fig 17.13
1. Pendahuluan [kembali]
Pengontrol suhu
(temperature controller) adalah perangkat yang digunakan untuk mengatur suhu
suatu sistem agar tetap dalam rentang tertentu. Salah satu metode pengendalian
suhu yang efisien adalah dengan menggunakan Silicon Controlled Rectifier (SCR)
yang diaktifkan oleh termostat. Sistem ini memanfaatkan sensitivitas termostat,
seperti thermostat merkuri, untuk mendeteksi perubahan suhu yang sangat kecil
dan mengendalikan pemanas listrik 100 watt berdasarkan suhu yang terdeteksi.
2. Tujuan [kembali]
- Dapat
mengetahui definisi dari SCR
- Dapat
membuat rangkaian berbasis SCR
- Dapat
menganalisa rangkaian berbasis SCR
3. Alat dan Bahan [kembali]
1. SCR (GE C58)
Berfungsi sebagai saklar elektronik yang mengendalikan
arus ke beban (pemanas), dikendalikan oleh sinyal gerbang.
2.Dioda (D1, D2, D3, D4)
Membentuk jembatan penyearah (bridge rectifier) untuk
mengubah tegangan AC menjadi DC.
3.Resistor 510 kΩ (R1)
Mengatur arus pengisian ke kapasitor dan menjaga arus
ke termostat tetap kecil (< 250 μA).
4.Kapasitor 0,1 µF (C)
Menyimpan muatan untuk memicu SCR saat tegangan
mencukupi; mempengaruhi waktu pemicuan berdasarkan konstanta waktu RC.
5.Termostat merkuri (Hg-in-glass thermostat)
Sensor suhu yang membuka atau menutup kontak
berdasarkan perubahan suhu; mengatur apakah SCR akan dipicu atau tidak.
6. Beban pemanas listrik 100 W
Digunakan sebagai beban utama yang dipanaskan saat SCR
aktif.
7.Sumber tegangan AC 120 V, 60 Hz
Memberikan suplai daya utama untuk rangkaian.
8. Kabel dan papan rangkaian
Untuk menyusun dan menghubungkan semua komponen dalam satu
sistem kerja.
4. Dasar Teori [kembali]
SCR adalah komponen semikonduktor yang bekerja seperti
saklar yang dikendalikan oleh sinyal kecil di terminal gerbangnya. Dalam
rangkaian ini, SCR dikendalikan oleh termistor merkuri, yang akan membuka atau
menutup kontak berdasarkan perubahan suhu. Saat termostat terbuka, kapasitor
akan mengisi melalui pulsa penyearah sampai tegangan cukup untuk memicu SCR.
Ketika suhu naik, termostat menutup, mengalirkan arus dan memotong pengisian
kapasitor, sehingga SCR tidak aktif. Sistem ini bekerja dengan prinsip penyearahan
gelombang penuh, di mana pengendalian nyala SCR didasarkan pada kombinasi
tegangan kapasitor dan kondisi kontak termostat.
5. Example [kembali]
1. Sebuah SCR terhubung ke beban resistif 50 Ω dengan
sumber DC 100 V. Gate diberi pulsa sesaat, dan SCR menyala.
a. Hitung arus beban saat SCR ON.
b. Apa yang terjadi jika arus beban turun di bawah arus
holding 20 mA?
Jawab :
6. Problem [kembali]
2. Sebuah rangkaian penyearah setengah gelombang
terkontrol menggunakan SCR untuk memberi daya pada beban resistif 20 Ω
dari sumber AC 230 V (rms), 50 Hz. SCR dinyalakan dengan sudut sebesar 90°.
a. Hitung tegangan maksimum dari sumber.
b. Hitung tegangan rata-rata pada beban.
c. Hitung arus rata-rata pada beban.
Jawab :
3. SCR memiliki holding current sebesar 25 mA. Dalam sebuah
rangkaian, arus beban awalnya 0.5 A. Kemudian arus turun menjadi 10 mA. Apakah
SCR tetap menghantarkan arus? Jelaskan dan hitung selisih arus terhadap holding
current.
