8
BAB III PERANCANGAN SISTEM
3.1. Perangkat Keras Sistem
Perangkat Keras Sistem terdiri dari 5 modul, yaitu Modul Sumber, Modul Mikrokontroler, Modul Pemanas, Modul Sensor Suhu, dan Modul Pilihan Menu.
3.1.1. Modul Sumber
Pada modul ini digunakan sebuah transformator untuk menurunkan tegangan dan rangkaian jembatan dioda untuk mengubah tegangan AC menjadi DC yang nantinya
akan digunakan untuk memberikan tegangan sebesar 5 volt ke modul mikrokontroler, modul sensor suhu, modul LCD, dan modul pilihan menu. Diperlukan juga tegangan
sebesar 15 volt untuk TLP250 yang akan digunakan sebagai driver IGBT. Tegangan diturunkan dari 220 volt AC menjadi 15 volt DC dan 5 volt DC.
Komponen yang digunakan adalah LM 7815 dan LM 7805.
Gambar 3.1. Modul Sumber
3.1.2. Modul Mikrokontroler
Modul ini menggunakan IC Atmega 8535 yang akan digunakan sebagai modul kontrol dan pembangkit PWM. Modul kontrol akan menerima data dari sensor suhu dan
tombol pilihan menu, kemudian mengirimkan data untuk ditampilkan di LCD. Modul mikrokontroler ini juga merupakan pembangkit PWM yang akan digunakan
untuk driver IGBT. Pin PD5 sebagai keluaran PWM terhubung dengan masukan dari
optocoupler
.
9
Gambar 3.2. Modul Mikrokontroler
3.1.3. Modul Pemanas
Modul ini pada gambar 3.3 merupakan modul utama rangkaian kompor induksi. Modul ini terbagi menjadi beberapa bagian:
10
Gambar 3.3. Modul Pemanas
1. Sumber
Sumber AC PLN sebesar 220 volt AC akan dilewatkan jembatan dioda sehingga akan menjadi tegangan DC.
V
DC
= Vs � √2 …..................................................................................... 3.1
Dimana: V
DC
= Tegangan DC volt Vs = Tegangan sumber AC volt
V
DC
= 220 volt � √2
= 311,127 volt DC
2. Filter
Tegangan DC tersebut akan diteruskan ke rangkaian filter LPF untuk menghambat frekuensi tinggi agar tidak mengganggu sistem serta
mengurangi ripple dengan menggunakan rumus: f =
1 2
�√��
………………………….………………………. 3.2
Dimana: f = Frekuensi
cut-off
Hz L = Induktaksi H
C = Kapasitansi F f =
1 2
�√�� =
1 2
�√0,3. 10
−3
� � 9,9. 10
−6
� = 2,9 kHz
11 3.
Kumparan Kumparan yang digunakan adalah kumparan dengan jenis
flat spiral coil
yang dapat dilihat pada gambar 3.4. Kumparan ini akan menghasilkan medan magnet di sekitar logam penghantar. Kumparan ini memiliki induktansi
sebesar 98 uH, sedangkan kapasitor yang digunakan sebesar 0.3 uF. Frekuensi resonan:
f = 1
2 �√��
= 1
2 �√98. 10
−6
� 0,3. 10
−6
= 29,367 kHz Pada saat terjadi resonansi maka harga impedansi rangkaian mencapai nilai
minimum, saat impedansi minimum inilah arus yang mengalir mencapai maksimum.
Gambar 3.4.
Flat Spiral Coil
4. IGBT
Insulated Gate Bipolar Transistor
Pada bagian ini, digunakan IGBT dengan jenis FGL40N120AND. IGBT ini akan memutus dan mengalirkan tegangan pada kumparan dan kapasitor pada
rangkaian coil. Dengan memutus dan mengalirkan tegangan, maka akan terjadi arus bolak-balik yang akan membangkitkan medan magnet.
Penggunaan IGBT dikarenakan IGBT dapat dialiri tegangan tinggi dan arus yang besar, selain itu IGBT juga memiliki rugi penyaklaran yang lebih
rendah dari MOSFET.
12 5.
Driver IGBT Pin
gate
dari IGBT membutuhkan tegangan sekitar 15 volt agar dapat saturasi, sedangkan keluaran sinyal PWM dari mikrokontroler hanya sebesar
5 volt. Untuk dapat mencapai tegangan buka minimum IGBT maka diperlukan driver yang dapat menaikkan tegangan dari PWM tersebut
menjadi 15 volt. Komponen yang digunakan sebagai driver IGBT adalah
photocoupler
TLP250.
Gambar 3.5. Skematik TLP 250
Anoda dari TLP250 ini akan mendapat input berupa sinyal PWM dari Modul Mikrokontroler. Pin VCC akan diberi tegangan 15 V sehingga akan
menghasilkan output PWM dengan tegangan 15 V yang akan dihubungkan ke kaki
Gate
IGBT.
3.1.4. Modul Sensor Suhu
Kategori