Rekonstruksi peran pendidikan SMK tahun 2030, Sebuah renungan setelah lebih 15 tahun reformasi sistem pendidikan.

 

Rekonstruksi peran pendidikan SMK tahun  2030,

Sebuah renungan setelah lebih 15 tahun reformasi sistem pendidikan.

 

Agus Salim, MT (Widyaiswara P4TK Malang)

agussali@yahoo.com

 

Abstrak

Pendidikan vokasi pada dasarnya pendidikan yang diharapkan dapat mempersiapkan tenaga kerja terampil sebagai operator, teknisi maupun tenaga ahli diperusahaan, instansi pemerintah atau swasta bahkan kemungkinan dapat berkiprah secara profesional (sebagai engineering) ditingkat internasional. Tahun 2030 menjadi titik starting bagi Indonesia  menuai era golden opportunity dimana kelak kita akan mempunyai SDM yang berkualitas tinggi, mandiri dan mempunyai kompetensi professional yang teruji jika sejak 15 tahun yang lalu hingga sekarang dan seterusnya secara serius harus dipersiapkan. Dan lembaga pendidikan adalah sasaran pengemban amanah mulia ini. Oleh karenanya pendidikan yang mengarah pada vokasi menjadi sangat dituntut inovasinya.

Kata kunci: Kurikulum, Golden opportunity dan Pendidikan Vokasi.

 

Tantangan  pengembangan  SMK

Tahun 1960 hingga tahun 70-an, seleksi siswa masuk STM lebih ketat daripada masuk SMA. Dalihnya waktu itu, tamatan STM disamping dapat kesempatan bekerja juga terbuka melanjutkan ke perguruan tinggi negeri. Kala itu Sekolah Teknik (ST) yang sederajat SMP ketentuannya selain langsung bekerja dapat melanjutkan ke STM sedangkan jika masuk ke SMA tidak ada kelonggaran yang sama dengan SMA. Pasang surut perhatian pemerintah dalam membuat model sokolah untuk membentuk lulusan siap kerja telah dilakukan. Sebegitu jauh hingga 15 tahun reformasi sistem pendidikan Indonesia, sejak Mei 1998 hingga sekarang 2015 berbagai prestasi dan kelemahan tentu mewarnai perjalanan reformasi. Beberapa kasus yang ditemui di Industri multi nasional di Jababeka sejak lima tahun terakhir penerimaan karyawan sebagai operator tidak mengutamakan lulusan SMK yang terkait tetapi cenderung mengambil dari SMA atau SLTA secara umum. Dalih penguatnya adalah: bahwa lulusan SLTA dari disiplibn ilmu apa saja dapat di latih dalam waktu 3 bulanan dan hasilnya mereka mampu mengejar kompetensi kerja yang dibutuhkan sebagai oprator. Di Rungkut Surabaya justru kualitas anak SMK dipertanyakan, mengapa  skill dasar anak SMK jauh berbeda pada sepuluh tahun terakhir? Dinamikanya sangat kentara, beberapa SMK yang mengaku bertaraf SBI atau SMK unggul lain mengaku merasa sangat nyaman dengan kinerja lulusannya karena hamper diatas 60-80% mereka dapat melanjutkan ke perguruan tinggi baik negeri maupun swasta dengan berbagai program studi unggulan termasuk diantaranya kedokteran, hukum dan lainnya diluar background pendidikan sebelumnya. Sebaliknya, masih ada SMK 4 tahun yang tetap konsisten menjaga baku mutu anak didiknya untuk fokus lulusannya dipersiapkan untuk serius mengisi lapangan kerja secara profesional. Akhirnya pertanyaan jangka panjangnya adalah: Akan fokus kemana SMK tahun 2030? Adalah sebuah rekayasa mimpi yang diusulkan oleh ekonom Nouriel Roubini sebagai tantangan untuk dijawab oleh kurikulum global (K13) seperti digambarkan dalam:“Goodby China, Hello Indonesia” !!

Statistik tenaga kerja SMK, Jatim.

Semangat yang terlanjur mengapresiasi pada Sekolah Menengah Kejuruan(SMK) yang telah menyiapkan lulusannya mampu berkompetitif dalam mengisi kebutuhan tenaga kerja atau minimal mudah terserap kerja, ternyata belum sepenuhnya benar. Para lulusan SMK justru terbanyak menjadi pengangguran (bekerja tidak sesuai dengan kompetensi yang didapatkan saat belajar). Berdasarkan data terakhir BPS (Badan Pusat Statistik) Jatim menunjukkan tertinggi Tingkat Pengangguran Terbuka (TPT) yang berasal dari lulusan SMK. Yang tidak disangka, pengangguran dari lulusan SMU justru lebih kecil dibandingkan jumlah pengangguran lulusan SMK. Menurut Kepala Statistik Kependudukan Bidang Statistik Sosial, BPS Jatim. Kadarwati, data tersebut adalah hasil survei dari BPS per Agustus 2008. Disebutkan bahwa pengangguran lulusan SMK di Jatim mencapai 16,94%, kemudian SMA 12,99%, Universitas 10,83% , diploma(I/II/III) 10,42%, SMP 7,71% , dan SD 2,86%. Sementara pengangguran secara keseluruhan di Jatim sebesar 6,42%, atau sebanyak 1,3 juta orang dari 20,18 juta angkatan kerja.

 

Tabel 1. Komposisi sebaran tenaga kerja

 

Bandingkan di Bandung Jabar, dari  jumlah total lulusan SMK Negeri di Kota Bandung tahun 2008 yang berjumlah 3058 siswa, sebanyak 2050 siswa atau 67.04% dari jumlah lulusan telah bekerja. Kata kuncinya: keterserapan lulusan, kualitas guru, ketersediaan sarana prasarana akan sangat mempengaruhinya.

Beberapa waktu yang lalu kita terhenyak oleh prediksi dari McKinsey bahwa Indonesia akan menjadi “Kekuatan 7 besar ekonomi dunia pada 2030” dan bahkan akan melampaui Inggris dan Jerman. Dengan jumlah penduduk yang saat ini mencapai lebih dari 237 juta jiwa, Indonesia dipandang sebagai negara dengan pertumbuhan kelas menengah cukup tinggi. Pada 2030 diperkirakan jumlah penduduk dengan pengeluaran $2-4 per hari akan mencapai 91,49 juta, antara $4-6 per hari sekitar 27,8 juta, $6-10 sekitar 11,88 juta dan $10-20 per hari sekitar 3,09 juta. Potensi yang besar dari kelas menengah tersebut merupakan penopang pertumbuhan ekonomi Indonesia. Makanya tidaklah mengherankan apabila banyak ahli memprediksi ekonomi Indonesia  akan tumbuh pada kisaran 6-8% per tahun selama dua dasawarsa yang akan datang. Tentu saja dengan beberapa persyaratan pertama, ketersediaan SDM berkualitas mendukung tumbuhnya industri. Pada 2030 diperkirakan harus tersedia 65 – 115 juta tenaga kerja terampil. Kedua perhatian terhadap sektor pertanian sebagai penopang  supply bahan baku industri. Ketiga adalah sektor industri yang kuat ditandai oleh kepastian hukum dan hubungan industri antara buruh dan pemilik perusahaan yang sehat.

 

 

 

Gambar 1: On the Job training atau pendidikan di industri (dual system) bagi siswa SMK adalah wujut nyata system pendidikan vokasi yang paling efektif.

 

Kebijakan rasio SMA:SMK 30:70 yang mentah

Menilik catatan utama,  menjadi sangat rasional kebijakan pemerintah waktu itu dengan cepat mengubah komposisi SMK:SMA menjadi 55:45 secara gradual. Rencana Strategis (Renstra) Depdiknas 2005-2009 dinyatakan bahwa rasio pendidikan menengah kejuruan dan pendidikan menengah umum ditargetkan sebesar 50:50 pada tahun 2010 dan 70:30 pada tahun 2015. Meski awalnya ditentang banyak pihak, tetapi justru kebijakan tersebut pantang mundur dilanjutkan dengan mendorong berdirinya sekolah vokasi dan community college. Kita ingin mengambil contoh sistem pendidikan di Jerman yang berhasil menyiapkan tenaga terampil.Suatu saat pada tahun 2008 pejabat Holchim Indonesia mengapresiasikan kebijakan ini 70% SMK : 30% SMA

adalah track pendidikan yang cocok dan dibutuhkan Indonesia menuju 2030 nanti. Negaramu akan kaya jika SMK disiapkan dengan serius hanya untuk mengisi lapangan kerja terampil yang profesional. Pajak untuk Negara akan semakin memenuhi pundi-pundi, jika para lulusan SMK langsung bekerja sesuai dengan kompetensinya dan memperoleh upah yang layak sebagai operator yang mumpuni . Tetapi sebaliknya, negaramu akan bangkrut kalau jumlahnya SMA tetap 70 % disbanding SMK. Ingat, SMA sejatinya hanya dipersiapkan untuk jenjang ke pendidikan tinggi. Indonesia masih harus terbebani anggaran 4 tahun lagi untuk membiayai untuk tamat S1. Sebagai komparasi, di Swiss tahun 2000-an jumlah sekolah menegah atas sekitar 80% SMK kata Thomas Ulrich. Ekonom Nouriel Roubini meyakinkan kita dengan ungkapan :“Goodby China, Hello Indonesia” !!

 

 

Gambar 2: Grafiks usia  produktif tenaga kerja Indonesia mencapai puncaknya tahun 2030

SDM kita akan dititik produktif di kisaran tahun 2020-2030. Bayangkan, saat itu Indonesia Dependency Rationya reversal ke arah super produktif. Kelompok umur yang paling besar di Indonesia, yang saat ini belum produktif, tahun 2025 mendadak akan menjadi produktif. Tidak mengherankan jika  tahun 2020 Indonesia mulai masuk sebagai Top 10 Largest Economies.

 

Tabel 3. Tahun 2030 Indonesia menjadi Top 5 Largest Economies.

 

“The Next 100 Years” yang ditulis George Friedman, pertama, mengapa anak muda Singapura menyebut 2030? Pada tahun ini, salah satu (atau satu- satunya) negara superpower akan memasuki titik balik siklusnya dalam hal krisis, krisis ekonomi besar dan krisis sosial. Negara itu adalah Amerika Serikat, AS atau US Sejak The Great Depression, atau bahkan sejak Declaration of Independence, 1776, AS memiliki siklus sekitar 50 tahunan yang menandakan suatu titik balik atau titik geser atau perubahan, jika memang tidak terbalik.

 

Visi Indonesia 2030: Penguasa Dunia?

