Jurnal Teknika Vol. 5 No.1 Maret 2013
I SSN No. 2085 - 0859
Simulasi Karakteristik Inverter IC 555 Affan Bachri *)
*)
Dosen Program Studi Teknik Elektro Universitas Islam Lamongan
Makalah ini menyajikan sebuah rangkaian inverter yang dibangun dari multivibrator astable IC 555 dengan setting frekuensi output 50 Hz -60 Hz yang merupakan frekuensi AC. Hasil output dari IC kemudian dikuatkan oleh penguat daya Q1 dan Q2 yang selanjutnya dihubungkan ke transformator inti besi. Output sekunder trafo merupakan tegangan AC dengan variasi tegangan yang dapat dihasilkan dengan perbandingan lilitan trafo. Simulasi dengan Multisim 12.00 menghasilkan output tegangan AC dengan bentuk sinyal output square atau gelombang kotak bolak balik dengan frekuensi 50 Hz – 60 Hz. Kata kunci : inverter, IC 555, tegangan AC.
430
Jurnal Teknika Vol. 5 No.1 Maret 2013
I.
Pendahuluan Inverter merupakan alat konversi tegangan DC ke AC. Biasanya dibangun dari komponen utama yakni penguat transistor dan Thyristor, diode dan transformator. Namun dalam penyampaian artikel ini, penulis menyajikan pembelajaran dan simulasi inverter yang dibangun dari IC 555. Dengan bantuan software Multisim 12.00 atau di bawahnya kita dapat menampilkan karakteristik rangkaian dengan alat-alat ukur yang telah disediakan dalam program. Hasil output sinyal dan tegangan dapat diukur dengan menggunakan tool alat ukur multimeter, osiloskop dan juga frekuensi counter untuk mengetahui frekuensi output dari IC 555. Tujuan dari simulasi ini adalah untuk membandingkan hasil karakter sinyal output pada simulasi dengan rangkaian sebenarnya dan juga untuk pembelajaran materi inverter yang dibangun dari berbagai macam komponen termasuk dalam hal ini khusus membahas inverter yang dibangun dari multivibrator astable IC 555. II. Landasan Teori a. IC 555 IC 555 adalah IC jenis TTL yang umum di pasaran, memiliki banyak fungsi terutama dalam bidang timer, multivibrator astable, flipflop, dan lain sebagainya. Vcc
R1
8
4
7
I SSN No. 2085 - 0859
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. Gambar pulsa output IC 555 sebagai berikut : 0,7 (R1+R2) C1 0,7 (R2) C1
Gambar 2. Pulsa output IC 555 b. Multivibrator astable Multivibrator astabil mempunyai dua keadaan, namun tidak stabil pada salah satu keadaan diantaranya dengan perkataan lain. Multivibrator akan berada pada salah satu keadaanya selama sesaat dan kemudian berpindah ke keadaan yang lain. Disini Multivibrator tetap untuk sesaat sebelum kembali ke keadaan semula, perpindahan pulang pergi berkesinambungan ini menghasilkan suatu gelombang segiempat dengan waktu bangkit yang sangat cepat. Karena tidak dibutuhkan sinyal masukan untuk memperoleh suatu keluaran.
R3
3
R2
555 2 6
C1
4
5
Gambar 1. Pin out IC 555 Cara kerja IC 555 secara garis besar dijelaskan sebagai berikut : 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 R1 R2 C1, Setelah 0,7 (R1+R2) C1 detik, maka
Gambar 3. Rangkaian Dasar Multivibrator astable 431
Jurnal Teknika Vol. 5 No.1 Maret 2013
(Wasito, 2004)
Pengatur waktu NE 555 adalah sebuah IC dengan berbagai fungsi yang berlainan, termasuk operasi astabil. Rangkaian ini bekerja bebas pada frekuensi yang ditentukan oleh dua buah resistor dan 1 buah kapasitor.
I SSN No. 2085 - 0859
R3 = 100 ohm VR1 = 50 K dengan toleransi 20 % C1=C2 = 0.1 F C3 = 0.01 F C4 = 2700 F Q1 = TIP 41A (NPN) Q2 = TIP 42A (PNP) L1 = 1H IC1 = NE 555 b. Pengujian Pertama kita ukur frekuensi output yang keluar dari pin output IC 555 sebagai berikut :
Gambar 4. Multivibrator astable IC 555 (Wasito, 2004) III. Metodologi a. Alat dan Bahan Laptop Asus A45A, Windows 7, software Multisim 12.00 student version National Instrumen. b. Metode Metodologi penelitian yaitu dengan merancang astable multivibrator IC 555 pada rangkaian yang disimulasikan pada software Multisim 12.00 produk National Instrumen.
