Sistem Hibrid - jom | universitas pakuan

SISTEM PENGONTROLAN BEBAN DAYA LISTRIK BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMega 8535
Oleh :
Asep Irfan Vauzy1, Didik Notosudjono2 , Waryani3.
ABSTRAK
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi telah memberi kemudahan dalam kehidupan
sehari hari terutama dalam sistem tenaga listrik. Salah satunya inovasi teknologi dalam sistem pembatas daya
listrik yang semakin canggih. Pada umumnya sistem pembatas daya listrik konvensional hanya menggunakan
MCB dimana penggunaannya hanya sebagai media pemutus arus jika terjadi kondisi beban lebih tanpa ada
proses monitoring nilai daya yang terhubung. Oleh karena itu di butuhkan suatu sistem pembatas arus yang
berfungsi tidak hanya sebagai pembatas arus semata, melainkan fungsinya juga sebagai monitoring. Dengan
begitu kita dapat mengetahui nilai daya yang terhubung terhadap beban yang terpasang.
Prinsip kerja dari sistem control ini adalah dengan membandingkan nilai setting point dengan beban yang
digunakan, Sistem ini dirancang yaitu untuk mencegah terjadinya pemutusan listrik secara seketika ketika
melewati batas maksimum. Sensor arus digunakan untuk mengukur arus yang mengalir. Sehingga arus yang
didapatakan diolah dan diproses oleh system pengontrol untuk melakukan kerja sistem.
Aksi dari system ini adalah bila arus yang mengalir melebihi daya maksimum, ≥ 500 watt maka buzzer akan
berbunyi sebagai tanda bahwa beban yang digunakan telah melebihi batas maksimum.
Kata kunci : Mikrokontroler, ATMega 8535, daya listrik
1.
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan iptek telah banyak membantu dalam
meningkatkan kualitas dan kesejahteraan hidup
manusia. Seiring dengan perkembangan tersebut,
menghadirkan beberapa teknologi yang mampu
diterapkan dalam kehidupan masyarakat luas untuk
membantu dalam setiap aktifitas manusia. Salah satu
sistemnya yaitu alat yang mampu untuk
memonitoring dan mengontrol penggunaan energi
listrik. Penggunaan energi listrik dapat dilakukan
dengan melalui jalur stop kontak (power outlet).
Sedangkan untuk membatasi penggunaan daya yang
digunakan dalam suatu instalasi pada umumnya
digunakan alat miniature circuit breaker (MCB).
MCB yang digunakan
dalam suatu instalasi
mempunyai batas daya seperti 450 watt, 900 watt,
atau 1300 watt. Oleh karena itu diperlukan suatu
sistem yang mampu memantau dan membatasi
penggunaan daya agar dapat mencegah terjadinya
pemutusan aliran listrik secara seketika. Selain dapat
membatasi penggunaan jumlah daya, sistem
jugaharusmampumemonitoringseberapabesarpengg
unaan daya yang terpakai, sehingga pengguna
bisamengawasiseberapabesarpenggunandaya agar
tidak terjadinya biaya yang terlalu besar saat
pembayaran tagihan listrik.Berdasarkan hal tersebut
maka pada tugas akhir ini dirancang suatu sistem
untuk mengontrol dan mengawasi penggunaan
energi listrik.Sistem pengontrolan beban daya listrik
berbasis mikrokontroler ATMega 8535 dirancang
untuk membatasi penggunaan peralatan elektronik
maupun peralatan listrik yang akan digunakan
apabila penggunaan daya listrik melewati batas
maksimum, dan juga pemantau penggunaan energi
listrik yang terpakai.
1.2 Tujuan
Tujuan dari perancangan system ini adalah sebagai
sistem pemantau penggunaan energi listrik dan dapat
membatasi penggunaannya yang memberikan
peringatan jika energi listrik yang digunakan
melebihi batas maksimum.
2.
LANDASAN TEORI
2.1 Daya Listrik
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
1
Daya merupakan banyaknya perubahan tenaga
terhadap waktu dalam besaran tegangan dan arus.
Satuan daya adalah watt. Daya dalam watt yang
diserap oleh suatu beban pada setiap saat adalah
hasil kali jatuh tegangan sesaat diantara beban dalam
volt dengan arus sesaat yang mengalir dalam beban
tersebut dalam ampere (Hasan Basri, Ir,Sistem
Distribusi Daya Listrik 1994 Hal:7)
2.1.1
Daya Aktif
Daya aktif (Active Power) adalah daya yang terpakai
untuk meakukan energi sebenarnya. Satuan daya
aktif adalah Watt. Adapun persamaan dalam daya
aktif sebagai berikut :
Untuk satu phasa
P = V.I.Cos φ..............(2.4)
Untuk tiga phasa
P = √3.V.I.Cos φ........ (2.5)
Daya ini digunakan secara umum oleh konsumen
dan dikonversikan dalam bentuk kerja.
