new rancang bangun sumber tegangan tinggi (high …digilib.unila.ac.id/56984/3/skripsi tanpa bab...

69
RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH VOLTAGE) 20 KV DENGAN TEKNIK PULSE WIDTH MODULATION (PWM) BERBASIS ARDUINO UNTUK APLIKASI MESIN PEMINTAL SERAT NANO (Skripsi) Oleh YULIYAN DWI PRABOWO FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2019

Upload: others

Post on 18-Sep-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH VOLTAGE)

20 KV DENGAN TEKNIK PULSE WIDTH MODULATION (PWM)

BERBASIS ARDUINO UNTUK APLIKASI MESIN

PEMINTAL SERAT NANO

(Skripsi)

Oleh

YULIYAN DWI PRABOWO

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2019

Page 2: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

i

ABSTRAK

RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH VOLTAGE)

20 KV DENGAN TEKNIK PULSE WIDTH MODULATION (PWM)

BERBASIS ARDUINO UNTUK APLIKASI MESIN

PEMINTAL SERAT NANO

Oleh

YULIYAN DWI PRABOWO

Penelitian tentang serat nano banyak dikembangkan untuk berbagai kebutuhan.

Serat nano dapat dibuat menggunakan metode Electrospinning yang menerapkan

sumber tegangan tinggi. Tegangan tinggi yang dibutuhkan berkisar 15-20 kilovolt

(kV) dan dibuat agar dapat disesuaikan dengan jenis larutan dan kondisi saat

pembentukan serat nano. Pada penelitian ini, dirancang sumber tegangan tinggi

menggunakan Transformator Flyback (TFB). TFB memungkinkan untuk

membuat sumber tegangan tinggi dengan cara yang sederhana, efisien dan

menghasilkan tegangan keluaran yang besar. Selain itu, bahan-bahan yang

dibutuhkan murah dan mudah didapatkan. Arduino nano sebagai penghasil PWM

digunakan untuk mengontrol keluaran tegangan tinggi TFB berdasarkan nilai duty

cycle dan frekuensi. PWM Arduino menggerakkan MOSFET fast switching

sehingga menghasilkan frekuensi pada tegangan DC yang memungkinkan arus

mengalir dan menginduksi lilitan primer flyback. Hasil penelitian menunjukkan

bahwa duty cycle dan frekuensi mempengaruhi keluaran tegangan tinggi.

Keluaran tegangan tinggi yang dihasilkan dapat diatur dari 1,25-21 kV dengan

mengubah nilai PWM dari Arduino nano. Sumber tegangan tinggi yang telah

dibuat memiliki tingkat akurasi sebesar 96,696% dan presisi sebesar 1,04% yang

dinyatakan dengan Koefisien Variasi.

Kata kunci: High Voltage, Transformator Flyback, Pulse Width Modulation,

Electrospinning, Serat Nano

Page 3: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

ii

ABSTRACT

DESIGNING OF A HIGH VOLTAGE 20 KV USING PULSE WIDTH

MODULATION (PWM) TECHNIQUES BASED ON ARDUINO FOR

ELECTROSPINNING APPLICATION

By

YULIYAN DWI PRABOWO

Research on nanofibers has been developed for various needs. Nanofibers can be

made using the Electrospinning method that applies high voltage sources. The

high voltage needed ranges from 15-20 kilovolts (kV) and is made so that it can

be adapted to the type of solution and the conditions at which nanofibers are

formed. In this study, a high voltage source was designed using the Flyback

Transformer (FBT). FBT makes it possible to create high voltage sources in a

simple, efficient way and produce a large output voltage. In addition, the

materials needed are cheap and easy to obtain. Arduino nano as a PWM

generator is used to control the FBT high voltage output based on the value of the

duty cycle and frequency. The Arduino PWM drives a fast switching MOSFET

resulting in a frequency at DC voltage that allows current to flow and induces

primary flyback windings. The results show that the duty cycle and frequency

affect the high voltage output. The resulting high voltage output can be adjusted

from 1.25-21 kV by changing the PWM value of Arduino nano. The high voltage

source that has been made has an accuracy rate of 96.696% and a precision of

1.04% which is expressed by the coefficient of variation.

Keywords: High Voltage, Flyback Transformer, Pulse Width Modulation,

Electrospinning, Nanofibers

Page 4: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

iii

HALAMAN JUDUL

RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH VOLTAGE)

20 KV DENGAN TEKNIK PULSE WIDTH MODULATION (PWM)

BERBASIS ARDUINO UNTUK APLIKASI MESIN

PEMINTAL SERAT NANO

Oleh

YULIYAN DWI PRABOWO

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar

SARJANA SAINS

Pada

Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2019

Page 5: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)
Page 6: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)
Page 7: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)
Page 8: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

vii

RIWAYAT HIDUP

Yuliyan Dwi Prabowo dilahirkan di Tulang Bawang (saat

ini Tulang Bawang Barat), Provinsi Lampung pada 8 Juli

1997. Ia merupakan anak kedua dari tiga bersaudara

pasangan Bapak Karyanto dan Ibu Tuginem. Penulis yang

sering disapa “Iyan” pernah menempuh pendidikan di SD

Negeri 1 Margodadi tahun 2003-2009, SMP Negeri 1 Tumijajar tahun 2009-

2012, dan melanjutkan ke SMA Negeri 1 Terbanggi Besar pada program

Akselerasi tahun 2012-2014.

Pada tahun 2014, penulis melanjutkan jenjang pendidikan tinggi tepatnya di

Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA),

Universitas Lampung dan mengambil konsentrasi dalam bidang Instrumentasi

Fisika. Selama menjalani pendidikan tinggi tersebut, ia juga aktif dalam organisasi

Himpunan Mahasiswa Fisika (HIMAFI) sebagai pengurus di bidang Sains dan

Teknologi tahun 2015 dan pernah menjabat sebagai Ketua Bidang Sains dan

Teknologi pada kepengurusan tahun 2016. Selain itu penulis juga pernah

menjabat sebagai Ketua bidang Proyek dan Aplikasi Physics Instrumentation

Club (PIC) tahun 2015 dan Ketua Umum Physics Instrumentation Club tahun

2018.

Page 9: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

viii

Penulis pernah menempuh Praktik Kerja Lapangan (PKL) di Perusahaan Daerah

Air Minum (PDAM) Way Rilau Kota Bandar Lampung dan melaksanakan Kuliah

Kerja Nyata (KKN) di Desa Pisang, Kecamatan Penengahan, Kabupaten

Lampung Selatan. Pengalaman menulis ilmiahnya yakni laporan PKL pada tahun

2017 tentang “Analisis Perbandingan Debit Air Antara Metode Trapesium

(Cipoletti Weir) dengan Metode Segiempat (Rectangle Weir) pada Instalasi

Pengolahan Air (IPA)”.

Page 10: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

ix

MOTTO

“Sebaik-baik manusia adalah yang paling bermanfaat bagi manusia”

(HR. Ahmad, ath-Thabrani, ad-Daruqutni. Hadits ini dihasankan oleh al-Albani di dalam Shahihul Jami’ no:3289).

“Try not to become a man of success, but rather try to become

a man of value”

(Albert Einstein)

“Do your best at any moment that you have”

“Jangan pernah merasa jadi orang yang paling lelah”

Page 11: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

x

PERSEMBAHAN

Dengan penuh rasa syukur kepada Allah SWT, Karya ini

dipersembahkan kepada:

Kedua Orang Tua dan Keluarga Besar Bani Wongsoharjo

Terimakasih atas segala Doa, motivasi dan pengorbanan yang telah diberikan

sehingga aku mampu menyelesaikan pendidikan di tingkat Universitas sebagai

Sarjana.

Bapak-Ibu Guru

Terimakasih atas segala ilmu pengetahuan dan budi pekerti yang telah membuka

hati dan wawasanku

Sahabat dan Teman Seperjuangan

Terimakasih atas segala kebaikan dan kebersamaan kalian

Almamaterku Tercinta

UNIVERSITAS LAMPUNG

Page 12: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

xi

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis ucapkan atas karunia dan kesempatan yang Allah SWT

berikan hingga akhirnya dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Rancang

Bangun Sumber Tegangan Tinggi (High Voltage) 20 kV dengan Teknik Pulse

Width Modulation (PWM) Berbasis Arduino untuk Aplikasi Mesin Pemintal

Serat Nano”. Tujuan penulisan skripsi ini sebagai salah satu persyaratan untuk

mendapatkan gelar S1 dan juga melatih mahasiswa untuk berpikir cerdas dalam

penulisan karya ilmiah ini.

Penulis menyadari adanya kekurangan dalam penelitian maupun penulisan skripsi

ini. Oleh karena itu, adanya kritik dan saran dari pembaca sangat diharapkan

untuk memperbaiki kekurangan tersebut. Semoga skripsi ini dapat menambah

wawasan literasi keilmuan serta rujukan untuk mengembangkan riset selanjutnya

yang lebih baik.

Bandar Lampung, 27 Mei 2019

Penulis

Yuliyan Dwi Prabowo

Page 13: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

xii

SANWACANA

Puji syukur penulis ucapkan atas karunia dan kesempatan yang Allah SWT

berikan hingga akhirnya dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Rancang

Bangun Sumber Tegangan Tinggi (High Voltage) 20 kV dengan Teknik Pulse

Width Modulation (PWM) Berbasis Arduino untuk Aplikasi Mesin Pemintal

Serat Nano”. Berhasilnya penelitian dan penulisan skripsi ini tidak hanya

dilakukan oleh penulis sendiri namun adanya kontribusi beberapa pihak yang turut

menyukseskan dan membuat hasil karya ini menjadi lebih baik. Ucapan terima

kasih penulis sampaikan kepada pihak-pihak yang telah ikut serta membantu

penulis, diantaranya:

1. Bapak Arif Surtono, S.Si., M.Si., M.Eng. selaku Dosen Pembimbing I dan

Ketua Jurusan Fisika, yang telah memberikan ilmu serta masukannya dalam

pelaksanaan penelitian dan penulisan skripsi.

2. Dr. Junaidi, S.Si., M.Sc. selaku Dosen Pembimbing II atas segala ilmu,

saran dan bimbingannya selama pelaksanaan penelitian dan penulisan

skripsi.

3. Ibu Sri Wahyu Suciyati, S.Si., M.Si. selaku dosen penguji atas masukan

yang telah diberikan sehingga penulisan skripsi ini dapat lebih baik.

Page 14: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

xiii

4. Drs. Suratman, M.Sc. selaku Dekan serta staf dan karyawan Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

5. Para Dosen Jurusan Fisika atas ilmu pengetahuan yang diberikan sebagai

penunjang bagi penulis dalam menyelesaikan pendidikan di Universitas

Lampung dan bekal untuk masa mendatang.

