PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA HIDROGEN

Dampak dari perkembangan teknologi yang sangat pesat adalah  meningkatnya kabutuhan energi. Upaya pemenuhan energi yang telah dilakukan saat ini sebagian besar diperoleh dari konversi bahan bakar fosil. Penggunaan bahan bakar fosil untuk menghasilkan energi telah menuai banyak masalah, diantaranya adalah permasalahan lingkungan yang diakibatkan oleh emisi hasil pembakaran bahan bakar fosil. Selain itu, bahan bakar fosil tergolong energi yang tidak dapat diperbaharui (unrenewable resources). Oleh karena itu. diperlukan suatu inovasi mengenai energi alternatif yang ramah lingkungan serta dapat diperbaharui. Salah satu inovasi tersebut adalah teknologi hidrogen yang memanfaatkan air untuk menghasilkan gas hidrogen yang kemudian menghasilkan listrik dalam sistem fuel cell. Proses untuk menghasilkan listrik dari gas hidrogen memerlukan membran polimer (Polymer Electrolyte Membrane/PEM) yang mampu menghantar proton (permeabel terhadap proton). Salah satu membran yang saat ini telah banyak digunakan adalah Nafion^®.  Namun, harga membran polimer tersebut sangat mahal sehingga pengembangan teknologi hidrogen di Indonesia menjadi kurang ekonomis.

Di sisi lain, limbah polimer jenis Low Density Poly-Ethylene (LDPE) dan polistiren dapat dimodifikasi strukturnya sehingga mampu manghantarkan proton dengan baik. Modifikasi dapat dilakukan melalui proses florinasi dan iradiasi pada LDPE dan sulfonasi pada polistiren. Hal ini akan mengakibatkan terbentuknya gugus fungsi yang dapat manghantarkan proton.

Karya tulis ini bertujuan untuk memberikan informasi mengenai pemanfaatan limbah plastik LDPE dan polistiren sebagai membran dalam electrolyzer dan fuel cell. Tujuan lainnya adalah merancang alat Hydrogen Energizer yang memanfaatkan LDPE dan polistiren sebagai PEM Electrolyzer dan PEM Fuel Cell untuk menghasilkan energi listrik dengan bahan baku air.

Metode penulisan dalam penyusunan karya tulis ini dimulai dari penentuan kerangka pemikiran dan penentuan gagasan dengan permasalahan utama adalah kurang ekonomisnya membran yang digunakan pada PEM Electrolyzer dan PEM Fuel Cell saat ini. Gagasan utama untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah pemanfaatan polimer lain seperti LDPE dan polistiren melalui modifikasi struktur polimer. Data-data yang digunakan dalam penulisan merupakan data sekunder yang diperoleh dari kajian pustaka berupa jurnal, artikel, buku, internet, dan diskusi dengan dosen pembimbing. Setelah itu melakukan analisis data, melakukan sintesis dari data yang ada untuk menemukan gagasan kreatif sebagai solusi dari permasalahan, dan memberikan kesimpulan serta saran mengenai pemanfaatan limbah plastik LDPE dan polistiren sebagai membran electrolyzer dan membran fuel cell dalam teknologi hidrogen.

H₂ Energizer adalah pembangkit listrik dengan memanfaatkan membran komposit LDPE terflorinasi dengan polistiren tersulfonasi sehingga permeabel terhadap proton. Mekanisme alat ini adalah dengan cara mengelektrolisis air pada membran electrolyzer menjadi gas hidrogen dan oksigen. Energi untuk proses elektrolisis dihasilkan dari solar sel. Gas hidrogen hasil elektrolisis dipisahkan menuju katoda, kemudian dialirkan ke tabung penyimpanan. Dari tabung penyimpanan, hidrogen dialirkan dengan laju tertentu menuju membran fuel cell. Pada unit membran fuel cell, hidrogen ditangkap di anoda menghasilkan proton (H⁺) dan elektron (e^-). Adanya gradien elektrokimia menyebabkan elektron mengalir dari anoda ke katoda melalui kabel, sementara proton melewati membran menuju katoda. Aliran elektron inilah yang kemudian menyalakan lampu yang terhubung dengan katoda dan anoda dari membran fuel cell. Pada bagian katoda membran fuel cell, proton (H⁺) kemudian bereaksi dengan oksigen yang disuplai dari udara membentuk uap air. Hassil samping pada proses pembakaran H₂ hanya berupa uap air sehingga mampu mengurangi tingkat pencemaran udara dan pemanasan global.

 Secara garis besar, teknologi hidrogen yang masih belum aplikatif karena mahalnya membran yang digunakan seperti Nafion^®. Masalah ini dapat diatasi dengan membuat membran dengan karakteristik yang sama. Pembuatan membran pengganti ini berbahan baku limbah plastik polistiren dan LDPE yang dapat dengan mudah kita dapatkan, sehingga dapat dijadikan suatu solusi alternatif untuk menjadikan penggunaan teknologi hidrogen sebagai salah satu solusi terhadap permasalahan krisis energi dan pencemaran lingkungan.

