PROYEK INVERTER
PROYEK
PRAKTIKUM DASAR ELEKTRONIKA
ATA 17/18
PERANCANGAN
INVERTER
|
LABORATORIUM
TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS
TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS
GUNADARMA
2018
LEMBAR
PENGESAHAN
Judul Proyek : Perancangan Inverter
Nama / NPM : 1. Aldi Tirto Sembodo
2. Negi Aditya
Kelas : 2IB01
Diperiksa tanggal :
PJ Praktikum Dasar Elektronika Asisten
Penguji
( ) ( )
ABSTRAK
PERANCANGAN INVERTER
Makalah Dasar Elektronika,
Sarjana Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadarma, 2018
Kata Kunci: Perancangan
Inverter, Cara Kerja Inverter.
(VIII+2+lampiran)
Seperti diketahui, pada dasarnya sumber arus listrik dibagi dua
sumber AC dan DC. Tidak selamanya sumber AC terus hidup, karena peralatan
elektronik rumah banyak yang menggunakan beban AC, maka dibuatlah alat
elektronik untuk mengkonversi sumber DC ke AC yang disebut inverter.
Daftar Pustaka (2003-2007)
KATA
PENGANTAR
Puji syukur kami
panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan Rahmat-Nya,
sehingga sampai saat ini kami masih diberi kesempatan untuk bisa menyelesaikan
makalah ini dengan tepat waktu.
Didalam makalah ini,
kami akan membahas tentang “Perancangan
Inverter”. Penyusun makalah menyadari
bahwa masih banyak kekurangan dalam proses pembuatan makalah ini, oleh karena
itu kami berharap diberikan kritik dan saran untuk membuat makalah ini menjadi
leih baik kedepannya.
Demikian yang bisa kami
sampaikan, semoga makalah ini dapat
berguna dan memberi informasi yang bermanfaat bagi kita semua.
Depok,
27 April 2018
DAFTAR
ISI
Halaman
Halaman
Judul………………………………………………………………. i
Lembar Pengesahan..………………………………………..……………….
ii
Abstrak………………………………………………………………………..
iii
Kata
Pengantar………………………………………………………………. iv
Daftar Isi……………………………………………………………………….
v
Daftar
Tabel………………………………………………………………….. vii
Daftar Gambar………………………………………………………………..
viii
Daftar Lampiran………………………………………………………………
ix
BAB 1
PENDAHULUAN…………………………………………………….... 1
1.1 Latar Belakang Masalah……………………………………………... 1
1.2
Batasan Masalah……..………………………………………………. 2
1.3 Tujuan Penelitian……..………………………………………………
2
1.4 Metode
Penelitian……………………………………………………. 2
1.5 Sistematika Penulisan…………………………..…………………….
3
BAB
2 LANDASAN TEORI………………………………………………..….. 5
BAB
3 PERANCANGAN DAN CARA KERJA ALAT…………………….. 16
3.1
Analisa Diagram Blok…………………………………………….... 16
3.2 Analisa Rangkaian Secara Detail…………………………………….17
3.3 Flowchart……………………………………………..……………...19
3.4 Analisa
Program……………………………………………………..20
3.5 Cara Kerja
Alat………………………………………………………20
BAB
4 PENUTUP………………………………………………………………23
DAFTAR
PUSTAKA…………………………………………………………...24
DAFTAR
SIMBOL……………………………………………………………..25
LAMPIRAN……………………………………………………………………..26
DAFTAR
TABEL
Halaman
Tabel 1. Function IC CD4047 10
Tabel 2. DC Electrical
Characteristics IC CD4047 11
Tabel 3. Electrical
Specifications MOSFET 14
DAFTAR
GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Gelombang DC 8
Gambar 2. Output Inverter 9
Gambar 3. Diagram Blok IC
CD4047
10
Gambar 4. Characteristics
MOSFET 15
Gambar 5. Function IC CD4047 15
Gambar 6. Rangkaian Inverter 16
Gambar 7. Skema PCB 16
Gambar 8. Saklar kondisi OFF 21
Gambar 9. Saklar posisi ON LED dan lampu menyala 22
DAFTAR
LAMPIRAN
Lampiran 1. Contoh cover
Lampiran 2. Contoh lembar
pengesahan
Lampiran 3. Contoh abstrak
Lampiran 4. Contoh daftar
pustaka
Lampiran 5. Contoh daftar isi
1.