Untuk meniti tujuan jangka panjang tersebut telah dikenalkan beberapa rancangan dengan bentuk visi yang telah

dinyatakan bahwa :

1.    perekonomian Indonesia akan menjadi kekuatan nomor 1 di dunia pada tahun 2030 diikuti China, India, Amerika Serikat dan Uni Eropa

2.    jumlah penduduk sebesar 285 juta jiwa,

3.    PDB Indonesia bisa mencapai 5,1 triliun $US.

4.    Pendapatan perkapita US$ 180.000 per tahun

 

Menurut Renald Kasali, Jusman Syafii, Thee Kwan Gie, dan satu lagi pengusaha muda dalam program rutin “Economic Challenges”  di stasiun Metro TV. Acara yang dipandu Suryopratomo itu diberi tema “Nostradamus Ekonomi Indonesia” memang menghadirkan para pemangku kepentingan di negeri ini. Jumbuh dengan diskusi tersebut Visi indonesia 2030 diusulkan oleh sejumlah pakar yang tergabung dalam Yayasan Indonesia Forum yang dipimpin oleh Chaerul Tanjung dan diisi sejumlah pakar dari berbagai lintas disiplin dengan target menekankan pada pentingnya inovasi untuk memajukan ekonomi Indonesia.

Untuk mencapai cita-cita dan impian ini, beberapa asumsi harus dapat tercapai, yaitu:

1.    pertumbuhan ekonomi riil rata-rata 7,62 %/tahun

2.    laju inflasi 4,95 %/tahun

3.    pertumbuhan penduduk rata-rata 1,12 % per-tahun.

 

Jika seluruh komponen bangsa bekerja sama dengan bersinergi untuk mengelola berbagai keunggulannya seperti sumber daya alam serta menyelesaikan persoalan-persoalan di dalam negeri, maka impian ini pasti akan berhasil. Beberapa persoalan tersebut di antaranya adalah: mewujudkan masyarakat yang beradab dan berkualitas, menciptakan kehidupan masyarakat demokratis, mewujudkan keamanan/kesatuan dan kedamaian, dan pembangunan yang adil dan berkelanjutan.

Menurut Haryono Suyono, sukses dari impian visi Indonesia 2030 mengharuskan pemerintah bersama-sama masyarakat untuk mempersiapkan sumber daya manusia bermutu, lewat bidang pendidikan dan pelatihan selama 15 tahun pertama. Cita-cita ini hanya akan bisa terwujud jika kita semua komit memberi perhatian dan prioritas yang tinggi terhadap bidang pendidikan, terutama di bidang ilmu murni dan terapan, ilmu komputer dan elektronika, selain juga pendidikan budi pekerti dan pengetahuan global.

 

Menurut Direktur Jenderal Pendidikan Menengah Achmad Jazidie mengatakan, pada tahun 2030 diperkirakan jumlah tenaga kerja terampil yang harus disediakan sekitar 113 juta.

“Untuk mengatasipasi jumlah angkatan kerja terampil ini tentunya harus di upayakan berbagai terobosan, Kementerian pendidikan dan kebudayaan mengupayakan itu dengan peningkatan akses, mutu, dan relevansi,” katanya, Senin (17/3).Salah satu upaya yang dilakukan oleh Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan adalah dengan Kebijakan Pendidikan Menengah Universal (PMU) yang diluncurkan pada tahun 2013. PMU adalah suatu kebijakan yang memberikan kesempatan seluas-luasnya kepada seluruh warga negara RI untuk mengikuti pendidikan menegah yang meliputi SMA, SMK, dan sederajat bermutu. “Dia mengungkapkan PMU difasilitasi oleh Pemerintah untuk menampung semua penduduk usia sekolah menengah. Pembiayaan PMU ditanggung bersama oleh pemerintah daerah, dan masyarakat,” ujar Achmad.
PMU sangat penting dan memanfaatkan bonus demografi Indonesia sebagai modal sumberdaya manusia. Menjaga kesinmabungan dan konsekuensi logis keberhasilan wajib belajar pendidikan dasar 9 tahun. “Wajib belajar memiliki korelarasi positif dengan pertumbuhan ekonomi, daya saing, kesehatan, dan pendapatan,” katanya.

Pendidikan memiliki kontribusi positif terhadap kehidupan bersosial dan berpolitik, dan usia lulus SMP/Sederajat, menurut peraturan perundangan yang berlaku masih belum layak bekerja, sehingga bila tidak sekolah akan memiliki dampak sosial yang kurang baik.  Keberhasilan program wajib belajar 9 tahun telah ditunjukkan dengan tingginya Angka Partisipasi Kasar (APK) SMP tahun 2012 sebesar 98,20%, sementara APK tingkat pendidikan menengah baru mencapai 76.01%. Ini berarti terdapat 22,20% lulusan tingkat SMP atau sederajat yang belum tertampung di tingkat pendidikan menengah. “Rendahnya APK pada jenjang pendidikan menengah disebabkan karena kendala geografis, sosial, ekonomi, dan budaya.

Dengan Program PMU diharapkan APK pendidikan menengah akan mencapai 97,0% pada tahun 2020,” kata Achmad.

Perubahan sasaran rasio SMA dan SMK tersebut akan berdampak penyediaan dana yang cukup besar yang harus disediakan oleh pemerintah untuk pembangunan infrastruktur dan penyediaan tenaga kependidikan. Dampak lainnya adalah perguruan tinggi yang selama ini ada lebih banyak menampung lulusan SMA dengan proporsi jurusan ilmu sosial jauh lebih besar jika dibandingkan jurusan teknologi. Sementara itu, pengalaman sejumlah negara menunjukkan bahwa kemajuan suatu negara tidak semata-mata karena penekanan pada pendidikan menengah umum atau kejuruan.

 

Kurikulum 2013

 Kurikulum 2013 (baca: SMK) merupakan penyempurnaan kesiapan masa depan calon tenaga kerja yang harus dilakukan, harus!, tidak bisa tidak. Kurikulum selalu perlu disesuaikan dengan kebutuhan lulusan baik untuk jangka pendek maupun jangka ekstra panjang. Sementara kurikulum yang berjalan kondisi saat itu (kurikulum tingkat satuan pendidikan) disebut berbasis kompetensi, tapi kenyataannya masing-masing kompetensi itu masih dipisah-pisah. Misalnya antara ranah sikap, keterampilan, dan pengetahuan tidak terpadu menjadi satu kompetensi yang jelas dan terukur. Oleh karena itu perlu disiapkan secara terpadu dan berkelanjutan dengan tetap mengembangkan 8 standar pendidikan yang telah ditetapkan.

"Menjadi satu kesatuan tidak dipisah-pisah. Tapi kenyataan ada pelajaran khusus untuk meteri sikap, ada mata pelajaran khusus untuk pengetahuan dan ada mapel khusus untuk keterampilan. Itu tidak benar, harusnya diblanded(dicampur) jadi satu," kata Alkaf, 2013 saat itu.

Rendahnya nilai evaluasi belajar anak-anak Indonesia berdasarkan hasil penelitian TIMSS 2011 dan PISA secara internasional belum bisa dijadikan alasan untuk pergantian kurikulum. Sebab rendahnya nilai karena kita belum memiliki guru-guru yang berkualitas. Kalau saja pemerintah fokus dalam pelatihan guru, niscaya nilai-nilai itu akan terangkat dengan sendirinya. Sebab pada dasarnya, anak Indonesia adalah anak-anak yang cerdas. Perlu guru yang cerdas pula untuk mengajari mereka. Cara mengajar guru itu kunci perubahannya.

Meskipun terlambat, ide untuk mendirikan lebih banyak sekolah vokasi dan politeknik perlu mendapat apresiasi. Tantangan terbesar adalah menyadarkan masyarakat agar mengubah mindset terhadap gelar kesarjanaan. Dengan telah disyahkannya Kerangka Kualifikasi Nasional Indonesia (KKNI) melalui Peraturan Presiden Nomor 8 Tahun 2012, maka gelar kesarjanaan menjadi tidak penting dan kompetensi menjadi lebih relevan. Dalam kontek regional-internasional, kita tidak memiliki banyak waktu. Tahun 2015 dengan komitmen “Asean Single Community” dan penerapan “Mutual Recognation Arrangement” menjadi tantangan tersendiri.  Pada masa tersebut, menjadi sulit untuk kita dalam “memproteksi” pasar tenaga kerja Indonesia agar tidak kebanjiran tenaga asing (Agus Sartono, MBA22 March 2014).

Kapasitas lulusan SMK 2030

Kemendikbud saat itu 2013 memperkirakan jumlah lulusan Sekolah Menengah Kejuaran akan mencapai 4 juta orang per tahun mulai 2020 mendatang. Angka itu merupakan hasil penghitungan deret ukur mengingat pada saat ini setiap tahunnya Indonesia telah menghasilkan 2,7 juta lulusan SMK dan madrasah, kata Sekretaris Direktorat Jenderal Pendidikan Menengah Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Mustaghfirin Amin, kala itu.

Amanah untuk Guru

Jikalau angka capaian lulusan SMK tahun 2020  tersebut merupakan amanah yang ditujukan untuk para guru sangat relevan jika pemerintah sekaligus masyarakat ikut mendukung upaya pengembangan, perbaikan serta membuka kesempatan para guru untuk berkreativitas yang lebih intensif terarah dan maju.

Adalah langkah yang sangat strategis yang telah dirancang oleh pemeintah bahwa status guru diarahkan menjadi tenaga profesi sehingga dengan status tersebut secara otomatis kinerja guru dituntut professional.

Istilah professional disini diterjemahkan secara bebas yaitu guru dalam kehidupannya mampu berkarya (perform) sesuai dengan kompetensinya sebagai guru dengan skill competence tertentu (dengan bukti telah lulus uji kompetensi yang dilakukan oleh lembaga profesi terkait dan diakui secara nasional) sehingga dalam keseharian kehidupannya tercukupi kebutuhan minimalnya atau kebutuhan dasar kehidupannya (layak sandang, pangan dan papan).

 Grading ketenagaa-kerjaan berdasarkan jenjang pendidikan  program vokasi seperti pada gambar 3 berikut.

 

Sumber: http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/Dirjen%2520Dikti_Kebijakan

Gambar 3:  Grading tenaga kerja  menurut KKNI.

 

Jika grade ini  dibaca, maka tugas pemerintah maupun masyarakat  seyogyanya mempersiapkan lulusan SMK untuk menjadi grade 2 operator level 2. Selanjutnya untuk pendidikan vokasi tingkat tinggi yaitu D4 atau S1T (terapan) pada grade 6 sebagai teknisi atau analis.

Selanjutnya, bagi tenaga pendidiknya harus secara serta merta menyesuaikan kebutuhan kompetensi yang dituntut untuk proses kegiatan belajar mengajarnya maka harus mempunyai kompetensi yang telah ditentukan sesuai dengan profesi guru yang telah ditetapkan dalam Undang-Undang No 20 Tahun 2003 selanjutnya  Peraturan Menteri Keuangan (PMK) tahun 2012 nomor 34/PMK.03/2012  yang mengatur tentang tunjangan bagi guru dalam usaha meningkatkan kelayakan hidup sebagai pemegang profesi guru. Namun demikian semua guru harus mampu mengembangkan kompetensi profesi sepanjang waktu sebagai upaya meningkatkan inovasi dan kreativitas dalam berkarya atau unjuk kerja (perform) pada proses kegiatan belajar mengajar

 

Gambar 3: Kompetensi profesi guru mata pelajaran.