Upaya yang dapat dilakukan untuk pengembangan pemanfaatan limbah plastik LDPE dan polistiren sebagai membran electrolyzer dan fuel cell dalam pembangkit energi tenaga hidrogen adalah dengan prinsip co-management yaitu kerjasama antara masyarakat, perguruan tinggi/lembaga penelitian, dan pemerintah. Pemerintah dapat berperan sebagai pemberi aspek legalitas terhadap pemanfaatan limbah plastik LDPE dan polistiren sebagai bahan alternatif pembuatan membran electrolyzer dan fuel cell  dalam pembangkit energi tenaga hidrogen. Pengembangan teknologi hidrogen di tingkat perguruan tinggi/lembaga penelitian adalah melakukan penelitian sehingga diperoleh teknologi tepat guna. Kemudian di  masyarakat berupa penerapan teknologi penghasil energi yang ramah lingkungan.

                       

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Dinamika perkembangan ilmu pengetahuan mendorong penciptaan teknologi baru dengan sangat cepat. Perkembangan yang semakin canggih dan meningkatnya teknologi membutuhkan sumber energi dalam skala besar. Secara sederhana dampak dari kemajuan teknologi adalah konsumsi  energi berlebih. Saat ini, sektor minyak bumi dan gas masih menjadi andalan bagi pemenuhan kebutuhan energi dalam negeri dan dunia. Berdasarkan data ESDM (2006), minyak bumi mendominasi 52,5% pemakaian energi di Indonesia, sedangkan gas bumi sebesar 19%, batu bara 21,5%, air 3,7%, panas bumi 3%, dan energi terbarukan hanya sekitar 0.2% dari total penggunaan energi. Padahal, cadangan minyak bumi Indonesia berdasarkan ESDM (2006) hanya sekitar 9 miliar barel dan produksi Indonesia hanya sekitar 500 juta barel per tahun. Hal ini berarti jika terus dikonsumsi dan tidak ditemukan teknologi baru untuk meningkatkan recovery minyak bumi, diperkirakan minyak bumi Indonesia akan habis dalam waktu dekat.

Kontinuitas penggunaan bahan bakar fosil (fossil fuel) memunculkan dua ancaman  serius. Pertama, faktor ekonomi yaitu berupa jaminan ketersediaan bahan bakar fosil untuk beberapa dekade mendatang, masalah suplai, harga, dan fluktuasinya. Kedua, polusi akibat emisi pembakaran bahan bakar fosil ke lingkungan. Polusi yang ditimbulkan oleh pembakaran bahan bakar fosil memiliki dampak langsung maupun tidak langsung kepada derajat kesehatan manusia dan gas rumah kaca yang dihasilkan (Granovskii, 2007). Kesadaran terhadap ancaman krisis energi dan pencemaran lingkungan telah mengintensifkan berbagai riset yang bertujuan menghasilkan sumber-sumber energi (energy resource) yang lebih terjamin keberlanjutannya (sustainable) dan lebih ramah lingkungan. Salah satu sumber energi alternatif yang sedang dikembangkan saat ini adalah energi hidrogen yang bersumber dari air.

Permasalahan di dunia bukan hanya mengenai krisis energi dan dampak penggunaan bahan bakar fosil saja. Salah satu permasalahan yang saat ini mendapat perhatian khusus dari dunia adalah permasalahan mengenai limbah sampah plastik. Sebagian besar penduduk di dunia memanfaatkan plastik dalam menjalankan aktivitasnya. Berdasarkan data Environmental Protection Agency  (EPA) Amerika Serikat dalam Justiana (2009), pada tahun 2001 penduduk Amerika Serikat menggunakan sedikitnya 25 juta ton plastik setiap tahunnya.  Salah satu jenis plastik yang banyak digunakan adalah plastik LDPE (Low Density Poly-Ethylene) dan polistiren. LDPE tergolong jenis plastik thermoplastik yang dibuat dari minyak bumi. LDPE dan polistiren biasa dipakai untuk tempat makanan, bahan kemasan, dan botol-botol fleksibel. Penggunaan plastik secara berlebih dapat menyebabkan pencemaran lingkungan karena sifatnya yang tidak dapat terurai.

Perumusan Masalah

Permasalahan pengembangan teknologi hidrogen di Indonesia disebabkan oleh mahalnya harga membran polimer Nafion^® yang digunakan untuk memisahkan oksigen dan hidrogen hasil elektrolisis air serta bersifat permeabel terhadap proton (Febrina, 2007). Penggunaan polimer lain yang lebih ekonomis dalam sistem pembangkit energi hidrogen memerlukan upaya untuk merubah matriks polimer menjadi permeabel terhadap proton. Proses untuk menghasilkan listrik dari hidrogen terjadi pada suhu sekitar 120^oC. Tingginya suhu yang digunakan dalam sistem ini mengharuskan membran yang digunakan haruslah memiliki struktur yang tetap stabil pada suhu tersebut.

