SIMULASI PERANCANGAN MODIFIED SINE WAVE

INVERTER 12VDC-220VAC MENGGUNAKAN IC TIMER 555 DAN IC DECADE COUNTER 4017

Disusun Oleh:

JOSHUA HARBANGAN D.P 21060113130118

TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS DIPONEGORO

2014

ii  

ABSTRAK

Listrik merupakan hal yang tidak terpisahkan lagi dari kehidupan kita. Nyaris semua kegiatan yang kita lakukan sehari-hari membutuhkan perangkat yang energinya disuplai dari energi listrik. Karenanya sekarang listrik menjadi salah satu kebutuhan yang wajib terpenuhi. Untuk memperoleh energi listrik, dibutuhkan pembangkit listrik sebagai sumbernya, kemudian disalurkan melalui transmisi, dan didistribusikan ke berbagai tempat. Meskipun energi listrik sudah menyebar cukup merata di Indonesia ini, namun tidak menutup kemungkinan akan terjadi gangguan sewaktu-waktu sehingga listrik dari pembangkit tidak tersedia. Adakalanya tidak setiap tempat sudah terjangkau listrik. Karenanya diperlukan sumber listrik yang portabel, misalnya dari aki atau baterai. Namun tidak setiap perangkat elektronik bisa disuplai dari baterai langsung karena tegangan dari baterai cukup rendah. Untuk membangkitkan tegangan yang lebih tinggi digunakanlah inveter untuk memperolehnya. Inverter akan mengubah arus searah menjadi arus yang bersifat mendekati sinusoidal. Inverter sekaligus juga menaikkan tegangan baterai menjadi tegangan yang lebih tinggi. Tujuan dari makalah ini ditulis adalah untuk mensimulasikan rangkaian inverter sehingga nantinya bisa diaplikasikan secara nyata. Kata kunci: listrik, aki, baterai, inverter, simulasi, Multisim

iii  

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan bimbinganNya penulis dapat menyelesaikan laporan berjudul “SIMULASI PERANCANGAN MODIFIED SINE WAVE INVERTER 12VDC-220VAC MENGGUNAKAN IC TIMER 555 DAN IC DECADE COUNTER 4017” ini dengan baik.

Laporan ini ditulis dalam rangka memenuhi tugas yang diberikan oleh Bapak Enda Wista Sinuraya, ST., MT. selaku dosen akademik dalam mata kuliah Teknologi Informasi. Disamping itu laporan ini juga bermanfaat bagi para pembaca dalam mengenal tentang inverter, cara kerja serta simulasinya dengan aplikasi Multisim.

Penulis mengucapkan terimakasih banyak kepada : 1. Bapak Enda Wista Sinuraya, ST., MT. selaku Dosen Akademik dalam mata

kuliah Dasar Komputer dan Pemrograman. 2. Bapak Munawar, ST., MT. selaku Dosen Pembimbing penulis di kampus. 3. Teman-teman penulis yang sudah banyak membantu: Andra, Bangun, Bimo,

Ivan, Istighfar, Lintang, Pungki, Sela dan teman-teman lainnya yang ikut andil dalam memberikan masukan-masukan dan juga inspirasi bagi penulis.

Penulis paham bahwa laporan ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh

karena itu segala kritik dan saran dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati, demi perbaikan dan inspirasi pada penulisan selanjutnya. Semoga laporan yang sederhana ini bisa berguna bagi pembaca sekalian.

iv  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL……………………………………………………….. i ABSTRAK………………………………………………………………..…ii KATA PENGANTAR..…………………………………………………….iii DAFTAR ISI………………………………………………………………..iv BAB I – PENDAHULUAN..……………………………………….……….1

1.1 Latar Belakang ………………………………………………….1 1.2 Tujuan………………………………………………………...…1 1.3 Batasan Masalah………………………………………………...2 1.4 Sistematika Penulisan…………………………………………...2

BAB II – DASAR TEORI..……………………………...…………..……....4 2.1 Inverter………………………………………………….……….4 2.2 Timer NE555…………………………………………….….…..7 2.3 Decade Counter 4017…………………………………….....…..9 2.4 Transistor BD 135…………………………………………...…11 2.5 Transformator Tegangan……………………………………….12 2.6 Software NI™Multisim®………………………………………13

BAB III – PERANCANGAN..…….………………………….………..…..14 3.1 Perancangan Rangkaian……………………………….………14 3.2 Perancangan Rangkaian dalam Multisim.......…………………16