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1
LATAR BELAKANG MASALAH
Seiring dengan perkembangan teknologi yang pesat, maka semakin besar
juga kebutuhan alat-alat elektronik yang dibutuhkan, sedangkan peralatan elektronik
ini mempunyai dua jenis sumber arus atau beban, AC dan DC. Yang mana arus searah
(AC) didapatkan dari perusahaan listrik dan untuk arus bolak-balik (DC)
didapatkan dari baterai atau aki dan dari sumber lainnya. Dan arus AC dan DC
ini memiliki bentuk gelombang yang berbeda jika dilihat menggunakan osiloskop,
dan jika peralatan elektronik menggunakan beban yang salah maka akan menyebabkan
kerusakan pada peralatan elektronik tersebut. Karena listrik dari perusahaan listrik
negara (PLN) tidak selalu ada dan terkadang mempunyai masalah baik diputus atau
hal lainnya, maka salah satu alternative-nya dengan menggunakan generator atau arus
bolak-balik (DC) yang ada pada aki dan sebagainya, karena harga generator
terlalu mahal dan juga terlalu berisik, susah untuk dibawa pergi dan memerlukan
bahan bakar untuk menghidupkannya, maka yang sering digunakan sebagai
alternative adalah arus DC, sedangkan peralatan elektronik rumah memerlukan beban
arus AC, dengan perkembangan teknologi dan cara penyelesaian masalah merubah jenis
arus, maka dibuatlah alat elektronika yang dapat mengubah dari arus DC menjadi arus
AC yang disebut inverter. Inverter ini sangat mudah penggunaanya dan praktis untuk
dibawa pergi ke daerah yang belum terjangkau listrik dari PLN.
1.2
BATASAN MASALAH
Agar penulisan makalah tenatang pembuatan inverter ini tidak menyimpang
dari tujuan yang semula direncanakan sehingga mempermudah mendapatkan data dan informasi
yang diperlukan, maka ditetapkan batasan-batasan sebagai berikut:
1.
Model perancangan pada PCB
menggunakan rancangan sendiri dan membolongi sendiri
2.
Penggunaan komponen sesuai dengan
yang dibutuhkan untuk membuat inverter
3.
Keberhasilan uji coba alat
4.
Pengukuran pada peralatan elektronik
yang menggunakan beban AC
5.
Langkah-langkah pembuatan
inverter
1.3
TUJUAN PENELITIAN
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah:
1.
Agar pembaca mengetahui kegunaan
dari inverter
2.
Pembaca mengetahui langkah-langkah
pembuatan inverter
3.
Agar mengetahui cara kerja dari
inverter
4.
Mengetahui fungsi komponen yang
digunakan
5.
Mengetahui cara menentukan
output yang diinginkan
6.
Mengetahui cara perancangan pada
PCB
1.4
METODE PENELITIAN
Metode yang digunakan dalam percobaan ini adalah metode studi
lapangan yang pelaksanaannya seperti:
1.
Merancang skema rangkaian untuk
PCB menggunakan software
2.
Mencetak skema rangkaian dan menyablon-kan
skema pada PCB
3.
Melarutkan zat kimia FeCl3
dengan air
4.
Merendam PCB yang telah disablon
kedalam larutan FeCl3
5.
Mengebor PCB yang telah terbentuk skema-nya
6.
Memasang komponen dan menyolder
kaki komponen yang telah terpasang
7.
Menguji coba dengan menggunakan
lampu yang telah difitting
8.
Mengukur tegangan dan frekuensi
menggunakan multimeter
1.5
SISTEMATIKA PENELITIAN
Untuk
memudahkan dalam penulisan makalah, maka dibuat sistematika sebagai berikut:
Bab
I : Pendahuluan
Berisi
tentang latar belakang, identifikasi dan perumusan masalah, batasan masalah,
maksud dan tujuan, metode penulisan dan sistematika penulisan.
