Pembangkit Tegangan Tinggi AC (High Voltage AC) Frekuensi Tinggi Untuk Produksi Ozon

Pembangkit tegangan tinggi AC (High Voltage AC) menggunakan frekuensi tinggi biasanya digunakan untuk menghasilkan gas ozon pada suatu reaktor ozon. Produksi ozon dapat meningkat seiring dengan semakin besar frekuensi pada pembangkit tegangan tinggi AC tersebut. Jika pada artikel sebelumnya telah dibahas mengenai pembangkit tegangan tinggi AC dengan frekuensi rendah menggunakan koil sepeda motor. Maka kali ini akan dibahas mengenai pembangkit tegangan tinggi AC dengan frekuensi tinggi menggunakan bahan ferit pada koil yang digunakan. Mamun untuk mendapatkan koil berbahan ferit sangatlah sulit akan tetapi kita dapat memanfaatkan batang ferit pada flayback yang rusak.Untuk melepas batang ferit pada flyback televisi yang rusak sangatlah mudah, cukup rebus di air mendidih selama 20 menit. Sehingga melepas batang ferit yang terpasang tidak menjadi suatu hal yang sulit. Pertama lepaskan besi pengait, kemudian tarik batang ferit pada bagian atas dan bawah sambil sedikit diputar dan tarik.

Apabila sudah terlepas maka kita dapat membuat lilitan koil sendiri, bila perlu pakai tempat lilitan bekas transformator 500mA untuk membuat lilitan koil sehingga dapat dimasukkan dengan mudah pada batang ferit tersebut.

Batang Ferit Bekas Flyback

Lilitan Pada Batang Ferit

Pada pembangkit tegangan tinggi AC ini digunakan ferit sehingga untuk frekuensi dapat digunakan frekuensi tinggi jauh diatas jangkauan 10 KHz, misalkan saja 25 KHz sehingga getaran gelombang yang dihasilkan osilator tidak akan menimbulkan kebisingan saat koil berfungsi. Untuk transistor switching pada koil dapat digunakan transistor 2N 3055 yang diparalel sehingga diperoleh arus yang cukup besar atau dapat pula menggunakan transistor power dengan daya yang lebih besar untuk switching koil seperti 2SC3858 sehingga akan sangat menghemat tempat daripada melakukan gabungan dari transistor 2N3055 yang terlalu banyak dan berlebihan.

Rancangan High Voltage AC Frekuensi Tinggi

Pembuatan pembangkit tegangan tinggi ini juga dilengkapi display seven segmen untuk menampilkan tegangan keluaran dari perangkat tersebut. Namun untuk dapat membaca tegangan maka sistem tersebut dalam pembacaan tegangan cukup menggunakan data nilai tegangan yang digunakan untuk sumber tegangan pada koil yang dapat diatur menggunakan rangkaian regulator tegangan adustable (yang dapat diubah-ubah). Sehingga dengan sedikit kalibrasi nantinya diharapkan data yang ditampilkan display seven segmen dan data tegangan sesungguhnya dari keluaran perangkat pembangkit tegangan tinggi AC tersebut dapat memiliki keakuratan yang cukup baik. Maka untuk melakukan kalibrasi diperlukan suatu probe tegangan tinggi dan osiloskop yang sudah terkalibrasi untuk membaca tegangan keluaran dari perangkat tegangan tinggi tersebut. Karena alat ukur seperti multitester baik digital ataupun analog tidak dapat membaca tegangan dengan baik dan akurat untuk tegangan AC dengan frekuensi tinggi pada jangkauan frekuensi tegangan AC lebih dari 10 KHz.

Uji display

Pada perangkat pembangkit tegangan tinggi ini koil yang dibuat adalah 2 buah yang lilitan sekundernya dirangkai seri supaya didapatkan tegangan yang lebih tinggi daripada cuma menggunakan 1 koil. Lilitan primer koil digunakan kawat email berdiameter kurang lebih 2,5 mm yang dirangkap 4 dan dililit sebanyak 16 lilitan, sedangkan untuk lilitan sekunder digunakan kawat email berdiameter 0.5 mm - 0.6 mm dililit sebanyak mungkin sesuai dengan kapasitas maksimal dari tempat lilitan sekunder supaya dihasilkan tegangan tinggi dengan arus yang cukup untuk generator ozon pada reaktor yaitu sekitar 100 mA sampai 500 mA. Untuk koil agar dapat bertahan lama alangkah baiknya dibuatkan suatu tempat seperti tangki yang didalamnya terdapat oli. Sehingga oli tersebut nantinya dapat digunakan sebagai isolator tegangan tinggi untuk mengurangi lucutan antar lilitan pada koil serta dapat berfungsi sebagai pendingin koil saat berfungsi.

