perancangan monitoring daya listrik real time dengan ic ade 7752

PERANCANGAN MONITORING DAYA LISTRIK REAL TIME
DENGAN IC ADE 7752 BERBASIS ATMEGA16
SKRIPSI
perpustakaan.uns.ac.id
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
digilib.uns.ac.id
Oleh:
MUHAMMAD THOYIB
NIM. I0404054
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2011
commit to user
PERANCANGAN MONITORING DAYA LISTRIK REAL
TIME DENGAN IC ADE 7752 BERBASIS ATMEGA16
Disusun oleh
perpustakaan.uns.ac.id
Muhammad Thoyib
NIM. I 0404054
Dosen Pembimbing I
digilib.uns.ac.id
Dosen Pembimbing II
Prof. Muhammad Nizam, ST., MT., Ph.D.
NIP. 197007201999031001
Bambang Kusharjanto, ST., MT.
NIP. 196911161997021001
Telah dipertahankan dihadapan Tim Dosen Penguji pada hari ______ tanggal
Juli 2011
1. Dody Ariawan, S.T., M.T.,
NIP. 19730804 199903 1 003
.....................................
2. Purwadi Joko W, ST. MKom.
NIP. 19730126 199702 1 001
......................................
Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Koordinator Tugas Akhir
Didik Djoko Susilo, ST., MT.
NIP. 197203131997021001
Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT
NIP. 197202292000121001
commit to user
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO
Allah akan meninggikan orang-orang beriman diantara kamu dan orang-orang
yang berilmu beberapa derajat.
(QS. Al Mujadillah: 11)
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Kepuasan terletak pada usaha, bukan pada hasil. Berusaha dengan keras adalah
kemenangan yang hakiki.
(Mahatma Gandhi)
Orang luar biasa itu sederhana dalam ucapan tetapi hebat dalam tindakan.
(Confusius)
Orang akan tetap menjadi ahli ilmu yang sejati selama dia masih belajar. Tetapi
apabila pada suatu ketika dia berkata “aku sudah pintar” maka sesungguhnya dia
sudah menjadi bodoh dengan sendirinya
(Luqman Hakim)
PERSEMBAHAN
Karya ini kupersembahkan untuk:
1. Ibunda dan Ayahandaku tercinta yang senantiasa menyertakan ruhnya
dalam setiap doa dan sujudnya untuk kebahagiaan dan perjuanganku.
2. Mas
Agus
Nugroho,
S.Pdi&Mbak
Siti
Khafsoh,
S.Ag.,
Mas
Sutrisno&Mbak Nur Hidayati S.Ag,S.Pd, M.Pdi, Mas Mulyono
S.Ag&Mbak Kurniasih S.Ag, Mas Muhammad Nur Dai S.Ag&Mbak
Naimmatullaila S.Ag, Mas Wafi, Faiq, Shofi, Itsna, Rona, Sasa, &Rara.
3. Dik Sri Susanti untuk segala saran, ilmu, ghirrah, senyum dan cinta yang
pernah engkau berikan ketika aku terpuruk.
4. Teman-teman Mesin ’04 & KMTM FT UNS
kebersamaannya selama ini.
commit to user
untuk segala
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat, karunia dan bimbinganNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul “Perancangan
Monitoring Daya Listrik Real Time Dengan IC 7752 Berbasis ATMega16” dengan
lancar tanpa halangan yang berarti. Penulisan skripsi ini dimaksudkan untuk
memenuhi salah satu syarat guna memperoleh gelar sarjana teknik di digilib.uns.ac.id
Jurusan Teknik
perpustakaan.uns.ac.id
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini penulis banyak memperoleh bantuan,
bimbingan, pengalaman dan pelajaran yang sangat berharga dari berbagai pihak.
Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih
kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya baik secara langsung
maupun tidak langsung, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Ucapan
terima kasih penulis sampaikan kepada :
1. Bapak Prof. Muhammad Nizam, ST., MT., Ph.D., dan selaku Pembimbing I
tugas akhir, terima kasih atas bimbingan, kepercayaan, dan nasehat-nasehatnya.
2. Bapak Bambang Kusharjanta, ST., MT., selaku Pembimbing II tugas akhir,
terima kasih atas kesediaannya membimbing penulis dalam mengerjakan tugas
akhir.
3. Bapak Dody Ariawan, S.T., M.T., untuk semua motivasi, nasehat, bimbingan dan
senantiasa mengawal proses kelulusan kami dari awal sampai akhir.
4. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin FT
UNS sekaligus pembimbing akademis.
5. Bapak Wahyu Purwo Raharjo. S.T., M.T. selaku Koordinator tugas akhir.
6. Bapak Rendy Adhi Rachmanto, ST.,MT. selaku Ka. Laboratorium ruang baca
Teknik Mesin UNS atas kepercayaan, dorongan, nasehat, fasilitas dan ilmunya.
7. Bapak-bapak dosen di jurusan Teknik Mesin UNS.
8. Kedua orang tuaku dan kakak-kakakku yang telah membesarkanku dengan segala
perhatian dan dukungannya.
9. Sahabatku Madrox dan Ichi, terima kasih untuk selalu menerima segala
kekuranganku dan menjadi sahabat yang baik dalam segala situasi.
commit to user
10. Adikku Imam Ali, Kacuk Cikal, Muhadzib Mansur, Sidik Susilo, Nugroho Fajar,
Rohmat T.W.,
Dimas A.H., Dimas Huda, Condro, Kestan F. Faiz, Firdaus
Wisnu, Imam S, Ferdi, Kinas yang senantiasa silih berganti membantu,
mendampingi, mendengar, dan mengiringi setiap derap langkahku di Sekreratiat
KMTM.
11. Adik-adikku angkatan 2007 yang senantiasa menjadi pengiring dalam suka, duka,
teman berjuang memperbaiki IPK dari 2,05 menjadi 3,05 dan atas
semua kasih
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
sayangnya selama ini.
12. Asisten Ruang Baca Jurusan Teknik Mesin FT UNS, Dik Akbar, Heri, Mad
Yandi, Andri untuk semua kebersamaannya selama ini.
13. Teman-teman angkatan 2004 untuk semua bantuan dan dukungannya.
14. Semua pihak yang tidak dapat sebutkan satu persatu, atas segala bantuannya
dalam proses penulisan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak terdapat kekurangan,
untuk itu masukan dan saran yang membangun akan penulis terima dengan ikhlas
dan penulis ucapkan terima kasih. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat
memberikan manfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.
Surakarta,
Juli 2011
Penulis
commit to user
DAFTAR ISI
Halaman judul ............................................................................................................. i
Halaman Pengesahan ................................................................................................. ii
Motto dan Persembahan ............................................................................................ iii
Kata Pengantar .......................................................................................................... iv
Daftar Isi ................................................................................................................... vi
Daftar Gambar ......................................................................................................... viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Daftar Notasi .............................................................................................................
ix
Abstrak ....................................................................................................................... x
Abstract ..................................................................................................................... xi
BAB I
PENDAHULUAN ................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Masalah .......................................................................... 1
1.2 Batasan Masalah ...................................................................................... 3
1.3 Perumusan Masalah ................................................................................. 3
1.4 Tujuan Penelitian ..................................................................................... 3
1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................... 4
1.6 Sistematika Penulisan .............................................................................. 4
BAB II
LANDASAN TEORI .............................................................................. 5
2.1 Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 5
2.2 Arus Listrik ............................................................................................. 6
2.3 Tegangan ................................................................................................. 7
2.4 Daya Listrik ............................................................................................. 7
2.4.1. Daya Nyata ................................................................................... 7
2.4.2. Daya Reaktif ................................................................................ 7
2.4.3. Daya aktif ..................................................................................... 8
2.4.4. Faktor Daya .................................................................................. 8
2.5 Mikrokontroler ATMega16 .................................................................... 9
2.5.1. Kontruksi dasar ATMega16 .......................................................... 9
2.5.2. Arsitektur Mikrokontroler ATMega16 ....................................... 13
2.5.3. Memori Program ..................................................................... 13
2.5.4. Memori Data
..................................................................... 15
2.5.5. Memori Data EEPROM ............................................................. 15
2.5.6. Software Mikrokontroler ATMega16 ......................................... 16
2.5.7. Komunikasi Serial USART......................................................... 17
2.5.8. Inisialisasi USART .................................................................... 18
2.6 IC ADE 7752 .......................................................................................... 23
2.7 Dot Matrix ............................................................................................. 23
2.8 Transformator ........................................................................................ 25
2.8.1. Transformator tegangan ............................................................. 25
2.8.2. Transformator arus ..................................................................... 26
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................. 27
3.1 Waktu dan tempat pelaksanaan ............................................................. 27
3.2 Bahan dan alat penelitian ...................................................................... 27
commit to user
3.3
3.4
3.5
3.6
Pelaksanaan Penelitian ..........................................................................
3.3.1. Persiapan penelitian ...................................................................
3.3.2. Pengambilan data penelitian ......................................................
Analisa Data ..........................................................................................
Jadwal penelitian ....................................................................................
Diagram alir penelitian ..........................................................................
30
30
30
31
32
33
BAB IV PERANCANGAN ALAT DAN PEMBAHASAN ................................ 34
4.1 Perancangan alat .................................................................................... 34
4.1.1. Rangkaian induk .......................................................................
34
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
4.1.2. ADE 7752 kWh meter digital ................................................... 36
4.1.3. Display 16x2 ............................................................................. 37
4.1.4. Real time clock DS 1302 ........................................................... 38
4.1.5. Rangkaian Saklar AC Digital dengan Relay ............................ 39
4.1.6. Penyearah 5 V dengan auto save pin ........................................ 39
4.1.7. Koneksi Handphone dengan Minimum sistem .......................... 40
4.1.8. Format Data SMS (Short Messaging Service) .......................... 41
4.1.9. AT COMMAND hand phone siemen yang berhubungan
dengan SMS .............................................................................. 44
4.1.10. Software Compiler Code Vision AVR ..................................... 45
4.2 Data dan Pembahasan ............................................................................ 48
BAB V PENUTUP ............................................................................................... 50
5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 50
5.2 Saran ....................................................................................................... 50
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 51
LAMPIRAN ............................................................................................................. 52
commit to user
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Konsumsi Energi Per Kapita vs Intensitas Energi ................................ 1
Gambar 2.1 Segitiga Daya ...................................................................................... 8
Gambar 2.2 Cos q antara arus dan tegangan ............................................................. 9
Gambar 2.3 Blok Diagram Mikrokontroler ATMega16 ........................................ 11
Gambar 2.4 Susunan pin mikrokontroler ATMega16 ............................................ 12
Gambar 2.5 Arsitektur Mikrokontroler ATMega16.................................................
