## Rancang Bangun Uninterruptible Power Supply Menggunakan Tampilan LCD Berbasis Mikrokontroler
Vike Tiffani Bawotong. (1) , Dringhuzen J. Mamahit, ST., M.Eng. (2) , Sherwin R. U. A Sompie, ST., MT. (3) ,
(1)Mahasiswa, (2)Pembimbing 1, (3)Pembimbing 2, Jurusan Teknik Elektro-FT. UNSRAT,  Manado-95115
ABSTRAK  -  Seiring  dengan  berkembangnya  perangkat-perangkat elektronik  yang  ada,  listrik  merupakan  salah  satu  hal  utama  yang bisa  membuat  suatu  perangkat  bekerja  sesuai  fungsinya.  Namun terjadinya  pemadaman listrik  dengan  tiba-tiba merupakan  hal  yang tidak  bisa  kita  hindari  saat  kita  sedang  menggunakan  perangkat elektronik.  Berkaitan  dengan  hal  tersebut,  diperlukan  sebuah  alat yang  dapat  menyimpan  daya  listrik  yang  berasal  dari  PLN  untuk disalurkan  ke  peralatan  elektronik  apabila  terjadi  pemadaman dengan  tiba-tiba.  Uninterruptible  Power  Supply  (UPS)  merupakan sistem  penyedia  daya  listrik  ketika  suatu  peralatan  elektronik kehilangan energi dari sumber utamanya.
Rancang Bangun Uninterruptible Power Supply
Menggunakan  Tampilan  LCD  Berbasis  Mikrokontroler  dapat berguna  saat  listrik  dari  PLN  putus.  Saat  listrik  PLN  menyala, rangkaian  power  supply  akan  mengisi  aki  sedangkan  saat  listrik PLN  putus,  aki  akan  menjadi  sumber  tegangan  utama  untuk memberikan  energi  kepada  beban  yang  tersambung.  Sumber  dari aki kemudian akan diteruskan ke IC 4047 yang akan menghasilkan keluaran  gelombang  square  dengan  frekuensi  60Hz  dan  tegangan DC aki akan dirubah menjadi tegangan AC oleh inverter.
Kata Kunci : Gelombang Square, IC 4047, Inverter, Uninterruptible Power Supply.
ABSTRACT - Along with the development of electronic devices that exist,  electricity  is  one  of  the  main  things  that  can  make  a  device working  according  to  its  function.  However,  the  occurrence  of  a power  outage  suddenly  a  thing  we  can  not  avoid  when  we're  using electronic  devices.  In  this  regard,  we  need  a  tool  that  can  save  the electrical power from PLN for distribution to electronic equipment in case  of  a  sudden  blackout.  Uninterruptible  Power  Supply  (UPS)  is an electric power supply system when an electronic equipment loss of energy from primary sources.
Design  of  Uninterruptible  Power  Supply  Using  the  LCD Display-Based Microcontroller can be useful when the electricity off. When lit electricity grid, power supply circuit will charge the battery while  the  current  electricity  grid  drop  out,  the  battery  will  be  the main  voltage  source  to  provide  energy  to  the  load  connected.  The source  of  the  battery  will  then  be  forwarded  to  the  IC  4047  which will generate square wave output with a frequency of 60Hz and DC battery voltage will be converted into AC voltage by the inverter.
Keywords  :  IC  4047,  Inverter,  Square  wave,  Uninterruptible  Power Supply.

