BAB IV ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT

BAB IV
ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT
Setelah perancangan sistem tahap selanjutnya adalah pengujian, pengujian
dilakukan apakah sistem sudah berjalan sesuai dengan perencanan. Pengujian
peralatan dilakukan dengan dua cara yaitu secara simulasi pada setiap rangkaian
dengan menggunakan software proteus dan pengujian realisasi sistem.
4.1
Simulasi Pengujian Dengan Software Proteus
4.1.1 Pengujian Sensor Level Air
Pendeteksian level ketinggian air dilakukan dengan membaca nilai
tegangan yang dihasilkan oleh masing-masing rangkaian pembagi tegangan yang
tersusun oleh resistor R dan RAir. (RAir adalah tahanan yang dibentuk oleh
tangkai sensor dan tangkai common (T1)). Nilai R dalam hal ini adalah 10K ohm.
Vout 1 - Tegangan keluaran sensor LOW
Vout 2 - Tegangan keluaran sensor HIGH
Tegangan keluaran yang muncul ketika tangkai sensor tidak terkena air adalah
sekitar 4,5 volt. Akan tetapi ketika tangkai sensor menyentuh air, nilai Vout turun
antara 1-2 volt saja. Keluaran rangkaian pembanding ini dapat langsung
48
http://digilib.mercubuana.ac.id/
49
digunakan untuk menggerakkan LED atau sebagai masukan TTL pada arduino
uno.
Perbedaan tegangan yang cukup jauh inilah yang digunakan sebagai acuan
pendeteksian dengan cara membandingkan nilai Vout dengan suatu tegangan
referensi yang telah diset sebelumnya.
Untuk simulasi pengujian sensor ketinggian air dengan proteus bisa lihat
gambar 4.1.
5vdc
VCC
R101
10k
RS1
4
Test
R102
RINA1
RINA2
R106
R104
2k
10k
RA2
1
2
R103
10k
( H1 ) VOUT
3
LM324
UK1A
11
10k
5vdc
VCC
U1:A
R105
10k
ROUT1
+4.51
Volts
RA1
ELECTRODE
T1
Gambar 4.1 Pengujian Sensor Level Air
T1 adalah masukan dari rangkaian sensor diatas, bisa jadi Vout1 dan Vout2,.
Pada gambar 4.1 port keluaran bertuliskan HI untuk sensor ketinggian HI. Ini
berlaku sama persis untuk kedua sensor lainnya.
Rangkaian pembagi tegangan yang disusun oleh resistor RA1 dan RA2
memberikan tegangan pembanding sebesar (10000/14700) * 5 volt = 3,4 Volt.
Sehingga masuk dalam jangkauan keluaran sensor yang berada di kisaran 1-4,8
volt. Ketika sensor tidak terkena air, Vin(+) > Vin(-), oleh karenanya tegangan
http://digilib.mercubuana.ac.id/
50
keluaran op amp akan berada di kisaran 3,5-4,5V. Dan ketika sensor terkena air,
Vin(+) < Vin(-), maka tegangan keluaran akan drop menjadi 0V.
Pada pengujian ini, akan ditampilkan nilai tegangan yang keluar akan
diolah pada mikrokontroller pada tabel 4.1
Tabel 4.1 Pengujian Nilai Sensor level Air
Posisi Electrode
V out
T1 Terhubung dengan ground
0 vdc
T1 Tidak terhubung dengan ground
4.5 vdc
Berdasarkan Tabel pengujian diatas disimpulkan bahwa sensor ketinggian
air dapat berfungsi dengan baik.
4.1.2
Pengujian Sensor Arus
Sensor yang digunakan dalam rangkaian ini adalah menggunakan sensor arus
ACS712. Pengujian dari sensor arus ini secara keseluruhan dilakukan setelah
semua sistim minimum terpasang pada sensor ini. Pengujian dilakukan dengan
memberikan masukan tegangan AC pada kaki input pada sensor ACS712.
Sensor arus ACS712 sendiri sebenarnya sudah memiliki datasheet
pengukuran. Karakteristik sensor arus ACS712 ini adalah jika tidak diberi beban
listrik yang dilewatkan secara seri pada sensor arus tersebut maka tegangan
http://digilib.mercubuana.ac.id/
51
keluarannya adalah 2,14 volt. Berikut gambar grafik dari sensor arus ACS712
30A.