Penggunaan polistiren sebagai membran fuel cell mengalami kendala pada strukturnya yang sangat rapuh pada suhu 120^oC. Maka, diperlukan suatu teknik untuk memodifikasi polistiren agar tetap stabil pada suhu 120^oC. Polimer lain yang ternyata lebih resisten pada suhu tinggi adalah LDPE, maka diperlukan juga teknik laminasi LDPE dan polistiren yang dapat dijadikan sebagai membran. Pemanfaatan membran hasil modifikasi haruslah diaplikasikan dalam suatu alat penghasil energi. Oleh sebab itu diperlukan suatu rancang bangun alat penghasil hidrogen dari air dan mengubah hidrogen yang dihasilkan menjadi listrik.

Gagasan kreatif

Salah satu upaya untuk mengatasi kendala mahalnya harga membran adalah dengan memanfaatkan polimer lain namun tetap memilki sifat sama seperti Nafion^®. Berdasarkan karakteristik struktur LDPE dan polistiren yang mampu dimodifikasi, ternyata penggabungan kedua jenis plastik modifikasi ini mampu menggantikan fungsi Nafion^®. Modifikasi ini didasarkan pada penambahan gugus yang mampu menghantarkan proton sehingga membran menjadi permeabel terhadap proton. Teknik yang dapat digunakan untuk memodifikasi LDPE adalah dengan adisi F^- melalui perendaman dalam asam florida dan iradiasi sinar gama. Sedangkan modifikasi pada polistiren dapat dilakukan dengan proses sulfonasi (Jamal dkk, 2007). Melalui perlakuan ini, diharapkan komposit LDPE dan polistiren memiliki karakteristik menyerupai Nafion^® yang permeabel terhadap proton serta tahan pada suhu tinggi. Membran pengganti Nafion^® perlu diuji pada alat pembangkit energi tenaga hidrogen. Rancang bangun alat yang efektif diperlukan agar proses menghasilkan energi dapat berlangsung secara efisien dan mudah diaplikasikan.

Tujuan dan Manfaat Penulisan

Penulisan ini bertujuan untuk memberikan informasi mengenai pemanfaatan limbah plastik LDPE dan polistiren dalam teknologi hidrogen sebagai energi alternatif yang tepat guna dan ramah lingkungan dengan rancang bangun alat Hydrogen Energizer untuk menghasilkan energi listrik dengan bahan bakar air tanpa emisi sehingga dapat mengurangi pencemaran udara.

        Manfaat penulisan ini ditujukan bagi mahasiswa, pemerintah, dan masyarakat. Kegunaan bagi mahasiswa adalah sebagai bahan kajian yang diharapkan dapat menambah wawasan dan pengetahuan tentang penggunaan dan manfaat bahan bakar dari teknologi hidrogen. Bagi pemerintah karya ini dapat dijadikan sebagai masukan dalam merancang pembangkit listrik tenaga hidrogen secara kontinyu. Bagi masyarakatenulisan karya tulis ini memiliki kegunaan sebagai media informasi mengenai penggunaan salah satu energi alternatif ramah lingkungan. p

TELAAH PUSTAKA

Energi Hidrogen

Hidrogen (bahasa Latin: hydrogenium, dari bahasa Yunani; hydro: air, genes: membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1. Hidrogen adalah unsur yang paling ringan dan paling banyak terdapat di alam semesta. Unsur ini dikandung oleh air dan semua senyawa organik serta makhluk hidup. Hidrogen mampu bereaksi secara kimia dengan kebanyakan unsur lainHidrogen dapat berfungsi sebagai bahan bakar saat bereaksi dengan oksigen. Reaksi sederhana yang dapat menggambarkan proses pembentukan energi pada pembakaran hidrogen adalah sebagai berikut:  (Wikipedia, 2006).

2H₂ + O₂ è 2H₂O + Energi (entalpi)

Menurut Helmot (2007) menyebutkan bahwa hidrogen dapat digunakan sebagai bahan bakar berbagai jenis kendaraan. Teknologi hidrogen termasuk dalam kategori non-Internal Combustion Engine (ICE) yang memerlukan baterai elektrik pada kendaraan. Linnemann (2006), menyebutkan bahwa produksi hidrogen dapat menghasilkan listrik sebagai salah satu solusi dalam pemenuhan kebutuhan energi. Hidrogen ini dapat dijual dipasaran untuk bahan bakar kendaraan atau untuk dikonversi menjadi tenaga listrik.

Polymer Electrolyte Membrane (PEM)

Polymer Electrolyte Membrane atau Proton Exchange Membrane merupakan membran semipermeabel yang pada umumnya dibuat dari ionomer dan dirancang agar dapat menghantar proton namun bersifat impermeable terhadap gas seperti oksigen atau hidrogen. Sifat ini sangat berperan dalam pemisahan reaktan dan proton yang terjadi pada sel elektrokimia (Wikipedia, 2009). PEM dapat dibuat dari beberapa macam polimer murni ataupun komposit dimana gugus fungsi lain diikatkan pada matriks polimer. Sistem membran ini menggunakan fase penghantar yang bersifat ionik berupa gugus garam yang matriks polimernya bersifat polar seperti anion F^-, Cl^-, I^-, SCN^-, ClO₄^-, CF₃SO₃^-, BF₄^-, dan AsF₆^-. PEM dapat digunakan untuk proses elektrolisis (PEM Electrolyzer) dan untuk elektokimia (PEM  Fuel Cell) (Fiona, 1997).

