## DESAIN ALAT PENGUBAH ARUS TEGANGAN DC MENJADI  ARUS TEGANGAN AC DENGAN MENGGUNAKAN TRANSISTOR  2N3055
Rafiuddin Rahman, Muh. Said L dan Ihsan Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Alauddin Makassar Email: muhammadsaidlanto83@gmail.com
Abstract :  This  research  was  conducted  at  the  Department  of Physics  Laboratory  instrumentation  electronics,  Faculty  of Science  and  Technology,  Alauddin  State  Islamic  University (UIN)  Makassar  South  Sulawesi.  Formulation  of  research problems,  namely  (1)  how  to  design  transformers  voltage  DC voltage into AC current?, and (2) how much voltage and current is  generated  in  transformers  and  DC  voltage  into  AC?.  In  this study  only  uses  transistor  types  (jengkol)  with  2N3055 specifications.  The  results  showed  that  (1)  the  design  of transformers  DC  voltage  into  AC  voltage  current  has  been designed using 2N305 transistors to produce a form of inverters with  12  VDC  input  voltage  and  output  voltage  of  250  VAC.  (2) The  amount  of  voltage  and  current  transformers  resulting  in  a DC  voltage  into  AC  voltage  currents  generated  before  given input and output load currents.
Keywords : Inverter, Current, Transistors, Voltage DC / AC.

## 1.  PENDAHULUAN

## Latar Belakang
Perkembangan  teknologi  yang  semakin  maju  dan  canggih  mendorong manusia  untuk  senantiasa  mengolah  pikirannya  dengan  menciptakan  suatu hal  yang  baru  demi  mempermudah  pekerjaannya.  Salah  satunya  adalah  alat pengubah  tegangan  DC (Derict  Current) ke  AC  ( Alternating  Current) atau disebut  juga  i nverter ,  yang  merupakan  suatu  rangkaian  untuk  mengubah besaran  DC    menjadi  besaran  AC.  Fungsi  Inverter  sebagai  pengubah tegangan masukan DC menjadi tegangan keluaran berupa tegangan AC yang amplitudo  dan  frekuensi  tegangan  tersebut  dapat  diatur.  Dengan  dasar  itu yang mendorong manusia senantiasa mengolah pikirannya untuk menghasilkan suatu hal yang baru demi mempermudah pekerjaannya.
Penelitian  ini  akan  didesain  suatu  alat  pengubah  tegangan  DC  ke  AC sebagai  sistem  catu  daya  cadangan  sumber  alternatif  tegangan  untuk  suplai beban  kelistrikan  rumah  tangga.  Inverter  tersebut  mendapat  suplai  tegangan DC dari accu yang dirubah menjadi tegangan AC.
Teknologi  semakin  canggih  seiring  berkembangnya  zaman.  Hal  ini harus  ditunjang  dengan  sumber daya  manusia  yang  memadai.  Salah  satu tempat yang mendukung  hal tersebut adalah laboratorium. Mahasiswa belajar sesuai  dengan  bidangnya  di  tempat  tersebut.  Dalam    kenyataannya
mahasiswa  tidak  hanya  dituntut  paham dalam   teori  saja,   melainkan   juga paham      dalam      memahami atau  mengenal  bentuk  penerapan  dari  teori tersebut,  diantaranya  desain  dan  uji  coba  alat.  Mahasiswa    membutuhkan tidak  hanya  satu  alat  pratikum  tetapi    lebih    dari    itu.    Begitu    pula  modul pratikum    yang    dibutuhkan  mahasiswa  Sains  khususnya  mahasiswa  Fisika Sains.  Salah  satunya  adalah inverter (pengubah  tegangan  DC  ke  AC). Inverter  pada  alat  mengambil  suplai  dari  arus DC menjadi arus AC.

## Rumusan Masalah
Berdasarkan  latar  belakang  di  atas,  maka  yang  menjadi  rumusan masalah  dalam  penelitian  ini  adalah  bagaimana  cara  mendesain  alat pengubah  arus/tegangan  DC  menjadi  arus/tegangan  AC  dan  berapa  besar tegangan  dan  arus  yang  dihasilkan  pada  alat  pengubah  arus  dan  tegangan DC menjadi AC?

