Pikir dan Rasa

cogito ergo sum

Mengapa sinusoida?

leave a comment »

Saat belajar mengenai elektronika, elektrikal, listrik atau sistem daya, kadang-kadang jika kita memiliki rasa ingin tahu yang cukup baik maka kita akan bertanya-tanya,”Mengapa gelombang arus bolak-baik selalu berbentuk gelombang sinus?”

Meskipun tentu di seluruh penjuru bumi tidak selalu bentuk gelombang arus bolak-balik itu merupakan gelombang sinus, tetapi bentuk paling dasarnya memang begitu. Pertanyaannya adalah: mengapa? Ada juga yang bertanya mengapa bentuk gelombang sinus yang dipilih untuk sistem arus bolak-balik?

Pertama, sebenarnya tidak ada yang manusia yang memilih bentuk sinusoida untuk AC (alternating current), setidaknya sebatas pengetahuan saya (AFAIK). Bentuk gelombang itu adalah konsekuensi langsung dari sistem fisis yang ada. Khusus untuk sistem kelistrikan kita bisa dengan mudah meghubungkannya dengan bentuk umum generator pembangkit tegangan.

Lalu apa hubungannya antara bentuk generator dengan bentuk gelombang yang naik-turun-berbaik arah itu? Pertama-tama mari perhatikan bentuk dari generator yang disederhanakan.


Gambar 1
sumber gambar:
http://www.electronics-tutorials.ws/accircuits/sinusoidal-waveform.html

Untuk bisa memahami bagaimana tegangan dihasilkan dari perputaran rotor kita bisa melihat kembali aturan-tangan-kanan Fleming.


Gambar 2
sumber gambar:
http://goo.gl/7zpXJE


Gambar 3
sumber gambar:
http://hvacreducation.net/ExampleLessons/module2_112-4.html

 

Dengan membandingkan antara Gambar 3 dengan Gambar 1, kita bisa melihat mengapa gelombang yang dihasilkan berupa gelombang sinus. Berikutnya untuk mendapatkan abstraksi yang lebih baik, kita bisa melihat pada Gambar 4 berikut.

Gambar 4
sumber gambar:
http://giphy.com/gifs/wave-ac-exchange-F5rQlfTXqCJ8c


Gambar 5
sumber gambar:
http://goo.gl/i59TZl

Gambar 5 memberikan tampilan animasi yang lebih lambat dari Gambar 4, sehingga kita bisa melihat dengan lebih seksama korelasi antara posisi rotor dengan pada titik-titik pada bentuk gelombang yang dihasilkan.


Gambar 6
sumber gambar:
http://www.technologyuk.net/mathematics/trigonometry/sine_function.shtml

 

Gambar 6 adalah sistem yang sama, hanya saja penempatan “generator” dan gelombang tegangan keluaran saja yang dibalik posisinya.


Gambar 7
sumber gambar:
http://www.electronics-tutorials.ws/accircuits/sinusoidal-waveform.html

 

Untuk setiap saat tertentu (instantaneous) kita dapat menghitung berapa nilai tegangan saat itu sebagai fungsi dari sudut fase generator.


Gambar 8
sumber gambar:
http://www.electronics-tutorials.ws/accircuits/sinusoidal-waveform.html

Pada Gambar 8 diperlihatkan beberapa posisi untuk sudut kelipatan 45°.

 


Gambar 9 Korelasi loop pada rotor dengan gelombang tegangan
sumber gambar:
http://goo.gl/4dO9KJ


Gambar 10
sumber gambar:
https://en.wikipedia.org/wiki/Single-phase_generator

 

 


Gambar 11 Persamaan untuk menghitung nilai tegangan sesaat.
sumber gambar:
http://www.electronics-tutorials.ws/accircuits/sinusoidal-waveform.html

 


Gambar 12
sumber gambar:
http://tinkerine.com/pseudo-sine-wave-generator-ditto/

Pada Gambar 12, kita bisa melihat bagimana bentuk sinusoida dapat dihasilkan dari “generator” sederhana seperti itu.

 


Gambar 13
sumber gambar:
https://goo.gl/tf8LYR

Jika pada gambar-gambar sebelumnya kita melihat hanya dari satu sudut pandang saja, maka pada Gambar 13 kita bisa melihat dari dua sudut pandang. Yang pertama, tepat dari arah depan, persis seperti pada gambar-gambar sebelumnya dan satu dari samping. Dengan cara ini kita bisa melihat dimensi yang berbeda dari satu fenomena yang sama.


Gambar 14
sumber gambar:
https://goo.gl/tf8LYR


Gambar 15
sumber gambar:
https://goo.gl/tf8LYR

 

 


Gambar 16
sumber gambar:
https://en.wikipedia.org/wiki/Phasor


Gambar 17
sumber gambar:
http://goo.gl/Q12G6K


Gambar 18
sumber gambar:
https://en.wikipedia.org/wiki/Talk%3ASimple_harmonic_motion


Gambar 19
sumber gambar:
http://www.iflscience.com/brain/math-gifs-will-help-you-understand-these-concepts-better-your-teacher-ever-did

 

 


Gambar 20
sumber gambar:
http://www.gailruby.com/SHMGraph.htm


Gambar 21
sumber gambar:
http://goo.gl/x765kH


Gambar 22
sumber gambar:
http://www.mysearch.org.uk/website1/html/221.SHM.html


Gambar 23
sumber gambar:
http://www.rmcybernetics.com/projects/experiments/experiments_resonance_simple_harmonic_motion.htm

 

UPDATE 24/09/2015

 

sumber: http://math-is-beautiful.tumblr.com/

 

sumber: http://rebloggy.com/

 

 

 

font cache: Ψ α β π θ μ Φ φ ω Ω ° ~ ± ≈ ≠ ≡ ≤ ≥ ∞ ∫ • ∆

Referensi tambahan:

https://en.wikipedia.org/wiki/Fleming’s_right-hand_rule

https://en.wikipedia.org/wiki/Single-phase_generator

http://electronics.stackexchange.com/questions/152600/why-is-sine-wave-preferred-over-other-waveforms

http://www.iflscience.com/brain/math-gifs-will-help-you-understand-these-concepts-better-your-teacher-ever-did

https://en.wikipedia.org/wiki/Phasor

https://www.boundless.com/physics/textbooks/boundless-physics-textbook/waves-and-vibrations-15/periodic-motion-123/sinusoidal-nature-of-simple-harmonic-motion-434-1837/

Written by sunupradana

September 9, 2015 at 11:52 pm

Metasearch dengan Dogpile dan Ixquick

leave a comment »

Biasanya layanan Google.com adalah pilihan utama untuk mencari informasi di Internet. Pilihan lain yang cukup bagus adalah Bing.com yang dimiliki oleh Microsoft. Tetapi sebenarnya ada pilihan lain untuk mencari informasi di Internet, mesin pencari dengan teknologi metasearch.


Image credit: https://commons.wikimedia.org/wiki/User:JakobVoss

Dengan menggunakan teknologi metasearch kita dimungkinkan untuk memperoleh hasil pencarian yang berasal dari beberapa mesin pencari, misalnya sekaligus dari Google dan Bing.

Ada dua situs metasearch yang sampai saat saya tulis artikel ini, masih aktif yaitu; Dogpile dan Ixquick .

Selain Dogpile, Ixquick juga adalah pilihan yang menarik. Situs ini menyatakan akan menjamin privasi dari semua penggunanya, sebuah tambahan yang menarik dari fasilitas metasearch.

Referensi:

https://en.wikipedia.org/wiki/Metasearch_engine

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_search_engines#Metasearch_engines

https://www.dogpile.com/

https://ixquick.com/

Written by sunupradana

September 9, 2015 at 2:03 pm

Posted in Uncategorized

Tagged with , ,

Screen capture dengan ShareX

leave a comment »

Salah satu aplikasi untuk screen capture dan berbagi file lainnya yang menurut saya bagus di platform Windows (setidaknya di Windows XP ori saya) adalah software ShareX.