Gambar 4.2 Grafik karakteristik sensor arus ACS712 – 30A
Pengujian karakteristik dari sensor arus ACS712 dilakukan sesuai susunan
pada gambar 4.3.
220VAC
.
U1
1/2
+2.00
AC Amps
3/4
BEBAN
IP+
IP-
VCC
VIOUT
FILTER
GND
8
7
6
5
ACS712ELCTR-30A-T
.
R4
.
5VDC
V OUT
PIN_A0
2k
.
C2
1n
.
R3
5k2
.
+2.23
C1
Volts
100n
.
NOL
220V
440 WATT
NETRAL
Gambar 4.3 Pengujian sensor arus ACS712 – 30
Pada pin V-out kita berikan volt meter, dan pada saat tidak ada arus yang
melewati sensor tersebut, volt meter menunjukkan nilai tegangan sebesar 2,14
http://digilib.mercubuana.ac.id/
52
volt. Kemudian sensor diberi beban satu buah unit lampu 440 watt dan pada V-out
tegangan bertambah menjadi 2,24 volt. Berdasarkan hasil dari pengujian tersebut
maka data dari grafik pada gambar 4.1 diatas adalah valid.
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Sensor Arus
Arus
V dc (IR)
(A)
(Volt)
0
2.14
0.5
2.16
1
2.17
1.5
2.21
2
2.24
2.5
2.28
3
2.32
Berdasarkan Tabel pengujian diatas disimpulkan bahwa sensor arus dapat
berfungsi dengan baik.
4.1.3 Pengujian Sensor Tegangan
Dalam pengujian sensor tegangan ini yakni menggunakan trafo step-down
1 Ampere. Karakteristik dari trafo step-down adalah jika tegangan masukan
http://digilib.mercubuana.ac.id/
53
menurun maka tegangan keluaran dari trafo step-down juga akan menurun sesuai
dengan perbandingan tersebut.
VR201
21%
V-OUT DC
FASA R
INPUT
TR1
D201
D202
V-OUT AC
+180
AC Volts
N
INPUT
C201
D203
R201
+10.2
+2.49
AC Volts
Volts
D204
TRAN-2P2S
1A
Gambar 4.4 Pengujian Sensor Tegangan
Dalam pengujian sensor tegangan ini dilengkapi dengan volt meter.
Tegangan yang terukur pada listrik AC dengan tegangan keluaran pada resistor
variabel. Pada tabel 4.3 dan 4.4 di bawah ini merupakan hasil pengujian sensor
tegangan. Pengujian ini dilakukan dengan cara pengukuran pada tegangan
keluaran trafo dan tegangan keluaran pembagi tegangan.
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sensor Tegangan Potensial Transformer
V in Potensial Transformer
V out (Pembagi Tegangan )
(Volt)
Sensor Tegangan (Volt)
V ac
V ac
V ac
V dc
V dc
V dc
R-N
S- N
T-N
R-N
S- N
T-N
180
180
180
10.21
10.21
10.21
190.2
190.2
190.2
10.8
10.8
10.8
200
200
200
11.39
11.39
11.39
http://digilib.mercubuana.ac.id/
54
V in Potensial Transformer
V out (Pembagi Tegangan )
(Volt)
Sensor Tegangan (Volt)
V ac
V ac
V ac
V dc
V dc
V dc
R-N
S- N
T-N
R-N
S- N
T-N
210
210
210
11.89
11.89
11.89
220
220
220
12.5
12.5
12.5
231
231
231
13
13
13
237
237
237
13.42
13.42
13.42
Tabel 4.4 Hasil Sensor Tegangan Pembagi Tegangan
V in Potensial Transformer
V out (Pembagi Tegangan )
(Volt)
Sensor Tegangan (Volt)
V ac
V ac
V ac
V dc
V dc
V dc
R-N
S- N
T-N
R-N
S- N
T-N
10.21
10.21
10.21
2.49
2.49
2.49
10.8
10.8
10.8
2.77
2.77
2.77
11.39
11.39
11.39
2.92
2.92
2.92
11.89
11.89
11.89
3.06
3.06
3.06
12.5
12.5
12.5
3.22
3.22
3.22
13
13
13
3.37
3.37
3.37
13.42
13.42
13.42
3.49
3.49
3.49
Berdasarkan tabel pengujian diatas disimpulkan bahwa sensor Tegangan
dapat berfungsi dengan baik.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
55
4.1.4
Pengujian Arduino Uno
Pengujian
Arduino ini dilakukan dengan pengujian software progam
bahasa C. Pengujian ini dilakukan dengan
melihat hasil perhitungan pada
mikrokontroller melalui progam dan ditampilkan pada serial monitor . Semua
perhitungan parameter untuk menentukan gangguan tegangan dan overload
dilakukan dengan pemrogaman. Pada pengujian nilai ADC
(10 bit)
yang
nantinya akan digunakan sebagai parameter pengolahan pada mikrokontroller.