 

Guru yang dapat mengikuti Sertifikasi Guru melalui PPGJ harus memenuhi persyaratan Lengkap Baca PPG 2015 Ini syaratnya sebagai berikut.
1.    Memiliki Nomor Unik Pendidik dan Tenaga Kependidikan (NUPTK).

2.    Guru yang belum memiliki sertifikat pendidik dan masih aktif mengajar di sekolah di bawah pembinaan Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, kecuali guru PendidikanAgama.

3.    Guru yang telah memiliki sertifikat pendidik dengan ketentuan:

a.  Guru PNS yang sudah dimutasi sebagai tindak lanjut dari Peraturan Bersama Menteri Pendidikan Nasional, Menteri     Negara Pendayagunaan Aparatur Negara dan Reformasi Birokrasi, Menteri Dalam Negeri, Menteri Keuangan, dan Menteri Agama Nomor 05/X/PB/2011, Nomor SPB/03/M.PAN-RB/10/2011, Nomor 48 Tahun 2011, Nomor 158/PMK.01/2011, Nomor 11 Tahun 2011 tentangPenataan dan Pemerataan Guru Pegawai Negeri Sipil dan Permendikbud Nomor 62 Tahun 2013. tentang Sertifikasi Guru dalam Jabatan dalam Rangka Penataan dan Pemerataan Guru,harus memiliki Surat Keputusan Mutasi dari Bupati/Walikota. 

b.    Guru bukan PNS yang sudah dimutasi oleh yayasan pada bidang studi sertifikasi yang berbeda karena alasan linieritas, diusulkan oleh kepala sekolah dan disetujui oleh kepala dinas pendidikan provinsi/kabupaten/kota.

 4.    Memiliki kualifikasi akademik sarjana (S-1) atau diploma empat (D-IV) dari program studi yang terakreditasi atau minimal memiliki izin penyelenggaraan.

5.    Guru bukan PNS pada sekolah swasta yang memiliki SK pengangkatan sebagai guru tetap dari penyelenggara pendidikan (guru tetap yayasan/GTY), sedangkan guru bukan PNS pada sekolah negeri harus memiliki SK pengangkatan dari Bupati/Walikota. Guru bukan PNS tersebut harus sudah kerja minimum 2 tahun secara terus menerus yang dibuktikan dengan SK dimaksud. 

6.    Pada tanggal 1 Januari 2016 belum memasuki usia 60 tahun.

7.    Sehat jasmani dan rohani dibuktikan dengan surat keterangan sehat dari dokter. Jika peserta diketahui sakit pada saatdatang untuk mengikuti workshop yang menyebabkan tidak mampu mengikuti kegiatan workshop, maka LPTK berhakmeminta pemeriksaan ulang terhadap kesehatan peserta tersebut. Jika hasil pemeriksaan kesehatan menyatakan peserta tidak sehat, LPTK berhak menunda atau membatalkan keikutsertaan yang bersangkutan dalam workshop.

 

Kesimpulan

1.  Proporsi penduduk usia produktif pada 2030 sangat mendorong tercapainya Indonsia sebagai ekonomi global.

2.    SMK segera mencanangkan dan secara focus lulusannya diprioritaskan untuk mengisi lapangan kerja tingkat mengah.

3.   Kurikulum 2013 menjadi semangat menggeser pola KBM di SMK sehingga lulusannya semakin kompetitif, percayadiri untyuk mengisi pembangunan dan kemakmuran tahun 2030 bahkan inilah langkah kogkrit terciptanya model pendidikan yang efektif.

 

 

Referensi:

1.    http://terbittop.com/?p=1014

2.    http://birokrasi.kompasiana.com/2011/02/08/visi-indonesia-2030-penguasa-dunia-338542.html

3.    World population forecasts tend to have an error range of +/- 5% in 2030 and +/- 14% in 2050.

4.    Perpres 4 tahun 2015

5.    Renstra Kemdikbud 2015

PENGGUNAAN GPS NAVIGATION DALAM PERJALANAN

PENGGUNAAN GPS NAVIGATION

DALAM PERJALANAN

 

Oleh : Nurhadi Budi Santosa, M.Pd.

Widyaiswara PPPPTK BOE Malang

 

Abstrak

 

GPS atau Global Positioning System, merupakan system navigasi berbasis satelit yang dikembangkan pertama kali oleh Departemen Pertahanan Amerika. GPS terdiri dari 3 segmen: Segmen angkasa, Segmen kontrol/pengendali, dan Segmen pengguna. Segmen angkasa terdiri dari 24 satelit yang beroperasi dalam 6 orbit pada ketinggian 20.200 km dan inklinasi 55 derajat dengan periode 12 jam. Perangkat GPS menerima sinyal yang ditransmisikan oleh satelit GPS. Dalam menentukan posisi, kita membutuhkan paling sedikit 3 satelit untuk penentuan posisi 2 dimensi (lintang dan bujur) dan 4 satelit untuk penentuan posisi 3 dimensi (lintang, bujur, dan ketinggian).

Semakin banyak satelit yang dapat diterima maka akurasi posisi kita akan semakin tinggi. Untuk mendapatkan sinyal tersebut, perangkat GPS harus berada di ruang terbuka. Menggunakan GPS memang sangat bermanfaat, tetapi kita perlu memperhatikan beberapa hal agar GPS berfungsi sebagaimana mestinya, sehingga perjalanan kita tidak terganggu.

Karena cara kerjanya tergantung pada satelit, tentu hasil yang kita dapatkan tidak selalu akurat. Ada faktor-faktor lain yang mempengaruhi keakuratannya, yang bisa jadi kondisi dan posisi kita apakah di tanah lapang, atau terhalang bangunan. Kadang mendung yang tebal juga dapat menghalangi sinyal satelit ke GPS.

 

Kata Kunci : Global Positioning System, system navigasi

 

Apa itu GPS dan cara kerjanya?

GPS adalah kependekan dari Global Positioning System, merupakan system navigasi berbasis satelit yang dikembangkan pertama kali oleh Departemen Pertahanan Amerika yang didukung oleh 27 jaringan satelit.

GPS terdiri dari 3 segmen: Segmen angkasa, Segmen kontrol/pengendali, dan Segmen pengguna. Dimana segmen angkasa terdiri dari 24 satelit yang beroperasi dalam 6 orbit pada ketinggian 20.200 km dan inklinasi 55 derajat dengan periode 12 jam (satelit akan kembali ke titik yang sama dalam 12 jam). Satelit tersebut memutari orbitnya sehingga minimal ada 6 satelit yang dapat dipantau pada titik manapun di bumi ini. Satelit tersebut mengirimkan posisi dan waktu kepada pengguna seluruh dunia.

Setiap satelit mentransmisikan dua sinyal yaitu L1 (1575.42  MHz) dan L2 ( 1227.60 MHz). Sinyal L1 dimodulasikan dengan dua sinyal pseudo-random yaitu kode P (Protected) dan kode C/A (coarse/aquisition). Sinyal L2 hanya membawa kode P. Setiap satelit mentransmisikan kode yang unik sehingga penerima (perangkat GPS) dapat mengidentifikasi sinyal dari setiap satelit. Pada saat fitur “Anti-Spoofing” diaktifkan, maka kode P akan dienkripsi dan selanjutnya dikenal sebagai kode P(Y) atau kode Y.

Perangkat GPS yang dikhususkan buat sipil hanya menerima kode C/A pada sinyal L1 (meskipun pada perangkat GPS yang canggih dapat memanfaatkan sinyal L2 untuk memperoleh pengukuran yang lebih teliti).

Perangkat GPS menerima sinyal yang ditransmisikan oleh satelit GPS. Dalam menentukan posisi, kita membutuhkan paling sedikit 3 satelit untuk penentuan posisi 2 dimensi (lintang dan bujur) dan 4 satelit untuk penentuan posisi 3 dimensi (lintang, bujur, dan ketinggian).

Semakin banyak satelit yang dapat diterima maka akurasi posisi akan semakin tinggi. Untuk mendapatkan sinyal tersebut, perangkat GPS harus berada di ruang terbuka. Apabila perangkat GPS Navigation berada dalam ruangan atau kanopi dan daerah kita dikelilingi oleh gedung tinggi maka sinyal yang diperoleh akan semakin berkurang sehingga akan sulit untuk menentukan posisi dengan tepat atau bahkan tidak dapat menentukan posisi.

 

 

 

 

Gambar 1. Topologi jaringan GPS

 

Menggunakan GPS Navigation pada Mobil

Saat ini, GPS merupakan perlengkapan yang sangat diperlukan dalam mobil dan berkendara, terlebih lagi mobil yang memiliki teknologi terbaru yang dapat didukung oleh teknologi GPS yang akan sangat memudahkan pengemudinya.

Gambar 2. Contoh GPS Navigation

 

Menggunakan GPS memang sangat bermanfaat, tetapi kita perlu memperhatikan beberapa hal agar GPS berfungsi sebagaimana mestinya, sehingga perjalanan kita tidak terganggu. Selain akan memudahkan dalam menentukan arah, bagi kita yang tinggal di kota besar seperti Jakarta atau kota lain, fitur dalam GPS juga akan sangat membantu dalam mencari jalur alternatif untuk menghindari kemacetan.

Karenanya, banyak orang yang kini mengandalkan GPS sebagai salah satu fitur wajib dalam mobil. Berikut ini beberapa tips dalam menggunakan GPS mobil agar berfungsi optimal :

 

 

1. Pilih GPS yang memiliki fitur lengkap. Jika perlu, bisa membeli GPS dengan berbagai macam fasilitas yang memungkinkan kita untuk melacak dan melakukan perjalanan jauh tanpa harus tersesat.

 

2. Kenali fitur dalam GPS. Jangan sampai setelah membeli, kita tidak tahu cara menggunakannya.

 

3. Instal peta seperlunya saja, tidak perlu menginstal peta seluruh Indonesia pada GPS, meskipun kita bisa melakukannya. Jika kita menginginkan kelengkapan peta yang lebih detail, sebaiknya menginstal peta yang memiliki besaran yang paling besar.

 

4. Pilih peta yang jelas dan lengkap. Bagi yang tinggal di Malang, bisa menginstal peta Malang saja, atau wilayah lain di sekitar Malang atau daerah lain di pulau Jawa.

 

5. Sebelum mulai memanfaatkan fitur dalam GPS Navigation, pastikan kita telah menyalakan koneksi dan sudah mendapatkan sinyal dari satelit minimal 3 buah sinyal satelit.

 

6. Gunakan GPS Navigation dengan baik dan jangan sembarangan dalam memfungsikan fitur-fiturnya.

 

7. Untuk memulai, kita bisa menerapkan langkah berikut : masuk ke fitur map. Disitu akan menemukan tanda panah yang bergoyang-goyang. Tanda tersebut menunjukkan kedudukan kita saat ini dalam peta. Jika kita belum menginstal peta, kita bisa menghubungkannya dengan koneksi ArcGIS.

 

8. Kita bisa menyimpan lokasi yang berbentuk koordinat dalam GPS Navigation. Jika GPS Navigation kita masih baru, tentu tidak akan menemukan koordinat karena GPS Navigation masih kosong. Untuk memulainya, bisa membuat lokasi satu persatu.