Semalam saya mencari-cari aplikasi yang memudahkan saya untuk melakukan unggah (upload) hasil capture langsung ke tempat penyimpanan online. Di sistem Gnu/Linux andalan saya adalah aplikasi Shutter dan juga JShot.

Kekurangan versi terakhir (sampai tulisan ini saya buat) dari JShot adalah plugin untuk upload ke Picasa sudah tidak lagi berfungsi. Kemungkinan berkenaan dengan masalah versi OAuth. Begitu pun untuk Twitpic, gagal unggah.

Solusi untuk masalah ini saya temukan sebagai hasil dari proses googling. Nama aplikasi pengganti yang sesuai adalah ShareX, legal & gratis. Software ini sebenarnya punya kemampuan untuk lebih dari sekedar mengunggah langsung hasil capture ke layanan online, tetapi juga untuk berbagi file.

shareX.jpg

Jika tertarik bisa langsung menuju ke situsnya: ShareX

Written by sunupradana

September 9, 2015 at 12:09 pm

Posted in Komputer

Tagged with ,

Kisah DMM KW06-796 troubleshooting dan review pendahuluan

with 2 comments

Log kali ini adalah cerita tentang pengalaman saya dengan multimeter alias DMM (Digital Multimeter) Krisbow KW06-796. Hitung-hitung mengawali mutimeter review yang sekilas pintas. Awalnya saya pernah melihat multimeter digital ini di Ace Hardware di mall SCP Samarinda. Yang membuat saya tertarik untuk saat itu adalah tulisan TRMS, yang saya duga adalah kepanjangan dari True RMS. Menarik karena sejak lama saya ingin memiliki sendiri secara pribadi sebuah DMM yang memiliki kemampuan True RMS. Tapi pada saat itu pertimbangan saya, kalau keunggulannya “hanya” karena TRMS maka biaya yang harus dikeluarkan untuk membelinya unjustifiable.

Belakangan saya melihatnya lagi, kali ini di Ace Hardware mall Robinson Samarinda. Saya memperhatikannya dengan lebih baik, entah kenapa. Pulang dari sana saya seperti biasa, browsing Internet jika ingin membeli barang elektronik. Saya menemukan beberapa informasi yang menarik dari beberapa situs dan dokumen. Dari situs Krisbow sendiri saya menemukan beberapa fitur menarik, terutama fasilitas data logger. Dokumen PDF dari Krisbow sendiri menyebut DMM KW0600796 ini sebagai “Digital multimeter Data Logger”. Selain itu konon DMM ini mampu mengukur arus dengan resolusi 0.1 μA pada rentang 600.0 μA.

Sebenarnya walaupun tertarik saya segan untuk menambah lagi alat ukur dari Krisbow. Saya pikir saya lebih baik menabung lebih banyak untuk menunggu siapa tahu ada meter keluaran Fluke yang sesuai yang dijual di toko online seperti Tokopedia. Tapi kemudian saya menemukan informasi ada DMM yang bentuknya mirip sekali dengan DMM Krisbow ini. Namanya EM6000 dan diproduksi oleh All-Sun (Eastern Technology Group). Awalnya tetap saja saya belum begitu tertarik, mengingat keraguan saya akan kemampuan alat ukur seperti ini.

image credit: www.all-sun.com

image credit: www.all-sun.com

image credit: www.all-sun.com

image credit: www.all-sun.com

Baiklah, saya berminat untuk membaca lebih lanjut. Ternyata di luar Indonesia, DMM ini telah diberi merk ulang juga, setidaknya untuk varian terdahulunya. Misalnya “Precision Gold N56FU”, yang memiliki fitur yang hampir identik dengan perbedaan adanya fasilitas pengukuran hFE (bukan hanya Hz/Duty pada varian EM6000 yang di-rebrand menjadi KW0600796). Beberapa keterangan lebih lanjut mengenai alat ini dapat dibaca dari posting pengguna bernama rolycat di EEVBLOG. DMM ini termasuk kelompok 6000-count, akan cukup bagus untuk penggunaan saya pribadi. Prosesor yang dipakai adalah Fortune Semiconductor FS9922-DMM4, konverter True RMS yang dipakai adalah AD737, op-amp yang dipakai adalah TI TLC2252 rail-to-rail op-amp, untuk komunikasi data DMM ini menggunakan Silicon Labs CP210x USB to UART bridge driver dengan photodiode sebagai komponen transfer data optik, demikian menurut rolycat. Lebar pita (bandwidth) untuk pengukuran AC True RMS adalah pada rentang frekuensi 40Hz~400Hz. Ini menarik juga, sekalian nanti jika sudah sempat dapat dijadikan bahan untuk berbagi mengenai pembacaan gelombang AC untuk mendapatkan nilai RMS dengan menggunakan IC “True RMS-to-DC Converter”.

Berikut beberapa foto yang diunggah rolycat di EEVBLOG menggunakan situs Imgur yang banned di Indonesia.

image credit: rolycat, eevblog.com

image credit: rolycat, eevblog.com

image credit: rolycat, eevblog.com

Komunikasi data dengan isolasi optik
image credit: rolycat, eevblog.com

Ok, baiklah cukup menarik untuk saya. Sekalipun ada beberapa laporan bahwa IC prosesor utama yang sama yang dipergunakan di produk DMM oleh produsen lain bisa mendadak mati. Misalnya dalam review yang dilakukan oleh mjlorton:

Realistis saja dengan harga dan ketersediaan lokal maka kalaupun ini risiko, ini risiko yang layak cukup layak diambil. Singkat kata, jadilah saya membeli multimeter digital ini. Berdasarkan pengalaman dan karena toko penjual meter ini bukanlah toko yang khusus/sekaligus menjual komponen elektronika, maka saya membawa persediaan komponen untuk menguji dari rumah. Seperti biasa, minimal saya membawa resistor lalu cell (baterai) 9 volt dan 1,5 volt, tidak ketinggalan diode penyearah. Jika DMM yang hendak diuji singkat memiliki fasilitas pemeriksaan kapasitor seperti ini, saya juga membawa elco dari rumah. Di toko saya periksa semua fasilitias pengukuran satu persatu. Hasilnya cukup memuaskan, untuk pengukuran AC saya hanya bisa mengambil nilai tegangan dari outlet yang tersedia. Untuk pengukuran, yang tidak saya uji hanyalah pengukuran frekuensi dan duty cycle.

Begitu pun untuk fasilitas data logger, tidak saya coba karena asumsinya semuanya akan lancar saja. Lagi pula saya menduga kalau harus menginstall software di toko lalu mencobanya akan memakan waktu yang relatif lama. Sungguh asumsi yang berbahaya dan saya terbukti salah.


Sebelum kabel USB dipasang


Setelah kabel USB menghubungkan laptop dengan DMM

Di rumah saya menginstall driver seperti pada petunjuknya dan berhasil. Saya kemudian melakukan instalasi software data logger. Berhasil dan dapat ditampilkan dengan baik. Masalahnya adalah setiap kali saya mencoba meng-klik connect untuk menghubungkan antara software dengan DMM maka akan ada pesan kesalahan. Biasanya “error opening serial port”. Bingung juga, padahal driver sudah berfungsi dengan baik. Awalnya secara otomatis pengubah serial-USB diberi posisi otomatis pada COM14. Karena tidak berhasil maka saya coba pindah secara manual ke COM20, tetap juga gagal. Posisi COM14 adalah posisi paling rendah yang masih tersedia di laptop “sepuh” ThinkPad T43 dengan Microsoft Windows XP ori milik saya ini. Tadinya sempat menduga juga apakah karena XP SP3 yang jadul yang menjadi penyebabnya. Tetapi menurut petunjuk dan penamaan software seharusnya tidak masalah bahkan sampai ke Win98SE.