14
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 2.6 Peta Memori ATMega16 ..................................................................... 14
Gambar 2.7 Peta Memori Data ATMega16 ............................................................ 15
Gambar 2.8 Register UDR ...................................................................................... 19
Gambar 2.9 Register UCSRA ................................................................................. 19
Gambar 2.10 Register UCSRB ................................................................................. 20
Gambar 2.11 Register UCSRC ................................................................................. 22
Gambar 2.12 Tes sirkuit rangkaian .......................................................................... 23
Gambar 2.13 Ilustrasi display dot matrix 8x8 bicolor ............................................... 24
Gambar 2.14 Transformator Tegangan ..................................................................... 25
Gambar 2.15 Gambar 2.15. Transformator arus ....................................................... 26
Gambar 3.1 Skema peralatan monitoring daya real time ......................................... 28
Gambar 3.2 kWh Meter Prabayar PLN .................................................................... 28
Gambar 3.3 Stopwatch ............................................................................................ 29
Gambar 3.4 Multitester Digital ............................................................................... 29
Gambar 3.5 Kabel Data ........................................................................................... 30
Gambar 4.1 Diagram blok system monitoring listrik real time .............................. 35
Gambar 4.2 Minimum sistem ATMega16 ............................................................... 36
Gambar 4.3 Alur sinyal impuls dari IC ADE 7752 menuju
mikrokontroler..................................................................................... 37
Gambar 4.4 Alur komunikasi LCD dengan mikrokontroler ................................... 35
Gambar 4.5 Alur koneksi DS 1302 dengan minimum sistem ................................. 38
Gambar 4.6 Rangkaian relay 24 V .......................................................................... 39
Gambar 4.7 Rangkaian penyearah 5 V dengan auto save pin ................................. 35
Gambar 4.8 Tampilan program code vision AVR .................................................. 45
Gambar 4.9 Flow chart pengesetan sms pada HP Siemens MCL60 ...................... 46
Gambar 4.10 Flow chart pemograman mikrokontroler ............................................ 45
commit to user
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Penentuan Ukuran Karakter ................................................................ 21
Tabel 3.1
Jadwal Penelitian ................................................................................. 32
Tabel 4.1
Jalur koneksi pin LCD dengan Mikrokontroler .................................. 38
Tabel 4.2
Jalur koneksi pin DS 1302 dengan Mikrokontroler ........................... 38
Tabel 4.3
Jalur pin HP Siemens MCL60............................................................. 32
Tabel 4.4
Spesifikasi alat dari pabrikan ..............................................................
48
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Tabel 4.5
Variasi Pembebanan ............................................................................ 48
Tabel 4.6
Perbandingan Pengukuran Watt-hour pada waktu
terkoneksi beban .................................................................................. 32
commit to user
DAFTAR NOTASI
P
: Daya nyata
V
: Tegangan
I
: Arus
q
: sudut antara tegangan dan arus
Q
: daya reaktif
perpustakaan.uns.ac.id
S
digilib.uns.ac.id
: Daya aktif
cos q : Faktor daya
commit to user
ABSTRAK
MUH. THOYIB, Perancangan Monitoring Daya Listrik Real Time Dengan IC
ADE 7752 Berbasis ATMega16.
Tahun 2011 konsumsi energi listrik nasional pada sektor rumah tangga
meningkat drastis pada angka 15 ribu GW. Hal ini dikarenakan oleh
tidak adanya
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
penerapan manajemen energi sebagai upaya strategis untuk menghemat energi listrik.
Sebagai salah satu pelaksanaan manajemen energi adalah melalui pemantauan
daya listrik secara real time. Desain monitoring daya listrik real time ini harus
memenuhi persyaratan ekonomis, akurat dan mudah digunakan tanpa mengurangi
nilai kenyamanan dalam penggunaan energi listrik. Dalam penelitian ini sebuah
perangkat pemantauan energi listrik yang dibuat dengan memanfaatkan IC ADE
7752 untuk pengukuran energi dan ATMega16 sebagai mikroprosesor. ADE 7752
akan memberikan 1600 detak/impuls untuk setiap 1 KWH yang dikeluarkan melalui
kaki CF. Kaki CF diumpankan ke sebuah opto-coupler (saklar cahaya) sebelum
diumpankan ke mikrokontroler sebagai pusat pengelolaan data. Untuk memudahkan
pemantauan, data hasil perhitungan diterima pengguna melalui sistem sms. Sistem
antar muka mikrokontroler menggunakan komunikasi serial asynchrone dengan baud
rate 96000 bpf. Pengujian dilakukan dengan menggunakan beban rumah tangga
seperti TV, lampu dan Magic Jar. Sebagai validasi, hasil pengukuran kemudian
dibandingkan dengan kWh Meter digital prabayar milik PLN.
Dari hasil pengukuran diperoleh bahwa kesalahan rata-rata cukup kecil, sebesar
2,5%, sehingga alat ini cukup baik untuk digunakan sebagai sebuah alat pengukuran
dan pemantauan untuk penggunaan daya listrik.
Kata Kunci : energi listrik , ADE 7752, monitoring energi, manajemen energi.
commit to user
ABSTRACT
MUH. THOYIB, Design of Real Time Electric Power Monitoring Using IC
ADE 7752 Based Microcontroller ATMega16.
National electrical energy consumption in the household sector increased
dramatically in number 15 thousand GW in 2011. It is because there is no
implementation of energy management as a strategic effort in order todigilib.uns.ac.id
save electrical
perpustakaan.uns.ac.id
energy.
As one of the implementation of energy management is through monitoring
the electrical energy used by using real time monitoring power system device. Design
of electrical power system real time monitoring of these must meet the requirements
of economical, accurate and easy to use without reducing the value of convenience in
the use of electrical energy. In this study an electrical energy monitoring devices are
made by utilizing the ADE IC 7752 to energy measurement and AT89S51 as a
microprocessor. ADE 7752 is using up to 1600 pulse / impulse for every 1 KWH
issued through the CF leg. CF leg is fed to an opto-coupler (light switch) before
being fed to the microcontroller as the central of the data management. To facilitate
the monitoring, data calculation results of the user in the form of SMS is received.
The system interfaces with the microcontroller using a serial communication mobile
asynchronous with baud rate of 96000 bpf. Tests carried out using household
expenses such as TV, lights and magic jar. As a validation; the results are then
compared to the PLN digital kWh meter.
From the measurement results obtained that the average error is quite small,
amounting to 2.5%, so that the device is good enough to use as measuring and
monitoring device for the power usage.
Keywords: electrical energy, ADE 7752, energy monitoring, energy management
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
LATAR BELAKANG
Pemakaian energi listrik dewasa ini sudah sangat luas, hampir di setiap sendi
kehidupan selalu bersinggungan dengan energi listrik, manusia
sangat sulit
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
melepaskan diri dan semakin lama tidak ada satupun alat kebutuhan manusia yang
tidak membutuhkan energi listrik. Untuk itu hanya ada satu pilihan bijak, segera
melangkah untuk merumuskan bagaimana menciptakan dan menggunakan energi
listrik secara efektif dan efesien
Kekayaan alam bangsa Indonesia yang mampu dikonversikan dalam bentuk
energi sangatlah melimpah dan bermacam-macam. Pertanyaannya, mengapa sumbersumber energi tersebut tidak mampu digunakan untuk mencukupi kebutuhan
warganya dari Sabang sampai Merauke. Hal ini dikarenakan belum semua sumber
energi dapat dikelola dengan baik. Sementara itu, prediksi peningkatan jumlah
penduduk di Indonesia pada tahun 2060 akan mencapai angka 475 juta jiwa, dapat
dipastikan tingkat konsumsi energi listrik juga akan mengalami peningkatan yang
serupa.
Gambar 1.1 Konsumsi Energi Per Kapita vs Intensitas Energi (Blueprint
Pengelolaan Energi Nasional 2005-2025)
commit to user
2
Berdasarkan gambar 1 di atas, Indonesia memiliki intensitas energi yang
paling tinggi dibandingkan negara Malaysia, Thailand dan Jepang. Hal ini
menunjukkan bahwa untuk menghasilkan satu satuan produksi atau jasa, Indonesia
membutuhkan energi yang paling banyak, dengan kata lain penggunaan energi di
Indonesia paling rendah efektifitas dan efisiensinya.
Perkembangan teknologi memberikan manfaat bagi kehidupan manusia
dalam kehidupan sehari-hari. Dengan kemajuan teknologi, banyak digilib.uns.ac.id
peralatan yang
perpustakaan.uns.ac.id
dialihkan dari bentuk manual ke bentuk otomatis. Peralatan manual mempunyai
kekurangan dalam hal kecepatan, ketepatan dan ketelitian, sehingga transformasi
kearah otomatis mampu menjadi sebuah pilihan yang tepat dan menguntungkan
dimasa yang akan datang.
Teknologi
dikembangkan
remote
dengan
diantaranya adalah
control
melalui
memanfaatkan
mikrokontroler
berbagai
telah
media transmisi.
banyak
Beberapa
remote control dengan memanfaatkan media infra merah,
gelombang radio, internet dan saluran telepon. Sistem transfer data melalui saluran
telepon memiliki keunggulan dalam hal jarak jangkauan dan kepraktisan dibanding
media lainnya.
Alat ukur dapat tersusun atas bagian digital dan analog. Ada 3 bagian utama
dalam suatu alat ukur, yaitu sensor, pengolah data dan penampil data. Alat ukur
dengan penampil digital memberikan banyak kemudahan seperti pembacaan yang
lebih teliti dan mudah dibaca karena tidak ada paralaks (Wahyunggoro, 1998).
Pengolahan data juga lebih mudah dilakukan secara digital, walaupun ada beberapa
bagian yang memang tidak bisa mengabaikan kemampuan suatu rangkaian analog.
Berdasarkan uraian diatas, upaya komprehensif untuk mempertahankan
ketersediaan energi harus segera dilaksanakan. Penemuan energi yang baru dan
terbarukan haruslah diimbangi
dengan upaya pemanfaatan energi yang hemat,
efektif dan efisien. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk
mengetahui sinergitas antara komunikasi sistem DTMF (Dual Tone Multiple
Frekuensi) dengan mikrokontroler untuk memberikan informasi daya listrik Realtime
kepada konsumen listrik, sehingga pemakaian energi listrik dapat dimonitoring dan
dikontrol kapan saja dan dimana saja.
commit to user
3
1.2.
BATASAN MASALAH
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:
1. Alat monitoring daya listrik real time untuk aplikasi pencatatan kWh secara
otomatis dari tiap beban.
