RANC CANG BA ANGUN UPS U KAP PASITAS S 300 WATT SELA AMA 3 JA AM
LAPORAN N TUGAS A AKHIR
Disu usun Sebagaai Syarat Meenyelesaikann Pendidikan Program Dipploma 3
Oleh :
AN NDIKA A. PA ASARIBU
APR RIMA A. MA ATONDANG G
NIM M. 10050310 003
NIM M. 10050310004
HE ERIKSON M. M TAMBUNA AN
JAN NSOVIAN SA AGALA
NIM M. 10050310 017
NIM M. 1005031019
PROGR RAM STU UDI TEKN NIK LISTRIK JUR RUSAN TE EKNIK E ELEKTRO O POL LITEKNIK K NEGER RI MEDAN N 2013
ABSTRAK
Rancang Bangun UPS Kapasitas 300 VA Selama 3 Jam. Listrik merupakan komponen yang sangat penting bagi kehidupan sehari – hari. Pada akhir – akhir ini PLN khususnya Provinsi Sumatera Utara mengalami gangguan. Hal ini sering menjadi pemicu diadakannya pemadaman bergilir dengan lama pemadaman listrik kurang lebih 3 jam. Permasalahan yang akan dibahas dalam laporan tugas akhir ini adalah perancangan UPS yang dapat mensuplay beban kurang lebih 300 Watt selama 3 jam beserta menghitung besar kapasitas komponen yang akan digunakan seperti: Charging otomatis beserta regulator, baterai, inverter, ATS (Automatic Transfer Switch). Tujuan yang ingin dicapai dalam laporan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui penggunaan UPS sebagai suplay cadangan listrik, yang mana dapat mensuplay beban kurang lebih 300 VA selama 3 jam. serta mengetahui bagaimana ATS bekerja untuk mendeteksi apakah suplay dari PLN terputus atau terhubung secara otomatis, sehingga beban tidak mengalami pemutusan walaupun suplay listrik dari PLN terputus. Hasil analisa yang diperoleh setelah melakukan pengujian alat yaitu beban yang digunakan tidak melebihi dari 300 VA, melainkan di bawah 300 VA. Hal ini dikarenakan rugi – rugi pada komponen seperti trafo dan baterai mempengaruhi lama waktu serta kapaitas daya yang ingin disuplay. Pada baterai tidak dapat terisi penuh 100 % karena terjadi rugi-rugi pada saat pengisian baterai, sehingga hanya terisi 80% saja. Hasil yang dapat disimpulkan adalah ATS dapat bekerja dengan baik ketika suplay dari PLN padam sehingga beban dapat bekerja tanpa mengalami pemutusan suplay. Hal ini disebabkan jeda yang dihasilkan untuk membalikkan posisi dari suplay PLN ke suplay UPS ataupun ke posisi sebaliknya hanya 0,2 ms. Selain itu baterai juga dapat mensuplay beban 300 VA selama 3 jam.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan baik. Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 di Politeknik Negeri Medan. Adapun judul tugas akhir ini adalah : “Rancang Bangun UPS 300 VA Selama 3 Jam. Pada laporan ini penulis akan membahas perancangan UPS 300 VA selama 3 jam dengan beban dua lampu SL 45 watt dan satu kipas angin 45 watt. Selama menyusun laporan tugas akhir ini, penulis banyak menemukan kendala yang sulit untuk diselesaikan. Namun, atas bantuan dari berbagai pihak, akhirnya kendala-kendala tersebut dapat diatasi. Atas bantuan dan bimbingan yang penulis terima selama pengerjaan laporan tugas akhir ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. M. Syahruddin, S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan dan Penguji II pada sidang penulis. 2. Ir. Rina Anugrahwaty, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Suparmono, S.T.,M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik
Elektro Politeknik Negeri
Medan dan Moderator Sidang penulis. 4. Sutan Pardede, S.T.,M.T., selaku Kepala Bengkel Program Studi Teknik Listrik. 5. Drs. Bahtera Tarigan, M.T., selaku Dosen Pembimbing penulis. 6. Drs. Andi Refli, M.T., selaku Penguji I pada sidang penulis. 7. Seluruh staf dan pengajar Program Studi Tekanik Listrik. 8. Keluarga penulis yang tercinta yang telah banyak memberikan dorongan serta bantuan materi maupun moril kepada penulis untuk menyelesaikan pendidikan di Politeknik Negeri Medan. 9. Teman – teman penulis yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Walaupun penulis telah berusaha semaksimal mungkin namun penulis juga menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih memiliki kekurangan baik segi material laporan itu sendiri
maupun segi penyusunannya. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca guna penyempurnaan isi laporan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi siapapun yang membacanya dan melihatnya.