## I.  PENDAHULUAN
Perkembangan  dalam  dunia  elektronika  saat  ini  sudah merupakan  bagian  dari  perkembangan  ilmu  pengetahuan  dan teknologi  serta  inovasi  yang  pada  saat  ini  tengah  berjalan dengan pesat seiring dengan lajunya zaman. Hal ini disebabkan oleh  kebutuhan  manusia  akan  kemudahan  dan  efisiensi penggunaan  energi  dalam  berbagai  bidang,  namun  dalam bentuk yang tetap ringkas serta berpenampilan menarik.
Seiring  dengan  berkembangnya  perangkat-perangkat elektronik  yang  ada,  listrik  merupakan  salah  satu  hal  utama yang bisa membuat suatu perangkat bekerja sesuai fungsinya. Namun  terjadinya  pemadaman  listrik  dengan  tiba-tiba merupakan hal  yang  tidak  bisa  kita hindari  saat  kita  sedang, menggunakan  perangkat  elektronik.  Pekerjaan  kita  juga  bisa terhenti karena terjadinya pemadaman listrik.
Berkaitan  dengan  hal  tersebut,  diperlukan  sebuah  alat yang  dapat  menyimpan  daya  listrik  yang  berasal  dari  PLN untuk  disalurkan  ke  peralatan  elektronik  apabila  terjadi pemadaman  dengan  tiba-tiba. Uninterruptible  Power  Supply (UPS)  merupakan  sistem  penyedia  daya  listrik  ketika  suatu peralatan elektronik kehilangan energi dari sumber utamanya. UPS  merupakan  sumber  tenaga  alternatif  sementara  yang menggantikan  supply  tenaga  listrik  utama,  dalam  hal  ini sumber  listrik  PLN.  UPS  sendiri  merupakan  sebuah  sistem yang berdiri sendiri tanpa sistem supply tenaga listrik PLN.
Salah  satu  dasar  pertimbangan  dalam  pembelian  UPS adalah  berapa  besar  kapasitas  UPS  yang  akan  digunakan. Pemilihan  kapasitas  UPS  yang  terlalu  kecil  berakibat  pada pendeknya  waktu  pelayanan  UPS.  Pemilihan  kapasitas  UPS yang  terlalu  besar  berpengaruh  terhadap  biaya,  dimana semakin  besar  kapasitas  UPS,  maka  semakin  besar  biaya yang diperlukan untuk pembelian UPS tersebut.
UPS  bekerja  diantara  perangkat  elektronik  dan  colokan listrik. Dari colokan listrik, arus AC diubah menjadi DC dan dialirkan  ke  baterai  yang  berada  pada  UPS.  Arus  DC  dari baterai  akan  diubah  menjadi  arus  AC  oleh  inverter.  Listrik yang  disimpan  pada  baterai  akan  dipakai  ketika  sumber energi utama listrik terputus.

## II.  DASAR TEORI
Untuk  membuat  alat  ini,  penulis  mnggunakan komponen-komponen  elektronika  untuk  mendukung  proses dan  kinerja  dari  alat  tersebut.  Adapun  komponen  tersebut dapat dilihat pada pembahasan yang telah ada.

## A. IC4047
IC  4047  adalah  multivibrator  astabil  yang  bisa digerbangkan  dengan  teknik  penggabungan  logika  agar  bisa dipicu  positif  maupun  negatif  pada  multivibrator  astabil dengan  pemicuan  ulang  dan  pilihan counter eksternal. Masukan  berupa  + TRIGGER,  - ,  ASTABLE,
, RETRIGGER dan EKSTERNAL RESET . Keluaran penyangga adalah Q, Q dan OSCILLATOR . Pada semua mode operasi, kapasitor eksternal harus dihubungkan antara pin C- Timing dan  pin RC-Common dan  sebuah  resistor  eksternal harus dihubungkan antara pin R-Timing dan pin RC-Common. Operasi astable diaktifkan  dengan  memberikan  logika high
pada masukan ASTABLE atau  logika low pada  masukan .  Periode  dari  gelombang  persegi  pada  keluaran  Q dan Q adalah  fungsi  komponen  eksternal  yang  bekerja.  Pulsa masukan ‘True’ pada  masukan ASTABLE atau  pulsa ‘Complement’ pada masukan akan memperbolehkan rangkaian  untuk  digunakan  sebagai  multivibrator  yang  bisa digerbangkan