PEM Electrolyzer

PEM Electrolyzer merupakan jenis membran filter yang banyak  digunakan secara luas dalam berbagai aplikasi seperti manufaktur dari khlor dan soda api oleh elektrolisis garam, atau pabrik pembuat bahan organik dengan cara elektolisis dari air laut atau yang lainnya. Unit electrolyzer ditempatkan diantara ruang anode dan aa

Gambar 1 Cara kerja PEM Electrolyzer.

PEM Fuel Cell

            Fuel cell adalah sebuah alat yang menggunakan prinsip elektokimia yang secara langsung menggubah energi kimia menjadi listik dengan air sebagai produk dari reaksinya (Woonki Na, 2007). Cook (2001) juga  menjelaskan bahwa fuel cell ini mengubah hidrogen atau bahan bakar berisi hidrogen ke bentuk energi listrik dan panas melalui reaksi kimia dari hidrogen dengan oksigen.

PEM Fuel Cell tersusun dari sebuah polimer. Polimer yang sering digunakan adalah Nafion^®, polimer perfluorinate yang sama dengan Teflon, tetapi tersusun dari sulfur, karbon dan bahan kimia lainya sehingga dapat membentuk proton (Elliot, 2001). Nafion^® mempunyai konduktivitas penghantar ion yang tinggi, sifat mekanik, dan kestabilan kimia serta termal yang baik. Akan tetapi biaya produksi dan crossover metanol yang tinggi menjadi kendala penggunaan Nafion^®. Oleh karena itu, saat ini banyak dikembangkan material baru yang diharapkan dapat menggantikan fungsi Nafion^® dalam fuel cell (Ledyastuti, 2007).      

Plastik LDPE

            Low Density Poly-Ethylene (LDPE) mempunyai masa jenis antara 0,91 – 0,94 gram/mL dengan 50-60% strukturnya berbentuk kristalin dengan kristalinitas 90%. LDPE memiliki titik leleh 120^oC (Billmeyer, 1971). LDPE memiliki sifat  fisik yang fleksibel denngan kerapatan kecil (Lenau, 2003).

Sebagian besar LDPE dipakai sebagai kemasan komersial, plastik, pembungkus sabun, dan beberapa botol fleksibel. Keunggulan LDPE sebagai bahan kemasan adalah harganya yang murah, mudahnya proses pembuatan, sifatnya yang fleksibel, dan mudah didaur ulang. Selain itu, LDPE mempunyai daya perlindungan yang baik terhadap uap air, namun kurang baik terhadap gas lainnya seperti oksigen. Jenis plastik ini memiliki ketahanan kimia yang sangat tinggi, namun larut dalam benzena dan tetrachlorocarbon (CCl₄) (Billmeyer,  1971).

Satu hal yang berbeda dari kebanyakan plastik bahwa LDPE mempunyai nilai konstanta dielektrik yang kecil, sehingga memiliki sifat kelistrikan yang lebih baik (Billmeyer, 1971). Sifat listrik tersebut semakin baik dengan tingginya jumlah hidrogen atau klorida dan fluorida yang terikat pada struktur polietilen (exceedmpe.com, 2009). Guna menghasilkan sifat listrik yang lebih baik perlu dilakukan modifikasi pada LDPE. Modifikasi LDPE dapat dilakukan dengan pencangkokan asam florida dengan sinar UV (Jamal dkk, 2007). Metode pencangkokan untuk memodifikasi bahan polimer telah banyak digunakan terutama untuk menghasilkan membran selektif penukar ion. Akibat dari polimer yang diradiasi maka akan terbentuk ikatan silang antara molekul polimer. Teknik iradiasi yang digunakan untuk memodifikasi polimer menyebabkan terbentuknya radikal polimer. Radikal polimer ini akan bereaksi dengan HF membentuk LDPE-g-F yang merupakan suatu rantai panjang yang baru (Jamal dkk, 2007).  

Polistiren Tersulfonasi

Stiren merupakan suatu senyawa organik dengan rumus molekul C₆H₅CH=CH₂. Stiren dapat mengalami reaksi adisi kontinyu sehingga akan terbentuk polimer yang tersusun dari monomer-monomer stiren.

Prepolimerizer merupakan awal proses dimulainya polimerisasi stiren.  Melalui proses tersebut, stiren akan dipolimerisasi (biasanya dengan menggunakan peroksida sebagai oksidator) diaduk hingga campuran reaksi terkonsentrasi menjadi polimer akibat adanya proses pencampuran yang efisien dan perpindahan panas yang baik. Sulfonasi merupakan suatu reaksi substitusi yang bertujuan untuk mensubstitusi atom H dengan gugus -SO₃H pada molekul organik melalui ikatan kimia pada atom karbonnya. Polistiren bersifat impermeabel terhadap proton, akan tetapi polistiren yang telah tersulfonasi akan permeabel terhadap proton karena memiliki gugus sulfonat (-SO₃H). Gugus ini terbentuk akibat reaksi sulfonasi antara polistiren dengan asetil sulfonat.