2.1.2 Daya Reaktif
Daya Reaktif adalah jumlah daya yang digunakan
untuk membangkitkan medan/daya magnetik. Dari
pembentukan medan magnet maka akan terbentuk
fluks medan magnet. Contoh daya yang
menimbulkan daya reaktif adalah transformator,
motor, dan lain-lain, dinyatakan dalam persamaan
berikut:
Untuk Satu phasa
Q = V.I.Sin φ..............(2.6)
Untuk Tiga phasa Q =√3.V.I.Sin φ .................(2.7)
2.1.3 Daya Semu
Sistem AC ( Arus Bolak-Balik ) dimana tegangan
dan arus berbentuk sinusoidal, perkalian antara
keduanya akan menghasilkan daya tampak
(apparent power), satuan volt-ampere (VA).
Jika menggunakan listrik PLN, daya yang
didistribusikan oleh PLN ke pelanggan adalah daya
tampak/ dayan semu. Daya semu dapat dihitung
menggunakan rumus, dinyatakan dalam persamaan
(2.8):
S = V.I.........................................................(2.8)
Daya tampak (S) terdiri dari daya aktif (P) dan daya
reaktif (Q). Antara S dan P dipisahkan oleh sudut
, yang merupakan sudut yang sama dengan sudut
antara tegangan dan arus. Rasio antara P dengan S
tidak lain adalah nilai cosinus dari sudut
atau
disebut dengan factor daya. Hal ini dapat dilihat pada
gambar 2.1
Sumber:http://konversi.wordpress.com/2010/05/05/me
mahami-faktor-daya/
Gambar 2.1 Segitiga Daya
2.2 Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan suatu komponen
elektronika yang didalamnya terdapat rangkaian
mikroprosesor, memori (RAM/ROM) dan I/O,
rangkaian tersebut terdapat dalam level chip atau
biasa disebut single chip microcomputer. Pada
mikrokontroler
sudah
terdapat
komponenkomponen mikroprosesor dengan bus-bus internal
yang saling berhubungan. Komponen–komponen
tersebut adalah RAM, ROM, Timer, komponen I/O
paralel dan serial, dan interrupt controller. Dengan
harga
yang
terjangkau
memungkinkan
mikrokontroler digunakan pada berbagai sistem
elektronis, seperti pada robot, sistem alarm,
peralatan telekomunikasi, hinggasistem automasi
industri.
2.2.1 Mikrokontroler AVR ATMega 8535
Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit,
dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit
(16-bits word) dan sebagian besar instruksi
dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda
dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12
siklus clock. Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis
mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang
berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced
Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS51
berteknologi CISC (Complex Instruction Set
Computing).
Secara umum,
AVR
dapat
dikelompokkan menjadi empat kelas, yaitu keluarga
ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan
AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan
masing-masing kelas adalah memori, peripheral dan
fungsinya.
Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan,
mereka bisa dikatakan hampirsama. Berikut ini
adalah gambar 2.2 mikrokontroler AVR
ATMega8535.(https://yusrizalandeslubs.wordpress
.com/dasar-elektronika/)
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
2
Sumber:(https://yusrizalandeslubs.wordpress.com/dasa
r-elektronika/)
Gambar 2.2 Mikrokontroler AVR ATMega 8535
Blok diagram fungsional ATMega 8535 dapat
dilihat pada gambar 2.3 dibawah ini:
Mikrokontroler AtMega 8535 memiliki 3 jenis
memori, yaitu memori program, memori data dan
memori EEPROM. Ketiga-tiganya memiliki ruang
sendiri
dan
terpisah.
(http://argiargianto.blogspot.co.id/2011/02/atmega-8535-danfungsi-fungsinya.html).
ATMega 8535 merupakan tipe AVR yang telah
dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan
fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC
ATMega8535 dapat dikonfigurasi, baik secara
single ended input maupun differential input. Selain
itu, ADC ATMega8535 memiliki konfigurasi
pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan
kemampuan filter derau yang amat fleksibel,
sehingga dengan mudah disesuaikan dengan
kebutuhan ADC itu sendiri.
2.3 CodeVision AVR
Sumber:(https://yusrizalandeslubs.wordpress.com/dasa
r-elektronika/)
CodeVisionAVR pada dasarnya merupakan
perangkat lunak pemrograman microcontroller
keluarga AVR berbasis bahasa C. Ada tiga
komponen penting yang telah diintegrasikan dalam
perangkat lunak ini: Compiler C, IDE dan Program
generator.(http://xcontohmakalah.blogspot.co.id/2
014/02/pengertian-codevisionavr.html).
