## PENERAPAN REGULATOR SEBAGAI PENGATURAN TEGANGAN BERBASIS INTERNALLY TRIGGERED TRIAC
Abdul Muis Prasetia 1 , Nur Liya 2
1,2 Universitas Borneo Tarakan, Kalimantan Utara, Indonesia
1 prasetia.electric@borneo.ac.id
Abstract—The development of science and technology has changed human civilization a lot. One of these technologies is control  technology.  Direct  voltage  source  control  is  simple enough to be implemented by simply setting the voltage using a variable resistor. In contrast to the implementation in circuits with alternating current sources, a dimmer circuit is needed to control the voltage.
Dimmer  is  an  electronic  circuit  that  modifies  the  form  of  a pure  AC  (Alternative  Current)  signal  into  a  modulated  signal so that the output voltage can be adjusted. The more complex dimmer uses PWM (Pulse Width Modulaion) as its controller. This  PWM  dimmer  is  able  to  produce  a  small  power  level,  so that control becomes more precise. In this study, it was found that  the  application  of  a  regulator  as  a  voltage  regulation based  on  internally  triggered  TRIAC  with  the  application  of the  dimmer  method.  The  results  showed  that  the  internally triggered TRIAC was able to control AC voltage well.
Keywords — Regulation, TRIAC, PWM, Dimmer
I ntisari—Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi  telah  banyak  mengubah  peradaban  manusia. Salah satu dari teknologi tersebut adalah teknologi  kendali. Kendali  sumber  tegangan  searah  cukup  sederhana  untuk diimplementasikan  hanya  dengan  melakukan  pengaturan tegangan  menggunakan  variabel  resistor.  Berbeda  dengan implementasi  pada  rangkaian  dengan  sumber  arus  bolak balik diperlukan sebuah  rangkaian  dimmer untuk mengendalikan tegangannya.
Dimmer  merupakan  rangkaian  elektronika  yang memodifikasi bentuk sinyal AC (Alternative Current) murni menjadi  sinyal  termodulasi  sehingga  tegangan  keluaran dapat  diatur.  Dimmer  yang  lebih  komplek  menggunakan PWM  (Pulse  Width  Modulaion)  sebagai  pengendalinya. Dimmer  PWM  ini  mampu  menghasilkan  tingkatan  daya yang  kecil,  sehingga  pengendalian  menjadi  lebih  presisi. Pada penelitian ini didapatkan penerapan regulator  sebagai pengaturan  tegangan  berbasis  internally  triggered  TRIAC dengan  penerapan  metode  dimmer.  Hasil  penelitian menunjukkan internally triggered TRIAC mampu mengendalikan tegangan AC dengan baik.
Kata Kunci— Regulator, TRIAC, PWM, Dimmer.

## I. PENDAHULUAN
Perkembangan  ilmu  pengetahuan  dan  teknologi  telah banyak  mengubah  peradaban  manusia.  Salah  satu  dari teknologi tersebut adalah teknologi kontrol.
Perkembangan  teknologi  kontrol  saat  ini  mulai  bergeser kearah  otomatisasi  yang  menuntut  pengunaan  komputer. Sistem  peralatan  yang  dikendalikan  oleh  komputer  akan memberikan  efisiensi,  keamanan,  dan  ketelitian  yang
lebih jika dibandingkan dengan pengerjaan secara manual oleh manusia.
Pengaturan  sumber  tegangan  searah  cukup  sederhana untuk  diimplementasikan  hanya  dengan  pengaturan tegangan menggunakan variabel resistor. Berbeda dengan implementasi  pada  rangkaian  dengan  sumber  arus  bolak- balik  diperlukan  sebuah  rangkaian  dimmer  untuk pengaturan sebuah sistem.
