Jurnal: Elektrika Borneo (JEB) Vol.
No.
Oktober 2021, hlm.
p-ISSN 2443-0986
e-ISSN 2685-001X
IMPLEMENTASI AUTO VOLTAGE REGULATOR PADA SISI BEBAN
ENERGI LISTRIK
Nur liya1.
Abdul Muis Prasetia 2 Jurusan Teknik Elektro Univesitas Borneo Tarakan.
Kalimantan Utara 105nurliya@gmail.
electric@gmail.
AbstractAi Electrical energy is one of the basic needs in the present era, most human activities require electrical energy, so an increase in the need for electrical energy also increases, resulting in increased system problems.
Voltage instability can also result in system problems and poor quality of electrical With a protection system, devices related to electricity will be safe and avoid damage.
Auto Voltage Regulator is used to improve the voltage value at the point where the tool is Auto Voltage Regulator (AVR) which is often used is a type of autotransformator.
In this study, the PWM (Pulse Width modulatio.
dimmer is implemented as an AVR.
Dimmer is an electronic circuit that modifies the form of a pure AC (Alternative Curren.
signal into a modulated signal so that the output voltage can be adjusted.
The results of the test by providing a variety of different voltage input values.
The system is obtained by providing an input value of 195 with a system output of 194, but if the system is given an input above the Set Point, the system is able to reduce the voltage up to 220 volts.
Auto Voltage Regulator memperbaiki nilai tegangan pada titik dimana alat itu Auto Voltage Regulator (AVR) pada dasarnya merupakan sebuah autotransformator dengan banyak tap pada sisi sekundernya.
Komponen utamanya adalah mekanisme tap changing dan pengendaliannya.
Tiap Auto Voltage Regulator (AVR) biasanya dilengkapi oleh peralatan yang bisa mengendalikan perubahan tap secara otomatis berdasarkan tegangan yang masuk walaupun pada saat itu Auto Voltage Regulator (AVR) dalam keadaan berbeban.
Tetapi desain atau peralatan tersebut membutuhkan ruang yang besar dengan kata lain bentuk dari AVR memiliki body yang cukup besar.
Dimmer merupakan rangkaian elektronika yang memodifikasi bentuk sinyal AC (Alternative Curren.
murni menjadi sinyal termodulasi sehingga tegangan keluaran dapat diatur.
Dimmer yang lebih komplek menggunakan PWM (Pulse Width Modulaio.
sebagai Dimmer PWM ini mampu menghasilkan tingkatan daya yang kecil sebesar, 0.
025 Watt sehingga pengendalian menjadi lebih presisi.
Berdasarkan permasalahan yang diuraiakan pada paragraf sebelumnya maka peneliti akan mendesain alat AVR dengan menggunakan dimmer.
Dimana desain AVR dengan menggunakan dimmer lebih kecil dibandingkan dengan tipe autotransformator KeywordsAiVoltage instability.
Automatic Voltage Regulator (AVR), electrical energy.
IntisariAi Energi listrik merupakan satu dari kebutuhan pokok di era sekarang, sebagian besar aktifitas manusia membutuhkan energi listrik.
Maka peningkatan akan kebutuhan energi listrik pun bertambah, mengakibatkan permasalahan pada sistem bertambah.
Ketidakstabilan pada tegangan dapat mengakibatkan pula permasalahan pada sistem dan buruknya kualitas daya listrik.
Adanya sistem proteksi maka perangkat yang berhubungan dengan listrik akan menjadi aman dan terhindar dari kerusakan.
Auto Voltage Regulator digunakan untuk memperbaiki nilai tegangan pada titik dimana alat itu dipasang.
Auto Voltage Regulator (AVR) yang sering digunakan merupakan tipe Pada mengimplementasikan dimmer PWM (Pulse Width modulatio.
sebagai AVR.
Dimmer merupakan rangkaian elektronika yang memodifikasi bentuk sinyal AC (Alternative Curren.
murni menjadi sinyal termodulasi sehingga tegangan keluaran dapat diatur.
Hasil dari pengujian dengan memberikan berbagai macam nilai masukkan tegangan yang berbeda-beda.
Didapatkan sistem dengan memberikan nilai input sebesar 195 dengan keluaran sistem juga sebesar 194, tetapi bila sistem diberikan masukkan diatas Set Point maka sistem mampu menurunkan tegangan sampai dengan 220 II.