Gambar 2.3 Blok Diagram ATMega 8535
2.2.2
Konfigurasi AVR ATMega 8535
Mikrokontroler AVR ATMega 8535 mempunyai 40
kaki, 32 kaki digunakan untuk keperluan port
pararel. Setiap port teriri dari 8 pin, sehingga
terdapat port yaitu Port A ( PA0..PA7 ), Port B (
PB0..PB7 ), Port C ( PC0..PC7 ), Port D ( PD0..P7
). Dibawah ini adalah gambar 2.4 konfigurasi pin
pada
ATMega
8535.
(http://muhammadsyarif.ilearning.me/2014/03/12/
port-dan-pin-pada-mikrokontroller-atmega8atmega8535/)
Sumber:(http://muhammadsyarif.ilearning.me/2014/03
/12/port-dan-pin-pada-mikrokontroller-atmega8atmega8535/)
Gambar 2.4 Konfigurasi Pin ATMega 8535
2.2.3
Konstruksi ATMega 8535
CodeVisionAVR adalah suatu kompiler berbasis
bahasa C, yang terintegrasi untuk memprogram dan
sekaligus compiler aplikasi AVR (Alf and Vegard’s
Risc processor) terhadap mikrokontroler dengan
sistem berbasis window. CodeVisionAVR ini dapat
mengimplematasikan hampir semua interuksi
bahasa C yang sesuai dengan arsitektur AVR,
bahkan terdapat beberapa keunggulan tambahan
untuk memenuhi keunggulan spesifikasi dari
CodeVisionAVR yaitu hasil kompilasi studio
debugger dari ATMEL.
Berikut ini adalah gambar 2.5 alur pemrograman
microcontroller AVR dengan menggunakan
CodevisionAVR
(http://xcontohmakalah.blogspot.co.id/2014/02/pe
ngertian-codevisionavr.html):
Sumber:http://xcontohmakalah.blogspot.co.id/2014/02/
pengertian-codevisionavr.html
Gambar 2.5 :Alur Pemrograman Codevision AVR
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
3
Tampilan jendela CodeVision AVR dapat dilihat
pada gambar di bawah ini :
Sumber:(http://www.innovativeelectronics.com)
Gambar 2.7 Sensor Arus ACS712
2.6 Liquid Crystal Display ( LCD )
Gambar 2.6 Tampilan Jendela CodeVision AVR
2.4 Pemrograman Bahasa C
Bahasa C atau C++ adalah suatu bahasa
pemrograman. Bahasa C termasuk sebagai bahasa
pemrograman tingkat menengah, maksudnya bahasa
C bisadipelajari dengan lebih mudah karena mudah
dimengerti tetapi mempunyai kemampuan yang
tinggi. Bahasa C bisa digunakan untuk merekayasa
program untuk segala kebutuhan, baik untuk aplikasi
bisnis,
matematis
atau
bahkan
game.(http://berderet.blogspot.co.id/2013/03/pemr
ograman-bahasa-c-untuk.html)
Bahasa C luas digunakan untuk pemrograman
berbagai jenis perangkat, termasuk mikrokontroler.
Bahasa ini sudah merupakan bahasa pemrograman
tingkat
menengah
dimana
memudahkan
programmer menuangkan algoritmanya
2.5 Sensor Arus ACS712
ACS712 adalah suatu modul sensor arus yang
mengunakan IC sensor arus linier berbasis HallEffect ACS712 produksi Allegro. Sensor arus ini
dapat digunakan untuk mengukur arus AC atau DC.
Untuk modul DT-SENSE dengan tipe with OpAmp,
telah ditambahkan rangkaian OpAmp sehingga
sensitivitas arus dapat lebih ditingkatkan dan dapat
mengukur perubahan arus yang lebih kecil. Sensor
ini digunakan pada aplikasi-aplikasi di bidang
industri, komersial, maupun komunikasi. Contoh
aplikasinya antara lain untuk sensor kontrol motor,
deteksi dan manajemen penggunaan daya, sensor
untuk switch-mode power supply, sensor proteksi
terhadap
overcurrent,danlain
sebagainya.(http://innovativeelectronics.com/innov
ative_electronics/download_files/manual/Manual
_DT-Sense_Current_Sensor.pdf)
LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis
display elektronik yang dibuat dengan teknologi
CMOS logic yang bekerja dengan tidak
menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya
yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau
mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid
Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data
baik dalam bentuk. Karakter, huruf, angka, ataupun
grafik. Dibawah ini adalah gambar 2.8 LCD 2 x 16
Sumber: (http://www.basicx.com)
Gambar 2.8 LCD 2 x 16
2.7 Keypad
Keypad (papan tombol) merupakan salah satu
bagian HMI atau Human Machine Interface dan
memainkan peranan yang sangat penting pada
sebuah sistem terpadu dimana input/masukan dari
manusia diperlukan di dalam sistem, misal: pintu
elektronik, elevator, kalkulator, microwave, dan
masih banyak lagi. Keypad merupakan tombol push
button yang disusun sebagai baris dan kolom
sehingga membentuk matriks.. Keypad Matrix
memang sangat akrab digunakan dalam aplikasiaplikasi mikrokontroler karena aritekturnya yang
sederhana dan mudah untuk digabungkan dengan
segala
macam
mikrokontroler.