Bab
II : Landasan Teori
Bab
ini berisi teori-teori pendukung penganalisaan dan pengembangan sistem, yang
meliputi: pengembangan sistem, perancangan sistem, konsep dasar sistem serta teori-teori
lainnya yang digunakan untuk mendukung penganalisaan
Bab
III : Perancangan dan Cara Kerja Alat
Bab
ini menjelaskan tentang perancangan pada percobaan, yang meliputi: pembuatan skema,
pengeboran, dan pemasangan komponen pada alat, serta menjelaskan cara kerja dari
alat yang dibuat.
Bab
IV : Penutup
Ini
berisi tentang kesimpulan dari hasil analisa dan rancangan system dalam rangka menjawab
tujuan penelitian yang diajukan.
Daftar
Pustaka
Daftar
pustaka ini berisi tentang judul-judul buku, artikel-artikel yang terkait dalam
laporan ini.
Lampiran
Lampiran
ini berisi lampiran dari sumber dan referensi pengetikan laporan ini.
BAB
II
LANDASAN
TEORI
Inverter merupakan rangkaian
elektronika daya yang berfungsi untuk mengubah arus searah (DC) menjadi arus
bolak-balik (AC) dengan menggunakan metode switching dengan frekuensi tertentu.
Switching merupakan proses perpindahan antara kondisi ON dan OFF atau
sebaliknya. Pencacahan arus DC dengan proses switching ini dimaksudkan agar
terbentuk gelombang AC yang dapat diterima oleh peralatan listrik AC. Komponen
utama yang digunakan dalam proses switching sebuah inverter haruslah sangat
cepat, sehingga tidak memungkinkan bila digunakan saklar ON-OFF, relay, kontaktor
dan sejenisnya. Akhirnya dipilihlah peralatan-peralatan semi-konduktor yang
mampu berfungsi sebagai saklar tegangan, selain itu juga mampu melakukan
pengubahan dari arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC). Output suatu
inverter dapat berupa tegangan AC dengan bentuk gelombang sinus (sine
wave), gelombang kotak (square wave) dan sinus modifikasi (sine
wave modified). Sumber tegangan input inverter dapat menggunakan
battery, tenaga surya, atau sumber tegangan DC yang lain. Inverter dalam proses
konversi tegangAn DC menjadi tegangan AC membutuhkan suatu penaik tegangan
berupa step up
transformer.
Berdasarkan jumlah fasa output inverter
dapat dibedakan dalam :
- Inverter 1
fasa, yaitu inverter dengan output 1 fasa.
- Inferter 3
fasa, yaitu inverter dengan output 3 fasa.
Inverter juga dapat dibedakan dengan cara pengaturan
tegangan-nya, yaitu :
- Voltage
Fed Inverter (VFI) yaitu inverter dengan tegangan
input yang diatur konstan.
- Current
Fed Inverter (CFI) yaitu inverter dengan arus input yang
diatur konstan.
- Variable
dc linked inverter yaitu inverter dengan tegangan input yang
dapat diatur.
Berdasarkan bentuk gelombang output-nya
inverter dapat dibedakan menjadi :
- Sine wave
inverter, yaitu inverter yang memiliki tegangan
output dengan bentuk gelombang sinus murni. Inverter jenis ini dapa
memberikan supply tegangan ke beban (Induktor) atau motor
listrik dengan efisiensi daya yang baik.
- Sine wave
modified inverter, yaitu inverter dengan tegangan output
berbentuk gelombang kotak yang dimodifikasi sehingga menyerupai gelombang
sinus. Inverter jenis ini memiliki efisiensi daya yang rendah apabila
digunakan untuk mensupplay beban induktor atau motor listrik.
- Square
wave inverter,yaitu inverter dengan output berbentuk
gelombang kotak, inverter jenis ini tidak dapat digunakan untuk mensupply
tegangan ke beban induktif atau motor listrik.