METODE PENULISAN

            Metode penulisan dalam penyusunan karya tulis ini terdiri dari penentuan kerangka pemikiran dan tahapan penulisan. Tahapan penulisan berisi pengumpulan data, analisis dan sintesis data, rumusan solusi serta pengambilan kesimpulan dan pemberian saran.

Kerangka Pemikiran

SILAHKAN DOWNLOAD DAN LIHAT SELENGKAPNYA KLIK DISINI

Read More

Pembangkit Listrik Tenaga Angin Sebagai Sumber Energi Alternatif

Disaat harga bahan bakar minyak dunia melambung serta diimbangi dengan kelangkaan, pemerintah menyarankan kepada seluruh lapisan masyarakat untuk menghemat penggunaannya. Untuk mendukung kebijaksanaan pemerintah tersebut, perlu dilakukan langkah-langkah pencarian sumber-sumber energi alternatif yang ramah lingkungan serta terbarukan. Berdasarkan tempatnya, ada dua sumber energi alternatif, yakni sumber energi alternatif yang berasal dari daratan dan sumber energi yang berasal dari laut. Salah satu sumber energi alternatif yang dapat dilakukan di darat maupun di laut adalah tenaga angin. Rumusan masalah dari permasalahan di atas adalah sebagai berikut. : semakin melonjaknya harga bahan bakar minyak, sehingga juga berpengaruh di segala bidang termasuk usaha penangkapan ikan di perairan, tersedianya sumber energi alternatif yang dapat dioptimalkan dalam pemanfaatan sumberdaya perikanan dan kelautan, pembangkit listrik selama ini masih menggunakan bahan baker minyak, sehingga dibutuhkan sumber energi alternatif yang lain untuk mendukung operasi penangkapan ikan yang efektif dan efisien. Tujuan dari program ini adalah sebagai berikut, mengoptimalkan tenaga angin sebagai sumber energi alternatif untuk pemanfaatan sumberdaya perikanan dan kelautan, membuat rancang bangun pembangkit listrik dengan menggunakan tenaga angin sebagai sumber energi alternatif dalam operasi penangkapan ikan di perairan, membuat desain rangkaian pembangkit listrik yang efektif dan efisien sebagai pengganti bahan bakar minyak dalam operasi penangkapan ikan tanpa merusak lingkungan, dan mengaplikasikan desain rangkaian pembangkit listrik yang telah dibuat untuk menghidupkan lampu untuk menangkap ikan yang peka terhadap cahaya Sedangkan luaran yang diharapkan dari program ini adalah sebagai berikut, prototipe sistem pembangkit listrik tenaga angin yang bersifat portable untuk mendukung operasi penangkapan ikan dan menghemat penggunaan bahan baker minyak, dapat mengoptimalkan tenaga angin sebagai sumber energi alternative yang dapat dimanfaatkan oleh nelayan dalam operasi penangkapan ikan, dan rancang bangun instrumen yang dibuat dapat dimanfaatkan oleh nelayan untuk menghemat penggunaan bahan bakar minyak untuk melancarkan kegiatan operasionalnya.

Read More

REGULATOR TEGANGAN TV

A. TUJUAN

Setelah melakukan praktikum ini mahasiswa akan dapat :

1.    Mengukur tegangan AC dan DC pada rangkaian catu daya televisi warna dengan menggunakan multimeter

2.    Menganalisa kerusakan, bila terjadi kerusakan pada bagian regulatoe tegangan dari catu daya televisi berwarna

B. TEORI SINGKAT

Catu daya adalah suatu rangkaian terpenting pada pesawat televisi, karena bagian ini berguna untuk memberikan daya listrik kepada seluruh rangkaian pesawat televisi. Supaya televisi dapat bekerja dengan baik maka catu daya harus dapat memberikan tegangan listrik yang stabil. Untuk itu maka rangkaian catu daya mempunyai bagian-bagian yang penting yaitu penyearah dan penstabil. Bagian primer trafo/ switching regulator disebut dengan regulator input dan abgian sekunder disebut regulator output.

Teganagn AC terlebih dahulu dirubah menjadi tegangan DC dengan perataan dan regulator tegangan yang dapat mengendalikan tegangan DC ke rangkaian TV warna. Tegangan DC yang dihasilkan ini diharapkan dapat stabil, sehingga televisi dapat bekerja sempurna. Kerusakan ang terjadi pada regulator ini akan mengakibatkan gamabar pada layar televisi mengalami gangguan demikian juga suara yang dihasilkan. Menurut cara kerja catu daya yang dipakai pada pesawat televisi adalah :

1.    Catu daya dengan trafo penurun tegangan

Pada metoda ini rangkaian TV berwarna terpisah terhadap jala-jala oleh adanya transformator atau sering disebut sebagai catu yang mengambang

2.    Catu daya dengan trafo tanpa penurun tegangan

Pada metoda ini tegangan bolak-balik langsung diberikan pada penyearah melalui filter jala-jala untuk menghindari noisenya.