2. Alat monitoring daya listrik real time mampu menerima instruksi berupa, set
batas kWh, laporan rata-rata penggunaan listrik tiap 24 jam, mematikan dan
menghidupkan, pengesetan jam secara update, serta pengecekan
secara real
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
time penggunaan listrik oleh pelanggan.
3. Pemograman mikrokontroler ATMEGA 16 menggunakan bahasa-C.
4. IC ADE 7752 yang terdapat pada rangkaian monitoring daya listrik real time
bekerja pada kondisi yang sesuai dengan spesifikasinya, yaitu memperoleh
input tegangan DC 5 V dengan toleransi simpangan maksimum 2,5 %.
5. Komunikasi berbasis data DTMF untuk aplikasi automatisasi pengiriman data
digital dari mikrokontroler ke handphone pelanggan.
1.3.
PERUMUSAN MASALAH
Perumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana cara merancang
alat monitoring daya listrik real time mampu menerima instruksi berupa, set batas
kWh, laporan rata-rata penggunaan listrik tiap 24 jam, mematikan dan
menghidupkan, pengesetan jam secara update, serta pengecekan secara real time
penggunaan listrik oleh pelanggan. Selain itu alat monitoring daya listrik real time
harus memberikan hasil pembacaan kWh dari listrik pelanggan yang mendekati nilai
pembacaan kWh meter sistem pulsa dari PLN.
1.4.
TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Membuat dan merancang alat monitoring daya listrik realtime untuk memberi
kemudahan dan akses pengawasan konsumsi listrik jarak jauh kepada
pelanggan yang dapat berfungsi dengan baik.
2. Mengetahui akurasi pengukuran daya listrik yang terpakai dengan alat
monitoring daya listrik real time dibandingkan dengan hasil pengukuran kWh
meter dari PLN.
commit to user
4
Manfaat penelitian:
1. Untuk
mengembangkan
ilmu
pengetahuan,
terutama
dalam
bidang
mikrokontroler dan komunikasi antar mukanya.
2. Untuk mengetahui pengaruh fungsi pembatasan kWh dari alat monitoring
daya listrik real time terhadap efisiensi penggunaan listrik oleh pelanggan.
1.5. SISTEMATIKA PENULISAN
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB I
: Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah, tujuan dan
manfaat penelitian, perumusan masalah, batasan masalah serta
sistematika penulisan.
BAB II
: Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan gasifikasi
oksidasi terbatas dan teori tentang gasifikasi sekam padi.
BAB III
: Metodologi penelitian, menjelaskan peralatan yang digunakan, tempat
dan
pelaksanaan
penelitian,
langkah-langkah
percobaan
dan
pengambilan data.
BAB IV
: Data dan analisa, menjelaskan data hasil pengujian, perhitungan data
hasil pengujian serta analisa hasil dari perhitungan.
BAB V
: Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran.
commit to user
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
TINJAUAN PUSTAKA
Nurul, M., (2004) meneliti KWh meter digital untuk aplikasi automatisasi
pencatat pemakaian daya listrik apartemen. Sistem ini merupakan digilib.uns.ac.id
pengembangan
perpustakaan.uns.ac.id
dari alat kwh meter yang sudah ada, hanya saja sistem ini mengoptimalkan
penggunaan mikrokontroler AT89C51 yang sudah umum dipasaran.
Alat yang
dirancang mempergunakan komunikasi dengan sistem DTMF (Dual Tone Multiple
Frequency) dan nilai daya dan pengisian pulsa dapat dipakai menggunakan sistem
internet. Pengukuran daya listrik pada alat ini mempergunakan metoda yang sangat
sederhana, yakni mengalikan parameter tegangan dan parameter arus, tanpa
memperhitungkan faktor daya. Sistem ini belum dirancang untuk aplikasi kontrol
langsung jarak jauh.
Sutarmanto,
N.,
(2007)
meneliti
sistem
kendali
perangkat
listrik
menggunakan media Short Message Sevice (SMS). Sistem kendali dirancang dengan
menggabungkan software EPCS (Electric Pheriperal Control System) dengan
rangkaian relay pengatur catu daya yang dihubungkan melalui interkoneksi ponsel
NOKIA N5110. Sistem ini mampu mengendalikan kondisi ON/OFF output
(peralatan listrik semisal lampu) baik dengan modus manual (klik langsung atau
timer untuk otomastisasi) maupun melalui Short Message Sevice (SMS). Pada
kenyataannya sistem ini belum dapat mendeteksi kondisi listrik ketika komputer
induk padam sehingga meskipun SMS terkirim, input data dari SMS tidak dapat
diimplementasikan ke alat.
Kristanto, Y., (2009) meneliti Pengaplikasian IC ADE7752 Sebagai KWh
Meter Digital Berbasis MCS-51. KWH meter digital tersebut menggunakan
ADE7752 sebagai IC pengukuran energi dan AT89S51 sebagai mikroprosesornya,
trafo arus sebagai sensor arus, rangkaian pembagi tegangan sebagai sensor tegangan,
dan LCD sebagai penampil. KWh digital ini sesuai untuk listrik 3 phase-4 kawat
dengan konstan 100imp/KWh dan keistimewaan dari KWh meter digital ini adalah
batas listrik lebih nyata dan tidak terpengaruh oleh tipe beban, karena KWh meter
commit to user
6
digital mengukur Daya (Watt), yang terdiri dari tegangan (volt) dan arus (ampere),
bukan arus saja yang diukur pada KWh meter konvensional.
Kirkup,( 2002). Alat ukur tidak bisa disebut baik jika
tidak dikalibrasi
dengan referensi yang baik. Kalibrasi yang baik dilakukan dengan menentukan
referensi yang tepat. Suatu referensi harus diuji dengan membandingkan besaranbesaran yang diukur dengan rumus yang telah baku, di samping membandingkannya
dengan beberapa
perpustakaan.uns.ac.id
referensi yang lain. Kalibrasi sangat mempengaruhi
suatu
digilib.uns.ac.id
pengukuran.
Doebelin, (1983). Dalam pengukuran, mengartikan secara nyata suatu jumlah
yang diukur adalah tidak mungkin. Masalah yang kompleks akan ditemui jika
mempermasalahkan objek yang sebenarnya. Yang bisa dilakukan adalah dengan
menciptakan standar/referensi dari suatu jumlah yang diukur. Istilah “nilai
sebenarnya” diartikan sebagai nilai yang didapatkan jika jumlah yang terukur sesuai
dengan referensi yang disetujui bersama dan cukup akurat untuk tujuan dimana data
akan digunakan.
2.2.
Arus Listrik
Arus merupakan perubahan kecepatan muatan terhadap waktu atau
muatan yang mengalir dalam satuan waktu dengan simbol i (dari kata Perancis :
intensite), dengan kata lain arus adalah muatan yang bergerak. Selama muatan
tersebut bergerak maka akan muncul arus tetapi ketika muatan tersebut diam maka
arus pun akan hilang. Muatan akan bergerak jika ada energi luar yang
memepengaruhinya. Muatan adalah satuan terkecil dari atom atau sub bagian dari
atom. Dimana dalam teori atom modern menyatakan atom terdiri dari partikel inti
(proton bermuatan + dan neutron bersifat netral) yang dikelilingi oleh muatan
elektron (-), normalnya atom bermuatan netral. Muatan terdiri dari dua jenis yaitu
muatan positif dan muatan negatif
Arah arus searah dengan arah muatan positif (arah arus listrik) atau
berlawanan dengan arah aliran elektron. Suatu partikel dapat menjadi muatan positif
apabila kehilangan elektron dan menjadi muatan negatif apabila menerima elektron
dari partikel lain. Coulomb adalah unit dasar dari International System of Units (SI)
yang digunakan untuk mengukur muatan listrik.
commit to user
7
2.3.
Tegangan
Tegangan atau seringkali orang menyebut dengan beda potensial dalam
bahasa Inggris voltage adalah kerja yang dilakukan untuk menggerakkan satu
muatan (sebesar satu coulomb) pada elemen atau komponen dari satu
terminal/kutub ke terminal/kutub lainnya, atau pada kedua terminal/kutub akan
mempunyai beda potensial jika kita menggerakkan/memindahkan muatan sebesar
satu coulomb dari satu terminal ke terminal lainnya. Keterkaitan
antara kerja
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
yang dilakukan sebenarnya adalah energi yang dikeluarkan, sehingga pengertian
diatas dapat dipersingkat bahwa tegangan adalah energi per satuan muatan.
2.4.
Daya Listrik
Daya listrik ada 3 macam yaitu daya aktif, daya reaktif dan daya nyata.
2.4.1. Daya nyata
Satuan daya nyata dinyatakan dalam Watt. Daya nyata, digunakan
secara umum oleh konsumen. Daya nyata inilah yang biasanya dapat
dikonversikan dalam bentuk kerja. Rumusnya adalah (Geradino, 1992):
P = V I cos q
(2.1)
dengan :
P
= daya nyata (Watt)
V
= tegangan (Volt)
I
= arus (Ampere)
q
= sudut antara tegangan dan arus (derajat)
2.4.2. Daya reaktif
Daya reaktif adalah jumlah daya yang diperlukan untuk pembentukan
medan magnet. Dari pembentukan medan magnet, maka akan terbentuk fluks
magnetik. Satuan daya reaktif dinyatakan dalam VAR dan rumusnya adalah
(Geradino, 1992) :
Q = V I sin q
(2.2)
dengan :
Q
= daya reaktif (VAr)
V
= tegangan (Volt)
I
= arus (Ampere)
q
= sudut antara tegangan dan arus (derajat)
commit to user
8
2.4.3. Daya aktif
Daya aktif adalah penjumlahan geometris dari daya nyata dan daya
reaktif. Daya aktif merupakan daya yang diproduksi oleh perusahaan
sumberlistrik. Daya nyata ini dinyatakan dalam VA dan memiliki rumus
(Geradino, 1992):
S=VI
(2.3)
dengan :
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
V
= tegangan (Volt)
I
= arus (Ampere)
Gambar 2.1 Segitiga Daya (Sangkaran, 2002)
2.4.4. Faktor Daya (cos tetha)
Faktor daya atau yang biasanya disebut cos q adalah perbandingan
antara daya aktif (Watt) dengan daya nyata (VA). Faktor daya juga dapat
definisikan yaitu merupakan cosines dari sudut beda fasa antara tegangan dan
arus dimana arus leading atau lagging terhadap tegangan.
