PEMANFAATAN DAN PEMBUATAN ALAT PENYEDIAAN DAYA LISTRIK SECARA OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN INVERTER 12V DC MENJADI 220V AC.

PEMANFAATAN DAN PEMBUATAN ALAT PENYEDIAAN DAYA LISTRIK SECARA OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN INVERTER 12V DC MENJADI 220V AC

Suharijanto

1 1)

Dosen Fakultas Teknik Prodi Elektro Universitas Isalam Lamongan

ABSTRAKSI

Penelitian ini dilatarbelakangi oleh keinginan penulis pada masalah pemadaman listrik yang sering terjadi di daerah pedesaan, Belum adanya komplain dari masyarakat pedesaan menyebabkan banyak kerusakan alat pada PLN yang menyebabkan pemadaman di limpahkan ke pedesaan.

Lokasi penelitian dilakukan di laboratorium Fakultas Teknik Universitas Islam Lamongan, dengan kondisi masih seringnya terjadi pemadaman listrik di desa-desa kecamatan Babat Lamongan, dimana dari hal diatas membuat penulis untuk mencoba membuat alat yang secara otomatis bisa menyala bila terjadi pemadaman arus listrik. Tujuan pembuatan alat ini agar masyarakat di pedesaan bisa menyalakan peralatan yang menggunakan listrik atau minimal bisa menyalakan penerangan dengan menggunakan listrik(lampu). Dari hasil penelitian didapatkan bahwa bila menggunakan accu 5AH dan diberi beban sebesar 100VA alat ini bisa bertahan kurang lebih 30-40 menit.

Kata Kunci : alat penyedian daya,otomatis, inverter

I. PENDAHULUAN

Sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi pada masa sekarang ini khususnya pada bidang keleistrikkan membawa banyak perubahan dalam pemakaian tenaga listrik. Kebutuhan akan listrik tidak hanya dibutuhkan dikita saja tetapi didesa-desa juga membutuhkannya. Kebutuhan listrik tidak hanya dibutuhkan oleh industri tetapi juga oleh non industri (rumah tangga).

Di pedesaan sering terjadi pemadaman aliran listrik dibandingkan diperkotaan. Disamping di pedesaan banyak pepohonan juga karena tadak ada komplain dari masyarakat. Sehingga bila terjadi kerusakan pada pembangkit atau pada jaringan yang dipadamkan adalah pedesaan. Sehingga dengan itu penulis bermaksud untuk membuat inverter ini.

Pembuatan alat ini dimaksudkan agar masyarakat pedesaan tidak lagi bingung mencari penerangan apabila terjadi pemadaman listrik dari PLN secara tiba-tiba untuk beberapa waktu. Peralatan ini dirancang dengan otomatis maksudnya bila listrik mati alat ini akan bekerja dengan sendirinya.

II. Tinjauan Pustaka

2.1. Inverter

Inverter berfungsi sebagai pengubah tegangan dari DC 12V menjadi AC 220V, sebagai pengubah tegangan inverter harus menghasilkan bentuk gelombang sinus yang baik dengan frekuensi 50Hz atau 60Hz. 2.1.2. Rangkaian Flip-Flop

Rangkain Flip-Flop merupakan suatu rangkaian yang mempunyai dua keadaan yang berlainan dan stabil pada saat yang sama. Biasanya rangkaian Flip=Flop ini dipergunakan sebagai rangkain memori, pembagi frekuensi atau penghitung.

Adapun jenis=jenis Flip-Flop ini ada empat macam, yaitu SR Flip-Flop, T Flip_Flop, D Flip-Flop, dan JK Flip-Flop. Keempat macam rangkaian ini dibangun dengan menggunakan komponen logic, seperti AND gate, NOR gate, serta kombinasi dari komponen logic tersebut.

Dalam inverter ini menggunakan rangkain D Flip-Flop. Tujuannya untuk menghindarkan kemungkinan terjadinya keadaan output yang tak menentu, seperti terjadi SR Flip-Flop, maka digunakan input D yang diberikan pada AND gate I , sedangkan AND gate II diberikan informasi D yangf sudah melalui inverter terlebih dahulu seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

.

