JURNAL TEKNOLOGI ACADEMIA ISTA ISSN : 1410-5829Vol. 11 No. 1 Agustus 2006

1

JURNAL TEKNOLOGI ACADEMIA ISTA ISSN : 1410-5829Vol. 11 No. 1 Agustus 2006

2

JURNAL TEKNOLOGI ACADEMIA ISTA ISSN : 1410-5829Vol. 11 No. 1 Agustus 2006

3

JURNAL TEKNOLOGI ACADEMIA ISTA ISSN : 1410-5829Vol. 11 No. 1 Agustus 2006

4

JURNAL TEKNOLOGI ACADEMIA ISTA ISSN : 1410-5829Vol. 11 No. 1 Agustus 2006

61

PENDAHULUANSeiring dengan perkembangan

tekno-logi informasi dan industri yangbegitu pesat, maka diikuti pula denganpeningkatan jumlah konsumsi energi lis-trik, baik dalam industri maupun pemuki-man. Sehingga keberadaan energi listriksudah merupakan sesuatu kebutuhanprimer dalam kehidupan manusia mo-dern. Energi Listrik, bagi industri besarsam-pai ke rumah tangga ketersediaanenergi listrik sangat dibutuhkan, Olehkarena itu dunia industri maupun instan-si-instansi lainnya energi listrik sangatmenentukan kelangsungan proses pro-duksinya atau kegiatan-kegiatan yangdapat langsung digunakan, baik sebagaikonsumsi tenaga maupun sebagai pene-rangan listrik.

Di Indonesia energi listrik padaumumnya disuplai dari PLN sebagaipenyuplai tunggal, sehingga hampir se-mua masyarakat mengandalkan suplailistrik dari PLN. Tidak bisa dipungkiribahwa ketersediaan energi listrik dariPLN dapat dijamin 100%, banyak kenda-la yang menyebabkan terhentinya suplaienergi listrik ke konsumen. Baik padasistem pembangkitannya maupun padasistem jaringan distribusi, sehingga apa-bila suplai energi listrik dari PLN terhenti,tentunya akan menyebabkan berbagaimasalah yang nantinya akan sedikitmenghambat kegiatan-kegiatan masya-rakat, yang pada kenyataan sehari-hari-nya tidak bisa lepas dari energi listrik.

Berangkat dari sebuah pemikiransederhana, kami sebagai peneliti masa-lah ketersediyaan energi listrik cadangandari teknik elektro, mencoba untuk me-rancang sebuah alat yang diharapkandapat berguna bagi masyarakat umum,khususnya sebatas untuk beban listrikdalam rumah tangga. Dengan meman-faatkan beberapa komponen yang su-dah tersedia di pasaran, sehingga kamimencoba merancang sebuah alat,Penyedia Catu Daya Cadangan UntukBeban Listrik Rumah Tangga SecaraAutomatis.

Rumusan MasalahPemakaian sehari-hari energi

listrik dimanfaatkan dalam bentuk energi

listrik arus bolak-balik (AC), sedangkandalam kenya-taanya hanya energi listriksearah (DC) yang dapat disimpan dalamjangka waktu tertentu. Pada prinsipnyasumber listrik bolak-balik dapat diubahmenjadi sumber listrik searah (DC) dansumber listrik searah (DC) dapat jugadiubah menjadi sumber listrik bolak-balik(AC). Dari prinsip diatas memungkinkanbahwa sumber listrik searah (DC) dapatdiubah menjadi sumber listrik bolak-balik(AC) dengan sebuah rangkaian converterataupun inverter. Dalam hal ini sebagaisumber cadangan, kami menggunakanakumulator yang kemudian denganrangkaian Inverter energi listrik searahdiubah ke listrik bolak-balik. Dari sumberAC tersebut dapat dimanfaatkan sebagaicatu daya cadangan yang dapat bekerjasecara otomatis, walaupun masih padapembebanan yang terbatas.

Dari rangkaian Inverter tersebutdi-harapkan dapat menjadi salah satusolusi dalam usaha menanggulangi ma-salah tidak adanya ketersediaan energilistrik. Sehingga alat ini hanya berfungsipada saat adanya gangguan pada ins-talasi listrik rumah atau terhentinya suplaienergi dari PLN.

