bab ii landasan teori - Perpustakaan Universitas Mercu Buana

BAB II
LANDASAN TEORI
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai teori–teori yang digunakan dalam
Perancangan, Pembuatan, dan Implementasi Sistem Kontrol Automatic Transfer
Switch Berbasis Arduino. Teori yang digunakan meliputi teori Tranformator, sensor
tegangan, Fuse, Relay, dan perangkat input/output lainnya yang digunakan.
2.1
Peralatan Pengaman
Tujuan tindakan pengamanan pada instalasi listrik adalah untuk
melindungi manusia atau peralatan yang tersambung dengan instalasi itu jika
terjadi arus gangguan akibat dari keadaan yang tidak normal. Untuk itu perlu
dipakai pengaman seperti sekering, dll.
2.1.1
Fuse
Pelebur atau fuse adalah suatu komponen yang digunakan untuk
pengaman rangkaian kontrol dan rangkaian instrumen. Pelebur terdiri dari
sehelai serabut tembaga atau perak dan pasir silika yang berfungsi sebagai
peredam busur api ketika serabut tembaga putus akibat ada gangguan hubung
singkat. Pelebur selalu dipasang pada tiap rangkaian kontrol dan rangkaian
instrumen. Ini bertujuan untuk menjaga agar komponen pada setiap rangkaian
aman dari kerusakan akibat hubung singkat.
6
7
Gambar 2.1 Pelebur atau Fuse
2.1.2
Sensor Tegangan
Sensor tegangan berupa sebuah fuse, 2 buah resistor 100kΩ dan dioda bridge .
Keluaran dari sensor ini berupa tegangan berbentuk gelombang sinusoidal.
Fasa
FU1
R1
1A
100k
BR1
V out
RV1
37%
C1
Netral
FU2
1A
1000uF
10k
R2
B80C1000
100k
Gambar 2.2 Skematik Sensor Tegangan
Kalibrasi tegangan dilakukan dengan menempatkan resistor variable 10k
sehingga tegangan yang dihasilkan dapat diatur, pada ujung rangkaian dipasang
sebuah filter kapasitor untuk menghasilkan tegangan DC murni yang kompatibel
terhadap tegangan yang dibutuhkan oleh ADC.
8
2.2 Peralatan Kontrol
2.2.1
Relay
Relay adalah suatu alat yang digunakan dalam suatu rangkaian control untuk
melengkapi system pengontrolan yang otomatis. Relay berfungsi untuk memonitor
besaran-besaran ukuran sesuai dengan batas-batas yang dikehendaki. Relay bekerja
pada tegangan dan arus yang kecil jadi berbeda dengan kontaktor.
(a)
(b)
Gambar 2.3 Relay kontrol, (a) relay+soket, (b) layout relay
2.2.2
Dioda
Dioda
merupakan
komponen
elektronik
yang
terbuat
dari
bahan
semikonduktor. Dioda terdiri atas sambungan p (positif, sering disebut Anoda) dan n
(negative, sering disebut Katoda). Di antara sambungan tersebut terdapat lapisan
kosong yang memisahkan antara sambungan p dan sambungan n. Lapisan itulah yang
sering disebut dengan lapisan deplesi. Lapisan deplesi bertujuan menjaga agar tetap
terjadi keseimbangan electron.
9
Gambar 2.4 Lambang Dioda
Dioda dapat bekerja bila mendapatkan tegangan lebih dari atau sama dengan
0,7V. Teganagan ini sering disebut dengan tegangan knee, bisa dilihat pada Gambar
2.5 . Dioda dikatakan bekerja bila diberi tegangan forward bias.
Gambar 2.5 Tegangan Knee pada Dioda
10
2.2.3
Arduino Uno
Uno Arduino adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328. Board
ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai
output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik
tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung
mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber
tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya.
Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut :
o 1,0 pinout: tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin baru
lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang memungkinkan
sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari board
sistem. Pengembangannya, sistem akan lebih kompatibel dengan Prosesor yang
menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan Arduino Karena
yang beroperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang
disediakan untuk tujuan pengembangannya.
11
o Circuit Reset
Gambar 2.6 Board Arduino Uno
Gambar 2.7 Kabel USB Board Arduino Uno
12
Deskripsi Arduio UNO:
Tabel 2.1 Deskripsi Arduino Uno

Mikrokontroller
Atmega328
Operasi Voltage
5V
Input Voltage
7-12 V (Rekomendasi)
Input Voltage
6-20 V (limits)
I/O
14 pin (6 pin untuk PWM)
Arus
50 mA
Flash Memory
32KB
Bootloader
SRAM 2 KB
EEPROM
1 KB
Kecepatan
16 Mhz
Catu Daya
Uno Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya
eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (non-USB) daya dapat
datang baik dari AC-DC adaptor atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan
13
cara menghubungkannya plug pusat-positif 2.1mm ke dalam board colokan listrik.
Lead dari baterai dapat dimasukkan ke dalam header pin Gnd dan Vin dari konektor
Power.
Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 - 20 volt. Jika diberikan
dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat menyuplai kurang dari 5 volt
dan board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan
bisa panas dan merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah 7 - 12 volt.
Pin catu daya adalah sebagai berikut:
o VIN. Tegangan input ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya
eksternal (sebagai lawan dari 5 volt dari koneksi USB atau sumber daya lainnya
diatur). Anda dapat menyediakan tegangan melalui pin ini, atau, jika memasok
tegangan melalui colokan listrik, mengaksesnya melalui pin ini.
o 5V. Catu daya diatur digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen
lainnya di board. Hal ini dapat terjadi baik dari VIN melalui regulator
onboard,atau diberikan oleh USB .
o 3,3 volt pasokan yang dihasilkan oleh regulator on-board. Menarik arus
maksimum adalah 50 mA.
o GND
14

Memory
ATmega328 ini memiliki 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk loading file.
Ia juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM.

Input & Output
Masing-masing dari 14 pin digital pada Uno dapat digunakan sebagai input atau
output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Mereka
beroperasi di 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA
dan memiliki resistor pull-up internal dari 20-50 K_. Selain itu,beberapa pin memiliki
fungsi khusus:
o Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan
(TX) data TTL serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip ATmega8U2
USB-to-Serial TTL.
o Eksternal Interupsi: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interupsi
pada nilai yang rendah, tepi naik atau jatuh, atau perubahan nilai. Lihat
attachInterrupt () fungsi untuk rincian.
o PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan 8-bit output PWM dengan
analogWrite () fungsi.
o SPI: 10 (SS), 11 (mosi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi
SPI menggunakan perpustakaan SPI.
o LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin adalah nilai
TINGGI, LED menyala, ketika pin adalah RENDAH, itu off.
15
Uno memiliki 6 input analog, diberi label A0 melalui A5, masing-masing
menyediakan 10 bit resolusi yaitu 1024 nilai yang berbeda. Secara default sistem
mengukur dari tanah sampai 5 volt.
o TWI: A4 atau SDA pin dan A5 atau SCL pin. Mendukung komunikasi TWI
o Aref. Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan analogReference
().
o Reset.
Lihat juga pemetaan antara pin Arduino dan ATmega328 port. Pemetaan untuk
ATmega8, 168 dan 328 adalah identik.

Komunikasi
Uno Arduino memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer,
Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini menyediakan UART TTL
(5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah
ATmega16U2 pada saluran board ini komunikasi serial melalui USB dan muncul
sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware Arduino
menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang
dibutuhkan. Namun, pada Windows, file. Inf diperlukan. Perangkat lunak Arduino
termasuk monitor serial yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke
board Arduino. RX dan TX LED di board akan berkedip ketika data sedang dikirim
melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB ke komputer. ATmega328 ini juga
mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI.
