BAB V PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS HASIL

Pengujian Sistem dan Analisis Hasil
BAB V
PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS HASIL
5.1
Respon Sensor Arus
Pengujian terhadap sensor arus terbagi menjadi dua, yaitu pengujian tanpa
rangkaian pengkodisisan sinyal (transformator arus dan sensor efek Hall) dan
pengujian dengan menggunakan pengkondisian sinyal (sistem sensor).
5.1.1
Tranformator arus
Kurva Respon Transformator Arus (RL=1000)
Vbeban (volt)
2
1.8
y = 0.0442x ‐ 0.25
1.6
R = 0.9975
n=200
2
n=170
1.4
n=50
1.2
Linear (n=200)
1
Linear (n=170)
0.8
y = 0.0047x ‐ 0.0075
0.6
2
R = 1
0.4
Linear (n=50)
y = 0.0014x ‐ 0.0005
2
R = 0.9991
0.2
0
0
20
40
60
80
100
120
P (watt)
Gambar 40. Respon transformator arus terhadap jumlah lilitan
Langkah
awal
pengujian
transformator
arus
dilakukan
dengan
membandingkan respon sensor terhadap variasi perbandingan nilai lilitan dan juga
terhadap variasi nilai hambatan beban. Hasil pengujian yang diperoleh, dapat
dilihat pada Gambar 40 dan Gambar 41. Pada Gambar 40 terlihat bahwa tegangan
output yang dihasilkan pada transformator arus sangat bergantung pada jumlah
lilitan sekunder, apabila jumlah lilitan sekunder >> maka nilai tegangan output
Tugas Akhir 10203067
48
Pengujian Sistem dan Analisis Hasil
>>, begitu pula dengan nilai hambatan beban, semakin besar nilai hambatan beban
yang digunakan maka hasil tegangan outputnya pun akan lebih besar (lihat
Gambar 41).
Kurva Respon Transformator Arus (n=200)
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
y = 0.0442x ‐ 0.25
2
R = 0.9975
RL= 1000
RL=10
Linear (RL= 1000)
Linear (RL=10)
y = 0.0333x ‐ 0.2
2
R = 1
0
10
20
30
40
50
Gambar 41. Respon transformator arus terhadap hambatan beban
Pada pegujian selanjutnya, dilakukan pengujian terhadap daerah kerja sensor
untuk memastikan apakah sistem dapat bekerja dengan baik pada frekuensi PLN
(50 Hz) atau tidak. Informasi mengenai daerah kerja dapat diperoleh dengan
membuat kurva tanggapan amplitudo. Data yang digunakan untuk pengujian
daerah kerja ini diberikan pada Tabel 6:
Tabel 6. Data respon transformator arus
P (watt)
15
30
45
30
15
15
30
Tugas Akhir 10203067
Np:Ns
1:170
1:170
1:170
1:170
1:170
1:170
1:170
RL
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
VL
0.062
0.133
0.203
0.133
0.063
0.063
0.133
49
Pengujian Sistem dan Analisis Hasil
Gambar 42. Kurva tanggapan amplitudo (n=170, RL=1000)
Dari kurva hasil pengujian daerah kerja (kurva tanggapan amplitudo) pada
Gambar 42. dapat terlihat bahwa transformator arus yang didesain memiliki
daerah kerja pada range 1000-100000 Hz. Sehingga tidak dapat dipastikan bahwa
respon yang dihasilkan pada pengujian awal benar-benar akurat. Selain itu dari
analisis desain rangkaian transformator arus yang dibuat ketidak akuratan respon
sensor dapat terjadi karena terbebani.
5.1.2
Sensor efek Hall
Gambar 43. Respon sensor efek Hall (B0=2.5VDC)
Tugas Akhir 10203067
50
Pengujian Sistem dan Analisis Hasil
Berdasarkan kurva respon sensor efek Hall pada Gambar 43. dapat terlihat
bahwa tegangan output dari sensor efek Hall, UGN3503, linier terhadap daya
listrik. Tegangan output yang dihasilkan merupakan tegangan AC. Walaupun
demikian sensor UGN3503 masih memiliki tegangan DC bawaannya (saat B0).
Pengujian sensor efek Hall tersebut dilakukan secara langsung mengunakan plant
sistem, yaitu lima buah lampu yang dirangkaiankan paralel. Sama halnya dengan
alat ukur arus lainnya, rangkaian sensor yang ditunjukan oleh tanda panah pada
Gambar 44 juga dirangkaikan seri dengan rangkaian lampu tersebut. Pengujian
dilakukan dengan mengkombinasikan nilai daya listrik yang terdapat pada tiap
lampu dengan range pengukuran yang dilkukukan berkisar dari 0-130 Watt.
Gambar 44. Plant + sensor efek Hall
Sensor efek Hall, UGN3503, mimiliki daerah kerja hingga 23 kHz. Noise
sistem akan semakin mengecil dengan bertambahnya nilai frekuensi kerja sistem.
Kurva hubungan noise dengan frekuensi diberikan pada Gambar 45 [5].