(http://puspitaasmara.blogspot.co.id/2010/12/lapor
an-tugas-besar-praktikum.html). Gambar 2.9.
memperlihatkan bentuk fisik keypad 4 x 4.
Dibawah ini adalah gambar 2.7 sensor arus ACS712
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
Sumber:(http://www.geyosoft.com)
Gambar 2.9Keypad 4x4
4
2.8 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang
berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi
getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer
hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga
terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma
dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus
sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi
akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari
arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan
dipasang pada diafragma maka setiap gerakan
kumparan akan menggerakkan diafragma secara
bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang
akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan
sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau
terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
(https://indraharja.wordpress.com/2012/01/07/pen
gertian-buzzer/)
3
Sumber : Author
Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem Pengawasan
3.2 Perancangan Hardware
Dalam perancangan hardware ini mikrokontroler
yang digunakan adalah jenis AVR ATMega8535.
Perancangan hardware ini terdiri dari perancangan
rangkaian sistem minimum ATMega 8535,
perancangan sensor arus, perancangan keypad,
perancangan LCD, perancangan buzzer. Adapun
gambar rangkaian keseluruhan sistem dapat dilihat
pada gambar 3.3dibawah ini :
PERANCANGAN ALAT
3.1 Blok Diagram Rangkaian
Berikut ini adalah blok diagram sistem pengontrol
beban daya listrik dapat dilihat pada gambar 3.1
dibawah ini :
Sumber : Author
Gambar 3.3 Rangkaian Keseluruhan Sistem Pengontrol
Beban Daya Listrik
3.2.1 Sistem Minimum ATMega 8535
Sumber : Author
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Pengontrol Beban
Daya Listrik
Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa
mikrokontroler sebagai pusat pengontrol pada
sistem tersebut. Dimana mikrokontroler mendapat
input dari sensor arus yang membaca arus pada
beban,lcd berfungsi sebagai pemberi informasi
berupa tampilan digital dari sistem tersebu,. keypad
berfungsi sebagai pengatur batasdaya,buzzer
berfungsi sebagai alarm. Dibawah ini gambar 3.2
adalah blok diagram sistem pengawasan.
Sistem minimum (sismin) mikrokontroler
adalah rangkaian elektronik minimum yang
diperlukan untuk beroperasinya IC mikrokontroler.
Sismin ini kemudian bisa dihubungkan dengan
rangkaian lain untuk menjalankan fungsi tertentu.
Untuk membuat rangkaian sismin Atmel AVR 8535
diperlukan beberapa komponen yaitu:
 IC mikrokontroler ATmega8535
 1 XTAL 4 MHz atau 8 MHz (XTAL1)
 3 kapasitor kertas yaitu dua 22 pF (C2 dan C3)
serta 100 nF (C4)
 1 kapasitorelektrolit 4.7 uF (C12) 2 resistor yaitu
100 ohm (R1) dan 10 Kohm (R3)
 1 tombol reset pushbutton (PB1)
 power suply yang bisa memberikan tegangan 5V
DC.
Kristal oscillator (XTAL) berfungsi sebagai
referensi kecepatan akses mikrokontroller (kristal
oscillator diperlukan jika menginginkan referensi
clock yang tinggi, tapi tanpa kristal oscillator pun
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
5
mikrokontroler masih dapat bekerja, karena sudah
memiliki referensi clock internal), referensi ADC
(Analog to digital konverter), tombol reset, serta
port-port I/O. Berikut gambar 3.4rangkaian sistem
minimum mikrokontrolerATMega 8535 :
Sumber : Author
Gambar 3.4 Rangkaian Sistem Minimum ATMega 8535
input dalam aplikasi seperti input waktu, input
batas, dan lain sebagainya. Keypad 4 x 4 ini
mempunyai 8 buah pin dimana 4 buah pin kolom dan
4 buah pin baris. Pada sistem ini 4 buah pin kolom
masing-masing
dihubungkan
dengan
mikrokontrolerportC pada kolom 1 dihubungkan
dengan pin 22, kolom 2 dihubungkan dengan pin 23,
kolom 3 dihubungkan dengan pin 24, kolom 4
dihubungkan dengan pin 25. Dan pada 4 buah pin
baris
masing-masing
dihubungkan
ke
mikrokontrolerportC, baris A dihubungkan dengan
pin 26, baris B dihubungkan dengan pin 27, baris C
dihubungkan dengan pin 28, baris D dihubungkan
dengan pin 28. Dibawah ini adalah gambar 3.6
rangkaian keypad :
3.2.2 Perancangan Sensor Arus
Dalam perancangan sistem ini mikrokontroler
dihubungkan dengan sensor arus, sensor arus yang
digunakan adalah jenis ACS712Sensor arus ini dapat
digunakan untuk mengukur arus AC atau DC. Untuk
modul DT-SENSE dengan tipe with OpAmp, telah
ditambahkan
rangkaian
OpAmp
sehingga
sensitivitas arus dapat lebih ditingkatkan dan dapat
mengukur perubahan arus yang lebih kecil.
