PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA MENGGUNAKAN PENGGERAK PANEL
SURYA
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli madya (Amd)
SUSIANA SILANGIT 042408035
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
i PERSETUJUAAN
Judul : PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA
MENGGUNAKAN PENGGERAK PANEL SURYA
Kategori : TUGAS AKHIR
Nama : SUSIANA SILANGIT
Nomor Induk Mahasiswa : 042408035
Program Studi : DIPLOMA III (D3) FISIKA INSTRUMENTASI
Departemen : FISIKA
Fakultas :MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Medan, Juli 2007
Disahkan/Disetujui Oleh :
Ketua Program Studi Dosen Pembimbing D3 Fisika Intrumentasi
(Drs.H.Sudjono,MS) (DR.Marhaposan Situmorang)
PERNYATAAN
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA MENGGUNAKAN PENGGERAK PANEL SURYA
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri,kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan,26 Juli 2007
iii PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini.
Dalam penulisan tugas akhir ini,penulis menyadari benar akan kekurang sempurnaan dalam penulisannya. Kekurang sempurnaan tersebut terjadi karena berbagai keterbatasan yang dimiliki oleh penulis,diantaranya keterbatasan ilmu dan pengalaman. Oleh sebab itu,penulis sangat mengharapkan sumbangan berupa saran atau kritikan yang dapat menambah wawasan dan cara berfikir penulis.
Penulisan laporan ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak,baik berupa dorongan semangat,sumbangan pemikiran dan tenaga. Oleh karea itu,pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih pada pihak yang telah memberikan bantuan dan bimbingan, terutama kepada :
1. Bapak DR.Eddy Marlianto,Msc selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak DR.Marhaposan Situmorang selaku Ketua Depertemen Fisika Intrumentasi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Universitas Sumatera Utara.
4. Seluruh staff pengajar dan staff pegawai administrasi di lingkungan Depertemen Fisika Intrumentasi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Universitas Sumatera Utara.
5. Kepada teman-teman yang senantiasa mendukung dan mendoakan penulis yaknib’Martin,b’Sahat,k’Riris,b’Ricky,Lady,Erlia,k’Hanna,KK Ruth,k’Mala,b’Alex dan adik-adikku bahkan banyak lagi yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu.
6. Orangtua penulis yang sangat penulis sayangi yaitu M.Jalon Silangit dan Ramine sitopu yang telah banyak mendidik,berdoa dan berkorban bagi penulis.
7. Abangku yang tersayang yakni Japetson,Papangga,Agustin dan eda Diana yang terus mendukung penulis. Adikku yang lucu Hony dan Aldo buat senyumannya yang memberikan semangat kepada penulis.
8. Rekan-rekan mahasiswa Fisika Instrumentasi yang telah banyak menberikan dukungan khususnya stambuk ’04.
Semoga laporan ini bermanfaat bagi setiap orang yang membacanya,dan kiranya anugrah Tuhan selalu menyertai kita semuanya.
Medan,26 Juli 2007
v ABSTRAK
DAFTAR ISI
BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 IC LM 324 2.1.1 Karekteristik ideal penguat operasional...6
2.1.1.1 Penguat lingkar terbuka...7
2.1.2 Tegangan ofset keluaran...8
2.1.3 Hambatan masukan...8
2.1.4 Hambatan keluaran...9
2.1.5 Lebar pita...9
vii
2.1.7 Implementasi penguat operasional...11
2.1.8 Sensor cahaya menggunakan LM 324 sebagai op-amp...13
2.2 Motor dc...14
BAB 3 PERANCANGAN ALAT 3.1 Penggerak panel surya...27
3.2 Konvertor tegangan tinggi...28
BAB 4 ANALISA RANGKAIAN 4.1 Rangkaian pembalik motor...31
4.1 Rangkaian konvertor tegangan tinggi...32
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan...33
DAFTAR TABEL
ix DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Simbol penguat operasional...6
Gambar 2.2 Penguat non inverting sederhana...11
Gambar 2.3 Inverting sederhana...12
Gambar 2.4 Sensor cahaya...13
Gambar 2.5 Ilustrasi pengendalian motor di dalam ic driver motor...15
Gambar 2.6 Berbagai macam transistor...18
Gambar 2.7 Simbol tipe transistor...19
Gambar 2.8 Resistor karbon...22
Gambar 2.9 Potesiometer...25
Gambar 2.10 Grafik perubahan nilai pada resistor...25
Gambar 3.1 Rangkaian pembalik motor...27
Gambar 3.2 Diagram blok rangkian pembalik motor...28
Gambar 3.3 Rangkaian konvertor tegangan tinggi…...29
ABSTRAK
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1.2 Tujuan Penulisan
Penulisan Tugas Akhir ini bertujuan untuk :
1. Mempelajari system kerja penapakan sinar matahari menggunakan panel-panel surya dengan pembanding tegangan yang akan mengontrol panel-panel matahari dalam suatu dataran sehingga tetap diperoleh intensitas matahari yang paling besar.
