RANCANG BANGUN INVERTER DC KE AC SATU

FASA MODE PUSH PULL BERBASIS ARDUINO

TUGAS AKHIR

Disusun untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Syarat-syarat untuk

Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh :

ANANG SUPRIYANTO

D 400 110 056

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2016

ii

LEMBAR PERSETUJUAN

Tugas Akhir dengan judul “RANCANG BANGUN INVERTER DC

KE AC SATU FASA MODE PUSH PULL BERBASIS ARDUINO” ini

diajukan oleh :

Nama : ANANG SUPRIYANTO

NIM : D400110056

Guna memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan program Sarjana

jenjang pendidikan Strata-Satu (S1) pada Fakultas Teknik Program Studi Teknik

Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, telah diperiksa dan disetujui pada :

Hari :

Tanggal :

Pembimbing I

(Hasyim Asy’ari, S.T., M.T.)

Pembimbing II

(Dedi Ari Prasetya, ST)

iii

LEMBAR PENGESAHAN

Tugas Akhir ini telah dipertahankan dan dipertanggung jawabkan

dihadapan dewan penguji Tugas Akhir guna melengkapi tugas-tugas dan

memenuhi syarat- syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik

Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada :

Hari :

Tanggal :

DENGAN JUDUL

RANCANG BANGUN INVERTER DC KE AC SATU FASA MODE PUSH

PULL BERBASIS ARDUINO

Dosen Penguji:

1. Hasyim Asy’ari, ST, MT ............................

2. Dedi Ari Prasetya, ST ............................

3. Ir. Pratomo Budi S. , MT ............................

4. Umar, S.T., M.T. ............................

Mengetahui

Dekan Fakultas Teknik UMS Ketua Jurusan Teknik Elektro UMS

( Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. ) ( Umar, S.T., M.T. )

iv

KATA PENGANTAR

Assalamu`alaikum Wr.Wb.

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kenikmatan,

hidayah serta taufiqnya sehingga sampai saat ini masih diberikan kesempatan

untuk beribadah dan meyembah padaNYA dan telah menjadikanku manusia yang

berakal dan berguna dalam dunia ini. Sholawat serta salam untuk junjungan kami,

Nabi Muhammad S.A.W yang senantiasa memberikan syafa’atnya kepada kami

untuk terus dicapai dan raih dalam hidup dan kehidupan umat manusia.

Hanya karena Allah SWT akhirnya penulis bisa melewati kendala dan

tantangan dalam menyelesaikan dan menyusun laporan tugas akhir ini. Tugas

akhir ini disusun dan diajukan sebagai syarat untuk kelulusan dan mendapatkan

gelar Sarjana Teknik di jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah

Surakarta. Adapun judul tugas akhir yang penulis ajukan : “RANCANG

BANGUN INVERTER DC KE AC SATU FASA MODE PUSH PULL

BERBASIS ARDUINO”.

Selama penyusunan tugas akhir ini penulis mendapat dukungan, dan saran

serta bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu dengan tulus ikhlas dan

kerendahan hati penulis mengucapkan rasa terima kasih sebesar – besarnya

kepada:

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

v

2. Bapak Umar, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Hasyim Asy’ari, S.T., M.T. dan Bapak Dedi Ari Prasetya, ST. Selaku

Pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada

penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Bapak dan Ibu dosen atas kesedianya membimbing dan memberikan

waktunya kepada penuli sselama di Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

5. Kedua orang tuaku tercinta dan seluruh keluarga terima kasih atas semua

kasih sayang dan do’a yang tiada hentinya tidak pernah surut sehingga

penulis bisa seperti saat ini.

6. Seluruh Staf Tata Usaha, Staf Akademik maupun non Akademik, yang telah

banyak membantu dan memberikan kemudahan kepada penulis selama

menempuh studi di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

7. Rekan-rekan seperjuangan Teknik Elektro 2011, rekan-rekan kerja di Robot

dan temen-temen Elektro semuanya, semoga kekeluargaan ini tetap terjaga

hingga nanti.

8. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan

Tugas Akhir ini.

9. Seluruh elemen kehidupan yang selalu menginspirasi perjalanan ini. Akhir

kata, penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari

kesempurnaan.

vi

10. Saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan. Semoga karya

ini dapat bermanfaat untuk rekan-rekan mahasiswa dan pihak-pihak yang

berkepentingan.

Surakarta, Januari 2016

Penulis

vii

MOTTO

Tiada resah apabila kita berserah, Tiada keluh jikalau kita mampu bersimpuh, Tiada kalut

jika kita mau bersujud.

Jangan pernah takut untuk mencoba meskipun kegagalan menantimu, karena kamu tak tahu

apa yang kamu peroleh ketika kamu berhasil.