Untuk mempersingkat waktu mengoprek saya bawa kembali ke Ace Hardware di mall Robinson. Tujuannya untuk eksekusi dua alternatif, pertama pinjam laptop atau komputer di sana untuk menguji, siapa tahu sistem laptop saya bermasalah. Kemungkinan kedua adalah menguji degnan peralatan DMM tipe sama yang masih ada di sana. Alternatif pertama gagal karena menurut para tenaga penjual tidak ada laptop di sana dan komputer yang ada tidak boleh dipakai untuk menguji. Masih masuk akal juga. Jadilah alternatif kedua yang berjalan, itu pun sebenarnya didahulukan sebagai pilihan pertama oleh salah seorang pegawai di sana. Kasusnya sama, DMM baru di sana juga tidak mau mentransfer data ke laptop saya sekalipun driver-nya tidak menunjukkan kelainan.

Ini jelas meresahkan saya karena memang dari saat pertama saya membeli saya sudah diberi tahu bahwa garansinya hanya berlaku selama 14 hari, garansi toko. Selepas itu saya harus membawanya sendiri ke pusat perbaikan Kawan Lama Sejahtera di Alaya. Saat datang yang kedua ini saya malah diminta untuk langsung datang ke service center di Alaya. Argumentasinya sebenarnya masuk akal, diharapkan saya saja yang belum benar mengoperasikan alat ini :-). Yang membuat saya kecewa sebenarnya ketika saya tanya no kontak dari service center itu, para pegawai di Ace Hardware mengaku tidak memiliki nomornya. Padahal kan masih satu grup perusahaan dan lagi pula diakui bahwa alat-alat instrumen itu disuplai oleh kantor yang di Alaya itu. Untungnya saya masih ditunjukkan lokasi yang jelas dari kantor tersebut. Saya buka Google Map, dan benar saja perkiraan saya salah lagi. Karena “kurang piknik” saya sempat tidak ngeh ketika beberapa kali disebutkan “Di depan Giant.” Saya pikir malah di bawah bukitnya, di dekat Jalan Sentosa, ternyata masuk ke jalan Alaya sampai di jalanan yang menurun. Di situ jelas terlihat pusat perbelanjaan Giant. Bagi yang perlu alamatnya ini saya tampilkan, semoga manajemen Kawan Lama Sejahtera Samarinda juga tanggap, silahkan bagi-bagi kartunya untuk ditempel di etalase kaca di gerai-gerai Ace Hardware.

Karena mendekati jam lima sore saya disarankan untuk besok saja ke kantor KLS ini. Tapi sore itu sekalian jalan-jalan mencari lokasinya saya putuskan saja untuk mencoba ke kantor itu. Sampai di sana saya diterima oleh dua CS yang cukup responsif, ramah dan sopan. Saya dihubungkan ke teknisi yang katanya berposisi di Balikpapan. Saya jelaskan permasalahannya dari awal. Penjelasan mas teknisi ini sama dengan penjelasan pegawai di Ace Hardware tadi. Untuk beberapa barang, termasuk untuk DMM yang saya beli, tidak semua mereka menguasai. Singkatnya adalah urusan Jakarta. Mas teknisi ini menjawab dan mencoba menjelaskan dengan sangat sopan dan mencoba untuk helpful. Ini catatan bagi manajemen Kawan Lama Sejahtera pusat, kalau kebetulan membaca tulisan saya ini. Kasihan teknisi di lapis bawah kalau tidak dibekali cukup. Di dunia online seperti sekarang ini, review produk bisa menjadi pembantu atau malah jadi penghambat penjualan suatu barang. Pelayanan konsumen itu utama. Saya tinggal data diri dan saya pun minta data kontak dari mas teknisi yang namanya sengaja tidak saya tulis tersebut.

Sampai di rumah lagi, saya agak putus asa. Saya coba hubungi perusahaan pusat melalui form kontak di situs Krisbow, siapa tahu ada respon awal. Siapa tahu responnya cepat seperti respon Tri atau bahkan Speedy, :-). Ternyata sampai saya tulis log ini, belum ada tanggapan awal. Kalau sama CS Speedy (Telkom Indnesia) sekarang, ibarat kata baru dicolek dikit sudah mlumpat. Cukup di-twit di Twitter, langsung follback dan bisa DM-an.

Secara teknis saya melihat bahwa driver sudah terpasang dengan benar. Hanya komunikasi data bermasalah dari software EM6000 Communication Program V1.72 ke DMM. Untuk itu saya mecoba melihat ada atau tidak data yang sebenarnya terkirim dari DMM. Untuk itu saya mencoba troubleshooting menggunakan RealTerm. Dari port 14 dan 20 saya bisa melihat data dump, seperti pada gambar (maaf ini screencapture-nya pada kondisi port 9).


Ini contoh berhasil pada port 9, pada kondisi awal di port 14 juga sama.


Ini contoh berhasil pada port 9, pada kondisi awal di port 14 juga sama.


Ini contoh berhasil pada port 9, pada kondisi awal di port 14 juga sama.

Kesimpulan sementaranya bahwa ada data terkirim tetapi software EM6000 tidak menerima dengan baik sehingga tidak terbaca sama sekali dan menghasilkan kondisi error. Saya sebenarnya sudah hampir menyerah, di beberapa forum, belakangan saya baca lebih teliti ternyata ada beberapa orang yang mengalami permasalahan yang sama. Sampai terakhir belum ada solusinya, padahal untuk kasus saya tombol USB-nya sudah saya tekan-tahan dengan benar sampai indikator tulisan USB mincul.

Saya iseng melakukan uninstall beberapa device, termasuk internal modem 56k di laptop T43 ini. Hasilnya ternyata COM9 jadi menganggur, kosing dan bisa dipergunakan. Nah ini ternyata solusinya. Setelah menggunakan COM9 yang sekarang kosong, software EM6000 berfungsi.


Driver pengalih serial-USB sekarang beroperasi pada port COM9


Rupanya aplikasi alias software EM6000 Communication Program V1.72 tidak mau beroperasi dengan COM14 atau yang lebih besar sekalipun port itu kosong. Ini bisa menjadi masalah bagi pengguna seperti saya yang port di bawah masih terpakai untuk peralatan yang lain. Mungkin ada penjelasan yang lebih teknis tentang akses port ini, tapi sampai sekarang inilah yang masih secara sederhana saya pahami. Bebaskan port di bawah, dalam kasus saya port 9 cukup untuk memfungsikan data logger ini.


Juga jangan lupa untuk mengaktifkan komunikasi data pada DMM dengan tekan-tahan tombol USB

Lumayan lah data logger seperti ini bisa dijadikan pembanding untuk data logger buatan sendiri nantinya

Data logger untuk suhu

Lumayan lega, intinya walaupun driver serial-USB tidak bermasalah dengan penempatan com port secara otomatis, tetapi software logger bermasalah dan tidak mau bekerja. Untuk sistem saya COM9 terbukti berfungsi dengan baik. Jika ada peralatan yang sudah terlebih dahulu menggunakannya, terpaksa harus dikalahkan.

Permashalan pokok sudah selesai, tinggal satu bug lagi yang cukup mengganggu. Awalnya setelah selesai mencoba logging untuk satu pengukuran saya mencoba untuk membuat yang baru dengan menggunakan tombol new, hasilny keluar pesan error dan software hang. Tadinya saya kita ini masalah disconnect dan hubungan elektrikal lewat kabel. Samapai saya mencoba untuk membuat new bahkan untuk saat awal pengukran. Hasilnya sama, error juga. Jadi kesimpulan saya sampai saat ini, untuk tiap pengukuran baru maka software perlu benar-benar ditutup terlebih dahulu. Kalau hanya menggunakan tombol new maka akan timbul error.

