Science Window: contoh laporan projek dimmer

LAPORAN PROJECT

AC PHASE CONTROL DIMMER FOR LAMP

Untuk memenuhi tugas mata kuliah

Elektronika Daya

Yang dibina oleh:

Aripriharta, S.T

KELOMPOK 13 :

SRI RAHAYU (110534406819)

ADI PRATAMA (110534406835)

DICKO FIKRI F.P. (110534406844)

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PRODI S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

NOVEMBER 2012

I. PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

AC adalah bentuk tenaga listrik yang biasanya dikirimkan ke bisnis dan tempat tinggal. Biasanya gelombang dari listrik AC sirkuit adalah gelombang sinus . Dalam aplikasi tertentu, bentuk gelombang yang berbeda digunakan, seperti segitiga atau gelombang persegi . Audio dan radio sinyal yang dibawa pada kabel listrik juga contoh arus bolak-balik.

Seperti yang kita ketahui bahwa arus AC banyak digunakan di bisnis-bisnis atau pada pabrik-pabrik. Di Indonesia ini sumber arus AC satu-satunya berasal dari PLN (Perusahaan Lisrik Negara) dengan outputan sebesar 220 Volt. Namun kebutuhan akan sumber AC itu bermacam-macam, tidak semua perusahaan/pabrik-pabrik selalu membutuhkan arus AC dengan tegangan 220 Volt. Oleh karena itu dibutuhkan pengontrol untuk tegangan AC yang dapat di setel sesuai selera.

Pada pembahasan kali akan dibahas AC PHASE CONTROL FOR LAMP 10 Watt. Dimana tegangan sumber AC yang masuk dapat dikontrol secara manual dengan menggunakan potensiometer untuk menyalakan lampu. Dengan AC Phase Control ini kita dapat mengontrol redup terang AC dengan tegangan yang diberikan dari rangkaian tersebut.

1.2 TUJUAN PEMBUATAN ALAT

AC phase control dimmer merupakan salah satu hasil perkembangan mahasiswa untuk menerapkan ilmu yang dipelajari dari matakuliah elektronika daya, sehingga mahasiswa dapat lebih memahami, mengerti serta paham apa yang telah dipelajari. AC phase control dimmer adalah rangkaian untuk pengaturan beban resistif.

1.3 RUMUSAN MASALAH

Dari paparan di atas maka permasalahan pada projek ini adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana blok diagram rangkaian dimmer yang digunakan?

2. Bagaimana prosedur perencanaan rangkaian dimmer?

3. Serta bagaimana hasil dan analisis dari uji coba alat?

1.4 BATASAN MASALAH

Perlu diberikan beberapa batasan permasalahan dengan tujuan agar pembahasan tidak meluas dan menyimpang dari tujuan. Adapun batasan permasalahan adalah sebagai berikut:

1. Membuat alat dengan rangkain dimmer yang sederhana.

2. Menganalisis hasil uji coba alat yang sudah dibuat.

II. DASAR TEORI

2.1 TRIAC

Inti dari rangkaian ini adalah penggunaan Triac BT136. Triac tipe ini mempunyai 4 kanal keluaran sehingga dapat mengatur 4 beban sekaligus. Untuk tipe triac ini mampu melewatkan arus 12A dengan karekateristik tegangan block-nya sampai 800VAC tetapi hanya mempunyai satu kanal saja. Triac merupakan komponen 3 elektroda: MT1, MT2, dan gate. Triac biasanya digunakan pada rangkaian pengendali, penyakelaran, dan rangkian pemicu/trigger. Oleh karena aplikasi triac yang demikian luas maka komponen triac biasanya mempunyai dimensi yang besar dan mampu diaplikasikan pada tegangan 100V sampai 800V dengan arus beban dari 0.5A sampai 40A.

Gambar 1. Struktur dan simbol Triac

Jika terminal MT1 dan MT2 diberi tegangan jala-jala PLN dan gate dalam kondisi mengambang maka tidak ada arus yang dilewatkan oleh triac (kondisi idel) sampai pada tegangan ‘break over’ triac tercapai. Kondisi ini dinamakan kondisi off triac. Apabila gate diberi arus positif atau negatif maka tegangan ‘break over’ ini akan turun. Semakin besar nilai arus yang masuk ke gate maka semakin rendah pula tegangan ‘break over’nya. Kondisi ini dinamakan sebagai kondisi on triac. Apabila triac sudah ‘on’ maka triac akan dalam kondisi on selama tegangan pada MT1 dan MT2 di atas nol volt. Apabila tegangan pada MT1 dan MT2 sudah mencapai nol volt maka kondisi kerja triac akan berubah dari on ke off. Apabila triac sudah menjadi off kembali, triac akan selamanya off sampai ada arus trigger ke gate dan tegangan MT1 dan MT2 melebihi tegangan ‘break over’nya. ( http:/iddhien.com )

2.2. RESISTOR

Merupakan salah satu dari komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghambat arus.