3.    Catu daya Acemic (Switching Regulator)

Tambahan Teori :

Jenis loncat balik flyback catu tegangan tinggi digunakan pada semua TV modern karena energi penerusan ulang horizontal mencatu tegangan tinggi. Seperti diketahui, suatu auto trafo adalah lilitan tunggal pada suatu inti besi. Bila kita menumpan AC pada dua sadapan lilitannya, kita akan dapat memperoleh kenaikan tegangan dari segmen yang lebih besar.

Pada trafo output horisontal, habisnya arus gigi gergaji horisontal yang tiba-tiba pada kumparan penyimpangan horisontal menyebabkan arus membalik pada sadapan perbandingan 1 ke 2 t auto trafo. Denyut loncat trafo ini meningkat hingga 14000 volt diatas panjang lilitan penuh auto trafonya. Diode tegangan tinggi meratakan denyut tegangan tinggi. Karena frekuensinya sangat tinggi (15750 denyut per detik) maka tidak dibutuhkan filterisasi.

Pada kenyataannya, kapasitansi antara lapisan aquadag pada tabung gambar dan ground adalah cukup untuk menghasilkan langkah filterisasi pada kebanyakan pesawat TV.  Banyak penerima TV menggunakan kapasitor 55uF diantara filamen perata tabung tegangan tinggi dan ground. Kadang, tahanan filter 1, megaohm digunakan seri dengan kaki tegangan tinggi.

Tegangan filamen untuk perata tegangan tinggi diperoleh dengan suatu lilitan yang mengkopel induktif pada auto trafo. Walaupun AC kecil disadap oleh lilitannya cukup untuk menyalakan filamen tabung perata. Untuk mencegah aliran arus besar pada filamen, tahanan diserikan dengan kaki filamen.

Jika kita menyentuh kaki catu loncat balik 14.000 volt pada TV, kita mungkin akan selamat karena kuat arusnya sangat kecil pada tipe catu daya. Catu daya loncat balik sengaja dirancang beregulasi rendah. Tegangan 14.000 volt akan turun jika dibebani dengan kaki tegangan tinggi.

Sedangkan pada pesawat lama, catu daya tegangan tinggi 60 cycle non-flyback yang digunakan. Catu daya ini, dengan trafo tegangan tegangan tinggi sangat berbahaya. Dan ini tidak lagi digunakan.

C. ALAT DAN BAHAN

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah :

1. TV trainer 1 set.

2. Toolset              1 set.

3. Multimeter 1 buah.

4. kawat penghubung secukupnya.

D. LANGKAH KERJA DAN HASIL PRAKTIKUM

Adapun langkah-langkah yang akan dilakukan alam mlaksanakan praktikum ini adalah :

1.    Menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan untuk praktikum.

2.    Meneliti gambar skema rangkaian bagian catu daya pada televise.

3.    Mengamati omponen yang terdapat pada bagian catu daya dn mencatat hasilnya dalam table.

No	Nama Komponen	Kode Komponen	Data Komponen	Keterangan
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.	Trafo lilitan Kapasistor elco Bridge Switching Resistor Kapasistor Polyster Trafo Stepdwon Saklar Fuse Relay Dioda	EY807 C803 D801S SS/OLPOCP R813 CX801 EY87.. SW8015 FF801S EY805 D80..	TC0734C 330uF-400V 6S1B46OL STRW6750F 9YD7E10/W 220nM275V-X2 42B135-DM 10A-250V ARSQ

4.    Menghidupkan main power televise.

5.    Mengukur tegangan input catu daya (AC) pada titik keluaran F801 dan titik AC sisi lainnya menggunakan multimeter, dan mencatat hasilnya pada table pengukuran.

6.    Mengukur tegangan DC pada titik polaritas positif kondensator, dan mencatat hasilnya pada tbel pengukuran.

7.    Mengukur tegangan DC pada output catu daya dengan osiloskop dan multimeter pada TP02 (Samsung CS21K30MLXXSE) / anoda D811(Samsung  CS21Z50MLXXS) dan mencatat datanya pada table pengukuran.

8.    Mengukur tegangan DC dengan multitester pada katoda diod kemudian mencatat datanya pada table pengukuran.

Tegangan Input (Volt)	Tegangan Output (Volt)
AC 220 Volt
Polaritas Positif C803 : 300 VDC
Dioda 200 AC	300 VDC
Input STR 300 VDC	125 VDC
Step Down 125 VDC	1.*100 VAC
	2*50 VAC
	5*12 VAC
	6*23 VAC

9.    Matikan televisi.

10.                     Merapikan alat dan bahan dan mengembalikannya ke tempat semula.

E. EVALUASI

1.    Catu daya adalah Catu daya adalah suatu rangkaian terpenting pada pesawat televisi, karena bagian ini berguna untuk memberikan daya listrik kepada seluruh rangkaian pesawat televisi

Catu daya untuk memberikan daya listrik yang diperlukan oleh seluruh rangkaian televisi. Catu daya terdiri dari catu daya sistem transformator dan sistem switching. Dimana kebanyakan digunakan catu daya sistim switching. Catu daya terdiri dari rangkaian penyearah untuk sumber tegangan bolak-balik. Dan rangkaian penyerah untuk sumber dari tegangan pulsa yang dibangkitkan oleh rangkaian defleksi horizontal. Penyearah ada beberapa macam yaitu penyearah setengah gelombang, penyearah gelombang penuh, dan penyearah pendoble.