## B. Mosfet
Mosfet  ( Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect Transistor) memiliki drain, source dan gate . Gate terbuat dari bahan metal seperti aluminium. Oleh karena itulah transistor ini dinamakan metal-oxide . Ada dua jenis mosfet, yaitu :
Mosfet Depletion-Mode (lihat gambar 1)
Pada  sebuah  kanal  semikonduktor  tipe  n  terdapat semikonduktor tipe p dengan menyisakan sedikit celah. Dengan demikian,  elektron  akan  mengalir  dari source menuju drain melalui  celah  sempit  ini. Gate terbuat  dari  metal  (seperti aluminium)  dan  terisolasi  oleh  bahan  oksida  tipis  SiO 2 ,  yaitu kaca.  Semikonduktor  tipe  p  di  sini  disebut  subtrat  p  dan biasanya dihubung singkat dengan source . Dengan menghubung  singkat  subtrat  p  dengan source diharapkan ketebalan lapisan deplesi yang terbentuk antara subtrat dengan kanal  adalah  maksimum.  Sehingga  ketebalan  lapisan  deplesi selanjutnya hanya akan ditentukan oleh tegangan gate terhadap source. Pada  gambar,  lapisan  deplesi  yang  dimaksud ditunjukkan  pada  daerah  yang  berwarna  kuning.  Semakin negatif tegangan gate terhadap source , akan semakin kecil arus drain yang  bisa  lewat  atau  bahkan  menjadi  0  pada  tegangan negatif  tertentu.  Karena  lapisan  deplesi  telah  menutup  kanal. Selanjutnya  jika  tegangan gate dinaikkan  sama  dengan tegangan source ,  arus  akan  mengalir.  Lapisan  deplesi  mulai membuka. Karena gate yang  terisolasi,  tegangan  kerja  V GS boleh  positif.  Jika  V GS semakin  positif,  arus  elektron  yang mengalir dapat semakin besar.
Mosfet Enhancement-Mode (lihat gambar 2)
Jenis  transistor  mosfet  yang  kedua  adalah  mosfet enhancement-mode . Gate terbuat  dari  metal  aluminium  dan terisolasi oleh lapisan SiO 2. Perbedaan struktur yang mendasar adalah subtrat pada transistor mosfet enhancement-mode dibuat sampai menyentuh gate .
Gambar 1. Depletion Mode
Gambar 2. Enhancement-Mode
Jika  tegangan gate V GS dibuat  negatif,  arus  elektron tidak  dapat  mengalir.  Ketika  V GS =  0,  arus  belum  juga  bisa mengalir, karena tidak ada lapisan deplesi maupun celah yang bisa  dialiri  elektron.  Satu-satunya  jalan  adalah  dengan memberi  tegangan  V GS positif.  Karena  subtrat  terhubung dengan source ,  maka  jika  tegangan gate positif  berarti tegangan gate terhadap subtrat juga positif. Tegangan positif ini  akan  menyebabkan  elektron  tertarik  ke  arah  subtrat  p. Elektron-elektron akan bergabung dengan hole yang ada pada subtrat  p.  Karena  potensial gate lebih  positif,  maka  elektron terlebih  dahulu  tertarik  dan  menumpuk  di  sisi  subtrat  yang berbatasan  dengan gate .  Elektron akan terus  menumpuk  dan tidak  dapat  mengalir  menuju gate karena  terisolasi  oleh bahan insulator SiO 2 (kaca). Jika tegangan gate cukup positif, maka  tumpukan  elektron  akan  menyebabkan  terbentuknya semacam lapisan n yang negatif dan seketika itulah arus drain dan source dapat  mengalir.  Lapisan  yang  terbentuk  ini disebut  dengan  istilah inversion  layer ,  yaitu  lapisan  dengan tipe  yang  berbalikan.  Di  sini  karena  subtratnya  tipe  p,  maka lapisan inversion yang  terbentuk  adalah  bermuatan  negatif atau  tipe n.  Ada  tegangan  minimum  saat lapisan inversion n mulai  terbentuk.  Tegangan  minimun  ini  disebut  tegangan threshold V GS(th) .

## C. Transformator
Transformator  (gambar  3)  adalah  alat  yang  dapat digunakan  untuk  menaikkan  tegangan  atau  menurunkan tegangan arus AC. Transformator terdiri dari kumparan kawat primer, kumparan kawat sekunder, dan inti besi. Apabila pada kumparan  primer  diberi  arus  AC,  maka  pada  kumparan sekunder  akan  timbul  arus  AC.  Berdasarkan  perbandingan antara  jumlah  kumparan  primer  dan  jumlah  kumparan skunder, transformator ada dua jenis, yaitu transformator step up dan step down .
Transformator step  up adalah  transformator  yang mengubah  tegangan  bolak-balik  rendah  menjadi  tinggi, transformator  ini  mempunyai  jumlah  lilitan  kumparan sekunder  lebih  banyak  daripada  jumlah  lilitan  primer  (Ns  > Np).
Transformator step  down adalah  transformator  yang mengubah  tegangan  bolak-balik  tinggi  menjadi  rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns). Dari  kedua  pernyataan  tersebut  dapat  dituliskan  secara singkat dengan persamaan sebagai berikut:
Vp : Vs = Np : Ns Ip : Is = Vs : Vp Ip : Is = Ns : Np
dilambangkan
Gambar 3. Transformator

## D. Aki
Baterai tipe kering (Dry Type) terdiri dari plat-plat positif dan negatif yang telah diisi penuh dengan muatan listrik, tetapi dalam penyimpanannya tidak diisi dengan elektrolit, jadi keluar pabrik dalam kondisi kering. Pada dasarnya baterai tipe kering sama seperti baterai tipe basah. Elemen-elemen baterai ini diisi secara khusus dengan cara memberikan arus DC pada plat yang direndamkan  ke  dalam  larutan  elektrolit  lemah.  Setelah  plat- plat  itu  terisi penuh  dengan muatan  listrik,  kemudian  diangkat dari  larutan  elektrolit  lalu  dicuci  dengan  air  dan  dikeringkan. Kemudian  plat-plat  tersebut  dirangkai  dalam case baterai. Kutub  positif  aki  menggunakan  lempeng  oksida  dan  kutub negatifnya  menggunakan  lempeng  timbale,  sedangkan  larutan elektrolitnya adalah larutan asam sulfat.