2.3. KAPASITOR

Merupakan salah satu dari komponen elektronika yang berfungsi untuk menyimpan tegangan.

2.4. OPTOCOUPLER (MOC 3021)

Merupakan salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai sakelar untuk mengamankan rangkaian.yang bekerja menggunakan sinyal cahaya.

2.5. DIODA

Merupakan semikonduktor yang berfungsi sebagai penyearah tegangan.

2.6. TRANSISTOR (BC549)

Merupakan salah satu dari komponen elektronika yang berfungsi sebagai sakelar otomatis.

2.7. IC NE 555 N

Untuk mengetahui urutan kaki-kaki tersebut adalah sebagai berikut : urutan kaki 1 s/d 8 atau s/d 14 atau s/d 16, apabila dilihat dari atas IC tersebut adalah berlawanan dengan arah putaran jam, dimana hitngan tersebut dimulai dari ujung yang aad coakan atau titik, untuk jelasnya dapat diperhatikan gambar dibawah ini

Gambar 2. Tampilan IC dan Kaki-kakinya

Fungsi masing-masing pin IC 555 :

- Pin 1(Ground). Pin ini merupakan titik referensi untuk seluruh sinyal dan tegangan pada rangkaian 555, baik rangkaian intenal maupun rangkaian eksternalnya.

- Pin 2(Trigger). Berfungsi untuk membuat output high, ini terjadi pada saat level tegangan pin trigger dari High menuju < 1/3 Vcc

- Pin 3(Output). Output mempunyai 2 keadaan, High dan Low

- Pin 4(Reset). Pada saat low, pin 4 akan reset. Pada saat reset, output akan Low. Supaya bisa bekerja, pin 4 harus diberi High.

- Pin 5(Voltage Control). Jika pin 5 diberi tegangan, maka level tegangan threshold akan berubah dari 2/3 Vcc menjadi V5. Level tegangan trigger akan berubah dari 2/3 Vcc menjadi V5

- Pin 6(Threshold). Untuk membuat output Low, terjadi pada saat tegangan pin 6 dari Low menuju > 1/3 Vcc

- Pin 7(Discharge). Output Low, pin 7 akan Low Impedance. Output High, pin 8 akan High Impedance.

- Pin 8 (Vcc). Pin ini untuk menerima supply DC voltage yang diberikan. Biasanya akan bekerja jika diberi tegangan 5 –12V(maksimum 18 V).

http://yosmedia.blogspot.com/2009/08/mengenal-ic-timer-555.html

# CARA KERJA IC 555

Apabila supply diberikan, Vcc=0 Volt. Kaki 2 memberi trigger dari tegangan yang tinggi (Vcc) menuju 1/3 Vcc(<1/3 Vcc), kaki 3(output) akan high dan pada saat tersebut kaki 7 mempunyai nilai hambatan yang besar terhadap Ground atau kaki 7 akan High Impedance. C1 diisi melalui Vcc à R1 à R2 à C1, Setelah 0,7 (R1+R2) C1 detik, maka tegangan C1=2/3 Vcc. Sehingga kaki 3(ouput) akan Low, pada saat tersebut, kaki 7 akan mempunyai nilai hambatan yang rendah sekali terhadap Ground atau pin 7 akan Low Impedance. C1 membuang muatan, setelah 0,7(R2) C1 detik, maka Teg C1=1/3 Vcc. Trigger terjadi lagi sehingga output akan High. Pin 7 akan high Impedance dan C1 diisi kembali.

http://yosmedia.blogspot.com/2009/08/mengenal-ic-timer-555.html

III. METODE

A. PROSEDUR

1. Blok Diagram Alat

2. Prosedur Perancangan

a. Rangkaian AC Phase Control untuk lampu dibuat menggunakan Dimmer dengan pemicu TRIAC.

b. Mencari contoh rangkaian dimmer dan mencari data sheet dari komponen yang di butuhkan.

c. Membuat prototype dari rangkaian dimmer tersebut. Setelah itu membuat satu persatu dari bagian rangkaian menggunakan Express PCB.

d. Pertama membuat rangkaian Penyearah, rangkaian yang digunakan adalah rangkaian pada Power Supply. Pada rangkaian tersebut terdiri dari beberapa komponen yaitu transformator, diode bridge, diode 1N4001 dan kapasitor 1000 µF 16 V. tegangan AC dari PLN akan diatur keluarannya oleh Transformator. Keluaran dari transformator akan disearahkan oleh diode jembatan gelombang penuh dan sinyal output tegangan ripplenya akan dihaluskan oleh kapasitor.

e. Kedua membuat rangkaian zero crossing detector (ZCD). Output dari rangkaian penyearah itu di hubungkan dengan input rangkaian zero crossing detector (ZCD) kemudian output ZCD diteruskan dengan input pada IC timer. Dan IC timer tersebut diberi vcc dan ground agar bisa bekerja.

f. Dan yang terakhir membuat rangkaian control (triac), output dari IC timer tersebut dihubungkan dengan optocoupler, dan dari optocoupler dihubungkan ke gate dari triac. Lalu dari triac di hubungkan ke load (lampu) yang diberi tegangan AC 220 volt.