LANDASAN TEORI
Zero Crossing Detector Zero crossing detector adalah rangkaian yang digunakan untuk mendeteksi gelombang sinus AC 220 Volt saat melewati titik nol.
Seberangan titik nol yang dideteksi adalah peralihan dari positif menuju negatif dan peralihan negatif menuju positif .
Rangkaian zero crossing berfungsi untuk mengkonversi sinyal sinusoida arus dan tegangan menjadi sinyal step.
Kata KunciAiKetidakstabilan tegangan.
Automatic Voltage Regulator (AVR), energi listrik.
PENDAHULUAN
Gambar 1.
Rangkaian Zero Crossing Nur liya.
Implementasi Auto Voltage Regulator Pada Sisi Beban Energi Listrik A 26 Dimmer Dimmer memodifikasi bentuk sinyal ac murni menjadi sinyal terpotong-potong sehingga daya keluaran bisa diatur.
Pemotongan sinyal ac ini berguna sebagai peredup lampu, memperlambat motor, mengatur pemanasan dan lainnya.
Dimmer yang lebih komplek menggunakan PWM (Pulse Width Modulaio.
sebagai pengendalinya.
PWM bisa dihasilkan oleh rangkaian SCR, chip/IC PWM atau Dimmer PWM ini mampu menghasilkan tingkatan daya yang kecil, sehingga pengendalian menjadi lebih presisi.
Dimmer PWM bisa dikategorikan menjadi dua macam yaitu:
Penyalaan berdasarkan titik nol.
Waktu penyalaan bergantung pada saat sinyal menyentuh nilai nol.
Maka dibutuhkan mekanisme untuk mendeteksi waktu sinyal tersebut bernilai 0.
Komponen Silicon Controller Rectifier (SCR) memiliki sifat forward blocking, forward conduction, dan reverse blocking, maka komponen ini cocok digunakan sebagai dimmer elektronik.
Pada aplikasi dimmer digital, perlintasan titik nol harus dideteksi terlebih dahulu sebelum melakukan menyalaan.
Pendeteksian nilai nol bisa dilakukan dengan rangkaian zero crossing detector.
Penyalaan Bebas Waktu penyalaan dimmer tidak dipengaruhi oleh nilai nol, pengaturan dimmer PWM lebih diutamakan pada frekuensi PWM-nya.
Dimmer lampu akan terlihat berkedip jika frekuensi tidak sama.
Untuk mengatasi permasalahan tersebut rangkaian peredup lampu .
didesain dengan penggunaan frekuensi yang lebih tinggi dari frekuensi sinyal AC tanpa memperhatikan waktu nol dan nilai frekuensinya.
memperoleh kinerja sistem secara keseluruhan dan mengklarifikasi hasil tersebut terhadap tujuan yang telah ditetapkan.
Apabila belum memenuhi tujuan maka perlu dikaji lebih lanjut Mengenai gagasan alternatif agar tujuan yang telah ditetapkan dapat dicapai.
Penarikan kesimpulan jika hasil evaluasi menunjukkan bahwa tujuan penelitian telah tercapai maka akan ditarik kesimpulan untuk menegaskan bahwa gagasan yang diusulkan berhasil menyelesaikan permasalahan dan memenuhi tujuan penelitian.
Mulai Studi Literatur Perancangan Sistem Dimmer Sensor Mikrokontroler Perancangan Program Pengujian :
Kalibrasi Sensor ZMPT 101B Pengujian Zero Crossing Detector Pengujian Keluaran Dimmer Pengujian Sistem Keseluruhan Tidak Pengujian sukses 0utput = 220V i.
METODE PENELITIAN
Metode Penelitian Pada penelitian ini melakukan beberapa metode diantaranya ialah :
Studi Literatur yaitu mengumpulkan beberapa literatur yang berkaitan dengan dengan penelitian ini diantaranya jurnal-jurnal ilmiah, buku referensi dan sumber-sumber lainya.
Perancangan sistem AVR (Auto Voltage Regulato.
Pada metode ini memfokuskan peneliti untuk merancang dari sistem AVR.
Perancangan sistem terdiri dari alat-alat yang dibutuhkan dan dihubungkan dimulai dari dimmer, sensor dan mikrokontroler.
Perancangan program mengenai alat AVR (Auto Voltage Regulato.
, pada perancangan program peneliti menggunakan mikrokontroler dimana program yang digunakan Bahasa program yang sekiranyan dimengerti oleh sistem dan tepat.
