BAB III METODOLOGI DAN PERANCANGAN
3.3 Perancangan Perangkat Lunak
3.3.3 Fungsi Loop
Fungi loop merupakan fungsi yang dijalankan setelah fungsi setup dan
di ulang terus menerus oleh Arduino setelah fungsi setup dijalankan. Berikut ini adalah kode lengkap fungsi loop.
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Pengujian Alat
Pengujian yang dilakukan pada rancangan alat bertujuan untuk mengetahui kinerja dan proses kerja dari rangkaian-rangkaian yang diuji serta sistem secara keseluruhan apakah telah bekerja sesuai dengan yang diharapkan atau tidak. Pengujian pada rancangan alat ini akan dilakukan per bagian sehingga diketahui apakah masing-masing perangkat keras dan perangkat lunak sudah bekerja dengan baik.
4.2 Pengujian Sensor Arus
Pengujian sensor arus dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran yang diperoleh sensor arus dan hasil yang diperoleh oleh Multimeteter. Sensor arus dibuat seri terhadap Amperemeter. Rangkaian pengujian sensor arus ditunjukkan seperti Gambar 4.1, pengujian arus terhadap panel surya ditunjukkan pada Gambar 4.2 dan Pembacaan data oleh alat ukur diperlihatkan pada Gambar 4.3.
Panel Surya
ACS7 12
Amperemeter
Gambar 4.1 Rangkaian pengujian sensor arus
Pengujian dilakukan dengan menghubungkan alat ukur terhadap komputer melalui kabel serial, dimana program Arduino dalam keadaan aktif. Kabel konduktor digunkan sebagai penghubung antara terminal output sensor arus dan terminal output panel surya, kedua kutub amperemeter dihubungkan secara seri antara terhadap terminal output sensor arus, dimana kutub positif amperemeter terhadap terminal positif sensor arus dan kutub negative terhadap terminal negative sensor arus.
Program PLX DAQ yang terintegrasi dengan Ms.Excel diaktikan sebagai media penampil dan perkekam data, dimana data akan langsung dikirim setelah mengklik kata connect pada program.
Gambar 4.2 Pengujian sensor arus terhadap panel surya
Gambar 4.3 Perbandingan hasil pengukuran sensor arus dengan amperemeter Perbandingan hasil pengukuran yang diperoleh dalam pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.1 dan grafik perbandingan hasil pengukuran amperemeter dengan Arduino Energy Meter diperlihatkan pada Gambar 4.4. Pengujian alat ukur dilakukan pada gedung Departemen Teknik Elektro, lantai 4 pada tanggal 18 Mei 2016 pukul 13:58 WIB dimana alat diuji terhadap panel surya Polycrystalline dengan waktu tunda 10 detik.
Tabel 4.1 Hasil pengujian antara Arduino meter dengan amperemeter Pengukuran ke- Waktu Uji (WIB) Amperemeter (A) Arduino Energi Meter (A) Ralat (A) Galat (%) 1 13:58:58 4.25 4.18 0.07 1.64 2 13:52:00 4.25 4.26 0.01 0.23 3 13:52:01 4.24 4.18 0.06 1.41 4 13:52:03 4.21 4.18 0.03 0.71 5 13:52:05 4.16 4.11 0.05 1.20 6 13:52:07 4.10 4.04 0.06 1.46 7 13:52:08 4.05 3.96 0.11 2.71 8 13:52:10 4.01 3.96 0.05 1.24 9 13:52:12 3.95 3.96 0.01 0.25 10 13:52:14 3.90 3.81 0.09 2.30
Rata-rata ralat pengukuran 0.06 1.31
Galat pengukuran(%)=(pengukuran amperemeter – pengukuran arduino meter)/pengukuran amperemeter
Galat pengukuran ke 1(%)= (4.25-2.28)/4.25 =1.64
Untuk ralat pengukuran berikutnya dapat dihitung menggunakan rumus yang sama. Rata-rata ralat= (jumlah ralat data/ banyak data)
Rata-rata ralat=(0.07+0.01+0.06+0.03+0.05+0.06+0.11+0.05+0.01+0.09)/ 10 =0.06
Gambar 4.4 Grafik perbandingan hasil pengukuran Amperemeter dengan Arduino Energi Meter
Dari hasil pengujian ralat maksimum diperoleh sebesar 0.11 dengan rata-rata Galat sebesar 1.31%.
4.3 Pengujian Sensor Tegangan
Pengujian sensor tegangan dilakukan dengan membandingkan hasil pengukuran multitester dengan hasil pengukuran alat yang dibuat. Untuk rangkaian pengukuran tegangan dibuat parallel terhadap panel surya seperti terlihat pada Gambar 4.5 dan pengujian sensor tegangan terhadap panel surya ditunjukkan pada Gambar 4.6. Pengujian alat ukur dilakukan pada gedung Departemen Teknik Elektro, lantai 4 pada tanggal 18 Mei 2016 pukul 12:22 WIB dimana alat diuji terhadap panel surya Polycrystalline dengan waktu tunda 10 detik.