2.    Cara kerja rangkaian catu daya televisi :

Sistem regulasi catu daya pada televisi ada beberapa cara yaitu pertama dengan menggunakan tafo step down untuk kebutuhan regulasi sekundernya. Kedua tanpa menggunakan trafostep down, jadi jala-jala PLN 220 volt langsung disearahkan kemudian diregulasikan melalui rangkaian  switching. Kedua sistem regulasi catu daya tersebut dapat dipergunakan pada rangkaian televisi yang penting tegangan yang dihasilkan harus stabil/ teregulasi.

Berubah-ubahnya tegangan output yang disebabkan oleh tegangan input atau perubahan arus beban dapat dicegah oleh regulator tegangan konstan. Dengan mempergunakan tegangan ini dapat dihasilkan tegangan searah yang stabil dan riak pada tegangan DC dapat dikurangi.

Regulator tegangan tegangan konstan dapat diklasifikasikan menjadi regulator memakai transistor dan menggunakan teristor. Pada regulator yang menggunakan transistor, regulator tegangan dihubungkan secara seri dengan rangkain beban, dan resistensi dalam dari regulator dapat mengikuti perubahan tegangan output. Sedangkan regolator dengan teristor seperti saklar dan waktu konduksi rangkaian pengatur dapat mengikuti arus beban sehingga tegangan outputnya dapat dibuat konstan. 

3.    Bagian-bagian penting pada rangkaian catu daya televisi :

Pencatu daya terdiri dari rangkaian penyearah untuk sumber dari tegangan bolak-balik dan rangkaian penyearah untuk sumber dari tegangan pulsa yang dibangkitkan oleh rangkaia defleksi horisontal. Dan rangkaian tambahan sebelum penyearah adalah lampu pilot, rangkaian pemanas untuk tabung gambar berwarna, rangkaian pendegauss dan rangkaian lainnya.

4.    Pembangian catu daya berdasarkan cara kerjanya :

Menurut cara kerjanya catu daya pada televisi dapat dibedakan menjadi :

1.    Catu daya dengan trafo Step down

Pada catu daya ini, tegangan AC dari jala-jala listrik terlebih dahulu akan diturunkan dengan menggunakan trafo stepdown  untuk kebutuhan regulasi sekunder. Tegangan yang diturunkan tersebut selanjutnya akan disearahkan oleh sebuah rectifier dan akan distabilkan tegangannya oeh sebuah filter yang nantinya akan diteruskan pada rangkaian televisi.

 

2.    Catu daya Acematic (switching regulator).

Pada dasarnya sistem AC matic ini secara garis besar terdiri dari empat blok yaitu : AC –DC –AC –DC. Dimana tegangan dari jala-jala PLN disearahkan langsung oleh rectifier dan kemudian baru diotomatisasi oleh blok AC yang kedua yang juga disebut dengan blok switching.

Untuk dapat mencapai kerja secara otomatis maka seluruh sistem catu daya ini terdiri dari :

-         Regulator output

-         Starter

-         Regulator Driver

-         Comparator/pembanding

-         Regulator control

-         Actif power filter.

5.    Prinsi kerja dari regulator switching :

Tegangan dari jala-jala PLN langsung disearahkan dengan rangkaian penyearah dengan sistem jembatan/brige, tegangan searah ini kemudian dibuat putus-putus oleh transistor switching sehingga dari tegangan DC menjadi tegangan pulsa yang mempunyai frekuensi dan dapat diinduksikan melalui sebuah tranformator kemudian dari tegangan sekunder disearahkan kembali untuk mensupply rangkaian.

F. KESIMPULAN.

Dari hasil praktek yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa :

1.   Pada rangkaian catu daya televise berwarna memiliki  dua bentuk tegangan yaitu tegangan AC yang berasal dari input jala-jala listrik dan tegangan DC yang berasal dari tegangan AC yang telah disearahkan . Untuk mengukur tegangan AC dan DC pada catudaya televisi berwarna perlu diperhatikan dalam pemilihan groundingnya, karena grounding antara tegangan AC dan DC pada rangkaian catudaya tersebut tidak sama.Pengukuran tegangan pada rangkaian harus diperhatikan bagian-bagianyang bekerja pada jalur AC dan bagian rangkaian yang bekerja pada jalur DC.

Pengukuran tegangan AC dapat dilakukan langsung pada kaki-kaki komponen dan tetap memperhatikan fasa dari rangkaian jala-jala atau polaritas komponen. Sedangkan pada tegangan DC dapat langsung diukur pada kaki komponen dan mempunyai grounding yang sama pada masing komponene yang berkerja pada tegangan DC tersebut. Jadi dapat dilakukan pengukuran pada suatu titik dengan satu ground. Dan pada tabung YV merupakan salah satu ground DC.