Gambar 1. Rangkaian D Flip-Flop D input tersebut berfungsi sebagai pengontrol input yang menentukan bekerjanya Flip-Flop tersebut.Tabel kebenaran dari gambar 1 dapat dilihat di bawah ini.

Tabel 1. Tabel kebenaran D Flip-Flop

Input Ouput

D Q Q

0 0 1

1 1 0

2.1.3. Rangkaian Penguat

Rangkaian penguat adalah rangkaian yang terdiri dari beberapa transistor yang dirangkaia parallel dan dalam rangkaian inverter in berfungsi sebagai penguat daya pada transistor switching.

Gambar 2. Rangkaian Penguat Paralel 2.1.4. Switching Transistor

Transistor Switching dapat dibentuk oleh transistor bipolar (BJT) atau transistor efek medan (MOSFET). Dalam rancangan ini menggunakan switching tegangan dengan transistor bipolar (BJT).

Karakteristik ideal digambarkan pada gambar sebagai berikut :

Vcc

0 t1 t2

Gambar 3. Karakteristik Ideal Saklar Transistor

Dari t0 ke t1 transistor dalam kondidi

ON, melewatkan arus ke beban secara ideal, tidak ada yang jatuh pada transistor, sehingga tidakm terjadi disipasi daya. Pada t1

transistor menjadi OFF. Transistor merespon

dengan cepat menjadi keadaan OFF dengan waktu yang dapat diabaikan. Atur wakty t1

dan t2 transistor dalam keadaan OFF

(benar0benar OFF), tidak terdapat arus pada transistor, jadi walaupun tegangan masukan penuh dilewatkan pada transistor, transistor tidak terpengaruh oleh daya. Padan waktu t2

transistor menjadi ON kembali.

Pada frekuensi rendah, transistor bipolar memiliki sfisiensi yang lebih tinggi. Bila frejuensi naik, switching ON dan OFF bertambah. FET memiliki kemampuan switching yang lebih cepat dari bipolar. Untuk aplikasi 100 KHz, lebih efisien menggunakan FET, tetapi untuk frekuensi yang lebih rendah dapat digunakan bipolar.

Berikut ini adalah gambar rangkaian inverter yang tidak dilengkapi pengotomatisan dari aki ke inverter dan lampu indikator DC ke AC :

Gambar 4. Rangkaian Inverter

2.2. Baterai

Baterai sebagai sumber arus listrik

searah (DC) dapat dikelompokkan menjadi

dua macam, yaitu baterai elemen kering dan

elemen basah. Baterai dapat disebut juga

dengan istilah accu atau accumulator yang

berarti menghimpun.

Baterai adalah suatu peralatan yang

dapat menghasilkan energy listrik dengan

melalui proses kimia. Baterai mempunyai 2

elektroda yaitu elektroda positif dan elektroda

negatif. Suatu beban apabila terhubung

dengan elektroda-elektroda baterai, maka

akan timbul reaksi elektro kimia dan

terjadilah aliran arus listrik dari kutub positif

menuju negatif.

2.2.1. Konstruksi Aki

Aki adalah baterai yang banyak di

gunakan untuk kendaraan bermotor. Aki

menjadi pilihan yang praktis karena dapat

menghasilkan listrik cukup besar dan dapat

diisi kembali.

Sel aki terdiri atas anoda pb (timbal =

timah hitam) dan katoda pbO

2

(timbal

dioksida), keduanya merupakan zat padat,

yang dicelupkan dalam larutan asam sulfat

(lihat gambar). Kedua elektroda tersebut, juga

hasil reaksinya, tidak larut dalam larutan asam

sulfat, sehingga perlu memisahkan anoda dan

katoda dan dengan demikian tidak diperlukan

jembatan garam, Yang perlu dijaga sampai

kedua elektroda tersebut saling bersentuhan.

Gambar 5. Baterai/Aki yang terdiri atas sel-sel yang dihubungkan seri

2.2.2. Rangkaian pengisi Aki

Rangkain

ini

berfungsi

sebagai

pengisan

aki

yang

akan

digunakan

untukmmenyuplai inverter. Rangkain ini

menggunakan SCR sebagai pengotomatisasi.