Faktor daya =
P (Watt )
= cos q
S (VA)
(2.4)
Faktor daya yang baik adalah faktor daya yang bernilai bedar. Pada
teorinya, faktor daya dapat mencapai 100 %, tapi dalam kenyataannya, faktor
daya tidak mencapai 100 % tanpa adanya peralatan untuk mengkoreksi faktor
daya tersebut. Faktor daya yang tinggi sangat penting untuk keseluruhan
sistem kelistrikan. Selain dapat meningkatkan efisiensi, faktor daya yang
tinggi juga akan membuat biaya listrik menjadi lebih ekonomis dan
meningkatkan life time suatu peralatan.
commit to user
9
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 2.2 Cos q antara arus dan tegangan (Sangkaran, 2002)
2.5.
Mikrokontroler ATMEGA16
2.5.1. Konstruksi Dasar ATMEGA16
Mikrokontroler AVR adalah mikrokontroler RISC 8 bit berdasarkan
aristektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel pada tahun 1996. AVR memiliki
keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain, keunggulan AVR
yaitu AVR memiliki kecepatan eksekusi program yang lebih cepat, karena
sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus
dibandingkan
MCS51
yang
membutuhkan
12
clock, lebih cepat
siklus
clock
untuk
mengeksekusi 1 instruksi. Mikrokontroler ATMega16 memiliki fitur yang
lengkap (ADC internal, EEPROM internal,
Timer/Counter,
Watchdog
Timer, PWM, Port I/O, komunikasi serial, Komparator, I2C,dll).
Berikut ini merupakan beberapa spesifikasi ATMega16:
1.
Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada
frekuensi 16 Mhz.
2.
Memiliki kapasitas flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, dan
SRAM 1Kbyte.
commit to user
10
3.
Saluran Port I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan
Port D.
4.
CPU yang terdiri atas 32 buah register
5.
User interupsi internal dan eksternal
6.
Port USART sebagai komunikasi serial
7.
Konsumsi daya rendah (DC 5V)
8.
Fitur peripheral, yang terdiri dari:
perpustakaan.uns.ac.id
a.
digilib.uns.ac.id
Tiga buah Timer/Counter dengan perbandingan
-
2 (dua) buah Timer/Counter 8 bit dengan Prescaler terpisah
dan Mode Compare.
-
1 (satu) buah
Timer/Counter 16 bit dengan
Prescaler
terpisah, Mode Compare dan Mode Capture.
b.
Real Time Counter dengan osilator tersendiri
c.
4 channel PWM
d.
8 channel, 10-bit ADC
-
8 Single-ended Channel
-
7 Differential Channel hanya pada kemasan TQFP
-
2 Differential Channel dengan Programmable Gain 1x, 10x,
atau 200x
e.
Byte-orientd Two-wire Serial Interface
f.
Antamuka SPI
g.
Watchdog Timer dengan osilator internal
h.
On-chip Analog Comparator
commit to user
11
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 2.3. Blok Diagram Mikrokontroler ATMega16
Susunan pin-pin mikrokontroler ATMega16 ditunjukkan pada gambar
2.4 berikut :
commit to user
12
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 2.4 Susunan pin mikrokontroler ATMega16
Konfigurasi pin ATMega16 dengan kemasan 40 pin DIP (Dual In-line
Package) dapat dilihat pada Gambar 2.2. Dari gambar di atas dapat dijelaskan
fungsi dari masing-masing pin ATMega16 sebagai berikut:
1.
Vcc merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.
2.
GND merupakan pin Ground.
3.
Port A (PA0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin
masukan ADC.
4.
Port B (PB0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin
dengan fungsi khusus seperti SPI, MISO, MOSI, SS, AIN1/OC0,
AIN0/INT2, T1, T0, T1/XCK.
5.
Port C (PC0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin
dengan fungsi khusus, seperti TOSC2, TOSC1, TDI, TD0, TMS,
TCK, SDA, SCL.
6.
Port D (PD0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin
dengan fungsi khusus, seperti RXD, TXD, INT0, INT1, OC1B,
OC1A, ICP1.
commit to user
13
7.
RESET merupakan
pin
yang digunakan
untuk
me-reset
mikrokontroler.
8.
XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
9.
AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
10.
AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
2.5.2. Arsitektur Mikrokontroler ATMEGA16
perpustakaan.uns.ac.id
ATMega16
menggunakan
digilib.uns.ac.id
arsitektur
Harvard
dengan
memisahkan antara memori dan bus untuk program dan data untuk
memaksimalkan kemampuan dan kecepatan. Instruksi dalam memori
program dieksekusi dengan pipelining single level dimana ketika satu
instruksi dieksekusi, instruksi berikutnya diambil dari memori program.
Konsep ini mengakibatkan instruksi dieksekusi setiap siklus clock. CPU
terdiri dari 32x8 bit general purpose register yang dapat diakses dengan
cepat dalam satu siklus clock, yang mengakibatkan operasi Arithmetic
Logic Unit (ALU) dapat dilakukan dalam satu siklus. Pada operasi
ALU, dua operand berasal dari register, kemudian operasi dieksekusi
dan hasilnya disimpan kembali pada register dalam satu siklus clock.
Operasi aritmetik dan logika pada ALU akan mengubah bit-bit yang
terdapat pada
Status Register (SREG).
Arsitektur Mikrokontroler
ATMega16 dapat dilihat pada Gambar 2.5 yang terdapat di bawah ini.
2.5.3. Memori Program
Arsitektur ATMega16 mempunyai dua memori utama, yaitu
memori data dan memori program. Selain itu, ATMega16 memiliki
memori EEPROM untuk menyimpan data. ATMega16 memiliki 16K
byte
On-chip In-System Reprogrammable Flash Memori untuk
menyimpan program. Instruksi ATMega16 semuanya memiliki format
16 atau 32 bit, maka memori flash diatur dalam 8K x 16 bit. Memori
flash dibagi kedalam dua bagian, yaitu bagian program
aplikasi seperti terlihat pada Gambar 2.6.
commit to user
boot dan
14
Bootloader adalah program kecil yang bekerja pada saat sistem
dimulai yang dapat memasukkan seluruh program aplikasi ke dalam
memeri prosesor.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 2.5 Arsitektur Mikrokontroler ATMega16
$000
Application Flash
Section
Boot Flash Section
$FFF
Gambar 2.6 Peta Memori ATMega16
commit to user
15
2.5.4. Memori Data
Memori data AVR ATMega16 terbagi menjadi 3 bagian, yaitu
32 register umum, 64 buah register I/O dan 1 Kbyte SRAM internal.
General purpose register menempati alamat data terbawah, yaitu $00
sampai $1F. Sedangkan memori I/O menempati 64 alamat berikutnya
mulai dari $20 hingga $5F. Memori I/O merupakan register yang
khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap digilib.uns.ac.id
berbagai fitur
perpustakaan.uns.ac.id
mikrokontroler seperti kontrol register,
timer/counter, fungsi-fungsi
I/O, dan sebagainya. 1024 alamat berikutnya mulai dari $60 hingga
$45F digunakan untuk SRAM internal
Gambar 2.7 Peta Memori Data ATMega16
2.5.5. Memori Data EEPROM
ATMega16 terdiri dari 512 byte memori data EEPROM 8 bit,
data dapat ditulis/dibaca dari memori ini, ketika catu daya dimatikan,
data terakhir yang ditulis pada memori EEPROM masih tersimpan pada
memori ini, atau dengan kata lain memori EEPROM bersifat
nonvolatile. Alamat EEPROM mulai dari $000 sampai $1FF.
commit to user
16
2.5.6. Software Mikrokontroler ATMega16
Sebuah mikrokontroler tidak akan bekerja bila tidak diberikan
program untuk diisikan ke dalam mikrokontroler tersebut. Oleh karena
itu, dalam tugas akhir ini akan digunakan perangkat lunak
CodeVisionAVR sebagai media penghubung antara program yang akan
diisikan ke mikrokontroler ATMega16 yang menggunakan bahasa C.
perpustakaan.uns.ac.id
Pemrograman mikrokontroler AVR dapat menggunakan
low
digilib.uns.ac.id
level language (assembly) dan high level language (C, Basic, Pascal,
JAVA, dll) tergantung compiler yang digunakan. Bahasa Assembler
pada mikrokontroler AVR memiliki kesamaan instruksi, sehingga jika
telah menguasai pemrograman satu jenis mikrokontroler AVR, maka
akan dengan mudah untuk memprogram mikrokontroler AVR jenis
lain, tetapi bahasa assembler relatif lebih sulit dipelajari daripada
bahasa C, untuk pembuatan suatu proyek yang besar akan memakan
waktu yang lama, serta penulisan programnya akan panjang. Sedangkan
bahasa C memiliki keunggulan dibandingkan bahasa assembly yaitu
penyusunan program akan lebih sederhana dan mudah pada proyek
yang lebih besar. Bahasa C hampir bisa melakukan semua operasi yang
dapat dikerjakan oleh bahasa mesin.
CodeVisionAVR pada dasarnya merupakan perangkat lunak
pemrograman mikrokontroler keluarga AVR berbasis bahasa C. Ada
tiga komponen penting yang telah diintegrasikan dalam perangkat lunak
ini: Compiler C, IDE dan program generator.
Berdasarkan spesifikasi yang dikeluarkan oleh perusahaan
pengembangnya,
Compiler
C
yang
digunakan
hampir
mengimplementasikan semua komponen standar yang ada pada bahasa
C standar ANSI (seperti struktur program, jenis tipe data, jenis operator,
dan
library fungsi standar berikut penamaannya). Tetapi walaupun
demikian, dibandingkan bahasa C untuk aplikasi komputer, compiler C
untuk mikrokontroler ini
memiliki
sedikit
perbedaan
yang
disesuaikan dengan arsitektur AVR tempat program C tersebut
ditanamkan (embedded).
commit to user
17
Khusus untuk
library fungsi, disamPING
(seperti fungsi-fungsi matematik, manipulasi
library standar
string, pengaksesan
memori dan sebagainya), CodeVisionAVR juga menyediakan fungsifungsi tambahan yang sangat bermanfaat dalam pemrograman
antarmuka AVR dengan perangkat luar yang umum digunakan dalam
aplikasi kontrol. Beberapa fungsi
library yang penting diantaranya
adalah fungsi-fungsi untuk pengaksesan LCD, komunikasi
I2C, IC RTC
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
(Real time Clock), sensor suhu, SPI (Serial Peripheral Interface) dan
lain sebagainya.
Untuk
memudahkan
pengembangan
program
aplikasi,
CodeVisionAVR juga dilengkapi IDE yang sangat user friendly. Selain
menu-menu pilihan yang umum dijumpai pada setiap perangkat lunak
berbasis Windows, CodeVisionAVR ini telah mengintegrasikan
perangkat lunak downloader yang bersifat In System Programmer
yang dapat digunakan untuk mentransfer kode mesin hasil kompilasi ke
dalam sistem memori mikrokontroler AVR yang sedang diprogram.