3. Alat dan Bahan

Resistor 10 K Ω 2 buah

Resistor 1 K Ω 8buah

Resistor 4,7 K Ω 2 buah

Resistor 100K Ω 1 buah

Resistor 180 Ω 1 buah

Resistor 1 M Ω 1 buah

Potensio 500 K Ω 1 buah

Kapasitor 1 n F 1 buah

Kapasitor 1µ F 1 buah

Kapasitor 1000 µ F 1 buah

Kapasitor 104J 2 buah

Dioda 1N4001 1 buah

SCR BT 136 2 buah

IC NE555N 1 buah

Opto-coupler MOC 3021 1 buah

PCB 2 buah

Trafo 1A, 0 1 buah

Transistor BC 549 3 buah

Dioda bridge 2A 1 buah

Fuse 4A 1 buah

Diac DB3 1 buah

Terminal 3 buah

Fitting lampu 1 buah

Kabel secukupnya

B. HASIL DAN ANALISIS

1. Hasil Uji Coba Alat

Pada rangkaian dimmer ini kami menguji dengan beban resistif yaitu lampu, percobaan ini menghasilkan penaikan dan penurunan tingkat keterangan lampu. Dengan arus output 0,03 A saat input tegangan AC 220 volt yang diubah ke tegangan DC 9 volt pada saat kondisi 100 %.

2. Gambar Uji Coba Alat

Gambar 5. Lampu dalam kondisi mati.

Gambar 6. Lampu dalam kondisi redup.

Gambar 7. Lampu dalam kondisi agak terang.

Gambar 8. Lampu dalam kondisi terang.

3. Hasil Outputan Sinyal Alat

Gambar 9. Dalam Kondisi 100%

Gambar 10. Dalam Kondisi 60%

Gambar 11. Dalam Kondisi 50%

Gambar 12. Dalam Kondisi 25%

Gambar 13. Dalam Kondisi 0%

4. Hasil Uji Simulasi

5. Sub Circuit

6. Analisis

Tegangan AC 220 volt pada sekunder transformator diubah menjadi tegangan DC 9 volt lalu melewati diode jembatan penyearah gelombang penuh. Sebuah kapasitor (C1) digunakan untuk menghaluskan tegangan ripple dari penyearah tegangan 9 volt DC. 9 volt DC ini akan digunakan sebagai catu daya dari rangkaian trigger. Dioda D1 berfungsi untuk memaksimalkan rangkaian zero crossing detector (ZCD) agar bekerja dengan baik, sedangkan zero crossing detector berfungsi sebagai pembaca sudut picu agar dimulai dari 0⁰.

Output dari ZCD di sambung dengan input pemicu timer 555 pada input pin 5. rheostat R9 digunakan untuk mengontrol delay maksimum dari IC timer 555, sehingga dihasilkan tegangan kontrol yang maksimum, sehingga tidak akan melebihi panjang periode yang di tentukan pada IC 555 tersebut. Untuk mengontrol tegangan pada IC 555 dengan menggunakan potensio meter 500KΩ.

IV. PENUTUP

4.1 KESIMPULAN

Dapat digunakan dalam pengaplikasian skala kecil contoh seperti penerangan taman, jalan, rumah. Jika untuk skala besar seperti pada mesin-mesin besar tidak cocok penggunaannya karena pada penyalaan pertama hasil PWM kurang halus. Rangkaian dimmer ini banyak diaplikasikan pada beban resistif seperti lampu, motor, mesin-mesin atau peralatan yang mengetur suhu dan kecepatan.

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Projek AC Phase Control Dimmer. Kelompok 5 S1 PTE-A 2010.

Laporan Projek AC Phase Control Dimmer. Kelompok 3 S1 PTE-B 2010.

http://www.unhas.ac.id/elektro/elda/ diakses tanggal 10-11-2012 22.24

http:/iddhien.com diakses tanggal 11-11-2012 19.03

http://yosmedia.blogspot.com/2009/08/mengenal-ic-timer-555.html diakses tanggal 11-11-2012 19.28

http://pcbheaven.com/circuitpages/Voltage_Controlled_AC_Light_Dimmer/ diakses tanggal 11-11-2012 19.56

http://www.alldatasheet.com/view diakses tanggal 12-11-2012 17.13

· BIBLIOGRAPHY PENULIS

1. Nama : Sri Rahayu

Nim : 110534406819

TTL : Malang, 21-07-1992