TRIAC FIG 17.33

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

6. Problem

1. Pendahuluan (kembali)

Perkembangan teknologi elektronika telah menghasilkan berbagai jenis komponen semikonduktor yang digunakan untuk mengendalikan aliran arus dan tegangan listrik. Salah satu komponen penting yang digunakan dalam sistem pengendali daya listrik arus bolak-balik (AC) adalah TRIAC (Triode for Alternating Current).

TRIAC merupakan komponen semikonduktor yang dapat menghantarkan arus listrik dalam dua arah (bidirectional), sehingga sangat cocok untuk mengendalikan beban AC seperti motor, pemanas, dan lampu. Berbeda dengan SCR (Silicon Controlled Rectifier) yang hanya menghantarkan satu arah, TRIAC memiliki kemampuan untuk dikendalikan dari kedua sisi sinyal AC, menjadikannya lebih fleksibel dalam pengendalian daya.

Penggunaan TRIAC dalam rangkaian elektronika memungkinkan sistem bekerja lebih efisien dan ekonomis, terutama pada aplikasi seperti dimmer lampu, pengatur kecepatan motor, dan pengendali suhu. Dengan mengatur sudut penyulutan (firing angle) sinyal AC, besar daya yang diterima beban dapat diatur sesuai kebutuhan.

2. Tujuan (kembali)

1) Mempelajari karakteristik dan cara kerja TRIAC.

2) Menganalisis fungsi TRIAC dalam pengendalian beban AC.

3) Melakukan simulasi dan/atau percobaan praktikum rangkaian pengendali menggunakanTRIAC

3. Alat dan Bahan (kembali)

A) ALAT

1) Multimeter

Alat ukur untuk mengukur besar Tegangan dalam satuan Volt

Alat ukur untuk mengukur besar Arus dalam satuan Ampere

2) Sumber tegangan (AC atau sinyal dari function generator)

3) Software

B) BAHAN

1) Resistor

2) TRIAC

3) DIAC

4) Ground

4. Dasar Teori (kembali)

A) TRIAC (Triode for Alternating Current).

TRIAC adalah perangkat semikonduktor tiga terminal yang bisa menghantarkan arus pada kedua arah ketika diberi sinyal pada gerbangnya. Berbeda dengan SCR (yang hanya satu arah), TRIAC bekerja dalam dua kuadran positif dan negatif.

TRIAC terdiri dari dua SCR yang disambungkan secara antiparalel dan digabungkan gate-nya. Ketika sinyal diberikan pada gate, TRIAC akan menyala dan menghantarkan arus sampai arus utama turun di bawah nilai ambang (holding current).

Simbol

basic kontruction

karakteristik

Gambar

Karakteristik utama TRIAC:

· Dapat dikendalikan dengan sinyal positif maupun negatif di gate.

· Cocok untuk beban AC karena dapat menghantarkan dua arah.

· Terminal: MT1, MT2, dan Gate (G)

B) Osiloskop

adalah alat ukur elektronik yang berfungsi untuk memproyeksikan frekuensi dan sinyal listrik dalam bentuk grafik.

1) Tombol/Sakelar dan Indikator Osiloskop

2) Tombol Power ON/OFF
Tombol Power ON/OFF berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan Osiloskop

3) Lampu Indikator
Lampu Indikator berfungsi sebagai Indikasi Osiloskop dalam keadaan ON (lampu Hidup) atau OFF (Lampu Mati)

4) ROTATION
Rotation pada Osiloskop berfungsi untuk mengatur posisi tampilan garis pada layar agar tetap berada pada posisi horizontal. Untuk mengatur rotation ini, biasanya harus menggunakan obeng untuk memutarnya.

5) INTENSITY
Intensity digunakan untuk mengatur kecerahan tampilan bentuk gelombang agar mudah dilihat.

6) FOCUS
Focus digunakan untuk mengatur penampilan bentuk gelombang sehingga tidak kabur

7) CAL
CAL digunakan untuk Kalibrasi tegangan peak to peak (VP-P) atau Tegangan puncak ke puncak.

8) POSITION
Posistion digunakan untuk mengatur posisi Vertikal (masing-masing Saluran/Channel memiliki pengatur POSITION).

9) INV (INVERT)
Saat tombol INV ditekan, sinyal Input yang bersangkutan akan dibalikan.

