bab ii landasan teoritis - Perpustakaan Digital ITB

Landasan Teoritis
BAB II
LANDASAN TEORITIS
2.1
Kontrol Otomatik
Sistem kontrol terbagi menjadi dua jenis yaitu sistem kontrol lup terbuka
dan sistem kontrol lup tertutup. Definisi kedua jenis sistem kontrol tersebut adalah
sebagai berikut [1]:
a.
Sistem kontrol dengan lup terbuka (open-loop control system) seperti yang
diberikan pada Gambar 1 merupakan sistem kontrol yang keluarannya tidak
berpengaruh pada aksi pengontrolan. Maksudnya, keluaran pada jenis kontrol
ini tidak diukur atau diumpan-balikkan untuk dibandingkan dengan masukan
sehingga untuk setiap masukan acuan terdapat suatu kondisi operasi yang
tetap dan ketelitian sistemnya bergantung pada kalibrasi. Pada jenis kontrol
ini sangat peka terhadap gangguan baik internal maupun eksternal yang dapat
mengakibatkan sistem tidak dapat bekerja seperti yang diinginkan. Contoh
praktis dari sistem kontrol ini adalah pemanggang roti, mesin cuci, dll.
y(t)
u(t)
Kontroler
Plant/Proses
Gambar 1. Diagram blok sistem kontrol dengan lup terbuka
b.
Sistem kontrol lup tertutup (closed-loop control system) merupakan sistem
kontrol yang sinyal keluarannya memiliki pengaruh langsung pada aksi
pengontrolan atau disebut juga sebagai sistem kontrol berumpan-balik, yaitu
sistem yang memiliki aksi umpan-balik untuk memperkecil kesalahan.
Tugas Akhir 10203067
6
Landasan Teoritis
Secara garis besar sistem ini bekerja dengan mengumpankan selisih antara
sinyal masukan dan sinyal umpan balik, disebut dengan sinyal kesalahan
penggerak, pada kontroler untuk memperkecil kesalahan atau membuat
keluaran sesuai dengan yang diinginkan. Jenis kontroler yang digunakan
dapat kontroler manual maupun kontroler otomatik, bila kontroler yang
digunakan adalah otomatik maka sistem kontrol tersebut menjadi otomatik
yang biasa disebut dengan sistem kontrol otomatik berumpan-balik begitu
pula sebaliknya. Sistem kontrol ini banyak dtemukan dalam industri dan
dalam kehidupan sehari-hari. Contoh dari sistem ini yang biasa digunakan
dalam kehidupan sehari-hari adalah lemari es, pemanas air otomatik, pintu
otomatik, dll. Diagram blok dari sistem lup tertutup diberikan pada Gambar 2
dibawah ini.
u(t)
e(t)
y(t)
Kontroler
Plant/Proses
Set
Point
Elemen ukur
Gambar 2. Diagram blok sistem kontrol dengan lup tertutup
Dalam sistem kontrol otomatik terdapat beberapa aksi pengontrolan : onoff, proporsional, integral, proporsional plus integral (PI), proporsional plus
turunan (PD), proporsional plus integral dan turunan (PID). Pemahaman
karakteristik dasar aksi-aksi pengontrolan diatas sangat penting untuk dapat
menentukan jenis aksi pengontrolan yang cocok untuk digunakan. Berikut ini
penjelasan mengenai beberapa aksi pengontrolan yang telah disebutkan di atas
[1]:
Tugas Akhir 10203067
7
Landasan Teoritis
•
Aksi pengontrolan on-off
Kontrol on-off merupakan aksi pengontrolan yang memiliki dua posisi
tetap, ‘on” yang berarti high dan “off” yang berarti low. Kontrol ini merupakan
kontrol yang paling sederhana prinsip kerjanya dan relatif murah, sehingga
banyak digunakan dalam industri dan rumah tangga. Prinsip kerja dari kontrol onoff ini adalah sinyal keluaran yang dihasilkan berubah-ubah pada dua keadaan
yang tetap (berosilasi), maksimum atau minimum, bergantung pada tanda sinyal
kesalahan penggerak, positif atau negatif. Karena karakteristik sinyal kontrol yang
berosilasi, menyebabkan variabel proses juga berosilasi disekitar nilai set point.