 

9. Langkah pertama yang bisa dilakukan adalah menyimpan koordinat rumah kita. Kita bisa berdiri di teras rumah sambil menyalakan GPS Navigation dan menyimpan koordinat rumah kita dengan nama “rumah” atau sebagainya.

 

10. Ketika Kita bepergian ke suatu tempat yang sering dikunjungi, atau tempat lain yang sering kita kunjungi, kita bisa berhenti sejenak sambil menyimpan koordinat tempat tersebut, seperti kampus, kantor, gereja, atau tempat wisata.

 

11. Selain membuat mark berupa koordinat, kita juga bisa membuat garis di GPS. Kita bisa memulainya dengan mengendarai mobil sepanjang jalan. Selama perjalanan, GPS akan membuat garis yang menunjukkan arah yang kita ambil. Setelah itu, kita juga bisa menyimpannya dan menggunakannya lagi sewaktu-waktu.

 

12. Tempatkan atau pasang GPS Navigator kita ditempat yang sekiranya aman, mudah dijangkau dan tidak menghalangi pandangan saat berkendara.

 


Gambar 3. Tampilan awal GPS Navigation

 

Gambar 4. GPS Navigation siap dipergunakan

 

Gambar 5. GPS Navigation belum dapat sinyal satelit

Gambar 6. GPS Navigation sudah dapat sinyal satelit

 

Kelebihan GPS Navigation

Dalam kurun waktu 3 tahun terakhir, alat ini telah banyak memudahkan perjalanan penulis ke luar kota. GPS navigation  menuntun menemukan lokasi tujuan dengan detail, meski penulis belum pernah ke daerah yang dituju. Juga selama berkendaraan, GPS Navigation memberitahukan kondisi topografi yang akan kita lalui, apakah lurus, berbelok, tikungan tajam. Tanpa harus sering melihat layar GPS Navigation, kita sudah diperdengarkan suara dari alat GPS Navigation yang didahului suara peringatan ‘thuiiiinggg” “800 meter lagi belok kiri”, dan begitu 100 meter mendekati belokan secara otomatis suara akan keluar lagi, agar kita siap-siap mengikuti instruksi yang diberikan. Termasuk seandainya ada bundaran dengan jalan yang bercabang-cabang, GPS Navigation akan memberikan instruksi “100 meter lagi memasuki bundaran, ambil jalan keluar kedua”. Bahkan, GPS navigation ini bisa kita setting batas kecepatan tertinggi, misalnya 60 km/jam. Maka ketika laju kendaraan kita melebihi 60 km/jam, dengan sendirinya muncul peringatan suara “Anda melebihi batas kecepatan”.

Ketika kita keluar dari route yang ditentukan, maka GPS akan berbunyi, “keluar route”. Dan dengan segera GPS Navigation merefresh secara otomatis menunjukkan arah alternatif untuk menuju jalur yang dimaksudkan.  Secara otomatis  membutuhkan waktu sekitar 30 detik, namun kita bisa juga merefresh secara manual.

            Agar GPS Navigation selalu siap dengan data peta terbaru, maka perlu selalu di update datanya. Kita bisa download sendiri dari internet, karena banyak situs yang menyediakan peta GPS Navigation gratis, tergantung dari software yang kita gunakan. Jika merasa kesulitan kita bisa mendatangi toko GPS Navigation saat kita membeli untuk dibantu meng-update peta GPS Navigation kita. Pengalaman penulis untuk meng-update peta ini tidak dipungut biaya alias gratis.  

            Gunanya meng-update data peta GPS Navigation agar peta pada GPS Navigation kita terbarukan, sehingga saat kita berkendara dan ada perubahan arah jalur dari 2 arah menjadi 1 arah kita tidak akan kaget dan tidak akan salah jalan. Selain itu jika ada jalan baru seperti jalan lingkar misalnya akan terlihat di peta dan kita dapat melaluinya tanpa takut salah jalan.

 

Gambar 7. GPS Navigation dalam perjalanan

 Kekurangan GPS Navigation

Karena cara kerjanya tergantung pada satelit, tentu hasil yang kita dapatkan tidak selalu akurat. Ada faktor-faktor lain yang mempengaruhi keakuratannya, yang bisa jadi kondisi dan posisi kita apakah di tanah lapang, atau terhalang bangunan. Kadang mendung yang tebal juga dapat menghalangi sinyal satelit ke GPS Navigation. Kalau hal ini terjadi, maka GPS tidak valid lagi dan akan melenceng dari peta.

GPS Navigation hanya sebuah alat, sehingga saat akan dipergunakan untuk perjalanan jauh maka GPS Navigation akan otomatis mencarikan jalur tempuh  terpendek, sementara kita mungkin tidak menginginkan jalur tersebut, dan menginginkan jalur yang lain. Biar lebih jelasnya penulis mencoba berikan satu contoh : Misalkan kita mau perjalanan dari Malang ke Solo, kita telah memasukkan alamat yang akan dituju di Solo, maka jalur tempuh yang di sarankan GPS Navigation adalah yang terpendek. Jalur terpendek itu adalah Malang – Mojokerto – Jombang – Nganjuk – Ngawi – Sragen – Solo. Padahal kita menginginkan jalur via Blitar – Tulungagung – Trenggalek – Ponorogo – Wonogiri – Sukoharjo – Solo. Penulis pernah mencoba dan memaksa via Blitar walaupun GPS Navigation menyarankan via Mojokerto ternyata tidak bisa. Selalu meminta untuk memutar balik. Ini juga salah satu kelemahan atau kekurangan GPS Navigation.

Trik untuk mensiasati permasalahan diatas agar jalur yang akan kita tempuh sesuai keinginan adalah dengan cara memecah atau memisahkan jalur tempuh menjadi 2 bagian, misalkan GPS Navigation diseting dari Malang dengan tujuan Trenggalek dahulu. Tentukan saja sebuah jalan yang ada dikota Trenggalek walaupun kita belum pernah kesana. GPS Navigation akan mencari jalur terpendek lewat Blitar – Tulungagung – Trenggalek. Silahkan ikuti jalur yang disarankan GPS Navigation. Sebelum masuk kota Trenggalek sebaiknya kita berhenti dulu di tempat yang aman dan menseting ulang GPS Navigation. Tentukan atau ubah tujuan perjalanan ke alamat yang akan dituju di kota Solo. Setelah GPS Navigation mendapatkan jalurnya, silahkan ikuti. Jalur pasti akan melewati Trenggalek – Ponorogo – Wonogiri – Sukoharjo – Solo dimana sesuai dengan keinginan. Kita juga dapat mencoba-coba untuk perjalanan ke tempat-tempat yang lain yang kita inginkan.

Kelemahan yang lain dari GPS Navigation adalah data peta yang harus selalu update, sebab jika tidak maka akan ada peta jalan baru yang tidak masuk dan GPS Navigation tidak bisa mendeteksinya dan pasti akan melewatkan atau terlewati dalam pencarian jalur terpendek. Padahal jalur baru tersebut kadang sangat membantu kita dalam perjalanan karena jalan lingkar yang bebas kemacetan dan jalan terpendek.

 

Permasalahan yang ada saat menggunakan GPS Navigation

Model GPS Super Spring SF410ii

Masalah

Penjelasan Singkat

GPS tidak bisa dihidupkan

Periksa kondisi baterainya, charge bila perlu. Apabila masih belum bisa, coba lakukan reset dengan menekan tombol reset biasanya dibagian belakang GPS.

Mati tiba-tiba

Baterai lemah, cek kabel kelistrikannya atau chargernya. Pastikan menggunakan charger asli bawaan GPS. Penggunaan charger lain yang tidak sesuai spesifikasi bisa menyebabkan unit menjadi rusak.

Tidak ada tampilan

Periksa setting autosleep, coba sentuh layar sekali. Apabila masih gagal coba di reset.

Layar sentuh kurang akurat

Coba kalibras ulang, klik setting, calibration. Layar akan berubah putih dengan tanda “+”, gunakan stylus pen, tekan persis ditengan tanda “+”, ikuti sampai selesai.

Tidak ada suara

Periksa seting suara. Setting, sound. Periksa setting FM Transmitter. Apabila anda menggunakan speaker internal, pastikan tanda “USE FM” tidak tercentang.

Tidak dideteksi oleh komputer

Coba matikan dan nyalakan lagi unit GPS. Periksa kabel USB. Apabila anda menggunakan GPS sebagai mass storage, pastikan seting USB pilihannya adalah mass storage.

Tidak ada sinyal GPS atau sinyal GPS sering hilang

Coba dari menu utama klik GPS info. Pastikan unit berada diluar atau ruangan terbuka (tidak terhalang beton atau bahan metal), tunggu samai “sinyal state : VALID”. Kaca mobil yang mengandung bahan metal, cuaca buruk dan jaringan listrik tegangan tinggi bisa mempengaruhi kualitas sinyal dari satelit.

Data peta hilang

Mungkin disebabkan shock pada sistem. Coba copy ulang peta anda atau hubungi agen penjualan atau tim support dari GPS anda.

Tidak ada suara yang keluar melalui fitur FM Transmitter

Penggunaan fitur FM transmitter, pastikan frekuensi sudah sesuai antara frekuenai transmitter dan penerima. Pastikan pula “USE FM” sudah diaktifkan. Sebagai informasi tambahan pastikan charger mobil tercolok sempurna ketika menggunakan fitur ini karena kabel pada charger tersebut merupakan antena FM transmitter.

Layar jadi putih dengan tanda “+”

Mungkin anda menekan menu calibration (kalibrasi layar). Gunakan stylus pen, tekan persis ditengah tanda “+”, ikuti sampai selesai.

 

Kesimpulan

Perangkat GPS menerima sinyal yang ditransmisikan oleh satelit GPS. Dalam menentukan posisi, kita membutuhkan paling sedikit 3 satelit untuk penentuan posisi 2 dimensi (lintang dan bujur) dan 4 satelit untuk penentuan posisi 3 dimensi (lintang, bujur, dan ketinggian).

Semakin banyak satelit yang dapat diterima maka akurasi posisi kita akan semakin tinggi. Untuk mendapatkan sinyal tersebut, perangkat GPS harus berada di ruang terbuka. Menggunakan GPS memang sangat bermanfaat, tetapi kita perlu memperhatikan beberapa hal agar GPS berfungsi sebagaimana mestinya, sehingga perjalanan kita tidak terganggu.

Karena cara kerjanya tergantung pada satelit, tentu hasil yang kita dapatkan tidak selalu akurat. Ada faktor-faktor lain yang mempengaruhi keakuratannya, yang bisa jadi kondisi dan posisi kita apakah di tanah lapang, atau terhalang bangunan. Kadang mendung yang tebal juga dapat menghalangi sinyal satelit ke GPS.

 

 

 

Referensi :

1.     NN. Apa Itu GPS dan Cara Kerjanya?. http://www.superspring.co/apa-Itu-gps-dan-cara-kerjanya, diakses tanggal 27 juni 2014.