BAB IV - PENGUJIAN………………… ……………………….………...20 BAB V - PENUTUP……………………………………………………......23

5.1 Kesimpulan…………………………………………………..…23 5.2 Saran……………………………………………………….…...23

DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………...24

1  

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Listrik merupakan salah satu kebutuhan yang sudah tidak terlepaskan dari kehidupan manusia. Hampir setiap perangkat elektronik membutuhkan energi listrik sebagai sumber energi utamanya. Sayangnya ada kalanya listrik terebut tidak langsung tersedia atau bisa didapatkan dengan mudah, terutama di saat kondisi darurat dimana aliran listrik terputus/padam atau saat berada di tempat yang jauh dari sumber listrik. Walaupun baterai atau suplai listrik tambahan tersedia, namun tidak semua perangkat elektronik bisa disuplai dengan baterai dengan tegangan yang relatif kecil.

Untuk mengatasi kendala ini, dibutuhkan alat yang bernama inverter. Inverter adalah alat untuk mengubah arus DC yang memiliki tegangan rendah menjadi arus AC bertengangan lebih tinggi. Dengan inverter kita bisa menggunakan perangkat-perangkat elektronik dari sumber listrik sebagaimana sumber listrik dari PLN atau pembangkit listrik. Inverter memiliki dua komponen utama yaitu rangkaian multivibrator (flip-flop) yang akan membangkitkan gelombang arus AC (mendekati) serta step-up trafo yang akan menaikkan tegangan dari baterai.

Inverter yang dijual di pasaran terdapat macam-macam jenisnya. Inverter yang paling murah dan banyak beredar adalah inverter gelombang persegi (kotak), inverter gelombang sinus termodifikasi, dan inverter gelombang sinus murni. Inverter gelombang kotak terbatas pada penggunaan beban yang tidak terlalu kompleks, seperti lampu penerangan, alat pemanas dan beban resistif lainnya. Namun inverter gelombang persegi kurang baik untuk beban-beban induktif. Inverter yang baik untuk semua jenis beban adalah inverter gelombang sinus, tetapi inverter seperti ini sangat kompleks dan biaya pembuatannya cukup mahal. Inverter yang ideal untuk semua jenis beban namun harganya terjangkau adalah inverter gelombang sinus termodifikasi (modified sine wave inverter).

Pada kasus kali ini, penulis merancang dan mensimulasikan inverter gelombang sinus termodifikasi dengan IC timer 555 dan IC decade counter 4017 serta beberapa komponen tambahan yang mudah didapat di pasaran dengan harga tidak terlalu tinggi. Dengan komponen tersebut dan trafo yang dipakai, inverter ini dapat mensuplai tegangan 220 VAC dengan frekuensi siklus 50 Hz.

2  

1.2 Tujuan

Dalam menulis laporan ini, penulis bertujuan: a. Menyelesaikan tugas yang diberikan oleh bapak Enda Wista Sinuraya,

ST. MT b. Mempelajari teori, prinsip dasar dan cara kerja inverter c. Mempelajari penggunaan software simulasi NI Multisim 13.0 d. Merancang dan mensimulasikan rangkaian Modified Sine Wave

Inverter 12 VDC-220 VAC Menggunakan IC Timer 555 dan IC Decade Counter 4017.

1.3 Batasan Masalah

Rangkaian yang penulis rancang disini adalah rangkaian inverter yang dapat membangkitkan tegangan 220 VAC dari tegangan 12 VDC dengan frekuensi 50 Hz gelombang sinus termodifikasi. Rangkaian ini menggunakan IC 555 sebagai pembangkit frekuensi dan IC 4017 sebagai decade counternya.

Namun rangkaian yang dibuat disini tidaklah diuji secara nyata dan hanya disimulasikan di aplikasi Multisim. Parameter yang diukur adalah tegangan input, tegangan output, frekuensi output dan bentuk gelombang output.

1.4 Sistematika Penulisan

Bab I – Pendahuluan

Pada bab ini dibahas secara singkat apa latar belakang dan tujuan penulis menyusun laporan ini serta batasan masalah untuk membatasi ruang lingkup penulisan. Bab II – Dasar Teori

Memaparkan teori inverter secara dasar, komponen-komponen penyusunnya, cara kerja dan hubungannya satu sama lain. Bab ini juga akan membahas tentang aplikasi simulasi Multisim yang dipakai untuk pengujian inverter.