2. Mewujudkan ide-ide atau imajinasi yang positif dengan menciptakan suatu alat yang bermanfaat bagi masyarakat luas umumnya dan bagi mahasiswa secara khusus,terutama saat sekarang ini,dimana pemadaman secara bergilir dan rutin harus dikerjakan karena kurangnya pasokan energi listrik.
3. Untuk mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diperoleh dari perkuliahan terhadap kenyataan yang langsung ada dilapangan ( realita ).
4. Untuk mengetahui cara kerja dari motor DC dua arah menggunakan pembanding jendela.
1.3 Batasan Masalah
Pembahasan dalam tugas akhir ini hanya menyangkut masalah-masalah sebagai berikut :
1. Cara kerja rangkaian serta menguraikan secara umum fungsi masing-masing komponen.
3 1.4 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis melihat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari system penapakan sinar matahari dengan IC LM 324 ini sebagai berikut :
BAB 1 PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisikan tentang latar belakang,tujuan penulisan,batasan masalah serta sistematika penulisan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan.
BAB 3 PERANCANGAN ALAT
Dalam bab ini dibahas tentang system kerja rangkaian dan cara kerja setiap komponen yang digunakan.
BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA
Dalam bab ini dibahas tentang cara menganalisa rangkaian dan setiap komponen yang digunakan.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5 BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 IC LM 324 ( Op-Amp )
Penguat operasional (Operational amplifier) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu komponen elektronika berupa sirkuit terintegrasi (integrated circuit atau IC) yang terdiri atas bagian differensial amplifier, common emiter
amplifier dan bagian push-pull amplifier. Bagian output Op-amp ini biasanya dikendalikan dengan umpan balik negatif (negative feedback) karena nilai gain-nya yang tinggi.
Keuntungan dari penggunaan Op Amp adalah karena komponen ini memiliki penguatan (A) yang sangat besar, Impedansi input yang besar, (Zin >>) dan Impedansi Output yang kecil (Zout <<). Selain dari itu, kemampuan interval frekuensi dari komponen ini sangat lebar.
Penggunaan dari Op-amp meliputi: amplifier atau penguat biasa (non-Inverting Amplifier), (non-Inverting Amplifier, komputer analog (operasi jumlah, kurang, integrasi, dan diferensiasi), dll. Jenis Op-amp yang populer dipakai adalah chip 741.
memerlukan tegangan catu yang simetris yaitu tegangan yang berharga positif (+V) dan tegangan yang berharga negatif (-V) terhadap tanah (ground).
Berikut ini adalah simbol dari penguat operasional:
2.1.1 Karakteristik Ideal Penguat Operasional
Penguat operasional banyak digunakan dalam berbagai aplikasi karena beberapa keunggulan yang dimilikinya, seperti penguatan yang tinggi, impedansi masukan yang tinggi, impedansi keluaran yang rendah dan lain sebagainya. Berikut ini adalah karakteristik dari Op Amp ideal:
a Penguatan tegangan lingkar terbuka (open-loop voltage gain) AVOL = - ∞
b. Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOf = 0
c.Hambatan masukan (input resistance) RI = ∞
d. Hambatan keluaran (output resistance) RO
e.Lebar pita (band width) BW = ∞
7
f. Waktu tanggapan (respon time) = 0 detik
g. Karakteristik tidak berubah dengan suhu
Kondisi ideal tersebut hanya merupakan kondisi teoritis,yang tidak mungkin dapat dicapai dalam kondisi praktis. Tetapi para pembuat Op Amp berusaha untuk membuat Op Amp yang memiliki karakteristik mendekati kondisi-kondisi di atas. Karena itu sebuah Op Amp yang baik harus memiliki karakteristik yang mendekati kondisi ideal. Berikut ini akan dijelaskan satu persatu tentang kondisi-kondisi ideal dari Op Amp.
