegangan diukur menjadi 612 uh dan 6,76 H, masing-masing.
Menambahkan induktansi kebocoran ini untuk hasil model masuk.

23

Gambar 19. Model ignition coil dengan kebocoran induktansi
Sejauh ini model hanya dipertimbangkan efek murni induktif. Namun, pada
frekuensi yang lebih tinggi perilaku kapasitif menjadi dominan. Hal ini biasanya
disebabkan oleh kapasitansi antara gulungan, tetapi kapasitansi ini tidak
sepenuhnya menjelaskan perilaku yang diamati. Cukup, model disamakan yang
digunakan untuk menggambarkan induktansi menjadi tidak memadai sebagai
panjang gelombang menjadi lebih pendek dan panjang dibandingkan dengan
kumparan itu sendiri. Pada titik tertentu, sebagai frekuensi meningkat, reaktansi
induktif dan kapasitif membatalkan dan kumparan akan beresonansi. Titik ini
disebut frekuensi resonansi diri. Model disamakan dapat dimodifikasi dengan
penambahan kapasitor untuk memperbaiki perilakunya pada rentang terbatas
frekuensi di atas frekuensi resonansi diri tanpa menggunakan model saluran
transmisi. Menentukan frekuensi resonansi diri dibantu oleh fakta bahwa
kumparan muncul benar-benar resistif pada frekuensi ini. Pada titik ini tegangan
dan arus yang melalui kumparan akan di fase, memungkinkan frekuensi resonansi
diri akan ditentukan oleh menyapu frekuensi dan mencatat titik di mana tegangan
dan arus berada dalam fase.

24

Gambar 20. Karakteristik Resonansi Frekuensi ignition coil.
Di sini, frekuensi resonansi diri untuk kumparan saya bertekad untuk menjadi
38,55 kHz. Hubungan antara resonansi dan frekuensi untuk rangkaian LC paralel.

Gambar 21. Rumus LC.
Pemecahan persamaan ini untuk kapasitansi memberikan hasilnya.

25

Gambar 22. Menentukan Resonansi Kapasitansi
Menggunakan diri induktansi dari tegangan rendah berkelok-kelok dan frekuensi
resonansi diri, kapasitansi resonansi dapat dihitung menjadi 3,49 nF. Model
dengan kapasitansi ini ditunjukkan di bawah ini.

Gambar 23. Ignition Coil dengan Kapasitansi
Selain elemen induktif dan kapasitif sudah dibahas, gulungan tembaga juga
memiliki beberapa perlawanan. Nilai-nilai ini dapat dengan mudah diukur dengan
Ohm meter. Aku menentukan tegangan rendah dan kumparan tegangan tinggi
resistensi menjadi 1,7 dan 8,7 kOhms masing-masing. Ini menggoda untuk
menggunakan nilai-nilai secara langsung dalam model; Namun, nilai-nilai ini
jarang akurat pada frekuensi tinggi. Ini agak kontra intuitif, karena resistensi
umumnya tidak dianggap bergantung pada frekuensi. Dalam kasus resistensi pada
frekuensi tinggi dua efek, yang disebut kulit dan efek kedekatan, dapat
meningkatkan resistensi terhadap sinyal AC. Efek kulit menyebabkan arus ac
meningkatkan frekuensi untuk menembus kurang dalam ke dalam konduktor dari
permukaan. Hal ini mengurangi penampang melalui mana arus mengalir, dan
akibatnya meningkatkan daya tahan. Kedalaman kulit, atau kedalaman efektif
yang menembus arus adalah memberikan oleh persamaan.

26

Gambar 24. Rumus kedalaman Kulit

mana kedalaman kulit, adalah resistivitas dari konduktor (1,68x10-8 Ohm.m untuk
tembaga) dan permeabilitas ruang bebas (sama dengan

bahan non-

magnetik sebagian besar) dan adalah permeabilitas relatif dari konduktor (sekitar
1 untuk sebagian besar konduktor non-ferrous) hambatan dari panjang kawat
dengan panjang tertentu dan luas penampang dapat dihitung dengan.

Gambar 25. Resistansi
di mana adalah panjang konduktor dan penampang konduktor. Jika diameter
kawat kurang dari dua kali kedalaman kulit, maka daerah dapat dihitung dengan
menggunakan. Jika tidak, penampang daerah konduktif akan lebih kecil dan harus
dihitung seperti yang ditunjukkan pada Gambar 26.

27

Gambar 27. Luas konduksi untuk Silinder Konduktor.
Oleh karena itu, perlawanan dari panjang kawat di mana diameter lebih kecil dari
kedalaman kulit diberikan pada rumus di bawah ini.

Gambar 28. Rumus Resistansi AC dari kawat dengan efek kulit
Efek kedekatan terjadi ketika berkelok-kelok lebih dari satu lapisan tebal, dan
merupakan hasil dari fluks magnet yang berubah dari lapisan sebelumnya
membatalkan arus pada interior saat ini berkelok-kelok dan meningkatkan arus di
bagian luar berliku. Efeknya diperparah dengan setiap lapisan tambahan dalam
kumparan, dan dapat sangat meningkatkan ketahanan AC efektif.