Demikian sekilas cerita troubleshooting ini. Lain waktu akan coba saya bandingkan dengna DMM yang ada. Maklum saya tidak punya akses ke calibrator yang dapat di-traced sampai ke acuan primer. Saya punya Sanwa CD771 dan CD800a, di kantor ada beberapa Fluke 179 dan Sanwa CD772, kedua tipe ini True RMS. Rencananya akan saya bandingkan dengan menggunakan sumber tegangan variabel DC, lalu variabel AC lalu pada sistem TRIAC. Semoga cukup waktunya.

Referensi:

Written by sunupradana

August 25, 2015 at 11:55 pm

Posted in Electronics

Tagged with ,

Masalah transfer audio dengan bluetooth pada sistem Lubuntu

leave a comment »

Desktop PC saya yang berbasis Lubuntu (turunan dari GNU/Linux Ubuntu) mengalami masalah untuk memindahkan suara dari speaker ke bluetooth headset. Proses penemuan perangkat (device) berjalan lancar, begitu juga proses pairing. Anehnya suara tidak bisa dipindahkan ke stereo headset saya itu.

Solusinya saya temukan. seperti biasa, melalui mbah Google. Singkatnya adalah dengan cara menggunakan baris perintah berikut:
pactl load-module module-bluetooth-discover

Sumber kutipan:
http://ubuntuforums.org/showthread.php?t=2144841&page=2&s=0983620a905958763355a9e29888d9ae

Sumber asli:
http://forum.kde.org/viewtopic.php?f=9&t=95838

 
 
UPDATE: 28 Agustus 2015

Jika pada sistem (seperti LUBUNTU) mendapatkan masalah, terhubung tetapi tidak ada suara yang keluar dari headset.

Pastikan device sudah terinstall dengan baik, terdeteksi dan dalam kondisi paired.

 
 
Set-up untuk audio sink:

 
 
Jika sudah terhubung dengan baik tetapi suara masih tidak terdengar juga dari peralatan dengan bluetooth, bukalah pavucontrol seperti berikut:

 
 
Sebagai contoh, peralatan blutooth saya terdeteksi sebagai BT252, jika sudah terhubung dengan baik maka di pavucontrol akan tampak pada bagian Output Devices seperti ini:


 
 

Di bagian Playback misalnya aplikasi VLC sedang aktif, dan saya hendak memindahkan keluaran suara dari speaker ke headset bluetooth, maka tampilan awal mengindikasikan penggunaan default yaitu Built-In Audio Analog Stereo.

 
 
Saya ubah menjadi BT252 seperti ini:

 
 
Tambahan sumber acuan solusi yang bisa dicoba:

 

Written by sunupradana

August 14, 2015 at 6:27 pm

Posted in Audio, Komputer

Tutorial cara melakukan filtering sinyal pada DSO GW INSTEK GDS-2104A

leave a comment »


Gambar 1. Unwanted signal.

Kadang-kadang untuk memperoleh kejelasan tampilan, kita perlu membuang unwanted signal alias noise dari kurva data. Beberapa oscilloscope memiliki fasilitas ini untuk kita manfaatkan.


Gambar 2. DSO GW INSTEK GDS-2104A

GDS-2104A memiliki 4 kanal (channel) masing-masing dapat diatur dengan tombol seperti tombol #1 dan #2. Fasilitas Autoset (tombol #3) dapat dipergunakan untuk membiarkan DSO mencoba melakukan pengaturan secara otomatis dan mencoba memberikan tampilan sinyal terukur yang paling baik. Dengan fasilitas ini volt/div dan time/div diatur oleh software DSO. Tombol #4, Run/Stop memudahkan untuk pengguna antara lain untuk mendapatkan gambar yang stabil untuk disimpan. Tombol #5 berguna untuk mendapatkan hasil single shot saat terpicu (triggered). Tombol (knob) #6 adalah tombol pengaturan time/div dengan cara diputar.

 


Gambar 3. Bagian panel muka dari
GDS-2104A

Untuk mengakses menu pengaturan tapis (filter), pertama, tekan tombol acquire yang terletak dekat tombol autoset, pada Gambar 3. Lalu akan muncul menu seperti terlihat di Gambar 4.


Gambar 4. Menu Digital Filter

Pada tampilan menu DSO, seperti Gambar 4, tekan tombol tepat di bawah tulisan Mode Sample (tanda #1). Lihat tombol yang sesuai pada Gambar 2 (ditandai dengan kotak merah horizontal). Setelah menu vertikal muncul, tekan tombol yang berada tepat di sebelah tulisan Digital Filter (tanda #2 pada Gambar #4), pada Gambar 2 (ditandai dengan kotak merah vertical). Lalu atur nilai batas penapisan dengan menggunakan variable knob, yang terletak antara tombol hardcopy dan measure, pada Gambar 3. Putarlah hingga tampilan kurva menjadi jelas sesuai yang diinginkan. Tentu semakin rendah nilai frekuensi filtering yang ditetapkan akan semakin banyak data frekuensi tinggi yang dibuang.


Gambar 5. Contoh hasil penapisan

Pada Gambar 5, ditampilkan contoh hasil filtering dengan batas frekuensi 50 KHz, ini nilai terendah pada percobaan ini, pada konfigurasi lain nilainya dapat diatur berbeda. Misalnya nilai terendah penapisan bergantung pada nilai time/div pengukuran. Juga, hati-hati untuk tidak memberikan nilai filter yang terlalu rendah, sebab berpotensi untuk merusak juga sinyal yang sesungguhnya merupakan data yang kita ukur. Mulailah dari nilai frekuensi filter yang paling rendah lalu naikkan sampai nilai tertinggi yang hasil keluaran gambar gelombangnya masih dalam batas toleransi, tidak teralalu mengandung noise. Hasil filtering pada Gambar 5 bisa dibandingkan dengan Gambar 1 dan Gambar 4.

Written by sunupradana

January 15, 2015 at 12:45 am

Simulasi perwujudan sakelar 90 derajat dengan SCR

with one comment

Sebelumnya kita telah mem[p]elajari sakelar sebagai dasar dari komponen aktif di elektronika daya (power electronics). Dari pemahaman itu kita mencoba mempelajari diode sebagai perwujudan sakelar elektronik. Lalu sebelum belajar bagaimana upaya penyearahan, kita belajar terlebih dahulu masukan yang akan kita searahkan, dalam hal ini yaitu tegangan A.C. dan kita belajar parameter yang penting dari gelombang sinus. Lalu kita berkenalan dengan penggunaan sebuah diode sebagai penyearah setengah gelombang (half wave rectifier).

Sebelum melakukan simulasi penyulutan pada SCR, kita telah mempelajari bahwa simulasi dan perhitungan gelombang sinus sebagai akibat dari pensaklaran dapat dibawa ke tingkat abstraksi yang lebih tinggi. Kesemuanya tidak lain adalah perhitungan matematis terhadap luasan di bawah kurva. Di artikel sebelumnya itu juga telah dilakukan perhitungan untuk sudut pensaklaran 90°, juga simulasi dengan LTspice menggunakan suatu bentuk sakelar ideal. Nah, kali ini simulasi dilakukan dengan menggunakan komponen SCR untuk menggantikan komponen sakelar ideal. Sudut pensaklaran tetap 90°.

[Untuk memudahkan proses membaca, disarankan untuk membuka halaman ini dalam dua tab atau dua window (jendela). Supaya mudah untuk membaca keterangan dan membandingkan dengan / mengamati gambar. Agar tidak bolak-balik melakukan scroll.]

Tulisan ini dan tulisan lain dalam seri ini disusun dengan mode fail safe, artinya memang ditujukan terutama bagi yang ingin belajar secara mandiri. Dengan bemikian kadang-kadang bagi mereka yang sudah paham, akan terasa agak panjang. Silahkan skim and scan 🙂.