## E. Resistor
Sebuah  resistor  tidak  memiliki  kutub  positif  dan  negatif, tapi  memiliki  karakteristik  utama  yaitu  resistensi,  toleransi, tegangan  kerja  maksimum  dan power  rating .  Karakteristik lainnya  meliputi  koefisien  temperatur,  kebisingan  dan induktansi. Ohm yang dila mbangkan dengan simbol Ω (omega) merupakan  satuan  resistansi  dari  sebuah  resistor  yang  bersifat resistif.
Fungsi  resistor  antara  lain  dapat  menahan  sebagian  arus listrik  agar  sesuai  dengan  kebutuhan  suatu   rangkaian elektronika,  menurunkan  tegangan  sesuai  dengan  yang dibutuhkan  oleh  rangkaian     elektronika,  membagi  tegangan serta  membangkitkan  frekuensi  tinggi  dan  frekuensi  rendah dengan bantuan transistor daan kondensator.

## F. Kapasitor
Pada  dasarnya  kapasitor  dibagi  menjadi  2  bagian,  yaitu kapasitor polar dan non polar.
Kapasitor  Polar  adalah  kapasitor  yang  kedua  kutubnya mempunyai  polaritas  positif  dan  negatif.  Biasanya  kapasitor polar  bahan  dielektriknya  terbuat  dari  elektrolit  dan  biasanya kapasitor  ini  mempunyai  nilai  kapasitansi  yang  besar dibandingkan  dengan  kapasitor  yang  menggunakan  bahan dielektrik kertas atau mika atau keramik.
Kapasitor Non Polar adalah kapasitor yang pada kutubnya tidak mempunyai polaritas. Artinya pada kutub kutubnya dapat dipakai secara berbalik. Biasanya kapasitor ini mempunyai nilai kapasitansi yang kecil.
Satuan-satuan yang sering dipakai untuk kapasitor adalah :
1 Farad = 1.000.000 µF (mikro Farad)
1 µFarad = 1.000 nF (nano Farad)
1 nFarad = 1.000 pF (piko Farad)
Gambar 4. Dioda
Sifat dasar sebuah kapasitor adalah dapat menyimpan muatan listrik.  Kapasitor  juga  mempunyai  sifat  tidak  dapat  dilalui arus  DC  ( direct  current )  dan  dapat  dilalui  arus  AC ( alternating current ). Kapasitor berdasarkan nilai kapasitansinya dibagi menjadi 2 bagian, yaitu kapasitor tetap dan kapasitor variabel.

## G. Dioda
Dioda (gambar 4) adalah komponen aktif semikonduktor  yang  terdiri  dari  persambungan (junction) P- N. Sifat dioda, yaitu dapat menghantarkan arus pada tegangan maju  dan  menghambat  arus  pada  tegangan  balik.  Dioda berasal  dari  pendekatan  kata  dua  elektroda,  yaitu  anoda  dan katoda.  Dioda  semikonduktor hanya  melewatkan  arus  searah saja (forward) ,  sehingga  banyak  digunakan  sebagai komponen penyearah arus.
Dioda disimbolkan dengan gambar anak panah yang pada ujungnya terdapat garis yang melintang. Simbol tersebut sebenarnya adalah sebagai perwakilan dari cara kerja dioda itu sendiri. Pada pangkal anak panah disebut juga sebagai anoda (kaki positif = P) dan pada ujung anak panah disebut sebagai katoda (kaki negatif = N).

## H. Relay
Relay  (gambar  5) adalah  komponen  elektronika  berupa saklar  elektronik  yang  digerakkan  oleh  arus  listrik.  Secara prinsip,  relay  merupakan  tuas  saklar  dengan  lilitan  kawat pada  batang  besi  (solenoid)  di  dekatnya.  Ketika  solenoid dialiri  arus  listrik,  tuas  akan  tertarik  karena  adanya  gaya magnet  yang  terjadi  pada  solenoid  sehingga  kontak  saklar akan menutup.  Pada  saat  arus  dihentikan,  gaya  magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka.  Relay  adalah  sebuah  saklar  elektronis  yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya. Relay  terdiri  dari  3  bagian  utama,  yaitu coil , common dan contact . Contact juga  terdiri  atas  NC  ( Normally  Closed )  yang adalah  saklar  dari  relay  dalam  keadaan  normal  (relay  tidak diberi  tegangan)  terhubung  dengan  common  dan  NO ( Normally Open ) yang adalah saklar dari relay dalam keadaan normal  (relay  tidak  diberi tegangan)  tidak  terhubung  dengan common.