Kontrol on-off memiliki fungsi yang dinyatakan oleh persamaan berikut:
⎧⎪U maks , untuk e(t ) > 0
u (t ) = ⎨
⎪⎩U min , untuk e(t ) < 0
(1)
dimana:
e(t) = sinyal error
u(t) = sinyal kontrol
Diagram blok kontrol on-off ditunjukkan pada Gambar 3 (a) dan (b). Pada
Gambar 3 (b) terdapat celah diferensial (differential gap) yang merupakan daerah
harga sinyal keluaran penggerak antara posisi “on” dan “off”. Celah ini yang
menyebabkan keluaran kontroler berada pada keadaan tetap sampai sinyal
kesalahan penggerak bergeser sedikit dari harga nol. Pada beberapa kasus, celah
diferensial ini disebabkan oleh gesekan yang tidak diinginkan dan kelambatan
gerak. Meskipun demikian, sering diinginkan adanya celah diferensial untuk
mencegah operasi mekanisme “on-off” yang terlalu sering.
Tugas Akhir 10203067
8
Landasan Teoritis
Celah diferensial
H
H
+
+
L
L
(a)
(b)
Gambar 3. Diagram blok kontrol on-off
Besarnya celah diferensial/dead band dapat menentukan besarnya amplitudo
osilasi keluaran suatu sistem, lihat Gambar 4, dengan memperkecil celah
diferensial maka amplitudo osilasi keluaran akan menjadi kecil. Akan tetapi hal
ini dapat menyebabkan kenaikan angka “switching” “on-off” per menit sehingga
akan memperpendek umur ketahanan komponen. Sehingga perlu dipertimbangkan
beberapa ketentuan, seperti ketelitian yang diperlukan dan umur komponen.
Deadband
Set-Point
On
Off
Time
Gambar 4. Kurva karakteristik kontrol on-off
•
Kontrol Proporsional (P)
E(s)
Kp
M(s)
Gambar 5. Diagram Blok kontrol proprsional
Tugas Akhir 10203067
9
Landasan Teoritis
Secara umum, Kp merupakan penguatan dari masukkan e(t). Sehingga
pada kontrol proporsional besarnya output berbanding lurus dengan besarnya error
(lihat Gambar 5). Perumusan dari hasil transformasi Laplacenya adalah sebagai
berikut:
m(t ) = K p e(t )
(2)
M (s)
= Kp
E (s)
Karakteristik kontrol proportional ini adalah tidak mengubah orde dari proses,
tetapan waktu lup tertutup lebih kecil dari tetapan waktu lup terbuka dan
menghasilkan offset.
• Kontrol Integral (I)
E(s)
Ki / s
M(s)
Gambar 6. Diagram Blok kontrol Integral
Pada kontrol integral, yang memiliki diagram blok yang ditunjukkan pada
Gambar 6, besarnya output berbanding lurus dengan nilai integral (Ki) dari error
yang dihasilkan. Dimana perumusannya adalah sebagai berikut:
d m (t )
= K ie (t )
dt
t
m (t ) = K i ∫ e (t ) d t
(3)
0
K
M (s)
= i
E (s)
s
Karakteristik dari kontrol integral adalah dapat mengurangi offset, dapat merubah
orde pada proses (1 orde), dapat mempercepat proses namun dapat menghasilkan
osilasi (overshoot).