Selain itu, CodeVisionAVR juga menyediakan sebuah fitur
yang dinamakan dengan
Code Generator atau CodeWizardAVR.
Secara praktis, fitur ini sangat bermanfaat membentuk sebuah kerangka
program (template), dan juga memberi kemudahan bagi programmer
dalam
peng-inisialisasian
register-register
yang
terdapat
pada
mikrokontroler AVR yang sedang diprogram. Dinamakan Code
Generator,
karena
perangkat
lunak
CodeVision
ini
akan
membangkitkan kode-kode program secara otomatis setelah fase
inisialisasi
pada
jendela
CodeWizardAVR
selesai
dilakukan.
Penggunaan fitur ini pada dasarnya hampir sama dengan application
wizard pada bahasa-bahasa pemrograman visual untuk komputer.
2.5.7. Komunikasi Serial USART
Komunikasi data adalah perpindahan data antara dua atau lebih
peranti, baik yang berjauhan maupun yang berdekatan. Perpindahan
data antara dua atau lebih peranti dapat dilaksanakan secara paralel atau
commit to user
18
seri. Komunikasi seri dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu
komunikasi dara seri sinkron dan komunikasi data asinkron. Dikatakan
sinkron jika sisi pengirim dan sisi penerima ditabuh (clocked) oleh
penabuh (clock) yang sama, satu sumber penabuh; data dikirim beserta
penabuh. Dikatakan asinkron jika sisi pengirim dan sisi penerima
ditabuh oleh penabuh yang terpisah dengan frekuensi yang hampir
sama, data dikirim disertai informasi sinkronisasi.digilib.uns.ac.id
Pada proses
perpustakaan.uns.ac.id
inisialisasi ini setiap perangkat yang terhubung harus memiliki baudrate
yang sama. Beberapa fasilitas yang disediakan USART AVR adalah
sebagai berikut:
-
Operasi full duplex (mempunyai register receive dan transmit
yang terpisah).
-
Mendukung kecepatan multiprosesor.
-
Mode kecepatan berode Mbps.
-
Operasi asinkron atau sinkron.
-
Operasi master atau slave clock sinkron.
-
Dapat menghasilkan baud-rate (laju data) dengan resolusi tinggi.
-
Modus komunikasi kecepatan ganda pada asinkron.
-
Dll
2.5.8. Inisialisasi USART
Pada mikrokontroler AVR untuk mengaktifkan dan mengeset
komunikasi USART dilakukan dengan cara mengaktifkan registerregister yang digunakan untuk komunikasi USART. Register-register
yang digunakan untuk komunikasi USART antara lain:
1.
USART I/O Data Register (UDR)
UDR merupakan register 8 bit yang terdiri dari 2 buah
dengan alamat yang sama, yang digunakan sebagai tempat untuk
menyimpan data yang akan dikirimkan (TXB) atau tempat data
diterima (RXB) sebelum data tersebut dibaca.
commit to user
19
Gambar 2.8 Register UDR
2. USART Control and Status Register A (UCSRA)
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 2.9 Register UCSRA
Penjelasan bit penyusun UCSRA:
a.
RXC (USART Receive Complete)
Bit ini akan set ketika data yang masuk ke dalam UDR belum
dibaca dan akan berlogika nol ketika sudah dibaca. Flag ini
dapat digunakan untuk membangkitkan interupsi RX jika
diaktifkan dan akan berlogika nol secara otomatis bersamaan
dengan eksekusi vektor interupsi yang bersangkutan.
b.
TXC (USART Transmit Complete)
Bit ini akan set ketika data yang dikirim telah keluar. Flag ini
akan membangkitkan interupsi TX jika diaktifkan dan akan
clear secara otomatis bersamaan dengan eksekusi vektor
interupsi yang bersangkutan.
c.
UDRE (USART Data Register Empty)
Flag ini sebagai indikator isi UDR. Jika bernilai satu maka
UDR dalam keadaan kosong dan siap menerima data
berikutnya, jika flag bernilai nol berarti sebaliknya.
d.
FE (Frame Error)
Bit ini sebagai indikator ketika data yang diterima error,
misalnya ketika stop bit pertama data dibaca berlogika nol
maka bit FE bernilai satu. Bit akan bernilai 0 ketika stop bit
data yang diterima berlogika nol.
commit to user
20
e.
DOR (Data OverRun)
Bit ini berfungsi untuk mendeteksi jika ada data yang
tumpang tindih. Flag akan bernilai satu ketika terjadi
tumpang tindih data.
f.
PE (Parity Error)
Bit yang menentukan apakah terjadi kesalahan paritas. Bit ini
berfungsi jika ada kesalahan paritas. Bit akandigilib.uns.ac.id
berlogika satu
perpustakaan.uns.ac.id
ketika terjadi bit parity error apabila bit paritas digunakan.
g.
U2X (Double the USART Transmission Speed)
Bit yang berfungsi untuk menggandakan laju data manjadi
dua kalinya. Hanya berlaku untuk modus asinkron, untuk
mode sinkron bit ini diset nol.
h.
MPCM (Multi Processor Communication Mode)
Bit untuk mengaktifkan modus multi prosesor, dimana ketika
data yang diterima oleh USART tidak mengandung informasi
alamat akan diabaikan.
3.
USART CONTROL AND STATUS REGISTER B (UCSRB)
Gambar 2.10 Register UCSRB
Penjelasan bit penyusun UCSRB:
a.
RXCIE (RX Complete Interrupt Enable)
Bit pengatur aktivasi interupsi penerimaan data serial, akan
berlogika satu jika diaktifkan dan berlogika nol jika
dinonaktifkan.
b.
TXCIE (TX Complete Interrupt Enable)
Bit pengatur aktivasi pengiriman data serial, akan berlogika
satu jika diaktifkan dan berlogika nol jika dinonaktifkan.
commit to user
21
c.
UDRIE (USART Data Register Empty Interrupt Enable)
Bit ini berfungsi untuk mengaktifkan interupsi data register
kosong, berlogika satu jika diaktifkan dan sebaliknya.
d.
RXEN (Receiver Enable)
Bit ini berfungsi untuk mengaktifkan pin RX saluran
USART. Ketika pin diaktifkan maka pin tersebut tidak dapat
digunakan untuk fungsi pin I/O karena sudah
digunakan
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
sebagai saluran penerima USART.
e.
TXEN (Transmitter Enable)
Bit ini berfungsi untuk mengaktifkan pin TX saluran USART.
Ketika pin diaktifkan maka pin tersebut tidak dapat
digunakan untuk fungsi pin I/O karena sudah digunakan
sebagai saluran pengirim USART.
f.
UCSZ2 (Character Size)
Bit ini bersama dengan UCSZ1 dan UCSZ0 dalam register
UCSRC digunakan untuk memilih tipe lebar data bit yang
digunakan.
Tabel 2.1 Penentuan Ukuran Karakter
g.
RXB8 (Receive Data Bit 8)
Bit ini digunakan sebagai bit ke-8 ketika menggunakan
format data 9-10 bit, dan bit ini harus dibaca dahulu sebelum
membaca UDR.
h.
TXB8 (Transmit Data Bit 8)
Bit ini digunakan sebagai bit ke-8 ketika menggunakan
format data 9-10 bit, dan bit ini harus ditulis dahulu sebelum
membaca UDR.
commit to user
22
4.
USART CONTROL AND STATUS REGISTER C (UCSRC)
Gambar 2.11 Register UCSRC
Penjelasan bit penyusun UCSRC:
perpustakaan.uns.ac.ida.
URSEL (Register Select) :
digilib.uns.ac.id
Bit ini berfungsi untuk memilih register UCSRC dengan
UBBRH, dimana untuk menulis atau membaca register
UCSRC maka bit harus berlogika satu.
b.
UMSEL (USART Mode Select)
Bit pemilih mode komunikasi serial antara sinkron dan
asinkron.
c.
UPM[1…0] (Parity Mode)
Bit ini berfungsi untuk memilih mode paritas bit yang akan
digunakan. Transmittter USART akan membuat paritas yang
akan digunakan secara otomatis.
d.
USBS (Stop Bit Select)
Bit yang berfungsi untuk memilih jumlah stop bit yang akan
digunakan.
e.
UCSZ1 dan UCSZ0
Merupakan bit pengatur jumlah karakter serial Bit yang
berfungsi untuk memilih lebar data yang digunakan
dikombinasikan dengan bit UCSZ2 dalam register UCSRB.
f.
UCPOL (Clock Parity)
Bit yang berguna hanya untuk modus sinkron. Bit in
berhubungan dengan perubahan data keluaran dan sampel
masukkan, dan clock sinkron (XCK)
commit to user
23
2.6.
IC ADE 7752
ADE 7752 adalah jenis IC untuk pengukuran polyphase energi listrik dengan
tingkat akurasi yang tinggi. Spesifikasi unjuk kerja IC ini telah melampaui syarat
yang ditetapkan dalam standar IEC 62053-2x. Prisnsip kerja dari IC ini adalah
dengan mengubah sinyal analog dari sensor arus dan tegangan menjadi sinyal digital
(Analog to Digital Converter), dimana dalam ADE7752 terjadi proses (seperti
perkalian, penyaringan dan penjumlahan) sehingga nantinya sinyaldigilib.uns.ac.id
keluaran dari
perpustakaan.uns.ac.id
ADE 7752 berupa informasi daya rata-rata dengan frekuensi rendah kemudian diolah
oleh mikrokontroler ATMega16 yang selanjutnya ditampilkan oleh Dot Matrix.
Pengukuran dari IC ADE 7752 berupa informasi daya rata-rata pada output
frekuensi rendah yaitu F1 dan F2. Output ini secara logika langsung menggerakkan
sebuah counter elektromekanis atau interface sebuah MCU.
Dari data digital tersebut kemudian diteruskan kedalam mikrokontroler
ATMega16 untuk tujuan kalibrasi data. Gambar 2.12 menunjukkan bagaimana
sistem kerja IC ADE 7752 dalam memberikan data output berupa tegangan, arus,
daya dan power faktor.
Gambar 2.12. Tes sirkuit rangkaian
2.7.
DOT MATRIX
Display dot matrix pada dasarnya adalah susunan beberapa LED yang di
susun membentuk matrix baris dengan baris dan kolom yang berfariasi sesuai dengan
tipenya. Teknik menggunakan display dot matrix ini dapat di kendalikan dengan
commit to user
24
teknik multiplexing. Dimana ada kontrol terpisah antara kendali jalur kolom dan
baris dari display dot matrix tersebut. Display dot matrix dapat digunakan untuk
membuat tampilan karakter sesuai keinginan kita.