## Tujuan Penelitian
Mengacu  pada  rumusan  masalah  di  atas,  maka  tujuan  penelitian  ini adalah untuk mengetahui cara mendesaian alat pengubah arus/tegangan DC menjadi  arus/tegangan  AC,  besar  tegangan  dan  arus  yang  dihasilkan  pada alat pengubah arus/tegangan DC menjadi AC dan besar daya yang dihasilkan oleh alat baik sebelum diberi beban  maupun setelah diberi beban.

## Ruang Lingkup
Penelitian  ini  dibatasi  pada:  jenis  transistor  yang  digunakan  adalah transistor  jengkol  dengan  spesifikasi  2N3055,  parameter  yang  diukur  adalah tegangan  dan  arus  baik  sebelum  diberi  beban  maupun  setelah  diberi  beban dan  parameter  yang  dihitung  adalah  daya  inverter  yang  sudah  di  desain sendiri  serta  bahan  yang  di  uji  dalam  desain  inverter  adalah  komponen  alat rumah tangga yang ada disekitar kita .

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## Definisi Inverter
Rangkaian  inverter  ialah  suatu  rangkaian  elektronika  yang  memiliki fungsi  untuk  mengubah  arus  dari  tegangan  DC (Direct  Current) menjadi tegangan AC (Alternating Current) . Tak hanya untuk mengubah arus/tegangan,  rangkaian  ini  juga  memiliki  fungsi  untuk  menaikan  atau menurunkan  tegangan  yang  artinya  tegangan  output  yang  di  hasilkan  akan naik  atau  turun  sesuai  dengan  pengaturan  yang  di  kehendaki.  Salah  satu bentuk alat inverter adalah:
Gambar 1 . Inverter Fungsi  inverter  itu  sendiri  yaitu  mengubah  tegangan  listrik  baterai (accu) DC menjadi tegangan listrik AC seperti listrik dari PLN.

## Elemen  Listrik
a.  Elemen listrik dua terminal
b.  Pada elemen listrik dua terminal terdiri dari beberapa bagian yaitu : sumber tegangan, sumber arus, resistor, induktor dan kapasitor
c.  Elemen  listrik  lebih  dari  dua  terminal  terdiri  dari:  transistor,  IC  dan processor

## Arus dan Tegangan
a.  Arus searah ( direct current/DC ),  adalah  arus  yang  mempunyai  nilai polaritas yang tetap atau konstan terhadap suatu waktu.
b.  Arus  bolak  -  balik  ( alternating  current / AC ),  adalah  arus  yang  mempunyai nilai polaritas yang berubah-ubah terhadap satuan waktu. c.  Tegangan  ( voltage ),  atau  sering disebut sebagai “beda potensial”, adalah kerja yang dilakukan untuk menggerakkan muatan setbesar satu coulomb dari  satu  teminal  keterminal  lainnya.  Ada  dua  istilah  yang  sering  dipakai pada  rangkaian  listrik,  yaitu  tegangan  turun/ voltage  drop ,  jika  dipandang dari potensial lebih tinggi ke potensial lebih rendah dalam hal ini terminal A ke  terminal  B;  dan  egangan  naik,  jika  di  pandang  dari  potensial  lebih rendah ke potensial lebih tinggi dalam hal ini dari terminal B ke terminal A.

## Daya
Daya merupakan rata-rata kerja yang dilakukan Daya secara matematis dituliskan:
P = 𝑉. 𝐼 dengan P = Daya (W), V = Tegangan (V) dan I= Kuat Arus (A)