Pengujian pertama yaitu menguji hardware yang Pengujian ini berfungsi untuk mengetahui apakah hardware dalam kondisi bagus, dapat difungsikan dengan baik untuk sistem AVR.
Pengujian terakhir menggabungkan hardware sesuai dengan sistem dan dilakukan pengujian keseluruhan untuk mengetahui apakah sistem sudah sesuai dengan tujuan dari penelitian yang dilakukan.
Analisis hasil pengujian melakukan analisis hasil pengujian untuk Analisi dan Kesimpulan Selesai Gambar 2.
Diagram alir penelitian Perancangan Sistem Gambar 3 merupakan diagram blok sistem perancangan peralatan sederhana :
Dimmer Zero Triac Crossing Mikrokontroler Sensor Output Mikrokontroler Pengirim Sp 220 Gambar 3.
Diagram blok perancangan sistem Sistem diatas merupakan gambaran umum dari perancangan alat dimana komponen utama dari sistem merupakan dimmer yang terdiri dari zero crossing detector dan Triac.
Tegangan awal akan langsung diinputkan pada dimmer bila output dari dimer belum sesuai dengan setpoint terbaca melalui sensor tegangan yang dipasang Nur liya.
Implementasi Auto Voltage Regulator Pada Sisi Beban Energi Listrik A 27 pada output dimmer dan data tersebut akan dikirim pada mikrokontroler utama hasil dari data tersebut akan menjadi nilai error untuk menjadi inputan dimmer dan dimmer akan menurunkan nilai tegangan hal ini akan berlanjut sampai nilai tegangan yang diinginkan.
Pada gambar 4 merupakan diagram alir dari program Mulai Data Sensor Proses (Dimme.
Rangkaian zero crossing detector berfungsi untuk mendeteksi perpotongan gelombang sinus dengan zero point pada tegangan AC, sehingga dapat menentukan waktu acuan pada TRIAC dan menentukan posisi perubahan tegangan.
Dengan menggunakan rangkaian Zero crossing detector ini, kita dapat mendeteksi zero point sekaligus mengubah suatu sinyal sinusoida menjadi sinyal Perpotongan titik nol yang terdeteksi adalah pada saat peralihan dari siklus positif menuju siklus negative dan peralihan dari siklus negative menuju siklus positif.
Sinyal acuan .
ero poin.
akan digunakan sebagai interupsi eksternal mikrokontroller dan selanjutnya mikrokontroller akan mengatur dan membangkitkan sinyal PWM untuk memicu gate TRIAC.
Reset BTN
AREF
RESET
V = 220 V
GND
Selesai ANALOG IN DIGITAL
(PWM)
POWER
ARDUINO
Tidak 33 kE 33 kE 4N25 Gambar 6.
Skematik Pengujian Zero Crossing Detektor Gambar 4.
Diagram alir program
VCC
1AAF
R12
VCC
R9 100kE
VCC
10kE 1 AA F
VCC
R5_1
50kE LM358
R5_2
R11
820 kE 10kE
LM358
10kE Gambar 5.
Rangkaian sensor .
Pengujian Zero Crossing Detector Zero crossing detector merupakan rangkaian elektronik yang berfungsi untuk mendeteksi persilangan nol yang ada pada tegangan AC.
Rangkaian Zero Crossing Detector akan memberikan output berupa pulsa sempit pada saat terjadi persilangan nol pada tegangan AC yang di deteksi.
DIGITAL
(PWM)
TX 2
RX >1
R10
GND
ARDUINO
R3 10kE
RESET
ANALOG IN
ANALOG IN
DIGITAL
(PWM)
GND
POWER
GND
ARDUINO
RESET
VCC
01 AA F
05 AA F
AREF
POWER
VCC
AREF
Reset BTN
01 AA F
Pengujian keluaran dimmer Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui keluaran sinyal dimmer pengaruh terhadap frekuensi dan tegangan sinyal keluaran.
Rangkaian pengujian dimmer terlihat pada Reset BTN Program dari sistem belum menggunakan metode.
Data yang dimaksud pada gambar yaitu pembacaan dari sensor ZMPT101B.
Proses melakukan pengolahan data dari sensor, data yang diterima akan menjalankan dimmer untuk menurunkan nilai tegangan ketika belum mencapai 220 V makan akan diproses ulang sampai dengan tegangan 220 V dan selesai.
Tahapan Pengujian Dalam penelitian ini memiliki beberapa pengujian.