Pengujian ini dilakukan dengan cara memberikan arus
0 sampai dengan 3
Ampere dengan keluaran adc sebesar 511 sampai 611. Pada pengujian ini, akan
ditampilkan nilai adc yang akan diolah pada mikrokontroller pada tabel 4.5
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Nilai ADC Pada Mikrokontroller
IR
Arus
(A)
ADC
Vdc
0
511
2.14
0.5
514
2.16
1
520
2.17
1.5
528
2.21
2
536
2.24
2.5
544
2.28
3
562
2.32
Berdasarkan tabel hasil pengujian diatas disimpulkan bahwa Arduino Uno
dapat berfungsi dengan baik.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
56
4.2
Realisasi Sistem
Pada pengujian gangguan ini merupakan pengujian seluruh prinsip kerja
sistem kontrol dan pengaman motor pompa tiga fasa apakah dapat bekerja sebagai
mestinya atau tidak. Jenis–jenis gangguan yang diamankan yaitu tegangan lebih,
tegangan kurang, arus lebih, beban lebih, dan control pompa.
4.2.1
Pengujian Sistem Kontrol Sensor Level Air
Pengujian sistem kontrol sensor level air yang telah dilakukan adalah
menganalisis tegangan keluaran rangkaian saat kondisi level air berada pada
kondisi penuh atau kosong, Adapun untuk rangkaian sensor bisa lihat pada
gambar dibawah ini.
+
R
R
T
E2
E1
GROUND
Gambar 4.5 Rangkaian Elektrode Sensor Level Air
http://digilib.mercubuana.ac.id/
57
Pada pengujian sensor level air, salah satu atau salah dua elektroda dicelupkan
dalam sebuah bak yang berisi air sehingga pada arduino terbaca 0 volt oleh sensor
level air. Berikut adalah tabel data hasil pengujian respon sistem terhadap level
sensor air.
Tabel 4.6 Data Pengujian Sistem Kontrol Sensor Level Air.
Posisi Sensor Level Air
Ground,E1 dan E2
Respon sistem kontrol
Keterangan
Pompa Standby ( Tanki air Penuh )
Kontrol berfungsi
terhubung dengan Air
Lampu led Air Penuh Hidup
Ground terhubung dengan
Air,E1 dan E2 tidak
Pompa ON ( Tanki air kosong )
Kontrol berfungsi
Pompa Standby ( Tanki air Sedang )
Kontrol berfungsi
terhubung dengan Air
Ground dan E1 terhubung
dengan Air, E2 tidak
terhubung dengan Air
4.2.2 Pengujian Gangguan Tegangan Lebih
Untuk menguji pengamanan sistem terhadap gangguan tegangan lebih
pengujian dilakukan dengan beban resistor variable 1 fasa. Dalam pengujian,
tegangan input dari regulator tegangan 1 fasa di naikkan hingga lebih dari nilai
tegangan seting nominalnya. Kemudian sumber tegangan di koneksikan dengan
beban, menggunakan magnetik kontaktor. Hal ini di lakukan untuk mengetahui
respon sistem pengaman terhadap adanya tegangan lebih secara mendadak.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
58
Tabel 4.7 Data Pengujian Sistem Terhadap Gangguan Tegangan Lebih.
Tegangan
Kondisi
VLL
pada saat
Tampilan
Regulator
Trip
Lampu Led
(V)
secara
Gangguan
teori
Tegangan
Set
Nominal
Fasa
Kondisi
Tegangan
sistem
(V)
R-N
213
237
237
Hidup
Trip
S-N
200
220
220
Hidup
Trip
T-N
231
230
231
Mati
Tidak Trip
R-N
220
237
242
Mati
Tidak Trip
Pada data hasil pengujian diketahui bahwa tegangan Trip pada sistem
pengaman adalah diatas 110% dari set nominal tegangan.