10) Sakelar VOLT/DIV
Sakelar yang digunakan untuk memilih besarnya tegangan per sentimeter (Volt/Div) pada layar Osiloskop. Umumnya, Osiloskop memiliki dua saluran (dual channel) dengan dua Sakelar VOLT/DIV. Biasanya tersedia pilihan 0,01V/Div hingga 20V/Div.

11) VARIABLE
Fungsi Variable pada Osiloskop adalah untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) arah vertikal pada saluran atau Channel yang bersangkutan. Putaran Maksimum Variable adalah CAL yang berfungsi untuk melakukan kalibrasi Tegangan 1 Volt tepat pada 1cm di Layar Osiloskop.

12) AC – DC
Pilihan AC digunakan untuk mengukur sinyal AC, sinyal input yang mengandung DC akan ditahan/diblokir oleh sebuah Kapasitor. Sedangkan pada pilihan posisi DC maka Input Terminal akan terhubung langsung dengan Penguat yang ada di dalam Osiloskop dan seluruh sinyal input akan ditampilkan pada layar Osiloskop.

13) GND
Jika tombol GND diaktifkan, maka Terminal INPUT akan terbuka, Input yang bersumber dari penguatan Internal Osiloskop akan ditanahkan (Grounded).

14) VERTICAL INPUT CH-1
Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 1 (Channel 1)

15) VERTICAL INPUT CH-2
Sebagai VERTICAL INPUT untuk Saluran 2 (Channel 2)

16) Sakelar MODE
Sakelar MODE pada umumnya terdiri dari 4 pilihan yaitu CH1, CH2, DUAL dan ADD.
CH1=Untuk tampilan bentuk gelombang Saluran 1 (Channel 1).
CH2=Untuk tampilan bentuk gelombang Saluran 2 (Channel 2).
DUAL = Untuk menampilkan bentuk gelombang Saluran 1 (CH1) dan Saluran 2 (CH2) secara bersamaan.
ADD = Untuk menjumlahkan kedua masukan saluran/saluran secara aljabar. Hasil penjumlahannya akan menjadi satu gambar bentuk gelombang pada layar.

17) x10 MAG
Untuk pembesaran (Magnification) frekuensi hingga 10 kali lipat.

18) POSITION
Untuk penyetelan tampilan kiri-kanan pada layar.

19) XY
Pada fungsi XY ini digunakan, Input Saluran 1 akan menjadi Axis X dan Input Saluran 2 akan menjadi Axis Y.

20) Sakelar TIME/DIV
Sakelar TIME/DIV digunakan untuk memilih skala besaran waktu dari suatu periode atau per satu kotak cm pada layar Osiloskop.

21) Tombol CAL (TIME/DIV)
ini berfungsi untuk kalibrasi TIME/DIV

22) VARIABLE
Fungsi Variable pada bagian Horizontal adalah untuk mengatur kepekaan (sensitivitas) TIME/DIV.

23) GND
GND merupakan Konektor yang dihubungkan ke Ground (Tanah).

24) Tombol CHOP dan ALT
CHOP adalah menggunakan potongan dari saluran 1 dan saluran 2.
ALT atau Alternate adalah menggunakan saluran 1 dan saluran 2 secara bergantian.

25) HOLD OFF
HOLD OFF untuk mendiamkan gambar pada layar osiloskop.

26) LEVEL
LEVEL atau TRIGGER LEVEL digunakan untuk mengatur gambar yang diperoleh menjadi diam atau tidak bergerak.

27) Tombol NORM dan AUTO

28) Tombol LOCK

29) Sakelar COUPLING
Menunjukan hubungan dengan sinyal searah (DC) atau bolak balik (AC).

30) Sakelar SOURCE
Penyesuai pemilihan sinyal.

31) TRIGGER ALT

32) SLOPE

33) EXT
Trigger yang dikendalikan dari rangkaian di luar Osiloskop.

C) Resistor

Resistor merupakan komponen penting dan sering dijumpai dalam sirkuit Elektronik. Boleh dikatakan hampir setiap sirkuit Elektronik pasti ada Resistor. Tetapi banyak diantara kita yang bekerja di perusahaan perakitan Elektronik maupun yang menggunakan peralatan Elektronik tersebut tidak mengetahui cara membaca kode warna ataupun kode angka yang ada ditubuh Resistor itu sendiri.

Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.

Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.

Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :

Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :

Cara menghitung nilai resistor 4 gelang:

1) Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

2) Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

3) Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

4) Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh pembacaan 4 gelang warna:

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Merah = 2 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 100

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 5%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 100 = 1.000 Ohm atau 1Kohm dengan toleransi 5%.

Perhitungan untuk Resistor dengan 5 Gelang warna :

Cara Menghitung Nilai Resistor 5 Gelang Warna:

1) Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

2) Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

3) Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3

4) Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

5) Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh pembacaan 5 gelang warna:

Gelang ke 1 : Merah = 2

Gelang ke 2 : Merah = 2

Gelang ke 3 : Hitam = 0

Gelang ke 4 : Hitam = 0 nol dibelakang angka gelang ke-3; atau kalikan 0

Gelang ke 5 : Emas = Toleransi 5%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 220 * 1 = 220 Ohm dengan toleransi 5%.

Contoh-contoh perhitungan lainnya :
Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi
Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi

Cara menghitung Toleransi :

2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =

2200 – 5% = 2.090

2200 + 5% = 2.310

ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm

D) DIAC

Seperti yang disebutkan, DIAC merupakan komponen yang dapat menghantarkan arus listrik dari dua arah jika diberikan tegangan yang melebih batas Breakovernya. Pada prinsipnya, DIAC memiliki cara kerja yang mirip dengan dua Dioda yang dipasang paralel seperti gambar Rangkaian Ekuivalen diatas.

Jika tegangan yang memiliki polaritas diberikan ke DIAC, dioda yang disebelah kiri akan menghantarkan arus listrik jika tegangan positif yang diberikan melebihi tegangan breakover DIAC. Sebaliknya, jika DIAC diberikan tegangan positif yang melebih tegangan breakover DIAC dari arah yang berlawanan, maka dioda sebelah kanan akan menghantarkan arus listrik.

Setelah DIAC menjadi kondisi “ON” dengan menggunakan tegangan positif ataupun negatif, DIAC akan terus menghantarkan arus listrik sampai tegangannya dikurangi hingga 0 (Nol) atau hubungan listrik memutuskan.

E) Kapasitor

Kapasitor bekerja berdasarkan prinsip akumulasi muatan pada dua pelat konduktor yang dipisahkan oleh bahan dielektrik. Ketika tegangan diterapkan, muatan positif dan negatif terakumulasi pada pelat yang berlawanan.

Saat kapasitor terhubung ke sumber tegangan, ia mulai mengisi muatan hingga mencapai kapasitas maksimum. Setelah sumber tegangan dilepas, kapasitor akan melepaskan muatannya melalui sirkuit yang terhubung.

Kapasitansi adalah ukuran kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik, diukur dalam farad (F). Kapasitansi bergantung pada ukuran dan jenis pelat konduktor serta bahan dielektrik yang digunakan.

5. Prinsip Kerja [kembali]

Rangkaian Aplikasi TRIAC FIG 17.33

Rangkaian pada gambar merupakan contoh penerapan TRIAC sebagai pengendali daya AC melalui metode pengaturan sudut penyulutan (phase control). Ketika sumber tegangan AC diberikan, kapasitor mulai mengisi muatan melalui resistor. Laju pengisian ini ditentukan oleh nilai tahanan dan kapasitor (konstanta waktu RC).

Saat tegangan pada kapasitor mencapai nilai ambang (breakover voltage) dari DIAC, DIAC mulai menghantarkan dan mengirimkan pulsa arus ke gerbang (gate) TRIAC. Pulsa ini memicu TRIAC untuk menyala dan mulai menghantarkan arus listrik ke beban pada sisa setengah siklus tersebut.

TRIAC akan tetap menghantarkan hingga arus melewati titik nol (zero crossing) dari sinyal AC, kemudian secara otomatis mati. Pada setengah siklus berikutnya, proses ini berulang. Dengan demikian, hanya sebagian dari sinyal AC yang disalurkan ke beban, dan bagian sinyal yang disalurkan bergantung pada kapan TRIAC dipicu.