2.     NN. Buku Petunjuk Super Spring SF410ii. Team GPS Super Spring.

3.     NN.Tips Penggunaan GPS di Mobil Anda. http://www.belitoyota.com/2009/07/ toyota-iq-berpeluang-masuk-pasar.html, diakses tanggal 30 juni 2014.

4.     Pakies. 2014. GPS Navigator Mobil. http://djangkies.net/gps-navigator-mobil-pun-bisa-melenceng.html, diakses tanggal 25 Juni 2014.

Penggunaan Dioda Sebagai Penyearah Tegangan

Penggunaan Dioda Sebagai Penyearah Tegangan

Oleh: Herry Sujendro, M.T

 

Abstrak

Penyearah dioda setengah gelombang tanpa filter menghasilkan tegangan keluaran sebesar  UDC= Um/3,14. Pemasangan filter C menghasilkan tegangan keluaran sebesar UDC = Um-IDC/(2.f.C) . Penyearah dioda gelombang penuh  tanpa filter menghasilkan tegangan keluaran sebesar  UDC= (2.Um)/3,14. Dengan pemasangan filter C menghasilkan tegangan keluaran sebesar UDC = Um-IDC/(4.f.C).

Kata kunci: penyearah dioda, filter C

 

 Penyearah Setengah Gelombang

Dioda berfungsi mengubah sinyal ac menjadi DC (penyearah) . Tegangan junction dioda arah maju untuk dioda silikon adalah f yang merupakan tegangan anoda katoda UAK sebesar 0,7 Volt. Tahanan dinamis dioda arah maju rF  adalah tergantung dari arus yang mengalir pada dioda. Pada saat dioda menghantar, tahanan dinamis dioda ini nilainya sangat kecil. Tahanan beban RL dipasang sebagai beban. Teganagan input Ui  adalah tegangan bolak-balik yang akan disearahkan.

Pada saat gelombang sinus bergerak dari 0 o sampai dengan 180o  , dioda  on  sehingga arus mengalir dari dioda ke beban RL dan kembali ke sumber CT. Pada saat gelombang sinus bergerak dari 180o sampai dengan 360o  , dioda off, sehingga arus tidak  mengalir. Dengan demikian pada beban hanya dilewati arus  setengah perioda saja.

 

Peak Inverse Voltage (PIV) = tegangan puncak yang diterima dioda saat off, PIV = Um

Arus rata-rata

 

Bila nilai tahanan dinamis maju rF pada dioda dianggap kecil sekali , maka rumus disederhanakan menjadi :


 

PENYEARAH GELOMBANG PENUH

            Penyearah gelombang penuh bisa dibentuk dengan dua cara, yaitu dengan menggunakan empat buah dioda dan dua buah dioda. Bila dipakai dua buah dioda, maka deperlukan transformator dengan center tap (CT).

 

Penyearah Gelombang Penuh Dengan Dua Buah Dioda

            Penyearah gelombang penuh dengan dua buah dioda ditunjukkan seperti pada Gambar 2.10. Tegangan U1 dan U2  berbeda fasa 180o.

 

Gambar 3 Penyearah gelombang penuh dengan dua buag dioda

 

Pada saat gelombang sinus bergerak dari 0 sampai dengan 180o  , dioda D1 on dan dioda D2 off, sehingga arus mengalir dari D1 ke beban RL dan kembali ke sumber CT. Pada saat gelombang sinus bergerak dari 180o sampai dengan 360o  , dioda D2 on dan dioda D1 off, sehingga arus mengalir dari D2 ke beban RL dan kembali ke sumber CT. Dengan demikian pada beban dilewati arus  dari D1 dan D2, sehingga bentuk output pada beban adalah penyearahan gelombang penuh.

 

Penyearah Geombang Penuh Bentuk Jembatan Wheatstone

Pada saat gelombang sinus bergerak dari 0 sampai dengan 180o  , dioda D1 dan D3 on, sedangkan dioda D2 dan D4 off, sehingga arus mengalir dari D1 ke beban RL dan dan D3 kemudian kembali ke sumber . Pada saat gelombang sinus bergerak dari 180o sampai dengan 360o  , dioda D2 dan D4 on, sedangkan dan dioda D1 dan D3 off, sehingga arus mengalir dari D2 ke beban RL dan D4 kemudian kembali ke sumber. Dengan demikian pada beban dilewati arus  dari D1, RL, D3 dan D2,RL,D4, sehingga bentuk output pada beban adalah penyearahan gelombang penuh.

Perhitungan tegangan DC hasil penyearahan sama dengan penyearah gelombang penuh dengan dua buah dioda.

 

Filter  Kapasitor

            Hasil penyearahan masih belum ideal untuk dipakai sebagai sumber tegangan DC, karena masih mengandung ripple (tegangan ac dalam DC). Untuk mengatasi hal tersebut, maka rangkaian penyearah harus diberi filter pada outputnya. Jenis filter benrmacam-macam. Salah satunya adalah filter kapasitor yang  berupa kapasitor dipasang paralel terhadap beban RL. Prinsipnya adalah proses pengisian dan pengosongan kapasitor. Sehingga untuk menentukan nilai kapasitansi dihitung dengan pendekatan perhitungan pengisian dan pengosongan kapasitor.

 

Filter Kapasitor Pada Penyearah Setengah Gelombang.

Besarnya kapasitansi sebuah kapasitor adalah perbandingan antara muatan kapasitor Q [coulomb] dan tegangan kapasitor U [Volt].

 

Filter Pada Penyearah Gelombang Penuh

Filter pada penyearah gelombang penu, pengosongan kapasitor adalah setengah perioda sinus sebesar  t = 0,5 T  sebesar 10 ms. Bila ditrasfer ke dalam domain frekuensi maka è f = 1/10ms = 100 Hz.

   

Kesimpulan:

 

  1. Hasil penyearah dioda setengah gelombang tanpa filter menghasilkan tegangan keluaran sebesarUDC= Um/3,14 .
  2. Pemasangan filter C menghasilkan tegangan keluaran sebesar Normal 0 false false false IN X-NONE X-NONE /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Table Normal"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin-top:0cm; mso-para-margin-right:0cm; mso-para-margin-bottom:10.0pt; mso-para-margin-left:0cm; line-height:115%; mso-pagination:widow-orphan; font-size:11.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif"; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:"Times New Roman"; mso-bidi-theme-font:minor-bidi; mso-fareast-language:EN-US;} UDC = Um-IDC/(2.f.C)
  3. Hasil penyearah dioda gelombang penuh  tanpa filter menghasilkan tegangan keluaran sebesarUDC= (2.Um)/3,14
  4. Pemasangan filter C menghasilkan tegangan keluaran sebesar  Normal 0 false false false IN X-NONE X-NONE UDC = Um-IDC/(4.f.C)
  5. Pemasangan kapasitor mampu meratakan dan menaikkan tegangan keluaran dari penyearah dioda, baik penyearah setengah gelombang maupun penyearah gelombang penuh.

 

 

 

Pemodelan Matematika Kecepatan Motor DC menggunakan Identifikasi Dengan Metode Recursive Least Square

PEMODELAN MATEMATIKA KECEPATAN MOTOR DC MENGGUNAKAN INDENTIFIKASI DENGAN METODE RECURSIVE LEAST SQUARE

 

Oleh : Agus Putranto, S.Pd., M.Sc.

(Widyaiswara Departemen Elektro - PPPPTK BOE Malang)

 

Abstrak:

Motor DC adalah aktuator yang banyak digunakan dalam sistim kontrol. Motor menyediakan gerakan putar yang selanjutnya dapat dikopel dengan roda gigi atau belt untuk menghasilkan gerakan translasional. Untuk merancang dan mensimulasikan suatu sistim kontrol kecepatan motor DC diperlukan adanya model matematika dari plant yang akan dikontrol. Sayangnya informasi tentang parameter motor tidak tersedia sehingga harus dilakukan identifikasi plant dengan cara pengukuran.

Ide dasar proses identifikasi dengan metode RLS ini  adalah dengan menetapkan parameter estimasi awal dengan nol, selanjutnya setiap penambahan data pengukuran akan dikonfirmasikan estimasi parameter baru dengan  penambahan faktor koreksi

Pada eksperimen ini, proses identifikasi dilakukan dengan memberikan masukan step. Diawali dengan pemberian tegangan sebesar 5 Volt DC selama 10 detik kemudian power supply dimatikan selama 10 detik dan sampling time 100 mili detik.  Dari hasil identifikasi dengan metode RLS orde 2 diperoleh hasil berupa parameter estimasi berupa transfer function diskret dengan konstanta a1 = -0.7256, a2 = -0.1848, b1 = -0.0005 dan b2 = 0.0240. Berdasarkan grafik perbandingan hasil pengukuran plant dan hasil pemodelan memperlihatkan kesamaan, kedua garis tampak berhimpit.

 

Kata kunci:  Pemodelan, Kecepatan Motor DC, Identifikasi RLS

 

 

PENDAHULUAN

 

Motor DC adalah aktuator yang banyak digunakan dalam sistim kontrol. Motor menyediakan gerakan putar secara langsung yang selanjutnya dapat dikopel dengan roda gigi atau belt untuk menghasilkan gerakan translasional. Gambar rangkaian ekvivalen armatur motor DC dan  gerakan bebas rotor diperlihatkan sebagai berikut

 


Gambar 1. Rangkaian ekvivalen motor DC

 

Parameter fisik motor meliputi:

 

(J) = momen inersia rotor (kg.m^2/s^2)

(b) = damping rasio gesekan sistim mekanik motor (N.m.s)

(Ke) = konstanta gaya electromotive (V/rad/sec)

(Kt) = konstanta torsi motor (N.m/Amp)

(R) = resistansi elektrik (Ohm)

(L) = induktansi elektrik (H)

(V) = tegangan masukan (V)

(theta) = keluaran kecepatan putar shaft

 

Pada umumnya, torsi yang dibangkitkan oleh motor DC adalah proporsional terhadap arus armatur dan kuat medan magnet. Pada contoh ini kita asumsikan bahwa medan magnet adalah konstan sehingga torsi motor (T) adalah proporsional terhadap arus armatur (i) saja dengan faktor konstanta (Kt) seperti ditunjukkan pada persamaan di bawah ini.

 

 

Tegangan balik emf (e) adalah proporsional terhadap kecepatan putar  shaft dengan faktor konstanta Ke.

 

Dalam unit SI yang kita gunakan, nilai Kt (konstanta armatur) dan Ke (konstanta motor) adalah sama dan biasanya cukup ditulis dengan (K). Dari gambar rangkaian di atas kita dapat menulis persamaan berdasarkan hukum Newton yang dikombinasikan dengan hokum Kirchoff yaitu

 


 

Menggunakan transformasi Laplace, model persamaan motor DC dapat ditulis dalam bentuk transfer function menjadi

 

 

 

 

 

Dengan menghilangkan i(s) kita mendapatkan persamaan open-loop transfer function suatu motor DC yang mana masukan adalah tegangan dan keluaran adalah kecepatan putar sebagai berikut

 


 

Persamaan model matematika dari motor DC akan dipergunakan untuk mensimulasikan tanggapan (step response) terhadap tegangan masukan dan untuk perancangan kontrol kecepatan putaran dengan menggunakan perangkat lunak (software), misalnya dengan Matlab Simulink.

