pengendali tegangan smart wallplug dc

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC:
PENGENDALI TEGANGAN SMART WALLPLUG DC
(CONTROL PULSE WIDTH MODULATION)
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
BAYU ANZAR WIBISONO
201010130311124
JURUSANELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
LEMBAR PERSETUJUAN
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC: PENGENDALI
TEGANGAN SMART WALLPLUG DC (CONTROL PULSE WIDTH
MODULATION)
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Program Strara-1 (S1)
Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Oleh:
BAYU ANZAR WIBISONO
NIM : 201010130311124
Disetujui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. Diding Suhardi, M.T.
NIP : 10892100286
Ir. Nur Alif Mardiyah, MT.
NIP: 10892030257
ii
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC: PENGENDALI
TEGANGAN SMART WALLPLUG DC (CONTROL PULSE WIDTH
MODULATION)
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Program Strara-1 (S1) Jurusan
Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
BAYU ANZAR WIBISONO
201010130311124
Tanggal Ujian
: 30 April 2015
Periode Wisuda
: Mei 2015
Disetujui oleh:
1. Ir. Diding Suhardi, M.T.
NIP : 10892100286
(Pembimbing I)
2. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT.
NIP: 10892030257
(Pembimbing II)
3. M. Chasrun Hasani, ST, MT.
NIP: 196808071995031003
(Penguji I)
4. Drs. Budhi Priyanto, M.Si.
NIP: 196710261994031003
(Penguji II)
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Ir. Nur Alif Mardiyah, MT.
NIP: 10892030257
iii
SURAT PERNYATAAN
Yang bertandatangan di bawah ini:
Nama
: Bayu Anzar Wibisono
Tempat, Tanggal lahir
: Malang, 27 Januari 1992
NIM
: 201010130311124
Fakultas/Jurusan
: Teknik/Elektro
Dengan
ini
saya
menyatakan
bahwa
Tugas
Akhir
dengan
judul
“PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC: PENGENDALI
TEGANGAN SMART WALLPLUG DC (CONTROL PULSE WIDTH
MODULATION) ” beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan
merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali
dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila
kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya
saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka
saya siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku.
Malang, 1 Mei 2015
Yang Membuat Pernyataan
Bayu Anzar Wibisono
Mengetahui,
Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. Diding Suhardi, M.T.
NIP : 10892100286
Ir. Nur Alif Mardiyah, MT.
NIP: 10892030257
iv
KATAPENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan
rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang
berjudul :
“PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC: PENGENDALI
TEGANGAN SMART WALLPLUG DC (CONTROL PULSE WIDTH
MODULATION)”
Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok pembahasan yang meliputi
pendahuluan, dasar teori, perancangan sistem, dan pengujian sistem. Penulis
menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak
kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran yang
membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan
kedepan.
Malang,1 Mei 2015
Penulis
v
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL .................................................................................................... i
LEMBAR PERSETUJUAN...................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................................... iii
SURAT PERNYATAAN.......................................................................................... iv
ABSTRAK ................................................................................................................ v
ABSTRACT .............................................................................................................. vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ................................................................................... vii
KATA PENGANTAR .............................................................................................. viii
DAFTAR ISI ............................................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xii
DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xiv
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah..................................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 2
1.4 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3
1.5 Sistematika Penulisan Tugas Akhir .......................................................... 3
BAB II. LANDASAN TEORI
2.1 Rumah DC ................................................................................................ 5
2.1.1 Pengertian Rumah DC ........................................................................ 5
2.1.2Komponen Rumah DC ........................................................................ 6
vi
2.2Arduino Uno .............................................................................................. 7
2.2.1 Catu Daya ........................................................................................... 9
2.2.2 Memory .............................................................................................. 10
2.2.3 Input dan Output ................................................................................. 10
2.2.4 Komunikasi ......................................................................................... 11
2.2.5 Programing ......................................................................................... 12
2.2.6 Perangkat Lunak (Arduino IDE) ........................................................ 12
2.2.7 Otomasi Software Reset ..................................................................... 13
2.3 PWM (Pulse Width Modulation) .............................................................. 14
2.3.1 Pengertian ........................................................................................... 14
2.3.2 Analog ................................................................................................ 14
2.3.3 Digital ................................................................................................. 15
2.3.4 Cara Kerja dan Pengendalian ............................................................. 16
2.3.5 Perhitungan Duty Cycle PWM ........................................................... 17
2.4 LCD .......................................................................................................... 19
2.4.1 Pengertian LCD .................................................................................. 19
2.4.2 Konfigurasi LCD ................................................................................ 19
BAB III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
3.1 Pendahuluan.............................................................................................. 22