Semakin besar nilai tahanan R, maka pengisian kapasitor semakin lambat, sehingga pemicuan TRIAC terjadi lebih lambat dalam satu siklus, dan daya rata-rata yang dikirimkan ke beban menjadi lebih kecil. Sebaliknya, jika nilai R kecil, maka TRIAC akan menyala lebih awal dan lebih banyak bagian sinyal AC yang dihantarkan ke beban, sehingga daya rata-rata menjadi lebih besar.

6. Problem [kembali]

Dalam pengaturan daya menggunakan TRIAC dan DIAC, seringkali terdapat beberapa permasalahan yang muncul, antara lain:

Kesulitan mengatur sudut penyulutan (firing angle) secara presisi, terutama jika nilai resistor atau kapasitor tidak sesuai.
Gangguan gelombang harmonik yang timbul akibat pemotongan bentuk gelombang sinusoidal AC, yang dapat menyebabkan interferensi pada perangkat elektronik lain.
Pemanasan berlebih pada TRIAC, jika daya beban terlalu besar tanpa pendinginan yang memadai.
Keterbatasan respon terhadap beban induktif seperti motor atau trafo, karena arus dan tegangan tidak sefase, yang dapat mengganggu proses pemicuan TRIAC.
Komponen DIAC tidak memicu secara tepat jika tegangan kapasitor tidak mencapai tegangan breakover, menyebabkan TRIAC tidak menyala.

7. Soal Latihan [kembali]

Mengapa TRIAC butuh sinyal pemicu walau tegangan AC cukup tinggi?

Jawab:

TRIAC tidak otomatis menghantarkan arus hanya karena tegangan AC tinggi. Ia butuh arus gate untuk memulai proses penyalaan. DIAC digunakan untuk memicu gate TRIAC secara tiba-tiba saat tegangan pada kapasitor mencapai nilai tertentu (breakover ~30V). Tanpa pemicu gate, TRIAC tetap dalam kondisi off meski tegangan tinggi, karena ia bekerja seperti saklar yang hanya aktif saat diberi sinyal khusus.

8. Percobaan [kembali]

Langkah-Langkah Percobaan dan Simulasi

A) Persiapan Simulasi

1) Buka software Proteus (ISIS) dan buat proyek baru.

2) Cari dan pilih komponen yang diperlukan pada Pick Devices:

3) Sine Voltage Source (AC voltage)

4) Resistor (2 buah)

5) Capacitor

6) DIAC (gunakan model setara seperti DB3 jika tersedia)

7) TRIAC (contoh: BT136, MAC97A6, atau sejenis)

8) Beban berupa Resistor (RL)

9) Ground

10) Oscilloscope (opsional, untuk melihat gelombang arus keluar)

B) Rangkaian Komponen

1) Rangkai sumber tegangan AC ke node utama (kiri atas) dengan frekuensi 50 Hz dan amplitude 311 V (untuk 220 V RMS).

2) Pasangkan resistor R secara seri dengan kapasitor C.

3) Hubungkan node antara R dan C ke anoda DIAC, dan katoda DIAC ke gate TRIAC.

4) Hubungkan TRIAC secara seri dengan beban RL.

5) Sambungkan jalur keluaran (setelah TRIAC dan RL) ke ground.

6) Tambahkan oscilloscope atau voltage probe di beban jika ingin melihat bentuk gelombang.

C) Langkah Simulasi

Jalankan simulasi (klik Play).

1) Amati apakah beban RL menyala sebagian (tergantung fase pemicu TRIAC).

2) Ubah nilai R dan lihat pengaruhnya terhadap waktu nyala TRIAC dan arus beban.

3) Jika menggunakan oscilloscope, amati bentuk gelombang pada beban:

a. Bagian awal gelombang dipotong (sudut mati).

b. Bagian sisa dihantarkan setelah TRIAC menyala.

4) Catat hasil pengamatan untuk setiap variasi R (misal 50kΩ, 100kΩ, 200kΩ).

D) Kesimpulan Simulasi

Rangkaian menunjukkan bahwa dengan mengatur nilai resistor R, kita dapat mengubah waktu pemicuan TRIAC, yang mempengaruhi daya rata-rata yang dikirim ke beban. Semakin besar nilai R, maka TRIAC menyala lebih lambat dalam satu siklus AC, sehingga beban menerima daya yang lebih kecil.

Rangkaian TRIAC FIG 17.33