STUDI PERANCANGAN JARINGAN TEKNOLOGI METRO ETHERNET UNTUK JARINGAN TELEKOMUNIKASI EKSTERNAL UNIVERSITAS LAMPUNG
ABSTRAK
PERANCANGAN ALAT PRAKTIKUM CHOPPER STEP-UP
DAN CHOPPER STEP-DOWN PADA LABORATORIUM
KONVERSI ENERGI ELEKTRIK
Oleh :
Aditya Krisnawan
Chopper adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengubah tegangan DC tetap
menjadi tegangan DC yang bervariasi. Tegangan keluaran chopper dapat lebih
besar ataupun lebih kecil dari tegangan inputnya. Untuk mengetahui prinsip kerja
chopper dibuatlah sebuah alat praktikum chopper step-up dan chopper step-down.
Dengan dibuatnya alat praktikum ini diharapkan dapat membantu terlaksananya
praktikum elektronika daya pada laboratorium konversi energi elektrik.
Chopper yang dibuat dalam tugas akhir ini menggunakan mikrokontroller jenis
ATMega8535 sebagai pengendali utama yang berfungsi menghasilkan PWM yang
kemudian digunakan untuk mengendalikan pensaklaran pada transistor. Untuk
pensaklarannya digunakan tiga jenis transistor yaitu: BJT (Bipolar Junction
Transistor), MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) dan
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Kemudian membandingkan
gelombang hasil dari pensaklaran ketiga transistor tersebut dengan cara
mengamatinya melalui osiloskop. Percobaan ini juga dilakukan dengan mengubah
nilai duty cycle dan resistansinya.
Dari hasil pengamatan, pensaklaran yang baik dihasilkan oleh MOSFET karena
MOSFET menghasilkan gelombang keluaran yang lebih mirip dengan gelombang
kotak dibandingkan dengan BJT dan IGBT. Hal ini juga disebabkan MOSFET
pada umumnya diproduksi untuk pensaklaran elektrik dengan frekuensi yang
tinggi. Sedangkan pada pensaklaran yang dihasilkan BJT, menghasilkan
gelombang yang tidak seiring dengan kenaikkan duty cycle yang di berikan.
Selain itu, besar tegangan yang diberikan pada kolektor BJT juga mempengaruhi
karakteristik pensaklaran BJT. Pada BJT dan IGBT saat duty cycle yang diberikan
bernilai 90% dan 100%, menghasilkan gelombang DC murni dengan nilai yang
hampir sama.
Kata kunci: chopper, MOSFET, BJT, IGBT dan pensaklaran.
ABSTRACT
DESIGN OF PRACTICE INSTRUMENT STEP-UP CHOPPER AND
STEP-DOWN CHOPPER IN ELECTRIC ENERGY CONVERSION
LABORATORY
By :
Aditya Krisnawan
Chopper is a instrument that serves to convert the fixed-voltage DC source into a
variable-voltage DC source. Chopper output voltage can be larger or smaller than
its input voltage. To know the working principle of chopper then is made a
instrument practice step-up chopper and step-down chopper. With made this
practice instrument so that can help the implementation of power electronics
practice in electric energy conversion laboratory.
Chopper uses microcontroller ATMega8535 type as the main controller that is
functions to produce a PWM which is used to control the switching of the
transistor. Switching transistor is used in three types: BJT (Bipolar Junction
Transistor), MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) and
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors). Then to compare the wave results of
the three transistor switching by observing through an oscilloscope. The
experiment was also done by changing the duty cycle and resistant.
From observation results, the good switching is produced by the MOSFET
because the MOSFET produces the output wave form that is more like a square
wave compared with the BJT and IGBT. This is also caused that MOSFET is
generally produced for electrical switching with high frequency. While the
resulting BJT switching, produces waves that not in line with the increase of given
duty cycle that is given. In addition, the value of the applied source at the BJT
collector also effects the switching characteristics of BJT. When BJT and IGBT
are given duty cycle of 90% and 100%, BJT and IGBT producs DC waves with
the same value.
Keywords: chopper, MOSFET, BJT, IGBT and switching.
56
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Dari serangkaian penelitian, pengujian, dan analisa yang telah dilakukan
dapat disimpulkan bahwa:
1.