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN .................................. Error! Bookmark not defined. LEMBAR PENGESAHAN ................................... Error! Bookmark not defined. ABSTRAK ............................................................................................................... 2 KATA PENGANTAR ............................................................................................. 3 DAFTAR ISI............................................................................................................ 5 DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... 8 DAFTAR TABEL .................................................. Error! Bookmark not defined. DAFTAR LAMPIRAN.......................................... Error! Bookmark not defined. BAB I ..................................................................... Error! Bookmark not defined. 1.1 Latar Belakang Masalah ............................... Error! Bookmark not defined. 1.2 Rumusan Masalah ........................................ Error! Bookmark not defined. 1.3 Batasan Masalah........................................... Error! Bookmark not defined. 1.4 Tujuan Pembuatan Proyek ........................... Error! Bookmark not defined. 1.5 Metode Pengumpulan Data ......................... Error! Bookmark not defined. 1.6 Metode Pembahasan .................................... Error! Bookmark not defined. 1.7 Manfaat........................................................ Error! Bookmark not defined. BAB II.................................................................... Error! Bookmark not defined. DASAR TEORI ..................................................... Error! Bookmark not defined. 2.1 Resistor ......................................................... Error! Bookmark not defined. 2.2 Kapasitor ..................................................... Error! Bookmark not defined. 2.2.1 Kapasitansi............................................. Error! Bookmark not defined. 2.3 Dioda ........................................................... Error! Bookmark not defined. 2.3.1 DIODA PENYEARAH (RECTIFIER) . Error! Bookmark not defined. 2.3.2 DIODA EMISI CAHAYA (LIGHT EMITTING DIODE)Error! Bookmark not defined.
2.4
Rangkaian Penyearah Dan Daya ............. Error! Bookmark not defined.
2.4.1 Penyearah Jembatan Satu Fasa ............. Error! Bookmark not defined. 2.5
MOSFET ................................................. Error! Bookmark not defined.
2.6 ADC (Analog to Digital Converter) ............. Error! Bookmark not defined. 2.7 Baterai ......................................................... Error! Bookmark not defined. 2.7.1 Jenis Baterai........................................... Error! Bookmark not defined. 2.8 Relay............................................................ Error! Bookmark not defined. 2.9 Integrated Circuit (IC) ................................. Error! Bookmark not defined. 2.9.1 Mikrokontroller AT89S51 ..................... Error! Bookmark not defined. 2.10 Transformator ........................................... Error! Bookmark not defined. 2.10.2 Konstruksi Transformator.................... Error! Bookmark not defined. 2.11 UPS (Uninterrupted Power Supply) ........... Error! Bookmark not defined. 2.11.1
Prinsip Kerja UPS ............................ Error! Bookmark not defined.
BAB III .................................................................. Error! Bookmark not defined. PERENCANAAN DAN PEMBUATAN .............. Error! Bookmark not defined. 3.1
Perencanaan Dan Pembuatan .................. Error! Bookmark not defined.
3.1.1 Rancangan ............................................... Error! Bookmark not defined. 3.2
Perhitungan Komponen Utama ............... Error! Bookmark not defined.
3.2.1 Daya Output Direncanakan 300 VA ..... Error! Bookmark not defined. 3.2.2 Transformator Daya untuk Inverter ...... Error! Bookmark not defined. 3.2.3 Transformator Daya untuk Catu Daya.. Error! Bookmark not defined. 3.2.4 Transformator Daya untuk Charger ...... Error! Bookmark not defined. 3.2.5 Penentuan Regulator Charger pada BateraiError! Bookmark not defined. 3.2.6 Penentuan Kapasitas Baterai Minimal .. Error! Bookmark not defined. 3.3 Penentuan Mikrokontroler.......................... Error! Bookmark not defined. 3.4 Penentuan Penyearah Jembatan .................. Error! Bookmark not defined. 3.4.1 Penyearah Gelombang Penuh Sistem JembatanError! Bookmark not defined. 3.5 Perencangan Diagram Blok dan Diagram SkemaError! Bookmark not defined.