Inverter
multilevel, yakni inverter yang mempersatukan tegangan dari berbagai tingkat
arus langsung sebagai inputnya;jumlah tegangan dapat diatur sesuai keinginan
keuntungan menggunkan inverter multilevel adalah menurunnya nilai daya dari
alat elektronik tersebut sehingga lebih ekonimis.Ada tiga jenis inverter
ini,yakni inverter clamped, flying capacitor, dan cascaded
Inverter pure
sine wave, yakni inverter yang menghasilkan gelombang sinus yang nyaris
sempurna. Desainnya lebih rumit sehingga memerlukan lebih banyak biaya untuk
inverter resonant memasangnya,yang
berdasarkan pada osilasi arus resonan
Inverter grid tie, serupa pure
sine wave tetapi didesain untuk menyuntikkan listrik kedalam kesistem
pendistribusian tenaga listrik.inverter seperti ini harus sinkron dengan
frekuensi jaringan listrik.
Inverter synchronous, yakni inverter
yang terhubungkan dengan jaringan serta memudahkan jalan keluar masuk jaringan
,tergantung kebutuhan pemakai
Inverter stand-alone ,yakni
inverter yang sering kali digunakan untuk mengubah arus langsung dari sumber
energy yang dapat diperbarui,seperti panel tenaga surya atau kincir angin kecil
yang biasa digunakan untuk memenuhi daya
dirumah-rumah atau industri kecil
Inverter solar, yang memiliki fungsi khusus yakni dapat
beradaptasi dengan antenna photovoltaic.
Inverter solar micro, yang mengubah
arus langsung hanya dari sebuah panel tenaga surya.
Selain jenis-jenis yang disebutkan
diatas, berbagai jenis lain masih terus dikembangkan guna menciptakan inverter
yang semakin canggih dan memudahkan penggunannya menyesusaikan dengan kebutuhan
listrik (frekuensi dan tegangannya).
Fungsi dan peran inverter dalam berbagai mesin
elektrik
Pada prinsipnya, inverter berfungsi
untuk mengubah listri dc dari berbagai sumber (misalnya baterai dan panel
tenaga surya) ke dalam bentuk listrik ac atau memproduksi dc dalam jumlah
tegangan tertentu.
Salah satu komponen elektronik yang
menggunakan inverter adalah Unninterruptible Power Supply(UPS). UPS menggunakan
baterai dan inverter untuk memenuhi daya ac ketika daya utama tidak dapat
memenuhi kebutuhan.saat daya utama dipulihkan, perata arus menyediakan listrik dc
untuk mengisi ulang batterai selain itu inverter juga digunakan untuk proses pemanasan
induksi (induction heating). Dalam hal ini, daya ac mula-mula diralat untuk
menghasilkan daya dc. Lantas inverter berperan mengubah daya dc menjadi ac
berfrekuensi tinggi.
Inverter pun digunakan di mesin
sepeda motor. Fungsinya adalah untuk memberi daya listrik dan elektrik-disel
ketenaga tarik sepeda motor tersebut. Dalam perkembangannya, inverter juga
digunakan untuk menjalankan kendaraan listrik. Selain itu inverter juga
digunakan dalam transmisi daya HVDC (High Voltage Direct atau arus langsung
bertegangan tinggi). Dalam transmisi daya HVDC ini daya ac diralat dan daya dc
kembali ke daya ac
Pada variable frequency drives juga
dibutuhkan invereter. Variable frequency drive menontrol kecepatan beroperasi
mesin ac dengan mengendalikan frequensi dengan mengendalikan frekuensi dan
tegangan daya yang diberikan kemesin. Inverter pada variable frequency drive berfungsi
menyediakan daya yang terkendali. Umumnya, variable frequency drive dilengkapi
dengan perata arus sehingga daya dc yang mengalir ke inverter dapat
menghasilkan daya ac yang sesuai.