2.1.1.1 Penguatan Tegangan Lingkar Terbuka
Penguatan tegangan lingkar terbuka (open loop voltage gain) adalah penguatan diferensial Op Amp pada kondisi dimana tidak terdapat umpan balik (feedback) yang diterapkan padanya seperti yang terlihat pada gambar 2.1. Secara ideal, penguatan tegangan lingkar terbuka adalah:
AVOL = v0 / Vin = - ∞
AVOL = V0 / (V1 – V2) = - ∞
Tetapi dalam penerapannya tegangan keluaran VO tidak lebih dari tegangan catu yang diberikan pada Op Amp. Karena itu Op Amp baik digunakan untuk menguatkan sinyal yang amplitudonya sangat kecil.
2.1.2 Tegangan Ofset Keluaran
Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOf adalah nilai tegangan keluaran dari Op Amp terhadap tanah (ground) pada kondisi tegangan masukan Vin = 0. Secara ideal, nilai VOf = 0 Volt. Op Amp yang dapat memenuhi nilai tersebut disebut sebagai Op Amp dengan CMR (common mode rejection) ideal. Tetapi dalam kondisi praktis, akibat adanya ketidakseimbangan dan ketidakidentikan dalam penguat diferensial dalam Op Amp tersebut, maka tegangan ofset VOf biasanya bernilai sedikit di atas 0 Volt. Apalagi tidak digunakan umpan balik maka nilai VOf akan menjadi cukup besar untuk menimbulkan kejenuhan (saturasi) pada keluaran. Untuk mengatasi hal ini, maka perlu diterapkan tegangan koreksi pada Op Amp. Hal ini dilakukan agar pada saat tegangan masukan Vin = 0, tegangan keluaran VO
Hambatan masukan (input resistance) R juga = 0.
2.1.3 Hambatan Masukan
i dari Op Amp adalah besar
9 balik negatif (negative feedback) diterapkan pada Op Amp, maka hambatan masukan Op Amp akan meningkat.
Dalam suatu penguat, hambatan masukan yang besar adalah suatu hal yang diharapkan. Semakin besar hambatan masukan suatu penguat, semakin baik penguat tersebut dalam menguatkan sinyal yang amplitudonya sangat kecil. Dengan hambatan masukan yang besar, maka sumber sinyal masukan tidak terbebani terlalu besar.
2.1.4 Hambatan Keluaran
2.1.5 Lebar Pita
Lebar pita (band width) BW dari Op Amp adalah lebar frekuensi tertentu dimana tegangan keluaran tidak jatuh lebih dari 0,707 dari nilai tegangan maksimum pada saat amplitudo tegangan masukan konstan. Secara ideal, Op Amp memiliki lebar pita yang tak terhingga. Tetapi dalam penerapannya, hal ini jauh dari kenyataan.
Sebagian besar Op Amp serba guna memiliki lebar pita hingga 1 MHz dan biasanya diterapkan pada sinyal dengan frekuensi beberapa kiloHertz. Tetapi ada juga Op Amp yang khusus dirancang untuk bekerja pada frekuensi beberapa MegaHertz. Op Amp jenis ini juga harus didukung komponen eksternal yang dapat mengkompensasi frekuensi tinggi agar dapat bekerja dengan baik.
