Filter Aktif

Filter aktif

 Jenis-jenis rangkaian filter aktif

Filter adalah suatu rangkaian yang berfungsiuntuk memilih sinyal listrik berdasarkan pada frekuensi  sinyal masukan. Filter akan melewatkan gelombang atau sinyal listrik pada batasan frekuensi tertentu sehingga apabila terdapat sinyal atau gelombang listrik dengan frekuensi yang lain (tidak sesuai dengan spesifikasi filter) tidak akan dilewatkan. Rangkaian filter dapat diaplikasi­kan sebagai pengkondisi sinyal untuk menyaring sinyal pada frekuensi rendah, frekuensi audio, frekuensi tinggi, atau pada frekuensi-frekuensi tertentu terutama untuk menghilangkan noise. Filter juga dapat diartikan sebagai suatu sistem yang dapat memisah­kan sinyal berdasarkan frekuensinya; ada frekuensi yang diterima, untuk diloloskan atau dibiarkan lewat, dan ada frekuensi yang ditolak, atau dilemahkan. Hubungan keluaran dan masukan suatu filter dinyata­kan dengan fungsi alih (transfer function) yang dinyatakan sebagai berikut:

Magnitude (nilai besar) dari fungsi alih dinyatakan dengan |T|, dengan satuan  desibel (dB).

            Filter dapat diklasifikasikan menurut fungsi yang ditampilkan, dalam term jangkauan frekuensi, yaitu band pass dan band stop. Dalam band pass ideal, magnitude-nya adalah 1 (= 0 dB), sementara pada band stop, magnitude-nya adalah nol (= - ¥ dB).

Berdasarkan hal ini filter dapat dibagi menjadi 4:

a.       Filter lolos bawah (low pass filter), pass band berawal dari

w = 2pf = 0 radian/detik sampai dengan w = w₀ radian/detik, dimana w₀  adalah frekuensi cut-off.

b.      Filter lolos atas (high pass filter), kebalikan dengan filter lolos bawah, stop band berawal dari w = 0 radian/detik sampai dengan

w = w₀ radian/detik, dimana w₀  adalah frekuensi cut-off.

3. Filter lolos pita (band pass filter), frekuensi dari w₁ radian/detik sampai w₂ radian/detik adalah dilewatkan, sementara frekuensi lain ditolak.
4. Filter band stop, kebalikan dengan filter lolos pita, frekuensi dari w₁ radian/detik sampai w₂ radian/detik adalah ditolak, sementara frekuensi lain diteruskan.

Gambar 6.1 menunjukkan  karakteristik filter ideal dalam grafik magnitude terhadap frekuensi (dalam radian/detik). filter ideal pada umumnya hanya dipakai untuk memprmudah memahami karakter filter.

Gambar 6.1.  Karakteristik filter ideal

Karakter filter riil tidaksama dengan karakter filter ideal. Dalam filter riil, frekuensi cut-off mempunyai magnitude -3 dB. Pada filter riil juga terdapat apa yang disebut pita transisi (transititon band), yang kemiringannya dinyatakan dalam dB/oktav atau dB/dekade. Gambar 6.2. menunjukkan karakter riil dari filter.

0 dB  -3dB

|T|                                                              |T|

                                                                                   

                                                                                                                       

            0          w₀                    w0       w₀           w        

0 dB  -3 dB

0 dB  -3 dB

   |T|                                                          |T|                                                              

                                   

                        0    w₁w₂          w           0      w₁  w₂     w

Gambar6.2  Karakteristik filter riil

Rangkaian filter lolos bawah (Low pass filter)

Sebuah rangkaian filter yang memberikan output tetap hingga pada frekuensi cut-off dan kemudian tidak mengeluarkan output jika frekuensi input berada di atas frekuensi cut-off, disebut rangkaian low-pass filter.Filter low pass  orde satu dirangkai dari satu tahanan dan satu kapasitor seperti yang ditunjukkan pada gambar 6.3. Filter orde satu ini mempunyai pita transisi dengan kemiringan -20 dB/dekade atau –6 dB/oktav.