6. Kedua Orang Tua dan keluarga besar Bani Wongsoharjo yang telah banyak

memberikan dukungan secara moril dan materil, senantiasa terus

mendoakan dan memberi semangat.

7. Rekan penelitian, Angga Wahyu Pratama, Khoirul Effendi, Tomi Mandala

Putra, Doni Mailana Pangestu, dan Hesti Wahyu Handani yang sudah

berjuang sama-sama, saling memberi motivasi, dan selalu membantu.

8. Teman terdekat Ni’matil Mabarroh dan Nola Fricilia yang telah banyak

membantu dan memberikan semangat.

9. Teman-teman seperjuangan Fisika 2014 dan #SahabatHimafi, yang telah

membantu serta memberi makna tentang solidaritas, kepedulian dan

kekeluargaan.

Serta berbagai pihak yang telah ikut serta membantu dalam menyelesaikan skripsi

dan masa studi penulis yang tidak dapat disebutkan satu-persatu. Semoga Allah

SWT membalas dengan kebaikan dan kemudahan dalam segala urusannya.

Bandar lampung, 27 Mei 2019

Penulis

Yuliyan Dwi Prabowo

Page 15: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

xiv

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ......................................................................................................... i

ABSTRACT ....................................................................................................... ii

HALAMAN JUDUL ......................................................................................... iii

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................. iv

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. v

HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................... vi

RIWAYAT HIDUP ........................................................................................... vii

MOTTO ............................................................................................................. ix

PERSEMBAHAN .............................................................................................. x

KATA PENGANTAR ....................................................................................... xi

SANWACANA .................................................................................................. xii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... xiv

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xvi

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xix

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ...................................................................................... 1

B. Rumusan Masalah ................................................................................. 4

C. Tujuan Penelitian .................................................................................. 4

D. Manfaat Penelitian ................................................................................ 4

E. Batasan Masalah ................................................................................... 5

Page 16: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

xv

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Penelitian Terkait .................................................................................. 6

B. Switching Transistor.............................................................................. 8

C. Transformator Flyback (TFB)............................................................... 11

D. Pulse Width Modulation (PWM) .......................................................... 15

E. Arduino Nano........................................................................................ 17

F. Seven segment dengan IC MAX7219 ................................................... 21

III. METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat ................................................................................ 25

B. Alat dan Bahan ...................................................................................... 25

C. Prosedur Penelitian ............................................................................... 27

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Perancangan Sistem .............................................................................. 45

B. Pengujian dan Analisis Data ................................................................. 63

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ........................................................................................... 75

B. Saran ..................................................................................................... 76

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

Page 17: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

xvi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Diagram blok rancangan power supply tegangan tinggi ............. 7

Gambar 2.2 Rangkaian switching transistor .................................................... 9

Gambar 2.3 Flyback regulator ........................................................................ 9

Gambar 2.4 Rangkaian flyback converter dengan zero voltage switching ...... 11

Gambar 2.5 Transformator flyback televisi ..................................................... 12

Gambar 2.6 Konfigurasi pin transformator flyback......................................... 13

Gambar 2.7 Pulsa Pulse Width Modulation .................................................... 15

Gambar 2.8 Perbandingan nilai duty cycle dengan nilai PWM 8 bit .............. 17

Gambar 2.9 Pin out ATMega38P tipe SMD ................................................... 19

Gambar 2.10 Skematik rangkaian keseluruhan Arduino Nano ......................... 20

Gambar 2.11 Seven segment satu digit (a) skema pin (b) bentuk fisik ............. 21

Gambar 2.12 Skema rangkaian (a) common anode (b) common cathode ......... 22

Gambar 2.13 IC MAX7219 (a) Konfigurasi pin (b) Bentuk fisik ..................... 23

Gambar 2.14 Skema rangkaian 8 digit seven segment dengan IC

MAX7219 .................................................................................... 24

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ............................................................... 28

Gambar 3.2 Diagram blok perangkat keras sumber tegangan tinggi .............. 29

Gambar 3.3 Rangkaian voltage regulator 5 V dan 9 V................................... 30

Gambar 3.4 Rangkaian Driver ........................................................................ 32

Page 18: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

xvii

Gambar 3.5 Simbol Transformator flyback (TFB) .......................................... 33

Gambar 3.6 Arduino nano ............................................................................... 33

Gambar 3.7 Sistem kontrol sumber tegangan tinggi ....................................... 34

Gambar 3.8 Rangkaian keseluruhan sumber tegangan tinggi ......................... 36

Gambar 3.9 Diagram alir program .................................................................. 37

Gambar 3.10 Grafik hubungan perubahan tegangan tinggi terhadap duty

cycle ............................................................................................. 42

Gambar 4.1 Sumber tegangan tinggi 20 kV .................................................... 45

Gambar 4.2 Power supply 24V dan 12 V ........................................................ 46

Gambar 4.3 Grafik pengujian stabilitas tegangan keluaran power supply

(a) 12 V dan (b) 24 V .................................................................. 47

Gambar 4.4 Grafik pengujian stabilitas tegangan keluaran regulator

(a) 5 V dan (b) 9 V ...................................................................... 48

Gambar 4.5 Realisasi driver flyback dan regulator 5V/9V ............................. 49

Gambar 4.6 Realisasi rangkaian sistem kontrol .............................................. 50

Gambar 4.7 Keypad 4x4 dengan I2C PCF8574 .............................................. 51

Gambar 4.8 Realisasi rangkaian seven segment MAX7219 ............................ 55

Gambar 4.9 Grafik hubungan duty cycle terhadap tegangan keluaran

Arduino ........................................................................................ 56

Gambar 4.10 Grafik hubungan jumlah lilitan primer terhadap keluaran

tegangan tinggi ............................................................................ 64

Gambar 4.11 Grafik hubungan duty cycle terhadap keluaran tegangan

tinggi dengan variasi jumlah lilitan ............................................. 64

Gambar 4.12 Grafik hubungan frekuensi terhadap keluaran tegangan

tinggi ............................................................................................ 66

Gambar 4.13 Grafik hubungan duty cycle terhadap keluaran tegangan

tinggi dengan variasi frekuensi .................................................... 67

Gambar 4.14 Grafik hubungan duty cycle terdapat (a) keluaran tegangan

tinggi dan (b) keluaran tegangan driver ...................................... 68

Gambar 4.15 Persamaan garis pada grafik hubungan duty cycle terhadap

keluaran tegangan tinggi.............................................................. 70

Page 19: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

xviii

Gambar 4.16 Grafik hubungan masukan nilai tegangan tinggi terhadap

keluaran tegangan tinggi.............................................................. 72

Gambar 4.17 Grafik pengujian stabilitas keluaran tegangan tinggi .................. 74

Page 20: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

xix

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Nano ................................................................. 19

Tabel 3.1 Alat-alat Penelitian ............................................................................ 25

Tabel 3.2 Bahan-bahan penelitian ..................................................................... 26

Tabel 3.3 Perangkat lunak yang digunakan....................................................... 27

Tabel 3.4 Stabilitas keluaran power supply ....................................................... 39

Tabel 3.5 Stabilitas keluaran regulator ............................................................. 39

Tabel 3.6 Pengaruh jumlah lilitan primer terhadap keluaran tegangan

tinggi dengan duty cycle 0-100% ...................................................... 40

Tabel 3.7 Pengaruh frekuensi terhadap keluaran tegangan tinggi

dengan duty cycle 0-100%................................................................. 41

Tabel 3.8 Perubahan tegangan keluaran pada Arduino, driver dan

keluaran tegangan tinggi terhadap duty cycle ................................... 41

Tabel 3.9 Perbandingan keluaran tegangan tinggi terhadap masukan

tegangan tinggi .................................................................................. 43

Tabel 3.10 Stabilitas keluaran tegangan tinggi ................................................... 44

Tabel 4.1 Fungsi masing-masing tombol pada keypad ..................................... 51

Page 21: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

1. I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Nanoteknologi saat ini menjadi objek penelitian yang sangat berpotensi untuk

dikembangkan. Perkembangan nanoteknologi sangatlah luas dan menyentuh

berbagai aspek kehidupan manusia. Salah satu bidang nanoteknologi yang banyak

dikembangkan adalah pembuatan serat nano. Serat nano adalah serat yang

memiliki diameter kurang dari 100 nanometer. Ukuran tersebut menjadikannya

sebagai material unggul yang banyak digunakan untuk aplikasi rekayasa jaringan

tulang, pembalut luka (Yoshimoto dkk., 2003; Wnek dkk., 2003), nanomedik

(Kawasaki dan Player, 2005), nanokomposit (Huang dkk., 2003) dan membran

filtrasi nanopartikel (Yun dkk., 2007; Rajak dkk., 2016). Serat nano dapat dibuat

dengan beberapa metode diantaranya Centrifugal Spinning, Template Synthesis,

Meltblown Technology dan Electrospinning (Almetwally dkk., 2017). Dari

beberapa metode tersebut, metode Electrospinning merupakan metode yang

paling efisien dan sederhana untuk membuat serat nano dari berbagai material

yang meliputi polimer, komposit dan keramik (Huang dkk., 2003; Li dan Xia,

2004).

Electrospinning secara umum terdiri dari tiga komponen yaitu sumber tegangan

tinggi DC, syringe pump, dan collector plate atau collector drum. Sumber

Page 22: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

2

tegangan tinggi merupakan alat yang berfungsi untuk menghasilkan medan

elektrostatik atau gaya Coulomb pada larutan yang dikeluarkan oleh syringe

pump, sehingga dihasilkan serat nano yang akan ditangkap atau dipintal oleh

collector (Li dkk., 2002). Fungsi tersebut dapat diartikan bahwa sumber tegangan

tinggi memiliki peran yang sangat penting dalam alat Electrospinning. Tegangan

tinggi yang dibutuhkan berkisar 15-20 kilovolt (kV), dan dibuat agar dapat

disesuaikan dengan jenis larutan, jarak syringe pump-collector, flow rate larutan,

dan temperatur saat pembentukan serat nano (Wahyudi dan Sugiyana, 2011).

Penelitian tentang sumber tegangan tinggi telah dilakukan sebelumnya dengan

beberapa metode, seperti transistor avalanche (Tamuri dkk., 2009), rangkaian

pengganda tegangan (Hsu dkk., 2017), dan transformator flyback (TFB) tegangan

tinggi (Hong dkk., 2010; Munir dkk., 2015; Habsari dkk., 2017). Berdasarkan

beberapa metode tersebut, metode TFB memungkinkan untuk membuat sumber

tegangan tinggi dengan cara yang sederhana, efisien dan menghasilkan tegangan

keluaran yang besar jika dibandingkan dengan metode lainnya. Selain itu, bahan-

bahan yang dibutuhkan relatif murah dan mudah didapatkan di pasaran (Miyan

dkk., 2012; Munir dkk., 2015). TFB dapat berkerja apabila diberikan sinyal

masukan yang berubah frekuensinya pada lilitan primer, sehingga menimbulkan

medan magnet di dalamnya. Oleh karena itu diperlukan peralatan switching untuk

membangkitkan frekuensi yang tinggi sebagai masukan ke TFB.