2.1.6 Waktu Tanggapan
11 2.1.7 Implementasi Penguat Operasional
Rangkaian yang akan dijelaskan dan dianalisa dalam tulisan ini akan menggunakan penguat operasional yang bekerja sebagai komparator dan sekaligus bekerja sebagai penguat. Berikut ini adalah konfigurasi Op Amp yang bekerja sebagai penguat:
Gambar di atas adalah gambar sebuah penguat non inverting. Penguat tersebut dinamakan penguat noninverting karena masukan dari penguat tersebut adalah masukan noninverting dari Op Amp. Sinyal keluaran penguat jenis ini sefasa dengan sinyal keluarannya. Adapun besar penguatan dari penguat ini dapat dihitung dengan rumus:
AV = (R1+R=2)/R1
AV = 1 + R2 / R1
Sehingga :
Selain penguat noninverting, terdapat pula konfigurasi penguat inverting. Dari penamaannya, maka dapat diketahui bahwa sinyal masukan dari penguat jenis ini,diterapkan pada masukan inverting dari Op Amp, yaitu masukan dengan tanda “−“. Sinyal masukan dari pengaut inverting berbeda fasa sebesar 1800 dengan sinyal keluarannya. Jadi jika ada masukan positif, maka keluarannya adalah negatif. Berikut ini adalah skema dari penguat inverting:
Penguatan dari penguat di atas dapat dihitung dengan rumus:
AV = − R2 / R1
Sehingga:
13 2.1.8 Sensor Cahaya menggunakan LM 324 Sebagai Op-Amp
Gambar 2.4: Sensor Cahaya
Selanjutnya,dengan IC op-amp kita dapat membuat robot sederhana. Suatu komparator yang disusun dari IC Op-Amp, yang berfungsi membandingkan dua input dapat digunakan sebagai kendali penggerak robot penjejak lampu senter. Input dari komparator yang berupa perubahan tegangan akibat dari perubahan nilai resistansi pada LDR sebagai sensor pada robot akan di bandingkan dengan tegangan pembanding input komparator yang disusun oleh resistor yang tersusun seri sebagai pembagi tegangan. Tegangan hasil perbandingan dua input akan dikuatkan oleh rangkaian penguat transistor kemudian diumpan ke relay. Relay ini digunakan untuk mengendalikan motor. Jadi kita dapat membuat suatu robot sederhana yang pada saat kita beri sinar dengan lampu senter, robot akan bergerak mengejar sumber cahaya.
2.2 Motor
15
Gambar 2.5 Ilustrasi Pengendalian Motor didalam IC Driver Motor
2.3 Solar Sel
Panel surya adalah alat yang terdiri dari sel surya yang mengub menjadi merupakan sumber cahaya terkuat yang dapat dimanfaatkan. Panel surya sering kali disebut surya atau sel PV bergantung pada efek photovoltaic untuk menyerap energi matahari dan menyebabkan arus mengalir antara dua lapisan bermuatan yang berlawanan. Jumlah penggunaan panel surya di porsi pemroduksian listrik dunia sangat kecil, disebabkan oleh biaya tinggi per wattnya dibandingkan denga telah menjadi rutin dalam beberapa aplikasi yang terbatas seperti, menjalankan "buoy" atau alat di gurun dan daerah terpencil lainnya, dan dalam eksperimen lainnya mereka telah digunakan untuk memberikan tenaga untuk mobil balap.
Jumlah energi sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. Dengan kata lain, dengan menutup 0,1% saja permukaan bumi dengan alat solar sel yang memiliki efisiensi 10% sudah mampu untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini. Perkembangan yang pesat dari industri sel surya (solar sel) di mana pada tahun 2004 telah menyentuh level 1000 MW membuat banyak kalangan semakin melirik sumber energi masa depan yang sangat menjanjikan ini.
Cara kerja sel surya adalah dengan memanfaatkan teori cahaya sebagai partikel. Sebagaimana diketahui bahwa cahaya baik yang tampak maupun yang tidak tampak memiliki dua buah sifat yaitu dapat sebagai gelombang dan sebagai partikel yang disebut dengan photon. Penemuan ini pertama kali diungkapkan oleh Einstein pada tahun 1905.Energi yang dipancarkan oleh sebuah cahaya dengan panjang gelombang frekuensi photon V dirumuskan dengan persamaan:
E = λh.c/v
17 2.4 LDR
Sebuah light dependent resistor ( LDR ) terdiri dari sebuah piringan bahan semikonduktor dengan dua buah elektroda pada permukaannya. Dalam gelap atau dibawah cahaya yang redup,bahan piringan hanya mengandung elektron bebas dalam jumlah yang relatif sangat kecil. Hanya tersedia sedikit elektron bebas untuk mengalirkan muatan listrik. Hal ini berarti bahwa,bahan bersifat sebagai konduktor yang buruk untuk arus listrik. Dengan kata lain,nilai hambatan bahan sangat tinggi.