3  

Bab III – Perancangan

Bab ini berisi perancangan akan rangkaian inverter menggunakan aplikasi simulasi NI Multisim. Mulai dari komponen yang digunakan sampai merangkainya menjadi suatu rangkaian. Bab IV - Pengujian

Menguji rangkaian inverter secara simulasi, mengukur tegangan input serta output, frekuensi output dan menampilkan grafik output dengan osiloskop virtual.

Bab V - Kesimpulan

Penulis memberikan kesimpulan akhir dari penulisan dan saran-saran yang perlu dipertimbangkan atau menjadi acuan bagi pembaca untuk penelitian dan implementasi lainnya.

4  

BAB II DASAR TEORI

2.1 Inverter

Inverter adalah perangkat elektronika yang dipergunakan untuk mengubah tegangan DC (Direct Current) menjadi tegangan AC (Alternating Curent). Output suatu inverter dapat berupa tegangan AC dengan bentuk gelombang sinus (sine wave), gelombang kotak (square wave) dan sinus modifikasi (modified sine wave). Sumber tegangan input inverter dapat menggunakan battery, tenaga surya, atau sumber tegangan DC yang lain. Inverter dalam proses konversi tegangn DC menjadi tegangan AC membutuhkan suatu rangkaian multivibrator dan penaik tegangan berupa step up transformer.

Gambar 2.1.1 Perangkat Inverter 12VDC-115VAC

Berdasarkan bentuk gelombang output-nya, inverter dapat

dibedakan menjadi 3:

Gambar 2.1.2 Tipe Gelombang output pada Inverter

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. Inverter jenis ini memiliki susunan rangkaian yang sangat kompleks sehingga harganya lebih mahal.

5  

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. Walau begitu inverter ini paling banyak digunakan karena perancangannya tidak terlalu rumit namun memberikan suplai listrik yang lumayan baik.

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 ini adalah jenis paling sederhana dan pembuatannya lebih murah.

Inverter pada umumnya menggunaka beberapa komponen utama, yaitu: - Sumber tegangan DC (umumnya dari baterai/aki) - Rangkaian multivibrator (flip-flop)

Rangkaian multivibrator berfungsi untuk memodifikasi gelombang arus searah yang linear menjadi gelombang arus bolak-balik. Memanfaatkan sifat rangkaian multivibrator yang bekerja secara bergantian maka akan dihasilkan gelombang yang menyerupai gelombang arus AC. Seringkali gelombang ini dimodifikasi hingga mendekati gelombang sinus (modified sine wave) atau bahkan sinus murni dengan cara khusus.

- Penaik tegangan berupa step-up trafo Gelombang yang sudah dimodifikasi tersebut kemudian dinaikkan ke tegangan lebih tinggi menggunakan step-up trafo. Seringkali diberi transistor daya untuk memperkuat arus yang dihasilkan.

Desain inverter memiliki beberapa jenis. Mulai dari yang paling

sederhana yang menggunakan rangkaian penguatan transistor biasa:

Gambar 2.1.3 Inverter Sederhana

6  

Inverter yang menggunakan rangkaian multivibrator:

Gambar 2.1.4 Inverter dengan Rangkaian Flip-flop

Inverter yang menggunakan IC pembangkit pulsa:

Gambar 2.1.5 Inverter dengan Pembangkit Pulsa NE 555

Hingga inverter kompleks sinus murni:

Gambar 2.1.6 Inverter Sinus Murni dengan Mikrokontroler PIC

7  

Ada juga inverter untuk konfigurasi tiga fasa untuk penggunaan dengan beban dan tegangan lebih tinggi:

Gambar 2.1.7 Diagram Inveter 3 Fasa

Kapasitas yang dapat ditampung oleh inverter tergantung dari trafo yang digunakan didukung dengan transistor daya yang dipakai. Semakin besar ukuran ampere trafo dan semakin kuat transistor dayanya, maka daya yang dapat ditampung semakin besar. Inverter yang beredar di pasaran memiliki kapasitas mulai dari 50 VA sampai 3000 VA.