Tinjauan PustakaSuplai listrik untuk instalasi pe-

nerangan darurat dapat digunakan bate-rai akumulator. Kekuatan baterai sebagaimensupali listrik, harus cukup besaruntuk menjalankan instalasi darurat sela-ma sekurang-kurangnya dua jam. Sete-lah dipakai selama 1 jam, tegangantersimpan harus sekurang-kurangnyamasih 87,5% dari tegangan normalnya(PUIL 1977, ayat 853 A4a).

Penguat operasi (operationalamplifier/op-amp), rangkaian penguatsifat-sifat rangkaian ditentukan oleh un-sur-unsur umpan-balik di luar rangkaianpenguat. Karena itu kini penguat yangkarakteristiknya ditentukan hanya olehunsur-unsur umpan balik disebut penguatoperasi (op-amp). Op-amp dapat dite-rapkan sebagai penguat, pembelah fasa,tapis aktif, tapis selektif, penyearah se-tengah gelombang, penyearah gelom-bang penuh, osilator sinus maupun osila-tor blok (Wasito, 1978).Transistor banyakdigunakan antara lain untuk: penguat

JURNAL TEKNOLOGI ACADEMIA ISTA ISSN : 1410-5829Vol. 11 No. 1 Agustus 2006

62

arus, membangkitkan getaran, mengu-bah arus bolak-balik menjadi arus searahyang stabil, dan mencampurkan sinyallistrik. Dalam contoh penggunaannyatransistor digunakan sebagai penguatarus. Pada arus input yang kecil denganpenguatan arus output yang besar (Su-narto, 1989).

Teknologi MOS (Metal Oxid Se-miconductor) telah memberikan solusiterhadap masalah yang terdapat padapengembangan untai terpadu (IntegratedCircuit). Masalah yang dimaksud adalahdisipasi panas yang dengan untai MOSmenjadi sangat berkurang. Disamping ituuntai MOSFET lebih kecil diban-dingdengan untai BJT (Thomas S.W, 2002).UPS (Uninterruptible Power Supply)diguna-kan untuk mengantisipasi listrikpadam. Walaupun tidak sehandal UPSyang asli, rangkaian ini sedikit bermaknakarena gampang dan mudah merakitnya.Dengan biaya yang relatif lebih murahdari pada membeli UPS yang asli. Deng-an memanfaatkan IC CD 4047 yang ber-operasi sebagai multivibrator pada fre-kuen-si 50 Hz (Ferry, 2003).

Menurut (Taufik,1999), dari ber-bagai ragam barang atau peralatanelektronik yang kita jumpai saat ini, kitadapati bahwa hampir semua bagian-bagiannya disuplay oleh sumber tenagasatu arah (DC). Penyediaan sum-bertenaga DC tersebut dapat dalam bentukbaterai ataupun sumber daya (powersupply) DC yang mana keluaran DC nyatidak hanya harus tersaring (filter) deng-an bersih tetapi juga teregulasi denganbaik. Dalam sistem pengubahan daya,terdapat empat jenis proses yang telahdikenal yaitu sistim pengubahan daya ACke DC, DC ke DC, DC ke AC, dan AC keAC. Masing masing sistem pengubahanmemiliki keunikan aplikasi tersendiri,namun ada dua yang implementasinyake-mudian berkembang pesat dan luasyaitu sistem pengubahan AC ke DC (DCpower supply) dan DC ke AC (DC-ACInverter).

Tujuan dan Manfaat PenelitianAdapun tujuan dan manfaat, dari

hasil pelaksanaan penelitian dalam upa-

ya pembuatan peralatan penyedia powerlistrik cadangan adalah sebagai berikut :1. Untuk mengetahui lebih lanjut ap-

likasi dari rangkaian Inverter sebagaialat pengubah tegangan DC ke ACyang berfungsi sebagai catu dayacadangan.

2. Untuk mengembangkan penalaranmelalui media nyata yang didukungoleh perlengkapan peralatan yangada, sehingga dapat melatih diridalam bidang teknik, teknologi danaplikasinya yang nantinya dapat ber-manfaat bagi peningkatan mutu dankemampuan berinovasi.