Perkembangan  sistem  elekronika  semakin  maju, sebagian  besar  alat  tersebut  sudah  terjamah  sistem komputerisasi dan komunikasi internet, seperti TV, VCD, air conditioner . Tetapi ada juga perangkat elektronik yang masih manual contohnya lampu (alat penerangan). Untuk menerangi  sejumlah  ruangan  dan  halaman  rumah  sudah barang  tentu  kita  membutuhkan  energi  yang  efektif  dan efisien
Konservasi  energi  merupakan  upaya  mengefisienkan penggunaan  akan  energi  listrik  untuk  suatu  kebutuhan. Konservasi  energi  dilakukan  untuk  penggunaan  energi yang  lebih  sedikit  tanpa  mengurangi  manfaat  yang diperoleh  dan  mengurangi  konsumsi  energi  yang berlebihan.  Keadaan  tersebut  dapat  teratasi  dengan  cara melakukan konservasi energi untuk mengurangi konsumsi energi  yang  berlebihan  dengan  cara  yang  lebih  ramah lingkungan.  Salah  satunya  ialah  menggunakan  dimmer elektronik.  Dimmer  merupakan  rangkaian  elektronika yang  memodifikasi  bentuk  sinyal  AC  murni  menjadi sinyal  termodulasi  sehingga  tegangan  keluaran  dapat diatur. Dimmer yang lebih komplek menggunakan PWM sebagai  pengendalinya.  Dimmer  PWM  ini  mampu menghasilkan  tingkatan  daya  yang  kecil,  sehingga pengendalian menjadi lebih presisi.
Pada sebuah gedung, pencahayaan memberi kontribusi sebesar  20-60%  dari  total  konsumsi  pemakaian  daya listrik.  pengendalian  pencahayaan  memiliki  pengaruh yang  signifikan  terhadap  penggunaan  energi  cahaya  dan waktu  operasi  sebuah  lampu,  bahkan  pada  bangunan nonoffice  penerapan  pengendalian  pencahayaan  dapat menghemat  energy  mencapai  37%.  Paper  ini  akan memaparkan  rangkaian  dimmer  untuk  pengaturan iluminsai  lampu  pijar  dengan  menggunakan Internally triggered TRIAC.

## II. LANDASAN TEORI
Pada  penelitian  akan  membahas  tentang  konversi energi,  tegangan  AC, Pulse  Width  Modulation dan Internally triggered TRIAC
A. Konservasi energi
Konservasi  itu  sendiri  merupakan  berasal  dari  kata conservation yang  terdiri  atas  kata con ( together )  dan servare ( keep / save )  yang  memiliki  pengertian  mengenai upaya  memelihara  apa  yang  kita  punya,  namun  secara bijaksana.  Ide  ini  di  kemukakan  oleh  Theodore  Rosevelt (1902)  yang  merupakan  orang  Amerika  pertama  yang mengemukakan  tentang  konsep  konservasi.  Konservasi dalam pengertian sekarang sering diterjemahakan sebagai pemanfaatan sumber daya alam secara bijaksana.
Konservasi energi adalah tindakan mengurangi jumlah penggunaan  energi.  Konservasi  energi  dapat  dicapai dengan penggunaan energi secara efisien dimana manfaat yang  sama  diperoleh  dengan  menggunakan  energi  lebih sedikit,  ataupun  dengan  mengurangi  konsumsi  dan kegiatan  yang  menggunakan  energi.  Tujuan  utama  dari konservasi  energi  adalah  untuk  menghemat  uang  serta mengurangi  ketergantungan  kita  pada  bahan  bakar dominan  yang  kita  gunakan  sampai  saat  ini.  Konservasi energi  juga  dapat  membantu  lingkungan.  Mengurangi penggunaan  bahan  bakar  fosil  berarti  juga  mengurangi emisi  CO2  yang  dianggap  oleh  banyak  peneliti  sebagai salah  satu  penyebab  utama  meningkatnya  dampak perubahan iklim
B. Tegangan AC
Tegangan  AC  satu  fasa  apabila  dilihat  dalam  sebuah osiloskop  berdasarkan  grafik  pada  kawasan  waktu  (t) terhadap  tegangan  (V)  dapat  diilustrasikan  seperti  pada gambar.
Gambar 1.  Bentuk Gelombang Tegangan AC Ideal
Vrms  merupakan Voltage  Root  Mean Square ,  dengan secara  sederhana  dapat  diartikan  sebagai  tegangan  rata- rata  berdasarkan  kawasan  waktu  (t)  yang  menghasilkan daya  ekuivalen  dengan  tegangan  DC  pada  level  tersebut. Dalam  penggunaan  secara  umum,  tegangan  AC  di indonesia bernilai 220 V. Nilai 220 V tersebut merupakan nilai  tegangan  Vrms.  Artinya  daya  yang  dihasilkan  dari tegangan tersebut sebanding dengan daya yang dihasilkan dari tegangan 220 VDC. Berdasarkan teori tersebut maka daya  pada  beban  dapat  diatur  dengan  pengaturan  Vrms pada  tegangan  AC,  yaitu  dengan  pengaturan  fasa  saat penyalaan gelombang sinusoida.