## I. ACS712
ACS712  (gambar  6)  merupakan  sensor  yang  berfungsi sebagai  sensor  arus  AC  atau  DC.  Sensor  ini  memiliki pembacaan dengan ketepatan yang tinggi. Cara kerja sensor ini adalah  arus  yang  dibaca mengalir melalui  kabel  tembaga  yang terdapat  didalamnya  dan menghasilkan medan  magnet  yang  di tangkap  oleh integrated  Hall  IC dan  diubah menjadi  tegangan proporsional. Ketelitian dalam pembacaan sensor dioptimalkan dengan  cara  pemasangan  komponen  yang  ada  didalamnya antara  penghantar  yang  menghasilkan  medan  magnet  dengan hall transducer secara berdekatan. Tegangan proporsional yang rendah akan menstabilkan Bi CMOS Hall IC didalamnya  yang telah dibuat untuk ketelitian yang tinggi oleh pabrik.
Output dari  sensor  ini  sebesar  (>VIOUT(Q))  saat peningkatan arus pada penghantar arus (dari pin 1 dan pin 2 ke pin  3  dan  4),  yang  digunakan  untuk  pendeteksian  arus. Hambatan  dalam  penghantar  sensor  sebesar  1,2  mΩ  dengan daya  yang  rendah.  Jalur  terminal  konduktif  secara  kelistrikan diisolasi  dari  sensor  (pin  5  sampai  pin  8).  Hal  ini  menjadikan sensor  arus  ACS712  dapat  digunakan  pada  aplikasi-aplikasi yang  membutuhkan  isolasi  listrik  tanpa    menggunakan  opto- isolator  atau  teknik  isolasi  lainnya  yang  mahal.  Ketebalan penghantar arus didalam sensor sebesar 3x kondisi overcurrent

## J. Mikrokontroler ATMega16
Mikrokontroler  adalah  sebuah  sistem  komputer  lengkap dalam  satu  serpih  (chip).  Mikrokontroler  lebih  dari  sekedar sebuah  mikroprosesor  karena  sudah  terdapat  atau  berisikan ROM (Read-Only  Memory) ,  RAM (Read-Write  Memory) , beberapa  bandar  masukan  maupun  keluaran,  dan  beberapa peripheral seperti  pencacah/pewaktu,  ADC (Analog  to  Digital converter) ,  DAC (Digital  to  Analog  converter) dan  serial komunikasi.
Mikrokontroler  AVR  ATmega16  adalah  salah  satu  dari keluarga  ATmega  dengan  populasi  pengguna  cukup  besar. Memiliki  memori flash 16k  dan  32  jalur input  output serta dilengkapi  dengan  ADC  8  kanal  dengan  resolusi  10-bit  dan  4 kanal  PWM.  Pemrograman  mikrokontroler  AVR  (Atmega16) menggunakan beberapa bahasa program seperti bahasa Basic , C atau Assembler .  Program  aplikasi  yang  kita  susun  dalam software setelah  di  kompilasi  akan  dihasilkan  file  dengan ekstensi  heksa.  File  heksa  inilah  yang  akan  kita  tuliskan  ke memori flash mikrokontroler  AVR  melalui  sebuah  alat  yang disebut downloader .
Gambar 6. Pin ACS712

## K. LCD
LCD (Liquid  Cristal  Display) adalah  salah  satu  jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang  bekerja  dengan  tidak  menghasilkan  cahaya,  tetapi memantulkan  cahaya  yang  ada  di  sekelilingnya  terhadap front-lit atau  mentransmisikan  cahaya  dari back-lit .  LCD (Liquid  Cristal  Display) berfungsi  sebagai  penampil  data, baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.
LCD  adalah  lapisan  dari  campuran  organik  antara lapisan  kaca  bening  dengan  elektroda  transparan  indium oksida  dalam  bentuk  tampilan seven-segment dan  lapisan elektroda  pada  kaca  belakang.  Ketika  elektroda  diaktifkan dengan  medan  listrik  (tegangan),  molekul  organik  yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan  dan polarizer cahaya  horisontal  belakang  yang  diikuti dengan  lapisan  reflektor.  Cahaya  yang  dipantulkan  tidak dapat  melewati  molekul-molekul  yang  telah  menyesuaikan diri  dan  segmen  yang  diaktifkan  terlihat  menjadi  gelap  dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.