Gambar tangki untuk rendaman koil dengan oli

Gambar koil ferit yang direndam oli tampak samping

Pemasangan dan instalasi tangki dan koil pada perangkat

Instalasi keseluruhan perangkat tegangan tinggi AC

Untuk pembuatan ozon dapat digunakan sebuah tabung kaca silinder atau berbahan pyrex supaya tidak mudah pecah, kemudian didalamnya dibuat lilitan kawat tembaga dari kabel kawat tunggal yang dikupas isolatornya kemudian dililit berbentuk spiral dan dimasukkan dalam tabung kaca dengan dihubungkan kabel sebagai terminal. kemudian sisiluar tabung dapat dilapisi dengan logam atau dapat dipakai aluminium foil yang diberi kabel sebagai terminal. Setelah itu tabung dapat dibungkus kembali menggunakan isolator. Maka reaktor pun telah jadi dengan dua buah terminal dan dapat diberi kipas untuk mengalirkan udara ke dalam tabung.

Pembuatan prototipe reaktor ozon sederhana

Pengujian kadar ozon (dalam ppm)

Setelah dilakukan pengujian kadar ozon dapat diketahui bahwa ozon yang dihasilkan mampu mencapai batas 9,64 ppm pada pemakaian setengah dari daya perangkat tersebut. Untuk pengujian dengan daya berlebih (dengan mengatur tegangan) belum dilakukan karena dikhawatirkan kaca reaktor dapat pecah mengingat saat pengujian setengah dari daya maksimal perangkat pada reaktor sudah terjadi lucutan yang berlebihan dan panas pada kaca reaktor. Pada penggunaan daya maksimal mungkin diperlukan reaktor ozon dengan spesifikasi lebih dari reaktor ozon tersebut.

Pembangkit Tegangan Tinggi AC ( High Voltage AC )

Perangkat High Voltage (HV) merupakan salah satu perangkat yang biasa digunakan untuk pembangkit ozon (generator ozon) melalui suatu rektor ozon. Pada perangkat High voltage bisa menggunakan tegangan AC ataupun DC. Untuk topik ini akan dibahas mengenai pembuatan HV dengan tegangan AC menggunakan osilator berfrekuensi rendah. Mengapa frekuensi rendah? Jawabnya karena jenis koil yang digunakan adalah terbuat dari inti besi atau lempengan besi yang disusun berlapis dan dililit kawat email seperti pada koil kendaraan bermotor khususnya sepeda motor. Koil sepeda motor merupakan salah satu koil yang sangat mudah didapatkan dan tersedia banyak dipasaran. Sehingga untuk membuat perangkat High Voltage AC ini kita tidak perlu membuat koil sendiri. Namun perlu dicatat bahwa untuk frekuensi osilator yang digunakan tidak boleh terlalu tinggi dan melebihi 10 KHz, karena mengingat bahan yang dipakai untuk koil terbuat dari inti besi bukan berupa bahan ferromagnetik seperti ferrit dan lain sebagainya. Sehingga untuk frekuensi osilator yang terlalu tinggi dapat menyebabkan panas yang berlebihan maka dapat menyebakan koil menjadi cepat panas dan terbakar. Oleh karena itu frekuensi rendah merupakan pilihan yang paling tepat untuk jenis koil seperti ini agar dapat digunakan untuk pemakaian perangkat dalam waktu yang cukup lama dan lebih tahan lama. Pada perangkat High Voltage ini frekuensi yang digunakan memiliki jangkauan antara 500 Hz sampai 4 KHz yang dapat diatur dengan trimpot variabel resistor. Perhatikan video  berikut:

Pengujian HV 1

Pengujian HV 2

Pada perangkat High Voltage untuk mengatur tegangan keluaran dari perangkat tersebut dapat dilakukan dengan dua cara. Untuk cara yang pertama adalah dengan mengatur tegangan atau amplitudo dari keluaran rangkaian osilator dengan suatu variabel resistor atau potensio. Cara yang satu ini tergolong sangat sederhana dan mudah seperti selayaknya nengatur tegangan melalui rangkaian pembagi tegangan dengan sebuah potensiometer atau resistor variabel lainnya. Namun cara mengatur tegangan keluaran perangkat High Voltage ini melalui tegangan keluaran dari osilator pada umumnya sering bermasalah dengan sulitnya dalam pengaturan tegangan untuk nilai-nilai tertentu dan sangat tidak stabil untuk tegangan yang dihasilkan apalagi untuk mencapai set tegangan yang sama untuk setiap pengaturan. Selain itu dapat mengganggu frekuensi keluaran dari perangkat High Voltage yang bersumber dari osilator tersebut. Akan tetapi model pengaturan perangkat High Voltage seperti ini tidak akan menjadikan suatu masalah pada suatu sistem yang tidak mengutamakan kestabilan pada tegangan keluaran jika cukup digunakan untuk penghasil ozon saja dengan kadar ppm yang tidak terlalu besar.

Untuk cara kedua pada pengaturan tegangan keluaran perangkat High Voltage yaitu dengan mengatur tegangan sumber yang masuk ke dalam koil pembangkit tegangan tinggi tersebut dalam hal ini adalah koil sepeda motor. Pada cara pengaturan seperti ini memerlukan suatu rangkaian tambahan atau regulator tegangan yang dilengkapi dengan penguat arus sehingga dapat digunakan untuk mengatur sumber tegangan atau catu daya yang masuk ke dalam koil dengan tegangan pada osilator dibuat konstan pada suatu nilai tertentu. Oleh karena itu, pada pengaturan seperti ini biasanya memerlukan biaya yang lebih besar, namun perangkat yang dihasilkan akan memiliki tingkat kestabilan yang lebih baik, dan sangat mudah untuk melakukan pengaturan tegangan pada keluaran perangkat High Voltage tersebut.