3. Bagi Institusi(ISTA): Sebagai mediapenambah wawasan bagi para pem-baca. Sebagai media pembandingapabila ditemukan hal-hal baru yangmemungkinkan untuk dikembangkanguna kesempurnaan hasil penelitian.

4. Bagi Masyarakat: Membantu masya-rakat dalam usaha mengatasi tidakadanya energi listrik akibat gangguansuplai listrik dari PLN yang terhenti.Sebagai alternatif pilihan bagi ma-syarakat untuk dapat mempunyaipower supply cadangan yang har-ganya relatif lebih murah..

Landasan TeoriInstalasi Penerangan Darurat,

aliran listrik pada jaringan secara umumdapat putus karena adanya suatu gang-guan. Untuk mencegah situasi-situasiyang membahayakan akibat gangguandari gangguan yang dimaksud, dapatdigunakan suplai listrik darurat. Suplailistrik darurat harus mampu mengantisuplai dari jaringan listrik selama waktutertentu.

Berdasarkan waktu yang diper-lukan untuk memindahkan hubungan kesumber listrik darurat dan sebaliknya,dapat dibedakan dalam 3 sistem yaitu :a. Tanpa pemutus aliran listrik, sebagai

sumber listrik darurat digunakanbaterai akumulator.

b. Dengan pemutus singkat, lamagangguan alirannya ditentukan olehwaktu yang diperlukan untukmemindahkan hubungan listriknya.Sebagai sumber listrik darurat jugadigunakan baterai akumulator.

JURNAL TEKNOLOGI ACADEMIA ISTA ISSN : 1410-5829Vol. 11 No. 1 Agustus 2006

63

c. Agregat darurat dengan motor ben-sin, motor gas atau diesel. Motor-motor ini digunakan secara otomatisdengan menggunakan baterai start.

Untuk suplai darurat biasanyadiguna-kan tegangan kerja 6, 12, 24, 60,110 atau 220 volt. Suplai darurat sistemdigunakan pada penerangan bangunan-bangunan yang terbuka untuk umummisalnya rumah sakit, rumah, hotel, res-toran, gedung bioskop, sekolah dan ge-dung olah raga. Bangunan-bagunan ter-sebut seharusnya dilengkapi denganinstalasi penerangan darurat. Penerang-an darurat ini diperlukan untuk orientasidan penandaan.

Untuk suplai instalasi penerang-an darurat dapat digunakan baterai aku-mulator. Baterai ini harus cukup besaruntuk menjalankan instalasi darurat ituselama sekurang-kurangnya dua jam.Setelah dipakai selam 1 jam, tegang-annya harus sekurang-kurangnya masih87,5% dari tegangan normalnya (PUIL1977, ayat 853 A4a).

Akumulator pada umumnya se-ring disebut accu. Sebuah akumulatorterdiri dari :a. Sebuah bejana atau bak kecil yang

terbuat dari karet keras atau plastik.b. Larutan asam sulfat (H2SO4) cair

atau encer.c. Dua kerangka yang berlubang-lu-

bang peroksida (PbO2) yang berwar-na coklat, sebagai kutub positif dankutub negatif. Kutub positif berlapistimbal (Pb) dalam bentuk buih ber-pori dan warnanya abu-abu.

Beda potensial pada tiap kutub-kutubnya sekitar 2 volt. Pada umumnyaaccu, untuk keperluan sehari-hari mem-punyai beda potensial 6 volt, 8 volt, 10volt, 12 volt maupun 24 volt. Sehinggadapat dikatakan sebenarnya beda po-tensial terdiri dari beberapa buah sel-accu tersusun secara seri dari masing-masing sel yang mempunyai beda poten-sial 2 volt. Misalnya accu dengan poten-sial 12 volt, sebenarnya terdiri dari 6buah sel aki yang disusun secara seridan masing-masing beda potensial 2volt.

Accu tergolong elemen sekun-der, yang berarti dapat menyimpanmuatan listrik didalamnya, dan apabilahabis dapat diberi muatan lagi sampaiberulang-ulang, yaitu dengan jalan mem-beri tambahan catu daya dari luar.

Sedangkan elemen Volta danelemen kering tergolong elemen primer,yang berarti elemen itu menghasilkanmuatan listrik, tetapi kalau habis tidakdapat diberi muatan lagi.