Tugas Akhir 10203067
10
Landasan Teoritis
•
Kontrol Proporsional + Integral (PI)
E(s)
Kp(1+TiS)/
TiS
M(s)
Gambar 7. Diagram Blok kontrol Proporsional + Integral
Kontrol proporsional + integral merupakan kontrol perpaduan antara
kontrol proporsional dengan kontrol integral, lihat Gambar 7. Output yang
dihasilkan merupakan perpaduan dari keduanya. Perumusannya adalah sebagai
berikut:
t
m(t ) = K p e(t ) +
Ki
e(t )dt
Ti ∫0
(4)
M ( s)
1
= K p (1 + )
E (s)
Ti s
•
Kontrol Proporsional + Derivatif (PD)
E(s)
Kp(1+TdS)
M(s)
Gambar 8. Diagram Blok kontrol Proporsional + Derivatif
Kontrol proporsional + derivatif seperti yang diberikan pada Gambar 8
merupakan kontrol perpaduan antara kontrol proporsional dengan kontrol
derivatif. Output yang dihasilkan merupakan perpaduan dari keduanya.
Perumusannya adalah sebagai berikut:
m(t ) = K p e(t ) + K pTd
M (s)
= K p (1 + Td s)
E (s)
Tugas Akhir 10203067
de(t )
dt
(5)
11
Landasan Teoritis
Karakteristik kontrol derivatif ini adalah tidak mengubah orde dari proses, tidak
mengurangi offset namun mengurangi overshoot (osilasi).
•
Kontrol Proporsional + Integral + Derivatif (PID)
E(s)
Kp(1+TiS+TiTdS2)
/TiS
M(s)
Gambar 9. Diagram Blok kontrol Proporsional + Integral + Derivatif
Kontrol proporsional + integral + derivatif merupakan kontrol perpaduan
antara kontrol proporsional, kontrol integral dan kontrol derivatif sehingga
outputnya pun perpaduan dari ketiganya. Perumusannya adalah sebagai berikut:
t
m(t ) = K p e(t ) +
Ki
de(t )
e(t )dt + Td
∫
Ti 0
dt
(6)
1
M ( s)
= K p (1 +
+ Td s )
E ( s)
Ti s
Kontrol PID adalah kontrol yang paling baik dan paling cepat stabil. Diagram
blok dari kontrol PID diberikan pada Gambar 9.
2.2
Mikrokontroler PIC18F4520
Mikrokontroler adalah suatu piranti yang digunakan untuk pengolahan
data-data biner (digital) yang didalamnya merupakan gabungan dari rangkaianrangkaian elektronik yang dikemas dalam bentuk suatu chip IC (Integrated
Circuit).
Mikrokontroler PIC18F4520 merupakan salah satu jenis mikrokontroler
dari keluarga PICmicro yang cukup populer saat ini. PIC18F4520 ini sangat
praktis dan memiliki teknologi FLASH memory sehingga dapat diprogram-hapus
Tugas Akhir 10203067
12
Landasan Teoritis
hingga seratus ribu kali. Selain itu, pada PIC18F4520 ini telah dilengkapi dengan
berbagai macam modul internal yang memiliki kemampuan yang cukup baik
seperti: 10 bit modul A/D converter, modul USART, modul MSSP, modul ECCP
(Enhanced Capture/Compare/PWM) , Timer, dll. Tampilan dari Mikrokontroler
PIC18F4520 ini dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10. Diagram pin mikrokontroler PIC18F4520
Special fitur yang dimiliki mikrokontroler PIC18F4520 adalah:
ƒ
Memiliki arsitektur optimasi C-compiler
ƒ
Teknologi flash program memorinya dapat diprogram-hapus sebanyak
100.000 kali
ƒ
Flash/data EEPROM dapat menyimpan memori hingga 100 tahun
ƒ
Self-programmable dengan kontrol software
ƒ
Memiliki level prioritas untuk interrupt
ƒ
8 x 8 Single-Cycle Hardware Multiplier
ƒ
Watchdog Timer (WDT) diperpanjang dari 4 ms hingga 131s
ƒ
Supplai tunggal 5V melalui dua pin pada ICSP
ƒ
Jangkauan tegangan operasinya antara 2 volt-5.5 volt
Tugas Akhir 10203067
13
Landasan Teoritis
ƒ
Dapat diprogram 16 level HLVD (High/Low-Voltage Detection)
ƒ
Dapat diprogram Brown-On Reset (BOR)
Selain yang telah di sebutkan di atas, mikrokontroler PIC18F4520 juga memiliki
13 channel modul A/D Converter, tiga interrupt eksternal yang dapat di program,
dan empat pergantian input interrupt [2].