Pensaklaran pada BJT saat tegangan input yang diberikan 100V
menghasilkan pensaklaran yang lebih baik dibandingkan pensaklaran
BJT saat diberikan tegangan input 20V.
2.
Pensaklaran MOSFET lebih baik dibandingkan dengan IGBT dan BJT,
karena gelombang hasil keluaran MOSFET lebih mirip dengan
gelombang kotak jika dibandingkan dengan BJT dan IGBT.
3.
Gelombang hasil pensaklaran BJT tidak seiring dengan kenaikkan nilai
duty cycle yang diberikan pada BJT.
4.
Pensaklaran yang dihasilkan IGBT dengan input yang tetap dan nilai
duty cycle yang divariasikan selalu menghasilkan tegangan output lebih
tinggi dibandingkan nilai Vperhitungan saat nilai duty cycle
diivariasikan.
5.
Saat duty cycle diatur 90% dan 100%, BJT dan IGBT menghasilkan
gelombang DC murni dengan nilai tegangan output yang hampir sama.
57
6.
Besar tegangan yang diberikan pada kolektor BJT mempengaruhi
karakteristik pensaklaran BJT.
7.
Dari hasil pengujian Chopper Step-Up MOSFET menghasilkan Vout
yang baik karena dapat menghasilkan tegangan yang lebih tinggi
dibandingkan dengan BJT dan IGBT.
B. Saran
Saran yang dapat diberikan untuk penelitian selajutnya adalah:
1.
Untuk penelitian selanjutnya disarankan untuk menggunakan jenis
transistor yang berbeda (selain BJT, MOSFET dan IGBT) misalnya
Thyristor dan lain-lain.
2.
Untuk penelitian selanjutnya dapat dikembangkan untuk membuat alat
praktikum dengan mode pensaklaran regulator buck-boost dan
regulator cuk.
3.
Pada penelitian selanjutnya diharapkan dapat dikembangkan dengan
memvariasikan frekuensi PWM untuk mengatur pensaklaran pada
transistor.
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Chopper secara luas digunakan untuk pengendalian motor traksi pada automobil
elektris, mobil trolley, kapal pengangkut, truk forklift dan lain-lain. Bila
digunakan untuk pengaturan kecepatan motor, chopper dapat menghasilkan
pengaturan kecepatan yang baik, efisiensi yang tinggi dan respon dinamik yang
cepat. Selain untuk mengatur kecepatan motor chopper dapat juga digunakan
untuk melakukan pengereman regeneratif pada motor-motor DC.
Chopper DC pada dasarnya merupakan regulator mode pensaklaran yang
berfungsi untuk mengubah tegangan DC yang tidak teregulasi menjadi tegangan
keluaran DC yang teregulasi. Hasil tegangan keluaran chopper dapat lebih besar
ataupun lebih kecil dari tegangan DC sumbernya, hal ini tergantung dari jenis
rangkaian mode pensaklaran yang digunakan.
Untuk mengetahui prinsip kerja chopper step-up dan chopper step-down dibuatlah
sebuah alat praktikum chopper step-up dan chopper step-down. Dengan dibuatnya
alat praktikum tersebut diharapkan dapat membantu terlaksananya praktikum
elektronika daya khususnya praktikum chopper step-up dan chopper step-down
pada laboratorium konversi energi elektrik.
2
Dengan dibuatnya alat praktikum tersebut diharapkan mahasiswa mengetahui
prinsip kerja dari chopper step-up dan chopper step-down, serta dapat mengamati
gelombang yang dihasilkan dari pensaklaran BJT, MOSFET dan IGBT.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah:
1. Merancang chopper untuk digunakan sebagai alat praktikum elektronika daya
pada
laboratorium
konversi
energi
elektrik
dengan
menggunakan
mikrokontroller ATMega8535 sebagai pengendalinya.
2. Membandingkan gelombang keluaran dari chopper yang menggunakan tiga
jenis transistor sebagai pensaklarannya yaitu: BJT (Bipolar Junction
Transistor), MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Efect Transistor)
dan IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
3. Membuat modul praktikum untuk membantu penggunaan alat praktikum
chopper step-up dan chopper step-down.
C. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dapat tercapai dalam pembuatan tugas akhir ini adalah:
1. Dapat membantu terlaksananya praktikum elektronika daya pada laboratorium
konversi energi elekrik, khususnya praktikum chopper step-up dan chopper
step-down.
2. Dapat mengetahui fungsi chopper, yaitu untuk menaikan atau menurunkan
tegangan DC, serta dapat mengetahui hasil gelombang keluaran dari chopper.
3
D. Perumusan Masalah
Bagaimana merancang alat praktikum yang berfungsi untuk mengubah tegangan
DC ke DC dengan cara mengatur mode pensaklaran pada chopper DC.
E. Batasan Masalah
Beberapa hal yang membatasi masalah dalam pembahasan tugas akhir adalah:
1. Perancangan tugas akhir ini menggunakan jenis transistor BJT, MOSFET dan
IGBT sebagai pensaklaran pada chopper step-up dan chopper step-down.
2. Menggunakan
mikrokontroller
jenis
ATMega8535
sebagai
rangkaian
pengendali utama chopper.
3. Menggunakan bahasa C sebagai bahasa pemrograman pada ATMega8535.
F. Hipotesis
1. Menaikkan tegangan DC dapat dilakukan dengan regulator mode pensaklaran
dengan jenis regulator pensaklaran chopper step-up.
2. Menurunkan tegangan DC dapat dilakukan dengan regulator mode
pensaklaran dengan jenis regulator pensaklaran chopper step-down.
G. Sistematika Penulisan
BAB 1. PENDAHULUAN
Menjelaskan tugas akhir secara umum, berisi latar belakang, tujuan, manfaat
penelitian, batasan, perumusan masalah, hipotesis dan sistematika penulisan.
4
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini dijelaskan secara garis besar tentang teori dasar yang digunakan dan
yang berhubungan dengan sistem yang akan dibuat.
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN
Memuat langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian, diantaranya waktu dan
tempat penelitian, alat dan bahan, komponen serta perangkat penelitian, prosedur
kerja, perancangan, dan pengujian sistem.
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Bagian ini berisi mengenai hasil pengujian dari percobaan dan membahas
terhadap data-data hasil pengujian yang diperoleh.
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini akan menyimpulkan semua kegiatan dan hasil-hasil yang diperoleh selama
proses pembuatan dan implementasi sistem.
PERANCANGAN ALAT PRAKTIKUM CHOPPER STEP-UP
DAN CHOPPER STEP-DOWN PADA LABORATORIUM
KONVERSI ENERGI ELEKTRIK
Oleh :
Aditya Krisnawan
Chopper adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengubah tegangan DC tetap
menjadi tegangan DC yang bervariasi. Tegangan keluaran chopper dapat lebih
besar ataupun lebih kecil dari tegangan inputnya. Untuk mengetahui prinsip kerja
chopper dibuatlah sebuah alat praktikum chopper step-up dan chopper step-down.
Dengan dibuatnya alat praktikum ini diharapkan dapat membantu terlaksananya
praktikum elektronika daya pada laboratorium konversi energi elektrik.
Chopper yang dibuat dalam tugas akhir ini menggunakan mikrokontroller jenis
ATMega8535 sebagai pengendali utama yang berfungsi menghasilkan PWM yang
kemudian digunakan untuk mengendalikan pensaklaran pada transistor. Untuk
pensaklarannya digunakan tiga jenis transistor yaitu: BJT (Bipolar Junction
Transistor), MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) dan
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Kemudian membandingkan
gelombang hasil dari pensaklaran ketiga transistor tersebut dengan cara
mengamatinya melalui osiloskop. Percobaan ini juga dilakukan dengan mengubah
nilai duty cycle dan resistansinya.
Dari hasil pengamatan, pensaklaran yang baik dihasilkan oleh MOSFET karena
MOSFET menghasilkan gelombang keluaran yang lebih mirip dengan gelombang
kotak dibandingkan dengan BJT dan IGBT. Hal ini juga disebabkan MOSFET
pada umumnya diproduksi untuk pensaklaran elektrik dengan frekuensi yang
tinggi. Sedangkan pada pensaklaran yang dihasilkan BJT, menghasilkan
gelombang yang tidak seiring dengan kenaikkan duty cycle yang di berikan.
