Pembuatan Modul Elektronika Daya Percobaan DC Regulator Circuit Dan Rectifier Dan Phase Control

(1)

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

(2)

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

(3)

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

NIP : 10890090183

(4)

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

(5)

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

(6)

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

(7)

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ... i

LEMBAR PERSETUJUAN ... ii

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

SURAT PERNYATAAN KEASLIAN ... iv

ABSTRACT ... v

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

(8)

2.3.3 Penyearah Fasa-Satu Satu Pulsa...12

2.3.4 Parameter-Parameter Kerja Tak Terkendali………..13

2.4 Silicon Controlled Rectifier (SCR) ... 14

2.4.1 Beberapa Mekanisme Menjalankan SCR ... 16

2.4.2. Karakteristik V dan I Pada SCR...17

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

(9)

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

4.2.3 Langkah-Langkah Pengujian ... 49

4.2.5 Data Hasil Pengukuran ... 50

4.2.6 Hasil Pengamatan ... 50

4.3 Pengujian Modul SCR Controller ... 51

4.3.3 Langkah-Langkah Pengukuran ... 52

4.3.5 Data Hasil Pengukuran ... 52

4.4 Pengujian Modul DC Regulator SCR ... 59

4.4.3 Langkah-Langkah Pengujian ... 59

(10)

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

(11)

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

(12)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.6.1 Ponstata dielektrik bahan kapasitor……….. 31

(13)

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.

(14)

(15)

1

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

(16)

2 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

(17)

3

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

(18)

4

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

masing-masing 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