2.2.1
Port PIC18F4520
Port
mikrokontroler
memiliki
fungsi
untuk
menghubungkan
mikrokontroler dengan komponen-komponen lain yang mendukung aplikasi
mikrokontroler. PIC18F4520 memiliki 5 buah port yaitu port A, B, C, D, dan E,
jumlah masing-masing port diberikan pada Tabel 1 dibawah ini.
Tabel 1. Port Mikrokontroler PIC18F4520
Port
Jumlah pin
Nama pin
Tipe
A
6
RA0,RA1,RA2,RA3,RA4,RA5,RA6
I/O
B
8
RB0,RB1,RB2,RB3,RB4,RB5,RB6,RB7
I/O
C
8
RC0,RC1,RC2,RC3,RC4,RC5,RC6,RC7
I/O
D
8
RD0,RD1,RD2,RD3,RD4,RD5,RD6,RD7
I/O
E
3
RE0,RE1,RE2
I/O
Umumnya tiap-tiap pin memiliki fungsi lain selain fungsi pokoknya sebagai
masukan atau keluaran (I/O).
Untuk mengatur sebuah pin apakah sebagai masukan atau keluaran
dilakukan melalui register TRIS. Misalnya untuk mengeset pin RA0 menjadi
keluaran maka bit yang bersangkutan pada register TRISA harus diberi nilai 0
(clear), sedangkan untuk mengeset sebagai masukan maka bit yang bersangkutan
pada register TRISA harus diberi nilai 1 (set).
Tugas Akhir 10203067
14
Landasan Teoritis
2.2.2
Modul A/D Converter
Mikrokontroler dapat mengolah data digital/biner dengan mudah, namun
tidak dapat mengolah sinyal analog secara langsung. Untuk itu diperlukan
konverter yang dapat mengubah level tegangan analog menjadi data digital. A/D
Converter merupakan suatu device yang mampu mengubah level tegangan analog
menjadi data digital.
Mikrokontroler PIC18F4520 telah dilengkapi dengan modul A/D
Converter internal yang memiliki resolusi 10 bit. Dengan resolusi tersebut
terdapat 1024 keadaan untuk merepresentasikan sinyal masukan yang berada
dalam rentang masukan A/D Converter. Rentang masukan A/D Converter
ditentukan oleh pemilihan tegangan referensi. Pada Mikrokontroler PIC18F4520
terdapat beberapa pilihan tegangan referensi, diantaranya dapat memakai tegangan
pencatu (VDD/VSS) mikrokontroler atau memakai sumber tegangan dari luar atau
dapat pula kombinasi keduanya. Diagram blok modul A/D Converter yang
terdapat pada mikrokontroler PIC18F4520 dapat dilihat pada Gambar 12. Pada
gambar tersebut terdapat multiplekser yang digunakan untuk memilih channel
mana yang masukan analognya akan dikonversi dari 13 channel yang tersedia.
Meskipun terdapat 13 channel masukan analog, namun hanya satu channel yang
dapat dikonversi dalam satu waktu. Pin-pin yang dapat digunakan sebagai
masukan analog disamping sebagai I/O digital adalah pin-pin pada port A, B dan
port E.
Untuk mengaktifkan modul A/D Converter pada mikrokontroler perlu
dilakukan konfigurasi register-register yang berhubungan dengan modul A/D
Tugas Akhir 10203067
15
Landasan Teoritis
Converter. Diagram blok urutan waktu pengkonversian sinyal analog menjadi
data digital pada mikrokontroler PIC18F4520 dapat dilihat pada Gambar 11.