Menghitung frekuensi cut off   low pass filter 

Besarnya frekuensi cut offditentukan dengan rumus:

            f_C = 1 / (2pR₁C₁)

Gambar 6.3. Rangkaian filter low pass orde 1

Low pass filter orde 2 terdiri dari 2 kapasitor dan 2 resisitor, ditunjukkan ditunjukkan pada gambar 6.4.

Gambar 6.4. Rangkaian filter low pass orde dua dan kurva respon idealnya

Untuk menghitung frekuensi cutoff low pass filter orde 2 dapat ditentukan dengan rumus:

Rangkaian filter lolos atas (High pass filter)

Filter high pass merupakan sebuah rangkaian filter yang memberikan output yang tetap dimulai pada frekuensi cut-off dan tidak mengeluarkan output jika frekuensi input berada dibawah frekuensi cut-off.

Filter high pass orde satu dirangkai  dari satu tahanan dan satu kapasitor seperti yang ditunjukkan pada gambar 6.5. Filter orde satu ini mempunyai pita transisi dengan kemiringan 20 dB/dekade atau 6 dB/oktav.

Menghitung frekuensi cut off   high pass filter

Besarnya frekuensi cut offditentukan oleh rumus:

            f_C = 1 / (2pR₁C₁)

Gambar 6.5. Rangkaian filter high pass orde 1

Filter high pass orde 2 disusun  dari 2 kapasitor dan 2 resistor. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 6.6.

Gambar 6.6. Rangkaian high pass filter orde 2

Untuk menghitung Frekuensi cutoff  filter high pass orde 2 dapat ditentukan dengan rumus:

Rangkaian band pass filter

Band Pass Filter merupakan sebuah rangkaian filter yang memberikan output yang tetap jika frekuensi input berada dalam range frekuensi kerja dari filter atau diantara frekuensi cut-off atas dan frekuensi cut-off bawah. Gambar rangkaian filter band pass ditunjukkan pada gambar 6.7. dan gambar respon frekuensinya ditunjukkan pada gambar 6.8.

Gambar 6.7   Rangkaian band-pass filter

Gambar 6.8.  Grafik gain tegangan terhadap frekuensi dari band pass filter

Band pass filter disusun dengan menggunakan dua tahap, pertama adalah filter lolos atas dan kedua adalah filter lolos bawah seperti yang ditunjukka pada gambar 6.9. Gambar 6.10 menunjukkan respon frekuensi dari band pass filter.

R

Gambar 6.9.Rangkaian band pass filter orde 2

Gambar 6.10   Respon band pass filter

Menghitung frekuensi cut off   band pass filter

Untuk menentukan frekuensi cutoff 1 (fc1) frekuensi cut off high pass menggunakan rumus:

Untuk menentukan frekuensi cutoff 2 (fc2) atau frekuensi cutoff low pass filter menggunakan rumus:

Selanjutnya u:ntuk mencari frekuensi cutoff tengah (fr) dapat menggunakan rumus:

Sedangkan untuk mencari bandwidth dapat menggunakan rumus sebagai berikut:

BW = f c2 - fc1

Rangkain band stop filter

Band stop filter adalah rangkaian filter yang memberikan output tetap jika frekuensi inputnya berada diluar range frekuensi cut-off atas dan frekuensi cut-off bawah. Band stop filter tersusun dari low pass filter dan high pass filter yang digabung dengan menggunakan rangkaian adder atau summing amplifier. Gambar rangkaian filter band stop orde satu ditunjukkan pada gambar 6.11.

Gambar 6.11Rangkaian band stop filter orde 1

Menghitung frekuensi cut off   band stop filter

Untuk menentukan frekuensi cut off atas band stop filter  orde satu menggunakan rumus:

f_CH = 1 / (2pR₁C₁)

dan untuk menentukan frekuensi cut off bawah band stop filter  orde satu menggunakan rumus:

            f_CL = 1 / (2pR₄C₂)

perlu diperhatikan semakin kecil nilai C, maka fc semakin rendah dan  semakin kecil nilai R , fc  juga semakin rendah.