II.5 Transistor
Transistor
Gambar 2.6 Berbagai macam Transistor
Transistor adal sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (Bipolar Junction Transistor atau BJT) atau tegangan inputnya (Field Effect Transistor atau FET) , memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.
19 Cara kerja transistor
Untuk menggunakan sebuah BJT,kita harus menyambungkannya sedemikian rupa sehingga :
1. Terminal emitor BJT adalah terminal dengan polaritas paling negatif.
2. Terminal kolektor beberapa volt lebih positif dibandingkan terminal emitornya. 3. Terminal basis lebih positif 0,7 V ( atau sedikit lebih besar dari nilai ini ) daripada terminal emitornya.
Dengan kondisi-kondisi ini kita dapat mengetahui bahwa : 1. Arus yang relatif kecil mengalir menuju basis.
2. Arus dengan nilai yang jauh lebih besar mengalir menuju kolektor
3. Arus basis dan arus kolektor mengalir keluar dari transistor melalui emitor.
Semua komponen di dalam rangkaian transistor dengan simbol. Anak panah yang terdapat di dalam simbol menunjukkan arah yang melalui transistor
2.6 Dioda
Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P, maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari P menuju N, Kalau mengunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.
21 2.7 Resistor
Resistor komponen pasif elektronika adalah berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi dua yaitu : Fixed Resistor dan Variable resistor. Pada umumnya resistor terbuat dari karbon film atau metal film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain.
Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan seperti tembaga, perak, emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan–bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan material seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron dan disebut sebagai insulator.
II.7.1 Fixed Resistor
Gambar 2.8 Resistor karbon
Tabel 2.1 Gelang Resistor
WARNA GELANG I GELANG II GELANG III GELANG IV
Hitam 0 0 1 -
Coklat 1 1 10 -
Merah 2 2 100 -
Jingga 3 3 1000 -
Kuning 4 4 10000 -
Hijau 5 5 100000 -
Biru 6 6 1000000 -
Ungu 7 7 10000000 -
Abu-abu 8 8 100000000 -
Putih 9 9 1000000000 -
Emas - - 0,1 5%
Perak - - 0,01 10%
23 Resitansi dapat dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang toleransi berwarna coklat, emas, atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini berada pada bahan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih menonjol, sedangkan warna gelang yang keempat agak sedikit ke dalam. Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resitor tersebut. Kalau kita telah dapat menentukan mana gelang pertama maka selanjutnya adalah membaca nilai resistansinya.
Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi kecil) memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelang pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang terakhir adalah faktor pengalinya.
II.7.2 Variable Resistor
Gambar 2.9 Potensiometer
Pada gambar di atas untuk bentuk tiga biasanya digunakan untuk volume kontrol. Bentuk yang ke 2 merupakan semi fixed resistor dan biasanya di pasang pada PCB (Printed Circuit Board). Sedangkan bentuk 1 dpotentiometers. Ada tiga tipe didalam perubahan nilai dari resistor variabel, perubahan tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
25 Pada saat tipe A diputar searah jarum jam, awalnya perubahan nilai resistansi lambat tetapi ketika putarannya mencapai setengah atau lebih nilai perubahannya menjadi sangat cepat. Tipe ini sangat cocok dengan karakteristik telinga manusia. Karena telinga sangat peka ketika membedakan suara dengan volume yang lemah, tetapi tidak terlalu sensitif untuk membedakan perubahan suara yang keras. Biasanya tipe A ini juga disebut sebagai “Audio Taper” potensiometer. Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah linier dan cocok digunakan untuk Aplikasi Balance Control, resistance value adjustment in circuit, dll. Sedangkan untuk tipe C perubahan resistansinya kebalikan dati tipe A.
2.8 Transformator
Transformator adalah suatu alat elektronik yang memindahkan energi dari satu sirkuit elektronik ke sirkuit lainnya melalui pasangan magnet. Biasanya dipakai untuk mengubah tegangan listrik dari tinggi ke rendah dan berarti juga mengubah arus listrik dari rendah ke tinggi. Dalam operasi umumnya, trafo-trafo tenaga ditanahkan pada titik netralnya sesuai dengan kebutuhan untuk sistem pengamanan atau proteksi, sebagai contoh transformator 150/70 kV ditanahkan secara langsung di sisi netral 150 kV, dan transformator 70/20 kV ditanahkan dengan hambatan di sisi netral 20 kV nya.