16
Fungsi ini digunakan untuk melakukan komunikasi inteface pada sistem.

Programming
Uno Arduino dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino.Pilih Arduino
Uno dari Tool lalu sesuaikan dengan mikrokontroler yang digunakan. Para
ATmega328 pada Uno Arduino memiliki bootloader yang memungkinkan Anda
untuk meng-upload program baru untuk itu tanpa menggunakan programmer
hardware eksternal. Ini berkomunikasi menggunakan protokol dari bahas C. Sistem
dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windows) atau programmer DFU
(Mac OS X dan Linux) untuk memuat firmware baru. Atau Anda dapat menggunakan
header ISP dengan programmer eksternal .

Perangkat Lunak (Arduino IDE)
Lingkungan open-source Arduino memudahkan untuk menulis kode dan meng-
upload ke board Arduino. Ini berjalan pada Windows, Mac OS X, dan Linux.
Berdasarkan Pengolahan, avr-gcc, dan perangkat lunak sumber terbuka lainnya.
Gambar 2.8 Sketch Arduino
17

Otomatis Software Reset
Tombol reset Uno Arduino dirancang untuk menjalankan program yang
tersimpan didalam mikrokontroller dari awal. Tombol reset terhubung ke Atmega328
melalui kapasitor 100nf. Setelah tombol reset ditekan cukup lama untuk me-reset
chip, software IDE Arduino dapat juga berfungsi untuk meng-upload program
dengan hanya menekan tombol upload di software IDE Arduino.
2.2.4
LCD (Liquid Crystal Display)
Display LCD sebuah liquid crystal atau perangkat elektronik yang dapat
digunakan untuk menampilkan angka atau teks. Ada dua jenis utama layar LCD yang
dapat menampilkan numerik (digunakan dalam jam tangan, kalkulator dll) dan
menampilkan teks alfanumerik (sering digunakan pada mesin foto kopi dan telepon
genggam).
Dalam menampilkan numerik ini kristal yang dibentuk menjadi bar, dan
dalam menampilkan alfanumerik kristal hanya diatur kedalam pola titik. Setiap kristal
memiliki sambungan listrik individu sehingga dapat dikontrol secara independen.
Ketika kristal off' (yakni tidak ada arus yang melalui kristal) cahaya kristal terlihat
sama dengan bahan latar belakangnya, sehingga kristal tidak dapat terlihat. Namun
ketika arus listrik melewati kristal, itu akan merubah bentuk dan menyerap lebih
banyak cahaya. Hal ini membuat kristal terlihat lebih gelap dari penglihatan mata
manusia sehingga bentuk titik atau bar dapat dilihat dari perbedaan latar belakang.
18
Sangat penting untuk menyadari perbedaan antara layar LCD dan layar LED.
Sebuah LED display (sering digunakan dalam radio jam) terdiri dari sejumlah LED
yang benar-benar mengeluarkan cahaya (dan dapat dilihat dalam gelap). Sebuah layar
LCD hanya mencerminkan cahaya, sehingga tidak dapat dilihat dalam gelap.
LMB162A adalah modul LCD matrix dengan konfigurasi 16 karakter dan 2
baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5 kolom pixel (1 baris
terakhir adalah kursor). Memori LCD terdiri dari 9.920 bir CGROM, 64 byte
CGRAM dan 80x8 bit DDRAM yang diatur pengalamatannya oleh Address Counter
dan akses datanya (pembacaan maupun penulisan datanya) dilakukan melalui register
data. Pada LMB162A terdapat register data dan register perintah. Proses akses data
ke atau dari register data akan mengakses ke CGRAM, DDRAM atau CGROM
bergantung pada kondisi Address Counter, sedangkan proses akses data ke atau dari
Register perintah akan mengakses Instruction Decoder (dekoder instruksi) yang akan
menentukan perintah–perintah yang akan dilakukan oleh LCD.