Selain itu, besar tegangan yang diberikan pada kolektor BJT juga mempengaruhi
karakteristik pensaklaran BJT. Pada BJT dan IGBT saat duty cycle yang diberikan
bernilai 90% dan 100%, menghasilkan gelombang DC murni dengan nilai yang
hampir sama.
Kata kunci: chopper, MOSFET, BJT, IGBT dan pensaklaran.
ABSTRACT
DESIGN OF PRACTICE INSTRUMENT STEP-UP CHOPPER AND
STEP-DOWN CHOPPER IN ELECTRIC ENERGY CONVERSION
LABORATORY
By :
Aditya Krisnawan
Chopper is a instrument that serves to convert the fixed-voltage DC source into a
variable-voltage DC source. Chopper output voltage can be larger or smaller than
its input voltage. To know the working principle of chopper then is made a
instrument practice step-up chopper and step-down chopper. With made this
practice instrument so that can help the implementation of power electronics
practice in electric energy conversion laboratory.
Chopper uses microcontroller ATMega8535 type as the main controller that is
functions to produce a PWM which is used to control the switching of the
transistor. Switching transistor is used in three types: BJT (Bipolar Junction
Transistor), MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) and
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors). Then to compare the wave results of
the three transistor switching by observing through an oscilloscope. The
experiment was also done by changing the duty cycle and resistant.
From observation results, the good switching is produced by the MOSFET
because the MOSFET produces the output wave form that is more like a square
wave compared with the BJT and IGBT. This is also caused that MOSFET is
generally produced for electrical switching with high frequency. While the
resulting BJT switching, produces waves that not in line with the increase of given
duty cycle that is given. In addition, the value of the applied source at the BJT
collector also effects the switching characteristics of BJT. When BJT and IGBT
are given duty cycle of 90% and 100%, BJT and IGBT producs DC waves with
the same value.
Keywords: chopper, MOSFET, BJT, IGBT and switching.
56
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Dari serangkaian penelitian, pengujian, dan analisa yang telah dilakukan
dapat disimpulkan bahwa:
1.
Pensaklaran pada BJT saat tegangan input yang diberikan 100V
menghasilkan pensaklaran yang lebih baik dibandingkan pensaklaran
BJT saat diberikan tegangan input 20V.
2.
Pensaklaran MOSFET lebih baik dibandingkan dengan IGBT dan BJT,
karena gelombang hasil keluaran MOSFET lebih mirip dengan
gelombang kotak jika dibandingkan dengan BJT dan IGBT.
3.
Gelombang hasil pensaklaran BJT tidak seiring dengan kenaikkan nilai
duty cycle yang diberikan pada BJT.
4.
Pensaklaran yang dihasilkan IGBT dengan input yang tetap dan nilai
duty cycle yang divariasikan selalu menghasilkan tegangan output lebih
tinggi dibandingkan nilai Vperhitungan saat nilai duty cycle
diivariasikan.
5.
Saat duty cycle diatur 90% dan 100%, BJT dan IGBT menghasilkan
gelombang DC murni dengan nilai tegangan output yang hampir sama.
57
6.
Besar tegangan yang diberikan pada kolektor BJT mempengaruhi
karakteristik pensaklaran BJT.
7.
Dari hasil pengujian Chopper Step-Up MOSFET menghasilkan Vout
yang baik karena dapat menghasilkan tegangan yang lebih tinggi
dibandingkan dengan BJT dan IGBT.
B. Saran
Saran yang dapat diberikan untuk penelitian selajutnya adalah:
1.
Untuk penelitian selanjutnya disarankan untuk menggunakan jenis
transistor yang berbeda (selain BJT, MOSFET dan IGBT) misalnya
Thyristor dan lain-lain.
2.
Untuk penelitian selanjutnya dapat dikembangkan untuk membuat alat
praktikum dengan mode pensaklaran regulator buck-boost dan
regulator cuk.
3.
Pada penelitian selanjutnya diharapkan dapat dikembangkan dengan
memvariasikan frekuensi PWM untuk mengatur pensaklaran pada
transistor.
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Chopper secara luas digunakan untuk pengendalian motor traksi pada automobil
elektris, mobil trolley, kapal pengangkut, truk forklift dan lain-lain. Bila
digunakan untuk pengaturan kecepatan motor, chopper dapat menghasilkan
pengaturan kecepatan yang baik, efisiensi yang tinggi dan respon dinamik yang
cepat. Selain untuk mengatur kecepatan motor chopper dapat juga digunakan
untuk melakukan pengereman regeneratif pada motor-motor DC.