Gambar 6.12 menunjukkan  rangkaian band stop filter orde 2.

Gambar 6.12 Rangkaian band stop filter orde 2

Untuk menentukan frekuensi cut off bawah band stop filter  orde dua menggunakan rumus:

dan untuk menentukan frekuensi cut offatasband stop filter  orde dua menggunakan rumus:

 download dalam bentuk word pada link berikut :

https://drive.google.com/file/d/0B-aO5UG0U49LRjZDQ05NZDZkaXc/edit?usp=sharing

KWH Meter

KWH Meter

Kwh meter adalah alat yang digunakan oleh pihak PLN untuk menghitung besarpemakaian daya konsumen. Alat ini sangat umum dijumpai di masyarakat. Bagianutama dari sebuah KWH meter adalah kumparan tegangan, kumparan arus, piringanaluminium, magnet tetap yang tugasnya menetralkan piringan aluminium dari induksimedan magnet dan gear mekanik yang mencatat jumlah perputaran piringanaluminium.Alat ini bekerja menggunakan metode induksi medan magnet dimana medanmagnet tersebut menggerakkan piringan yang terbuat dari aluminium. Putaranpiringan tersebut akan menggerakkan counter digit sebagai tampilan jumlah KWHnya.Pada setiap meter Kwh diberi tanda pengenal pada papan nama yang terpasang pada bagian dalam meter yang antara lain berisi :

1.      Nama / Merk pabrik

2.      Sistem pengawatan : satu phasa dua kawat, Tiga phasa empat tiga kawat

3.      Type meter

4.      Nomor seri dan tahun pembuatan

5.      Tegangan acuan standar, arus dasar dan rasio transformator

6.      Frekuensi pengenal

7.      Konstanta meter

8.      Satuan energi listrik

9.      Kelas meter :Kelas dua untuk pengukuran langsung, Kelas satu untuk pengukuran tak langsung.

10.  Suhu acuan.

11.  Tanda segi empat ganda, untuk meter berkotak isolasi.

12.  Nama pemilik.

13.  Untuk meter tarif ganda, disebelah kiri elemen hitungdiberi tanda : Max.load dan Normal load atau LWBP dan WBP.Dan dilengkapi dengan petunjuk kerja register meter yang berwarna merah disebelah kanan register.

14.  Tegangan terminal pemindah tarip.

15.  Tanda dengan huruf C.A. untuk terminal meter guna ganda. (dapat dihubungkan dengan kabel Cu atau Al).

16.  Tanda bantalan batu ganda magnit apung.

17.  Arah putaran Kwh.

Gambar 2.1 KWH Meter Analog

Sumber (http://ml.scribd.com/doc/81680551/Kwh-Digital)

a. Medan Magnet Pada KWH Meter                                      b. Model Fisik KWH MeterGambar

                                                Gambar 2.2. KWH Meter Listrik

Sumber (http://ml.scribd.com/doc/81680551/Kwh-Digital)

Gambar 2.2.a mengambarkan kepada kita bagaimana medan magnetmemutarkan piringan alumunium. Arus listrik yang melalui kumparan arus mengalirsesuai dengan perubahan arus terhadap waktu. Hal ini menimbulkan adanya medan dipermukaan kawat tembaga padakoilkumparan arus. Kumparan tegangan membantumengarahkan medan magnet agar menerpa permukaan alumunium sehingga terjadisuatu gesekan antara piringan alumunium dengan medan magnet disekelilingnya.Dengan demikian maka piringan tersebut mulai berputar dan kecepatan putarnyadipengaruhi oleh besar kecilnya arus listrik yang melalui kumparan arus.