Menurut Sukaryono dan Kurnia (2014), switching adalah teknik yang

memanfaatkan transistor dengan kemampuan fast switching untuk

menghubungkan dan memutuskan arus menuju beban pada kondisi transistor cut

off dan saturation. Untuk menggerakkan transistor dan menjadikannya sebagai

Page 23: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

3

switch digunakan peralatan yang dapat menghasilkan pulsa pulse width

modulation (PWM). Peralatan yang umum digunakan untuk menghasilkan PWM

adalah pembangkit pulsa IC555 (Sukaryono dan Kurnia, 2014; Yunus dkk., 2016),

IC TL494 (Munir dkk., 2015) dan mikrokontroler Arduino. Dari ketiga peralatan

tersebut, mikrokontroler Arduino lebih mudah digunakan, akurat dan memiliki

interval frekuensi yang besar. Disisi lain Arduino juga dapat dimanfaatkan untuk

menampilkan nilai tegangan tinggi dan waktu kerja pada piranti penampil seven

segment.

Berdasarkan uraian tersebut, maka pada penelitian ini akan dibuat sumber

tegangan tinggi sebesar 0-20 kV menggunakan TFB untuk aplikasi mesin

pemintal serat nano. Tujuan dilakukannya penelitian ini untuk membuat sumber

tegangan tinggi yang memiliki tingkat akurasi dan stabilitas yang tinggi, serta

menganalisis hubungan frekuensi dan duty cycle terhadap tegangan tinggi dari

TFB. Sumber tegangan DC dari switching mode power supply (SMPS) sebesar 24

V akan di switching menggunakan MOSFET fast switching tipe IRFP450 dan

IRFP260. Pulsa PWM dari Arduino menggerakkan MOSFET dan menjadikannya

sebagai saklar (switch) yang dapat memutuskan dan menghubungkan tegangan

dengan sangat cepat. Switching tersebut menghasilkan frekuensi pada tegangan

DC yang memungkinkan arus mengalir dan menginduksi lilitan primer flyback.

Sumber tegangan tinggi dilengkapi dengan keypad untuk mengontrol nilai

tegangan tinggi dan waktu kerja alat. Nilai tegangan tinggi dan waktu kerja akan

ditampilkan pada 8 digit seven segment dengan IC shift register MAX7219.

Pengukuran tegangan tinggi dilakukan menggunakan multimeter dan Probe

Page 24: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

4

khusus tegangan tinggi merek Lutron HV-40 kV yang memiliki nilai impedansi

sebesar 1 GOhm.

B. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:

1. Bagaimana membuat sumber tegangan tinggi 0-20 kV menggunakan TFB

dengan teknik PWM Arduino yang memiliki tingkat akurasi dan stabilitas

yang tinggi?

2. Bagaimana menganalisis hubungan frekuensi dan duty cycle terhadap

tegangan tinggi dari TFB?

C. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah:

1. Membuat sumber tegangan tinggi 0-20 kV menggunakan TFB dengan teknik

PWM Arduino yang memiliki tingkat akurasi dan stabilitas yang tinggi.

2. Menganalisis hubungan frekuensi dan duty cycle terhadap tegangan tinggi

dari TFB.

D. Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini adalah untuk merealisasikan sumber tegangan tinggi

sebesar 0-20 kV menggunakan TFB dengan teknik PWM Arduino untuk berbagai

kebutuhan khususnya untuk aplikasi mesin pemintal serat nano.

Page 25: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

5

E. Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Tegangan tinggi dibuat dengan rentang tegangan 0-20 kV.

2. Sumber tegangan DC berasal dari SMPS sebesar 24 V.

3. Tegangan SMPS akan di switching dengan teknik PWM Arduino.

4. Arduino yang digunakan yaitu Arduino tipe Nano.

5. Proses switching dilakukan menggunakan MOSFET tipe IRFP450 dan

IRFP260 yang memiliki kemampuan fast switching dan tegangan tinggi.

6. TFB digunakan untuk menaikkan tegangan menjadi orde kV.

7. Piranti penampil menggunakan 8 digit seven segment dengan IC shift register

MAX7219.

8. Pengukuran tegangan tinggi dilakukan menggunakan multimeter dan Probe

tegangan tinggi merek Lutron HV-40kV dengan impedansi sebesar 1 GOhm.

Page 26: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

2. II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Penelitian Terkait

Penelitian terkait tentang rancang bangun sumber tegangan tinggi ini telah banyak

dilakukan sebelumnya, diantaranya dilakukan oleh Munir dkk., (2015) yang

membahas tentang perancangan power supply (PS) tegangan tinggi untuk

peralatan Electrospinning menggunakan TFB tegangan tinggi. Alat ini dibangun

dengan diode-split transformator (DST) tipe TFB tegangan tinggi yang dilengkapi

dengan rangkaian PWM Generator dan Liquid Crystal Display (LCD)

menggunakan mikrokontroler. PWM dibuat dengan IC TL494 dan digunakan

untuk mengontrol tegangan keluaran yang dihasilkan dengan cara mengontrol

frekuensi dan duty cycle sinyal. PWM Generator dihubungkan langsung pada pin

Gain MOSFET IRFP450, agar gelombang PWM yang dihasilkan dapat

menggerakkan MOSFET IRFP450. Pin drain MOSFET IRFP450 dihubungkan

langsung ke sisi primer dari TFB.

Pengukuran tegangan tinggi dilakukan dengan cara menghubungkan pin keluaran

“+” dengan pembagi tegangan dengan salah satu komponennya memiliki resistor

sebesar 1G Ohm. Pembagi tegangan terhubung secara langsung dengan pin analog

mikrokontroler untuk dikonversi menjadi digital menggunakan analog to digital

converter (ADC) dan akan ditampilkan di LCD. Alat yang dibuat mampu

Page 27: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

7

menghasilkan tegangan tinggi sebesar 18 kV pada frekuensi 7,2 kHz dan duty

cycle 25,4%.

Gambar 2.1 Diagram blok rancangan power supply tegangan tinggi (Munir dkk.,

2015)

Penelitian lain yang membahas tentang tegangan tinggi adalah penelitian yang

dilakukan Habsari dkk., (2017) tentang metode flyback pada pembangkit tegangan

tinggi untuk aplikasi plasma electrolytic oxidation (PEO). PEO adalah proses

kombinasi dari sebuah proses oksidasi elektrokimia dengan melibatkan sumber

tegangan tinggi. Tegangan tinggi menghasilkan plasma yang digunakan untuk

membentuk lapisan permukaan baru pada sebuah metal. Tegangan tinggi pada

penelitian ini dikembangkan dengan metode flyback. Metode flyback memiliki

kelebihan yaitu pada rangkaian yang sederhana, selain itu memiliki proteksi

terhadap hubungan singkat keluaran yang sudah tertanam di dalam flyback.

Tegangan tinggi yang dibuat terdiri atas masukan tegangan DC, Power MOSFET

(IGBT), TFB, Optocoupler dan sumber tegangan pulsa. Insulated Gate Bipolar

Transistor (IGBT) adalah salah satu piranti semikonduktor yang setara dengan

gabungan sebuah transistor BJT dan sebuah MOSFET. IGBT merupakan

Page 28: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

8

transistor tegangan tinggi yang berfungsi sebagai saklar, dan digerakkan oleh

sumber tegangan pulsa. Pin kolektor transistor dihubungkan dengan pin negatif

lilitan primer flyback, sedangkan pin positif lilitan primer transformator

dihubungkan langsung dengan tegangan masukan positif 12 V. Komponen

Optocoupler dipasang diantara sumber tegangan pulsa dan IGBT. Optocoupler

berfungsi untuk melindungi sumber tegangan pulsa dan transformator ketika

terjadi induksi diri yang besar saat IGBT mati tiba-tiba. Pada bagian keluaran,

lilitan sekunder transformator dihubungkan dengan diode tegangan tinggi dan

kapasitor. Diode digunakan sebagai snubber ketika terjadi lonjakan tegangan

secara tiba-tiba saat transformator off. TFB yang digunakan adalah koil pada

motor yang memiliki perbandingan lilitan yaitu 1:100.

B. Switching Transistor

Dalam pembangkit tegangan tinggi diperlukan peralatan switching. Istilah

switching sering digunakan pada beberapa PS karena menawarkan keuntungan

dari efisiensi konversi daya yang lebih tinggi. Menurut Sukaryono dan Kurnia

(2014), switching transistor adalah rangkaian yang berfungsi untuk

menghubungkan dan memutuskan arus menuju beban. Proses switching dilakukan

pada kondisi transistor cut off dan saturation. Ketika tegangan masukan pada

basis sama dengan nol, maka transistor dalam kondisi cut off sehingga tegangan

pada collector dan emitter (VCE) sama dengan VCC. Ketika tegangan masukan

besar pada basis, maka transistor dalam kondisi saturation sehingga arus collector

(IC) akan maksimum.

Page 29: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

9

Gambar 2.2 Rangkaian switching transistor (Sukaryono dan Kurnia, 2014)

Teknik switching memiliki beberapa topologi yang dapat digunakan, seperti buck

converter, boost converter, buck-boost converter, dan flyback converter. Keempat

topologi tersebut menggunakan transistor sebagai saklar. Topologi flyback

converter dapat digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan serta

membangkitkan daya osilasi yang tinggi sebagai masukan TFB (Instruments,

2016). Rangkaian flyback regulator ditunjukkan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Flyback regulator (Instruments, 2016)

Flyback converter adalah topologi yang populer dengan rangkaian yang

sederhana, isolasi yang mudah dan dapat digunakan untuk menaikkan atau

menurunkan tegangan (Yoshida dkk., 2003). Flyback converter dilengkapi dengan

transformator frekuensi tinggi yang berfungsi sebagai induktor dan juga sebagai

isolasi magnetis antara masukan dan keluaran. Ketika saklar aktif/tertutup, sumber

tegangan masukan terhubung langsung ke transformator. Pada saat tersebut fluks

magnetik dan arus pada lilitan primer meningkat, sehingga energi tersimpan

Page 30: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

10

dalam transformator. Tegangan induksi pada lilitan sekunder adalah negatif,

sehingga diode adalah reverse-bias. Keluaran kapasitor memasok energi ke

keluaran beban. Ketika saklar tidak aktif/terbuka, fluks magnetik dan arus pada

lilitan primer turun. Tegangan sekunder adalah positif, sehingga diode forward

bias, sehingga memungkinkan arus mengalir dari transformator. Energi dari inti

transformator mengisi kapasitor dan beban (Instruments, 2016).