 

PERBANDINGAN

Mari kita mulai dengan penyegaran tentang perbandingan, tentang skala. Beberapa menyebutnya sebagai “rule of 3“. Sesuatu yang sebenarnya sangat sederhana tetapi berguna. Misalnya perhatikan perbandingan berikut:

Secara umum artinya kita bisa memperoleh persamaan sederhana (yang sebenarnya sudah dipakai pada artikel sebelum ini):


Dengan cara sama kita bisa mendapatkan acuan sederhana sebagai berikut:


SIMULASI

Dengan menggunakan perbandingan di atas, untuk penyulutan (firing angle) sudut 90°, kita memperoleh perbandingan sebagai berikut:


Sebelum melanjutkan pada simulasi dengan SCR ada baiknya kita melihat lagi gambar-gambar yang relevan dari artikel sebelum ini.


Gambar 1. Perhatikan demua informasi aplikasi Wolfram ini untuk sudut
90°.


Gambar 2. Simulasi rangkaian sakelar dengan LTspice untuk memberikan sudut penyalaan 90
°.


Gambar 3. Hasil simulasi rangkaian pada Gambar 2.

Sekarang dengan informasi acuan di atas kita bisa mencoba langkah berikutnya, yaitu mencoba melakukan simulasi penyulutan dengan model SCR SPICE pada software LTspice.

Kita menggunakan frekuensi standar untuk sistem kelistrikan yang umum kita jumpai dari sistem PLN yaitu 50 Hz. Karena f = (1/T), dengan T adalah periode, maka kita mengetahui kita bisa melakukan pendekatan bahwa periode satu siklus gelombang sinus adalah 20 mS. Jadi 360° dilalui selama 20 mS, karena itu dengan perhitungan perbandingan kita bisa memperoleh bahwa 90° dicapai setelah 5 mS dari titik crossing (persilangan) 0° (misal dari awal, yaitu 0 mS). Berikut adalah simulasi SCR penyulutan 90° dengan simulator LTspice.


Gambar 4. Rangkaian simulasi.


Gambar 5. Kurva hasil simulasi.

Pada Gambar 5, dapat kita lihat kurva tegangan V(n3) dan arus I(R1) sebagai akibat aksi pensaklaran dari SCR U2 (tipe S6025L). Sebagaimana yang telah pernah dibahas di artikel terdahulu, terjadi kehilangan beda potensial (hubung pendek) di kaki-kaki suatu komponen dan pada saat yang sama munculnya arus pada beban adalah ciri khas dari komponen sakelar (switch), (terutama sakelar ideal). Di bagian pane paling atas, dapat dilihat kurva perhitungan daya sebagai akibat perkalian antara tegangan pada kaki-kaki beban dan arus yang melintasinya. Seperti halnya tegangan dan arus yang tidak selalu ada, begitupun dayanya.


Gambar 6. Kurva hasil simulasi, tegangan dan arus di beban resistif.

Pada Gambar 6 kurva tegangan dan arus pada beban berupa komponen terlihat lebih jelas. Juga bisa kita bandingkan dengan kurva tegangan pada catu daya utama. Di gambar itu kita bisa melihat pemotongan kurva tegangan sakelar yang tepat pada sudut 90 derajat.


Gambar 7. Kurva dan penghitungan tegangan puncak pada kaki-kaki beban, bukti adanya jatuh tegangan pada SCR sebagai sakelar.


Gambar 8. Perhitungan nilai average dan rms untuk tegangan pada beban.

Mari kita lihat lagi persamaan yang sudah diuji pada artikel sebelumnya.


Gambar 9. Persamaan perhitungan rata-rata (average, DC) pada beban R untuk controlled-half wave rectifier.


Gambar 10. Hasil perhitungan numeris rata-rata untuk tegangan Vp ternormalisasi, 1 Volt (
penting: perhitungan dalam radian).

Pada Gambar 10, kita memperoleh nilai 0.15915494309189 untuk tegangan puncak yang dinormalisasi menjadi 1 Volt, artinya kita akan mendapatkan nilai rata-rata (average, DC) 0.15915494309189 V untuk setiap 1 V tegangan puncak dengan sudut penyalaan 90°. Dengan begitu kita mendapatkan;


Gambar 11. Hasil perhitungan dengan menggunakan skala dari hasil acuan ternormalisasi.

KIta bisa memeriksa kebenaran hasil perhitungan dengan penggunaan skala acuan pada Gambar 11 dengan melakukan perhitungan langsung dari persamaan sebagaimana yang diperlihatkan pada Gambar 9. Walaupun sebenarnya, kalau kita melihat persamaan akhir di Gambar 9, maka mudah bagi kita untuk mengetahui bahwa untuk suatu nilai sudut penyalaan (firing angle) yang tetap, maka nilai Vp dapat diganti dan berubah-ubah dan cukup faktor pengali dapat dipergunakan untuk memperoleh hasil tegangan yang baru :-).


Gambar 12. Hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan dasar.

Bisa ditarik kesimpulan sejauh ini dari Gambar 11 dan Gambar 12, bahwa satuan skala dari perhitungan (misalnya; tegangan atau arus) yang ternormalisasi dapat dipergunakan dan memang sama hasilnya dengan perhitungan dengan persamaan dasar untuk sudut penyalaan (pemicuan atau firing) yang sama. Ini memudahkan dalam melakukan perhitungan manual atau dengan perangkat bantu yang tidak mempunyai kemampuan komputasi yang tinggi.

Juga bisa dilihat bahwa tegangan rata-rata hasil simulasi pada Gambar 8, yaitu 2.4921 V, lebih kecil dari hasil perhtungan. Hal ini wajar karena simulasi sudah mempergunakan model SPICE dari SCR yang sesungguhnya (bukan sakelar ideal). Untuk rangkaian dengan komponen fisik yang riil, nilainya kemungkinan akan lebih jauh berbeda (berselisih). Ada tambahan sejumlah kondisi tidak ideal yang mempengatuhi unjuk kerja sistem. Karena itu hasil simulasi dan perhitungan serupa ini lebih banyak dijadikan sebagai acuan dasar, jika nilainya hendak dipakai maka harus ada rentang toleransi. Sebagaimana semua komponen fisik yang dipakai juga punya nilai toleransi. Istilahnya nilai ballpark, nilai estimasi.

Berikutnya untuk nilai rms, kita lihat kembali beberapa format penulisan persamaan yang sesungguhnya memiliki nilai yang sama.


Gambar 13. Penurunan persamaan rms untuk controlled half-wave rectifier (SCR tunggal).


Gambar 14. Penurunan persamaan dan pengujian dengan nilai numeris sudut (
penting: perhitungan dalam radian).

Pada perhitungan di Gambar 14, kita telah mendapatkan nilai dasar ternormalisasi untuk Vpeak sebesar 1 V pada sudut penyulutan 90°. Kita bisa mencoba menggunakan nilai ini untuk menghitung nilai rms pada beban resistor untuk nilai puncak tegangan masukan yang pain (Vpeak) dengan pada sudut penyulutan yang sama yaitu 90°.


Gambar 15. Penggunaan nilai rms beban ternormalisasi Vpeak masukan 1 V, untuk nilai Vpeak lain  (
penting: perhitungan dalam radian).


Gambar 16. Perhitungan rms untuk sudut
90° dengan persamaan dasar rms (penting: perhitungan dalam radian).


Gambar 17. Perhitungan rms untuk sudut
90°, persamaan #12 pada Gambar 13 (penting: perhitungan dalam radian).

Dari Gambar 15, Gambar 16 dan Gambar 17 kita bisa melihat bahwa nilai perhitungan rms yang diperoleh sama. Tetapi sebagaimana juga nilai average pada beban, nilai rms pada beban ini juga berbeda dengan hasil simulasi dengan model SPICE dari komponen SCR fisik yang menghasilkan nilai 5.6254 V. Lagi, ballpark :-).