3.6 Perancangan Tata Letak Komponen ........... Error! Bookmark not defined. 3.6.1 Mengukur Ukuran Komponen yang SebenarnyaError! Bookmark not defined. 3.6.2 Mengatur Letak Komponen ................... Error! Bookmark not defined. 3.6.3 Menggambar Tata Letak Komponen ..... Error! Bookmark not defined. BAB IV .................................................................. Error! Bookmark not defined. ANALISA DAN PEMBAHASAN ........................ Error! Bookmark not defined. 4.1 Pengujian ..................................................... Error! Bookmark not defined. 4.1.1
Pengujian Berbeban ......................... Error! Bookmark not defined.
4.2 Bentuk Gelombang ..................................... Error! Bookmark not defined. 4.3 Kontrol dan Indikator Pada Pintu Panel ...... Error! Bookmark not defined. BAB V ................................................................... Error! Bookmark not defined. KESIMPULAN DAN SARAN.............................. Error! Bookmark not defined. 5.1.
Kesimpulan.............................................. Error! Bookmark not defined.
5.2. Saran ........................................................... Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA ............................................ Error! Bookmark not defined.
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Simbol Resistor ................................................. Error! Bookmark not defined. Gambar 2.2 Simbol Kapasitor ............................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.3 Konstruksi Sederhana Kapasitor ....................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.4 Simbol Dioda .................................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.5 Kaki – Kaki Dioda ............................................ Error! Bookmark not defined. Gambar 2.6 Bangun Fisik dan Simbol LED ......................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.7 Penyearah Jembatan .......................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.8 Gambar Kaki Mosfet ......................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.9 Gambar Analog Digital Converter .................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.10 Baterai Lead-Acid 12V/80AH ........................ Error! Bookmark not defined. Gambar 2.11 Gambar Fisik Dari Relay ................................ Error! Bookmark not defined. Gambar 2.12 Simbol Relay Dalam Diagram Garis ............... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.13 Integrated circuit (IC) ...................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.14 Cara membaca urutan kaki IC ......................... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.15 Konfigurasi PIN AT89S51 .............................. Error! Bookmark not defined. Gambar 2.16 Trafo StepUp dan Trafo Step Down ............... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.17 Inti Trafo Tertutup........................................... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.1 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Sistem JembatanError! Bookmark not defined. Gambar 3.2 Diagram Blok UPS ............................................ Error! Bookmark not defined. Gambar 3.3 Rangkaian Charger Otomatis ............................ Error! Bookmark not defined. Gambar 3.4 Rangkaian Inverter Berbasis Mikrokontroler .... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.2 Bentuk Gelombang Output UPS Tanpa Beban . Error! Bookmark not defined. Gambar 4.3 Bentuk Gelombang UPS Dengan Beban 100 WError! Bookmark not defined. Gambar 4.4 Bentuk Gelombang UPS Dengan Beban 200 WError! Bookmark not defined. Gambar 4.5 Bentuk Gelombang UPS Dengan Beban 300 WError! Bookmark not defined. Gambar 4.6 Bentuk Gelombang PLN Tanpa Beban ............. Error! Bookmark not defined. Gambar 4.7 Bentuk Gelombang Output Penyearah ............. Error! Bookmark not defined. Gambar 4.8 Bentuk Gelombang Input Regulator AN 7805 .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.9 Bentuk Gelombang Output Regulator AN 7805Error! Bookmark not defined. Gambar 4.10 Komponen Pintu Panel .................................... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kode Warna Resistor ........................................... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.2 Contoh Konstanta (k) Dari Bahan Dielektrik ...... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.3 Warna Led dan Tegangannya .............................. Error! Bookmark not defined. Tabel 2.4 Konfigurasi Port 3 Mikrokontroler AT89S51 ...... Error! Bookmark not defined. Tabel 3.2 Tegangan Pada PIN ADC 0804 ........................... Error! Bookmark not defined. Tabel 3.3 Tegangan pada PIN AT89C2051 ......................... Error! Bookmark not defined. Tabel 3.4 Tegangan Pada IC AT89S51 ............................... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Rangkaian Charge ............. Error! Bookmark not defined. Tabel 4. 3 Pada Saat Beban Dilayani Oleh UPS ................... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.4 Pada Saat Beban Dilayani Oleh PLN ................... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 4.1 Pengujian Batere Sedang Dicharger ............... Error! Bookmark not defined. Lampiran 4.2 Rangkaian Pengujian Pada Saat Beban Dilayani Oleh UPSError! Bookmark not defined. Lampiran 4.3 Rangkaian Pengujian Pada Saat Beban Dilayani Oleh PLNError! Bookmark not defined.