Inverter yang
menggunakan IC CD4047 memiliki system kerja yang merubah bentuk gelombang DC
Gambar
1. Gelombang DC
Menjadi
gelombang yang berbentuk pulse setelah memasuki IC CD4047 dan mengeluarkan
output pada kaki 13 yang merupakan osiloskop dan output kaki 10 dan 11
merupakan Q dan Q’. Dan fungsi yang digunkan pada IC CD4047 untuk mengubah
gelombang adalah fungsi astable
multivibrator free running seperti
gambar dibawah ini bentuk gelombang pulse-nya.
Gambar
2. Output Inverter
Dan dibawah ini
merupakan data tentang IC CD4047 yang diambil dari datasheet:
Tabel 1. Function IC CD4047
Gambar 3. Diagram Blok IC CD4047
Tabel 2. DC Electrical Characteristics IC
CD4047
Tabel 2. DC Electrical Characteristics IC
CD4047
Rumus untuk
menghitung frekuensi yang keluar pada output kaki pin 10 dan 11 adalah
Dan karena frekuensi dari pin keluar OSC dua kali
lipat dari Q atau Q’, rumus untuk frekuensi keluar OSC adalah:
Dan output yang
dikeluarkan pada IC CD4047 digunakan sebagai pembangkit pulse generator untuk gate
pada MOSFET IRF140 dan untuk source pada kaki mosfet disambungkan pada sumber
arus DC, MOSFET IRF140berfungsi sebagai saklar pada rangkaian inverter dan kaki
drain pada mosfet di sambungkan pada transformator yang nilainya 12 V dan untuk
CT pada transformator diambil dari sumber DC. Setelah itu digunakan step up
untuk menaikan tegangan.
Dan dibawah ini datasheet dari mosfet IRF 140
Tabel 3.Electrical
specifications MOSFET
Gambar 4. Characteristics MOSFET
Gambar 5. Function IC CD4047
BAB III
PERANCANGAN DAN CARA KERJA ALAT
3.1 ANALISA DIAGRAM
BLOK
Gambar rangkaian yang digunakan:
|

Gambar 6. Rangkaian Inverter
Gambar 7. Skema PCB
3.2 ANALISA RANGKAIAN SECARA DETAIL
Rangkaian
memiliki input berupa DC dari baterai atau aki yang memiliki tegangan 12 V, dan
dari polaritas positif tegangan melewati semua rangkaian, pada kapasitor C1
tegangan akan difilter agar gelombang tetap konstan 12 V, pada LED tegangan
akan menyalakan lampu LED setelah melewati resistor, setelah lampu led menyala
rangkaian pada IC CD4047 akan melakukan proses astable multivibrator berupa
free running yang frekuensi-nya dapat diatur oleh kapasitor pada C2 yang
dihubungkan ke pin kaki 1 IC, Resistor R2 yang dihubungkan ke pin kaki 2 IC,
dan untuk kaki 3 IC dapat dihubungkan dengan mengggunakan resistor variable
atau kapasitor variable yang mana C1, R2 dan R-C Common dihubungkan parallel.
Untuk kaki pin 4,5,6 dan 14 dihubungkan dari sumber positif yang disambung
dengan resistor dulu, untuk kaki pin 7,8,9,12 dihubungkan paralel ke kutub
negative pada sumber. Untuk output bisa dari kaki pin 13 yang digunakan untuk melihat bentuk gelombang
pada osiloskop, untuk gelombang pulse-nya sendiri dari kaki 10 dan 11 yang
berupa Q dan Q’, dan kedua output ini dihubungkan ke mosfet IRF140yang
gelombang pulse dari output tadi berfungsi sebagai generator untuk kaki gate
mosfet dan pada kaki source mosfet dibuat seri yang dihubungkan ke kutub
negative sumber, transistor akan bekerja sebagai saklar, untuk kaki source IC
disambungkan ke sumber yang polaritas-nya negatif lalu dari kaki drain mosfet
disambungkan ke transformator yang bernilai 12 dan CT diambil dari kutub
positif sumber.