SIMULASI HIGH-SIDE SWITCHING

Sejauh ini konfigurasi sakelar pada rangkaian adalah low-side switcher, sakelar (SCR) terhubung langsung dengan ground/netral melalui kaki cathode. Beban resistif diletakkan di sisi hot, antara fasa dengan kaki anode dari SCR. Konfigurasi seperti ini termasuk yang paling mudah untuk diwujudkan. Tetapi untuk alasan keamanan kadang-kadang konfigurasi lain diterapkan, yaitu high-side switching. Pada konfigurasi ini beban diletakkan antara kaki katode SCR dengan netral atau “ground“. Sedangkan kaki anode langsung terhubung pada terminal jala-jala yaitu dengan fasa.

Cara belajar yang sistematis, menuntun kita untuk tidak langsung mencoba-coba mengutak-atik konfigurasi yang kita sama sekali tidak mengetahui dasarnya. Cara seperti ini lebih sering menghabiskan sumbar daya waktu dengan hasil yang minim. Cara yang lebih baik adalah dengan mempelajari terlebih dahulu setahap demi setahap. Usahakan, jika memungkinkan, hanya mengubah satu hal setiap waktu. Tentu saja selalu ada pengecualian dari cara belajar yang sistematis ini. Tetapi di era informasi, zaman Internet, di mana untuk banyak hal terdapat banyak bahan belajar (bahkan tutorial) kita lebih dimungkinkan untuk belajar dengan cara yang sistematis, setahap demi setahap menerima tambahan faktor kesulitan.

Kita memahami simulasi dasar pensaklaran pada low-side switching, di mana sakelar berada di sisi jala-jala netral. Pada konfigurasi (topologi) itu mudah untuk dipelajari nilai tegangan antara kaki gate dengan kaki katode pada SCR. Nilainya kurang lebih sama dengan tegangan maju pada diode silikon diskrit (misal 1N4007) yaitu 0.7 Volt. Tegangan inilah yang penting untuk dijaga dari kelebihan tegangan pemaksa selain dari arus minimum pada gate untuk penyulutan. Tegangan (VGT) dapat lebih mudah diamati jika katode terhubung langsung dengan node netral dari catu daya, seperti pada topologi low-side switching. Setelah ini dipahami, baru kita melangkah ke tahap berikutnya, topologi high-side switching sebagai berikut.


Gambar 18. Konfigurasi high-side switching untuk SCR.


Gambar 19. Hasil uji simulasi konfigurasi high-side switching, memberikan hasil yang sama dengan hasil simulasi di Gambar 8.

Dengan simulasi seperti pada Gambar 18, kita bisa melihat hasilnya pada Gambar 19 bahwa kita hanya perlu memberikan penyulutan kaki gate SCR selama 1 mS. Rentang waktu on ini cukup untuk membuat SCR terkunci, latched, sehingga pemicu tidak perlu terus menerus on.  Kita juga bisa melihat bahwa sungguh pun gate hanya terpicu selama 1 mS, VGT , tetap memberikan nilai tegangan yang mengindikasikan bahwa SCR tetap berada dalam kondisi on. SCR kemudian off karena prinsip komutasi natural, yaitu turunnya nilai tegangan catu di akhir setengah siklus positif gelombang sinus. Nilai tegangan yang turun ini (dengan hukum Ohm) membuat nilai arus anode (principal current) nilainya turun sampai di bawah nilai holding current yang diperlukan oleh SCR untuk tetap on sekalipun sedang tidak ada pemicuan di kaki gate.

SIMULASI LOW-SIDE SWITCHING SUMBER TUNGGAL 

Konfigurasi pensaklaran SCR seperti Gambar 18, AFAIK (AsFarAsIKnow), adalah pengaturan standar high-side switcher untuk simulasi penyulutan sudut tertentu pada SCR/TRIAC di simulator berbasis SPICE, termasuk LTspice. Namun konfigurasi seperti itu jarang dipergunakan untuk banyak keperluan praktis, dari segi penyediaan sumber tegangan terpisah untuk penyulutan SCR saja sudah membuat konfigurasi (topologi) ini jarang diimplementasikan dalam rangkaian riil. Cara lebih ringkas dan baik, walaupun tetap bisa sederhana adalah dengan menggunakan suplai tunggal, sumber catu daya sekaligus sumber tegangan untuk penyulutan gate.


Gambar 20. Konfigurasi low-side switching untuk SCR, resistance triggering/r triggering.


Gambar 21. Hasil simulasi penyulutan sudut
90° untuk resistance triggering.

Bisa dilihat pada Gambar 20 nilai R2 adalah 806, nilai ini adalah nilai standar E96 (±1%). Tetapi hal ini hanyalah kebetulan, rangkaian ini tidak dirancang untuk memiliki nilai R yang tepat sesuai standar resistor komersial. Bahkan dalam praktiknya biasanya resistor pembatas ini lebih sering merupakan potensiometer. Namun demikian kita bisa memperkirakan nilai R2 dengan nilai pendekatan pada topologi ini.

Syarat pertama untuk dapat memperkirakan nilai R dalam toplogi ini adalah kita harus bisa mengingat hubungan sederhana antara jumlah derajat sudut (atau radian) dengan periode gelombang sinus. Juga mengingat bahwa rasio antara sudut tertentu dengan total sudut satu siklus penuh (360°) sama dengan rasio antara selang waktu tertentu (wantu tunda penyulutan) dengan periode segombang satu siklus penuh. Berikut ringkasannya:


Dengan ringkasan di atas, kita, misalnya, bisa mengetahui bahwa jika kita ingin menyakalan SCR pada sekitar ±90°, dan frekuensi gelombang sinus AC masukan ±50 Hz, maka kita menunda penyulutan sekitar ±5 mS. Sekali lagi seperi keterangan pada bagian sebelumnya, ini adalah nilai ballpark (pendekatan, perkiraan). Pertanyaannya kemudian, untuk bentuk rangkaian (topologi) di atas, bagaimana kita bisa menunda penyulutan sampai sekitar 5 mS setelah crossing ? Ingat ini gelombang sinus yang periodik.

Kita mengetahui pentingnya paramater VGT , IGT, IL, dan IH. Kuncinya pada kemampuan kita untuk menyediakan arus pemicu pada kaki gate, IGT. Setiap SCR memiliki nilai yang IGT spesifik, bahkan untuk tiap komponen dalam satu tipe yang sama terdapat variasi. Selama nilainya belum tercapai, dalam keadaan normal (yaitu saat sumber pemicuan liar tidak ada), maka  SCR akan selalu dalam keadaan off. Inilah kuncinya.

Pada Gambar 20, kita lihat nilai catu utama yang mencatu SCR (catu anode) adalah sumber tegangan AC. Karena itu nilainya berubah, naik dan turun secara periodik terhadap node acuan. Sumber tegangan ini tidak hanya terhubung dengan anode SCR secara langsung, tetapi juga dengan kaki gate SCR melalui komponen resistor, R2. Dengan mengingat persamaan modifikasi dari hukum Ohm (V = I x R atau v(t) = i(t) x R) maka kita bisa mengetahui arus gate yang disuplai dari sumber tegangan AC ini. Dan karena nilai tegangan di sumber berubah, naik dan turun, maka demikian juga tegangan di kaki gate SCR. Yang lebih penting, sebagai konsekuensi begitu pula nilai arus gate, akan juga ikut berubah naik dan turun. Kapan nilai arus gate memenuhi sayarat minimal pemicuan, itulah waktu tunda yang kita tetapkan.