Gambar 11. Diagram blok urutan waktu A/D Converter pada PIC18F4520
Gambar 12. Diagram blok modul A/D Converter pada PIC18F4520
Tugas Akhir 10203067
16
Landasan Teoritis
Modul A/D Converter dalam PIC18F4520 menggunakan metode SAR
(Succesive Approximation Register) dalam melakukan konversi. Pada tipe SAR
proses konversi dilakukan bit per bit dimulai dari MSB (most significant bit) dan
berakhir pada LSB (less significant bit). Untuk setiap bit, proses konversi
memerlukan satu clock A/D. Proses konversi diawali dengan modul D/A
menghasilkan tegangan referensi yang besarnya ½ dari tegangan masukan
maksimum A/D Converter. Setelah itu komparator membandingkan tegangan
referensi yang dihasilkan oleh modul D/A dengan tegangan masukan. Apabila
tegangan masukan lebih besar maka bit MSB diset 1 dan bila lebih kecil diset 0.
Untuk bit berikutnya modul D/A meningkatkan level tegangan referensi dengan
menambah ½ dari tegangan referensi sebelumnya apabila bit sebelumnya bernilai
1 dan mengurangkan ½ dari tegangan referensi sebelumnya apabila bit
sebelumnya bernilai 0. Selanjutnya tegangan referensi yang baru kembali
dibandingkan terhadap tegangan masukan dengan aturan yang sama seperti
sebelumnya. Proses tersebut diulangi untuk bit-bit seterusnya sampai LSB.
Setelah proses konversi selesai hasil yang diperoleh disimpan pada register
ADRESH:ADRESL untuk kemudian dapat dipakai oleh mikrokontroler [3].
Diagram blok modul A/D Converter tipe SAR diberikan pada Gambar 13.
D/A Converter
Voltage
Comparator
Latch
Vref
Vin
clk
SA Register
Gambar 13. Diagram blok modul A/D Converter tipe SAR
Tugas Akhir 10203067
17
Landasan Teoritis
2.3
Sensor Arus
Tiga buah metode yang umumnya digunakan dalam pengukuran arus,
adalah sebagai berikut:
•
Current Transformer
Sensor jenis transformator arus dapat di desain dari sebuah trafo (umumnya
toroid) yang memiliki jumlah lilitan sekunder >> dari lilitan primer.
Is Np Vp
=
=
Ip Ns Vs
(7)
Berdasarkan rumus perbandingan di atas, besarnya arus pada bagian sekunder
akan menjadi lebih kecil dari bagian primer. Perbandingannya sama dengan
perbandingan jumlah lilitan primer dan sekunder. Pada bagian sekunder,
lilitan dihubungkan pada sebuah hambatan beban. Tegangan yang terukur
pada bagian sekunder akan sebanding dengan arus pada bagian primer.
Rangkaian sensor jenis transformator arus dapat dilihat pada Gambar 14 di
bawah ini:
Gambar 14. Currrent transformer
Dalam penggunaannya sensor arus transfomator dihubungkan seri dengan
konduktor pembawa arus AC, sama halnya dengan alat pengukur arus lainnya
(amperemeter).
Tugas Akhir 10203067
18
Landasan Teoritis
•
Shunt
Shunt adalah suatu resistor dengan nilai hambatan yang sangat kecil (µΩ ke
mΩ) dan memiliki tegangan keluaran pada rating 50mV dan 100mV per
ampere. Shunt memiliki hambatan yang cukup tinggi untuk dapat
menghasilkan tegangan pada terminal, sekalipun hambatan cukup rendah
namun tidak terlalu bertentangan dengan rangkaian primer. Dalam
aplikasinya shunt dihubungkan seri dengan konduktor primer karenanya
kerugian penyisipan, resistif dan induktif harus di pertimbangkan. Umumnya
sensor jenis hunt tidak terdapat signal conditioning dan tidak terdapat isolasi
(pengasingan) pada keluarannya (output).
•
Current Transducer
Transducer hampir serupa dengan transformator, rangkaiannya menggunakan
material inti magnetik untuk dapat menangkap medan magnet yang
dipancarkan oleh konduktor primer. Pada material inti magnetik tersebut
dibuat gap, gap tersebut digunakan untuk menghasilkan sensor effek Hall.