Lakukanlah apa yang kita sukai, konsistenlah dengan itu, maka kesuksesan akan

menyertainya.

Hidup berakhir saat kamu berhenti bermimpi, harapan hilang saat kamu berhenti untuk

percaya, dan cinta gagal saat kamu berhenti untuk peduli

viii

PERSEMBAHAN

Sedikit karya ini kupersembahkan untuk yang tercinta dan terkasih :

Allah SWT yang senantiasa melimpahkan nikmat, karunia dan hidayahNya kepada

kita semua.

Bapak dan Ibuku tercinta. Kasih sayang, cinta yang tak bersyarat serta

pengorbanan dan doa sepanjang masa yang telah kalian berikan kepada anakmu.

Adikku tercinta Ane Febriani teruslah belajar, semangat untuk terus gapai cita-

citamu.

Ratyh Matsalina, terimakasih untuk dorongan, motivasi, semangat, dan doa yang

selalu ada hingga tugas akhir ini terselesaikan dengan target yang diinginkan.

Sahabat-sahabatku yang selalu berbagikisah, tawa, canda dan kebahagiaan.

Segenap Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro ( KMTE )sx

Teman-teman SeperjuanganTeknik Elektro 2011

ix

DAFTAR KONTRIBUSI

Tugas Akhir ini berawal dari suatu permasalahan saat terjadinya

pemadaman listrik yang membutuhkan sumber listrik AC. Ketertarikan penulis

juga terhadap energi alternatif sebagai penyedia listrik cadangan, khususnya

energi tersebut mempunyai peran yang sangat penting dalam memenuhi

kebutuhan listrik bagi masyarakat yang betempat tinggal didaerah terpencil. Ide

Tugas Akhir ini berasal dari Bapak Dedi Ari Prasetya, ST. Sebagai pembimbing

kedua, beliau menawarkan judul Tugas Akhir mengenai pengubah listrik AC satu

Fasa menjadi tiga Fasa. Setelah beberapa tahap mencari referensi dan experiment

selama satu semester penulis tidak mampu menyelesaikan Tugas Akhir yang

berjudul Pengubah Listrik AC Satu Fasa menjadi Tiga Fasa, lalu penulis

berkonsultasi dengan Bapak Hasyim Asy’ari, S.T., M.T. sebagai pembimbing

pertama, beliau memutuskan untuk mengganti Tugas Akhirnya menjadi Rancang

Bangun Inverter DC ke AC Satu Fasa Mode Push Pull Berbasis Arduino.

Setelah berkonsultasi dengan Bapak Dedi Ari Prasetya, ST.

mengenai judul Tugas Akhir yang digantikan dengan judul yang baru beliau

bersedia untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan serta menyusun

laporan Tugas Akhir ini.

Rancang Bangun Inverter DC ke AC Satu Fasa Mode Push Pull

Berbasis Arduino ini dilakukan di Laboraturium Jurusan Teknik Elektro dan

dirumah penulis, penelitian tugas akhir ini dilakukan penulis di Laboraturium

Jurusan Teknik Elektro. Untuk pengambilan data dilakukan beberapa kali

x

percobaan untuk mendapatkan seluruh data yang diperlukan dalam penelitian ini.

Hasil pengujian dan analisis disusun dalam sebuah laporan Tugas Akhir.

Demikian daftar konstribusi penulis menyusun dengan sejujur-

jujurnya.

Surakarta, Januari 2016

MahasiswaTugasAkhir

Anang Supriyanto

Mengetahui

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Hasyim Asy’ari, S.T., M.T. Dedi Ari Prasetya, ST.

xi

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Penulis menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul

“RANCANG BANGUN INVERTER DC KE AC SATU FASA MODE PUSH

PULL BERBASIS ARDUINO” yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang penulis ketahui bukan merupakan tiruan

atau duplikasi Tugas Akhir yang sudah dipublikasikan atau pernah dipakai untuk

mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah

Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya

cantumkan sebagaimana mestinya.

Surakarta, 27 January 2016

Yang menyatakan

Anang Supriyanto

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i

HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii

KATA PENGANTAR ..................................................................................... iv

MOTTO ........................................................................................................... vii

PERSEMBAHAN ............................................................................................ viii

DAFTAR KONTRIBUSI................................................................................. ix

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR.............................................. xi

DAFTAR ISI .................................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xv

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xvii

ABSTRAKSI ................................................................................................... xviii

ABSTRACT ..................................................................................................... xix

BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ............................................................................. 1

1.2. Perumusan Masalah .................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah ......................................................................... 2