Hukum Kirchhoff tentang tegangan berlaku di sini; jika dijumlahkan untuk satu saat yang sama nilai tegangan di sumber, tegangan di resistor R2 dan tegangan gate adalah nol.
V1 – VR2 – VGT = 0
V1 – VGT = VR2
V1 VGT = IR2 x R2
(V1 – VGT) / IR2 R2

Dari penyusunan ulang persamaan di atas, kita memerlukan pengetahuan terhadap tiga besaran (tiga variabel) agar kita bisa menentukan nilai R2. Pada artikel sebelumnya tentang uji penyulutan SCR, kita temukan bahwa untuk model SPICE dari komponen SCR tipe S6025L, simulator LTspice memberikan indikasi bahwa nilai arus turn-on untuk gate SCR, IGT tipe ini adalah 20.2 mA. Sedangkan nilai tegangan gate, VGT pada kondisi arus gate senilai 20.2. mA itu, adalah sebesar 0.7 Volt.



Gambar 22. Hasil simulasi
IGT dan VGT untuk model SPICE SCR tipe S6025L.

Tetapi penting juga diingat nilai di atas ini adalah nilai-nilai pendekatan, dari artikel yang sama kita telah membuktikan pada pengujian dengan komponen riil, nilainya bisa jadi berbeda. Kita dapati uji penyulutan DC memerlukan arus gate IGT “hanya” sebesar 4.72 mADC dengan tegangan gate VGT sebesar 0.75 VDC. Sepintas hasil uji riil yang berbeda dengan hasil simulasi model ini membingungkan (kalau kita lupa bahwa model komponen sangatlah terbatas). Tetapi kalau kita mengacu pada datasheet yang dikeluarkan oleh produsen tipe SCR ini (Gambar 24), kita dapati memang dengan kondisi test yang mereka cantumkan, arus gate yang diperlukan untuk pemicuan SCR ini bervariasi antara minimum 1 mA sampai dengan maksimum 35 mA.


Gambar 23.Uji pensaklaran dengan komponen riil.


Gambar 24. Cuplikan parameter operasi dari SCR Littelfuse
S6025L (sumber: Littelfuse)

Nah sekarang sekedar untuk pendekatan untuk simulasi ini kita pergunakan , IGT sebesar 20.2 mA dan VGT  sebesar 0.7 Volt. Lalu kita lakukan subtitusi sederhana pada persamaan yang kita ubah sebelumnya: (V1 VGT) / IR2 = R2
(V1 0.7 Volt)  / 20.2 mA R2

Karena kita mengetahui bahwa sumber tegangan catu daya adalah sumber tegangan AC sinus, artinya tegangan puncak berada pada sudut 90°. Dengan demikian short-cutnya adalah jika kita perlu menyulut di sekitar sudut  90°, gunakanlah tegangan puncak dari input.
(V1 – 0.7 Volt)  / 20.2 mA = R2
(17 – 0.7 Volt)  /  20.2 mA = R2 = 806.93  Ω

Bisa kita lihat nilai R2 dari hasil perhitungan ini, sekalipun merupakan nilai pendekatan, tidak berbeda dengan nilai R2 pada Gambar 20 yang terbukti memberikan hasil simulasi penyulutan di sudut 90°.

Nah, jika sudut 90° dapat dengan mudah dicari karena bertepatan dengan nilai puncak, bagaimana dengan nilai sudut lainnya? Untuk menjawab pertanyaan ini kita kembali membuka persamaan dasar untuk tegangan di sistem AC sinus resistif.


Gambar 25. Persamaan dasar tegangan AC sinus untuk mencari nilai v(t).

Persamaan (V1 VGT) / IR2 = Rdapat diubah sedikit menjadi (V(t) VGT) / IR2 = R2 , dan dari situ kita mengetahui kita memerlukan nilai v(t) yang bersesuaian dengan sudut pemicuan yang kita kehendaki. Dengan asumsi (yang tentu saja sering meleset) bahwa tegangan suplai berbentuk gelombang sinus ideal maka kita bisa menghitung nilai v(t) dengan persamaan #3, #4, #5 di Gambar 25.


Perlu diingat bahwa semua perhitungan dilakukan dalam mode radian. Namun demikian sebagaimana yang bisa kita lihat di contoh perhitungan pembuktian di atas, untuk rasio kita bisa mempergunakan selain dari nilai radian. Yang penting yang dibagi dan pembagi merupakan tipe dengan satuan yang sama. Dengan contoh di atas kita bilsa mennganti nilai variabel sudut penyulutan dengan sudut selain 90
°. Jika kita mengubah nilai tegangan input, kita juga bisa mengganti nilai variabel Vpeak (lihat Gambar 25).

Kita juga bisa mengubah persamaan pada Gambar 25 agar kita bisa melakukan pemeriksaan ulang.


Gambar 26. Modifikasi persamaan pada Gambar 25 untuk pemeriksaan ulang hasil perhitungan dan uji coba.


Semua perhitungan balik ini berhasil dipergunakan untuk memeriksa penentuan kita sebelumnya. Untuk sudut 90° semua perhitungan in tampak tidak menarik, karena sudut 90° gampang ditebak bertepatan dengan Vpeak suplai. Tetapi perhitungan ini akan sangat bermanfaat untuk sudut yang lain. Semua persamaan ini bersifat generik bisa dipergunakan untuk nilai tegangan puncak dan nilai sudut yang lain.

Berikutnya sedikit akan ditunjukkan pengaruh besar nilai R2 terhadap nilai sudut pemicuan SCR. Akan ditunjukkan pengaruh nilai tahanan sebesar 100 Ω, 500 Ω dan 800 Ω, agar mudah terlihat bedanya, tetapi pada prinsipnya ini berlaku juga untuk potensiometer. Semakin besar nilai resistansi, akan semakin besar nilai sudut penyulutan (firing angle) dan akan semakin kecil nilai conduction angle. Sehingga semakin kecil nilai tegangan rata-rata (average) dan tegangan rms.


Gambar 27. Rangkaian simulasi tiga nilai R2
100 Ω, 500 Ω dan 800 Ω.


Gambar 28. Kurva hasil simulasi, pengaruh besar nilai R2 (tahanan arus gate) terhadap besar sudut penyulutan.

SUDUT PENYULUTAN MAKSIMUM

Dari semua konfigurasi di atas tampaknya kita mendapatkan rangkaian yang sangat ringkas dengan pengendalian sudut hanya dengan sebuah resistor atau potensiometer. Tetapi ternyata bentuk konfigurasi/topologi ini punya keterbatasan, sudut penyulutan maksimumnya hanya 90° (5 mS delay untuk f = 50 Hz). Artinya dengan rangkaian bentuk ini kita tidak bisa menyulut misalnya 120° atau 150° atau delay lebih besar dari ±5 mS.


Gambar 29. Zoom dari Gambar 28.

Pada Gambar 29, titik berat bukan pada nilai resistor yang berubah, dapat kita lihat untuk satu siklus gelombang penuh sinus, ada kemungkinan terdapat dua waktu yang punya nilai (tegangan) yang sama. Terkecuali untuk sudut 90° (5 mS pada 50 Hz). Padahal kita mengetahui bahwa untuk SCR (juga TRIAC), tanpa adanya komutasi paksa maka jika SCR sudah melewati batas arus latching, SCR akan tetap hidup (on, sakelar tertutup) selama arus anode-katode tidak lebih rendah dari batas ambang nilai arus holding. Pada Gambar 29 dapat kita lihat, setelah nilai tertinggi (dalam contoh adalah tegangan, tetapi juga bisa arus) pada sudut 90° tidak ada lagi nilai yang lebih tinggi. Misalnya saat sudah tersulut saat suplai berada pada level tegangan 10.9 V di 2.41 mS (periode 20 mS), SCR akan terus on, latched. Kita tidak akan bisa memicunya pada 7.59 mS walaupun level tegangannya sama yaitu 10.9 V.

Jadi pada prinsipnya bentuk penyulutan seperti ini hanya bisa maksimum untuk sudut ± 90°. Karena itu ada yang menyebut bentuk penyulutan seperti ini sebagai rangkaian 90° phase control. Jika kita membutuhkan penundaan yang lebih panjang kita perlu bentuk konfigurasi/topologi yang lain, misalnya yang lazim disebut RC phase control atau 180° phase control yang akan dibahas di artikel lain lain waktu.