Pada penelitian yang dilakukan Pratiwi dkk., (2018) tentang pembangkit tegangan

tinggi, telah dirancang flyback converter yang terdiri dari FBT dan rangkaian zero

voltage switching (ZVS) sebagai saklar. ZVS merupakan salah satu jenis soft-

switching yang artinya tegangan pada MOSFET bernilai 0 ketika turn on atau turn

off (Yoshida dkk., 2003; McClusky, 2010). ZVS bekerja dengan menggunakan

induktor dan kapasitor tambahan sehingga menghasilkan operasi frekuensi tinggi.

Kapasitor resonansi (Cr) disusun secara paralel dengan MOSFET dan induktor

resonansi (Lr) disusun seri dengan kombinasi MOSFET dan kapasitor resonansi.

(Koo dan Youn, 2004).

Penelitian tentang pembangkit tegangan tinggi menggunakan ZVS juga telah

dilakukan Hapidin dkk., (2017) yang menjelaskan bahwa flyback converter

dengan menggunakan ZVS dapat menghasilkan tegangan tinggi pada FBT dengan

efisiensi yang baik dan menghasilkan daya yang relatif tinggi. Gambar 2.4 adalah

rangkaian flyback converter yang dilengkapi dengan zero voltage switching.

Page 31: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

11

Gambar 2.4 Rangkaian flyback converter dengan zero voltage switching (Hapidin

dkk., 2017)

ZVS tidak hanya berlaku pada flyback converter, tetapi juga berlaku pada semua

topologi switching yaitu buck converter, boost converter, buck-boost converter,

dan turunannya (forward, half dan full bridge) (Ramachandran, 2013).

C. Transformator Flyback (TFB)

Proses membangkitkan tegangan tinggi menggunakan transformator konvensional

tentu akan memakan ruang dan bobot yang besar. Untuk itu dapat digunakan TFB

yang dapat membangkitkan tegangan tinggi dengan efisien, serta memiliki volume

dan bobot yang jauh lebih kecil. TFB adalah transformator khusus yang

digunakan untuk menghasilkan tegangan tinggi dengan frekuensi yang relatif

besar. TFB digunakan dalam pengoperasian perangkat cathode ray tube (CRT)-

display seperti televisi dan monitor komputer CRT, dan umumnya berbentuk

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5.

Tegangan tinggi yang dihasilkan setiap flyback berbeda-beda tergantung

rangkaian dan perangkat yang digunakan, sebagai contoh, televisi warna mungkin

Page 32: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

12

memerlukan 20-50 kV dengan frekuensi kisaran 15-50 kHz. TFB tersusun atas

lilitan bertegangan rendah atau lilitan primer, lilitan bertegangan tinggi atau lilitan

sekunder, dan batang ferrite sebagai inti kopling magnetnya yang memiliki

permeabilitas magnet yang tinggi sehingga dapat bekerja optimal pada daerah

frekuensi tinggi.

Gambar 2.5 Transformator flyback televisi

Selain itu TFB telah dilengkapi dengan diode penyearah/pelipat yang disusun

secara seri antar lilitan sekunder, kapasitor resonansi, dan pembagi tegangan. TFB

secara keseluruhan dicor menjadi satu unit (bulk) bersama dengan lilitan primer

dan sekunder. Tegangan rendah dengan frekuensi tinggi akan digunakan sebagai

masukan lilitan primer, sedangkan keluaran tegangan tinggi didapatkan dari lilitan

sekunder. Karena di dalam transformator telah dipasang diode penyearah di

bagian lilitan sekundernya, maka keluaran tegangan tinggi yang dihasilkan dalam

bentuk DC (Yunus dkk., 2016).

Setiap flyback terdapat kaki atau terminal yang memiliki fungsi masing-masing.

TFB memiliki sekitar 10 pin atau kaki di bawahnya dan tiap kaki memiliki fungsi

masing-masing tetapi umumnya kaki-kaki ini dibagi menjadi bagian primer atau

Page 33: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

13

masukan dan sekunder atau keluarannya. Selain itu juga TFB memiliki beberapa

kabel yang ada di bagian atasnya.

1. HV/High Voltage, terminal ini adalah bagian anode atau kop yang pasti

terhubung ke CRT serta menghasilkan tegangan yang sangat tinggi bisa

berkisar 10–30 kV.

2. Kabel Screen, kabel screen terhubung langsung ke kaki CRT yang ada di

bagian belakang dan fungsinya adalah untuk mengatur seberapa kuat cahaya

terang yang ditampilkan. Kabel ini baik di TFB atau di CRT sering disebut

G2.

3. Kabel Focus, kabel ini juga langsung terhubung ke kaki CRT (G3/G4) yang

fungsinya adalah untuk mengatur fokus pada televisi.

Berikut ini adalah fungsi dari tiap pin atau kaki yang ada di TFB.

Gambar 2.6 Konfigurasi pin transformator flyback (Anonim, 2017)

1. HOT atau biasa disebut collector yang di rangkaian terhubung dengan

transistor penguat horizontal bagian kolektor. Pada saat flyback bekerja kaki

ini akan menghasilkan tegangan tinggi.

Page 34: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

14

2. Diode Dumper, sesuai namanya pin ini terhubung ke diode dumper dan

biasanya terdapat pada televisi yang memiliki rangkaian EW (East West)

tetapi tidak semua flyback memiliki pin ini karena kebanyakan sudah satu

paket dengan transistor horizontal.

3. B+, kaki ini terhubung ke power supply utama yang merupakan tegangan

kerja untuk flyback. Jika tidak ada tegangan yang mengalir ke pin ini maka

TFB tidak akan bekerja.

4. Ground, sebagai grounding atau negatif.

5. AFC, automatic frequency control yang fungsinya adalah menstabilkan

frekuensi osilator horizontal

6. ABL yaitu automatic brightness limiter yang fungsinya adalah untuk

mengatur dan membatasi sinar elektron yang menuju ke rangkaian RGB

secara otomatis. Tegangan ABL ini sangat tinggi karena secara tidak

langsung terhubung dengan kop flyback lewat komponen diode (Anonim,

2017).

Secara umum, flyback bekerja seperti transformator biasa. Transformator

diketahui sebagai alat yang dapat menurunkan (step down) atau menaikkan (step

up) tegangan. Prinsip kerja transformator sama dengan prinsip induksi

elektromagnet. Arus yang berosilasi pada lilitan primer akan menimbulkan medan

magnet dan secara otomatis akan menginduksi kumparan sekunder. Arus induksi

pada kumparan sekunder mengalir berlawanan arah dengan kumparan primer.

Perbandingan lilitan primer dan sekunder menentukan perbandingan tegangan

primer dan sekunder. Perbandingan tersebut dirumuskan dalam Persamaan (2.1).

Page 35: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

15

SS P

P

NV = xV

N (2.1)

Semakin banyak jumlah lilitan sekunder pada transformator tegangan keluaran

yang dihasilkan semakin tinggi, sedangkan semakin banyak lilitan primer yang

digunakan tegangan keluaran yang dihasilkan semakin rendah.

D. Pulse Width Modulation (PWM)

Teknik switching transistor menggunakan bentuk pengaturan tegangan keluaran

yang dikenal sebagai PWM. PWM adalah salah satu teknik modulasi dengan

mengubah lebar pulsa (duty cycle) dengan nilai amplitudo dan frekuensi yang

tetap. Pada penelitian ini PWM yang digunakan berasal dari Arduino nano. PWM

sering digunakan pada aplikasi seperti pengendali kecepatan motor DC/servo,

pengatur nyala terang LED, regulator tegangan, kontrol tegangan, dan aplikasi-

aplikasi lainnya (Supani dan Azwardi, 2015).

Gambar 2.7 Pulsa Pulse Width Modulation (Santoso dkk., 2015)

Pulsa PWM berbentuk gelombang kotak yang terdiri dari dua kondisi yaitu

kondisi aktif (ON) dan non-aktif (OFF). Ketika kondisi aktif, amplitudo bernilai

maksimum, sedangkan ketika kondisi non-aktif, amplitudo pulsa bernilai nol.

Page 36: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

16

Periode (T) pulsa PWM adalah waktu yang dibutuhkan untuk membentuk satu

pulsa, sedangkan Amplitudo pulsa PWM adalah nilai tegangan pada saat kondisi

aktif.

Perbandingan waktu pulsa saat kondisi ON dan waktu pulsa saat kondisi OFF

dalam satu periode disebut sebagai duty cycle. Dengan mengatur lebar pulsa

ketika ON dan OFF dari pulsa PWM akan didapatkan duty cycle yang dinyatakan

dalam bentuk (%) dengan range 0-100%. Duty cycle ditentukan dengan

Persamaan (2.2).

ON

ON OFF

TD = x100%

T + T

(2.2)

Dengan 𝐷 adalah duty cycle (%), 𝑇𝑂𝑁 adalah waktu pulsa pada kondisi ON (s),

dan 𝑇𝑂𝐹𝐹 adalah waktu pulsa pada kondisi OFF (s). Jika pulsa berada dalam

kondisi ON terus menerus artinya memiliki duty cycle sebesar 100%. Jika waktu

pulsa saat kondisi ON sama dengan waktu pulsa saat kondisi OFF, maka sinyal

mempunyai duty cycle sebesar 50%. Besarnya duty cycle dapat digunakan untuk

menentukan tegangan keluaran yang dihasilkan. Tegangan keluaran merupakan

presentasi duty cycle dari tegangan masukan yang diberikan, seperti yang

ditunjukkan pada Persamaan(2.3).

ONOUT IN

ON OFF

TV = xV

T + T

(2.3)

𝑉𝑂𝑈𝑇 adalah tegangan keluaran (V) dan 𝑉𝐼𝑁 adalah tegangan masukan (V). Jika

tegangan masukan yang masuk ke rangkaian sebesar 12 V dan duty cycle sebesar

Page 37: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

17

10%, maka tegangan keluaran adalah 1,2 V. Dengan 𝑉𝐼𝑁 yang sama dan duty

cycle sebesar 50%, maka tegangan keluaran adalah 6V (Santoso dkk., 2015).

Pada metode digital di mikrokontroler, PWM dipengaruhi oleh resolusi dari PWM

itu sendiri. Misalkan mikrokontroler memiliki kapasitas 8 bit, berarti PWM

tersebut memiliki resolusi sebesar 28=256 yang mewakili nilai dari duty cycle 0–

100% dari keluaran PWM. Hal tersebut di tunjukkan pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Perbandingan nilai duty cycle dengan nilai PWM 8 bit (Supani dan

Azwardi, 2015)

Ketika pulsa memiliki duty cycle sebesar 100% maka nilai PWM digital sebesar

225. Jika duty cycle sebesar 50% maka nilai PWM digital sebesar 127 (Supani dan

Azwardi, 2015).