2.2 Timer NE 555

Pembangkit pulsa NE 555 (LM 555, TSCN555, MC1455 atau sering disebut 555 saja) adalah sebuah paket IC yang berfungsi sebagai oscillator atau timer. IC ini didesain dan diciptakan oleh Hans R. Camenzind pada tahun 1970 dan diperkenalkan pada tahun 1971 oleh Signetics. IC 555 memiliki tingkat presisi yang sangat tinggi sehingga banyak diaplikasikan sebagai pembangkit sinyal pada rangkaian. IC 555 menggunakan komponen multivibrator didalamnya dan bisa bekerja secara astabil maupun monostabil. Interval timer yang dihasilkan bisa dari rentangan millisecond hingga jam dan dapat diatur sesuai keinginan. Umumnya IC 555 dipaketkan dalam bentuk DIL (dual inline) 8 pin.

Gambar 2.2.1 IC NE 555 N dalam paket DIL 8 pin

8  

Berikut ini adalah konfigurasi setiap pin IC 555

Gambar 2.2.2 Konfigurasi pin IC 555

- PIN 1 (GROUND) = Memberikan hubungan ke 0 v - PIN 2 (TRIGGER) = Memberikan pemicu berupa pulsa 8egative - PIN 3 (OUTPUT) = keluaran berupa gelombang osilasi - PIN 4 (RESET) = memberikan sela pada interval timing - PIN 5 (CONTROL VOLTAGE) = pengaksesan pembagian

tegangan hingga 2/3 tegangan VCC+ - PIN 6 (THRESHOLD) = menentukan waktu akhir timing - PIN 7 (DISCHARGE) = sebagai penentu interval timing

(umumnya dirangkai secara pembagi teganan dengan kapasitor) - PIN 8 (VCC) = hubungan ke catu daya 5-15 VDC

Data teknis: Tegangan catu (VCC) 4.5 hingga 15 V Arus catu (VCC = +5 V) 3 hingga 6 mA Arus catu (VCC = +15 V) 10 hingga 15 mA Arus output maksimum 200 mA Rugi daya maksimum 600 mW Suhu kerja 0 to 70 °C

9  

Gambar 2.2.3 Diagram blok rangkaian dalam IC 555

Frekuensi pada IC 555 sendiri dapat diatur dengan mengatur

pembagian tegangan pada resistor dan kapasitor antara pin-pin trigger, threshold dan discharge. Rumus frekuensi dapat dihitung dengan persamaan:

1.442

Dengan memberikan manipulasi dan hubungan antar tiap-tiap pin pada IC 555 ini, kita dapat menghasilkan bentuk gelombang, frekuensi dan interval dari osilasi yang dihasilkan oleh IC 555 ini. Hal ini menyebabkan IC 555 dapat digunakan untuk membuat rangkaian inverter karena keluaran nya yang berupa arus berbentuk gelombang osilasi (yang nantinya bisa dibuat semirip mungkin dengan gelombang sinus arus AC)

2.3 Decade Counter 4017

IC CMOS 4017, MC14017, HCF 4017, HFE 4017, 74HC4017, CD 4017 (atau disebut 4017 saja) adalah IC CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) adalah IC decade counter dengan 10 output yang setiap outputnya aktif secara individual dengan 5 tahapan. IC ini memiliki julukan “5 Stage Johnson Decade Counter” atau “5 Stage Divide by Ten Johnson Counter. IC 4017 terbentuk dari 5 DFF yang dikonfigurasikan sebagai pembagi dua (Johnson Counter. Sehingga dengan adanya 5 untai pembagi dua, dapat diperoleh 10 output yang aktif (berlogika tinggi) secara bergantian. IC 4017 dikemas dalam paket DIL 8 pin dengan 16 kaki.

10  

Gambar 2.3.1 Bentuk fisik IC 4017

Gambar 2.3.2 Konfigurasi Pin IC 4017

Pin-pin IC diatas memiliki fungsi masing-masing. Pin output terdiri

atas 10 buah berfungsi sebagai tempat keluaran. Keluaran berupa gelombang persegi dan umumnya diberi diode kecil sebagai penyearahnya (biasa diode 1N914 atau 1N4148). Berikut adalah diagram blok dari IC 4017:

Gambar 2.3.3 Diagram Blok IC 4017

11  

Kerja dari IC 4017 tergantung dari clock input yang diterimanya. Output IC ini akan dihasilkan secara bergantian dari output 0 sampai output ke 9. Kecepatan sekuens dari IC ini tergantung frekuensi input pada pin 14 atau input dari CLK ENA pada pin 13. Namun pada intinya kerja IC ini adalah sequential, dimana output dengan keadaan logika 1 hanya ada pada salah satu output dalam sekali siklus.