Tugas Akhir 10203067
51
Pengujian Sistem dan Analisis Hasil
Gambar 45. Noise vs Frekuensi UGN3503
5.1.3
Sistem sensor
Kurva Respon Sistem Sensor
y = 0.0179x + 0.0094
R2 = 0.9982
2.5
Vout(VoltDC)
2
1.5
1
0.5
0
0
20
40
60
80
100
120
140
P(watt)
Gambar 46. Respon sistem sensor (B0=2.5VDC)
Gambar 46. diatas menunjukan kurva respon dari sistem sensor dengan
menggunakan sensor efek Hall. Sama halnya dengan pengujian pada sensor efek
Hall, kurva yang dihasilkan memiliki hubungan yang linier antara tegangan output
terhadap daya listrik yang digunakan. Hanya saja pada pengujian respon sistem
sensor ini, dihasilkan tegangan output yang lebih besar dari pengujian sebelumnya
Tugas Akhir 10203067
52
Pengujian Sistem dan Analisis Hasil
dan tegangan output yang dihasilkan merupakan tegangan DC. Hal ini terjadi
karena pada rangkaian sistem sensor telah terdapat rangkaian penguat
instrumentasi dan AC to DC converter. Perbandingan hasil pengujian yang
dilakukan berulang-ulang disajikan beberapa data pada Tabel 7 dan Gambar 47 di
bawah ini:
Tabel 7. Data pengujian sistem sensor
Watt
0
15
30
40
45
55
70
75
90
105
115
130
data 1
Vo (Volt)
0.0385
0.275
0.529
0.686
0.824
0.972
1.275
1.332
1.636
1.936
2.094
2.278
Watt
0
15
30
40
45
55
70
75
90
105
115
130
data 2
Vo (Volt)
0.051
0.578
0.708
0.864
0.959
1.062
1.408
1.469
1.758
2.122
2.255
2.591
Watt
0
15
30
40
45
55
70
75
90
105
115
130
data 3
Vo (Volt)
0.1062
0.2891
0.597
0.97
1.037
1.219
1.481
1.542
1.773
2.065
2.27
2.566
Watt
0
15
30
40
45
55
70
75
90
105
115
130
data 4
Vo (Volt)
0.764
0.628
0.75
0.843
1.014
1.12
1.415
1.497
1.806
2.069
2.082
2.244
Gambar 47. Perbandingan respon sistem sensor (B0=2.5-2.75VDC)
Tugas Akhir 10203067
53
Pengujian Sistem dan Analisis Hasil
5.2
Respon Sistem Kontrol
Rangkaian sistem kontrol secara keseluruhan diperlihatkan pada Gambar
48. Rangkaian tersebut terdiri dari rangkaian pengontrol, plant, aktuator dan
rangkaian
sistem
sensor.
Sistem
dikontrol
secara
otomatis
dengan
membandingkan nilai set point dan input ADC, apabila nilai input dari ADC
melebihi nilai set point maka triac akan memutuskan aliran listrik ke lampu satu
persatu dan berhenti saat nilai set point lebih besar dari nilai input ADC. Lampu
yang pertama kali dimatikan adalah lampu yang memiliki prioritas terakhir dan
berurutan seterusnya hingga prioritas pertama. Penentuan prioritas dilakukan pada
saat pembuatan program. Bila penentuan prioritas ditetapkan seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 48, dimana aturan-aturan yang dipakai dalam
penentuan prioritas tersebut adalah sebagai berikut:
1. Lampu yang memiliki daya terbesar merupakan prioritas pertama yang
tidak boleh padam
2. Apabila terdapat beberapa lampu yang memiliki nilai daya yang sama
maka urutan prioritas bergantung pada urutan lampu tersebut (urutan
lampu yang paling awal memiliki prioritas paling tinggi diantara lampu
lainnya)
Urutan masing-masing lampu tersebut dapat dilihat pada Tabel 8:
Tabel 8. Urutan dan skala prioritas rangkaian lampu
Lampu
A
B
C
D
E
Daya (W)
15
40
15
75
15
Prioritas
3
2
4
1
5
Tugas Akhir 10203067
54
Pengujian Sistem dan Analisis Hasil
Hasil pengujian sistem pada penggunaan daya sebesar = 150 watt (gambar
terlampir) dengan menggunakan aturan yang telah ditetapkan sebelumnya dapat
dilihat pada Tabel 9 dibawah ini:
Tabel 9. Aksi kontrol daya listrik pada penggunaan daya sebesar 150 watt
Set point
160 W
140 W
130 W
110W
90W
50W
Lampu A
1
1
1
0
0
0
Lampu B
1
1
1
1
0
0
Lampu C
1
1
0
0
0
0
Lampu D
1
1
1
1
1
0
Lampu E
1
0
0
0
0
0
3
2
4
1
5
Gambar 48. Rangkaian sistem kontrol
Sistem kontrol daya listrik yang telah dibuat memiliki tegangan input
maksimum sebesar 5 volt (Vref) maka resolusi ADC 10 bit yang dimiliki sistem
ini sebesar 4,9 mV dengan kata lain sistem mampu mendeteksi setiap perubahan
daya sebesar 0.28 watt dan batas pengukuran daya yang dimiliki sistem sebesar
286 watt atau sebanding dengan arus sebesar 1.3 Ampere pada tegangan 220 volt.
Tugas Akhir 10203067
55
Pengujian Sistem dan Analisis Hasil
Sistem tidak dapat bekerja apabila penggunaan daya yang diukur melebihi batas
maksimum pengukuran. Rangkaian inti dari sistem kontrol daya listrik diberikan
pada Gambar 49.
Gambar 49. Rangkaian pengontrol + aktuator
Tugas Akhir 10203067
56