2.9 Kapasitor
"kapasitor", namun kata "kondensator" masih dipakai hingga saat ini. Kondensator diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung.
27 BAB 3
PERANCANGAN ALAT
3.1 Penggerak Panel Surya
Gambar 3.1 Rangkaian penggerak motor
Rangkaian yang digunakan relatif sederhana. Rangkaian ini menggunakan pembanding jendela yang menahan penggerak agar motor tidak bekerja,selama kedua LDR diarahkan pada penerangan yang sama. Setengah dari tegangan operasi kemudian dimasukkan pada masukan non inverting A1 dan pada masukan inverting A2. Bila posisi matahari berubah maka penerangan mempengaruhi LDR yaitu R1 dan R2 akan berbeda,karena LDR berada pada sudut yang berlainan. Dalam hal ini,tegangan masukan untuk jendela pembanding menyimpang dari setengah tegangan pencatu,jadi keluaran dari pembanding itu memberikan informasi pada motor untuk berputar searah atau berlawanan arah dengan jarum jam. Transistor-transistor T1,T2,T3,T4 dalam rangkaian jembatan diadakan untuk pembalikan dari
motor. Dioda-dioda D1,D2,D3,D4 bertindak untuk meredam puncak-puncak tegangan yang dapat terjadi bila motor dihidupkan. Potensiometer-potensiometer P1 dan P2 digunakan untuk penetapan.
Potensiometer-potensiometer itu disetel sampai motor itu tidak bekerja bila LDR-LDR kemudian diubah,hingga tegangan pada titik A turun lebih kecil dari setengah tegangan pencatu. Keluaran A2 menuju tinggi dan transistor-transistor T3 dan T2 konduksi. Motor kemudian berputar dalam arah yang berlawanan. Penggunaan rangkaian control ini membuatnya dapat mengontrol panel matahari dalam satu dataran.
Gambar 3.2 Digram blok rangkaian pembalik motor
3.2 Konvertor tegangan tinggi
Bila diberikan tegangan 30 Volt dari sumber (Baterai) pada rangkaian ini maka ia akan mampu mengeluarkan tegangan dengan jangka dari 0 sampai dengan 3 kV . Gerbang N1 – N3 bekerja sebagai multivibrator astabil (AMV),dan
mengendalikan pasangan darlington T1 / T2 dengan denyut persegi yang mempunyai frekuensi 20 kHz. Oleh karena arus yang mengalir (ditentukan oleh R4) pada T1 / T2 cukup kecil maka T1 / T2 menjadi jenuh,akibatnya T1 / T2 cepat sekali tersumbat.
cahaya ldr Kom -
parator
driver motor
29
Gambar 3.3 Rangkaian konvertor tegangan tinggi
Penyambungan dan pemutusan yang sangat cepat dari transistor-transistor itu membuat suatu denyut kira-kira 300 V pada lilitan primer dari Tr1. Tegangan ini kemudian dinaikkan sebanding dengan jumlah kumparan sekundernya. Untuk ini digunakan rangkaian penyearah setengah gelombang . Op amp IC2 mengatur tegangan keluaran dengan cara membandingkan tegangan P1 dengan tegangan pada titik sambung dari pembagi tegangan R6 / R8 atau R7 / R8. Jika tegangan keluaran melebihi dari yang telah ditentukan seluruhnya maka IC2 akan menurunkan tegangan sumber melalui keluaran T3. Komponen yang paling penting dari rangkaian ini adalah transformator,tetapi walaupun ini sangat penting,namun konstruksinya tidak kritis.
1
BAB 4
ANALISA RANGKAIAN
4.1 Rangkaian penggerak panel surya
Tegangan masukan yang diberikan kepada rangkaian sebesar 9 Volt. Analisa terhadap pergerakan motor akibat perubahan penyinaran yang diterima oleh LDR,adalah sebagai berikut:
1.Penyinaran yang diterima LDR1 dan LDR2
Pada saat tegangan di LDR adalah sebesar 1,76 Volt,berarti LDR berada pada penyinaran dengan intensitas yang sama dan motor berada pada keadaan diam ( tidak bergerak ). Tegangan pada pin 7 dan pin 1 dari IC Op-Amp LM 324 sama.
sama.