Rangkaian ini bekerja menyuplai aki jika

tegangan aki bekerja dibawah tegangan

nominalnya dan akan memutuskan suplai jika

tegangan aki telah mencapai tegangan

nominalnya.

Sumber dari rangkaian ini adalah

jala-jala PLN satu fasa yang tegangannya

diturunkan oleh trafon step down dan

disearahkan oleh rangkaian rectifier yang

outputnya adalah 12 Volt, hal ini dikarenakan

tegangan nominal pada aki adalah 12V.

Gambar 6. Rangkaian Pengisi Aki/Baterai

2.3. Relay

Relay

merupak

piranti

untuk

membuka dan menutupnnya kontak atau bisa

sebagai saklar oromatis.

III. METODOLOGI

3.1. Metodologi

Metode perancangan ini, akan

dibahas langkah-langkah dalam pembuatan

alat pada penyediaan daya listrik secara

otomatis dengan menggunakan inverter 12V

DC menjadi 220V AC yang terdiri dari :

perancangan alat, pembuatan alat dan

pengujian alat. Perancangan alat meliputi: (1)

pembuatan diagram blok alat penyediaan daya

listrik secara otomatis dengan inverter 12V

DC menjadi 220V AC, dan sekaligus

menjelaskan fungsi atau kegunaan dari

masing-masing blok diagram tersebut.

Pada pembuatan alat, meliputi: (1)

pembuatan skema rangkaian tiap diagram

blok, dan (2) pembuatan skema rangkain

keseluruhan alat penyediaan daya listrik

otomatis. Untuk pengujian alat, meliputi:

pengujian untuk mengetahui bekerjanya suatu

alat penyediaan daya secara otomatis, baik

secara per blok rangkaian maupun secara

keseluruhan.

3.2. Blok Diagram

Gambar 8. Blok diagram sistem penyediaan daya secara otomatis dengan inverter DC 12V menjadi AC 220V

3.3. Pembuatan Alat

Tahap yang kedua setelah kita merancang membuat diagram blok adalah sekarang kita membuat skema rangkaian tiap blok diagram alat dan skema rangkaian keseluruhan, serta pembuatan alat jadinya. Pada tahap pembuatan alat pembuatan skema rangkaian ini meliputi : (1) rangkaian inverter, (2) rangkaian penyearah dan (3) rangkaian keseluruhan

3.3.1. Pembuatan Skema Rangkaian Inverter

Gambar 9. Skema Rangkain Inverter

Rangkaian inverter, digunakan untuk mengubah sinyal DC menjadi sinyal AC. Adapun bentuk skema rangkaian diperlihatkan seperti pada gambar di atas.

Daftar komponen :

R1

= 10 kΩ

L1 = 1μH

R2

= 100 kΩ

R3

= 100 Ω

R4

= VR 50 kΩ

C1, C2 = 0,1 μf

C3

= 0,01 μf

C4

= 2700 μf/25 volt

Q1, Q2 = TIP 41A

Q3, Q4 = TIP 42A

Trafo step up

3.3.1.

Pambuatan Skema Rangkaian

Penyearah Tegangan

Rangkaian ini diperguinakan untuk

mengubah arus AC menjadi arus DC, yang

nantinya dipergunakan untuk menghidupkan

motor.

Gambar 10. Skema Rangkaian Penyearah

IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Pengujian inverter

Tabel 2. Pengujian inverter tanpa beban

Pengujian inverter Tegangan Daya 220v >1000VA out PLN Inverte r Trafo step-up Suplemen relay Trafo step-down steep Pengisian Aki Relay Aki

Tabel 3. Pengujian inverter dengan beban lampu Beban (VA) Tegangan (V) Lama / waktu 20 220 3 jam 20 menit 40 220 2 jam 10 menit 60 220 1 jam 7 menit 80 220 50 menit 100 220 40 menit Keterangan :

Hasil pengujian diatas diambil dengan aki 5AH dan apabila menggunakan aki yang lebih besar (20AH - 60AH) dan kondisi aki yang masih bagus, maka waktunya akan lebih lama.