Jawab :
7. Soal Latihan [kembali]
1. Apa yang terjadi jika SCR diberikan tegangan maju (anoda ke
katoda), tetapi terminal gate tidak diberi sinyal?
A. SCR langsung menghantarkan arus
B. SCR tetap non-aktif (OFF)
C. SCR menghantarkan arus sebagian
D. Tegangan output menjadi negatif
Jawaban: B. SCR tetap non-aktif (OFF)
2. Prinsip dasar kerja SCR adalah sebagai saklar yang
akan menghantarkan arus ketika:
A. Tegangan anoda lebih rendah dari katoda
B. Gate diberi arus kecil dan anoda lebih positif dari katoda
C. Gate diberi arus besar tanpa memperhatikan polaritas anoda-katoda
D. Katoda lebih positif dari anoda dan gate dibiarkan terbuka
Jawaban: B. Gate diberi arus kecil dan
anoda lebih positif dari katoda
3. Mengapa SCR tetap dalam kondisi ON walaupun sinyal
gate dihentikan?
A. Karena gate tetap memiliki muatan
B. Karena SCR bersifat seperti dioda
C. Karena arus anoda masih lebih besar dari arus holding
D. Karena katoda tetap negatif
Jawaban: C. Karena arus anoda masih lebih
besar dari arus holding
8. Percobaan [kembali]
a. Prosedur
1). Buka aplikasi proteus
2). Pilih komponen yang akan digunakan
dalam rangkaian
3). Susunlah komponen sesuai gambar
4). Setelah merangkai seluruh komponen,
jalankan simulasi
5). Amatilah simulasi yang sedang
berjalan
b. Rangkaian dan prinsip kerja
Rangkaian
Video Presentasi
Rangkaian temperature controller ini bekerja dengan
memanfaatkan prinsip penyearah gelombang penuh dan saklar elektronik
menggunakan SCR (Silicon Controlled Rectifier) untuk mengendalikan sebuah
pemanas listrik 100 W berdasarkan suhu ruangan. Tegangan AC 120 V yang masuk ke
rangkaian akan disearahkan oleh jembatan dioda (D1–D4), menghasilkan tegangan
DC searah penuh (full-wave rectified). Tegangan DC ini kemudian diarahkan ke
beban pemanas melalui SCR, namun arus hanya bisa mengalir apabila SCR dalam keadaan
aktif, yaitu ketika mendapat sinyal pemicu (trigger) di terminal gate-nya.
Pemicu SCR ini dikendalikan oleh kombinasi rangkaian RC
(kapasitor 0,1 µF dan resistor 510 kΩ) dan termostat merkuri. Ketika suhu
ruangan masih rendah, termostat berada dalam kondisi terbuka (open), sehingga
kapasitor dapat mengisi tegangan secara bertahap setiap setengah siklus dari
sinyal input. Setelah tegangan mencapai ambang batas tertentu, gate SCR akan
terpicu, menyebabkan SCR menghantar dan arus mengalir ke heater, sehingga
heater menyala. Namun, ketika suhu meningkat hingga melewati batas yang ditentukan,
termostat akan menutup (karena merkuri konduktif pada suhu tertentu),
menyebabkan kapasitor terhubung langsung ke ground. Hal ini mencegah pengisian
tegangan pada kapasitor, sehingga SCR tidak mendapatkan sinyal pemicu dan tidak
menghantar, menyebabkan arus tidak mengalir ke pemanas, dan heater pun mati.
Proses ini terus berulang, sehingga suhu ruangan dapat dijaga secara otomatis
dalam batas yang diatur oleh karakteristik termostat.
9. Download File [kembali]
Download rangkaian 17.13 klik
disini
Download Datasheet Dioda klik disini
Download Datasheet Resistor klik
disini
Download Datasheet Kapasitor klik disini
Download Datasheet SCR klik
disini
Komentar
Posting Komentar