## L. LM3914
LM3914 adalah sirkuit terpadu monolitik yang memiliki level  tegangan  analog  dan drive 10  LED  yang  memberikan tampilan  analog  linear.  LM3914  dirancang  oleh National Semiconductor dan  digunakan  untuk  mengoperasikan  layar yang secara visual menunjukkan besarnya suatu sinyal analog .  Satu  LM3914  bisa  melaju  hingga  10  LED,  LCD,  atau menampilkan neon  vakum  pada output -nya.  Perangkat  dapat digunakan, misalnya sebagai voltmeter. LM3914 mengontrol sepuluh LED. Mengontrol arus melalui LED dan LED dapat muncul dalam sebuah grafik batang saat digunakan. LM3914 berisi  pembagi  tegangan  sepuluh  tahap.  LM3914  sangat mudah diaplikasikan sebagai rangkaian meter analog.
Dalam  IC  LM3914  tersedia  pilihan  mode  tampilan, yaitu bar  mode dan dot  mode . Bar  mode yaitu  LED  akan menyala  bersamaan  dari  LED  pertama  hingga  LED  terakhir sesuai  kekuatan  sinyal  audio  yang  masuk.  Sedangkan dot mode yaitu  LED  akan  menyala  satu  per  satu  dimulai  dari LED  pertama  hingga  LED  terakhir  sesuai  kekuatan  sinyal audio yang masuk.
III. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Perancangan Sistem
Gambar 7. Perancangan sistem
Ket : = Listrik PLN Menyala = Listrik PLN Padam
Seperti  perancangan  sistem  pada  gambar  7,  UPS  yang dirancang  ini  bekerja  sebagai  sumber  daya  listrik  pada  saat tegangan  dari  PLN  padam.  Saat  PLN  menyala,  maka  sumber daya dari PLN akan dialirkan langsung ke keluaran stop kontak melalui  relay  pada  posisi  NO,  juga  power  supply  12  volt  DC akan  bekerja  untuk  memberikan  sumber  tegangan  pengisian muatan  listrik  pada  aki  karena  keadaan  kontak  relay  berada pada posisi NO.
Saat  sumber  dari  PLN  padam,  maka    posisi  relay  yang terhubung  dengan  keluaran  stop  kontak  akan  berpindah  ke posisi  NC,  sehingga  daya  listrik  yang  dihasilkan  dari  inverter langsung  dipergunakan.  Arus  yang  keluar  dari  baterai  saat diberi  beban  akan  dideteksi  menggunakan  sensor  arus  oleh mikrokontroler  untuk  kemudian  akan  ditampilkan  pada  LCD sesuai dengan perintah yang dimasukkan.

## B. Perancangan Perangkat Keras
Perancangan  perangkat  keras  yang  dilakukan  terdiri  dari beberapa bagian, antara lain sebagai berikut.

## Rangkaian Power Supply
Dalam rangkaian ini digunakan transformator step down 1 A.  Transformator  ini  berfungsi  mengubah  tegangan  AC  220V menjadi  tegangan  DC  12V.  Dioda  bridge  pada  rangkaian berfungsi sebagai penyearah. Menggunakan baterai 12V/7,2Ah yang  akan  menjadi  sumber  tegangan  untuk  rangkaian  inverter yang membutuhkan tegangan masukan 12V

## Rangkaian Multivibrator Astabil
Spesifikasi  komponen  yang  digunakan  adalah  IC  4047, Resistor  33  KΩ  dan  Kapasitor  0,1  µF. IC  4047  dirangkai sedemikian  rupa,  sehingga  pin-pin astable, , dan – trigger mendapat catuan 12 V. Pemberian tegangan 12 V pada pin astable dan dimaksudkan  agar  operasi astable diaktifkan.  IC  CD4047  memiliki  pengatur  frekuensi  keluaran dengan  cara  mengubah  nilai  resistansi  dan  kapasitasi  inputan pada  pin  1  dan  2  yang  diumpan  balik  pada  pin  3.  IC  4047 digunakan  pada  rangkaian  ini  karena  memiliki  dua  keluaran pulsa yang berbeda fasa sebesar 180º pada pin 10 dan 11 serta menggunakan  tegangan  supply  sebesar  12V  pada  pin  14,  dan 0V  pada  pin  7.  Berdasarkan  data  sheet  IC  CD4047,  periode keluaran  pada  pin  10  dan  11  adalah  4.40  RC,  sehingga  dapat dihitung menggunakan persamaan (1).
Gambar 8. Listing Program
maka  untuk  menghasilkan  frekuensi  60  Hz,  resistor  yang digunakan adalah 33 K Ω dengan kapasitor 0,1 µF
= 1 4,4 33 0,0000001 = 68,87

## Rangkaian Driver dan Penguat Akhir
Pada  rangkaian  ini  menggunakan  Mosfet  IRF540. Mosfet  berfungsi  sebagai  saklar.  Dirangkai  secara  paralel agar  rangkaian  tidak  menjadi  cepat  panas.  Output  dari rangkaian  driver  adalah  transformator  CT  12V  5A  yang merupakan penguat akhir untuk mengubah tegangan DC 12V menjadi tegangan AC 220V.