Gambar 2.2.b merupakan koneksiKWH Meter dimana ada empat buahterminal yang terdiri dari dua buah terminal masukan dari jala – jala listrik PLN dandua terminal lainnya merupkan terminal keluaran yang akan menyuplai tenaga listrik ke rumah.

Dua terminal masukan dihubungkan ke kumparan tegangan secara parallel danantara terminal masukan dan keluaran dihubungkan ke kumparan arus. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Skema Hubungan Kumparan Pada KWH Meter

Sumber (http://ml.scribd.com/doc/81680551/Kwh-Digital)

Prinsip Kerja KWH Meter

Berikut diberikan gambar KWH meter analog beserta gambar prinsip kerja dari KWHmeter tersebut apabila ditinjau dari segi fisika.Dari gambar 2.4 di bawah dapat dijelaskan bahwa arus beban I menghasilkanfluks bolak-balik Φc, yang melewati piringan aluminium dan menginduksinya,sehingga menimbulkan tegangan daneddy current. Kumparan tegangan Bp jugamengasilkan fluks bolak-balik Φp yang memintas arus If. Karena itu piringanmendapat gaya, dan resultan dari torsi membuat piringan berputar.

 

Gambar 2.4 Prinsip Dasar KWH Meter

Sumber (http://ml.scribd.com/doc/81680551/Kwh-Digital)

Torsi ini sebanding dengan fluksΦp dan arus IF serta harga cosinus dari sudutantaranya. KarenaΦp dan IF sebanding dengan tegangan E dan arus beban I, makatorsi motor sebanding dengan EI cosθ, yaitu daya aktif yang diberikan ke beban.Karena itu kecepatan putaran piringan sebanding dengan daya aktif yang terpakai.Semakin besar daya yang terpakai, kecepatan piringan semakin besar, demikian pulasebaliknya. Secara umum perhitungan untuk daya listrik dapat di bedakan menjaditiga macam, yaitu :

Ø  Daya kompleks S(VA) = V.I

Ø  Daya reaktif Q(VAR) = V.I sinφ

Ø  Daya aktif P(Watt) = V.I cosφ ………………..(2.1)

Hubungan dari ketiga daya diatas dapat dituliskan dengan menggunakanrumus sebagai berikut :

S=P² + Q²

S =     (VI)². (sin²φ + cos²φ )

S =  V.I…………………………………………………(2.2)

Dari ketiga daya diatas, yang terukur pada KWH meter adalah daya aktif, yangdinyatakan dengan satuanWatt .

Perhitungan Biaya KWH Meter

KWH MeterberartiKilo Watt Hour Meter dan kalau diartikan menjadinribu wattdalam satu jamnya. Jika membeli sebuah KWH Meter maka akan tercantum X putaranper KWH, artinya untuk mencapai 1 KWHdibutuhkan putaran sebanyak x kaliputaran dalam setiap jamnya. Contohnya jika 900 putaran per KWH maka harus ada900 putaran setiap jamnya untuk dikatakan sebesar satu KWH. Jumlah KWHitusecara kumulatif dihitung dan pada akhir bulan dicatat oleh petugas besarnyapemakaian lalu dikalikan dengan tarif dasar listrik atau TDLditambah dengan biayaabodemen dan pajak menghasilkan jumlah tagihan yang harus dibayarkan setiap bulannya.

KWH Meter Prabayar PLN

Kwh meter pbrabayar ini dirancang denngan menggunakan kwh meter elektrik yangbaru. Sistem pembayaran atau pengisian rekening listrk adalah dengan menggunakanaplikasi chip card. Aplikasi ini sangat memudahkan masyarakat dan PLN dalam halproses pengisian rekening listrik yang efektif. Chip card adalah suatu jenis kartu alatpembayaran yang semakin populer seiring dengan kemajuan teknologimikroelektronika serta semakin meningkatnya tuntutan masyarakat terhadap alatpembayaran yang praktis. Kehadiran chip card tidak dapat dihindari dimanapenggunaannya semakin luas baik volume maupun lingkup aplikasinya. Salah satukemungkinan aplikasi chip card adalah sebagai alat bayar konsumsi energi listrik

.Beberapa keuntungan yang dapat diperoleh oleh Pengelola Gedung daripenggunaan KWh meter pra-bayar di antaranya adalah:

1.      Mendapatkan uang kas lebih awal sebelum listrik diproduksi dan digunakan,sehingga dapat menambah likuiditas perusahaan ini.