2.4 Transistor BD 135

Transistor BD 135 merupakan power transistor bertipe NPN yang

dikemas dalam paket TO-126. Transistor ini merupakan transistor dengan kapasitas daya yang tinggi sehingga penggunaannya luas dalam rangkaian berarus tinggi seperti amplifier, adaptor dan inverter. Transistor ini mampu bekerja pada tegangan dari 5 hingga 45 volt dengan arus yang melewatinya hingga 3 Ampere.

Karena transistor ini dialiri arus yang besar, maka terdapat lubang

pada badannya untuk baut pembuang panas (heat sink). Pada saat penggunaan ada kemungkinan timbul disipasi daya dan menghasilkan panas hingga 150oC sehingga harus dibuang untuk mencegah kerusakan.

Gambar 2.4.1 Transistor BD 135

Gambar 2.4.2 Simbol Transistor PNP dan NPN

Arus yang dihasilkan oleh IC timer maupun decade counter

terlampau kecil untuk dapat membangkitkan tenaga pada inverter. Arus ini hanya sekitar 200 mA kebawah sehingga dibutuhkan penguatan transistor untuk menghasilkan daya yang lebih besar.

12  

Penguatan arus ini dapat dihitung dengan persamaan-persamaan berikut ini.

Untuk arus pada emitter:

Untuk arus pada collector:

Sementara karena pada inverter kita memanfaatkan tegangan output dari collector, maka berlaku:

Sehingga factor penguatannya menjadi:

Dengan persamaan-persamaan diatas kita dapat mendapatkan bukti

bahwa transistor berperan penting dalam menaikkan tegangan dan arus keluaran dari IC yang kecil menjadi lebih tinggi.

2.5 Transformator Tegangan

Transformator tegangan adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi mengubah tegangan input ke output. Transformator bekerja atas prinsip dasar induksi elektromagnetik dan flux listrik. Pada inverter, trafo yang digunakan adalah step-up trafo untuk menaikkan tegangan rendah ke tegangan yang lebih tinggi.

Gambar 2.5.1 Transformator

Transformator yang akan dipakai sama seperti transformator step-

down untuk adaptor, hanya saja posisi pemasangannya dibalik menjadi primer kumparan lebih sedikit, dan sekunder kumparan yang lebih banyak.

13  

2.6 Software NI™ Multisim®

NI™ Multisim® adalah software simulasi rangkaian elektronika yang dikembangkan oleh National Instriments™, sebuah perusahaan kontrol dan instrumentasi elektronik Amerika Serikat. Multisim pertama kali dirilis pada tahun 1999 dan dikembangkan dengan kemampuan pendesain PCB pada tahun 2005 dengan nama Ultiboard®. Versi Multisim terbaru saat ini adalah versi 13.01 yang dirilis pada Maret 2014.

Multisim merupakan software simulasi elektronika berbasis SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) yang cukup baik dan lengkap dalam mensimulasikan rangkaian elektronika baik rangkaian analog maupun digital. Simulasi dapat dijalankan sebagaimana rangkaian aslinya secara fisik dan menunjukkan hasil yang mirip. Setiap parameter yang ingin diukur (tegangan, arus, frekuensi, bahkan kurva) dapat ditampilkan dengan alat-alat ukur virtual seperti multimeter digital, wattmeter hingga osiloskop virtual. Kerusakan yang mungkin ditimbulkan dari kesalahan pada rangkaian pun dapat divisualisasikan secara simbolik pada rangkaian. Hal ini sangat membantu perancang perangkat elektronika untuk menguji rangkaian yang mereka buat tanpa harus mengeluarkan biaya lebih saat perakitan komponen secara nyata. Hanya saja simulasi yang dijalankan pada Multisim tidaklah pada tempo waktu yang sama dengan nyata, sehingga Multisim bukanlah simulasi real-time.

Gambar 2.5.1 Software NI™ Multisim® 13.0

Multisim menyediakan database komponen elektronika dari komponen

basic (komponen pasif) hingga mikrokontroler yang kompleks. Semuanya bisa disimulasikan dengan nyata. Komponen yang tersedia berjumlah 12000+ pada versi Multisim basic dan sampai 26000+ komponen pada versi Power Pro. Namun tidak setiap komponen yang pernah diproduksi tersedia, melainkan hanya komponen yang sering dipakai oleh para perancang. Walaupun begitu multisim memiliki komponen ekivalen nya dan memungkinkan untuk membuat custom component sesuai dengan keinginan pembuat.