Chopper DC pada dasarnya merupakan regulator mode pensaklaran yang
berfungsi untuk mengubah tegangan DC yang tidak teregulasi menjadi tegangan
keluaran DC yang teregulasi. Hasil tegangan keluaran chopper dapat lebih besar
ataupun lebih kecil dari tegangan DC sumbernya, hal ini tergantung dari jenis
rangkaian mode pensaklaran yang digunakan.
Untuk mengetahui prinsip kerja chopper step-up dan chopper step-down dibuatlah
sebuah alat praktikum chopper step-up dan chopper step-down. Dengan dibuatnya
alat praktikum tersebut diharapkan dapat membantu terlaksananya praktikum
elektronika daya khususnya praktikum chopper step-up dan chopper step-down
pada laboratorium konversi energi elektrik.
2
Dengan dibuatnya alat praktikum tersebut diharapkan mahasiswa mengetahui
prinsip kerja dari chopper step-up dan chopper step-down, serta dapat mengamati
gelombang yang dihasilkan dari pensaklaran BJT, MOSFET dan IGBT.
B. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah:
1. Merancang chopper untuk digunakan sebagai alat praktikum elektronika daya
pada
laboratorium
konversi
energi
elektrik
dengan
menggunakan
mikrokontroller ATMega8535 sebagai pengendalinya.
2. Membandingkan gelombang keluaran dari chopper yang menggunakan tiga
jenis transistor sebagai pensaklarannya yaitu: BJT (Bipolar Junction
Transistor), MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Efect Transistor)
dan IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
3. Membuat modul praktikum untuk membantu penggunaan alat praktikum
chopper step-up dan chopper step-down.
C. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dapat tercapai dalam pembuatan tugas akhir ini adalah:
1. Dapat membantu terlaksananya praktikum elektronika daya pada laboratorium
konversi energi elekrik, khususnya praktikum chopper step-up dan chopper
step-down.
2. Dapat mengetahui fungsi chopper, yaitu untuk menaikan atau menurunkan
tegangan DC, serta dapat mengetahui hasil gelombang keluaran dari chopper.
3
D. Perumusan Masalah
Bagaimana merancang alat praktikum yang berfungsi untuk mengubah tegangan
DC ke DC dengan cara mengatur mode pensaklaran pada chopper DC.
E. Batasan Masalah
Beberapa hal yang membatasi masalah dalam pembahasan tugas akhir adalah:
1. Perancangan tugas akhir ini menggunakan jenis transistor BJT, MOSFET dan
IGBT sebagai pensaklaran pada chopper step-up dan chopper step-down.
2. Menggunakan
mikrokontroller
jenis
ATMega8535
sebagai
rangkaian
pengendali utama chopper.
3. Menggunakan bahasa C sebagai bahasa pemrograman pada ATMega8535.
F. Hipotesis
1. Menaikkan tegangan DC dapat dilakukan dengan regulator mode pensaklaran
dengan jenis regulator pensaklaran chopper step-up.
2. Menurunkan tegangan DC dapat dilakukan dengan regulator mode
pensaklaran dengan jenis regulator pensaklaran chopper step-down.
G. Sistematika Penulisan
BAB 1. PENDAHULUAN
Menjelaskan tugas akhir secara umum, berisi latar belakang, tujuan, manfaat
penelitian, batasan, perumusan masalah, hipotesis dan sistematika penulisan.
4
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini dijelaskan secara garis besar tentang teori dasar yang digunakan dan
yang berhubungan dengan sistem yang akan dibuat.
BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN
Memuat langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian, diantaranya waktu dan
tempat penelitian, alat dan bahan, komponen serta perangkat penelitian, prosedur
kerja, perancangan, dan pengujian sistem.
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Bagian ini berisi mengenai hasil pengujian dari percobaan dan membahas
terhadap data-data hasil pengujian yang diperoleh.
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini akan menyimpulkan semua kegiatan dan hasil-hasil yang diperoleh selama
proses pembuatan dan implementasi sistem.