## Sensor Arus
Sensor  arus  pada  rangkaian,  yaitu  IC  ACS712 digunakan  untuk  mendeteksi  arus  yang  lewat.  Pin  IP+ disambungkan  pada  relay  yang  berada  pada  posisi  NC.  Pin IP-  disambungkan  ke  trafo step  up .  Pin  VCC  disambungkan ke PORTA VCC mikrokontroler. Pin GND disambungkan ke PORTA GND mikrokontroler dan pin OUT disambungkan ke PORTA7 mikrokontroler.

## Mikrokontroler
Mikrokontroler  yang  digunakan  adalah  mikrokontroler ATMega16.  PORTA  disambungkan  dengan  sensor  arus, PORTC  disambungkan  dengan  LCD.  Mikrokontroler berfungsi untuk memprogram data yang harus diprogram agar tampilan pada LCD sesuai dengan yang kita inginkan. Board ATMega16 di supply tegangan 5 VDC yang diambil dari aki. Rangkaian Pengendali
Saat  PLN  memberi  tegangan  pada  rangkaian power supply , power  supply berfungsi  mengisi  aki.  Muatan  listrik dari PLN juga mengalir pada relay yang berada dalam posisi NO  yang  kemudian  diteruskan  ke  output.  Saat  PLN  padam, sumber  energi  berasal  dari  aki  yang  kemudian  dialirkan  ke rangkaian  UPS,  lalu  diteruskan  ke  output  saat  relay  berada pada posisi NC.

## Rangkain Level Indikator baterai
Rangkaian  Level  Indikator  Baterai  akan  memberi  tahu tentang level tegangan baterai. Jika baterai terisi penuh (12V), maka  9  lampu  akan  menyala  dan  semakin  berkurang  level baterai, lampu akan mati satu per satu.

## C. Pemrograman AVR
Listing pemrograman dapat dilihat pada gambar 8.

## IV. PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

## A. Rangkaian Power Supply

## TABEL I. TEGANGAN DAN ARUS MASUKAN DAN KELUARAN
POWER SUPPLY Vin (V) [AC] Iin (A) [AC] Vout (V) [DC] Iout (A) [DC] 220 V 0,04 A 13,2 V 1,06 A
Tabel  I  menunjukkan  tegangan  yang  masuk  pada  rangkaian power supply sesuai dengan jumlah tegangan PLN, yaitu 220V AC.  Untuk  tegangan  dan  arus  keluaran,  merupakan  tegangan dan arus yang diukur pada keadaan aki sedang mengisi.

## B. Waktu Pengisian Aki
Kapasitas aki mampu menampung beban arus sebesar 7,2 Ah. Pada keadaan aki kosong, arus yang mengalir saat aki diisi adalah  1,06  A  [DC].  Waktu  pengisian  aki  dapat  diukur menggunakan rumus persamaan (2).
= ( ) ( ) (2) = 7,2 ℎ 1,06 = 6,79

## C. Rangkain Inverter

## Sinyal keluaran rangkaian pembangkit sinyal
Gambar 9 merupakan gambar sinyal keluaran dari pin 10 dan  11  pada  IC  4047.  Dalam  keluaran  sinyal  diatas menunjukkan  beda  fasa  sebesar  180°.  Vpp  sebesar  13,2  V dengan skala 2 V pada kedua channel.

## Frekuensi keluaran rangkaian pembangkit sinyal
Berdasarkan  gambar  10,  periode  yang  terhitung  adalah sebesar 16,40 ms, dengan faktor pengali sebesar 5 ms,
T = 16,40 ms = 0,0164 s sehingga untuk menghitung frekuensi adalah sebagai berikut :
= = , = 60,97 (3)
Gambar 9. Sinyal keluaran pin 10 & 11 IC CD4047
Gambar 10. Frekuensi keluaran rangkaian pembangkit sinyal

## Sinyal keluaran rangkaian driver
Gambar 11 menunjukkan sinyal keluaran dari rangkaian driver  yang  terdiri  dari  mosfet  IRF540.  Sinyal  keluaran  ini juga memiliki beda fasa 180°, sesuai dengan sinyal keluaran dari IC CD4047. Vpp sebesar 28,0 V dengan skala 5 V.
Hasil  pengukuran pada  tabel  II  merupakan  pengukuran tegangan dan arus masukan dan keluaran trafo step up tanpa beban.
Gambar 12 menunjukkan sinyal keluaran dari trafo step up.