1.4. Tujuan Penelitian ........................................................................ 3

1.5. Manfaat Penelitian ...................................................................... 3

1.6. Sistematika Penulisan ….………………………………………. 3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 5

xiii

2.1. Telaah Penelitian ......................................................................... 5

2.2. Landasan Teori ...................................................................... 6

2.2.1. Inverter ................................................................................ 6

2.2.2. Inverter Dorong Tarik (Push Pull) ........................................ 8

2.2.3. Arduino UNO ..................................................................... 9

2.2.4. Liquid Crystal Display ....................................................... 12

2.2.4. Relay ................................................................................... 16

2.2.4. Rangkaian Sensor Tegangan ........................................... 17

2.2.4. Gerbang Logika Not .......................................................... 18

2.2.5. Low pass filter (LPF) Orde dua.......................................... 18

2.2.6. Transformator...................................................................... 21

2.2.7. Proteus 7.10 simulation....................................................... 23

BAB III. METODE PENELITIAN.................................................................. 24

3.1. Prosedur penelitian...................................................................... 24

3.1.1. Waktu dan tempat............................................................... 24

3.2. BahandanPeralatan ...................................................................... 24

3.2.1. Bahan Perancangan ............................................................. 24

3.2.2. Bahan Penelitian ................................................................. 25

3.2.3. Peralatan............................................................................. 25

3.3. Metode yang digunakan .............................................................. 25

3.4. Diagram alir penelitian................................................................ 27

BAB IV. PERANCANGAN DAN PEMBAHASAN ..................................... 28

4.1. Perancangan Sistem .................................................................... 29

xiv

4.1.1. Pembangkit Gelombang...................................................... 29

4.1.2. Rangkaian Pembalik Fasa.................................................... 32

4.1.3. Low Pass Filter.................................................................... 34

4.1.4. Rangkaian Penguat Sinyal................................................... 36

4.1.5. Rangkaian Driver................................................................. 38

4.1.6. Sensor Tegangan................................................................. 38

4.1.7. Rangkaian Display dan Relay ............................................ 39

4.2. Pengujian Inverter........................................................................ 42

4.2.1. Sumber Gelombang Kotak................................................... 43

4.2.2. Low Pass Filter dan Penguat Sinyal..................................... 44

4.2.3. Rangkaian Driver................................................................. 46

4.2.4. Pengujian Output Inverter.................................................... 48

BAB V. PENUTUP .......................................................................................... 53

5.1. Kesimpulan ................................................................................. . 53

5.2. Saran ........................................................................................... . 54

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... . 55

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Gelombang kotak ........................................................................... 7

Gambar 2.2. Gelombang sinus modifikasi .......................................................... 7

Gambar 2.3. Gelombang sinus murni ................................................................. 8

Gambar 2.4 Prinsip kerja inverter Push Pull ..................................................... 8

Gambar 2.5. Arduino UNO ................................................................................. 10

Gambar 2.6. Siklus sinyal pwm pada Arduino uno ............................................ 11

Gambar 2.7. Liquid Crystal Display. .................................................................. 13

Gambar 2.8. LCD M1632 ................................................................................... 13

Gambar 2.9. Relay ............................................................................................... 15

Gambar 2.10. Rangkaian Detektor Tegangan.……….... .................................... 15

Gambar 2.11. Konfigurasi IC 74LS04. ............................................................... 12

Gambar 2.12. Rangkaian low pass filter ............................................................. 13

Gambar 2.13. Single-Supply Sallen-Key Low Pass Filter .................................. 15

Gambar 2.14. Tranformator tegangan atau arus.………..................................... 15

Gambar 2.15. (a) Gulungan CT pada kumparan sekunder (b) pada primer. ....... 16

Gambar 2.16. Gelombang frekuensi pada tiap output trafo. ............................... 17

Gambar 2.17 Program simulasi proteus 7.10. ..................................................... 17

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitan................................................................... 21

Gambar 4.1. Rancangan Blok diagram Inverter.................................................. 28

Gambar 4.2. Siklus sinyal PWM pada Arduino...... ............................................ 30

Gambar 4.3. Modul Arduino dan osiloscope.... .................................................. 31

xvi

Gambar 4.4. Code program Arduino menggunakan CV-AVR ........................... 31

Gambar 4.5. Luaran sinyal dari Arduino. ........................................................... 32

Gambar 4.6. Arduino dan pembalik fasa. ........................................................... 33

Gambar 4.7. keluaran pada pin IC LS04 ............................................................. 33

Gambar 4.8. Rangkaian Low Pass Filter ............................................................ 35

Gambar 4.9. Sinyal pada input dan output LPF .................................................. 36

Gambar 4.10. Skema pembangkit gelombang sinus, LPF dan non-

inverting amplifier.. ........................................................................ 37

Gambar 4.11. Rangkaian non-inverting amplifier terhadap output

rangkaian low pass filter......................................................... ........ 37

Gambar 4.12. Rangkaian Push-pull dengan Mosfet IRFP460 ............................ 38