## Amperemeter, Voltmeter dan Ohmeter
Amperemeter  digunakan  untuk  mengukur  arus.  Amperemeter  dapat digunakan  untuk  mengukur  arus  yang  tinggi  dengan  menggunkan  pelangsir (shunt) .
I = 𝑃 𝑉
Voltmeter  digunakan  untuk  mengukur  kekuatan  elektromotif  (e,m,f) yang  dihasilkan  oleh  sumber  listrik  atau  perbedaan  potensial  antara  dua  titik dalam  sebuah sirkuit.  Multiplier  merupakan  tahanan  yang  dihubungkan  secar seri  dengan  meteran,  yang  membatasi  arus  yang  muncul  sampai  ukuran maksimum yang sama unruk rentang tegangan yang lebih (Ihsan, 2012;)
Ohmmeter  digunakan  untuk  mengukur  tahanan  suatu  sirkuit  atau komponen.  Sebuah  resistor  tetap  yang  dihubungkan  secara  seri  membatasi arus  sampai  ukuran  maksimum  yang  telah  ditentukan,  untuk  menjaga  jika resistor variabel tadi turun sampai nol. .( Cooper William,1993)

## Komponen Dasar Elektronika
a.  Resistor,    adalah  suatu  komponen  elektronika  yang  fungsinya  untuk menghambat arus listrik.
b.  Transistor,  terdiri  dari  dua  jenis  yaitu  transistor  bipolar  (dwi  kutub)  dan transistor  efek  medan  (FET – Field  Effect  Transistor )  dan  transistor  bipolar adalah  jenis  transistor  yang  paling  banyak  di  gunakan  pada  rangkaian elektronika.
Gambar 2 . Transistor 2N3055
c.  Dioda,  komponen  aktif  bersaluran  dua  (dioda  termionik  mungkin  memiliki saluran  ketiga  sebagai  pemanas).  Lambang  dioda  adalah  anak  panah dengan balok melintang dan  dinyatakan dengan    huruf D. Fungsi paling umum dari dioda adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur).
d.  Transformator,  sebagai  pengubah  tegangan  listrik  bolak-balik  agar diperoleh  tegangan  yang  diinginkan  (lebih  besar  atau  lebih  kecil). Transformator  untuk  menaikkan  tegangan  disebut  transformator  step  up, sedangkan  transformator  penurun  tegangan  disebut  transformator  step- down.
e.  Aki  (sumber  arus),  suatu  proses  kimia  listrik,  dimana  pada  saat pengisian/cas/charge  energi  listrik  diubah  menjadi  kimia  dan  saat pengeluaran ( discharge ) energi kimia diubah menjadi energi listrik.

## Arah Arus Listrik
Pada diagram digambarkan panah arus searah dengan arah pergerakan partikel  bermuatan  positif  (muatan  positif)  atau  disebut  dengan  istilah  arus konvensional.  Panah  arus  digambarkan  searah  dengan  arah  pergerakan
seharusnya  dari  pembawa  muatan  positif,  walaupun  pada  kenyataannya pembawa muatan adalah muatan negatif dan bergerak pada arah berlawanan.
Gambar 2 . Arah arus listrik

## 3. METODE PENELITIAN

## Lokasi Penelitian
Penelitian  ini  telah  dilaksanakan  di  Laboratorium  Elektronika  dan Instrumentasi,    Jurusan  Fisika,  Fakultas  Sains  dan  Teknologi  UIN  Alauddin Makassar, Sulawesi Selatan pada bulan Januari-Juli 2014.

## Pengambilan data Pengukuran
Dalam  penelitian  ini  digunakan  beberapa  komponen  untuk  mendesain dan menguji alat yang dirancang yaitu:
a.  Komponen  alat,  terdiri  dari  aki  12  V/6  A  1  unit,  rangkaian  inverter  1  unit dan multimeter digital 2 unit
b.  Komponen  bahan:  trafo  CT  (1-7)  A,  transistor  NPN  2N3055  (jengkol), r esistor 1 Ω 1/2 W, resistor 100 kΩ 1/2 W, resistor  330 Ω 1/2 W, kapasitor 1,2  µF,  1,1/2  µF,  10µF  450  V,  kipas  pendingin  12  V,  solder  dan  timah, kabel penghubung, tang  potong, saklar dioda LED, terminal AC, chassing rangkaian, heatsink jepit buaya.
c.  Komponen penunjang, sebagai komponen uji alat elektronik rumah tangga yaitu  TV  32  inci  92  W,  kipas  angin  37  W,  lampu  pijar  5  W,  charger handphone nokia 5 W, blender 300 W, laptop acer 40 W, apeaker aktif 140 W, DVD player 15 W, radio FM 10 W, solder plastik20 W