Panel Surya V
Voltmeter
Gambar 4.5 Rangkaian pengujian sensor tegangan
Pengujian dilakukan dengan menghubungkan alat ukur terhadap komputer melalui kabel serial, dimana program Arduino dalam keadaan aktif. Kabel konduktor digunkan sebagai penghubung antara terminal output sensor tegangan dan terminal output panel surya, kedua kutub volteremeter dihubungkan secara paralel terhadap terminal output sensor arus, dimana kutub positif volteremeter terhadap terminal positif sensor tegangan dan kutub negatif terhadap terminal negatif sensor tegangan. Program PLX DAQ yang terintegrasi dengan Ms.Excel diaktikan sebagai media penampil dan perkekam data, dimana data akan langsung dikirim setelah mengklik kata connect pada program
Gambar 4.6 Pengujian sensor tegangan terhadap panel surya
Gambar 4.7 menunjukkan perbandingan hasil pengukuran Arduino Energi Meter dengan Voltmeter, grafik perbandingan hasil pengukuran Arduino Energi Meter
dengan Voltmeter diperlihatkan pada Gambar 4.8 data yang diperoleh melalui pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Gambar 4.7 Perbandingan pengukuran voltmeter dengan Arduino meter Tabel. 4.2 Hasil pengujian menggunakan Arduino meter dengan sensor tegangan Pengukuran ke Waktu Uji (WIB) Voltmeter (V) Arduino Energi Meter (V) Ralat (V) % Galat 1 12:12:23 19.22 19.16 0.06 0.31 2 12:12:25 19.29 19.16 0.13 0.67 3 12:12:27 19.26 19.18 0.08 0.41 4 12:12:29 19.27 19.18 0.09 0.46 5 12:12:31 19.25 19.18 0.07 0.36 6 12:12:32 19.25 19.18 0.07 0.36 7 12:12:38 19.23 19.16 0.07 0.36 8 12:12:39 19.22 19.13 0.09 0.46 9 12:12:41 19.18 19.11 0.07 0.36 10 12:12:43 19.17 19.11 0.06 0.31
Gambar 4.8 Grafik perbandingan hasil pengukuran Arduino energi meter dengan Voltmeter
Dari data diatas bahwa alat memiliki ralat paling tinggi sebesar 0.13 dengan % Galat rata-rata 0.46%.
4.4 Pengujian Sensor Suhu
Pengujian dilakukan dengan menghubungkan alat ukur terhadap komputer melalui kabel serial, dimana program Arduino dalam keadaan aktif. PHB 318 diletakkan disaming sensor suhu. Program PLX DAQ yang terintegrasi dengan Ms.Excel diaktikan sebagai media penampil dan perkekam data, dimana data akan langsung dikirim setelah mengklik kata connect pada program Hasil pengukuran dengan menggunakan DS18B20 dapat dilihat pada Tabel 4.3. Pengujian sensor suhu terhadap panel surya ditunjukkan pada Gambar 4.9 dan grafik perbandingan hasil pengukuran Arduino energi meter dengan PHB-318.
Tabel 4.3 hasil pengujian Arduino meter dengan PHB-318 Pengukuran ke- Waktu Uji (WIB) PHB-318 Arduino Energi Meter (OC) Ralat (OC) Galat (%) 1 12:12:23 44.26 44.81 0.55 1.24 2 12:12:25 44.26 44.81 0.55 1.24 3 12:12:27 44.26 44.81 0.55 1.24 4 12:12:29 44.01 44.56 0.55 1.25 5 12:12:31 43.51 44.06 0.55 1.26 6 12:12:32 43.14 43.69 0.55 1.27 7 12:12:34 44.01 43.56 0.55 1.25 8 12:12:36 43.55 43.50 0.55 1.26 9 12:12:38 42.45 43.56 0.55 1.29 10 12:12:39 43.01 43.69 0.55 1.27
Rata-rata ralat pengukuran 0.55 1.25
Gambar 4.10 Grafik perbandingan hasil pengukuran Arduino energi meter dengan
PHB-318
Dari hasil pengujian ralat maksimum diperoleh sebesar 0.55 dengan rata-rata galat sebesar 1.25%.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1Kesimpulan
Setelah dilakukan penelitian ini baik dalam perancangan alat maupun pembuatan software, maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Dari hasil pengujian alat ukur yang dirancang mempunyai tingkat galat masing-masing, 0.46% untuk sensor tegangan, 1.31% untuk sensor arus dan 1.25% untuk sensor suhu. Alat layak dipergunakan karena masih dibawah batas toleransi ± 5%.