C. Pulse Width Modulation Pulse Width Modulation (PWM) secara umum adalah sebuah  cara  memanipulasi  lebar  sinyal  yang  dinyatakan dengan  pulsa  dalam  suatu  perioda,  untuk  mendapatkan tegangan rata-rata yang berbeda. PWM dapat diaplikasikan  untuk  mengatur  daya  atau  tegangan  untuk menyalakan lampu. Pada metode digital setiap perubahan PWM  dipengaruhi  oleh  resolusi  dari  PWM  itu  sendiri.
Misalkan  PWM  digital  8  bit  berarti  PWM  tersebut memiliki  resolusi  28  =  256,  maksudnya  nilai  keluaran PWM ini memiliki 256 variasi, variasinya mulai dari 0  – 255  yang  mewakili duty  cycle 0  –  100%  dari  keluaran PWM tersebut.
Sinyal PWM pada umumnya memiliki amplitudo dan frekuensi  dasar  yang  tetap,  namun  memiliki  lebar  pulsa yang  bervariasi.  Lebar  Pulsa  PWM  berbanding  lurus dengan  amplitudo  sinyal  asli  yang  belum  termodulasi. Artinya,  Sinyal  PWM  memiliki  frekuensi  gelombang yang tetap namun duty cycle bervariasi (antara 0% hingga 100%).

## Gambar 2.  Sinyal PWM
D. DIAC dan TRIAC DIAC  dan  TRIAC  merupakan  piranti thyristor bidirectional yang
memungkinkan untuk diimplementasikan  pada  rangkaian  arus  bolak-balik. Karakteristik  dari  DIAC  memiliki  arus  penahan  dalam salah satu dari dua arah yang mungkin dari terminalnya.2 DIAC  tidak  akan  menghantarkan  arus  sebelum  batas tegangan  breakdown  terlampaui  oleh  tegangan  pada terminalterminalnya. Prinsip dari DIAC dapat diilustrasikan  dengan  dua  buah  dioda  yang  terpasang secara paralel dan berlawanan arah seperti pada Gambar 2 (a). dimana arus dapat dialirkan secara bolak-balik setiap melewati batas tegangan breakdown .
Sedangkan  TRIAC  merupakan  tipe  SCR  ( Silicon Controlled  Rectifier )  yang  bekerja  secara bidirectional . Berbeda  dengan  DIAC  yang  dapat  digunakan  sebagai konduktor  dilakukan  dengan  menaikkan  tegangan terminal hingga di atas tegangan breakdown, pada TRIAC terdapat  sebuah  terminal  Gate  (G) yang  digunakan  untuk pemicu (trigger) prategangan maju.
E. Zero Crossing Detector Zero  Crossing  Detector adalah  rangkaian  yang digunakan  untuk  mendeteksi  gelombang  sinus  AC  220 Volt  saat  melewati  titik  nol.  Seberangan  titik  nol  yang dideteksi adalah peralihan dari positif menuju negatif dan peralihan negatif menuju positif. Rangkaian zero crossing berfungsi  untuk  mengkonversi  sinyal  sinusoida  arus  dan tegangan menjadi sinyal step.