Pada sistem ini sensor arus berfungsi sebagai
pendeteksi arus pada beban, sensor arus ini
mempunya 4 buah pin diantaranya Vcc, Vout, filter
dan ground. Dimana pin Vcc dihubungkan ke
sumber tegangan 5v, Vout dihubungkan ke
mikrokontrolerportA pin 40, filter tidak digunakan
dan ground dihubungkan dengan sumber negative.
Sedangkan untuk IP+ dan IP- dihubungkan dengan
variasi beban lampu. Di bawah ini adalah gambar 3.5
rangkaian sensor arus ACS712 :
Sumber : Author
Gambar 3.6 Rangkaian Keypad 4 x 4
3.2.4 Perancangan LCD 16x2
Peraga LCD yang digunakan adalah tipe matrik 16 x
2 yang dapat menampilkan 16 karakter sebanyak 2
baris. LCD digunakan untuk menampilkan berapa
besar penggunaan daya listrik yang digunakan. Pada
LCD ini mempunyai beberapa pin diantaranya Rs,
Rw, E, D0-D7, GND dan Vcc. Pin-pin tersebut
dihubungkan langsung dengan mikrokontroler yang
telah di program sebagai port untuk LCD.Dibawah
ini adalah gambar 3.7 rangkaian LCD sistem
pengontrol beban daya listrik :
Sumber : Author
Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Arus ACS712
3.2.3 Perancangan Keypad
Keypad 4x4 merupakan suatu modul berukuran 4
kolom x 4 baris, Modul ini dapat difungsikan sebagai
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
Sumber : Author
Gambar 3.7 Rangkaian LCD 16x 2
6
Transformator 2A
Pada sistem ini menggunakan mode 4 bit, port yang
digunakan dalam perancangan ini adalah port B.
Oleh karena itu pin D0 sampai dengan D3 tidak
digunakan, sehingga pin yang digunakan pada LCD
adalah D4, D5, D6, D7. sedangkan pin VCC
dihubungkan dengan sumber +5VDC, Pin VEE
dihubungkan dengan ground.
220V AC
GND
+
IC 7818
18 Vac
DIODA
BRIDGE
2A
Vdc
1000µF
1000µF
-
Sumber : Author
Gambar 3.9 Rangkaian Power Supply
3.2.5 Perancangan Buzzer
3.4 Perancangan Software
Pada sistem pengontrol beban daya listrik ini buzzer
berfungsi sebagai penanda (alarm) jika penggunaan
energi listrik melebihi batas yang telah ditentukan.
Port yang digunakan dalam rangkaian buzzer adalah
port D yang terhubung dengan mikrokontroler pada
pin 16. dibawah ini adalah gambar 3.8 rangkaian
buzzer dapat dilihat dibawah ini :
Dalam
perancangan
alatuntuk
sistem
sistempengontrol
beban
daya
listrik
berbasismikrokontroler, tidak hanya melakukan
perancangan hardware adapun perancangan
software yang dilakukan agar dalam perancangan
alat ini berjalan sesuai yang dikehendaki. Dalam
perancangan
software
digunakan
software
CodeVisionAVR yang berbasis bahasa C untuk
membuat program alat ini kemudian selanjutnya
untuk mengdownload program yang dibuat. Berikut
ini tampilan jendela Codevision AVR dapat dilihat
pada gambar 3.10 :
Sumber : Author
Gambar 3.8 Rangkaian Buzzer
3.3 Perancangan Power Supply
Agar supply tegangan dapat sesuai dengan yang
dibutuhkan oleh unit kontrol, maka dilakukan
perancangan unit power supply. Power supply atau
catu daya adalah sebuah piranti elektronika yang
berguna sebagai sumber daya untuk piranti lain,
terutama daya listrik. Kebutuhan daya yang
dibutuhkan dari keseluruhan rangkaian termasuk
sensor dan modem adalah berkisar 9V - 12V.