3.3 FLOWCHART
3.4 ANALISA PROGRAM
Analisa
program pada flowchart dimulai dari pemberian sumber arus DC dari baterai atau
aki yang bernilai 12 V. Setelah itu program menyeleksi dua kondisi yang
dinyatakan dari arah atau letak polaritas pada input sebagai berikut:
1.
Jika polaritas input dipasang salah, maka led dan lampu tidak menyala dan
program akan selesai
2.
Jika polaritas input dipasang benar, maka led dan lampu akan menyala dan
program berlanjut ke IC CD4047
Pada
IC CD4047 input dari sumber DC akan mengalami konversi gelombang menjadi
gelombang pulse yang berupa gelombang AC. Setelah IC CD4047 mengeluarkan output
berupa pulse dan diteruskan ke kaki gate mosfet IRF140sebagai generator, karena mosfet sebagai saklar pada rangkaian yang
output dari kaki drain di hubungkan ke trafo dan CT pada trafo diambil dari
sumber, di trafo terjadi proses step up untuk merubah tegangan 12 V menjadi 220
V.
3.5 CARA KERJA ALAT
Cara
kerja alat merubah gelombang DC dari sumber 12 V menjadi gelombang AC yang
bernilai 220 V atau bisa ditentukan dengan merubah bagian pada transformator. Ketika
saklar dinyalakan maka arus akan mengalir ke setiap rangkaian dan saat tegangan
masuk ke IC CD4047 akan dikonversi ke gelombang pulse berbentuk AC yang pada
saat itu IC melakukan astable multivibrator. Dan output masuk ke mosfet, di mosfet ini fungsi-nya
sebagai saklar yang kaki drain-nya dihubungkan ke trafo untuk dinaikan
tegangannya menjadi 220 V.
Berikut cara kerja dalam bentuk gambar:
Gambar 8. Saklar kondisi OFF
Saklar dalam posisi off dan polaritas positif
disambungkan dengan kabel merah dan polaritas negative disambungkan ke kabel
hitam.
Gambar 9. Saklar posisi ON LED dan lampu
menyala
Ketika saklar ON lampu LED ON dan Lampu yang
telah difitting menyala.
Ketika saklar dimatikan lampu mati dan untuk
LED tidak langsung mati karena arus pada rangkaian tidak langsung 0 A.
Untuk percobaan saat aki dipasang terbalik
terhadap polaritasnya maka MOSFET dan kutub aki terasa panas, lampu dan LED
tidak akan menyala, dan komponen seperti LED dan sebagainya akan rusak akibat
panas dari kesalahan pada saat memasang polaritas.
BAB 4
PENUTUP
Kesimpulan
Kesimpulan
yang didapat dari percobaan ini ketika saklar dinyalakan maka rangkaian akan
melakukan perubahan arus DC menjadi AC dengan bantuan IC CD4047 yang output-nya
dihubungkan ke mosfet yang berfungsi sebagai saklar dan diteruskan ke trafo
sebagai output akhir.
Dan untuk pemasangan polaritas pada aki
dipadang terbalik, maka rangkaian tidak berjalan dan menyebabkan komponen pada
alat rusak.
Saran
Saran untuk pembaca makalah ini jika ingin
mengubah nilai frekuensi, hanya tinggal mengubah nilai resistor variable dan
lihat pada kaki IC ke 13 bagian osiloskop.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Aan R, (2003). Perancangan
Inverter dengan Kontrol Frekuensi Menggunakan
Mikrokontroller
8031,Skripsi,
UMS.
[2] Rashid,
Muhammad H., [penyunt.]. 2007. Power Electronics Handbook.
California :
Academic Press,
2007.
[3] URL: http://tronixstuff.com/2011/02/11/review-cd4047-astablemonostable-multivibrator/
, 11 Februari 2011
DAFTAR SIMBOL
LAMPIRAN
Lampiran 1. Contoh Cover
Lampiran 2. Contoh Lembar Pengesahan
Lampiran 3. Contoh Abstrak
Lampiran 4. Contoh Daftar Pustaka
Lampiran 5. Contoh Daftar Isi
Thanks gan sudah share
BalasHapusTimah solder