Tahap pengerjaan, dari alatinverter sebagai catu daya secara oto-matis dimulai dari tahap perancangan,perakitan dan pemasangan komponen.Dari tahap perancangan menghasilkansebuah rangkaian inverter sebagairangkaian pengubah tegangan DC ke ACyang dipadukan dengan rangkaian Auto-matic Batery Charger sebagai sistem isiulang dari akumulator.1. Pembuatan gambar pada PCB (Prin-

ted Circuit Board). PCB merupakansalah satu komponen bagian yangberfungsi sebagai media penyam-bungan antara komponen-komponenelektronik yang satu dengan yanglain. Cara penggambaran pada PCBadalah sebagai berikut: Penggam-baran pada PCB dimulai dari pem-bersihan lapisan tembaga dari lemakyang mungkin menempel pada PCBdengan pembersih logam. Setelah ituPCB dikeringkan sampai benar-benar kering. Kemudian meng-gam-bar pola rangkaian alat pada PCBdengan menggunakan spidol perma-nen yang tidak larut dalam air. Diusa-hakan agar lapisan tembaga padaPCB tidak tersentuh oleh tangan atauterkena kotoran, setelah terbentukgambar pola rangkaian, ditungguhingga kering.

2. Pelarutan dengan Ferid Chloride(FeCl3). Proses pelarutan PCB inibertujuan melarutkan lapisan temba-ga pada PCB yang tidak tertutup olehspidol sesuai dengan pola rangkaian.Sebagai bahan pelarutnya digunakansenyawa Ferid Chloride denganproses sebagai berikut :a. Menyiapkan tempat pelarutan

PCB.

JURNAL TEKNOLOGI ACADEMIA ISTA ISSN : 1410-5829Vol. 11 No. 1 Agustus 2006

64

b. Memasukkan serbut FeCl3 deng-an perbandingan yang cukupantara serbuk FeCl3 dengan airbersih dalam kondisi hangatsampai warna larutan berubahmenjadi coklat kehitam-hitaman,karena temperatur air berpeng-aruh dalam kecepatan melarut-kan tembaga pada PCB.

c. Kemudian memasukkan PCByang telah digambar pola dida-lam larutan tersebut sambil digo-yang-goyang agar larutan terse-but dapat cepat melarutkan tem-baga pada PCB yang tidaktertutup spidol.

d. Angkat PCB dari larutan tersebutlalu dicuci dengan air bersih dandikeringkan.

3. Pengeboran pada PCBa. Membuat tanda pada tiap-tiap

tempat yang akan kita lubangib. Melakukan pengeboran pada

tempat-tempat tersebut denganbor yang mempunyai putaranyang konstan.

c. Membersihkan PCB yang telahdibor dengan menggunakan tin-ner.

4. Pemasangan komponenPada waktu melakukan pema-

sangan komponen, yang perlu diper-hatikan adalah saat pemasangankaki-kaki yang terdapat pada kom-ponen elektronik tersebut jangansampai terbalik atau salah yangnantinya akan mengakibatkan rang-kaian tidak akan bekerja. Pada saatpenyolderan diusahakan agarhasilnya serapi mungkin agar kaki-kaki komponen tidak terhubungsatusama lain.

AC MAINS RECEFIER (DC) INVERTER

CHARGER BATTERY 12V DC

OUT PUT 220 V AC

Gambar 1 Rangkaian blok diagram inverter sebagai catu daya cadangan

Rangkaian Catu DayaAlat ini merupakan pengabungan

dari dua buah rangkaian yaitu: rangkaianpengisi batery otomatis (Automatic Bater-ry Charger) dan rangkaian inverter seba-gai rangkaian pengubah tegangan DC12V dari akumulator menjadi tegangan220V AC. Pada rangkaian pengisi bateryotomatis, batery akan diisi oleh catu dayadari PLN 220V AC yang sudah diturun-kan tegangannya menjadi 12V DC. Saattegangan pada akumulator melemah(kurang dari 12V), maka secara otomatisrangkaian pengisi akan terhubung keterminal akumulator. Bila tegangan bate-ry sudah penuh (mencapai 12V), makasecara otomatis rangkaian pengisi akanmemutuskan hubungan catu daya ke ter-minal batery. Sedangkan pada rangkaianpengubah tegangan DC 12V ke tegang-an AC 220V, saat suplai listrik dari PLNtersedia maka seluruh pembebebananberasal dari tegangan PLN 220V. Bila

terjadi gangguan pada instalasi listrikrumah yang menyebabkan terhentinyasuplai listrik dari PLN, maka rangkaianinverter dengan sumber dari akumulatorakan menjadi catu daya cadanganwalaupun masih dalam pembebebananyang terbatas.