(a)
19
(b)
Gambar 2.9 (a). Block Diagram LCD (b). LCD 16x2 Character
Klasifikasi LED Display 16x2 Character
a. 16 karakter x 2 baris
b. 5x7 titik Matrix karakter + kursor
c. HD44780 Equivalent LCD kontroller/driver Built-In
d. 4-bit atau 8-bit MPU Interface
e. Tipe standar
f. Bekerja hampir dengan semua Mikrokontroler.
2.2.4.1 Karakter LCD
Tabel karakter LCD dibawah ini menunjukkan karakter khas yang tersedia
pada layar LCD. Kode karakter diperoleh dengan menambahkan angka di atas kolom
dengan nomor di sisi baris. Perhatikan bahwa karakter 32-127 selalu sama untuk
semua LCD, tapi karakter 16-31 & 128-255 dapat bervariasi dengan produsen LCD
20
yang berbeda. Oleh karena itu beberapa LCD akan menampilkan karakter yang
berbeda dari yang ditunjukkan dalam tabel.
Karakter 0 sampai 15 dijelaskan user-defined sebagai karakter dan harus
didefinisikan sebelum digunakan, atau LCD akan berisi perubahan karakter secara
acak. Untuk melihat secara rinci bagaimana menggunakan karakter ini dapat dilihat
pada data Character LCD.
Tabel 2.2 Data CharacterLCD
21
2.2.4.2
Untuk
Deskripsi Pin LCD
keperluan
antar
muka
suatu
komponen
elektronika
dengan
mikrokontroler, perlu diketahui fungsi dari setiap kaki yang ada pada komponen
tersebut.
a. Kaki 1 (GND) : Kaki ini berhubungan dengan tegangan +5 Volt yang merupakan
tegangan untuk sumber daya.
b. Kaki 2 (VCC) : Kaki ini berhubungan dengan tegangan 0 volt (Ground).
c. Kaki 3 (VEE/VLCD) : Tegangan pengatur kontras LCD, kaki ini terhubung pada
cermet. Kontras mencapai nilai maksimum pada saat kondisi kaki ini pada
tegangan 0 volt.
d. Kaki 4 (RS) : Register Select, kaki pemilih register yang akan diakses. Untuk
akses ke Register Data, logika dari kaki ini adalah 1 dan untuk akses ke Register
Perintah, logika dari kaki ini adalah 0.
e. Kaki 5 (R/W) : Logika 1 pada kaki ini menunjukan bahwa modul LCD sedang
pada mode pembacaan dan logika 0 menunjukan bahwa modul LCD sedang pada
mode penulisan. Untuk aplikasi yang tidak memerlukan pembacaan data pada
modul LCD, kaki ini dapat dihubungkan langsung ke Ground.
f. Kaki 6 (E) : Enable Clock LCD, kaki mengaktifkan clock LCD. Logika 1 pada
kaki ini diberikan pada saat penulisan atau membacaan data.
22
g. Kaki 7 – 14 (D0 – D7) : Data bus, kedelapan kaki LCD ini adalah bagian di mana
aliran data sebanyak 4 bit ataupun 8 bit mengalir saat proses penulisan maupun
pembacaan data.
h. Kaki 15 (Anoda) : Berfungsi untuk tegangan positif dari backlight LCD sekitar 4,5
volt (hanya terdapat untuk LCD yang memiliki backlight)
i. Kaki 16 (Katoda) : Tegangan negatif backlight LCD sebesar 0 volt (hanya terdapat
pada LCD yang memiliki backlight).
Gambar 2.10 Blok Pin LCD
2.2.5
Resistor
Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi
jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor
bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Dari hukum Ohms
diketahui, resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir
melaluinya. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan
dengan simbol Ω (Omega).
Untuk menyatakan resistansi sebaiknya disertakan batas kemampuan dayanya.