4.2. Pembahasan

Pembuatan sistem penyediaan daya secara otomatis dengan menggunakan inverter DC 12V menjad AC 220V ini memanfaatkan kontak relay yang sebenarnya disesuaikan dengan tegangan masukan pada coilnya sehingga mampu untuk menghubungkan dan memutuskan kontak.

Pada sistem penyediaan daya secara otomatis dengan menggunakan inverter DC 12V menjadi AC 22oV ini menggunakan seumber tegangan dari aki. Sebagai pengisian pada aki menggunakan sistem pengisian otomatis yang mendapat suplai dari PLN dan akan berhenti mengisi apabila teganmgan baterai kembali menjadi tegangan nominal.

Untuk rangkaian inverter sebagai pengubah tegangan dari DC 12V menjad AC 220V menggunakan IC 4013 yang bekerja secara Flip=Flop dan transistor 2N3005 sebagai saklar penguat yang kemudian tegangan AC yang dihasilkan oleh inverter akan dinaikkan oleh trafo step up 10A.

Proses pengujian pada sistem penyediaan daya otomatis ini tegangan yang dihasilkan oleh aki setelah melalui inverter adalah 220V AC dan daya yang kurang lebih 100VA selama 1-2 jam (menggunakan aki 25AH), hal ini terjadi karena kemampuan arus dari aki sangat kecil, selain itu arus dari beban juga saling mendukung terhadap lamanya alat yang digunakan.

Perlunya sistem penyediaan daya secara otomatis di pedesaan, sehingga pada waktu listrik PLN mati, maka orang pedesaan

tidak perlu bingung untuk mencari penerangan dalam waktu 2 – 3 jam. Di samping itu orang yang berada dipedesaan tidak perlu repot mencari penerangan dengan menggunakan minyakm tanah atau lilin.

V. PENUTUP 5.1. Kesimpulan

Setelah melakukan pembuatan dan pengujian alat, maka dapat disimpulkan : 1. Alat in (inverter) berfungsi untuk

menghasilkan tegangan listrik sebesar 220V Ac dan dapat bekerja secara otomatis jika listrik PLN padam.

2. Pembuatan alat penyediaan daya listrik secara otomatis dapat dilakukan dengan cara menyiapkan bahan/alat yang

dibutuhkan, meranncang

rangkaian/skema alat yang akan dibuat, merakit bahan/alat yang sudah disiapkan dan pengujian alat yang akan dirakit. 3. Cara kerja alat penyediaan daya listrik

secara otomatis dengan menggunakan inverter sebagai pemindah/transfer beban apabila listrik disediakan PLN padam dan aki sebagai sumbernya.

5.2. Saran.

Dari uraian diatas pasti banyak sekali kekurangan disana-sini, yang disebabkan oleh keterbatasan penulis dalam proses pembuatan alat penyediaan daya secara otomatis ini. Oleh karena itu, penulis berharap demi berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi dalam bidang elektroniak, nantinya ada orang-orang yang dapat mengembangkan alat ini agar lebih sempurna, baik cara kerja alat atau daya yang dihasilkan oleh alat itu sendiri.

DAFTAR PUSTAKA

Bird, Tong. 1987. Kimia Fisika Untuk Universitas, Jakarta: PT. Granedia

Ismail, A. 1991. Rangkaian Elektyronika jilid II. Jakarta : PT. Gramedia

Lister, Eugene C. 1989, Mesin Dan Rangkaian Listrik, Jakarta : Edomedia

Malvino, 1996, Prinsip-Prinsip Elektronika Jilid II, Jakarta : Erlangga

Omron smart otomation control, 1995, Singapura

Purba, M. Hidayat, S. 1993, Ilmu Kimia Tentang Baterai<, Jakarta : Erlangga

Purwanto, A. 1998, Hobi elektronika, Jakarta : Gramedia

Panjaitan, R. 1998. Mesin Listrik Arus Searah, Bandung : Widjaya Karya

Sumanto, 1989, Mesin-Mesin Arus Listrik Searah, semarang : Karya Winata

Wibisono, A. Hendro. 1991. Baterai Sebagai Sumber tenaga DC di GI Sawahan, Surabaya : FTI ITATS