E. Arduino Nano

Arduino adalah perangkat keras open-source yang dapat digunakan untuk

membuat suatu proyek berbasis pemrograman. Arduino memiliki prosesor

Page 38: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

18

mikrokontroler ATMega yang dikeluarkan oleh Atmel AVR, tetapi software yang

digunakan memiliki bahasa pemrograman sendiri. Arduino telah dilengkapi

dengan sistem integrated development environment (IDE) yang memudahkan

pengguna untuk membuat program dan dapat diunduh dengan mudah di website

resmi Arduino yaitu www.arduino.cc. Arduino memberikan banyak kemudahan

bagi penggunanya dalam membuat karya-karyanya. Arduino dapat digunakan

dalam berbagai aplikasi seperti menerima masukan dari berbagai sensor (sensor

suhu, cahaya, ultrasonik, jarak, kelembaban, tekanan), serta dapat mengontrol

kecepatan dan arah putar motor, menyalakan LED dan sebagainya. Berikut ini

adalah kelebihan yang dimiliki Arduino antara lain:

1. Murah, Arduino dijual dengan harga yang relatif murah dibandingkan dengan

mikrokontroler lainnya.

2. Sederhana dan mudah pemrogramannya, Arduino memiliki bahasa

pemrograman yang mudah untuk dipahami bagi pemula dan banyak referensi

yang bisa digunakan.

3. Perangkat lunak open source, software Arduino dapat diunduh dengan mudah

oleh siapa saja dan dapat digunakan pada sistem operasi komputer Windows,

Linux dan Mac.

Salah satu jenis Arduino dengan harga termurah adalah Arduino Nano. Arduino

Nano memiliki ukuran relatif kecil dan sederhana, tetapi kemampuan yang

dimiliki tidak kalah dengan jenis Arduino lainnya. Arduino Nano dibekali dengan

prosesor ATMega 328P tipe SMD dan memiliki 14 Pin Digital I/O, 8 Pin

Page 39: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

19

Masukan analog, dan menggunakan FTDI untuk pemrograman lewat Mikro USB.

Selain itu juga ada yang menggunakan prosesor ATMega168.

Gambar 2.9 Pin out ATMega38P tipe SMD (Junaidi dan Prabowo, 2018)

Spesifikasi dari Arduino Nano ditunjukkan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Nano

Parameter Spesifikasi

Tegangan operasi 5V

Tegangan masukan

(rekomendasi)

7V - 12V

Digital I/O pin 14 buah, 6 diantaranya menyediakan

PWM (Pin 3, 5, 6, 9, 10, 11)

Pin Analog Masukan 8 buah

Arus DC per pin I/O 40 mA

Memori Flash 32 KB, 0,5 KB telah digunakan untuk

bootloader

SRAM 2 KB

EEPROM 1 KB

Clock speed 16 Mhz

Dimensi 45 mm x 18 mm

Page 40: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

20

Perbedaan utama antara Arduino UNO dan Arduino Nano ditunjukkan pada tipe

IC yang digunakan. Arduino UNO menggunakan IC ATMega328P tipe DIP yang

terdiri dari 30 pin sedangkan Arduino Nano menggunakan IC ATMega328P tipe

SMD yang terdiri dari 32 pin. Tambahan 2 pin berfungsi sebagai tambahan ADC,

Arduino UNO memiliki 6 pin ADC sedangkan Nano memiliki 8 pin ADC lebih

banyak dibandingkan UNO. Arduino Nano tidak memiliki Jack Power DC, tetapi

memiliki port Micro USB. Port ini dapat digunakan untuk memasukkan program

ke board Arduino Nano sekaligus serial monitor (Junaidi dan Prabowo, 2018).

Gambar 2.10 Skematik rangkaian keseluruhan Arduino Nano (Marpik, 2016)

Page 41: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

21

F. Seven segment dengan IC MAX7219

Seven segment adalah komponen yang berfungsi sebagai display untuk

menampilkan angka desimal. Seven segment tersusun dari 7 LED yang

membentuk angka 8 dan 1 LED yang membentuk satu titik (DP = dot point) untuk

indikator desimal. 7 LED itu dapat membentuk angka dari 0-9 atau bisa juga

membentuk huruf yaitu A, B, C, D, E, dan F. Seven segment sering ditemukan

pada voltmeter digital, speedometer, jam digital, meteran elektronik, dan piranti

lainnya yang berfungsi untuk menampilkan nilai dalam bentuk angka/numerik.

Gambar 2.11 Seven segment satu digit (a) skema pin (b) bentuk fisik (Syahwil,

2017)

Gambar 2.11 menunjukkan bahwa, untuk menampilkan angka 9 maka LED

dengan label A, B, C, D, F, dan G akan menyala. Berdasarkan cara kerjanya,

seven segment terbagi atas common anode dan common cathode. Perbedaan dari

keduanya adalah, sifat common anode akan aktif ketika dalam kondisi LOW, atau

akan hidup apabila diberi logika 0 dan mati ketika diberi logika 1. Common

cathode adalah seven segment yang aktif apabila dalam kondisi HIGH, LED akan

menyala jika diberi logika 1 dan LED mati jika diberi logika 0. Apabila dilihat

dari skema rangkaian seperti pada Gambar 2.12, anode LED pada seven segment

common anode terhubung menjadi satu secara paralel dan terhubung ke VCC.

Page 42: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

22

Sedangkan katode LED pada seven segment common cathode terhubung menjadi

satu secara paralel dan terhubung ke ground (GND).

Gambar 2.12 Skema rangkaian (a) common anode (b) common cathode

(Tecnology, 2011)

Hal yang perlu diketahui adalah, berdasarkan jumlah digit yang ditampilkan,

seven segment memiliki beberapa jenis yaitu seven segment 1 digit, 2 digit, 3 digit

dan 4 digit. Pada penggunaan satu digit seven segment membutuhkan 9 pin

Arduino, sedangkan dua digit seven segment membutuhkan 18 pin Arduino.

Jumlah tersebut tentunya terlalu banyak jika dibandingkan jumlah pin yang

tersedia pada Arduino. Mengatasi hal tersebut digunakan teknik multiplexing

untuk mengurangi jumlah pemakaian pin Arduino.

Teknik multiplexing pada seven segment adalah teknik yang berfungsi untuk

menghemat jalur kontrol pada proses penampilan data ke seven segment, mulai

dari dua digit, tiga digit, atau multi digit. Salah satu teknik multiplexing yang

dapat digunakan yaitu dengan IC shift register untuk merubah dari serial ke

paralel. Secara konsep, shift register adalah komponen elektronik yang berfungsi

untuk menggeser data bit yang masuk satu persatu dan kemudian menyimpannya

secara sementara dalam satu register. Penggunaan shift register sangatlah

membantu dalam membuat tampilan pada seven segment. Contohnya untuk

membuat 4 digit seven segment idealnya dibutuhkan 36 pin Arduino, sedangkan

Page 43: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

23

dengan teknik multiplexing menggunakan IC shift register hanya dibutuhkan 3.

Ada banyak jenis IC shift register yang bisa digunakan untuk menampilkan suatu

nilai pada seven segment, seperti IC 74HC595, TM1637, MAX7219 atau

MAX7221. Pada kesempatan kali ini akan dibahas tentang IC MAX7219 atau

MAX7221 sebagai shift register seven segment 8 digit seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 2.13. IC ini kompatibel dengan antarmuka serial peripheral

interface (SPI) yang dapat dikontrol dari Arduino hanya dengan 3 pin digital

Arduino.

Gambar 2.13 IC MAX7219 (a) Konfigurasi pin (b) Bentuk fisik (Syahwil, 2017)

IC MAX7219 adalah IC yang berfungsi sebagai penggerak antarmuka antara

mikrokontroler dengan seven segment, dot matrix, atau 64 LED. IC ini sudah

dilengkapi dengan dekoder BCD, rangkaian multiplexer, dan penggerak seven

segment. IC MAX7219 umumnya digunakan untuk seven segment yang bersifat

common cathode. MAX7219 membutuhkan tegangan masukan sebesar +5V untuk

LED Matrix atau 8 digit seven segment yang didapat dari +5V Arduino.

Sedangkan untuk penggunaan lebih dari 8 digit sebaiknya digunakan tegangan

power supply external 5V.

Page 44: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

24

Gambar 2.14 Skema rangkaian 8 digit seven segment dengan IC MAX7219

(Anonim, 2012)

Gambar 2.14 merupakan skema rangkaian 8 digit seven segment dengan IC

MAX7219. IC ini memiliki 3 pin yang perlu dihubungkan ke pin digital Arduino

yaitu pin DIN, CLK, dan LOAD (CS). Pin SEG A–G dan SEG DP IC MAX7219

dihubungkan pada segment LED seven segment, sedangkan pin DIG0-DIG7

dihubungkan ke common cathode dari seven segment. DIG0 adalah data Least

Significant Bit (LSB) dan DIG7 adalah data Most Significant Bit (MSB). Untuk

penggunaan MAX7219 lebih dari satu dan disusun secara seri, maka pin DOUT

dari IC pertama dihubungkan ke DIN IC kedua sementara CLK dan LOAD (CS)

dihubungkan secara paralel (Syahwil, 2017).

Page 45: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

3. III. METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat

Penelitian dilaksanakan pada bulan November 2018 sampai Maret 2019.

Perancangan alat dilakukan di Laboratorium Elektronika Dasar Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.

B. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Alat-alat Penelitian

No. Nama Fungsi

1. Multimeter tipe Heles

UX37 dan Richmeter

102

Digunakan untuk mengukur tegangan, arus,

tahanan dan frekuensi.

2. Probe merek Lutron

HV-40 kV

Digunakan untuk mengukur tegangan tinggi

maksimal 21 kV dengan cara

memasangkannya pada multimeter

3. Solder Digunakan untuk memasang atau

membongkar komponen elektronika yang

terdapat pada papan PCB.

4. Bor PCB Digunakan untuk melubangi pad papan PCB.

5. Peralatan kerja lainnya Digunakan untuk mendukung dalam membuat

alat ini, peralatan tersebut meliputi timah,

Obeng, tang, gergaji, dan lain-lain.

Page 46: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

26

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada Tabel 3.2

Tabel 3.2 Bahan-bahan penelitian

No. Nama Fungsi

1. Switching mode power

supply (SMPS) 12 V 3

A dan 24 V 10 A

Digunakan sebagai sumber tegangan DC.

2. Voltage Regulator 5 V

dan 9 V

Digunakan untuk menurunkan tegangan dari

SMPS 12 V menjadi tegangan 5 V dan 9 V,

berguna sebagai sumber tegangan untuk

Arduino dan peralatan pendukung lainnya.