Berbagai macam resistor di buat dari bahan yang berbeda dengan sifat-sifat yang
23
berbeda. Spesifikasi lain yang perlu diperhatikan dalam memilih resitor pada suatu
rancangan selain besar resistansi adalah besar watt-nya. Karena resistor bekerja
dengan dialiri arus listrik, maka akan terjadi disipasi daya berupa panas sebesar
W=I2R watt. Semakin besar ukuran fisik suatu resistor bisa menunjukkan semakin
besar kemampuan disipasi daya resistor tersebut. Umumnya di pasar tersedia ukuran
1/8, 1/4, 1, 2, 5, 10 dan 20 watt. Resistor yang memiliki disipasi daya 5, 10 dan 20
watt umumnya berbentuk kubik memanjang persegi empat berwarna putih, namun
ada juga yang berbentuk silinder. Tetapi biasanya untuk resistor ukuran jumbo ini
nilai resistansi dicetak langsung dibadannya, misalnya 100Ω5W.
Resistor dalam teori dan prakteknya di tulis dengan perlambangan huruf R.
Dilihat dari ukuran fisik sebuah resistor yang satu dengan yang lainnya tidak berarti
sama besar nilai hambatannya. Nilai hambatan resistor di sebut resistansi.
Gambar 2.11 Simbol resistor
24
2.2.6
Kapasitor
Salah satu komponen pasif lainnya selain resistor, yaitu kapasitor. Kapasitor
berfungsi sebagai filter noise untuk sinyal Alternating Current(AC) atau penyaring
frekuensi. Fungsi lainnya sebagai penyimpan muatan listrik. Kapasitor ditemukan
pertama kali oleh Michael Faraday (1791 – 1867). Dalam muatan listrik terdapat
kapasitas penyimpayan kemampuan kapasitor yang dinamakan Farad dengan symbol
“F”. Simbol dari kapasitor sendiri adalah C (kapasitor). Satu Farad = 9x1011
yang artinya luas permukaan kepingan tersebut. Kapasitor disebut juga kondensator.
Kondensator yaitu kemampuan alat untuk menyimpan suatu muatan listrik. Fungsi
kapasitor dalam rangkaian elektronik sangat bervariasi, yaitu sebagai berikut:
1. Kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain (pada power
supply).
2. Untuk arus DC berfungsi sebagai isolator/penahan arus listrik sedangkan
untuk arus AC berfungsi sebagai konduktor melewatkan arus listrik .
3. Perata tegangan DC pada pengubah AC to DC. Pembangkitan gelombang AC
atau oscillator, dan sebagainya.
4. Filter/penyaring dalam rangkaian power supply.
5. Frekuensi dalam rangkaian antena.
6. Penghemat daya listrik pada lampu neon.
7. Menghilangkan bouncing (loncatan api) bila dipasang pada saklar.
8. Untuk menyimpan arus/tegangan listrik.
Kapasitor terbuat dari dua buah lempengan logam yang saling sejajar antara
satu dengan yang lainnya. Di antara kedua lempengan tadi terdapat bahan isolator
25
yang biasa disebut dengan dielektrik (bahan yang mempengaruhi nilai kapasitor).
Bahan dielektrik yang digunakan biasanya keramik, kertas , udara, metal film, gelas,
vakum.
Gambar 2.12 Kapasitor
2.2.7
Trimpot (Trimmer Potensio)
Resistor yang nilai resistansinya dapat diubah-ubah dengan cara memutar
porosnya dengan menggunakan obeng. Untuk mengetahui nilai hambatan dari suatu
trimpot dapat dilihat dari angka yang tercantum pada badan trimpot tersebut.
Perubahan nilai resistansi tersebut juga dibagi menjadi 2, yaitu linier dan
logaritmatik.
Gambar 2.13 Trimpot dan Simbol Trimpot
26
2.2.8
Modul Relay
Relay modul switch yang di opersikan secara elektrik memungkinkan untuk
mengaktifkan atau me-non aktifkan rangkaian menggunakan tegangan dan atau arus
yang lebih tinggi dari pada yang di-handle mikrokontroller. Jadi tidak ada
hubungannya antara rangkaian tegangan rendah yang di operasikan mikrokonroler
dengan rangkaian daya tinggi. Sedangkan relay melindungi rangkaian satu dengan
rangkaian lainnya.