4.2.3 Pengujian Gangguan Tegangan Kurang
Sama seperti pada pengujian respon sistem terhadap gangguan tegangan
lebih, pada pengujian gangguan tegangan kurang dilakukan dengan beban resistor
variable tiga fasa. Dalam pengujian, tegangan input dari regulator tegangan tiga
fasa di turunkan hingga kurang dari nilai tegangan seting nominalnya. Kemudian
sumber tegangan di koneksikan dengan beban, menggunakan magnetik kontaktor.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
59
Hal ini di lakukan untuk mengetahui respon sistem pengaman terhadap adanya
tegangan lebih secara mendadak.
Tabel 4.8 Data Pengujian Gangguan Tegangan Kurang
Kondisi
Set
Nominal
VLL
Fasa Tegangan Regulator (V)
(V)
Tegangan
Tampilan
pada saat
Lampu
Kondisi
Trip secara
Led
sistem
teori
Gangguan
Tegangan
R-N
220
190
198
Mati
Tidak Trip
S-N
220
198
198
Hidup
Trip
T-N
220
190
198
Hidup
Trip
R-N
230
230
207
Mati
Tidak Trip
S-N
230
207
207
Hidup
Trip
T-N
210
210
189
Mati
Tidak Trip
R-N
210
180
189
Hidup
Trip
Pada data hasil pengujian diketahui bahwa tegangan Trip pada sistem
pengaman adalah dibawah 90% dari set nominal tegangan.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
60
4.2.4
Pengujian Gangguan Tegangan Fasa Hilang
Pada pengujian gangguan fasa hilang, salah satu atau salah dua tegangan
input tegangan yang diukur oleh sensor tegangan akan sengaja di hilangkan
sehinnga fasa tersebut terbaca 0 volt oleh sensor tegangan. Berikut adalah tabel
data hasil pengujian respon sistem terhadap tegangan fasa hilang.
Tabel 4.9 Data Pengujian Gangguan Fasa Hilang
Kondisi Tampilan
No
Fasa yang dilepas dalam
Lampu Led
Respon sistem
pengujian
Gangguan
Pengaman
Tegangan
1
R
Hidup
TRIP
2
R dan S
Hidup
TRIP
3
S
Hidup
TRIP
4
S dan T
Hidup
TRIP
5
T
Hidup
TRIP
6
T dan R
Hidup
TRIP
Pada pengujian sistem pengaman terhadap gangguan tegangan fasa hilang,
didapat data bahwa sistem akan mengamankan gangguan ketika terdapat salah
satu atau dua fasa yang tegangannya hilang atau sama dengan nol. Namun ketika
ketiga fasa dilepas sistem pengaman menganggap hal tersebut bukan sebagai
gangguan sehingga sistem pengaman akan standby dengan kondisi kontaktor yang
open.
4.2.5 Pengujian Gangguan Arus Lebih
Untuk menguji respon terhadap gangguan arus lebih dan beban lebih, maka
arus yang mengalir melalui sensor harus di naikkan sehingga melebihi arus
http://digilib.mercubuana.ac.id/
61
nominalnya. Pengujian dilakukan dengan regulator 1 fasa yang terhubung dengan
resistor variabel 1 fasa. Arus yang mengalir pada rangkaian penguji diatur terlebih
dahulu tanpa menghubungkan sensor dengam sistem pengaman. setelah itu, arus
nominal di pada sistem pengaman di atur lebih kecil dari arus yang mengalir pada
beban. Kemudian untuk pengujian respon sistem pengaman, sensor di hubungkan
dengan sistem pengaman menggunakan switch. Berikut adalah tabel data hasil
pengujian respon sistem terhadap gangguan arus lebih.
Tabel 4.10 Hasil Pengujian Sistem Pengaman Terhadap Arus Lebih
Phasa
Arus (A)
Respon
Kondisi Tampilan
sistem
Lampu Led Arus
Pengaman
Lebih
R
1
Tidak Trip
Mati
R
1.2
Tidak Trip
Mati
R
1.5
Tidak Trip
Mati
R
2
Trip
Hidup
R
2.5
Trip
Hidup
R
3
Trip
Hidup
Keterangan
Pengaman
tidak Bekerja
Pengaman
tidak Bekerja
Pengaman
tidak Bekerja
Pengaman
Bekerja
Pengaman
Bekerja
Pengaman
Bekerja
Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa semakin besar arus yang lewat dan melebihi
setting point, maka proteksi bekerja.
http://digilib.mercubuana.ac.id/