Dengan power supply yang dirancang ini maka
kebutuhan terpenuhi, karena tegangan yang akan
dihasilkan dari power supply ini adalah sebesar
+12VDC. Prinsip kerja dari power supply ini adalah
membuat tegangan +12VDC yang kemudian
tegangan tersebut masuk ke regulator LM7818
akhirnya diperoleh tegangan output yang akan
disupply ke semua komponen. Gambar rangkaian
power supply dapat dilihat pada gambar 3.9 di bawah
ini :
Sumber : Author
Gambar 3.10 Tampilan Jendela Codevision AVR
3.5 Flowchart Sistem
Sumber: Author
Gambar 3.22 Flowchart Sistem
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
7
Pada saat dimulai, sistem akan menginisiasisetingan
awal pada mikrokontroler kemudian mikrokontroler
akan memeriksa berapa besar penggunaan arus yang
di deteksi oleh sensor arus. Setelah arus yang
digunakan diketahui berapa jumlahnya, maka
mikrokontroler akan membandingkannya dengan
setting point. Dari perbandingan itu akan dianalisa
berapa besar jumlah arus dari 8 buah variasi lampu
tersebut. Perbandingan dilakukan untuk mengetahui
apakah jumlah beban yang digunakan berlebih atau
tidak. Apabila jumlah ke 8 buah lampu kurang atau
sama dengan setting point, maka buzzer tidak akan
berbunyi. Dan apabila jumlahnya melebihi setting
point, maka mikrokontroler akan memberikan
intruksi untuk menghidupkan buzzer (alarm) sebagai
tanda bahwa arus yang digunakan melebihi batas.
4
PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Pengujian Rangkaian Power Supply
Pengujian dilakukan dengan mengukur daya masuk
dari masukan sumber tegangan AC 220 V
sampetegangankeluarantegangan
DC
yang
diperlukan untuk menyuplai rangkaian beban DC.
Pengukuran dilakukan dengan alat ukur AVO meter.
Pengukuran dilakukan dengan alat ukur AVO meter
dan alat ukur oscilloscope untuk mengetahui
keakuratan pengukuran. Pada pengukuran dengan
oscilloscope dapat dilihat pada gambar 4.1 dibawah
ini.
Gambar 4.1 Power Supply dengan Oscilloscope
Pengukuran dengan oscilloscope dilakukan hanya
pada sisi tegangan AC pada sisi sekunder trafo
penurun tegangan, Pengukuran dilakukan untuk
mengetahui tegangan puncak (teganganpeak) pada
trafo penurun tegangan sebelum masuk rangkaian
penyearah. Rangkaian power supply pada gambar
4.2 di bawah ini :
Transformator 1A
GND
+
IC 7812
15 Vac
DIODA
BRIDGE
2A
Pengukuran
dilakukan
untuk
mengetahui
teganganpuncak (tegangan peak) pada trafo penurun
tegangan sebelum masuk rangkaian penyearah.
Berikut dibawah ini tabel 4.1 hasil pengukuran
rangkaian catudaya dengan menggunakan AVO
meter dan oscilloscope.
Tabel 4.1 Pengukuran Power Supply Dengan
Oscilloscope
Rangkaian memakai trafo penurun tegangan 200 V 15 V AC dengan arus maksimal 1A, rangkaian
penyearah diode yang dipakai adalah rangkaian
penyearah gelombang penuh dengan kapasitas arus
dioda 2A. Dengan 2 kapasitorsebagai filter, 1000µF
25V.rangkaian ini juga memakai IC 7812 untuk
menstabilkan tegangan DC pada tegangan 12V.
Berikut di bawah ini analisa perhitungan rangkaian
power supply, dengan menggunakan persamaan
(2.21) maka dapat dihitung nilai tegangan
puncaknya.
Nilai tegangan puncak (Vp) :
𝑉𝑝 = √2 × 𝑉𝑎𝑐
= √2 × 15
= 21,21 𝑉𝑎𝑐
Dari hasil perhitungan rangkaian power suply,
tegangan AC pada sisi sekunder trafo penurun
tegangan, teganganpuncak (Vp) di dapat 21,21 V
sedangkan hasil dari pengukuran alat ukur
oscilloscope adalah 22,6 V Maka presentase
perbandingan antara hasil perhitungan dengan hasil
alat ukur oscilloscope adalah sebagai berikut :
Presentase =
=
Presentase =

1000µF
-
Gambar 4.2 Rangkaian Power Supply
21,21
x 100%
x 100% = 106%
Sedangkan hasil pengukuran tegangan AC pada sisi
sekunder dengan menggunakan alat ukur AVO
meter adalah 14,75 V, Sehingga presentasi
perbandingan dengan hasil perhitungannya adalah :
Vdc
1000µF
𝑉 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛
𝑉 𝑝𝑒𝑟ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛
22,6
14,75
21,21
x 100% = 69%
NilaiVrms :
Vrms = 0,707 x Vmak
= 0,707 x 21,21
= 14,75Vrms
Untuk perhitungan Vrms pada rangkaian power
suply di dapat 14,75V rms sedangkan hasil dari
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
8
pengukuran alat ukur oscilloscope adalah
16,59Vrms. Maka presentase perbandingan antara
hasil perhitungan dengan hasil alat ukur oscilloscope
adalah sebagai berikut :
Presentase =
𝑉 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛
𝑉 𝑝𝑒𝑟ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛
x 100% =
16,59
14,75
Untuk
mengaktifkan
semuaport
yang
adapadamikrokontroler ATMega8535, makadibuat
program sepertidibawahini:
#include <mega8535,h>
PORTA=0x00;
DDRA=0Xff;
PORTB=0x00;
DDRB=0Xff;
PORTC=0x00;
DDRC=0Xff;
PORTD=0x00;DDRD=0xFF;
x 100%
= 112%
 Nilai tegangan DC dari input AC :
Vdc =
√2𝑥2
𝜋
=
Vmax
√2𝑥2
3,14
21,21
= 19,1Vdc
Sedangkan untuk hasil perhitunganVdc yang di
dapatdari rangkaian power suply adalah 19,1 V, dan
hasil dari pengukuran dengan alat ukur AVO meter
adalah 17,83 V. Maka presentase perbandingan
antara hasil perhitungan dengan hasil pengukuran
dengan AVO meter adalah :
Presentase =
𝑉 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛
𝑉 𝑝𝑒𝑟ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛
x 100% =
17,83
19,1
Pengukuran pada bagian modul mikrokontroler
dilakukan untuk mengetahui besarnya tegangan
keluaran mikrokontroler, hal ini dapat dilihat
padatabel 4.2 dibawah ini.