2. LDR1
Pada saat tegangan di LDR sebesar 0,76 Volt,berarti LDR berada dalam keadaan gelap ( tanpa cahaya ).
1 berada pada keadaan gelap atau tanpa penyinaran karena pada keadaan tanpa cahaya resistansi dari LDR sangat besar dan motor bergerak ke arah kiri. Tegangan pada pin 7 high ( 6,20 Volt) sedangkan pada pin 1 low (0,14 Volt ).
3. LDR1
Pada saat tegangan di LDR sebesar 1,8 Volt,berarti LDR berada dalam keadaan terang.
4.2 Rangkaian konvertor tegangan tinggi
Energi dari sinar matahari yang diserap oleh panel surya di ubah dalam bentuk tegangan listrik. Tegangan listrik ini kemudian disimpan kedalam baterai (akumulator). Akumulator ini kemudian dihubungkan dengan konvertor tegangan tinggi. Tegangan keluaran dari baterai sebesar 30 volt dan inilah yang diteruskan ke konvertor tegangan tinggi sehingga tegangan yang dihasilkan dari konvertor itu sebesar 0 – 3 Kv.
Terhadap tegangan tinggi,harus diberi perhatian khusus pada hal-hal berikut: a. Kondensator C6 harus mampu menahan tegangan paling rendah 3kV.
b. R6 pada versi 1 terdiri dari sebuah resistor 10 M dengan dihubungkan secara seri. R7 dibuat dengan cara sama seperti untuk R6. Ini dibuat untuk menghindarkan lonjakan tegangan yang besar pada keluaran.
33 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
Dari uraian sebelumnya dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Semakin besar intensitas penyinaran yang diterima oleh LDR,maka resistansinya akan semakin kecil sehingga sangat baik digunakan sebagai penghantar listrik ( konduktor yang baik ).
2. Transistor-transistor yang digunakan dalam rangkaian ini adalah merupakan jembatan yang mengatur arah perputaran motor.
3. LDR pada rangkaian adalah berfungsi sebagai sensor cahaya yang akan mempengaruhi pergerakan motor. LDR akan terus bergerak kearah intensitas penyinaran yang lebih besar.
4. Dalam hal ini yang menjadi komparator di dalam rangkaian ini adalah IC LM 324. Dimana IC LM 324 ini memiliki empat kanal masukan dan keluaran. Pin 2,6,9 dan 13 sebagai masukan inverting. Pin 1,3,5,dan 12 sebagai masukan non-inverting. Pin 1,7,8,dan 14 sebagai keluaran sementara pin 4 dan 11 sebagai V+ dan V-. Setiap tegangan masukan dibandingkan dengan tegangan referensi dan apabila tegangan masukan lebih besar maka komparator akan memberi perintah kepada driver ( transistor) untuk menggerakkan motor,dan sebaliknya.
6. Semakin besar solar cell atau panel surya yang digunakan maka tegangan yang dihasilkanpun menjadi lebih besar.
yang dihasilkan dari minyak bumi, batu bara, gas panas bumi, nuklir yang dapat mempercepat Pemanasan Suhu Bumi atau merusak lingkungan.
V.2 Saran
Adapun yang menjadi saran untuk perbaikan tulisan ini kedepan adalah sebagai berikut :
1. Supaya pergerakan motor dapat lebih terkontrol sebaiknya digunakan rangkaian pengatur kecepatan motor DC atau gunakan rangkaian mikroprosesor dengan IC
AT 89S51 yang menggunakan motor steffer.
35 DAFTAR PUSTAKA
1. Elektuur.1996.302 Rangkaian Elektronika. Penerjemah P.Pratomo dkk. Jakarta: Percetakan PT. Gramedia.
2. McDaniel,D.K.1975.Solar Energy. American Association of Physics Teacher Graduate Physics Building Suny at Stony Brook.
3. Owen,Bishop.2002. Dasar-Dasar Elektronika. Jakarta: Erlangga.
4. Sedra,A.S dan Smith,K.C.1990. Rangkaian Mikroelektronik.Jilid 1.Edisi kedua. Terjemahan Ir. Lukas Tanutama. Jakarta: Eralangga.
5.Woollard,B.G.2003.Elektronika Praktis. Edisi kelima. Terjemahan H.Kristono. Jakarta: PT. Pradnya Paramita.