## Langkah-langkah penelitian
Dalam  penelitian  ini  ada  beberapa  langkah  kegiatan  yang  dilakukan yaitu:
a.  menyiapkan alat dan bahan yang digunakan.
b.  merangkai alat dan bahan seperti gambar berikut skema inverter 12 VDC ke 250 VAC adalah:
Gambar 4 : Desain rangkaian inverter 12 VDC ke 250 VAC Catatan  :  Dari  skema  di  atas  output  tegangan  AC  adalah  250  V  apabila ingin  ditambahkan  arus,  tegangan  dan  dayanya  maka  transistor  dan resistor ditambah serta menggunakan trafo yang arusnya besar.
c.  setelah  rangkaian  inverter  selesai  dirangkai,  maka  langkah  selanjutnya adalah tahap pengujian.
d.  untuk tahap pengujian dilakukan pengukuran yaitu menguji nilai tegangan input  dan  output  serta  arus  input  dan  output  dengan  mengkalibrasi multimeter ke voltmeter dan amperemeter.
e.  mencatat  nilai  tegangan  input  dan  output  serta  arus  input  dan  output  ke dalam tabel pengamatan.
f.  menguji nilai tegangan input dan output dan arus input dan output setelah diberi  beban  output misalnya  komponen alat  rumah  tangga  dan mencatat nilainya ke dalam tabel pengamatan.
g.  menganalisis nilai daya inverter sebelum dan sesudah diberi beban.
h.  membandingkan  daya  inverter  hasil  desain  dengan  daya  inverter  produk perusahaan

## Analisis Data
Teknik  pengambilan  data  pada  penelitian  ini  yaitu  mengukur  tegangan DC sumber sebelum diberi beban, kemudian melakukan pengukuran tegangan input  dan  output  setelah  diberi  beban  pada  masing-masing  komponen  uji elektronik yang sesuai (tidak boleh melebihi kapasitas daya dari inverter yang telah  dibuat).  Selanjutnya  menghitung  masing-masing  daya  inverter  output dengan menggunakan alat elektronik rumah tangga.

## 4.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam  komponen  uji  coba  diperoleh  sebuah  desain  rangkaian  alat inverter yang mampu mengubah tegangan searah 12 VDC menjadi tegangan bolak-balik  230  VAC.  Beberapa  parameter  yang  diuji  dalam  penelitian  ini adalah seberapa besar daya dan tegangan sebelum diberi beban dan setelah diberi  beban.  Desain  rangkaian  alat  inverter  yang  dirancang  menghasilkan daya output 430 W dan tegangan 250 VAC yang relatif stabil.
Untuk  menguji  daya  hasil  desain  alat    inverter  akan  diberi  beberapa beban  yaitu  beberapa  komponen  alat  rumah  tangga  (alat  elektronik)  untuk mengetahui  seberapa  besar  energi  yang  diserap  dari  alat  tersebut.  Untuk mengetahui seberapa besar energi yang diserap maka diukur tegangan output AC  dengan  memparalalelkan  beberapa  komponen  uji  alat  rumah  tangga. Berikut komponen alat uji elektronik rumah tangga serta daya elektronik yang tertera pada masing-masing komponen:
Tabel 1 : Beberapa kompenen uji alat rumah tangga yang digunakan
No Komponen Uji Alat Rumah Tangga Spesifikasi Daya tertera (W) 1 TV 32 Inci Merk Thosiba, TV LCD, ukuran 32 inci, tegangan output 210- 250 Volt AC 92 2 Kipas Angin Merk Nasional, tegangan output 220-250 Volt AC, 37 3 Lampu Pijar Merk Dai-Inchi, tegangan output 220-240 Volt AC 5 4 Charger Handphone Nokia Merk nokia, tegangan output 220-240 Volt AC 5 5 Blender Merk Miyako, tegangan output 220-250 Volt AC 300 6 Laptop Acer Merk acer, tegangan output 220-240 Volt AC 40 7 Speaker Aktif Merk Dat, tegangan output 220- 250 Volt AC 140 8 DVD Player Merk Amazon, tegangan output 220-240 Volt AC 15 9 Radio FM Merk Panasonic, tegangan output 220-230 Volt AC 10 10  Solder Plastik Merk SD-E, tegangan output 220-230 Volt AC 20
Berikut dapat dibuatkan dalam bentuk grafik hasil pengukuran arus dan tegangan yaitu:
Grafik  1. Hasil  pengukuran  nilai  input  parameter  tegangan  dan  arus  inverter standar dan buatan sebelum diberi beba
Grafik 2. Hasil pengukuran nilai output parameter tegangan dan arus inverter standar dan buatan sebelum diberi beban
Pada  pengukuran  arus  output  sebelum  diberi  beban  antara  inverter  standar dan buatan diukur dengan menggunakan resistor 100 KΩ dan di susun secara seri dengan alat ukur amperemeter.
230,00 1,42 250,00 1,72 0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 Vinv standar (V)
Iinv standar (A) Vinv buatan (V) Iinv buatan
(A) N il a i T e ru k u r 13,12 0,41 12,95 5,11 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 Vinv standar (V) Iinv standar
(A) Vinv buatan (V) Iinv buatan
(A) N il a i T e ru k u r
Grafik  3 .  Hasil  pengukuran  nilai  input  parameter  tegangan  dan  arus  inverter standar dan buatan setelah diberi beban.
12,67 12,35 12,34 12,37 12,23 12,31 12,28 12,57 12,64 12,27 4,21 1,8 1,23 1,22 15,02 2,9 6,97 1,8 1,6 2,04 12,26 12,06 12,45 12,37 12,31 12,34 12,28 12,4 12,11 12,23 7,5 3,6 0,48 0,48 29,18 3,89 13,62 1,45 0,97 1,94 0 5 10 15
20 25 30 35