3.2 Perancangan SIstem .................................................................................. 22
3.3 Mikrokontroller ........................................................................................ 23
3.4 Perancangan Pengontrol PWM................................................................. 24
3.5 LCD .......................................................................................................... 27
3.6 Pemodelan Sensor Tegangan .................................................................... 27
vii
3.7 Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan .................................................... 29
3.8 Data Beban ............................................................................................... 31
BAB IV. ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT
4.1 Pengujian Sistem PWM ............................................................................ 32
4.1.1 Analisa PWM ..................................................................................... 34
4.2 Pengujian Pemodelan LCD ...................................................................... 34
4.3 Pengujian Pembacaan Tegangan .............................................................. 35
4.4 Pengujian Sistem Berbeban ...................................................................... 36
4.4.1 Pengujian Telephone Genggam .......................................................... 36
4.4.2 Pengujian LED ................................................................................... 37
4.4.3 Pengujian Mp3 Player, AM/FM Radio............................................... 38
4.4.4 Pengujian Kipas DC ........................................................................... 39
4.4.5 Analisa ................................................................................................ 40
BAB V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 42
5.2 Saran ......................................................................................................... 42
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. xiii
LAMPIRAN
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema Perancangan Rumah DC ........................................................... 6
Gambar 2.2 Blok Diagram Arduino Board ............................................................... 7
Gambar 2.3 Board Arduino Uno ............................................................................... 8
Gambar 2.4 Kabel USB Board Arduino Uno............................................................ 8
Gambar 2.5 Tampilan Framwork Arduino UNO ...................................................... 13
Gambar 2.6 Sinyal PWM .......................................................................................... 14
Gambar 2.7 Rangkaian PWM Analog ...................................................................... 14
Gambar 2.8 Pembentukan Sinyal PWM ................................................................... 15
Gambar 2.9 Sinyal PWM dan Persamaan Vout ........................................................ 16
Gambar 2.10 Vrata-rata Sinyal PWM ....................................................................... 16
Gambar 2.11 Duty Cycle dan Resolusi PWM .......................................................... 17
Gambar2.12 Duty Cycle dan Resolusi PWM ........................................................... 18
Gambar 2.13 LCD berkarakter 16x2 ......................................................................... 19
Gambar 3.1 Diagram blokSistem .............................................................................. 22
Gambar 3.2 Rangkaian Pengontrol PWM ................................................................. 26
Gambar 3.3 Rangkian Mikrokontroller dengan LCD ............................................... 27
Gambar 3.4 Rangkaian Pembaca Tegangan.............................................................. 28
Gambar 3.5 Rangkaian Sistem Keseluruhan ............................................................. 29
Gambar 3.6 Flowchart Sistem Keseluruhan.............................................................. 30
Gambar 4.1 Gelombang PWM pada Output Buck Konverter .................................. 32
Gambar 4.2 Tampilan Layar LCD ............................................................................ 34
Gambar 4.3Mengukur Arus Pada Charge Hp ........................................................... 36
Gambar 4.4 Mengukur Tegangan Pada Charge Hp .................................................. 37
ix
Gambar 4.5 Mengukur Arus Pada Lampu LED........................................................ 37
Gambar 4.6 Mengukur Tegangan Pada lampu LED ................................................. 38
Gambar 4.7Mengukur Arus Pada Mp3 Player, AM/FM Radio ................................ 38
Gambar 4.8Mengukur Tegangan Pada Mp3 Player, AM/FM Radio ........................ 38
Gambar 4.9 Mengukur Arus Pada Kipas DC ............................................................ 39
Gambar 4.10Mengukur Tegangan Pada Kipas DC ................................................... 39
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Fungsi Dari Masing-masing pin LCD 16x2.............................................. 20
Tabel 3.1 Nilai Duty Cycle dari Input 24 .................................................................. 24
Tabel 3.2 Tegangan dan Nilai Duty Cycle Yang Digunakan.................................... 25
Tabel 3.3 Daftar Spesifikasi Beban ........................................................................... 31
Tabel 4.1 Pengukuran PWM Pada Buck Konverter ................................................. 33
Tabel 4.2 Perhitungan PWM ..................................................................................... 33
Tabel 4.3 Parameter Pada Sensor Tegangan ............................................................. 35
Tabel 4.4Pengukuran Arus danTegangan Pada Beban ............................................. 39
xi
DAFTAR PUSTAKA
[1] Taufik, Prof., Dr., MSEE., Seminar Rumah DC Untuk Akses Listrik Padam,
Malang, 2013.
[2] Website: http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno.
[3] Khakam,Maula Nurul, Pulse Width Modulation, Jakarta, 2012.
[4] Prayogo,Rudito, Pengaturan PWM, Universitas Barwijaya-Malang, 2012.
[5] Anonimous.
2011.
PWM
(Pulse
Width
Modulation).
http://digilib.ittelkom.ac.id.Diakses tanggal 20 Desember 2014.
[6] Perancangan Alat Pengendali Tegangan DC Smart Wallplug, 2015, Malang.
[7] Yustisia, Lexi, Rancang Bangun UPS Berbasis Mikrokontroller, Institut
Tekhnologi Sepuluh November- Surabaya, 2011.
[8] Sibal, Erward, Constan, Smart Wallplug Desain For DC House Project,
Calpoly State University, 2012.
[9] Detmers, Michael, Blauvert, Tyler,Variabel DC Wall Outlet ForThe DC
House Project, Calpoly State University, 2011.
xii