Tujuan dari pengujian ini untuk mengetahui tingkat keberhasilan alat yang dibuat.
Adapun persamaan yang digunakan sebagai berikut.
Beberapa pengujian yang dilakukan sebagai berikut:
Kalibrasi dan Pengujian Sensor Tegangan Sensor yang dapat bekerja dengan baik yaitu sensor yang memiliki sifat linieritas yang baik, artinya nilai output dari sensor akan naik ataupun turun sesuai dengan naik atau turunnya input dari sensor.
Untuk menentukan tingkat linieritas sensor dapat dilakukan dengan mencari koefisien korelasi antara input dan output dari sensor.
MOC3022
01 AA F
Gambar 7.
Rangkaian Pengujian Dimmer .
Pengujian sistem secara keseluruhan Dalam pengujian keseluruhan yang di maksud ialah pengujian keluaaran AVR (Auto Voltage Regulato.
terhadap beban lampu.
Pengujian ini diharapkan AVR (Auto Voltage Regulato.
dapat menurunkan tegangan dengan frekuensi 50 Hz dan gelombang sinus.
Pengujian membandigkannya dengan output.
Nur liya.
Implementasi Auto Voltage Regulator Pada Sisi Beban Energi Listrik A 28
AREF
ARDUINO
RESET
VCC
GND
ANALOG IN
DIGITAL
(PWM)
POWER
GND
05 AA F
R6 39E
01 AA F
MOC3022
33 kE 470E
33 kE 4N25
01 AA F
Reset BTN
GND
ANALOG IN
DIGITAL
(PWM)
GND
POWER
ARDUINO
RESET
VCC
R3 10kE
01 AA F
VCC
R9 100kE
R5_1
50kE LM358
VCC
10kE 1 AA F
VCC
AREF
R10
1AAF
R12
VCC
VCC
R5_2
R11
820 kE 10kE
Tegangan Input
(V)
Tegangan peak to peak
(V)
LM358
10kE Gambar 8.
Rangkaian Pengujian Keseluruhan IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pada bab ini didapatkan dari metode penelitian yang telah dilakukan terhadap rancangan alat untuk mengetahui apakah tujuan dari perancangan alat dari sistem dapat berjalan dengan baik.
Kalibrasi dan Pengujian Sensor Tegangan Dalam membuat sebuah alat digital, sensor-sensor yang digunakan terlebih dahulu dikalibrasi.
Sensor yang dapat bekerja dengan baik yaitu sensor yang memiliki sifat linieritas yang baik, artinya nilai output dari sensor naik maupun turun sesuai dengan inputan.
Untuk mencari tingkat linieritas dapat dilakukan dengan mencari koefisien korelasi antara input dan output sensor menggunakan metode regresi Linier.
Kalibrasi Sensor Pada tahapan kalibrasi sensor dengan memberikan tegangan yang bervariasi ke sensor.
100V-250V tegangan bolak-balik dengan step tetap yaitu 5V.
Hasil yang didapatkan sebagai berikut.
Tabel 1
Tabel kalibrasi sensor
Tegangan Input
Tegangan peak to peak
(V)
(V)
Berdasarkan tabel didapatkan grafik linieritas sensor tegangan dan persamaan linieritas dari sensor dengan menggunakan Microsoft Exel.
Dalam pengujian linieritas variabel yang dicari adalah tegangan input terhadap tegangan output sensor tegangan.
Vpp (Vol.
Reset BTN RA = 0.
Tegangan input (Vol.
Gambar 9.
Grafik Linieritas Sensor Tegangan Dari gambar 9 dapat dilihat nilia R2 atau nilai korelasi untuk sensor tegangan adalah 0.
9992, memiliki tingkat hubungan linieritas yang sangat tinggi.
Dikatakan nilai linieritas sangat rendah dikarenakan nilai hubungan atau korelasi antara dua variabel yang dibandingkan antara pembacaan dari sensor dan tegangan input memiliki nilai korelasi antara 0.
8 sampai dengan 1.
Berdasarkan grafik dengan persamaan y = 0.
11, digunakan untuk mengakses sensor.
Pengujian Sensor Tegangan Pengujian ini dilakukan dengan mengukur tegangan dengan mengubahnya dari tegangan 150V-250V, dengan membandingkan hasil pengukuran dari sensor terhadap Voltmeter digital.
Hasil pengujian pada tabel 2.
Tabel 2 Data hasil pengujian sensor tegangan Voltmeter Sensor (V) Error (%) (V) Nur liya.