## D. Tegangan dan Arus saat diberi beban
Saat UPS diberi beban, semakin besar daya beban yang diberikan,  tegangan  UPS  akan  semakin  kecil  dan  arus  akan semakin besar ( lihat pada tabel III ).

## E. Tegangan  dan  arus  UPS  saat  diberi  beban  114,2  watt terhadap fungsi waktu
Hasil  pengukuran  diatas  menunjukkan  saat  UPS  diberi beban  lampu  sebesar  114,2  watt.  Dalam  waktu  sekitar  5 menit,    lampu  sudah  tidak  menyala  lagi,  dengan  tegangan sebesar 36 V, arus 0,17 A. (lihat pada tabel IV).

## F. Tegangan dan arus UPS saat diberi beban laptop
Hasil  pengujian  diatas  saat  UPS  diberi  beban  men- charge laptop.  Dengan nilai  yang  tertera  pada  charge  laptop berupa  Input  100-240V  1,7A  50-60Hz,  Output  19V  3,42A 65W.  Daya murni sebesar 32,4W (lihat pada tabel V).
Gambar 11. Sinyal keluaran rangkaian driver
Gambar 12. Sinyal keluaran trafo step up

## TABEL II. TEGANGAN DAN ARUS MASUKAN DAN KELUARAN TRAFO STEP UP
Vin (V) [AC] Iin (A) [AC] Vout (V) [AC] Iout(A) [AC] 12 V 0,13 A 220 V 0,007 A TABEL III. TEGANGAN DAN ARUS SAAT DIBERI BEBAN Daya (W) Tegangan (V) [AC] Arus (A) [AC] 15,1 W 199 V 0,07 A 30,8 W 183,2 V 0,14 A 57,6 W 109,6 V 0,23 A 73,7 W 96,8 V 0,25 A 114,2 W 85,1 V 0,32 A

## TABEL IV. TEGANGAN DAN ARUS UPS SAAT DIBERI
BEBAN 114,2 WATT TERHADAP WAKTU Waktu (menit) Tegangan (V) [AC] Arus (A) [AC] 0 85,1 0,32 5 36 0,17

## G. Tegangan dan arus UPS saat diberi beban solder
Hasil  pengukuran  diatas  saat  UPS  diberi  beban  solder dengan  keterangan  yang  tertera  pada  solder  yaitu  AC  220V- 240V  25W-200W.  Daya  murni  sebesar  17,7W-35,4W.  Dapat dilihat pada tabel VI.

## V. KESIMPULAN
Semakin  lama  waktu  pengisian  aki,  semakin  kecil  arus DC  yang  mengalir  dan  tegangan  DC  pada  aki  akan  semakin meningkat.  Semakin  besar  daya  yang  dibebankan  pada  UPS, maka  tegangan  AC  dari  inverter  akan  semakin  berkurang  dan arus  AC  yang  lewat  akan  semakin  besar.  Berkurangnya tegangan  UPS  menyebabkan  waktu  penggunaan  UPS-pun semakin  berkurang.  Lama  masa  aktif  UPS  tergantung  dari beban yang dibebankan pada UPS.

## TABEL V. TEGANGAN DAN ARUS UPS SAAT DIBERI BEBAN LAPTOP
Waktu (menit) Tegangan (V) [AC] Arus (A) [AC] 0 192,5 0,04 5 190,0 0,15 10 189,0 0,11 20 180,9 0,08 30 145,3 0,05

## TABEL VI. TEGANGAN DAN ARUS UPS SAAT DIBERI
BEBAN SOLDER Waktu (menit) Tegangan (V) [AC] Arus (A) [AC] 0 190,1 0,32 5 84,8 0,51 10 86,6 0,51 20 76,0 0,45

## DAFTAR PUSTAKA
[1] A.P.  Malvino, Prinsip-prinsip  Elektronika ,  Jakarta:  Penerbit Erlangga, 1996.
[2] B. G.Wollard, Elektronika Praktis , PT.  Pradnya  Pramita, Jakarta, 1999.
[3] P. Horowitz & H. Winfiled, Seni dan Disain Elektronika , Jakarta:
Penerbit PT Multi Media Gramedia Grup, 1985.
[4] Pujiono, Rangkaian Elektronika Analog , Graha Ilmu. Yogyakarta,
2012.
[5] T.S. Widodo, Elektronika Dasar , Salemba Teknika, Jakarta, 2002.
[6] Y.  A.  Sulu’padang,  Perancangan  Prototipe  UPS  1  Fasa,  220V Menggunakan  IC  4047, Skripsi Program  S1  Teknik  Elektro Universitas Sam Ratulangi. Manado, 2009.
[7] Z.  Zainudin, Analisis  Rangkaian ,  Edisi  Kedua,  Graha  Ilmu, Yogyakarta, 2007.