 

Suatu motor DC di bawah ini akan dikontrol kecepatannya menggunakan suatu kontroller.

 


 

Gambar 2. Motor DC

 

Rancangan pengaturan kecepatan motor DC dilakukan dengan menggunakan software Simulink Matlab dengan diagram blok sebagai berikut

 

 

 

Gambar 3. Diagram blok pengaturan kecepatan motor DC

 

Untuk dapat merancang dan mensimulasikan pengaturan kecepatan motor DC di atas, pada digram blok model matematika motor DC yang berupa transfer function harus diketahui besarnya nilai parameter motor yang akan dipergunakan yaitu konstanta motor (K), momen inersia motor (J), induktansi elektrik (L), damping rasio gesekan sistim mekanik motor (b) dan resistansi elektrok (R). Dari informasi nameplate yang terpasang pada motor (lihat gambar 2) tidak terdapat informasi tentang nilai parameter yang kita butuhkan di atas. Dengan demikian pada prakteknya akan timbul masalah dalam perancangan dan simulasi sistim kontrol kecepatan motor DC karena tidak tersedianya informasi parameter motor sesuai dengan persamaan transfer function model matematika motor DC yang akan dipergunakan.

 

Dari kesulitan di atas, suatu metode untuk memodelkan suatu motor DC dapat dilakukan dengan menggunakan metode Identifikasi.

 

 

PEMODELAN SISTIM

 

Suatu plant merupakan sustu sistim yang mungkin disusun dari bermacam-macam komponen/elemen yang saling berhubungan dalam menjalankan suatu aksi. Tergantung dari komponen/elemen yang dipergunakan, suatu sistim dapat berupa mekanik, pneumatic, elektrik atau jenis elektro-mekanik. Motor DC adalah termasuk dalam sistim komponen elektro-mekanik. Operasi motor DC dengan kontrol armature menghasilkan rasio steady state kecepatan yang hampir linier terhadap tegangan masukannya dan arah putaran motor DC tergantung pada polaritas tegangan masukan.

Suatu prasyarat dasar pada kebanyakan strategi yang dipergunakan dalam membangun suatu sistim kontrol adalah kemampuan dalam memodelkan secara matematika dari plant yaitu sistim yang akan dikontrol. Model matematika dari suatu plant dapat berupa persamaan differensial, transfer function atau state space.

Persamaan differensial menjelaskan suatu performa dinamik dari suatu system. Model ini dapat termasuk turunan (derivative) sekian orde dari masukan dan keluaran. Parameter sistim muncul dalam persamaan model matematika sebagai koefisien.

Pada prinsipnya terdapat dua macam pemodelan matematika yang dapat dipilih, yaitu berdasarkan pada teori pengetahuan dengan menggunakan hukum fisika atau dengan proses eksperimen yaitu melakukan pengukuran.

Pada kebanyakan kasus adalah tidak mungkin untuk membuat model yang sempurna hanya dengan menggunakan pengetahuan fisika saja. Beberapa parameter harus ditentukan dari suatu eksperimen. Pendekatan ini disebut dengan Indentifikasi sistim. Ada banyak metode untuk menganalisa data yang didapatkan dari eksperimen. Pada artikel ini akan dibahas bagaimana mendapatkan model matematika dari suatu plant (Motor DC) dengan menggunakan metode identifikasi Recursive Least Square (RLS).

Identifikasi dilakukan untuk berbagai keperluan dengan tujuan antara lain

-     Untuk mendapatkan suatu medel dari suatu proses

- Dengan model dari suatu proses, kita dapat memperoleh keluaran tanpa noise jika prosesphisika menghasilkan keluaran dengan noise.

-     Untuk mengoptimalkan suatu kontroller

-     Untuk mendapatkan self-tunning dan kontrol adaptif secara otomatis

-     Untuk memprediksi suatu keluaran yang akan terjadi pada waktu kedepan.

 

METODE IDENTIFIKASI RECURSIVE LEAST SQUARE

 

Proses identifikasi digambarkan sebagai berikut

 


 

Gambar 4. Diagram blok proses identifikasi

 

Plant yang akan diidentifikasi diberi masukan tegangan “u” selama periode waktu tertentu. Tegangan masukan u dan keluaran y diukur. Proses pengambilan data pengukuran tegangan masukan u dan keluaran y dapat dilakukan menggunakan oscilloscope digital ataupun dengan menggunakan komputer dengan hardware dan software yang telah dibuat sebelumnya. Apabila pengambilan data dilakukan dengan komputer, maka diperlukan dua buah ADC (Analog to Digital Converter) yang dipasang pada masukan dan keluaran plant. Data masukan dengan sampli time yang sudah ditentukan kemudian disimpan dan dilakukan perhitungan sedemikian rupa sehingga menghasilkan parameter estimasi plant. Dari parameter estimasi plant yang telah ditemukan dan dengan masukan u yang sama, selanjutnya dilakukan perhitungan untuk mendapatkan nilai keluaran hasil perhitungan y^. Keluaran hasil pengukuran y kemudian dibandingkan dengan keluaran hasil perhitungan y^. Jika terdapat perbedaan. nilai y^ akan didekatkan langkah demi langkah dengan cara memperbaiki parameter estimasi secara terus menerus.

 

Berikut ini adalah implementasi identifikasi motor DC dengan menggunakan oscilloscope digital. Plant berupa motor DC yang dikopel dengan generator DC sebagai sensor kecepatan. Masukan u berupa tegangan DC dan keluaran y berupa tegangan DC yang merepresentasikan kecepatan putar.

 


 

Gambar 5. Rangkaian pengukuran identifikasi motor DC

 

Oscilloscope channel 1 mengukur tegangan masukan plant (u) dan channel 2 mengukur tegangan keluaran plant (y).

Tegangan power supply diatur sesuai dengan tegangan optimal motor atau disesuaikan dengan tegangan maksimal sistim. Time per division pada oscilloscope diatur sesuai dengan sampling time pada sistim (eksperimen pada artikel ini diatur 100 mili detik). Proses identifikasi diawali dengangan memberikan masukan step, yaitu memberikan tegangan sebesar 5 Volt DC selama 10 detik kemudian power supply dimatikan selama 10 detik. Selama proses identifikasi data hasil pengukuran tegangan masukan dan keluran ini disimpan pada Flashdisk. Hasil rekaman berupa file dalam ektensi *.XLS dapat dilihat menggunakan software Excel pada komputer. Berikutnya data masukan dan keluaran yang terdapat pada masing-masing kolom dalam file Excel tersebut disalin, ditempel pada Notepad dan disimpan dalam file terpisah serta diberi nama file misalnya DataU.txt untuk data masukan dan DataY.txt untuk data keluaran. Sampai disini data yang akan diproses telah siap, langkah selanjutnya adalah perhitungan parameter estimasi.

 


 

Gambar 6. Potongan data hasil pengukuran plant

 

Ide dasar proses identifikasi dengan metode RLS ini adalah dengan menetapkan parameter estimasi awal (ydach) dengan nol, selanjutnya setiap penambahan data pengukuran akan dikonfirmasikan parameter estimasi baru dengan  penambahan faktor koreksi (K). Artinya parameter estimasi awal tidak harus benar, karena pada pengukuran tegangan masukan (u) dan tegangan keluaran (y) berikutnya akan digunakan untuk memperbaiki hasil parameter estimasi sebelumnya. Demikian seterusnya sampai data pengukuran terakhir. Konsekuensinya adalah bahwa proses identifikasi dapat terus berjalan dan diperbaiki selama proses kontrol berlangsung.

 

Proses perhitungan parameter diawali dengan menetapkan nilai parameter estimasi awal dalam hal ini adalah a1, a2, b1 dan b2 sama dengan nol. Contoh perhitungan parameter estimasi pada artikel ini ditetapkan orde 2 sehingga parameter numeraror hanya memiliki variable b1 dan b2 sedangankan denumerator memiliki variable a1 dan a2. Bentuk transfer function diskret dari plant yang akan diidentifikasi menjadi sebagai berikut

 


 

 Gambar 7. Transfer function diskret orde 2

 

Algorithma perhitungan parameter estimasi dengan metode Recursive Least Square (RLS) dalam bentuk statement dalam m-file menggunakan Matbab dituliskan sebagai berikut:

 

%======================================================

% Perhitungan Parameter Estimation

% RLS Metode Orde 2

%======================================================

clear

clc

close

%Data masukan dari hasil pengukuran dalam file DataU.txt

umin1=0;

unull=1;

fid1=fopen('DataU.txt','r');

Y=fscanf(fid1,'%f',[201,1]);

status1=fclose(fid1);                

for i=1:201

  u(i)=Y(i);

end

 

%Data keluaran dari hasil pengukuran dalam file DataY.txt

ymin1=0;

ynull=0;

fid1=fopen('DataY.txt','r');

Y=fscanf(fid1,'%f',[201,1]);

status1=fclose(fid1);

for i=1:201

  y(i)=Y(i)-Y(1);

end

 

s=length(y);

%======================================================

Thetadach=[0 0 0 0]';

alfa=10000;

p=[alfa    0    0    0

      0 alfa    0    0

      0    0 alfa    0

      0    0    0 alfa];

%======================================================

psi=[-ynull -ymin1 unull umin1]';

PSI(1:4,1)=psi;

gamma=(p*psi)/(psi'*p*psi+1);

Thetadach=Thetadach + ( gamma * (y(1)-(psi'*Thetadach)));

a1(1)=Thetadach(1);

a2(1)=Thetadach(2);

b1(1)=Thetadach(3);

b2(1)=Thetadach(4);

%======================================================

I=[1 0 0 0

   0 1 0 0

   0 0 1 0

   0 0 0 1];

p=(I-(gamma*psi'))*p;

psi=[-y(1) -ynull u(1) unull]';

PSI(1:4,2)=psi;

gamma=(p*psi)/(psi'*p*psi+1);

Thetadach=Thetadach + ( gamma * (y(2)-(psi'*Thetadach)));

a1(2)=Thetadach(1);

a2(2)=Thetadach(2);

b1(2)=Thetadach(3);

b2(2)=Thetadach(4);

%======================================================

p=(I-(gamma*psi'))*p;

psi=[-y(2) -y(1) u(2) u(1)]';

PSI(1:4,3)=psi;

gamma=(p*psi)/(psi'*p*psi+1);

Thetadach=Thetadach + ( gamma * (y(3)-(psi'*Thetadach)));

a1(3)=Thetadach(1);

a2(3)=Thetadach(2);

b1(3)=Thetadach(3);

b2(3)=Thetadach(4);

%======================================================

p=(I-(gamma*psi'))*p;

psi=[-y(3) -y(2) u(3) u(2)]';

PSI(1:4,4)=psi;

gamma=(p*psi)/(psi'*p*psi+1);

Thetadach=Thetadach + ( gamma * (y(4)-(psi'*Thetadach)));

a1(5)=Thetadach(1);

a2(5)=Thetadach(2);

b1(5)=Thetadach(3);

b2(5)=Thetadach(4);