Sensor efek Hall merespon medan magnet dan menghasilkan tegangan output
yang sebanding ketika fluk magnetik ”loncat” melewati gap. Sensor jenis
tranducer ini telah banyak dijual dipasaran dengan menyediakan output
dalam mV dan dilengkapi dengan signal conditioning, power supply, juga
isolasi galvanic pada tegangan output. Sensor tranducer yang siap pakai
tersebut umumnya memiliki harga yang relatif mahal. Gambaran mengenai
metode ini dapat dilihat pada Gambar 15.
Tugas Akhir 10203067
19
Landasan Teoritis
Gambar 15. Open loop Current Transducer
Berikut ini perbandingan dari ketiga metode pengukuran arus tersebut
berdasarkan literatur:
Tabel 2. Transducer vs Shunt vs Transformer
Biaya relatif
Bentuk gelombang
yang diukur
Tranducer
Shunt
Transformer
Menengah/Tinggi
Rendah
Rendah/Menengah
AC,DC,komplek
AC,DC,komplek
AC
Galvanic
Tidak ada
Galvanic
Diperlukan
Tidak diperlukan
Tidak diperlukan
Kecil/Sedang
Sedang/Besar
Sedang/Besar
ada
Tidak ada
Tidak ada
Isolasi
Catu daya
Ukuran relatif
Pengkodisian
sinyal
2.3.1
Toroidal current transformer
Toroidal current transformer merupakan salah satu jenis transformator
arus yang umum digunakan. Istilah ”toroidal” mengandung makna, bentuk dari
inti yang digunakan. Bentuk dari inti tersebut dapat dilihat pada Gambar 16.
Toroidal curent transformer memiliki performansi elektrik yang lebih baik
dibandingkan dengan jenis transformator arus lainnya. Bentuk yang dimilikinya
mampu meminimalkan jalur magnetik, meminimalkan banyaknya lilitan,
Tugas Akhir 10203067
20
Landasan Teoritis
mengurangi produksi flux magnetik yang menyimpang (berlebihan), dan
mengoptimasi kopling magnetik serta meminimalkan kebocoran induktansi.
Gambar 16. Inti toroidal
Inti toroid memiliki berbagai macam ukuran, ukuran yang digunakan
sangat mempengaruhi sensitifitas dalam pengukuran. Pada Tabel 3 di bawah ini
diberikan hubungan antara batas pengukuraan yang dilakukan dengan besarnya
ukuran inti yang digunakan.
Tabel 3. Hubungan daya maksimum dengan ukuran inti toroid
50/60Hz Operation
Approximate Size
Max. Rated
Power (VA)
No-load
Loss (W)
OD x H
(Inches)
Weight
(lbs.)
17
.2
2.4x1.2
.7
30
.2
2.8x1.3
1.1
45
.4
2.8x1.8
1.4
72
.6
3.2x1.8
2.0
112
.7
3.7x1.9
2.6
152
1.0
3.9x2.1
3.5
176
1.0
4.5x1.9
3.8
276
1.5
4.5x2.5
5.5
440
2.3
5.5x2.5
8.1
Tugas Akhir 10203067
21
Landasan Teoritis
2.3.2
760
3.5
6.4x2.6
12.4
1,120
4.7
7.1x2.9
18.0
1,650
6.7
8.2x3.3
24.2
2,200
..9.4
8.2x4.0
32.8
2,640
9.2
9.5x3.4
36.5
4,000
16.3
10.4x4.7
56.0
Sensor efek Hall
Efek Hall ditemukan oleh Dr. Edwin Hall pada tahun 1879 ketika ia akan
memperoleh gelar doktor di Johns Hopkins University, Baltimore. Dr. Hall
menemukan bahwa ketika magnet diletakan maka medannya akan tegak lurus
pada salah satu permukaan yang mana dilewati arus yang mengalir, saat itu beda
potensial terjadi pada tepi yang berlawanan. Dari hasil penemuannya tersebut ia
menemukan bahwa tegangan berbanding lurus dengan arus yang mengalir
melewati konduktor dan kerapatan flux atau induksi magnet tegak lurus terhadap
konduktor. Meskipun eksperimen Hall telah sukses dan dapat diterima hingga saat
ini namun tidak ada aplikasi diluar bidang fisika teoritik yang ditemukan selama
lebih dari 70 tahun lamanya. Hingga saat hadirnya material semikonduktor pada
tahun 1950, efek Hall menemukan aplikasi pertamanya. Tetapi hal tersebut sangat
dibatasi oleh biaya [5].