3. Mikrokontroler

Arduino Nano

Digunakan untuk mengontrol keluaran

tegangan tinggi yang dihasilkan

menggunakan teknik PWM.

4. Rangkaian Driver Digunakan sebagai switching yang dapat

memutuskan dan menghubungkan tegangan

dengan sangat cepat sehingga menghasilkan

frekuensi pada tegangan DC yang

memungkinkan arus mengalir dan

menginduksi lilitan primer. Dibangun dari

komponen elektronik seperti, resistor,

transistor, fast switching MOSFET, kapasitor,

induktor dan diode.

5. Transformator Flyback

(TFB)

Digunakan untuk menaikkan tegangan dari

SMPS agar menghasilkan tegangan tinggi

dalam orde kV.

6. Keypad 4x4 dan I2C

PCF8574

Digunakan untuk memberi masukan ke

Arduino berupa nilai tegangan tinggi dan

waktu kerja yang akan dikeluarkan.

7. Seven segment shift

register MAX7219

Digunakan untuk menampilkan tegangan dan

waktu kerja sumber tegangan tinggi.

8. Real Time Clock (RTC)

DS3231

Digunakan sebagai RTC atau pewaktu digital

yang dikemas kedalam 1 modul.

9. Heat sink Digunakan sebagai peredam panas pada fast

switching MOSFET.

10. Kipas pendingin Digunakan untuk mendinginkan komponen

(Transistor, MOSFET, dan IC) dan heat sink

Page 47: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

27

Perangkat lunak digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada Tabel 3.3.

Tabel 3.3 Perangkat lunak yang digunakan

No. Nama Fungsi

1. Diptrace Digunakan untuk membuat desain PCB layout

rangkaian.

2. Proteus 8 Professional Digunakan untuk membuat desain skematik

rangkaian.

3. IDE Arduino Digunakan untuk membuat, membuka dan

mengedit program yang akan dimasukkan ke

board Arduino.

4. Microsoft Office Word

2013

Digunakan untuk menulis laporan penelitian

5. Microsoft Office Visio

2013

Digunakan untuk membuat diagram blok dan

flowchart penelitian.

6. OriginLab 8 Digunakan untuk membuat grafik

7. Corel Draw X7 Digunakan untuk mendesain kotak dari alat

yang akan dibuat.

C. Prosedur Penelitian

Penelitian ini dilakukan untuk membuat sebuah alat yang dapat dijadikan sebagai

sumber tegangan tinggi sebesar 0-20 kV menggunakan teknik PWM berbasis

Arduino. Penelitian dimulai dengan melakukan studi literatur pada buku, jurnal,

internet dan literatur lainnya. Literatur-literatur tersebut nantinya akan digunakan

sebagai dasar dalam perancangan sistem dan ditulis dalam bentuk proposal

penelitian. Tahap-tahap penyelesaian penelitian ini secara umum ditunjukkan pada

Gambar 3.1.

Page 48: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

28

Studi Literatur

Konsep Perancangan Sistem

Persiapan Alat dan Bahan

Pembuatan Laporan Usulan

Perancangan Hardware Perancangan Software

Pengujian SoftwarePengujian Hardware

Pengambilan dan

Analisis Data

Penyusunan Laporan Akhir

Tidak Tidak

Pengujian Sistem

Kalibrasi

Berhasil Berhasil

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Tahap selanjutnya mempersiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan untuk

merealisasikan perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software).

Perancangan hardware dilakukan dengan mempersiapkan SMPS, rangkaian

driver, voltage regulator 5 V/9 V, Arduino Nano, TFB, RTC DS3231 dan

voltmeter seven segment, serta melakukan pengujian terhadap hardware yang

sudah disiapkan. Bersamaan dengan itu dilakukan pembuatan program atau

software menggunakan aplikasi IDE Arduino dan melakukan pengujian pada

Page 49: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

29

program yang dibuat. Program tersebut berfungsi untuk mengontrol PWM yang

dikeluarkan Arduino dan menampilkan nilai tegangan tinggi pada piranti seven

segment. Selain itu program dibuat untuk mengontrol waktu kerja dari alat yang

dibuat.

Selanjutnya dilakukan pengujian secara keseluruhan baik hardware maupun

software. Apabila berhasil, dilanjutkan dengan proses kalibrasi, pengambilan data

dan terakhir penyusunan laporan. Proses penelitian ini dilakukan dengan 3

tahapan yaitu perancangan hardware, perancangan software, pengambilan data

dan pengujian data.

C.1. Perancangan Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras sumber tegangan tinggi sebesar 0-20 kV

menggunakan teknik PWM berbasis Arduino ditunjukkan pada diagram blok

Gambar 3.2.

I2C Keypad

4x4

Analog

Digital

Regulator 9 V

(LM7809)

Regulator 5 V

(LM7805)

Seven Segment

DC Power

Supply 24 V

MIKROKONTROLER

ARDUINO NANO PW

M

Vin

Keluaran

Tegangan Tinggi

Transformator

Flyback (TFB)

DC Power

Supply 12 V

AC

220 V

5 V

Buzzer

Driver

RTC

DS3231

Analog

Digital

Gambar 3.2 Diagram blok perangkat keras sumber tegangan tinggi

Page 50: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

30

a. Power supply (PS) 12 V dan 24 V

Power supply sebagai sumber tegangan dari alat yang akan dibuat, berfungsi

untuk mengubah arus AC menjadi arus DC. PS 24 V yang digunakan adalah jenis

Switch Mode Power supply (SMPS) dengan masukan 200-240 VAC dan keluaran

24 VDC 10 A. PS 12 V memiliki kapasitas masukan 86-240 VAC dan keluaran 12

VDC 3 A.

b. Voltage Regulator 5 V dan 9 V

Tegangan dari PS sebesar 12 V akan diturunkan menjadi 5 V dan 9 V. Tegangan 9

V digunakan untuk memberikan supply ke Arduino, sedangkan tegangan 5 V

digunakan untuk supply ke seven segment, dan beberapa komponen lain.

Rangkaian regulator ditunjukkan pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Rangkaian voltage regulator 5 V dan 9 V

Gambar 3.3 menunjukkan rangkaian voltage regulator yang dibuat menggunakan

IC regulator L7805 dan L7809. Tegangan keluaran dari rangkaian tersebut

berkisar antara 4,8-5,2 V untuk IC L7805 dan 8,65-9,35 V untuk IC L7809.

Page 51: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

31

Kapasitor yang digunakan di awal maupun akhir rangkaian berfungsi agar

tegangan lebih stabil, sedangkan LED hanya digunakan sebagai indikator.

c. Driver Flyback

Rangkaian driver digunakan untuk adjustable tegangan PS dari 0 sampai 24 V,

kemudian digunakan untuk switching tegangan menggunakan teknik PWM yang

berasal dari Arduino. Rangkaian driver di awal terdiri dari 1 buah resistor 10

Ohm, 1 MOSFET IRFP450, dan diode MIC 10A10. Bagian driver selanjutnya

merupakan rangkaian konverter flyback Mazzilli Zero Voltage Switching (ZVS)

yang terdiri dari resistor 470 Ohm 2 Watt, diode FR107, resistor 10 kOhm, diode

zener 1N4742, MOSFET IRFP260 dan kapasitor 0,33uF. Setiap komponen terdiri

dari 2 buah yang disusun secara paralel. MOSFET IRFP450 dan IRFP260

memiliki kemampuan fast-switching pada tegangan tinggi. Pulsa PWM yang

dihasilkan Arduino menggerakkan MOSFET dan menjadikannya sebagai saklar

(switch) yang dapat memutuskan dan menghubungkan tegangan dengan sangat

cepat. Switching tersebut menghasilkan frekuensi pada tegangan DC yang

memungkinkan arus mengalir dan menginduksi lilitan primer. Rangkaian driver

secara keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 3.4.

Tegangan 24 V akan diumpankan langsung ke sebuah induktor dengan nilai

100uH, dan terhubung secara langsung ke lilitan primer. Selain induktor, PS 24 V

juga dihubungkan dengan katode diode MIC10A10 dan resistor 470 Ohm yang

terhubung dengan Gate MOSFET IRFP260. MIC 10A10 digunakan pada

switching dan berguna sebagai pengaman untuk MOSFET IRFP450.

Page 52: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

32

Gambar 3.4 Rangkaian Driver

Diode ini dipilih karena dapat menghantarkan arus sampai 10 A dan menahan

reverse voltage hingga 1000 V. Sama seperti diode MIC 10A10, Diode FR107

juga memiliki kapasitas reverse voltage hingga 1000 V, tetapi dapat

menghantarkan arus hanya 1 A. Tegangan yang besar dapat menyebabkan

kerusakan pada MOSFET (gate). Resistor 470 Ohm 2 Watt dan 10 kOhm disusun

sebagai pembagi tegangan, fungsinya untuk menurunkan tegangan yang besar dari

PS 24 V. Masalah tersebut juga dapat diatasi dengan menambahkan diode zener

12 V yang berfungsi untuk membatasi tegangan yang masuk ke gate. Kapasitor

bersamaan dengan lilitan primer membentuk rangkaian osilator LC yang

berfungsi sebagai penguat tegangan. Selain itu, semua MOSFET harus diberikan

pendingin berupa heat sink dan kipas agar mencegah panas berlebih selama waktu

operasi.

d. Transformator Flyback (TFB)

Tegangan positif 24 V akan diumpankan langsung ke sebuah induktor dengan

nilai 100uH, dan terhubung secara langsung ke lilitan primer. Perubahan medan

Page 53: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

33

magnet di lilitan primer (karena arus yang berdenyut) akan menghasilkan arus

induksi di lilitan sekunder yang memiliki lebih banyak lilitan untuk meningkatkan

tegangan. Simbol transformator secara umum ditunjukkan pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Simbol Transformator flyback (TFB)

Pada bagian ini tegangan akan dinaikkan dari 0-24 V menjadi tegangan dalam

orde kV. Tegangan keluaran untuk TFB dapat mencapai tegangan berkisar 20 kV.