%======================================================

for i=5:s

   p=(I-(gamma*psi'))*p;

   psi=[-y(i-1) -y(i-2) u(i-1) u(i-2)]';

   PSI(1:4,i)=psi;

   gamma=(p*psi)/(psi'*p*psi+1);

   Thetadach=Thetadach + ( gamma * (y(i)-(psi'*Thetadach)));

   a1(i)=Thetadach(1);

   a2(i)=Thetadach(2);

   b1(i)=Thetadach(3);

   b2(i)=Thetadach(4);

end  

%======================================================

%menampilkan grafik y hasil pengukuran dan y estimasi

a=1:s;

x=s;

disp('Parameter temuan paling akhir :')

Thetha=[a1(x) a2(x) b1(x) b2(x)]'

for i=1:s

   Ydach(i)=PSI(1:4,i)'*[a1(x) a2(x) b1(x) b2(x)]';

end

figure(1)

plot(a,y(1:s)',a,Ydach(1:s)')

legend('y hasil pengukuran plant','y hasil pemodelan')

title('Perbandingan keluaran plant dan model')

ylabel('Kecepatan')

xlabel('Waktu(ms)')

 

 

Dari analisa data perhitungan menggunakan metode RLS diperoleh hasil bahwa nilai parameter estimasi model adalah

 

a1 =   -0.7256

a2 =   -0.1848

b1 =   -0.0005

b2 =    0.0240

 

Berdasarkan grafik perbandingan hasil pengukuran plant (garis biru) dan hasil pemodelan (garis hijau) meperlihatkan kesamaan. Kedua garis tampak berhimpit. Dengan demikian proses pemodelan dapat dikatakan menyerupai plant yang sesunggunya, yaitu kecepatan motor DC.

 


 Gambar 8. Perbandingan keluaran plant dengan model

 

Setelah mendapatkan model matematika dari plant yaitu motor DC, kita dapat merancang dan mensimulasikan pengontrol kecepatan dengan diagram blok seperti berikut

 


Gambar 9. Digram blok pengaturan kecepatan motor DC

 

Dari hasil pengukuran plant bahwa ketika motor diberi tegangan masukan 5 Volt DC akan menghasilkan tegangan keluaran sensor kecepatan sebesar 1,35 Volt DC. Mengacu informasi pada nameplate motor bahwa pada tegangan masukan motor 20 Volt DC menghasilkan kecepatan putar 3000 rpm. Maka dengan asumsi bahwa hubungan antara tegangan masukan dan kecepatan putar adalah proporsional linear maka resolusi tegangan sensor kecepatan terhadap kecepatan putar adalah 1 Volt = 150 rpm.

 

Dengan menggunakan kontroller PID dengan nilai parameter P = 2, I = 1.8 dan D = 0, kecepatan yang dikehendaki diawali dengan kondisi motor berhenti kemudian setelah detik ke 5 kecepatan yang dikehendaki dinaikkan menjadi 300 rpm (tegangan referensi 2 Volt DC) selanjutnya setelah detik ke 15 kecepatan diturunkan menjadi 150 rpm (tegangan referensi 1 Volt DC), pada scope dapat dilihat hasil simulasi seperti pada gambar berikut

 


Gambar 10. Hasil simulasi pengaturan kecepatan motor DC menggunakan PID

 

Grafik warna kuning menunjukkan kecepatan yang dikehendaki sedangakan grafik warna ungu menunjukkan kecepatan aktual. Dari gambar di atas tampak bahwa kontroller dapat bekerja dengan baik. Dengan nilai parameter PID di atas, kecepatan aktual dapat mengikuti kecepatan yang dikehendaki dalam waktu kurang dari 4 detik tanpa terjadi overshoot. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dengan pencapaian waktu yang lebih cepat dapat dilakukan dengan men-tunning parameter PID dengan nilai yang tepat.

Demikian adalah salah satu kegunaan pemodelan matetamika dari suatu plant dalam proses perancangan kontroller. Sebelum kontroller yang sesunggunya dibuat, kita dapat mensimulasikan bagaimana karakter plant dan menemukan parameter yang tepat.

 

KESIMPULAN

-        Suatu prasyarat dasar pada kebanyakan strategi yang dipergunakan dalam membangun suatu sistim kontrol adalah kemampuan dalam memodelkan secara matematika dari suatu sistim plant yang akan dikontrol

-     Pada prinsipnya terdapat dua macam pemodelan matematika yang dapat dipilih, yaitu berdasarkan pada teori pengetahuan dengan menggunakan hukum fisika atau dengan proses eksperimen yaitu melakukan pengukuran.

-           Pada kebanyakan kasus adalah tidak mungkin untuk membuat model yang sempurna hanya dengan menggunakan pengetahuan fisika saja. Beberapa parameter harus ditentukan dari suatu eksperimen.

-           Ide dasar proses identifikasi dengan metode RLS ini adalah dengan menetapkan parameter estimasi awal dengan nol, selanjutnya setiap penambahan data pengukuran akan dikonfirmasikan estimasi parameter baru dengan  penambahan faktor koreksi

-           Hasil identifikasi dengan metode RLS adalah suatu Transfer Function diskret dengan parameter estimasi berupa konstanta a dan b yang banyaknya tergantung dari orde yang ditetapkan.

 

 

DAFTAR RUJUKAN

Stuart Sanders, K. Schwebel, DIGITAL CONTROL SYSTEMS, University of Applied Sciences FH-Daramstadt

 

http://www.dii.unisi.it/~control/ctm/examples/motor/motor.html

 

Richard C. Dorf and Robert H. Bishop, “MODERN CONTROL SYSTEMS”, Prentice-Hall, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458, 2001

 

Katshuhiko Ogata, “TEKNIK KONTROL AUTOMATIK”, Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta 13740, 1997

 

Robert L. Woods and Kent L. Lawrence, “MEDELING AND SIMULATIONS OF DYNAMIC SYSTEMS”, Prentice-Hall, Inc. Upper Saddle River, New Jersey 07458, 1997

 

Pengaman arus sisa (Residual Current Device RCD)

Pengaman arus sisa (Residual Current Device RCD)

 

Agus Salim, MT (Widyaiswara P4TK Malang)

agussali@yahoo.com

 

Abstrak

Jaringan instalasi listrik konsumen dikategorikan memenuhi syarat apabila telah teruji mampu melindungi dari gangguan yang diakibatkan oleh arus sisa. Arus sisa adalah selisih antara arus yang masuk pada satu titik dengan arus keluarnya. Atau jumlah arus pada satu titik. Selisish keduanya disebut dengan arus sisa yang kemudian dikenal dengan delta arus. Besarnya arus sisa yang melewati suatu bahan atau material (termasuk didalamnya kulit manusia) akan mempengaruhi tingkat resiko. Dalam rekayasa teknologi listrik besaran delta arus listrik tadi akan menjadi acuan nilai arus sisa nominal peralatan pengaman arus sisa yang dikenal dengan RCD atau disebut dengan   IΔN . Sebuah jaringan instalasi listrik yang dipasang RCD atau Earth Leakage Circuit Breakers (ELCB) diharapkan aman terhadap gangguan kejut listrik pada badan manusia dan aman dari gangguan kebakaran maupun ledakan akibat arus sisa yang bocor ke tanah atau ke sebuah benda. 

Keyword: Arus sisa, RCD dan instalasi yang aman.

 

 

Gambar 1: RCD 25 A, IΔN 0,003 A

Pemutus kebocoran arus yang  juga dikenal sebagai sakelar pemutus arus sisa (PUIL 2000) singkatan SPAS akibat adanya kesalahan rangkaian atau komponen listrik. IΔN adalah simbol untuk arus bocor nominal. Juga disebut RCD (Residual Current Device). Sayangnya gangguan itu akan selalu  terjadi secara terus menerus bahwa orang-orang akan mengalami peristiwa malang bila terjadi  kontak langsung maupun tidak langsung dengan kabel listrik. Tanpa ditanya, kecelakaan listrik tersebut akan sangat berbahaya bagi barang, jaringan dan bahkan bagi manusia.

Tetapi ada langkah-langkah pengamanan perlindungan saat menghindari kemungkinan cedera saat terjadi kecelakaan tersebut. RCD telah terbukti menjadi perlindungan yang sangat baik dari efek arus listrik yang menyengat pada orang-orang. Dia mampu untuk mengatasi gangguan  sirkuit dalam waktu cepat sesaat terjadi kontak pada badan orang-orang  dengan kabel listrik. Termasuk juga di bidang proteksi terhadap kebakaran, kesalahan lainya pemutus arus ini sangat efektif. RCD digunakan pada kabel listrik rumah. Terutama daerah basah seperti kamar mandi dan fasilitas shower harus dilindungi RCD. Oleh karenanya komponen listrik ini  harus dipasang hanya oleh orang spesialis.

Pemasangan RCD

Saklar RCD dipasang pada bagian hilir dari meteran listrik dan atau dibelakang pengaman lebur atau pemutus daya. Dia memantau seluruh rangkaian.  Hal ini juga dapat diinstal beberapa RCD  secara  terpisah dari satu sama lain, misalnya, untuk kamar mandi dipasang sebuah saklar tambahan RCD.Hal ini penting untuk memastikan bahwa RCD yang ukuran ampere cukup besar.Setelah menangani  RCD pada hantaran fase (L1, L2, L3) dari pemutus sirkuit ke konsumen.Dengan hantaran N disambung  ke N bus bar di mana semua masuk hantaran N dihubungkan pada pemakainya.Setelah instalasi selesai dipasang, rangkaian RCD harus diuji dengan menekan i tombol tes RCD.Pengujian rutin pada RCD berguna untuk  memverifikasi fungsi yang benar dari RCD, dan iika perumahan terbuat dari PE semua logam harus terhubung.

Tegangan listrik berbahaya

Bilamana terjadi gangguan listrik dan ternyata karena adanya tegangan yang berbahaya (tegangan diatas 50 VAC, maka langkah keselamatannya adalah:

1. Putuskan

2. Melindungi setiap koneksi atau badan kontak aktif (fase L) yang terbuka.

3. Pastikan tidak adanya tegangan lagi

4. Sambung hantaran pentanahan  dengan hubungan arus pendek

5. Tutup atau batasi setiap bagian hanataran fase lainya.

Contoh-contoh rangkaian yang ditunjukkan merupakan contoh rangkaian lengkap untuk instalasi listrik. Siapapun yang bekerja diarea dan menggunakan  peralatan listrik harus selalu dilakukan oleh tenaga terlatih atau diperintah  dibawah pengawasan inspektur. Untuk eksekusi yang tidak tepat dan tidak benar cara kerja pada instalasi listriknya, instalatir sebagai  orang sepenuhnya bertanggung jawab terhadap orang atau properti.

Simbol dan kode Gambar

Penjelasan simbol dalam skema listrik gambar 2 adalah sebagai berikut:

1.      1. sekering

2.      2. sakelar

3.     3.  lampu (konsumen)

 

Gambar 2 yang ditunjukkan di bawah, sekarang merupakan sirkuit yang  pada prinsipnya dibangun seperti sambungan kabel rumah tangga biasa. Arus mengalir dari konduktor (L) melalui sekering (1) kemudian lewat sakelar (2) yang harus ditutup, melalui beban lampu (3) selanjutnya kembali melintasi konduktor netral (N). Jika saklar dibuka, sirkuit terganggu atau putus dan tidak ada arus mengalir.