PEMBAHASANHasil pengukuran diperlihatkan

pada tabel , 2 dan 3 yaitu besaran be-bannya terpasang adalah sebesar 60watt dan 70 watt untuk beban lampu pijar( beban Resistif), beban Induktif lampuTL dan beban motor listrik. Hasil peng-amatan menunjukkan bahwa semakinbesar beban yang terpasang, maka te-gangan kerja semakin menurun. Arusyang terukur semakin membesar sebabbeban yang terpasang, sedangkan droptegangan input semakin membesar. Se-bagaimana ditunjukkan pada tabel 1, 2dan 3.

JURNAL TEKNOLOGI ACADEMIA ISTA ISSN : 1410-5829Vol. 11 No. 1 Agustus 2006

65

.Tabel 1 Hasil pengujian pada pembebanan lampu pijar 60, 75 watt

No

Teg.InputDC

( volt )

ArusOutput

DC(ampere)

TeganganOutputAlat AC(volt )

ArusBeban

(amper)

BebanTerpasang

(Watt )

BebanLampuTerukur(Watt )

AnalisisBeban(Watt )

1 12 4,5 210 0.30 60 65.40 63,02 12 4,5 208 0.30 60 65.70 62.43 11.8 4,7 210 0.29 60 63.22 60,94 11.8 4,6 199 0.28 60 59.59 55,75 11,9 4,5 200 0.29 60 60.51 58,0

1 11,9 5,0 190 0.36 75 76.12 68,42 11,8 4,8 191 0.37 75 76.46 70,73 11,7 4,9 190 0.38 75 75.66 72,24 11.6 4,6 183 0.39 75 75.25 71,45 11.8 4.7 189 0.39 75 75.25 73,7

Tabel 2 pembebanan lampu TL 10 dan 20 watt (pembebanan induktif).

No

Teg.InputDC

( volt )

ArusOutput

DC(ampere)

TeganganOutputAlat AC(volt )

ArusBeban

(ampere)

BebanTerpasang

(Watt )

BebanTerukur(Watt )

AnalisisBeban(Watt )

1 12 3,4 210 0.13 10 30,3 27,32 12 3,5 210 0.11 10 28,6 23,13 11.8 4,1 208 0.10 10 25,5 20,84 11.9 3,8 209 0.12 10 29,4 25,15 11.9 3,6 209 0.11 10 27,2 23,0

1 11.9 5 206 0.22 20 49,6 45.32 12 5 207 0.24 20 50,2 49.73 12 4.8 205 0.22 20 48,2 45.14 11.9 4.8 205 0.22 20 45.1 45.15 12 4.8 207 0.23 20 50,3 47.6

pengamatan Beban Lampu Pijar 60 dan 75 WTerhadap Naik dan turunnya Tegangan Kerja

5055

6065

7075

8085

90

180 185 190 195 200 205 210 215

Tegangan Beban keluaran (volt)

Beba

n Te

ruku

r (w

att)

Kondisi PengukuranHubungan Beban dan Tegangan Kerja

Gambar 2 Grafik hubungan Tegangan Kerja Vs Beban terukur

JURNAL TEKNOLOGI ACADEMIA ISTA ISSN : 1410-5829Vol. 11 No. 1 Agustus 2006

66

Naik dan Turunnya Tegangan Kerja TerhadapBeban Lampu TL 10 dan 20 watt

0

10

20

30

40

50

60

204 205 206 207 208 209 210 211

Tegangan Kerja (volt)

Beba

n Teru

kur(w

att)

Kondisi Tegangan PengukuranHubungan Beban dan tegangan

Gambar 3 Grafik antara besar daya dengan tegangan outputpada pengujian pembebanan lampu TL

3. Pengujian pada pembebanan motor (kipas angin 30, 60 watt).Tabel 3 Hasil pengujian pada pembebanan motor kipas angin 30 w dan 60 watt