IV. Hasil Pengujian dan Pembahasan a. Rangkaian Percobaan
Gambar 5. Skema rangkaian Inverter IC 555 Rangkaian di bangun dari : R1 =R2= 10 K
Gambar 6. Pengujian frekuensi output Pada pin output , frekuensi output diukur dengan frekuensi counter. Dari hasil pengukuran terukur frekuensi 49,69 Hz. Output dari IC 555 kemudian dikuatkan dengan dua transistor Q1 dan Q2 untuk meningkatkan daya pulsa, ditransformasikan ke dalam C4 dan L1 sebelum dihubungkan ke primer trafo. Dari sisi sekunder trafo kemudian diukur dengan osiloskop dengan hasil pengukuran :
Gambar 7. Osilasi output transformator
432
Jurnal Teknika Vol. 5 No.1 Maret 2013
Pada gambar 2 terlihat hasil output tidak menampakkan hasil gelombang sinus yang sempurna, masih terlihat gelombang kotak. Dengan memasang alat ukur voltmeter didapatkan tegangan output adalah 232, 983 Volt. Variasi output frekuensi dapat diatur dengan mengatur VR1 . Sementara variasi tegangan dapat diatur dengan mengatur jumlah perbandingan lilitan trafo. Dari pengaturan variasi prosentase VR1=50 kilo ohm didapatkan hasil frekuensi dengan tabel 1 berikut : Tabel 1 . Output frekuensi dari pengaturan VR1 Prosentase Frekuensi 0% 46,387 Hz 10% 47,919 Hz 20% 49,690 Hz 30% 50,673 Hz 40% 51,965 Hz 50% 53,654 Hz 60% 57,524 Hz 70% 58,729 Hz 80% 62,512 Hz 90% 65,374 Hz 100% 68,478 Hz Dari tabel 1 di atas VR1 diset pada 20 % dengan output frekuensi 49.690 Hz yang kemudian dikuatkan oleh kopel transistor penguat Q1 dan Q2. Sedangkan variasi tegangan output dari trafo secara simulasi mengubah-ubah nilai perbandingan lilitan trafo dengan hasil sebagai berikut :
Tabel 2. simulasi
Variasi perbandingan trafo
Perbandingan 10:1 15:1 20:1 25:1 30:1 35:1 40:1 45:1 50:1
Vout (AC) 58.817 volt 87.957 volt 117.032 volt 146.067 volt 175.067 volt 204.041 volt 232.983 volt 261.907 volt 290.708 volt
I SSN No. 2085 - 0859
Dari simulasi perbandingan trafo yang dilakukan pada perbandingan 35:1 didapatkan Vout AC sebesar 204.041 volt, 40:1 didapatkan Vout AC sebesar 232.983 Volt. Untuk mendapatkan nilai tegangan ± 220 volt maka perbandingan lilitan nilai perbandingan (35+40)/2 = 37,5:1. Setelah dimasukkan dalam simulasi hasilnya adalah Vout AC = 221,899 volt. Untuk selanjutnya perlu dilakukan pengujian pada rangkaian sebenarnya untuk mendapatkan hasil tegangan riil. Secara prinsip simulasi ini merupakan rangkaian osilator 50 Hz, langsung merupakan penguat daya, yang kemudian dipasok ke trafo biasa berinti besi, yaitu yang 12 volt ke 220 volt, sehingga dihasilkan tegangan 220 volt AC. Untuk menghemat komponen dan juga efisisensi, umumnya bentuk gelombang osilatornya berupa gelombang kotak atau Square. Untuk menghasilkan bentuk gelombang sinus, yang sama seperti yang dihasilkan listrik PLN, tentunya memerlukan rangkaian tambahan perubah sinyal square menjadi sinus. Untuk pengujian selanjutnya secara identik jika digunakan sebagai inverter 3 fase maka dibutuhkan 3 rangkaian IC 555 dan 3 sumber DC. Pada aplikasinya diperlukan 3 buah aki sebagai sumber tegangan dan 3 transformator sebagai output tegangan AC. Namun dalam pelaksanaan IC 555 sebagai inverter 3 fase mungkin kurang efektif. Mungkin akan lebih efektif menggunakan rangkaian elektronika daya yang tentunya memiliki karakteristik arus dan tegangan yang lebih baik.
V. Penutup a. Kesimpulan Dengan bantuan tool software Multisim 12, simulasi inverter IC 555 dapat memberikan pembelajaran untuk mengetahui karakteristik dan pengaturan tegangan serta output sinyal yang dihasilkan dari sebuah inverter. Variasi frekuensi dapat diatur dengan mengatur VR1 pada rangkaian penalaan pin input IC 555 dan hasilnya dapat diukur dengan frekuensi counter. Pada percobaan simulasi yang dapat dilihat pada tabel 1 variasi prosentase pengaturan VR1 dari 0 % - 100% dihasilkan frekuensi yang bervariasi. Karena sinyal AC memiliki frekuensi 50 Hz, maka frekuensi input dipilih 50 Hz untuk selanjutnya 433
Jurnal Teknika Vol. 5 No.1 Maret 2013
I SSN No. 2085 - 0859
dikuatkan oleh penguat daya untuk selanjutnya dihubungkan ke transformator untuk menghasilkan tegangan output AC. Variasi tegangan dengan mengubah perbandingan lilitan sebesar 37.5 : 1 disimulasikan menghasilkan tegangan output sebesar 221,899 volt. VI. Daftar Pustaka 1. Wasito. S, 2004. Vademekum Elektronika. Gramedia. Jakarta. 2. http://www.jamiaphysics.net/lecnotes/lab/555.pdf 3. Multisim 12.00 Tutorial. National Instrumen 2011
434