TFB yang digunakan adalah TFB televisi dengan tipe FCM 21A 005 SAMSUNG.

e. Sistem Kontrol

Sistem kontrol berfungsi untuk mengontrol kerja dari sumber tegangan tinggi

yang akan dibuat, terdiri dari Arduino Nano, Keypad 4x4 - I2C PCF8574, seven

segment shift register MAX7219, dan Real Time Clock (RTC) DS3231. Tegangan

sebesar 9 V dari voltage regulator akan masuk ke Arduino Nano pada pin Vin

sebagai sumber tegangan Arduino. Arduino nano ditunjukkan pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Arduino nano

Arduino berfungsi sebagai pembangkit pulsa PWM (duty cycle dan frekuensi)

berdasarkan nilai masukan dari keypad. PWM akan diteruskan ke driver untuk

Page 54: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

34

mengontrol tegangan keluaran. Nilai masukan PWM dari keypad ke Arduino,

akan dibandingkan dengan hasil pengukuran keluaran tegangan tinggi. Hasil

perbandingan tersebut digunakan untuk mendapatkan nilai tegangan tinggi

sebenarnya. Keluaran tegangan tinggi akan ditampilkan pada 4 digit seven

segment common cathode menggunakan IC MAX7219 yang merupakan IC shift

register. IC ini berfungsi untuk driver antarmuka antara Arduino dan seven

segment.

Fungsi lain Arduino adalah mengontrol waktu kerja sumber tegangan tinggi

dengan bantuan RTC DS3231. Waktu kerja ditentukan dari masukan keypad dan

ditampilkan pada 4 digit seven segment MAX7219. Rangkaian sistem kontrol

ditunjukkan pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Sistem kontrol sumber tegangan tinggi

Page 55: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

35

f. Rangkaian Keseluruhan

Setelah mempersiapkan perangkat keras diatas, selanjutnya setiap perangkat keras

tersebut dirangkai menjadi satu sistem sumber tegangan tinggi. Rancangan

rangkaian sumber tegangan tinggi secara keseluruhan ditunjukkan pada Gambar

3.8.

Page 56: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

36

Gambar 3.8 Rangkaian keseluruhan sumber tegangan tinggi

Page 57: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

37

C.2. Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak dibuat dengan aplikasi Arduino IDE. Aplikasi

Arduino IDE berfungsi untuk membuat, membuka dan mengedit program yang

akan dimasukkan ke board Arduino Nano. Diagram alir perancangan perangkat

lunak ditunjukkan pada Gambar 3.9.

Mulai

Inisialisasi

Variabel

Pembacaan

Masukan keypad

Kode “A” Kode “B”

Masukan Nilai

Tegangan

Masukan

Waktu Kerja

Selesai

Menampilkan Nilai

Tegangan

Menampilkan

Waktu

Y

N

Y

Waktu

Berjalan

Waktu

Berhenti

N

Pause Reset

Pembacaan

Masukan keypad

Kode “C” Kode “D”N

Mengeluarkan

Nilai PWM dan

Memulai Waktu

(Start/Resume)

Y

Y

Y Y

Gambar 3.9 Diagram alir program

Page 58: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

38

Program tersebut berisi perintah untuk menjalankan fungsi dari sistem kontrol

berdasarkan komunikasi antarmuka dengan keypad. Perintah dasar program ini

terdiri dari 4 poin yang dibedakan berdasarkan kode masukan dari keypad yaitu

kode A, B, C dan D. Kode A digunakan untuk memberikan masukan nilai

tegangan, sedangkan B digunakan untuk memasukkan waktu kerja. Masukan

keduanya secara langsung ditampilkan pada seven segment. Kode C digunakan

untuk mengeluarkan nilai PWM hasil konversi dari nilai masukan tegangan dan

memulai waktu kerja alat atau dapat disebut sebagai Start/Resume. Ketika

Arduino menerima perintah C maka waktu kerja secara otomatis akan menghitung

mundur dari waktu yang ditentukan. Kode D digunakan untuk Pause/Reset, ketika

menekan kode D saat waktu berjalan maka sistem akan berhenti sementara/Pause

dan nilai PWM menjadi 0. Sedangkan ketika menekan kode D saat waktu

berhenti/Pause maka sistem akan mereset.

C.3. Pengambilan dan Pengujian Data

Proses pengambilan dan pengujian data dilakukan dengan cara menjalankan

seluruh sistem baik hardware maupun software, dengan harapan dihasilkan

tegangan tinggi dalam orde kV. Langkah awal yang perlu dilakukan adalah

melakukan pengujian pada power supply (PS) dan regulator yang berperan

penting sebagai sumber tegangan.

a. Pengujian tegangan power supply

Pengujian tegangan keluaran PS dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran

PS menggunakan multimeter tipe Heles UX37 dalam jangka waktu tertentu.

Proses pengujian dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran PS setiap 15

Page 59: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

39

menit selama 3 jam dan dilakukan pengulangan selama 3 hari. Tujuan pengujian

ini adalah untuk mengetahui tingkat stabilitas tegangan keluaran dari PS. Data

ditulis pada Tabel 3.4.

Tabel 3.4 Stabilitas keluaran power supply

No. Waktu

(Jam)

Tegangan (V)

Pengulangan 1 Pengulangan 2 Pengulangan 3

12 V 24 V 12 V 24 V 12 V 24 V

1. 0

2. 0,5

3. 1

4. 1,5

5. 2

6. 2,5

7. 3

b. Pengujian regulator 5 V dan 9 V

Proses pengujian regulator dilakukan sama seperti pengujian PS, dilakukan

dengan mengukur tegangan keluaran PS menggunakan multimeter dalam jangka

waktu tertentu. Tujuannya adalah untuk mengetahui tingkat stabilitas tegangan

keluaran dari regulator. Data ditulis pada Tabel 3.5.

Tabel 3.5 Stabilitas keluaran regulator

No. Waktu

(Jam)

Tegangan (V)

Pengulangan 1 Pengulangan 2 Pengulangan 3

5 V 9 V 5 V 9 V 5 V 9 V

1. 0

2. 0,5

3. 1

4. 1,5

5. 2

6. 2,5

7. 3

Hal yang penting untuk diketahui adalah cara pengukuran tegangan tinggi.

Pengukuran tegangan tinggi dilakukan sama halnya dengan mengukur tegangan

pada umumnya. Pengukuran dilakukan dengan Richmeter 102, hanya saja karena

Page 60: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

40

tegangan yang diukur dalam orde kV dan kapasitas maksimum multimeter hanya

1000 V, untuk itu perlu digunakan alat bantu berupa Probe khusus tegangan

tinggi. Probe yang digunakan yaitu Probe tegangan tinggi merek Lutron HV-

40kV yang memiliki nilai impedansi sebesar 1 GOhm. Skala multimeter

diposisikan pada skala tegangan terbesar yaitu x1000. Nilai tegangan yang nanti

ditampilkan pada multimeter menunjukkan nilai tegangan tinggi sebenarnya

dalam satuan kV.

Pengambilan data diawali dengan mencari pengaruh jumlah lilitan primer pada

flyback terhadap keluaran tegangan tinggi dengan duty cycle 0-100%. Data

disajikan seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.6. Pengambilan data selanjutnya

dilakukan dengan mencari pengaruh frekuensi terhadap keluaran tegangan tinggi,

seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.7.

Tabel 3.6 Pengaruh jumlah lilitan primer terhadap keluaran tegangan tinggi

dengan duty cycle 0-100%

No. Duty cycle

(%)

Tegangan Keluaran (kV)

N = 6 Lilitan N = 8 Lilitan N = 10 Lilitan

1. 0

2. 5

3. 10

4. .

5. .

6. .

7. .

8. 90

9. 95

10. 100

*Pengulangan 2 kali tiap lilitan

Page 61: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

41

Tabel 3.7 Pengaruh frekuensi terhadap keluaran tegangan tinggi dengan duty

cycle 0-100%

No. Duty cycle (%) Tegangan Keluaran (kV)

f = 30 kHz f = 40 kHz f = 50 kHz

1. 0

2. 5

3. 10

4. .

5. .

6. .

7. .

8. 90

9. 95

10. 100

*Pengulangan 2 kali tiap frekuensi

Data pada Tabel 3.6 dan Tabel 3.7 digunakan untuk mengetahui jumlah lilitan dan

frekuensi yang tepat, sehingga dapat digunakan sebagai parameter tetap untuk

mendapatkan data lainnya. Pengambilan data dilanjutkan dengan mencari

hubungan antara keluaran tegangan tinggi terdapat duty cycle dan juga mengukur

parameter-parameter yang dapat mempengaruhi keluaran tegangan tinggi.

Parameter tersebut adalah tegangan masukan AC, tegangan keluaran PS, tegangan

keluaran Arduino dan tegangan keluaran driver. Semua data tersebut disajikan

dalam Tabel 3.8.

Tabel 3.8 Perubahan tegangan keluaran pada Arduino, driver dan keluaran

tegangan tinggi terhadap duty cycle

No. Duty

cycle (%)

Tegangan Keluaran (kV)

VAC (V) VPS (V) VArduino (V) VDriver (V) VHV (kV)

1. 0

2. 5

3. 10

4. .

5. .

6. 90

9. 95

8. 100

*Pengulangan 5 kali

Page 62: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

42

Data pada tabel tersebut diolah menjadi grafik hubungan antara tegangan tinggi

terhadap duty cyle seperti pada Gambar 3.10. Persamaan yang menunjukkan

hubungan antara perubahan tegangan tinggi terhadap duty cycle dapat diperoleh

dari grafik tersebut menggunakan fungsi linear fitting yang ada pada aplikasi

OriginPro 2018.

Gambar 3.10 Grafik hubungan perubahan tegangan tinggi terhadap duty cycle

Pada tahap ini dilakukan pengujian pada keluaran tegangan tinggi yang dihasilkan

alat terhadap nilai masukan tegangan tinggi. Nilai masukan tegangan tinggi

didapatkan dari persamaan pada grafik hubungan antara perubahan tegangan

tinggi terhadap duty cycle. Pengujian dilakukan dengan memasukkan nilai

tegangan tinggi dari 0-21 dengan kenaikan 0,25. Pada masing-masing tegangan

dilakukan pengulangan sebanyak 5 kali. Data pengujian disajikan pada Tabel 3.9.

Page 63: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

43

Tabel 3.9 Perbandingan keluaran tegangan tinggi terhadap masukan tegangan

tinggi

No. VAC (V) VPS (V) Vin (kV) Vout (kV)

1. 0

2. 0,25

3. 0,5

4. 1

5. .

6. .

7. .

8. 20,5

9. 20,75

10. 21

*Pengulangan 5 kali

Data hasil pengukuran tersebut digunakan untuk menghitung persentase kesalahan

(error), akurasi dan presisi sumber tegangan tinggi menggunakan Persamaan

(3.1), (3.2) dan (3.3).

nY- X%Kesalahan = x100%

Y (3.1)

nY- XAkurasi = 1- x100%

Y

(3.2)

dengan:

Y = Tegangan referensi

Xn = Tegangan hasil pengukuran

nX = Rata-rata tegangan hasil pengukuran

2

n nX - XSD =

n-1

n

SDKV(%) = x100%

X

(3.3)

dengan:

SD = Standard Deviasi

Page 64: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

44

n = Jumlah sampel

KV = Koefisien Variasi

Tahap akhir pengujian dilakukan dengan menguji tingkat stabilitas keluaran

tegangan tinggi. Pengujian dilakukan dengan mengukur keluaran tegangan tinggi

menggunakan multimeter dan Probe tegangan tinggi setiap 15 menit selama 3 jam

pada tegangan 5, 10, 15 dan 20 kV. Proses pengukuran dilakukan dengan

memisahkan antara kutub positif dan negatif dengan jarak 10 cm di setiap

pengukuran. Data akan ditulis pada Tabel 3.10.