14  

BAB III PERANCANGAN

3.1 Perancangan Rangkaian

Rangkaian Modified Sine Wave Inverter 12 VDC-220 VAC Menggunakan IC Timer 555 dan IC Decade Counter 4017 adalah sebagai berikut:

Gambar 3.1.1 Skema Rangkaian

Rangkaian menggunakan sumber tegangan 12 VDC yang biasanya

bisa diperoleh dari aki kendaraan bermotor. IC 555 akan membangkitkan osilasi gelombang kotak. Frekuensi yang dihasilkan sekitar 200 Hz hasil perhitungan rumus:

1.442

Dimana pada rangkaian pembagi tegangan antara pin 2 (TRIGGER), pin 6 (THRESHOLD) dan pin 7 (DISCHARGE) pada IC 555: R1 adalah resistor sebesar 56 kilo ohm, R2 adalah resistor 330 kilo ohm dan kapasitor berkapasitas 10 nano Farad. Konfigurasi ini menghasilkan frekuensi sebesar

1.4456.000 2 330.000 10

= 201.117 Hz 

Frekuensi ini akan dihubungkan ke pin 14 (CLK0/IN) IC 4017 sebagai pemicu kerja IC tersebut. Nilai frekuensi yang dihasilkan oleh IC 555 tersebut akan dibagi dengan sepuluh karena output dari IC decade counter 4017 adalah 10:

15  

F tiap pin = 201,117/10 = 20,117 Hz

Frekuensi output yang dihasilkan akan diambil dari pin 2 (OUT 1)

dan pin 7 (OUT 3). Dengan begitu maka ada jarak kosong sebesar satu tahap (OUT 2) diantara kedua output sehingga pada tersebut kurva persegi akan linear sesaat diantara titik puncak dan titik nol. Sementara pada saat melewati tahap output yang aktif (OUT 1 dan OUT 3), maka akan diperoleh Vmax+ dan Vmax-. Keadaan seperti ini dimanfaatkan untuk membuat gelombang modified sine wave. Karena pin output aktif yang dipakai 3 buah, frekuensi maksimum gelombang yang dihasilkan adalah

F output = 20.11 x 3 = 60 Hz Adanya toleransi saat rangkaian bekerja maka kisaran frekuensi

efektif adalah 50-60 Hz sesuai dengan standar perangkat elektronik pada umumnya.

Gambar 3.1.2 Hubungan antar kaki-kaki IC

Untuk memastikan osilasi terus berlanjut, maka setelah periode output 3 dilewati, maka signal dari output 4 akan mengembalikan keadaan ke awal siklus dengan memberikan isyarat pancingan pada pin 15 (RESET/MR) sehingga output berhenti di output 4 dan kembali lagi ke output 0 (keadaan awal). Pin 13 (CLK1/ENA) dihubungkan ke ground menandakan pengulangan akan dilakukan, karena pada desain inverter osilasi harus terus berlanjut dan berulang

Output dari IC 4017 memiliki arus yang sangat kecil (dibawah 100 mA) karena itu terlebih dahulu dihubungkan ke basis dari transistor daya BD 135 untuk menaikkan arus dan tegangan hingga masing-masing output memberikan tegangan 8.5-9.2 VAC dengan arus sebesar 2-3 A. Sebelum diinputkan ke basis transistor, diberi tahanan pembagi tegangan agar penguatan arus dan tegangan menjadi ideal. Emitter dari transistor dihubungkan ke 0 v dan kolektor nya ke kaki (+) dan (–) trafo CT.

Pin 16 dari IC 4017 dihubungkan dengan sumber tegangan 12 v (VDD) sebagai pencatu dan pin 8 dihubungkan ke 0 v (ground).

16  

Trafo yang dipakai adalah trafo CT dengan rasio 8.5-0-8.5:220. Tegangan output setelah melewati transistor adalah 8.5-9.2 VAC sehingga dengan memposisikan trafo sebagai trafo step-up, tegangan pun akan dinaikkan sampai sekitar 220 VAC. Center tap pada trafo akan dihubungkan pada VDD.