2.      Pengendalian transaksi lebih mudah sehingga mengurangi kemungkinantagihan yang tidak terbayar dan pencurian listrik. Pemasaran listrik prabayarini dapat juga diserahkan pada pihak ketiga.

3.      Pengurangan overhead atau biaya yang diperlukan untuk pengecekankonsumsi listrik ke rumah-rumah atau konsumen lainnya.

Sedangkan bagi konsumen, sistem ini juga dapat menguntungkan yaitu :

1.      Pengendalian penggunaan listrik dapat lebih baik, karena pembayaran yangdilakukan diawal dapat digunakan untuk membatasi konsumsi

2.      Perbaikan sistem pengukuran karena perangkat elektronik yang digunakanadalah elektronis dengan ketelitian dan keamanan yang lebih tinggi

3.      Mengurangi kesalahan penagihan yang disebabkan human error.

Prinsip Kerja Kwh Meter Prabayar Chip Card

Chip card dapat digunakan sebagai alat pembayaran rekening listrik denganmengembangkan Kwh meter Elektronik Digital yang dilengkapi dengan perangkatpembaca kartu serta perangkat transaksi lunak berbasis smart card. Kwh meter akanberoperasi berdasarkan nilai kredit yang dimasukkan (download) dari chip cardkedalam register Kwh, dan selanjutnya nilai kredit tersebut dijadikan acuan untuk mengontrol bekerjanya Kwh meter. Nilai kredit didalam register akan dikurangisecara bertahap sebanding dengan nilai energi listrik yang telah dikonsumsi(digunakan).

Jika isi register telah habis maka Kwh meter harus segera diisi kembali(register sisa pulsa sama dengan 10%) maka ada alarm (LED ON), dan jika setelah jangka waktu yang telah ditetapkan belum juga diisi nilai kreditnya maka Kwh meterakan memutus saklar pemutus atau Internal Contactor sehingga supply daya terputus.Pengisian pulsa listrik kedalam smart cardmenggunakan Portable Terminal yangkoneksi dengan Perangkat Lunak Sinkronisasi Dan Billing Sistem yang telah diinstaldi Komputer (Master Station).

Perbedaan Kwh Meter Prabayar Rakitan Dengan Kwh Meter Prabayar PLN.

Perbedaan yang dapat dilihat dari kedua alat yaitu antara Kwh Meter Prabayar Rakitandengan Kwh Meter Prabayar PLN adalah :

1.      Kwh Prabayar Rakitan mengguakan Kwh Meter analog, sedangkan KwhMeter Prabayar PLN menggunakan Kwh Elektronik 

2.      Kwh Prabayar Rakitan menggunakan sensor optocoupler untuk menghitungdaya beban pemakaian, sedangkan Kwh Prabayar PLN langsung menggunakanrangkaian otomaris yang sudah digabungkan dengan Kwh elektronik 

3.      Kwh Prabayar Rakitan menggunakan Keypad 4x4 sebagai interface untuk pengisian voucher listrik, sedangkan pada Kwh Prabayar PLN menggunakanperangkat pembaca kartu (Chip Card Reader) dan ada juga yang menggunakankeypad 4x4 sebagai interfacenya.

DAFTAR RUJUKAN :

http://ml.scribd.com/doc/81680551/Kwh-Digital

http://alpinpbcs.wordpress.com/2011/09/25/prinsip-kerja-kwh-meter/

http://www.scribd.com/doc/38673907/Prinsip-Dasar-Kwh-Meter