28

Bentuk yang tepat untuk efek kedekatan berada di luar cakupan diskusi ini,
sehingga efek gabungan dari kulit dan efek kedekatan digabungkan untuk
menunjukkan efek kumulatif mereka pada perlawanan AC.

Gambar 29. Dowell Plot

Grafik ini, yang dikenal sebagai plot Dowell, dapat digunakan untuk menghitung
faktor dimana resistensi DC harus dikalikan untuk menentukan perlawanan AC.
Sumbu X adalah ketinggian konduktor dibagi dengan kedalaman kulit pada
frekuensi yang menarik, dan diikuti secara vertikal sampai memotong kurva untuk
jumlah lapisan dalam kumparan. Posisi titik ini ini kemudian dicatat pada sumbu
vertikal, dan multiplier resistance dibaca off. Sebagai contoh, sebuah kumparan
yang terbuat dari konduktor dengan rasio tinggi untuk kedalaman kulit tiga dan
dua lapisan gulungan memiliki resistansi AC sekitar 12 kali lebih tinggi Thant
resistansi DC dari kawat. Perlu dicatat bahwa kurva ini diturunkan untuk bentuk
gelombang sinusoidal pada frekuensi tertentu. Switching bentuk gelombang

29

mengandung frekuensi pada harmonik fundamental dan lebih tinggi, jadi
tergantung pada gelombang resistensi yang sebenarnya mungkin mungkin 1,2-2
kali lebih tinggi daripada yang ditunjukkan oleh plot Dowell.
Jika Anda kebetulan tahu secara spesifik konstruksi coil pengapian Anda, Anda
dapat memperkirakan perlawanan AC menggunakan metode ini. Kemungkinan
besar Anda tidak akan memiliki akses ke informasi bahwa kecuali jika Anda
membongkar dan menghancurkan coil, yang kemungkinan besar tidak perlu.
Hambatan AC untuk frekuensi switching yang diberikan dapat ditentukan dengan
pengukuran sederhana dengan cukup kesetiaan untuk model ini. Dengan asumsi
frekuensi switching dari 100 Hz, tegangan rendah dan tegangan tinggi berliku
resistensi diukur sebagai 9,78 ohm dan 9,38 kΩ masing-masing (dibandingkan
dengan 1,7 Ω dan 8,7 kΩ di DC). Model, termasuk resistensi berkelok-kelok pada
100 Hz ditunjukkan pada Gambar 30.

Gambar 30. Model Ignition Coil dengan memasukan resistansi coil.

III. METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat
penelitian dan perancangan tugas akhir ini dilakukan dari bulan Maret 2013,
bertempat di Laboratorium Sistem Tenaga Elektrik

Jurusan Teknik Elektro

Universitas Lampung.
B. Alat dan Bahan
Alat dan bahan penelitian mencakup berbagai instrumentasi, komponen,
perangkat kerja, serta bahan-bahan yang digunakan dalam proses penelitian,
diantaranya :
B.1. Instrumentasi dan Komponen, yang terdiri dari :
a. Multimmeter digital
b. Mikrokontroler ATMEGA 8535
c. Osiloskop
d. Module L298
e. Sensor Arus ACS712
f. Ignation Coil
g. Pelat konduktor dengan ujung cembung
h. ACU kering (Baterai) 12 Volt
i. LCD
B.2. Perangkat kerja, yang terdiri dari :
1. Komputer pribadi (PC)

31

2. Downloader AVR parallel
3. Papan projek (Project Board)
4. Kabel penghubung
5. Satu unit electronic tools kit.
6. Software Diptrace
7. Soldier, Timah, dan beberapa peralatan pembersih soldier dan timah
8. Bor PCB
B.3. Bahan-bahan, yang terdiri dari :
1. Papan plastik mika (Accrilyc)
2. PCB
3. Kabel timah
C. Prosedur Kerja
Dalam penyelesaian tugas akhir ini ada beberapa langkah kerja yang dilakukan
diantaranya :
1. Studi literatur
2. Penentuan spesifikasi rencangan
3. Perancangan perangkat keras.
4. Perancangan perangkat lunak.
5. Pembuatan alat.
6. Pengujian alat.

32

Gambar . Diagram Alir Penelitian

1. Studi Literatur
Dalam studi literatur dilakukan pencarian informasi mengenai segala sesuatu
yang berkaitan dengan penelitian ini, diantaranya adalah :

33

a. Proses pembangkitan tegangan tinggi dari 12 Volt DC sampai mendapatkan
busur bunga listrik.
b. Karakteristik komponen-komponen yang akan digunakan serta prinsip
kerjanya.
c. Pencarian data tentang perolehan tegangan skunder ignation coil.
d. Cara kerja dan pemrograman mikrokontroler jenis Atmega 8535.
2. Perancangan Sistem
Secara umum sistem pada tugas akhir ini adalah seperti yang ada pada blok
diagram dibawah ini :

Gambar. Proses pengujian nilai dielektrik isolasi listrik

Sistem pengujian nilai dielektrik pada minyak transformator daya ini dapat kita
baca, berawal dari sumber tegangan 12 volt DC, kemudian mensuply unit
pengontrol utama, unit pengontrol utama ialah rangkian yang berfungsi sebagai
pengatur tegangan menggunakan keypad, dengan metode switching pulse yang