3.2 Perancangan Rangkaian dalam Multisim 1. Buka program NI Multisim. 2. Tempatkan satu per satu komponen yang akan dibutuhkan dari Menu

Place > Components... atau bisa tekan tombol Ctrl+W

Gambar 3.2.1 Membuka Library Komponen

3. Pilih komponen yang akan ditempatkan dengan memilih group yang tepat. Misalnya kita akan menempatkan resistor, maka pilih group Basic > Resistor > pilih nilainya > OK

Gambar 3.2.2 Memilih Group Basic

17  

Gambar 3.2.3 Memilih Value Resistor

4. Tempatkan komponen pada rangkaian sesuai keinginan. Untuk

mengubah orientasi komponen semisal memutar 90 derajat ke kanan dapat dilakukan dengan meng klik kanan pada komponen tersebut lalu pilih flip atau rotate.

Gambar 3.2.4 Transformasi Komponen

5. Untuk menempatkan komponen berikutnya dapat diulangi langkah 2.

Untuk menemukan komponen yang sulit dicari (semisal IC) kita bisa menggunakan search pada window Select a Component (bagian kanan atas). Ketikkan keywordnya. Misalnya 555 untuk IC 555. Setelah itu pilih komponen yang sesuai pada window Search Results dan OK.

Gambar 3.2.5 Mencari Komponen dengan Fasilitas Search

18  

Gambar 3.2.6 Memilih Komponen dari Search Result

6. Untuk menempatkan komponen alat ukur virtual bisa diambil dari

pinggir kanan lembar kerja.

Gambar 3.2.7 Memilih Alat-alat ukur

7. Setelah kita menempatkan komponen-komponen, maka saatnya untuk

merangkainya satu per satu. Cara merangkainya adalah dengan mengklik salah satu ujung komponen yang akan dihubungkan, ke ujung kaki komponen lain. Setelah terhubung akan muncul garis merah diantara kedua komponen yang terhubunh. Lakukanlah pada tiap hubungan dengan rapi.

Gambar 3.2.8 Penghubungan antar Komponen

19  

8. Susun semua komponen dan hubungannya sesuai dengan Gambar 3.1.1.

Jangan lupa untuk memberikan grounding pada rangkaian.

Gambar 3.2.9 Rangkaian Lengkap

20  

BAB IV PENGUJIAN

Setelah rangkaian selesai disusun, sekarang saatnya melakukan pengujian dengan mejalankan simulasi dan mengukur parameter pengukuran. Multisim menyediakan banyak sekali instrumen pengukuran virtual yang dapat digunakan dengan mudah. Hal-hal yang akan diukur disini adalah:

a. Tegangan input, menggunakan multimeter digital virtual (XMM2) b. Tegangan primer trafo, menggunakan multimeter digital virtual (XMM3) c. Tegangan sekunder trafo (tegangan output inverter) menggunakan

multimeter digital virtual (XMM1) d. Frekuensi output inverter, menggunakan frekuensi counter virtual (XFC1),

dan e. Bentuk gelombang output inverter, menggunakan osiloskop virtual dari

Textronix™ (XSC1) Sebelum memulai, jalankan terlebih dahulu simulasi dengan membuka Menu Simulate..> Run atau menekan tombol F5 atau klik tombol play pada toolbar:

Gambar 4.1 Tombol Mulai Simulasi

a. Pengukuran Tegangan Input

Hasil pengukuran tegangan input adalah konstan 12 VDC sesuai

dengan yang telah ditentukan.

Gambar 4.2 Hasil Pengukuran Tegangan Input

21  

b. Pengukuran Tegangan Primer Trafo

Hasil pengukuran tegangan primer trafo adalah tegangan total dari hasil penguatan dua output IC 4017 oleh dua transistor BD 135.

Gambar 4.3 Hasil Pengukuran Tegangan Primer Trafo

Tegangan yang terukur adalah 17 VAC karena output dari masing-

masing transistor adalah 8.5 VAC. Adakalanya tegangan akan naik turun berkisar antara 17 VAC – 18.4 VAC.

c. Pengukuran Tegangan Output Trafo (Teganan Output Inverter)

Hasil pengukuran tegangan output trafo yang merupakan tegangan

output dari rangkaian inverter ini.

Gambar 4.4 Hasil Pengukuruan Tegangan Output Trafo (Inverter)

Tampak bahwa hasil pengukuran nyaris mendekati 220 VAC. Ini

membuktikan bahwa inverter berhasil membangkitkan tegangan output yang sama seperti tegangan jala-jala PLN.