Tabel 3.10 Stabilitas keluaran tegangan tinggi

No. Waktu (Jam) Tegangan Tinggi (kV)

5 10 15 20

1. 0

2. 0,5

3. 1

4. 1,5

5. 2

6. 2,5

7. 3

Page 65: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

5. V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengukuran, pengamatan, dan pengujian pada penelitian ini

dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Telah direalisasikan sumber tegangan tinggi 1,25-21 kV menggunakan TFB

dengan teknik PWM Arduino.

2. Keluaran tegangan tinggi memiliki linearitas dan akurasi yang sangat baik

dengan R2 sebesar 0,99970 dan persentase akurasi sebesar 98,696%.

3. Keluaran tegangan tinggi memiliki tingkat presisi yang sangat baik

dinyatakan dengan koefisien variasi sebesar 1,040%, semakin kecil nilai KV

maka tingkat presisi alat semakin baik.

4. Semakin besar frekuensi yang diberikan tegangan tinggi yang dihasilkan

semakin rendah.

5. Semakin besar duty cycle tegangan yang dihasilkan juga semakin besar atau

duty cycle berbanding lurus dengan tegangan keluaran

Page 66: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

76

B. Saran

Saran yang dapat dilakukan untuk penelitian selanjutnya adalah sebagai berikut:

1. Dalam proses pengukuran tegangan tinggi disarankan menggunakan resistor

yang besar untuk mengukur tegangan tinggi secara langsung agar pengukuran

tegangan tinggi lebih akurat.

2. Menggunakan lebih banyak flyback dan driver untuk meningkatkan keluaran

tegangan tinggi.

Page 67: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

DAFTAR PUSTAKA

Almetwally, A.A., El-Sakhawy, M., Elshakankery, M.H. dan Kasem, M.H. 2017.

Technology of Nano-Fibers : Production Techniques and Properties - Critical

Review. Textile Association, 78(1): 5–14.

Anonim. 2012. Introducing a new serial (SPI) 8-digit seven segment LED display

module using MAX7219 - Embedded Lab. Tersedia di http://embedded-

lab.com/blog/introducing-a-new-serial-spi-8-digit-seven-segment-led-

display-module-using-max7219/. Diakses pada 3 September 2018.

Anonim. 2017. Bagian dan Fungsi Pin Kaki Flyback. Tersedia di

https://panduanteknisi.com/bagian-dan-fungsi-pin-kaki-flyback.html.

Diakses pada 6 September 2018.

Anonim. 2018. ZVS Tesla Coil Flyback Driver Module. Datasheet, 1: 1–4.

Habsari, K.M., Wijono, W. dan Djoko, H.S., D.J. 2017. Metode Flyback pada

Pembangkitan Tegangan Tinggi untuk Aplikasi Plasma Electrolytic

Oxidation. Jurnal Nasional Teknik Elektro dan Teknologi Informasi

(JNTETI), 6(3): 374–379.

Halim, F.R., Suwandi dan Suhendi, A. 2016. Rancang Bangun Syringe Pump

menggunakan Motor Stepper Berbasis Arduino. e-Proceeding of

Engineering, 3(2): 2078–2085.

Hapidin, D.A., Saleh, I., Khairurrijal dan Munir, M.M. 2017. Design and

Development of a Series-Configuration Mazzilli Zero Voltage Switching

Flyback Converter as a High-Voltage Power Supply for Needleless

Electrospinning. Procedia Engineering, 170: 509–515.

Hong, S.S., Ji, S.K., Jung, Y.J. dan Roh, C.W. 2010. Analysis and Design of a

High Voltage Flyback Converter with Resonant Elements. Journal of Power

Electronics, 10(2): 107–114.

Hsu, W.-C., Chen, J.-F., Hsieh, Y.-P. dan Wu, Y.-M. 2017. Design and Steady-

State Analysis of Parallel Resonant DC-DC Converter for High-Voltage

Power Generator. IEEE Transactions on Power Electronics, 32(2): 957–966.

Huang, Z.M., Zhang, Y.Z., Kotaki, M. dan Ramakrishna, S. 2003. A Review on

Polymer Nanofibers by Electrospinning and Their Applications in

Nanocomposites. Composites Science and Technology, 63(15): 2223–2253.

Page 68: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

78

Instruments, T. 2016. Switching Regulator Fundamentals. Datasheet, 1(1): 1–28.

Junaidi dan Prabowo, Y.D. 2018. Project Sistem Kendali Elektronik Berbasis

Arduino. Bandar Lampung: Aura.

Kawasaki, E.S. dan Player, A. 2005. Nanotechnology, Nanomedicine, and The

Development of New, Effective Therapies for Cancer. Nanomedicine:

Nanotechnology, Biology, and Medicine, 1(2): 101–109.

Koo, G.-B. dan Youn, M.-J. 2004. A New Zero Voltage Switching Active Clamp

Flyback Converter. IEEE Power Electronics, 1(1): 508–510.

Li, D. dan Xia, Y. 2004. Electrospinning of Nanofibers: Reinventing The Wheel.

Advanced Materials, 16(14): 1151–1170.

Li, W.J., Laurencin, C.T., Caterson, E.J., Tuan, R.S. dan Ko, F.K. 2002.

Electrospun nanofibrous structure: A novel scaffold for tissue engineering.

Journal of Biomedical Materials Research, 60(4): 613–621.

Marpik 2016. Arduino Nano CH340 – Schematics and Details. Tersedia di

http://actrl.cz/blog/index.php/2016/arduino-nano-ch340-schematics-and-

details/. Diakses pada 6 September 2018.

McClusky, S.L. 2010. High Voltage Resonant Self-Tracking Current-Fed

Converter. San Luis Obispo: California Polytechnic State University.

Miyan, H., Tavade, C.M., Deshpande, L.M. dan Prashanth, R.S. 2012. Design and

Implementation of High Frequency Transformer for SMPS Based Flyback

DC-DC Converter. International Journal of Engineering and Technology,

4(6): 494–499.

Munir, M.M., Khairurrijal dan Hapidin, D.A. 2015. Designing of a High Voltage

Power Supply for Electrospinning Apparatus Using a High Voltage Flyback

Transformer (HVFBT). Applied Mechanics and Materials, 771: 145–148.

Persada, E.M. 2017. Presisi dan Akurasi. Tersedia di

http://www.eralika.com/article/presisi-dan-akurasi/. Diakses pada 25 Maret

2019.

Pratiwi, N.A., Karnoto dan Syakur, A. 2018. Perancangan Pembangkit Tegangan

Tinggi Implus 11,20 kV dengan Menerapkan Zero Voltage Switching (ZVS)

pada Konverter Flyback. Transmisi, 20(1): 8–14.

Purnawati, D., Nugraheni, A.D., Laraswati dan Shalihah, H. 2000. Pembuatan

Nanofiber Polivinil Alkohol ( PVA ) dengan Metode Electrospinning sebagai

Masker Debu Vulkanik. Journal Fisika Indonesia, 21(1): 24–26.

Rajak, A., Sawitri, A., Munir, M.M., Khairurrijal dan Iskandar, F. 2016. Synthesis

of Electrospun Nanofibers Membrane and Its Optimization for Aerosol Filter

Application. KnE Engineering, 1(1): 1–7.

Ramachandran, G. 2013. Zero Voltage Switching DC-DC Converter With High

Voltage Gain and High Power Application. International Journal of

Scientific & Engineering Research, 4(5): 404–407.

Page 69: New RANCANG BANGUN SUMBER TEGANGAN TINGGI (HIGH …digilib.unila.ac.id/56984/3/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · 2019. 6. 11. · rancang bangun sumber tegangan tinggi (high voltage)

79

Santoso, W.B., Santoso, B., Sukandar dan Susila, I.P. 2015. Pengatur Catu Daya

Tegangan Tinggi Perangkat Mammografi MX-13 Berbasis Pulse Width

Modulation. Jurnal Perangkat Nuklir, 9(2): 91–101.

Sukaryono dan Kurnia, E. 2014. Perencanaan dan Pembuatan Simulasi Alat

Pembangkit Tegangan Impuls Maksimum 150 kV Sebagai Alat Bantu

Pengujian Bahan Isolator. Journal Energy, 4(2): 48–58.

Supani, A. dan Azwardi 2015. Penerapan Logika Fuzzy dan Pulse Width

Modulation untuk Sistem Kendali Kecepatan Robot Line Follower. INKOM,

9(1): 1–10.

Syahwil, M. 2017. Panduan Mudah Belajar Arduino menggunakan Simulasi

Proteus. Yogyakarta: Andi Offset.

Tamuri, A.R., Bidin, N. dan Mad Daud, Y. 2009. Nanoseconds Switching for

High Voltage Circuit using Avalanche Transistors. Applied Physics

Research, 1(2): 25–29.

Tecnology, S.W. 2011. Segment Digit LED Display User’s Manual. Datasheet,

1(1): 1–51.

Wahyudi, T. dan Sugiyana, D. 2011. Pembuatan Serat Nano Menggunakan

Metode Electrospinning. Balai Besar Tekstil, 26(1): 29–34.

Wnek, G.E., Carr, M.E., Simpson, D.G. dan Bowlin, G.L. 2003. Electrospinning

of Nanofiber Bibrinogen Structures. Nano Letters, 3(2): 213–216.

Yoshida, K., Ishii, T. dan Nagagata, N. 2003. Zero Voltage Switching Approach

for Flyback Converter. IEEE, 12(1): 324–329.

Yoshimoto, H., Shin, Y.M., Terai, H. dan Vacanti, J.P. 2003. A Biodegradable

Nanofiber Scaffold by Electrospinning and Its Potential for Bone Tissue

Engineering. Biomaterials, 24(12): 2077–2082.

Yun, K.M., Hogan, C.J., Matsubayashi, Y., Kawabe, M., Iskandar, F. dan

Okuyama, K. 2007. Nanoparticle Filtration by Electrospun Polymer Fibers.

Chemical Engineering Science, 62(17): 4751–4759.

Yunus, Y., Trisanyoto, N. dan Ekasakti, A. 2016. Analisis Transformator Flyback

Sebagai Pembangkit Tegangan Tinggi untuk Pesawat Sinar-X Medik.

Prosiding SNATIF. hal.367–374.