Dari gambar 2.13 kita dapat langsung merumuskan teknik penggunaan
display dot martix ini yaitu dengan teknik multiplexing. Karena display dot
matrixnya 8×8 maka kita perlu 8 jalur untuk kontrol kolom display dot matrix dan 8
jalur kontrol untuk kendali jalur baris display dot matrix tersebut.
Misal
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
menggunakan mikrokontroler secara langsung kita perlu 2 port 8 bit dari
mikrokontroler itu untuk driver display dot matrix. Pada dasarnya LED memiliki
dua buah kaki Anoda dan Katoda yang dimana untuk mengaktifkan LED tersebut
Anoda kita beri VCC dan Katoda kita hubungkan ke Ground.
Gambar 2.13. Ilustrasi display dot matrix 8x8 bicolor.
commit to user
25
2.8.
Transformator
Transformator adalah suatu piranti listrik yang dapat memindahakan dan
mengubah energi listrik satu level tegangan ke level tegangan yang lain melalui suatu
gandengan magnet berdasar prinsip
induksi elektromagnet. Transformator
digunakan secara luas, baik pada bidang tenaga listrik maupun elektronika.
Penggunaan transformator dalam sistem tenaga listrik memungkinkan
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiapa-tiap keperluan, misalnya
kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman energi listrik. Dalam bidang
elektronika, transformator digunakan antara lain sebagai gandengan impedansi antara
sumber dengan beban dan untuk menghambat arus searah sambil tetap mengalirkan
arus bolak-balik antara rangkaian.
Dalam bidang listrik, pemakaian transformator dikelompokkan menjadi :
1.
Transformator daya
2.
Transformator distribusi
3.
Transformator pengukuran yang terdiri dari transformator arus dan tegangan.
2.8.1. Transformator Tegangan
Transformator ini berfungsi sebagai detektor dari parameter tegangan
yang akan diukur. Dalam hal ini transformator digunakan sebagai
transformator penurun tegangan (step down). Masukan tegangan jala-jala ac
PLN diturunkan pada level tertentu sehingga menghasilkan keluaran yang
relatif lebih kecil yang dapat diterima dan digunakan pada piranti pengali.
Gambar transformator tegangan ditunjukkan pada gambar 2.14.
Gambar 2.14. Transformator Tegangan
commit to user
26
2.8.2. Transformator Arus.
Transformator arus digunakan sebagai detektor untuk mengukur
parameter arus yang mengalir pada beban. Transformator yang digunakan
sama dengan transformator tegangan dengan susunan dibalik, yakni lilitan
primer menjadi keluaran dan lilitan sekunder menjadi masukan. Gambar
transformator arus ditunjukkan pada gambar 2.15.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 2.15. Transformator arus
commit to user
27
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1.
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Februari 2011 sampai bulan Mei
2011. Penelitian ini bertempat di Laboratorium Listrik dan Elektronika
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
3.2.
Bahat dan alat Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada skema instalasi
alat penelitian :
Spesifikasi alat penelitian :
a. Komponen Display
Ø
74LS164
Ø
Pasif
Ø
TR9013
Ø
PCB
b. Komponen Induk
Ø
ATMega16
Ø
Pasif
Ø
24C08
Ø
HP Siemens MCL 60
c. Komponen Beban
Ø
ADE 7752 A
Ø
Pasif
Ø
Kristal 10.462 MHz
Ø
Digital Switch
commit to user
28
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 3.1 Skema peralatan monitoring daya real time
d. Instrumentasi dan alat tambahan
1. Instrumentasi :
· kWh Meter Prabayar PLN
kWh Meter Prabayar PLN digunakan sebagai alat ukur pembanding
besaran nilai daya listrik dengan rangkaian buatan dari IC ADE
7752.
Gambar 3.2 kWh Meter Prabayar PLN
commit to user
29
· Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk mencatat waktu pengujian.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 3.3 Stopwatch
·
Multitester digital
Alat ini digunakan untuk mengukur tegangan dan arus input yang
dibutuhkan rangkaian sekaligus nilai hambat masing-masing
komponen.
Gambar 3.4 Multitester Digital
· Kabel Data
Kabel data digunakan untuk transmisi data dari sensor beban ke
rangkaian DTMF dan input data perhitungan dalam mikrokontroler.
commit to user
30
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 3.5 Kabel Data
3.3.
Pelaksanaan Penelitian
3.3.1.
Persiapan penelitian
Sebelum melaksanakan pengambilan data penelitian, langkah
persiapan yang harus dilakukan adalah sebagai beikut:
1.
Membuat rangkaian sensor ADC (Analog to Digital Converter) dengan
menggunakan IC ADE 7752-A.
2.
Membuat rangkaian induk sebagai basis data pemograman, kalibrasi dan
pengolah data digital dari rangkaian sensor.
3.
Menghubungkan titik monitor dengan rangakaian sensor dan rangkaian
induk untuk melakukan pengolahan data digital.
4.
Menghubungkan hasil pembacaan data olahan dari rangkaian induk
dengan rangkaian display untuk mengetahui besarnya data yang terbaca.
5.
Melakukan pengukuran dengan menggunakan kWh Meter Prabayar PLN
sebagai validasi data terbaca oleh rangkaian monitoring daya Real Time.
3.3.2.
Pengambilan Data Penelitian
Setelah data sementara hasil pembacaan rangkaian monitoring daya
Real Time telah sesuai dengan hasil pengukuran kWh Meter Prabayar PLN
maka langkah selanjutnya adalah sebagai berikut:
1.
Membuat program pada rangkaian induk yang mampu memberikan
fungsi monitoring tiap satuan waktu yang dikehendaki oleh klien.
2.
Membuat program komunikasi interface antara mikrokontroler AT
Mega16 dengan hand phone siemens MCL 60 yang berfungsi sebagai
server induk.
commit to user
31
3.
Menghidupkan lampu neon melalui digital switch.
4.
Mencatat hasil pembacaan yang tertera pada rangkaian display setiap 60
menit.
5.
Menghidupkan televisi melalui digital switch.
6.
Mencatat hasil pembacaan yang tertera pada rangkaian display setiap 60
menit.
7. Menghidupkan rice cooker melalui digital switch.
perpustakaan.uns.ac.id
8.
digilib.uns.ac.id
Mencatat hasil pembacaan yang tertera pada rangkaian display setiap 60
menit.
9.
Menghidupkan secara bersamaan keempat beban yang dimonitoring
melalui digital switch.
10. Mencatat hasil pembacaan yang tertera pada rangkaian display setiap 60
menit.
11. Membuat program pada rangkaian induk yang mampu memberikan
fungsi pembatasan penggunaan daya dengan perintah sms.
12. Mengulangi langkah ke 15 dengan mensimulasikan pembatasan daya 1
kWh.
13. Mematikan semua peralatan ketika laporan peringatan kepada number
addres yang dimasukkan dalam program telah masuk.
14. Mengulangi langkah 3 sampai 15 dengan menggunakan alat ukur kWh
meter prabayar PLN.
3.4.
Analisa Data
Dari data yang diperoleh, selanjutnya dapat dilakukan analisis data
yaitu dengan membandingkan:
1. Nilai tegangan listrik masing-masing titik monitor.
2. Nilai arus listrik masing-masing titik monitor.
3. Nilai daya listrik masing-masing titik monitor.
Berdasarkan data hasil pengujian, yaitu berupa Nilai tegangan, arus,
dan daya listrik dapat dibuat grafik secara otomatis dengan meneruskan aliran
data kedalam eeprom mikrokontroler yang nantinya dapat di call back oleh
rangkaian induk untuk menghubungkan data hasil pengukuran tersebut per
commit to user
32
satuan waktu tertentu. Dikarenakan data digital output dari IC ADE 7752
berupa impuls per satuan waktu, dengan frekuensi menyesuaikan jenis beban
yang dikenakan. Untuk itu validasi keakuratan nilai pengukuran sistem
monitoring daya listrik real time akan didapat dengan membandingkan
kesesuaian besaran nilai daya pada variasi beban peralatan rumah tangga hasil
dari penggukuran menggunakan kWh Meter Prabayar PLN.
perpustakaan.uns.ac.id
3.5.
digilib.uns.ac.id
Jadwal Penelitian
Tabel 3.1 Jadwal Penelitian
No
1
2
Minggu
1
KEGIATAN
Mencari referensi
Pembuatan proposal penelitian
3
Persiapan alat
4
Pelaksanaan penelitian
5
Pengambilan data
6
Analisis data
7
Hasil & kesimpulan penelitian
8
Pembuatan laporan
commit to user
2
3
4
5
6
33
3.6.
Diagram Alir Penelitian
Mulai
Pengumpulan data dan bahan penelitian
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Penentuan titik monitor
Penentuan parameter batas data dari kWh Meter Prabayar
PLN
(Daya Listrik)
Pemograman Rangkaian
Pengambilan data:
Daya Listrik
Validasi
parameter
batas data
Tidak
Ya
Hasil analisa data :
Perbedaan nilai Daya Listrik antara kWh Meter Prabayar PLN dengan rangakaian
berbasis ATMega16
Kesimpulan
Selesai
commit to user
34
BAB IV
PERANCANGAN ALAT DAN PEMBAHASAN
4.1.
Perancangan Alat
Setelah merancang, membuat alat dan mengukur parameter-parameter
tertentu dapat dianalisis sebagai berikut :
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
4.1.1. Rangkaian induk
Secara global sistem monitoring daya ini dikendalikan oleh
mikrokontroller ATMEGA16. Gambar 4.1 menunjukkan skema kerja alat
monitoring daya listrik real time, adapun minimum sistem ini harus
mempunyai spesifikasi fungsi sebagai beriut:
1.
Menerima interups SMS dari handphone, menganalisa isi sms nya
yang kemudian dijadikan sebagai perintah kerja alat. Antara
handphone dengan minimum sistem menggunakan sistem komunikasi
serial asynchrone dengan baudrate 9600 bps.
2.
Secara kontinue menerima sinyal impuls dari ADE 7752 kemudian
menyimpannya dalam eeprom
3.
Menampilkan data impuls / KWH ke LCD 16 x 2 melalui PORT A
ATEMega16
4.
Menampilkan data impuls / KWH ke running text melalui komunikasi
serial ATMega16 Pin TXD (antara display running text dan hand
phone menggunakan komunikasi yang sama, agar tidak saling
mengganggu pin TXD ATMega di switch dengan relay yang dikontrol
oleh program, jadi tidak akan saling mengganggu).