Saat konduktor pembawa arus ditempatkan pada medan magnet, akan
dihasilkan tegangan yang tegak lurus baik terhadap arus maupun medan magnet.
Prinsip ini dikenal dengan prinsip efek Hall.
Tugas Akhir 10203067
22
Landasan Teoritis
Gambar 17. Prinsip dasar efek Hall, tanpa medan magnet
Gambar 18. Prinsip dasar efek Hall, terdapat medan magnet
Ilustrasi prinsip dasar efek Hall ditunjukkan pada Gambar 17. Pada
gambar tersebut memperliahatkan material semikoduktor (elemen Hall) yang
dilewati arus. Yang mana outputnya terhubung tegak lurus dengan arah arus.
Ketika tidak ada medan magnet yang dihasilkan, distribusi arus uniform dan tidak
ada beda potensial yang terukur pada output. Namun ketika medan magnet
dihasilkan secara tegak lurus (lihat Gambar 18) terjadi gaya Lorentz pada arus.
Gaya tersebut mengubah distribusi arus dan menghasilkan beda potensial
(tegangan). Tegangan tersebut adalah tegangan Hall (VH). Hubungan antara
medan magnet dan arus di berikan oleh Persamaan 8 [4].
VH ∝ IxB
(8)
Sensor efek Hall dapat diaplikasikan dalam berbagai macam tipe
pengukuran. Salah satunya adalah untuk pengukuran arus (current sensing).
UGN3503 merupakan salah satu jenis sensor efek Hall yang diproduksi oleh
Tugas Akhir 10203067
23
Landasan Teoritis
Allegro Microsystems, Inc. sensor ini memiliki karakteristik listrik seperti yang
ditunjukkan pada Tabel 4 [5]:
Tabel 4. Karakteristik elektrik UGN3503
2.4
Triac
Triac (Triode AC Switch) merupakan thyristor dengan electrode picu yang
mampu mengalirkan arus bolak-balik (AC). Triac terdiri dari tiga terminal
semikonduktor yang digunakan untuk mengontrol arus pada salah satu arah.
Skematik simbol Triac dapat dilihat pada Gambar 19. Terminal utama/terminal
power di tunjukkan oleh MT1 dan MT2 [6].
Gambar 19. Skematik simbol Triac
Triac mempunyai karakteristik I-V yang simetrik (Gambar 20) dan dapat
berkonduksi untuk tegangan (V) positif dan negatif. Triac juga dapat dipicu oleh
arus gate positif (masuk gate) atau oleh arus negatif (keluar gate).
Terdapat 4 modus untuk picu Triac, diantaranya:
1. MT2 +, Gate + ; disebut kuadran I+
Tugas Akhir 10203067
24
Landasan Teoritis
2. MT2 +, Gate - ; disebut kuadran I3. MT2 -, Gate + ; disebut kuadran III+
4. MT2 -, Gate - ; disebut kuadran IIITriac paling peka pada kuadran I+ dan III- dan sedikit kurang peka pada kuadran
I- dan III+ [6].
Gambar 20. Kurva karakteristik I-V Triac
Triac telah banyak diaplikasikan, diantaranya sebagai kontrol fase, desain
inverter, AC switching, penganti relay, dsb. Hal-hal yang harus dipertimbangkan
dalam memilih Triac:
a) Tegangan breakover maju atau mundur.
b) Arus maksimum
c) Arus penyimpanan minimum
d) Tegangan gate dan kebutuhan trigger arus gate
e) Kecepatan Switching
f) dV/dt maksimum
Tugas Akhir 10203067
25