Rancang Bangun Inverter Berkapasitas 200 Watt dengan Metode Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) Bipolar pada Robot Asper-19

Abstract

Kemajuan teknologi tersebut didorong dengan adanya kebutuhan yang serba digital guna meningkatkan efisiensifitas dalam melakukan sebuah aktifitas. Ditambah dengan adanya pandemic Covid-19 yang sangat membatasi segala bentuk kegiatan seperti transaksi maupun produksi sehingga memaksa untuk menerapkan kemajuan teknologi semaksimal mungkin agar kegiatan sehari-hari tetap dapat berjalan seperti biasanya. Pada penanganan kasus Covid-19 yang semakin hari menunjukkan akan peningkatkan, bagian teknologi semakn didorong untuk mengadakan suatu inovasi dalam membantu penanganan kasus Covid-19. UKM Robotika Fakultas Teknik Univertas Jember melakukan riset berkaitan dengan penanganan Covid-19 yang menghasilkan Robot Asisten Perawat 19 atau ASPER-19. Robot ini dirancang untuk membantu perawat dalam memberikan perawatan pada pasien yang terpapar Covid-19. Robot ini dapat dioperasikan dengan suplai daya antara 300 – 500 Watt dikarenakan beban yang disuplai terdiri dari beban AC berupa LCD Monitor dan lampu indikator serta beban DC berupa rangkaian mikrokontroller yang digunakan. Dalam hai ini, beban AC tersebut akan disuplai melalui inverter dengan kapasitas 300-500 Watt karena sumber tegangan yang digunakan ialah baterai acuu. Perancangan inverter pada penelitian ini membutuhkan beberapa komponen. Alat yang dibutuhkan ialah arduino uno sebagai pembangkit sinyal SPWM dimana pembangkitannya menggunakan program yang telah disusun. Kemudian, Rangkaian penguat atau Gate Driver untuk menguat sinyal SPWM agar besarnya sama dengan tegangan sumber yang terdiri dari optocoupler PC817, transistor BC547, resistor, dan kapasitor. Lalu, rangkaian utama inverter yang terdiri dari empat buah MOSFET IRF 3205 yang disusun full bridge untuk melakukan proses switching serta penambahan trafo SMPS untuk step up tegangan AC. Pada pengujian pertama yaitu pengujian rangkaian inverter didapatkan hasil bahwa nilai rata-rata efisiensi rangakaian inverter pada penelitian ini ialah mencapai 79%. Hal tersebut dapat diartikan bahwa rangkaian inverter ini dapat bekerja dengan baik pada nilai tegangan input mulai dari 4 Volt sampai dengan 13 Volt dengan nilai efisiensi rangkaian inverter mencapai 79%. Pada pengujian kedua yaitu pengujian rangkaian inverter dengan beban variatif didapatkan hasil bahwa rangkaian inverter dirancang sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan yaitu 200 Watt dengan pembuktian pada pengujian pada beban mulai dari 5 Watt sampai dengan 195 Watt, inverter tetap bisa menghasilkan tegangan keluaran pada beban 195 Watt masih dapat menghasilkan nilai 185,1 VAC diman nilai tersebut kurang dari batas toleransinya sebesar ±10% dari 220 VAC serta menghasilkan daya keluaran pada beban-beban tersebut dengan bentuk gelombang modified sine wave yang menyerupai gelombang sinus murni hasil dari switching MOSFET dengan masinya sinyal SPWM bipolar. Pada pengujian ketiga yaitu pengujian kestabilan inverter didapatkan hasil bahwa ketika rangkain inverter dihubungkan pada beban robot ASPER-19 yang dilakukan selama 120 menit atau 2 jam, nilai arus keluaran inverter konstan pasa kisaran kurang lebih 0,5 Ampere walaupun dengan nilai tegangan yang semakin kecil serta nilai frekuensi gelombang tetap dengan nilai 19,5 kHz, sehingga inverter pada penelitian ini bisa dikatakan dapat berkerja stabil selama 120 menit guna menyuplai robot ASPER-19. Berdasarkan hasil analisa dan pembahasan pada penelitian kali ini, maka didapatkan beberapa kesimpulan diantaranya, rancang bangun Inveter berkapasitas 200 Watt dengan metode SPWM Bipolar telah berhasil dirancang, tingkat kestabilan hasil keluaran rangkaian inverter pada robot ASPER-19 yang diuji selama 120 menit pengerjaan cenderung stabil pada nilai arus keluaran 0,5 Ampere, serta hasil keluaran rangkaian inverter memiliki nilai frekuensi yang tetap pada nilai 19,5 kHz dengan nilai error persen sebesar 2,5% dimana nilai tersebut telah mendekati nilai 20 kHz sesuai dnegan spesifikasi yang diharapkan.