22  

d. Pengukuran Frekuensi Output Inverter

Output inverter yang merupakan arus bolak-balik AC gelombang sinus termodifikasi tentu memiliki frekuensi. Dengan frekuensi meter digital virtual, diukur teganan pada output inverter.

Gambar 4.5 Hasil Pengukuran Frekuensi Output

Hasil ukur menunjukkan 50.352 Hz menandakan frekuensi output

sudah sesuai kebutuhan. Walaupun terkadang terjadi perubahan frekuensi hingga 60 Hz namun hanya sedikit sekali terjadi sehingga sudah bisa dikatakan frekuensinya ideal.

e. Bentuk Gelombang Output Inverter

Bentuk gelombang output ditampilkan dengan osiloskop virtual

dari Textronix™.

Gambar 4.6 Bentuk Gelombang Output Inverter

Hasil gelombangnya adalah gelombang sinus termodifikasi dimana gelombangnya tidak sinus murni namun membentuk gelombang sinus kotak. Walau tidak sebaik sinus murni, namun gelombang sinus termodifikasi lebih baik ketimbang gelombang kotak murni.

23  

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan Dari hasil percobaan dan simulasi, dapat disimpulkan bahwa:

Arus bolak-balik tegangan jala-jala PLN dapat diperoleh dengan proses inversi tegangan 12 VDC, sehingga dapat menyediakan listrik dari aki atau baterai.

Dengan menggabungkan kerja IC 555 sebagai timer dan IC 4017 sebagai counter dapat diperoleh gelombang sinus yang termodifikasi

Untuk menaikkan arus dan tegangan pada inverter bisa digunakan transistor daya sebagai penguat serta trafo step up.

NI Multisim adalah software simulasi yang sangat baik untuk mensimulasikan rangkaian elektronika, termasuk mensimulasikan rangkaian inverter.

Hasil simulasi menunjukkan inverter sudah memenuhi syarat untuk digunakan pada kenyataannya.

5.2 Saran

Inverter yang dibuat disini dikembangkan agar semakin mendekati sinus murni

Inverter dikembangkan agar dapat mensuplai daya yang lebih besar Rugi-rugi inverter dibuat seminim mungkin sehingga

menghasilkan efisiensi yang tinggi. Inverter diimplementasikan secara nyata

24  

DAFTAR PUSTAKA

Bonusoid’s Blog. Bermain-main dengan IC 4017. http://bonusoid.blogspot.com/2011/12/bermain-main-dengan-ic-4017.html Diakses pada Jumat 20 Juni 2014 Bowden’s Hobby Circuit. NE 555 Calculator. http://www.bowdenshobbycircuits.info/555.htm Diakses pada Sabtu 21 Juni 2014 Fairchild Semiconductor™. BD 135 Datasheet. http://www.fairchildsemi.com/ds/BD/BD135.pdf Diakses pada Jumat 20 Juni 2014 Indra92’s Blog. Lampu Berjalan dengan IC 4017. http://indra92.blogspot.com/2012/07/lampu-berjalan-dengan-ic-4017.html Diakses pada Jumat 20 Juni 2014 Komponen Elektronika. Prisip Kerja Transformator. http://komponenelektronika.biz/prinsip-kerja-transformator.html Diakses pada Sabtu 21 Juni 2014 Kumpulan Skema PCB. Rangkaian Inverter DC 12V ke AC 220 V Modified Sine Wave. http://skemarangkaianpcb.com/rangkaian-inverter-dc-12v-ke-ac-220v-modified-sine-wave/ Diakses pada Sabtu 21 Juni 2014 National Instruments™. NI Multisim®. http://www.ni.com/multisim Diakses pada Sabtu 21 Juni 2014 Rizka, Ozy. 70 Watt Inverter DC ke AC Modified Sine. http://ozyrizka.mywapblog.com/70-watt-inverter-dc-ke-ac-modified-sine.xhtml Diakses pada Sabtu 21 Juni 2014 Texas Instruments™. CD 4017 Datasheet. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd4017b.pdf Diakses pada Kamis 19 Juni 2014 Texas Instruments™. NE 555 Datasheet. http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ne555.pdf Diakses pada Kamis 19 Juni 2014 WIKIPEDIA. Power Inverter. http://en.wikipedia.org/wiki/Power_inverter Diakses pada Jumat 20 Juni 2014