Tabel 4.2 Pengukuran Mikrokontroler ATMega 8535
x
100% = 93%
Dari hasil pengukuran dan perhitungan terdapat hasil
yang berbeda antara perhitungan dengan
pengukuran AVO meter dan oscilloscope. Dimana
Pengukuran dengan AVO meter adalah tegangan
efektif bukan tegangan puncak sebenarnya, .
Perbedaan ini dikarenakan adanya faktor-faktor
yang mempengaruhi seperti pengaruh suhu panas,
toleransi nilai resistor yang terdapat pada
alat,tegangan listrik PLN atau sumber tegangan
selalu mengalami perubahan kecil yang tidak teratur
dan cepat sehingga menghasilkan data pengukuran
besaran listrik yang tidak konsisten. Dan didapat
hasil presentase perbandingan hasil perhitungan dan
pengukuran yang cukup berbeda jauh.
Dari hasil yang diperoleh, semua port menghasilkan
tegangan sebesar 4,89Vdc, sehingga bisa dipastikan
sistem minimum dapat bekerja dengan baik. Karena
keluaran tegangan kerja mikrokontroler 5 Vdc
dengan toleransi sebesar 10 %.
4.3 Pengujian Sensor Arus ACS712
Pengujian ini dilakukan untuk menguji ketepatan
pembacaan arus dari alat dengan aktualnya, sehingga
diharapkan pembacaannya akurat. Hasil analisa
dapat dilihat pada tabel 4.3 dibawah ini.
Tabel 4.3 Pengukuran Sensor Arus ACS712
4.2 Pengujian Mikrokontroler ATMega 8535
Pengujian pada Rangkaian Mikrokontroler,
pengujian ini dilakukan untuk mengetahui sistem
minimum bekerja dengan baik, maka diadakan
pengetesan pada jalur-jalur port yang dimiliki oleh
mikrokontroler ATMega8535. Prosedur pengetesan
1. Mempersiapkan volt meter untuk mengukur level
tegangan output tiap port dari mikrokontroler.
2. Membuka program yang akan di test, danmengcompile-nya.
3. Men-download program kedalam mikrokontroler
ATMega8535 dengan menggunakan ISPdownloader.
Dari tabel 4.3 diatas hasil pengukuran sensor arus
ACS 712 adalah 4,9Vdc. Jadi dari hasil pengukuran
menunjukan hasil yang baik untuk digunakan
sebagai sumber tegangan pada sensor arus karena
tegangan masuk sensor arus berkisar 5 Vdc dengan
toleransi sebesar 10 %.
4.4 Pengujian Sistem
Daya Listrik
Pengontrolan
Beban
Sistem dikontrol secara otomatis yaitu dengan
membandingkan nilai set point dan beban.
Apabilabeban melebihi dari nilai set point pada
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
9
mikrokontroler, maka buzzer akan berbunyi sebagai
tanda bahwa beban melebihi batas maksimum. Saat
sistem diaktifkan display LCD akan menampilkan
berapa penggunaan daya dan arus yang digunakan,
dan dalam keadaan tidak ada beban yang aktif, maka
display akan menampilkan angka 0W dan 0.00A.