2.               Analisa kerusakan pada regulator biasanya gejalanya adalah televisi mati total dan indikator power tidak menyala. Kemungkinan kerusakannya terdapat pada bagian penyearah primer, transistor regulator output, atau apabila bagian regulator ini menggunakan sistem AC matic yang memerlukan umpan balik dari horinzontal, kerusakan bagian horizontal juga mengakibatkan rangkaian regulator tidak bekerja.

Read More

TEKNIK PENGUKURAN KOMPONEN ELEKTRONIKA

 

1.      Mengukur Besarnya Tegangan

Alat ukur yang kita pakai adalah multimeter. Multimeter dapat digunakan untuk mengukur besarnya tegangan AC dan DC.

Untuk multimeter batas ukur untuk voltmeter AC adalah :

a.       0 s.d 10 volt posisi saklar adalah 10 ACV

b.      0 s.d 250 volt posisi sakelar adalah 250 ACV

c.       0 s.d 500 volt posisi sakelar adalah 500 ACV

d.      0 s.d 1000 volt posisi sakelar adalah 1000 ACV

Berikut langkah-langkah mengukur tegangan AC.

a.       Sakelar kita putar kita arahkan pada posisi voltmeter AC.

b.      Perkirakan tegangan yang akan diukur. Misal : 220 volt.

c.       Sesuaikan posisi sakelar dengan batas ukurnya, untuk perkiraan seperti langkah no.2 maka batas ukur yang dipakai adalah 250 ACV.

d.      Kedua kabel (lead test) kita masukkan pada stop kontak (boleh terbalik).

e.       Jarum bergerak ke kanan kemudian baca harga yang ditunjukkan oleh jarum pada busur skala.

Untuk tegangan DC maka batas ukur pada multimeter adalah :

a.       0 s.d 10 volt posisi saklar adalah 10 DCV

b.      0 s.d 250 volt posisi sakelar adalah 250 DCV

c.       0 s.d 500 volt posisi sakelar adalah 500 DCV

d.      0 s.d 1000 volt posisi sakelar adalah 1000 DCV

Berikur langkah-langkah menguur tegangan batu baterai.

a.       Perkirakan berapa besar tegangan batu batera. Misa : 1,5 volt.

b.      Sakelar kita putar pada posisi 10 DCV.

c.       Tempelkan kabel merah pada kutub positif (+) dan kabel hitam pada kutub negatif  (-)(jangan terbalik!!!).

d.      Jarum bergerak ke kanan. Baca harga yang ditunjukkan jarum pada busur skala.

1.      Mengukur Besarnya Arus

Alat yang digunakan  : Multimeter

Batas ukur pengukuran arus DC :

a.       0 s.d 0,25 mA posisi sakelar adalah 0,25 DC mA.

b.      0 s.d 25 mA posisi sakelar adalah 25 DC mA.

c.       0 s.d 500 mA posisi sakelar adalah 500 DC mA.

Berikut langkah-langkah dalam pengukuran arus DC pada baterai.

a.       Putar sakelar sesuai dengan besarnya arus yang diperkirakan. Misalnya : 0,5 Ampere. Maka sakelar kita putar pada posisi 500 DC mA.

b.      Kabel merah kita tempelkan pada kutub positif (+), kabel hitam pada kutub negatif (-) baterai.(Jangan terbalik!!!)

c.       Baca harga yang ditunjuk oleh jarum pada busur skala..

Ps : pengukuran arus AC tidak dapat dilakukan karena pada multimeter tidak tersedia

1.      Mengukur Besarnya Tahanan

Alat ukur yang digunakan : Multimeter.

Batas ukur untuk multimeter minimal 0,2 ohm sampai beberapa mega ohm. Untuk jangkauan ada 3 macam, dimana besarnya adalah pengalian range dengan harga yang ditunjuk jarum pada busur skala.

Contoh : Sakelar kita putar pada posisi  x 10 ohm. Kemudian jarum menunjuk angka 15. Maka besarnya tahanan adalah 15 x 10 ohm = 150 ohm.

Tiga macam jangkauan (Range) adalah :

a.       Sakelar pada posisi  x 1 Ω (ohm)

b.      Sakelar pada posisi  x 10 Ω (ohm)

c.       Sakelar pada posisi  x 1000 Ω (ohm)

Berikut langkah –langkah untuk mengukur besarnya tahanan.

a.       Putar sakelar sesuai dengan perkiraan besarnya jangkaun tahanan.

b.      Tempelkan kedua ujung kabel pada multimeter (ujung kabel merah dan hitam saling bersentuhan).

c.       Putar pengatur nol hingga jarum betul-betul menunjuk nol tepat pada busur skala.

d.      Lepaskan kedua kabel yang ujungnya ditempelkan tadi sehingga jarum sakala kembali ke kiri.

e.       Tempelkan kedua kabel multimeter tadi (kabel merah dan hitam) pada kaki-kaki tahanan.

f.       Baca harga yang ditunjukkan jarum pada busur skala.

g.      Kalikan harga yang ditunjukkan jarum tersebut dengan jangkauan yang dipergunakan. Lihat contoh.

DOWNLOAD DAN LIHAT SELENGKAPNYA KLIK DISINI

Read More