RESISTANCE TRIGGERING (R TRIGGERING)

Sebelum ditambahi pengaman berupa diode dan tambahan resistor, kita akan meninjau satu lagi evolusi dari bentuk penyulutan sudut untuk SCR. Saya masih setia dengan pola yang sistematis, selagi memungkinkan. Itu jauh lebih baik daripada sekedar agar terlihat keren dan rumit, tapi tidak mendapatkan dasar yang baik :-D. Walaupun kita bukan ilmuwan seperti salah satu pengertiannya, menyumbang pemahaman yang benar-benar baru bagi umat manusia, kita bisa dan perlu belajar dari mereka, para ilmuwan. Tentu dari ilmuwan yang sebenarnya ya :-P.

Rangkaian berikut ini adalah model yang lebih umum dijumpai bila dibandingkan topologi pada Gambar 4, Gambar 18 atau Gambar 20. Beban langsung dihubungkan secara seri dengan catu daya, juga semua arus gate dan arus anode melewati beban. Keuntungan cara ini adalah beban juga berfungsi sebagai pembatas arus setidaknya saat SCR dalam keadaan on, juga meringankan resiko pada kaki gate.


Gambar 30. Rangkaian resistance triggering (90 degree phase control).


Gambar 31. Hasil simulasi rangkaian pada Gambar 30.

Dari simulasi dengan LTspice, kita dapat melihat tidak ada perubahan yang signifikan pada rangkaian di Gambar 30 ini. Prinsip kerja suatu rangkaian pengendali sudut penyulutan SCR dengan resistance triggering, tetap, tidak berubah. Itulah baiknya kalau kita belajar dengan cara melihat evolusi rangkaian sederhana, setahap demi setahap :-). Tetapi selain secara nalar, kita juga bisa melihat dari hasil simulasi pada Gambar 31, bahwa karena pada contoh beban adalah komponen resistor murni, dan arus yang menuju gate juga melewatinya maka nilai resistansinya menjadi berpengaruh. Nilai arus gate tidak lagi hanya ditentukan oleh nilai R2, tetapi juga nilai resistansi pada beban. Karena itu kita lihat pada Gambar 31, jika kita menggunakan tahanan sebesar 800 Ω maka SCR akan gagal picu. Jadi nilai R2 harus dikurangi karena sudah ada nilai resistansi pada beban yang juga mempengaruhi nilai arus pada gate IGT.

Terakhir kita melihat bagaimana beberapa rangkaian yang lebih realistis lagi dengan perubahan yang lebih kecil (hanya menggunakan resistor), ini perjalanan terakhir kita untuk mempelajari rangkaian half-wave controlled rectifier, thyristor SCR, dengan penyulutan resistance (r) triggering. Dengan mengamati evolusi rangkaian setahap demi setahap, diharapkan hasilnya menjadi fondasi pemahaman yang kuat untuk mengembangkan lebih lanjut.


Gambar 32. Rangkaian resistance triggering yang dilengkapi resistor dan diode pengaman.


Gambar 33. Hasil simulasi pengoperasian potensiometer pada sudut penyulutan.


Gambar 34. Hasil simulasi pengoperasian potensiometer pada paramater operasi SCR.

Mengapa ada komponen diode terhubung dengan kaki gate dari SCR di Gambar 32? Diode itu dipergunakan sebagai pengaman untuk kaki gate dari SCR, juga mengurangi beban dari resistor pembatas arus gate. Mari kita kutip apa penjelasan dari produsen SCR yang dipergunakan:

This protects the reverse gate junction of sensitive SCRs and keeps power dissipation low for gate resistors on the negative half cycle. The diode is rated to block at least the peak value of the AC supply voltage.

Gambar 35. Modifikasi rangkaian pada Gambar 32, beban ditempatkan di titik acuan (common).


Gambar 36. Hasil simulasi rangkaian pada Gambar 35.


Gambar 37. Pemeriksaan jumlah arus gate (diode) berdasar arus beban dikurangi arus anode, rangkaian Gambar 35.

Menurut saya tidak banyak yang lebih baik dari mempelajari SCR dan thyristor lainnya selain dari application note dan tutorial dari para produsen. Selain memang isinya bagus, juga dijamin halal, tidak perlu “nyolong” alias mencuri. Walau kadang ada polesan (namanya juga orang dagang), isi dari artikelnya sarat ilmu dan bermanfaat. Jadi jangan ragu buka kamus, jika perlu, ilmu itu mahal … . Dulu orang rela berpergian ratusan kilometer sekedar untuk mencari satu keterangan ilmu. Sekarang, buka google translate saja masa iya masih malas? :-D.

sumber: Littelfuse


Gambar 38. Perwujudan rangkaian low-side switch dengan tambahan rleg.


Gambar 39. Simulasi pengaruh beberapa nilai rleg terhadap arus dan tegangan pada rangkaian.


Gambar 40. Tambahan rkaki pada rangkaian high-side switcher.


Gambar 41. Hasil simulasi rangkaian pada Gambar 40 dengan beberapa nilai rkaki.

Nah, telah selesai kita mempelajari dengan lebih sistematis suatu perwujudan simulasi dari rangkaian half-wave controlled rectifier dengan menggunakan SCR. Dari yang tadinya berupa konsep dengan simulasi sakelar ideal dan abstraksi dengan perhitungan matematis, di artikel ini kita mewujudkannya dengan simulasi LTspice menggunakan bukan model SCR yang ideal, melainkan model SPICE SCR yang diturunkan dari komponen yang riil. Simulasi mempermudah dan mempermudah kita dalam mempelajari prinsip dasar kerja komponen dan rangkaian elektronika. Termasuk elektronika daya (power electronics).

Dalam artikel ini sudut yang dibahas adalah sudut 90°, sekedar supaya bisa cepat untuk membandingkan dengan pemaparan pada artikel sebelumnya. Tetapi hasil pemahaman dan persamaan-persamaan dari tulisan ini bisa dipergunakan untuk nilai tegangan catu daya yang berbeda dan juga untuk sudut penyulutan (firing angle) yang berbeda.

Selain contoh untuk sudut yang berbeda, lain waktu jika memungkinkan akan dibahas rangkaian penyearah setengah gelombang terkendali dengan SCR, tetapi dengan metode penyulutan berbeda yaitu RC dan pulsa menggunakan optocoupler. Lain waktu juga akan didokumentasikan uji lanjutan dengan komponen riil. Untuk sementara silahkan dibaca beberapa sumber bacaan lanjut berikut:

  1. https://www.pantechsolutions.net/power-electronics/r-triggering-circuit
  2. http://www.circuitstoday.com/scr-control-circuits
  3. http://www.completepowerelectronics.com/scr-triggering-turn-on-methods/
  4. littelfuse.com

Menurut Littelfuse:

Gate Trigger Voltage (VGT) − Gate voltage required to produce the gate trigger current

Gate Trigger Current (IGT) − Minimum gate current required to maintain the Thyristor in the on state

Principal Current − Generic term for the current through the collector junction (the current through main terminal 1 and main terminal 2 of a Triac or anode and cathode of an SCR)

Holding Current (IH) − Minimum principal current required to maintain the Thyristor in the on state

Latching Current (IL) − Minimum principal current required to maintain the Thyristor in the on state immediately after the switching from off state to on state has occurred and the triggering signal has been removed

On-state Current (IT) − Principal current when the Thyristor is in the on state
On-state Voltage (VT)
Principal voltage when the Thyristor is in the on state

font cache: Ψ α β π θ μ Φ φ ω Ω ° ~ ±  ≈ ≠ ≡ ≤ ≥  ∞    

Written by sunupradana

January 5, 2015 at 1:09 am