Kita tidak harus bingung dengan hantaran pengaman (PE). Konduktor pelindung yang digunakan untuk melindungi orang-orang, daya dipicu oleh kesalahan akibat sentuhan langsung konsumen. Jika, misalnya, direktur membuat kesalahan dengan kontak pada bagian PE, sekarang arus akan mengalir keluar melalui konduktor PE karena terhubung ke grounding. Arus  mengalir keluar tanpa perlawanan, dan karena itu begitu besar sampai waktu operasi nominal sekering tercapai, sekering akan putus. Hal ini dilakukan dalam waktu yang sangat singkat.

 

  

Gambar 2: Rangkaian lampu listrik

 

                                L1  = Kode R  = Hantaran fase 1

                                L2  = Kode S  = Hantaran fase 2

                                L3  = Kode T  = Hantaran fase 3

                                N   = Netral = nol

                                PE  = Protection Earth = Ground

 

Gambar 3: Rambu tanda bahaya dan peringatan

 

Rangkaian RCD.

Berikut beberapa rangkaian RCD yang dipasang pada Papan Hubung Bagi (PHB) yang terdiri dari RCD 3 fase dan satu fase.

 

Gambar  4: RCD 3 fase dengan beban 3 fase

 

Berikut RCD 3 fase dipakai untuk mengamankan jaringan dengan beban dua fase

 

 

Gambar 5: RCD 3 fase  dengan bebabn dua fase. 

Dan berikut rangkaian RCD satu fase yang banyak dipakai untuk jaringan rumah tangga dengan system sambungan seperti berikut dibawah pada gambar 6.

 

Gambar 6:  RCD satu fase

 

Prinsip kerja RCD

Gambar 7: Diagram kerja RCD satu fase

Keterangan simbol pada skema listrik gambar 7:

1.      1. sekering

2.      2. sakelar

3.      3. beban lampu

4.     4.  kontak RCD

5.     5.  tuas mekanik

6.     6.  koil trip

7.      7. kumparan sekunder

8.      8. cincin  trafo arus

9.      9.   tombol Test

 

Disini kita dapat melihat sirkit yang dijelaskan diatas dengan sirkit pemutus arus sisa. Oleh penghantar pada RCD (hantaran fase L dan hantaran netral N) masing-masing menghasilkan medan elektromagnetik. Karena arus mengalir di kutub hantaran fase  berlawanan dengan konduktor netral, medan magnet ini akan saling menghilankan. Dalam hal ini, tidak ada perbedaan arus. Arus bolak-balik yang mengalir adalah sama. Akan tetapi sekarang akibat kesalahan arus tidak lagi mengalir kembali melalui N saja, tetapi lari melewati hanataran PE, sehingga ada perbedaan antara dua hanataran dan dengan demikian medan magnet yang terjadi  pada cincin RCD, yang sekarang terjadi penjumlahan medan magnet pada transformator arus. Pada gulungan transformator arus disisi sekunder terjadi penjumlahan medan magnet sehingga menyebabkan terjadinya tegangan induksi yang dapat mengalir arus melalui kumparan. Ini akan memiliki konsekuensi bahwa tombol saklar rangkaian interupsi RCD dalam sepersekian detik akan bereaksi menekan kontak RCD untuk membuka rangkaian. Tunda waktu yang diijinkan  oleh peraturan dapat berbeda-beda tergantung pada negara dan akan diperiksa oleh seorang profesional setelah instalasi siap disuplai daya atau jaringan telah puluhan tahun digunakan. Sekarang baru dikenal perbedaan penggunaan tingkat kebocoran arus (300mA untuk proteksi kebakaran), Untuk dirumah tangga atau layanan umum (10mA, 30mA).

Dengan tombol tes arus gangguan yang tersedia dapat disimulasikan, untuk membuktikan RCD berfungsi bila terjadi kebocoran dan putus saat tombol tes ditekan. Produsen merekomendasikan tombol tes untuk selalu dicek apakah tetap beroperasi  dalam setengah-tahunan atau bahkan bulanan. Instalasi listrik secara keseluruhan juga harus diperhatikan oleh orang yang ahli baik instalasi baru dan sudah lama harus dilakukan pemeriksaan berkala.

 

Perakitan RCD pada PHB

Berdasarkan contoh dibawah adalah instalasi kabel dari sirkuit pemutus arus sisa akan dijelaskan. Instalasi ini adalah varian paling sederhana dan paling banyak digunakan. Untuk mendemonstrasikan, pelat dasar DIN35 dari manifold datar melesat ke dinding kayu. Dalam contoh ini mengasumsikan pada papan distribusi. PHB  memiliki beban tiga kelompok lampu masing-masing  dilindungi RCD setiap kelompok secara terpisah menggunakan fase (L1, L2, L3) seimbang.

 

Bagaimana kita mulai sekarang?

1.      Pertama, distribusi komponen diperlukan perlengkapan. Sebelum distribusi dipasang, kita perlu tahu dimana kawat berasal dan dimana outlet disambung ke konsumen. Jika jalur suplai dari bawah, terminal dimulai dari bawah. Hal ini tidak wajib, namun sambungan kabel pasokan harus disederhanakan. Terminal output dalam hal ini, berada pada bagian atas.

 

 

Gambar 8: Komponen dirakit pada profil omega

 

2.      Komponen dipasang pada rel yang kuat mulai dari bawah. Dengan urutan L1, L2, L3, N dan PE.

3     Pada rel kedua merupakan komponen RCD.

4.      Berikut adalah pemutus sirkit atau pengaman jaringan, masing-masing mutlak diperlukan dengan RCD. Tiga buah pemutus sirkit dibutuhkan untuk masing-masing dengan pemisah netral.

5.      Terakhir, terminal output instalasi untuk operasi hantaran  L, N, PE.

 

Untuk pengawatan komponen tatacaranya harus sesuai dengan ketentuan, jika menggunakan kabel fleksibel pada setiap ujung-ujungnya harus menggunakan sepatu  kabel atau cable end slave. Selanjutnya kode warna kabel juga menjadi perhatian, merah dipakai untuk fase R; Kuning fase S; Hitam untuk fase T sedangkan netral menggunakan warna biru dan hanataran pengaman selalu menggunakan warna loreng hijau-kuning.

Gambar 9: Kode warna kabel (PUIL 2000) tidak boleh tertukar

 

 Ketika kabel juga harus ditandai mulai darimana? Ini dapat menyederhanakan kepastian urutan kabel dan umumnya untuk mencegah kesalahan. Link dimulai, dengan L1 (coklat), L2 (hitam), L3 (abu-abu) dan N (biru) untuk standar Swiss sedangkan di Indonesia berlaku ketentuan seperti PUIL 2000.

 

Gambar 10: Dalam penyambungan terminal isolasi kabel tidak boleh kena baut

 

Sekarang menghubungkan RCD dengan pemutus sirkit dan pemisah netral. Standar dimulai dari kiri dengan L1, L2, L3, dan N. termasuk pemisah netral harus terhubung, seperti pada gambar 10 disebelah kanan. Ketika klem diperketat, ada isolasi harus bebas tidak dijepit.

 

Gambar 11:  Cara pengaturan toleransi kabel pada terminal sambung

 

Pemutus sirkit dibagi oleh konduktor (L1, L2, L3) tiga kelompok terminal sebelah kiri. Sekarang untuk setiap kelompok terminal kabel dibesarkan.

 

Gambar 12: Sambungan kabel daya (input)

 

Sebagai langkah terakhir, kabel pasokan sekarang terhubung ke terminal.

 

 

 

Gambar 13: Rangkaian akhir PHB RCD

 

Pada rel PHB yang kosong ada  kemungkinan RCD tambahan atau komponen lain untuk dirakit. Hal ini berguna jika, misalnya, kulkas atau freezer termasuk dalam kelompok yang dibedakan rangkaiananya.

Biasanya RCD dirakit kombinasi dengan pemutus sirkit sehingga secara keseluruhan rangkaian akan terproteksi bila terjadi gangguan arus bocor, beban lebih dan rangkaian terjadi hubung singkat.

 

Dimana saja RCD harus dipasang?

Misalnya, seseorang mengeringkan rambut kamar mandi. Dan pengering rambut memiliki kabel yang rusak maka orang tersebut akan terkena dampak atau kecelakaan listrik dan dengan demikian arus mengalir melalui tubuh mengalir ke lantai atau tanah. Arus listrikyang bocor melalui lantai  tidak lagi mengalir kembali melalui kabel, RCD dalam waktu max. 0,3 s dipicu bergerak mematikan listrik kamar mandi. Dengan demikian keselamatan orang terjamin.

   1. Adapun yang seyogyanya dipasangi RCD adalah:

1.              2. Kamar mandi

2.              3.  Kolam renang

3.              4. Area camping

4.              5.  Laboratorium obat

5.              6.  Pada pendingin atau pemanas ruang

6.              7. Area lembab dan basah

7.              8. Area bahaya korosif

8.              9. Stop kontak pada dinding luar

9.              10.. Area proyek bangunan

        11.  Pasangan peralatan listrik sementara

        12. Bengkel uji atau penelitian

        13. Area pasar malam atau pesta kebun

        14. Area rawan ledakan dan

        15. Pekerjaan jalan raya.

 

Area kejadian gangguan keselamatan akibat arus listrik bocor tanah yang perlu diwaspadai:

 

 

Anak-anak bermain obeng dimasukan lubang stop kontak dapat menyebabkan kejut listrik pada mereka berdua.

 

Penghantar fase yang menyentuh badan peralatan listrik dan kita sedang menyentuhnya akan berakibat fatal terhadap tubuh manusia.

Sengatan listrik bisa terjadi dimana saja, oleh karena itu kita harus selalu belajar dan belajar memahami tentang bahaya arus listrik. Jangan mencoba memasang peralatan listrik jika tidak mempunyai pengetahuan listrik yang memadahi.

 

Kesimpulan:

1.      1.  Instalasi yang aman terhadap arus sisa apabila dipasang RCD dengan ketentuan sesuai PUIL    2000.

2.      2.  RCD akan bekerja secara cepat (akan trip) sebelum gangguan meningkat ke tingkat      membahayakan (tersengat, terbakar).

3.      3.  Syarat utama instalasi dapat dipasang RCD bila pemasangan hantaran pentanahan dan    groundingnya berfungsi dengan baik Memenuhi syarat).

 

Referensi:

1.       1.  http://elektricks.com/rcd-fehlerstromschutzschalter-anschliessen

2.       2.  Badan Standarisasi Nasional, PUIL 2000, Yayasan PUIL, 2002

3.      http://kleiner-bastler.ch/Elektrik/Fi-Schalter-Fehlerstromschutzschalter-Fi- Einbau.html

Copyright 2019. Powered by Humas. PPPPTK BOE MALANG