Adapun ketika ada salah satu beban ataupun semua
beban aktif, display akan menunjukan besar nilai
beban dan arus yang digunakan.Untuk pengujian
pada sistem pengontrol beban daya listrik dilakukan
dengan menggunakan 8 buah lampu pijar sebagai
beban. Hal ini dapat dilihat pad atabel 4.4 dibawah
ini. Berikut ini adalah contoh hasil perhitungannya :
(2.1)
P
= V.I
= 220 x 0,36
= 79 Watt
Hasil perhitungan diatas adalah hasil yang terukur
pada sistem yang dibuat.Sedangkan untuk
menghitung error nya yaitu dengan perhitungan
seperti di bawah ini:
P
V
=
75
220
= 0,34A (nilai arus sebenarnya)
Setelah nilai arusnyadiketahui, maka nilai arus yang
terbaca pada sistem dikurangi dengan nilai arus yang
sebenarnya, seperti dibawah ini :
0,36 - 0,34 = 0,02 A
Dari hasil perhitungan nilai selisih error nyaadalah
0,02 A.
Tabel 4.4 PengujianAlat Sistem Pengontrolan Beban
Daya Listrik
pada sensor arus, Dari pengujian 8 buah lampu,
sistem ini telah berfungsi dengan baik dengan
selisiherror rata-rata sebesar 0,03 A.
5. KESIMPULAN
Berdasarkan pengujian yang telah dilaksanakan,
dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Dari hasil pengukuran power supply, dapat
diketahui persentase perbandingan perhitungan
dengan alat ukur. Untuk persentase nilai
tegangan AC dari sisi transformator dengan
oscilloscope diperoleh persentase sebesar 106%,
sedangkan dengan AVO meter diperoleh
persentase sebesar 69%. Untuk nilai Vrms
dengan oscilloscope sebesar 112%, dan nilai
tegangan DC output penyearah 93%. Perbedaan
ini dikarenakan adanya faktor-faktor yang
mempengaruhi seperti pengaruh suhu panas,
toleransi nilai resistor yang terdapat pada alat,
tegangan listrik yang tidak teratur sehingga
menghasilkan data pengukuran besaran listrik
yang tidak konsisten.
2. Pada Pengujian dengan 6 buah beban lampu
diaktifkan
maka sistem tidak akan
mengaktifkan buzzer karena beban yang
digunakan ≤ 500 watt ,tidak melebihisetting
pointnyayaitu 500 watt.
3. Pada saat beban ditambah dengan mengaktifkan
lampu 7 dan 8 maka beban akan menjadi lebih
besar ≥500 watt, maka dari itu sistem akan
mengaktifkan buzzer (alarm) sebagai tanda
bahwa beban melebihisetting point nyayaitu 500
watt.
4. Dari pengujian 8 buah lampu, sistem ini telah
berfungsi dengan baik dengan selisiherror ratarata sebesar 0,03 A.
DAFTAR PUSTAKA
Pada tabel 4.4 diatas pengujian 6 buah beban lampu
diaktifkan maka sistem tidak akan mengaktifkan
buzzer karena beban yang digunakan tidak melebihi
setting point nya yaitu 500 watt. Dan pada saat beban
ditambah dengan mengaktifkan lampu 7 dan 8
maka beban akan menjadi lebih besar ≥500 watt,
maka dari itu sistem akan mengaktifkan buzzer
(alarm) sebagai tanda bahwa beban melebihi setting
point dan sebagai peringatan kepada si pengguna
untuk kembali mematikan beban tersebut. Hasil
pengujian diatas ternyata pembacaan watt nya tidak
sesuai dengan watt lampu yang digunakan, lampu
yang digunakan adalah lampu pijar 75 watt.
Terjadinya perbedaan watt ini dikarenakan error
1. Basri, Hasan, Ir. 1994,Sistem Distribusi
Daya Listrik 1994, ISTN Jakarta Selatan
2. http://konversi.wordpress.com/2010/05/05/
memahami-faktor-daya/
3. https://yusrizalandeslubs.wordpress.com/da
sar-elektronika/
4. http://muhammadsyarif.ilearning.me/2014/0
3/12/port-dan-pin-pada-mikrokontrolleratmega8-atmega8535/
5. http://argiargianto.blogspot.co.id/2011/02
/atmega-8535-dan-fungsi-fungsinya.html
6. http://xcontohmakalah.blogspot.co.id/2014/
02/pengertian-codevisionavr.html
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
10
7. http://innovativeelectronics.com/innovative_
electronics/download_files/manual/Manual_
DT8. http://elektronika-dasar.web.id/lcd-liquidcristal-display/
9. http://baskarapunya.blogspot.co.id/2013/01/
liquid-crystal-display-lcd-16-x-2.html
10. http://elektronika-dasar.web.id/lcd-liquidcristal-display/
PENULIS :
1) Asep Irvan Vauzi, ST., Alumni (2016) Program Studi
Teknik Elektro FT-UNPAK.
2) Prof. Dr. Ir. H. Didik Notosudjono., M.Sc Guru Besar
/Pembimbing I Program Studi Teknik Elektro FTUNPAK.
3) Ir. Waryani., MT., Pembimbing II/Staf Pengajar
Program Studi Teknik Elektro FT-UNPAK.
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Pakuan
11