Gambar 4.13. Sensor Tegangan .......................................................................... 39

Gambar 4.14. Rangkaian Arduino terhubung dengan LCD ................................ 39

Gambar 4.15. Tampilan utama LCD ................................................................... 40

Gambar 4.16. Tampilan pengaturan besar drop tegangan................................... 40

Gambar 4.17. Rangkaian relay dengan Arduino ................................................. 41

Gambar 4.18. Arduino terhubung dengan push button ....................................... 41

Gambar 4.19. Inisialisasi push button ................................................................. 41

Gambar 4.20. Tombol yang akan dipakai ........................................................... 42

Gambar 4.21. Rangkaian alat sebenarnya ........................................................... 42

Gambar 4.22. Arduino dan IC LS04 ................................................................... 43

Gambar 4.23. Luaran Gelombang pada pin 4 IC LS04 ...................................... 44

Gambar 4.24. Rangkain Low Pass Filter dan Penguat Sinyal ............................ 44

xvii

Gambar 4.24. Sinyal keluaran Low Pass Filter dan penguat sinyal ................... 45

Gambar 4.26. PCB rangkaian Low pass filter dan penguat sinyal ...................... 46

Gambar 4.27. Rangkain push-pull dengan mosfet IRFP 460.............................. 46

Gambar 4.28. Sinyal Keluaran Rangkaian inverter ............................................ 47

Gambar 4.29. Rangkain inverter yang tlah dibuat .............................................. 48

Gambar 4.30. Output inverter dengan sumber batrai/aki .................................... 50

Gambar 4.31. Hasil percobaan menggunakan solder dan lampu ........................ 52

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Spesifikasi Arduino UNO .................................................................. 9

Tabel 2.2. Fungsi pin-pin pada Liquid Crystal Display ...................................... 13

Tabel 4.1. Pengujian output inverter menggunakan power supply ..................... 49

Tabel 4.2. Pengujian output inverter menggunakan batrai (aki) ......................... 50

xviii

ABSTRAKSI

Inverter adalah salah satu piranti elektronika yang dipergunakan untuk

mengubah tegangan DC (Direct Curent) menjadi tegangan AC (Alternating

Curent). Output suatu inverter dapat berupa tegangan AC dengan bentuk

gelombang sinus (sine wave), gelombang kotak (square wave) dan gelombang

sinus modifikasi (sine wave modified). Inverter ini sangat berfungsi sebagai

penyedia listrik cadangan baik di kendaraan maupun dirumah, sebagai

emergency power saat aliran listrik rumah padam. Selain itu dimasa mendatang,

inverter DC to AC akan memegang peranan penting dalam mengubah energi DC

dari sumber energi terbarukan seperti sel surya menjadi energi listrik AC yang di

gunakan sehari-hari.

Rancang bangun inverter DC ke AC satu fasa ini menggunakan metode

inverter type push pull,dimana modul arduino sebagai pembangkit gelombang

frekuensi yang akan menghasilkan frekuensi sebesar 50hz, dan trafo center tap

sebagai penaik tegangannya.

Hasil rancangan sesungguhnya yaitu frekuensi yang dihasilkan oleh

inverter mendekati sinus dengan frekuensi yang dihasilkan sebesar 55hz, dan

tegangan yang dihasilkan saat tanpa beban dengan sumber aki 12v 7ah sebesar

215 vac dan arus yang dihasilkan sebesar 1amper, dari hasil pengujian alat

mampu menghidupkan beban berupa lampu 10watt, kipas angin 10watt, dan

solder 40watt, daya maksimal yang dikeluarkan inverter sebesar 50watt.

Kata kunci : inverter, tegangan, frekuensi

xix

ABSTRACT

Inverter is one of the electronic devices that used to changing the voltage

from DC (Direct Curent) into voltage AC (Alternating Curent). The output from

inverter can be an AC voltage with the form of sine wave, square wave, and sine

wave modification. This inverter serves as a provider of backup power, either in a

vehicle or at home, as emergency power when the electricity die out home.

Furthermore, a DC to AC inverter will play an important role in changing the DC

energy from renewable energy sources such as solar cells became AC electrical

energy that used daily.

The design of DC to AC inverter of this phase using a push pull inverter

type, where the arduino module as frequency wave generator that will generate a

frequency of 50Hz, and the center-tap transformer as a step-up voltage.

The actual results of the design is the frequency generated by the inverter

approached sine with a frequency generated at 55Hz, and the voltage generated

when no load with source 7ah 12v battery 215 vac and the current generated of 1

ampere, the results of the testing able to turn on 10 watt lamp as a load, 10 watt

fan, and 40 watt solder, maximum power that generated bby the inverter is

50watt.

Keywoards : inverter, voltage, frequency