No

Teg.InputAccu

( volt )

ArusOutputAccu

(ampere)

TeganganOutputAlat AC(volt )

ArusBeban

(amper)

BebanTerpasang

(Watt )

BebanTerukur(Watt )

AnalisisBeban(Watt )

1 12 4,4 195 0.31 30 48,8 60.452 12 4,2 195 0.34 30 57.6 68.253 12 3,7 193 0.31 30 57.6 59.834 11.8 3,9 193 0.33 30 57.82 59.835 11.8 3,8 193 0.35 30 56.64 59.83

1 12 5 179 0.4 60 60 71.62 12 4.8 179 0.4 60 57.6 71.63 11.7 4.8 175 0.37 60 56.16 64.754 11.7 4.8 175 0.39 60 56.16 68.255 11.7 4.8 175 0.4 60 56.16 70

Naik dan Turunnya Tegangan Kerja TerhadapBeban Motor 30, 40 Watt

0

20

40

60

80

170 175 180 185 190 195 200Tegangan Kerja (volt)

Beba

n(wa

tt)

Kondisi PengukuranHubungan Beban terhdap Tegangan Kerja

Gambar 3 Grafik Hubungana besar Beban Terhadap tegangan Kerjapada pengujian pembebanan Motor Listrik

JURNAL TEKNOLOGI ACADEMIA ISTA ISSN : 1410-5829Vol. 11 No. 1 Agustus 2006

67

Pengujian dilakukan selamajangka waktu 0 10 menit. Pembebanandengan kipas angin ini termasuk pembe-banan induktif. Pada tegangan keluaranterjadi drop tegangan yang cukup besar.Meskipun demikian kipas angin masihdapat berputar.

Hasil analisis gambar 1,2 dan 3Pada pengukuaran dengan beban lampupijar, lampu TL, dan beban motor mem-punyai kecenderungan, menunjukkanbahwa besarnya sumbangan (kontribusi )Tegangan kerja terhadap variasi penam-bahan beban terpasang sangat berpeng-aruh terhadap drop tegangan sumber.Hal ini menunjukkan bahwa kontribusivariabel tegangan terhadap besarnyabeban terpasang, setiap penurunan te-gangan akan diikuti naiknya, penunjuk-kan beban terukur. Begitu pula pengaruhpada pembebanan resistif, tegangankeluaran yang dihasilkan hampir tidakmengalami drop tegangan. Sedangkanpada pembebanan induktif, tegangankeluaran mengalami drop tegangan yangcukup nyata.

KESIMPULANa. Pada rangkaian catu daya pengisi

akumulator otomatis, bekerja berda-sar prinsip kerja IC LM 308 yangberoperasi sebagai OP-AMP.

b. Bila beban yang terpasang semakinbesar maka drop tegangan keluaranjuga semakin membesar.

c. Pada pembebanan resistif, tegangankeluaran yang dihasilkan hampir tidakmengalami drop tegangan.

d. Sedangkan pada pembebanan induk-tif, tegangan keluaran mengalamidrop tegangan.

SARANPada rangkaian penyedia catu

daya cadangan sebagai inverter inimasih terdapat kelemahan di sisi out-putnya pada saat pembebanan yangbesar. Untuk itu masih diperlukan rang-kaian tambahan agar pada saat pem-bebanan besar, tegangan output dapatdiper-tahankan pada 220 V (stabil).

DAFTAR PUSTAKA1. Arismunandar, A., 1973, Teknik Tena-

ga Listrik jilid II, Pradya Paramita,Jakarta

2. Ganti, S. Depari., 1986, Teori dan Ke-trampilan Elektronika, CV ArmicoBandung.

3. Ibrahim KF, 1979, Electronic Systemand technology, By Pitman Pu-blishing Ltd.

5. Michael Neidle., 1982, Elektrical Ins-talation Teknology, MacmillanPress Ltd.

6. Michael Neidle., 1979, Basic ElektricalInstalations, 2nd Edition, Macmil-lan Press Ltd.

7. Van Harten P, Setiawan E., 1991,Instalasi Listrik Arus Kuat Jilid II,Bina Cipta, Bandung

8. Warsito,S., 1992, VademekumElektronika, Jakarta, Gramedia