 Perangkat HV dengan pengaturan tegangan pada osilator (tampak atas)

 Perangkat HV dengan pengaturan tegangan pada osilator (tampak depan)

 Gambar penataan rangkaian osilator dan transistor pada HV

Gambar gabungan koil sepeda motor yang dipasang sejajar 

Power Supply Switching

Salah satu yang sering kita temui dalam peralatan elektronika akhir-akhir ini yaitu power supply switching. Selain bentuknya yang mungil, ringkas dan rapi, juga dapat memberikan manfaat lebih yaitu arus listrik yang dihasilkan cukup besar dibandingkan dengan power supply umum yang menggunakan inti besi apabila diperhatikan dari segi ukuran dimensi yang sama.

Pada power supply switching ini transformator yang digunakan khusus yaitu menggunakan trafo switching yang memiliki ukuran bervariasi tergantung dari besarnya kuat arus listrik yang akan dihasilkan. Untuk menghasilkan tegangan pada kumparan sekunder tranfo switching ini memerlukan suatu rangkaian khusus pada kumparan primernya, hal ini bertujuan agar mendapatkan frekuensi tegangan AC yang sangat tinggi (biasanya dalam orde diatas 25 KHz) sebagai masukan dalam kumparan primer trafo switching tersebut. Biasanya pada rangkaian primer trafo switching tersebut terdapat osilator khusus yang biasa digunakan yaitu osilator L-C atau menggunakan IC tertentu sebagai osilatornya. Sehingga osilator tersebut akan digunakan untuk mengendalikan transistor sebagai saklar atau dapat pula digunakan FET yang membuat suatu pulsa tegangan masukan dengan arus cukup besar yang dilewatkan pada kumparan primer trafo switching tersebut tentunya dengan frekuensi sama dengan frekuensi osilatornya tadi. Satu hal lagi yang wajib diketahui bahwa untuk mengasilkan pulsa dan tegangan masukan pada trafo switching tersebut, tegangan masukan yang berasal dari sumber AC 220 Volt / 50 Hz harus dijadikan tegangan DC terlebih dahulu dengan disearahkan menggunakan dioda dan kapasitor filter (polar / elektrolit), serta bila perlu ditambah dengan induktor, resistor daya besar dan kapasitor nonpolar untuk menyesuaikan arus listrik yang akan dilewatkan pada kumparan primer trafo switcing tersebut.  Dioda dan kapasitor yang akan digunakan untuk penyearah harus memiliki nilai yang disesuaikan dengan tegangan sumber agar tidak cepat rusak dan diwajibkan untuk melihat datasheet untuk dioda tersebut. Untuk pemakaian arus kecil dapat digunakan dioda IN4007 dan bila memerlukan arus lebih besar dapat digunakan dioda IN5408, BY 228, dan sejenisnya. Sedangkan pada kapsitor filter harus menggunakan tegangan kerja minimal 400 volt DC serta perhatikan betul polaritasnya.

Gambar dioda penyearah untuk rangkaian power supply switching
tipe BY-228.

Regulator Tegangan DC

Regulator tegangan dalam perangkat dan rangkaian elektronika sangatlah penting, karena hal ini sangat mempengaruhi kinerja dan stabilitas dari suatu perangkat yang ada. Apabila suatu perangkat tidak dilengkapi suatu komponen yang mendukung untuk regulasi catu daya maka tidak heran apabila suatu perangkat tersebut tidak akan bertahan lama, meskipun pada saat awal pembuatan perangkat tersebut terlihat normal.

Regulator selain bertugas untuk mengatur tegangan memiliki fungsi khas yaitu untuk menjaga kestabilan level tegangan dari suatu catu daya yang digunakan, sehingga dengan suatu pembebanan tertentu maka hasil keluaran dari suatu regulator tegangan akan lebih stabil dan mempertahankan level tegangan tersebut sesuai dengan batasan level tegangan pada tiap regulator sampai batas maksimum arus yang mampu diberikan oleh keluaran dari suatu regulator tegangan tersebut. sehingga tidak heran apabila suatu perangkat yang telah dilengkapi regulator tegangan, keluaran masih tetap turun dibawah batas level tegangan tersebut karena telah melampaui batasan arus listrik yang mampu diberikan oleh suatu regulator tegangan akibatnya pada komponen regulator tegangan terjadi panas yang berlebihan (overheat) yang berakibat merusak regulator tegangan itu sendiri apabila digunakan dalam waktu yang lama. Biasanya untuk mengantisipasi penurunan tegangan akibat arus listrik yang dibebankan melebihi dari batasan kemampuan regulator dapat ditambahkan suatu transistor sebagai penguat arus dengan catatan bahwa arus dari sumber yang masuk ke regulator harus lebih besar dari batasan arus maksimum regulator tegangan itu sendiri.