5.
Minimum sistem ATMega16 dapat berfungsi sebagai saklar digital
yang mengontrol beban, dimana pengaturannya dilakukan dengan
mengirim sms.
6.
Minimum sistem memberikan informasi daya setiap hari dapat di
program, dengan mengirim sms ke handphone pengguna.
7.
Minimum sistem dapat memberikan data KWH yang dikonsumsi
dengan sms.
commit to user
35
8.
Minimum sistem akan menginformasikan kepada pengguna apabila
data KWH melebihi batas yang ditentukan.
9.
Pengguna dapat menentukan batas KWH pada minimum sistem.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ATMega 16
Gambar 4.1 Diagram blok system monitoring listrik real time
Gambar 4.2 dibawah ini menunjukkan jalur control minimum system
terhadap 4 rangkaian cabang, yaitu: komunikasi serial dengan handphone
dan running text, kontrol relay jalur 1 – 4, masukan impuls dari ADE 7752
A, serta masukan ke LCD display 16x2. Catu daya yang mampu
memberikan efek kerja maksimum pada minimum system adalah sebesar 5
V DC, dengan dilengkapi kapasitor 5000hF 35 V yang berfungsi sebagai
source sementara untuk menyimpan data impuls menuju EEPROM sebelum
aliran listrik benar-benar mati. Hal ini memungkinkan data yang tersimpan
aman dan sesuai dengan penggunaan secara nyata setiap beban ketika
menyala.
commit to user
36
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 4.2 Minimum sistem ATMega16
4.1.2. ADE 7752 KWH meter Digital.
IC ADE 7752 adalah IC penghitung energi listrik. Skema IC ADE
7752 seperti yang tterlihat pada gambar 4.3 menunjukkan alur sinyal impuls
yang dibangkitkkan oleh Kristal sebesar 10.462 MHz dan nantinya akan
terkirim menuju minimum system. Sesuai dengan standar IEC62053-2x IC
ADE 7752 akan memberikan 1600 detak/impuls untuk setiap 1 KWH yang
dikeluarkan melalui kaki CF (Pin 1 ADE 7752). Kaki CF ini diumpankan ke
sebuah optocoupler (saklar cahaya) sebelum diumpankan ke mikro dengan
tujuan untuk memisahkan ground ADE 7752 dengan minimum sistem.
Dikarenakan ada empat jalur yang diukur maka ada empat detak yang
diumpankan ke minimum sistem (PIN B.4 – PIN B.7).
commit to user
37
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 4.3 Alur sinyal impuls dari IC ADE 7752 menuju mikrokontroler
4.1.3. Display LCD 16 x 2
Skema rangkaian LCD 16x2 seperti yang terlihat pada gambar 4.4
menunjukkan bahwa informasi jam, impuls dan data KWH ditampilkan
kesebuah LCD karakter 16 x2 melalui PORT A minimum sistem. Source
untuk LCD berupa tegangan 5 V yang dihubungkan pad a pin 15 dan
dilengkapi
dengan variable resistor yang digunakan sebagai pengatur
tingkat pencahayaan tampilan beserta komsumsi daya dari catu daya
rangkaian induk.
Gambar 4.4 Alur komunikasi LCD dengan mikrokontroler
commit to user
38
Berikut detail koneksi LCD dengan minimum sistem:
Tabel 4.1 Jalur koneksi pin LCD dengan Mikrokontroler
LCD 16 x 2
Minimum sistem
LCD RS
PORTA.0
LCD RD
PORTA.1
LCD EN
PORTA.2
perpustakaan.uns.ac.id
LCD DB 4
PORTA.4
LCD DB 5
PORTA.5
LCD DB 6
PORTA.6
LCD DB 7
PORTA.7
digilib.uns.ac.id
4.1.4. Real Time Clock (DS 1302)
Minimum sistem dihubungan dengan sebuah real time clock (DS
1302) sebagai pemberi informasi waktu (jam) secara real time.
Skema
rangkaian IC DS 1302 seperti yang terlihat pada gambar 4.5 menunjukkan
alur komunikasi dengan minimum sistem dengan detail kerja seperti yang
terlihat pada tabel 4.2. IC DS 1302 dilengkapi dengan battery backup
sehingga IC akan tetap bekerja meskipun alat sedang mati.
Gambar 4.5 Alur koneksi DS 1302 dengan minimum sistem
Berikut detail koneksi pin DS 1302 dengan minimum sistem:
Tabel 4.2 Jalur koneksi pin DS 1302 dengan Mikrokontroler
DS 1302
Minimum sistem
Pin CE
PORTC.2
Pin I/O
PORTC.1
Pin SCLK
PORTC.0
commit to user
39
4.1.5. Rangkaian Saklar AC Digital dengan Relay
Rangkaian relay khusus disiapkan agar nantinya system monitoring
ini mampu di control dari jarak jauh menggunakan perangkat handphone.
Skema rangkaian Relay 24 V seperti yang terliaht pada gambar 4.6
menunjukkan sistem kerja dan komponen pendukung berupa transistor FCS
9013 dan resistor 4,7 kW. Relay akan bekerja apabila INPUT
mendapat
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
tegangan 5 V (logika 1). Diode digunakan sebagai antisipasi tegangan kick
back yang didapat karena osilasi kerja relay.
Pada sistem jika kita memberi logika 1 pada rangkaian ini maka
beban akan terputus (tidak mendapat suplay energy).
Gambar 4.6 Rangkaian relay 24 V
4.1.6. Penyearah 5 V dengan auto save pin
Save PIN dengan PIN D.2 pada minimum sistem sebagai sinyal pada
minimum sistem untuk segera menyimpan data ke EEPROM karena
tegangan inti hilang/mati.
Sistem kerja auto save pin terlihat seperti pada gambar4.7 dibawah
ini. Sistem kerja rangkain adalah perbedaan lama penyimpanan tegangan
pada save PIN dan VCC 5 V, dimana Save PIN akan lebih cepat habis
tegangan nya disbanding VCC 5V, hal ini memberikan sinyal dan
kesempatan waktu bagi minimum sistem untuk menyimpan data sebelum
tegangan benar benar hilang.
commit to user
40
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 4.7 Rangkaian penyearah 5 V dengan auto save
pin.
4.1.7. Koneksi Handphone dengan Minimum sistem.
Tabel 4.3 seperti yang terlihat dibawah ini menunjukkan standar
konektivitas output HP Siemens MCL 60 , Pin TXD minimum sistem kita
hubungkan dengan Pin 6 (RXD) pada konektor data Handphone, dan Pin
RXD minimum sistem kita hubungkan dengan Pin 5 (TXD) pada konektor
data handphone.
Tabel 4.3 Jalur pin HP Siemens MCL60
Pin
Signal
Direction
Description
1
GND
-
Ground
2
SELFSERVICE
in/out
Recognition/control
battery charger
3
LOAD
in
Charging voltage
4
BATTERY
out
Battery (S25 only)
5
DATA
OUT (TX)
out
Data sent
6
DATA IN
(RX)
in
Data received
7
Z_CLK
-
Clock line for accessory
bus. Use as DTC In data
operation
8
Z_DATA
-
Data line for accessory
bus. Use as CTS in data
operation
9
MICG
-
Ground for microphone
commit to user
41
10
MIC
in
Microphone input
11
AUD
out
Loudspeaker
12
AUDG
-
Ground for external
speaker
Antar muka handphone dengan minimum sistem tidak menggunakan
IC MAX 232 dikarenakan tegangan keluaran keduanya sudah sama, yaitu
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
pada level TTL, berbeda dengan koneksi handphone dengan computer yang
menggunakan IC RS 232.
4.1.8. Format Data SMS (Short Messaging Service)
Untuk memprogram fitur sms dalam HP Siemens MCL 60 yang
merupakan penghubungi antara data daya listrik dalam minimum sistem
dengan handphone user dijalankan kaidah-kaidah sebagai berikut:
a.
SMS Terima
Delapan Header untuk SMS-Terima. Kebanyakan header
dibawah ini telah dibahas sebelumnya, kecuali beberapa yang
berbeda, dijelaskan di bawah ini:
1.
No SMS-Centre.
2.
Tipe SMS à untuk SMS-Terima = 4 à 04
3.
Nomor handphone pengirim.
4.
Bentuk SMS.
5.
Skema encoding.
6.
Tanggal dan waktu SMS di-stamo di SMS-Centre Diwakili
oleh 12 bilangan heksa( 6 pasang) yang berarti:yy/mm/dd
hh:mm:ss , Contoh: 207022512380à 01/07/22 15:32:08à 22
Juli 2002 15:32:08 Wib
7.
Batas validasi waktu jika tidak dibatasi dilambangkan dengan
00
8.
Isi SMS.
commit to user
42
Setelah mengupas satu demi satu header untuk SMS-Terima
ini, maka untuk PDU dibawah ini:
07912658050000F0040C91265816107398000020702251238
00005E8329BFD06
07912658050000F0,04,0C91265816107398,00,00,207022512
380,00,05E8329BFD06
perpustakaan.uns.ac.id
Dapat diartikan sebagai berikut:
digilib.uns.ac.id
1.
SMS tersebut dikirim lewat SMS-Centre:62855000000
2.
SMS tersebut merupakan SMS-Terima
3.
SMS tersebut dikirim dari handphone dengan nomor sim
Card:628561013789
4.
SMS tersebut diterima dalam bentuk SMS
5.
SMS tersebut memiliki skema encoding 7 bit
6.
SMS tersebut sampai di SMS-Centre pada tanggal 22-07-02,
pukul: 15:32:08 Wib
7.
SMS tersebut tidak memiliki batas waktu valid
8.
SMS tersebut isinya adalah “hello”.
b.
SMS Kirim
Delapan Header untuk kirim SMS. PDU untuk mengirim SMS
terdiri atas delapan header, sebagai berikut:
1.
Nomor SMS-Centre
Header pertama ini terbagi atas tiga bagian subheader,
yaitu:
·
Jumlah Pasangan Hexsadesimal SMS-Centre dalam
bilangan heksa.
·
National/International Code
untuk National, kode subheader-nya yaitu 81
untuk International, kode subheader-nya yaitu 91
·
No SMS-Centre-nya sendiri, dalam pasangan heksa
dibalik-balik. Jika tertinggal satu angka heksa yang
commit to user
43
tidak
memiliki
pasangan,
angka
tersebut
akan
dipasangkan dengan huruf F didepannya.
2.
Tipe SMS
Untuk tipe SEND tipe SMS=1. Jadi bilangan heksanya
adalah 01.
3.