Setiap Channel dalam modul memiliki tiga koneksi, yaitu NC (Normally
Closed), COM (Common) dan NO (Normally Open). Tergantung pada pemicu sinyal
input. Tutup jumper dapat di pindahkan pada high mode atau low mode.
Gambar 2.14 Modul Relay
27
Spesifikasi :
1. Contact Rating
10A 250V AC/10A 125V AC
10A 30V DC/10A 28V DC
2. Maximal Switching Power
AC 2500VA/AC 1250VA
DC300W/DC 280 W
3. Maximal Switching Voltage
250V AC / 125V AC
30V DC/28V DC
4. Maximal Switching Current
10A
Konfigurasi pin :
1. VCC : 5V DC
2. COM : 5V DC
3. IN1
: high/low output
4. IN2
: high/low output
5. IN3
: high/low output
6. IN4
: high/low output
7. GND : ground
2.3
Transformator
Transformator adalah suatu alat listrik yang dapat memindahkan dan
mengubah energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang
28
lain,
melalui
suatu
gandengan
magnet
dan
berdasarkan
prinsip
induksi
elektromagnetik.
Gambar 2.15 Transformasi Energi
Transformator terdiri atas dua buah kumparan ( primer dan sekunder ) yang
bersifat induktif. Seperti pada Gambar 2.16, kedua kumparan ini terpisah secara
elektrik namun berhubungan secara magnetis melalui jalur yang memiliki
reluktansi ( reluctance ) rendah. Apabila kumparan primer dihubungkan dengan
sumber tegangan bolak-balik maka fluks bolak balik akan muncul didalam inti
yang dilaminasi, karena kumparan tersebut membentuk jaringan tertutup maka
mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks di kumparan primer maka di
kumparan primer terjadi induksi sendiri (self induction ) dan terjadi pula
induksi di kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari kumparan primer
atau disebut sebagai induksi bersama ( mutual induction ) yang menyebabkan
timbulnya fluks magnet dikumparan sekunder, maka mengalirlah arus sekunder
jika rangkaian sekunder dibebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer
keseluruhan ( secara magnetisasi ). Secara umum suatu kumparan dialiri arus
29
bolak balik akan timbul Φ, lalu timbul tegangan induksi, yang dirumuskan
dalam persamaan (2.1) :
eN
(2.1)
Dimana :
e = GGL induksi pada kumparan primer
N = Jumlah Belitan
= Perubahan garis – garis gaya magnet dalam satuan webber
dt = Perubahan waktu dalam satuan detik
Gambar 2.16 Rangkaian Transformator
2.3.1
Prinsip Kerja Transformator
Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah berdasarkan pada teori
Michael Faraday, yang dikenal dengan teori induksi magnet. Transformator
memiliki dua gulungan kawat yang terpisah satu sama lain dan dibelitkan pada
inti yang sama. Ketika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan
bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan
30
magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti
besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujungujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan
induktansi timbal-balik (mutual inductance).
Gambar 2.17 Rangkaian Equivalen Transformator Ideal
Rangkaian equivalen transformator ditunjukkan pada gambar 2.17. Pada
transformator (trafo) ideal besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan
sekunder (Vs) adalah :
 Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).
 Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( Vs ~ Vp).
 Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer (Np)
2.3.2
Jenis Transformator
a. Transformator step-up
Gambar 2.18 Transformator Step-Up
31
Gambar 2.18 menunjukkan rangkaian ekuivalen transformator step-up.
Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih
banyak dari pada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan.
Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik
tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam
transmisi jarak jauh.
b. Transformator step-down
Gambar 2.19 Transformator Step-Down
Gambar 2.19 menunjukkan rangkaian ekuivalen transformator step-down.
Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan
primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat
mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.