## F. Internally triggered TRIAC
Internally  triggered TRIAC  merupakan  komponen elektronika  terintegrasi  yang  terdiri  dari  DIAC  dan TRIAC.  Simbol  rangkaian  untuk  Internally  triggerred TRIAC  ditunjukkan  seperti  pada  Gambar  4,  dimana  di dalam  sebuah  TRIAC  pemicu  tegangan  maju  pada terminal  T,  dilewatkan  terlebih  dahulu  melalui  DIAC. Sehingga tegangan AC yang terhubung di MT1 dan MT2 dapat  kita  atur  dengan duty  cycle dari  PWM  yang  sudah dibangkitkan.  Apablia  tegangan  di  titik  T,  kita  berikan
tegangan  AC  dengan  frekuensi  yang  sama  dengan tegangan Ac yang melintasi MT1 dan MT2, TRIAC akan merespon duty  cycle sesuai  dengan  breakdown  voltage yang dilakukan pemicu pada DIAC
Gambar 3. Internally triggered TRIAC

## III. METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  memiliki  beberapa  proses,  yakni  mulai dari  konsep  perancangan,  analisis  kebutuhan  bahan, identifikasi alat dan bahan, pembuatan, serta pengujian. A. Perancangan
Tahapan  awal  yang  sangat  penting  dalam  pembuatan suatu  alat  adalah  konsep  perancangan.  Suatu  alat  dapat bekerja  dengan  baik  sesuai  dengan  fungsinya  apabila telah  di  rancang  dengan  matang  sebelum  proses pembuatan.  Perancangan  suatu  alat  dapat  dilakukan dengan berbagai cara, misalnya saja dengan menggambarkan diagram blok, sketsa rangkaian, maupun spesifikasi alat yang akan dibuat.
Pada  penelitian  ini  menggunakan  mikrokontroler  tipe Arduino  Uno.  Mikrokontroler  berfungsi  mengolah  data untuk menjalankan dimmer. Rangkaian dimmer merupakan  serangkaian  modul  yang  berfungsi  pada sistem  untuk  menurunkan  nilai  dari  tegangan  sesuai dengan inputan yang diberikan sebagai komponen utama. Gambar 4  merupakan diagram blok sistem.
Zero Crossing
Triac Mikrokontroler Dimmer Input Output Gambar 4. Diagram blok sistem
Sistem  diatas  merupakan  gambaran  umum  dari perancangan  alat  dimana  komponen  utama  dari  sistem merupakan  dimmer  yang  terdiri  dari Zero  Crossing Detector dan Triac.
B. Analisis Kebutuhan Pembuatan  pengatur  tegangan  berbasis Internally triggered  TRIAC membutuhkan  peralatan  serta  bahan sebagai  berikut  :  (1)  Catu  daya  sebagai  suplai  tegangan agar rangkaian dapat bekerja, (2) Zero Crossing Detector , (3)  Mikrokontroler  sebagai  pengenali  rangkaian,  (4) Bahasa  pemrograman  untuk  menjalankan  mikrokontroler dan (6) tempat alat atau casing.
C. Pembuatan Sistem Pembuatan  sistem  meliputi  pembuatan  hardware  dan software.  Pembuatan  hardware  ini  dimulai  dengan perancangan  desain  PCB,  kemudian  melarutkan  PCB hingga  memasang  komponen  pada  PCB.  Pembuatan
software,  untuk  menjalankan  sebuah  mikrokontroler dengan  baik  dibutuhkan  sebuah  program,  program tersebut membutuhkan sebuah software pendukung untuk membuat Bahasa pemrogramannya ataupun pengunduhan Bahasa program tersebut.
D. Pengujian
Pengujian  Alat  merupakan  proses  untuk  mengetahui suatu alat bekerja dengan baik atau tidak. Pengujian yang dilakukan  meliputi  :  (1)  uji  fungsional,  pengujian  ini dilakukan  dengan  cara  menguji  setiap  komponen  apakah bekerja  dengan  baik  atau  tidak  berdasarkan  karakteristik dan  fungsi  dari  masing-masing  komponen.  Hal  ini bertujuan  agar  alat  berfungsi  dengan  baik  dan  tidak memiliki  permasalahan.  (2)  uji  unjuk  kerja,  uji  unjuk kerja  alat  dilakukan  dengan  cara  mengamati  cara  kerja alat,  yang  perlu  diamati  adalah: Zero  Crossing  Detector dan dimmer.

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  pengujian  dan  pengukuran  dilakukan  dengan menggunakan  beberapa  alat  ukur.  Pertama,  Hasil pengujian  dan  pengukuran  dilakukan  pada  keluaran Zero Crossing  Detector menggunakan  osciloscop.  Pengujian ini  untuk  memastikan Zero  Crossing  Detector pada rangkaian  bekerja  dengan  baik  dengan  menampilkan gelombang output dari rangkaian.