## Nilai Terukur
4.3 Hasil pengukuran nilai input parameter tegangan dan arus inverter standar dan buatan setelah diberi beban  Iinv buatan (A) 4.3 Hasil pengukuran nilai input parameter tegangan dan arus inverter standar dan buatan setelah diberi beban  Vinv buatan (V) 4.3 Hasil pengukuran nilai input parameter tegangan dan arus inverter standar dan buatan setelah diberi beban  Iinv standar (A) 4.3 Hasil pengukuran nilai input parameter tegangan dan arus inverter standar dan buatan setelah diberi beban  Vinv standar (V)
Grafik 4 . Hasil pengukuran nilai output parameter tegangan dan arus inverter standar dan buatan setelah diberi beban
230 225 225 225 225 225 225 229 230 225 0,4 0,16 0,02 0,02 1,36 0,17 0,62 0,06 0,04 0,08 230 235 240 240 215 230 227 234 236 232 0,4 0,15 0,02 0,02 1,39 0,17 0,61 0,06 0,04 0,08 0 50 100 150
200 250 300

## Nilai Terukur
4.3 Hasil pengukuran nilai output parameter tegangan dan arus inverter standar dan buatan setelah diberi beban  Iinv buatan (A)
4.3 Hasil pengukuran nilai output parameter tegangan dan arus inverter standar dan buatan setelah diberi beban  Vinv buatan (V) 4.3 Hasil pengukuran nilai output parameter tegangan dan arus inverter standar dan buatan setelah diberi beban  Iinv standar (A)
4.3 Hasil pengukuran nilai output parameter tegangan dan arus inverter standar dan buatan setelah diberi beban  Vinv standar (V)
Grafik 5 : Hasil pengukuran nilai input dan output parameter tegangan dan arus inverter standar setelah diberi beban secara pararel
12,26 12,06 11,74 12,03 11,45 11,3 12,2 11,69 11,35 12,27 11,87 11,64 12,05 11,78 11,7 5,51 8,11 15,36 5,31 33,23 37,64 5,61 7,06 7,54 5,45 12,45 13,67 5,49 8,57 9,1 245 225 205 245 215 210 245 235 225 245 225 215 245 225 215 0,02 0,16 0,4 0,02 1,36 0,17 0,02 0,06 0,02 0,02 0,4 0,04 0,02 0,16 0,02 0 50 100 150 200 250 300 Lampu pijar Kipas angin TV 32 inci Lampu pijar Blender Charger handphone Lampu pijar DVD Player charger handphone Lampu pijar TV 32 inci Radio FM Lampu pijar Kipas angin Charger handphone 1 2 3