Implementasi Auto Voltage Regulator Pada Sisi Beban Energi Listrik A 29 Rata-rata Nilai presentasi kesalahan (Erro.
dalam pengujian sensor tegangan tersebut dengan error rata-rata adalah 181% sehingga sensor tegangan yang sudah dikalibrasi dapat digunakan.
Pengujian Zero Crossing Detector Pengujian ini untuk memastikan Zero Crossing Detector pada rangkaian bekerja dengan baik dengan menampilkan gelombang output dari rangkaian.
Dapat dilihat pada gambar 10.
Menghitung nilai frekuensi dengan :
= T = 0.
02 = 50 Hz Menghitung nilai tegangan puncak ke puncak:
Vpp
= Oc kotak Vertikal y ycOycuycoyc/yccycnyc = 8 y 50
= 400 V
Menghitung nilai tegangan puncak dengan :
ycO = ycyycy = 2 = 200 V Menghitung nilai tegangan asli dengan :
Vrms = Vp y Oo2 = 200y Oo2 = 141.
Tabel 3 Hasil keluaran PWM Duty Cycle (%) Gambar 10.
Gelomban zerro crossing detector dan sinusoidal 220 Volt Pada gambar diatas zero crossing ditunjukkan pada gelombang bewarna biru dan berwana kuning merupakan tegangan AC.
Zero crossing mencari persilangan nol dengan tegangan 5 VDC, frekuensi 50 Hz.
Zero crossing detector mendeteksi persilangan nol setiap setegah Pengujian Keluaran Dimmer Pengujian Dimmer disini dengan mengubah-ubah nilai PWM dan mengukur outputnya dengan osiloskop.
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah output dari dimmer sudah bekerja dengan baik dengan menghitung nilai frekuensi dan tegangan dimmer dari gelombang output osiloskop.
Adapun hasil pengujian sebagai berikut.
Tegangan Output (V) Grafik pada gambar 10 merupakan hasil dari data Gambar 11.
Output dimmer duty cycle 45% Menghitung nilai periode dengan :
= Oc kotak Horizontal y ycNycnycoyce/yccycnyc = 4 y 1y10Oe3 = 0.
Gambar 12.
Grafik hubungan Tegangan Keluaran dan Duty Cycle Nur liya.
Implementasi Auto Voltage Regulator Pada Sisi Beban Energi Listrik A 30 Pada pengujian, dimmer dapat menurunkan tegangan sesuai dengan nilai duty cycle yang diberikan.
Dimmer memotong gelombang sinusoidal tetapi tidak merubah nilai frekuensi yang ada sehingga dimmer dapat digunakan pada sistem.
Pengujian keseluruhan Pada pengujian keseluruhan dengan alat ukur multimeter apakah keluaran dari sistem sudah sesuai dengan setpoint yang telah ditentukan masukkan yang digunakan 220-250.
Berdasarkan pengujian ini didapatkan hasil pada tabel 4.
Gambar 14.
Auto Voltage Regulator KESIMPULAN Gambar 13.
Hasil Pengukuran Keluara Sistem Tabel 4 Hasil pengukuran output sistem Tegangan Input (V) Tegangan Output (V) Berdasarkan data dari pengujian keseluruhan, sistem dapat berjalan sesuai dengan yang diinginkan.
Dengan mengubah nilai input sistem dapat menurunkan tegangan berada pada setpoint yang diinginkan.
Pada proses menghilangkan nilai error terjadi osilasi pada Walaupun terjadi osilasi tidak mempengaruhi cahaya lampu.
Proses dari pengujian keseluruhan pada lampiran 4.
Gambar 13 merupakan tampilan dari alat yang sudah disusun rapid an diuji.
Dari percobaan dan pemabahasan pada bab sebelumnya didapat beberapa kesimpulan antara lain:
Penggunaan sensor ZMPT101B baik digunakan untuk pengukuran tegangan dimana memiliki sensitifitas .
Hasil dari kalibrasi sensor sudah linier dengan hasil pembacaan alat ukur dengan error rata-rata 0.
Perancangan dan program dari alat sudah sesuai dengan kebutuhan, berdasarkan hasil pengujian sistem dapat menurunkan tegangan.
Alat dapat bekerja dengan baik sesuai dengan yang diharapkan dimana ketika tegangan melebihi dari 220
VAC maka alat akan menurunkan tegangan secara REFERENSI