Nomor Referensi SMS
Nomor referensi ini dibiarkan dulu 0,
jadi bilangan
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
heksanya adalah 00. Nanti akan diberikan sebuah nomor
referensi otomatis oleh handphone atau alat SMS-getway.
4.
Nomor Handphone Penerima
Sama seperti cara menulis PDU Header untuk SMSCentre, header ini juga terbagi atas tiga bagian, sebagi berikut
·
Jumlah bilangan desimal nomor ponsel yang dituju
dalam bilangan heksa
·
National/international Code.
·
Nomor handphone yang dituju, dalam pasangan heksa
dibalik-balik. Jika tertinggal satu angka heksa yang
tidak memiliki pasangan, angka tersebut dipasangkan
dengan huruf F didepannya.
5.
Bentuk SMS, antara lain:
·
0à 00 à dikirim sebagi SMS
·
1à 01 à dikirim sebagai telex
·
2à 02 à dikirim sebagai fax
Dalam hal ini, untuk mengirim dalam bentuk SMS
tentu saja kita memakai 00.
6.
Skema Encoding Data I/O
Ada dua skema, yaitu:
·
Skema 7 bit à ditandai dengan angka 0 à 00
·
Skema 8 bit à ditandai dengan angka lebih besar dari 0
à diubah ke heksa
commit to user
44
Kebanyakan handphone/SMS Gateway yang ada di
pasaran sekarang menggunakan skema 7 bit sehingga kita
menggunakan kode 00.
7.
Jangka Waktu sebelum SMS Expired
Jika bagian ini di-skip, itu berarti kita tidak membatasi
waktu berlakunya SMS. Sedangkan jika kita isi dengan suatu
perpustakaan.uns.ac.id
bilangan integer yang kemudian diubah ke pasangan
heksa
digilib.uns.ac.id
tertentu, bilangan yang kita berikan tersebut akan mewakili
jumlah waktu validitas SMS tersebut.
8.
Isi SMS
Isi sms terdiri dari beberapa bagian:
·
·
Header ini terdiri atas dua subheader, yaitu:
-
Panjang isi (jumlah huruf dari isi)
-
Isi berupa pasangan bilangan heksa
Isi
Ada dua langkah yang harus kita lakukan untuk
mengkonversi isi SMS, yaitu:
A.
Langkah Pertama : mengubahnya menjadi kode 7 bit
B.
Langkah kedua : mengubahnya kode 7 bit menjadi 8
bit, yang diwakili oleh pasangan heksa.
4.1.9. AT COMMAND hand phone siemen yang berhubungan dengan
SMS.
Sebelum menghubungkan HP Siemens MCL 60 dengan
minimum system, diperlukan pengubahan manajemen data sms pada
standar operating prosedur aslinya. Adapun bahasa AT Command
yang biasa digunakan adalah sebagai berikut:
·
ATE0, untuk menonfungsikan echo (kiriman data balik)
·
AT+CNMI=1,1,0,1,1, untuk mengaktifkan interupsi sms,
dimana jika ada sms masuk maka handphone akan otomatis
memberikan sinyal ke minimum sistem berupa data no dan
lokasi sms tersimpan
commit to user
45
·
AT+CPMS=n, untuk memilih jenis lokasi aktif penyimpanan
SMS. Untuk memilih memory SIM maka n diganti dengan
“SM” dan jika memilih memory handphone maka n diganti
dengan “ME”
·
AT+CMGR=n, untuk membaca sms dengan no memory = n;
·
AT+CMGD-n,untuk menghapus sms dengan no memory = n;
perpustakaan.uns.ac.id
·
AT+CMGS=n ,untuk mengirim sms dimana ndigilib.uns.ac.id
adalah jumlah
pasangan heksa data yang dikirim.
4.1.10. Software Compiler Code Vision AVR
Codevision
AVR
adalah
program
compiler
untuk
mikrokontroller keluarga AVR (termasuk ATMEGA16). Codevision
AVR menyediakan banyak library-library (library Studio, Delay,
LCD 16 x 2, DS 1302, dll) sehingga pengguna dapat dengan mudah
untuk membuat program yang berbasis mikrokontroler AVR.
Gambar 4.8 seperti yang terlihat di bawah ini menunjukkan tampilan
awal ketika memasuki program Code Vision AVR, dari sini data
hexa yang telah di compile dan tidak ada peringatan terjadinya error
kemudian di build kedalam mikrokontroler melalui rangkaian
microcontroller downloader.
Gambar 4.8 Tampilan program code vision AVR .
commit to user
46
Gambar 4.9 seperti yang terlihat dibawah ini menunjukkan
flow chart pengesatan sms dari tahapan inisialisasi , command dan
feed back pada sistem monitoring. Sedangkan pada gambar 4.10
merupakan
alur
pemograman
mikrokontroler
yang
nantinya
menentukan sistem kerja standar operasional prosedur (SOP) pada
sistem monitoring real time.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 4.9 Flow chart pengesetan sms pada HP Siemens MCL60 .
commit to user
47
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 4.10 Flow chart pemograman mikrokontroler .
commit to user
48
4.2.
Data dan Pembahasan
Pada penilitian ini kami menggunakan 3 jenis beban yang berbeda
disesuaikan dengan peralatan pendukung yang seringg digunakan pada
rumah tangga, diantaranya:
1.
Lampu TL Philips.
2.
Televisi CRT LG Flat 29” .
3.
Magic Com Sanken 1,8 L.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Spesifikasi konsumsi listrik beban sesuai dengan data yang diberikan
oleh pabrikan terlihat pada table 4.4 dibawah ini:
Tabel 4.4 Spesifikasi alat dari pabrikan
No
Jenis Beban
Konsumsi Daya
1.
Lampu TL Philips
18 Watt
2.
Televisi CRT LG Flat 29
60 watt
3.
Magic Com Sanken 1,8 L
350 Watt/50 Watt
Pengujian
dilakukan
dengan
3
variasi
pembebanan
yang
menggunakan 2 alat monitoring daya yaitu kWh meter dengan hak cipta dari
PT. PLN Persero dan alat monitoring listrik RAYA dengan hak cipta dari
Teknik Mesin
Universitas Sebelas Maret Solo. Adapun 3 variasi
pembebanan terlihat pada yabel 4.5 dibawah ini:
Tabel 4.5 Variasi Pembebanan
No
Variasi Pembebanan
1.
Pembebanan I
Uraian
Menyalakan Televisi CRT LG Flat 29,
Lampu TL Philips, Magic Com Sanken 1,8 L
secara bersamaan.
2.
Pembebanan II
Mematikan Magic Com Sanken 1,8 L dan
tetap Menyalakan Televisi CRT LG Flat 29,
Lampu TL Philips
3.
Pembebanan III
Mematikan Magic Com Sanken 1,8 L dan
Lampu TL Philips dan tetap Menyalakan
Televisi CRT LG Flat 29
commit to user
49
Dari 3 variasi pembebanan diatas didapatkan hasil data Watt hour
yang terlihat seperti pada table 4.6 dibawah ini:
Tabel 4.6 Perbandingan Pengukuran Watt-hour pada waktu terkoneksi beban
No
Jenis Beban
Impuls
perpustakaan.uns.ac.id
TV+LAMPU+MAGIC
1 COM
203
2 TV+LAMPU
133
3 TV
96
Rata - rata
Jumlah Watt
Watt
simpangan % error
Watt hour hour
digilib.uns.ac.id
UNS
PLN
126.875
83.125
60
130
80
59.375
3.12
3.12
0.62
2,29
2.4
3.9
1.05
2,45
Dari data diatas terlihat bahwa alat monitoring daya listrik real time
yang digunakan dapat menunjukan besaran daya listrik dengan simpangan
rata-rata sebesar 2,29 Watt hour dan prosentase kesalahan rata-rata sebesar
2,45 % dibandingkan dengan kWh meter yang dimiliki PLN. Perbedaan ini
terjadi dikarenakan:
1.
Mengacu pada standar IEC62053-2 maka kalibrasi impuls data yang
terjadi akibat karakteristik beban pada alat monitoring listrik real time
adalah sebesar 1600 impuls per 1 kWh, sedangkan kWh meter digital
yang dimiliki PLN menggunakan kalibrasi sebesar 1000 impuls per 1
kWh. Hal ini akan mengakibatkan perbedaan pembacaan pada beban
dengan karakteristik daya kecil (rata-rata dibawah 50 Watt hour).
2.
Konstruksi pada alat monitoring listrik real time yang terbuka dan
terpusat pada luasan 60x60 cm2 memungkinkan terjadinya gangguan
pengiriman sinyal masing-masing jalur. Selain itu beban dengan
karakteristik lilitan memiliki frekuensi hentak sinusoidal yang akan
memberikan gangguan pada buffering mikrokontroler.
Mengacu pada hasil di atas, maka faktor kesalahan yang diperoleh
adalah masih dapat di tolerir (< 5%). Sehingga dapat dikatakan bahwa alat
monitoring penggunaan energi listrik ini telah berhasil dibuat dan beroperasi
dengan baik dengan tingkat penyimpangan rata-rata sekitar 2.45%
dibandingkan dengan meter yang digunakan oleh PLN.
commit to user
50
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari penelitian dan pembahasan hasil yang telah dilakukan, dapat ditarik
beberapa kesimpulan antara lain:
a. Alat monitoring daya listrik real time dapat bekerja dengandigilib.uns.ac.id
baik dengan
perpustakaan.uns.ac.id
perbedaan pengukuran rata-rata tiap jalur sebesar 2,2 detik per satuan impuls
data. Metode penghematan daya listrik pada rumah tangga dilakukan dengan
sistem pengiriman informasi rata-rata penggunaan listrik setiap 24 jam yang akan
dilaporkan pada waktu tertentu sesuai dengan pemrogramannya.
b. Dari validasi yang dilakukan, alat monitoring daya listrik real time
yang
digunakan dapat menunjukan besaran daya listrik dengan simpangan rata-rata
sebesar 2,25 Watt hour dan prosentase kesalahan rata-rata sebesar 2,45 %
dibandingkan dengan kWh meter yang dimiliki PLN.
5.2 Saran
Untuk lebih mengembangkan dan memaksimalkan kemampuan Alat monitoring
daya listrik real time, maka penulis memberikan saran:
a. Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang current transformer, karena dengan
keakuratan nilai pembacaan arus listrik yang tinggi maka diharapkan tingkat
kesalahan detak impuls yang diberikan oleh IC ADE 7752 akan menjadi lebih
kecil.
b. Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang penghalang frekuensi perusak aliran
listrik statis. Setiap frekuensi yang terjadi akibat beban dengan karakteristik
lilitan akan memberikan gangguan pada buffering mikrokontroler.
commit to user