## 4 5
Grafik  6 .  Hasil  pengukuran  nilai  input  dan  output  parameter  tegangan  dan arus inverter buatan setelah diberi beban secara pararel 12,34 12,06 11,23 12,03 11,45 11,03 12,2 11,46 11,31 12,17 11,78 11,61 12,05 11,34 11,3 5,12 8,02 15,23 5,12 33,12 37,34 5,61 6,89 7,35 5,45 12,11 13,5 5,49 8,51 8,53 230 227 210 230 220 217 220 220 220 230 220 215 230 220 220 0,022 0,163 0,438 0,022 1,364 0,023 0,023 0,068 0,023 0,022 0,418 0,047 0,022 0,168 0,023 0 50 100 150 200 250 Lampu pijar Kipas angin TV 32 inci Lampu pijar Blender Charger handphone Lampu pijar DVD Player charger handphone Lampu pijar TV 32 inci Radio FM Lampu pijar Kipas angin Charger handphone 1 2 3 4

## 5
Pada  penelitian  ini    telah  dirancang  sebuah  alat  pengubah  arus  dan tegangan    DC  menjadi  arus  tegangan  AC  dengan  menggunakan  transistor 2N3055.    Dengan  prinsip  kerja  mengubah  arus  searah  menjadi  arus  bolak balik (AC) atau arus dan tegangan yang sama dengan prinsip kerja PLN yaitu dapat  digunakan  untuk  pengoperasian  alat  elektronik  rumah  tangga,  seperti televisi,  kipas angin,  lampu, charger, DVD player, radio dan  lain-lain dengan menyesuaikan daya inverter tersebut.

## 5.  KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa:
a.  Alat  pengubah  arus/tegangan  DC  menjadi  arus/tegangan  AC  yang didesain  menghasilkan  inverter  buatan  dengan  menggunakan  transistor 2N3055  dengan  menghasilkan  daya  rata-rata  430  W  sedangkan  pada inverter standar menghasilkan daya rata-rata 320 W dengan menggunakan beberapa komponen elektronika yang berbeda.
b.  Besar  arus  dan  tegangan    input  dan  output  inverter  standar  dan  buatan sebagai berikut:
Parameter Uji Inverter standar Inverter buatan Nilai Terukur Nilai Terukur Tegangan input Vi (V) 13,12 12,95 Tegangan Output Vo(V) 230,00 250,00 Arus Input Ii (A) 0,41 5,11 Arus Output Io (A) 1,42 1,72

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim 2013. Inverter https://www.google.com/search?q= transpormator &ie=
utf-   8&oe=utf- 8&aq=t&rls=org.mozilla:en-US:official&client=firefox-a
Anonim. 2013.  inverter. Online: www.inverterplus.com/2010/04/cara -kerja-aki- atau-battery .html. (Diakses tanggal 19 Desember 2013)
Anonim.  2014. Inverter .  suoder  500  W.Online:  www.inverterplus.com/  2010/ 04/gambar-inverter-souder  500  watt.html.  (Diakses  tanggal  16  Agustus 2014)
Barry G. Woollard. Elektronika Praktis. Jakarta: Erlangga. 2006.
Cooper William & Sahat Pakpahan , Instrumentasi Elektronika dan Teknik Pengukuran. Jakarta: Erlangga. 1993.
Ihsan. Dasar Elektronika. Makassar: Alauddin Pres University. 2012. Mohamad Ramdhani. Rangkaian Listrik. Jakarta: Erlangga. 2008.
Muhammad Qurays. Syihab. Tafsir Al-Misbah (Pesan, Kesan & Keserasian Al- Quran) Volume 6 h 557. Ciputat: Lentera Hati. 2002.
Zaki  M.H. Cara  Mudah  Merangkai  Elektronika  Dasar .  Yogyakarta:  Absolut.
2008.