Gambar 5. Gelomban Zero Crossing Detector dan sinusoidal 220 Volt
Pada  gambar  diatas  zero  crossing  ditunjukkan  pada gelombang bewarna biru dan berwana kuning merupakan tegangan  AC.  Zero  crossing  mencari  persilangan  nol dengan tegangan 5 VDC, frekuensi 50 Hz. Zero Crossing Detector mendeteksi  persilangan  nol  setiap  setegah gelombang.
Pengujian  Dimmer  dengan  mengubah-ubah  nilai PWM  dan  mengukur  outputnya  dengan  osiloskop. Pengujian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  apakah  output dari  dimmer  sudah  bekerja  dengan  baik  dengan menghitung  nilai  frekuensi  dan  tegangan  dimmer  dari gelombang  output  osiloskop.  Adapun  hasil  pengujian sebagai berikut.
Gambar 6. Output dimmer duty cycle 45%
Tabel 4. 3. Hasil Keluaran PWM
Duty cycle (%) Tegangan Output (V) 99 219 95 218 90 218 85 217 80 214 75 210 70 203 65 192 60 182 55 170 50 156 45 142 40 125 35 106 30 88 25 69 20 46 15 35 10 21 5 10
Pada  pengujian,  dimmer  dapat  menurunkan  tegangan sesuai  dengan  nilai duty  cycle yang  diberikan.  Dimmer memotong  gelombang  sinusoidal  tetapi  tidak  merubah nilai  frekuensi  yang  ada  sehingga  dimmer  dapat digunakan pada sistem.

## V. KESIMPULAN
Setelah  melakukan  uji  coba  dan  pembahasan  dapat disimpulkan bahwa rangkaian dimmer berbasis Internally triggered  TRIAC yang  dilakukan  pada  penelitian  ini memiliki  respon  yang  signifikan  terhadap  perubahan tegangan  AC,  yang  dilakukan  dengan  pengaturan duty cycle .
Pemakaian  peralatan  semikonduktor  untuk  mengatur tegangan AC memberikan beberapa keuntungan khususnya  peralatan  semikonduktor  thyristor  dua  arah (TRIAC) karena penggunaan komponen-komponen tambahan yang sedikit, juga didapatkan suatu pengaturan yang halus dan kerugian daya yang kecil

## REFERENSI
[1] Alimin  Nurdin,  A.  A.  (2018).  Peranan  Automatic  Voltage Regulator  Sebagai  Pengendali  Tegangan  Generator Sinkron. Jurnal Ampere, 164-173.
[2] Azhar,  Kamal,  M.,  &  Subhan.  (2017).  Penerapan Automatic  Voltage  Regulator  pada.  Seminar  Nasional  dan Expo  Teknik  Elektro  (pp.  1-7).  Aceh:  Teknik  Elektro Politeknik Negeri Lhokseumawe.
[3] Darmana,  I.  (2015).  Perbaikan  Jatuh  Tegangan  Dengan Pemasangan Automatic Voltage Regulator. Jurnal IPTEKS Terapan, 242-151.
[4] Habibnur,  Y.,  Warsito,  A.,  &  Setiawan,  I.  (2018). Perancangan  Automatic  Voltage  Regulator  (Avr)  Berbasis Pengaturan  Tegangan  Catu  Daya  Arus  Searah  Inverter  1 Fase  Sinusoidal Pulse  Width  Modulation (SPWM) Sinewave. TRANSIENT, 334-340.
[5] Pamungkas,  T.  D.,  Haddin,  M.,  &  Rijanto3,  E.  (2017). Modifikasi  Topologi  Pengendali  PID  untuk  Automatic. JNTETI, 380-385.
[6] Ramadhani, A. (2014). Desain Model Sistem Eksitasi Type 1  Pada  Generator  Singkron  Menggunakan  Kontrol  Fuzzy Logic. Jurnal intake, 10-18.
[7] Sandi,  B.  D.,  Hakim,  L.,  &  Gusmedi,  H.  (2016).  Studi Pemasangan Step Voltage Regulator dengan Model Injeksi Daya  pada  Jaringan  Menengah  20  KV  Penyulang  Katu Gardu Induk Menggala. ELECTRICIAN – Jurnal Rekayasa dan Teknologi Elektro, 129-139.