5.2Saran
Adapun saran untuk pengembangan Tugas Akhir ini adalah :
1. Mengunakan tambahan sensor cahaya dalam alat untuk mengetahui hubungan intensitas cahaya terhadap keluaran panel surya
2. Menggunakan tambahan sensor yang dapat mengukur suhu dari suatu permukaan panel surya.
BAB II
TEORI DASAR
2.1 Photovoltaic
Photovoltaic adalah alat yang secara langsung mengubah energi cahaya menjadi energi listrik dan dapat digunakan sebagai pembangkit listrik. Irradiance adalah perubahan jumlah radiasi matahari dipermukaan panel surya(kW/m2). Kerapatan radiasi dari matahari dibagian terluar atmosfir adalah 1.373 kW/m2, tetapi kerapatan puncak dari matahari yang sampai ke permukaan bumi adalah 1 kW/m2. Pengukuran dari perubahan radiasi matahari mengggunakan pyranometer untuk radiasi secara umum atau sebuah pyrheliometer untuk radiasi langsung[2].
Elemen dasar dari sebuah panel surya adalah sel surya yang mengubah secara langsung energi matahari menjadi energi listrik. Ciri khas sel surya terdiri dari sebuah PN junction yang dibentuk dari semikonduktor yang mirip dengan sebuah dioda. Bahan semikonduktoe yang paling banyak digunakan dalam sel surya adalah silikon[2]. Ada beberapa jenis-jenis sel surya seperti:
1. Mono-crystalline silicon cells
Proses Czochralski telah menjadi ketetapan dalam pembuatan bahan single-crystal silicon untuk aplikasi terestrial. Dalam prosesnya bahan dasar polycrystalline dilelehkan dalam sebuah wadah kuarsa dengan suhu sekitar 1420oC. Sebuah kristal dimasukkan dalam leburan silikon dan perlahan ditarik dari lelehan silikon tersebut. Selama proses ini, kristal akan berubah menjadi monocrystal berbentuk silinder dengan diameter mencapai 30 cm dan panjangnya beberapa meter. Kristal silinder tunggal ini akan dipotong menjadi lempengan tipis dengan tebal sekitar 0.3 mm. Lempengan berbentuk wafer ini akan dibersihkan dengan cara pembasahan secara kimia dan pembilasan untuk menghilangkan sisa pemotongan. Lempengan ini didoping dengan boron untuk membentuk
tipe dan mendoping fosfor untuk membuat tipe n dengan suhu antara 800oC dan 900oC[3].
2. Polycrystalline silicon cells
Silikon dileburkan kedalam wadah kuarsa dan dituangkan ke sebuah wadah berbentuk kubus. Melalui pemanasan dan pendinginan yang dikontrol, dan pendinginan secara merata dalam satu arah. Dengan tujuan untuk membentuk ukuran yang lebih kecil. Lempengan digergaji mengunakan gergaji. Penggerjajian menyebabkan hilangnya beberapa silikon dalam bentuk serbuk gergaji. Setelah pembersihan dan pendopingan posfor, lapisan anti reflektif dipasang[3].
2.1 Mikrokontroler
ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).
Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data. Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU (Arithmatic Logic unit) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data[4].
Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X (gabungan R26 dan R27), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap
alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit.
Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM dan fungsi I/O lainnya. Gambar 2.1 merupakan bentuk fisik ATmega328[4].
Gambar 2.1 Bentuk fisik ATmega328 2.2 Arduino Uno
Arduino adalah sebuah board mikrokontroller yang berbasis ATmega328. Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu men-support mikrokontroller; dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB. Arduino Uno dapat dilihat seperti pada Gambar 2.2 [5].
2.2.1 Daya
Arduino dapat diberikan power melalui koneksi USB atau power supply. Powernya dipilih secara otomatis. Power supply dapat menggunakan adaptor DC atau baterai. Adaptor dapat dikoneksikan dengan mencolok jack adaptor pada koneksi port input supply. Board arduino dapat dioperasikan menggunakan supply dari luar sebesar 6 - 20 volt. Jika supply kurang dari 7V, kadangkala pin 5V akan menyuplai kurang dari 5 volt dan board bisa menjadi tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12 V, tegangan di regulator bisa menjadi sangat panas dan menyebabkan kerusakan pada board. Rekomendasi tegangan adalah 7 volt sampai 12 volt. Penjelasan pada pin power adalah sebagai berikut [5] :
- Vin
Tegangan input ke board arduino ketika menggunakan tegangan dari luar (seperti yang disebutkan 5 volt dari koneksi USB atau tegangan yang diregulasikan). Pengguna dapat memberikan tegangan melalui pin ini, atau jika tegangan suplai menggunakan power jack, aksesnya menggunakan pin ini.
- 5V
Regulasi power supply digunakan untuk power mikrokontroller dan komponen lainnya pada board. 5V dapat melalui Vin menggunakan regulator pada board, atau supply oleh USB atau supply regulasi 5V lainnya.
- 3V3
Suplai 3.3 volt didapat oleh FTDI chip yang ada di board. Arus maximumnya adalah 50mA.
- Pin Ground
Berfungsi sebagai jalur ground pada Arduino.
2.2.2 Memori
ATmega328 memiliki 32 KB flash memori untuk menyimpan kode, juga 2 KB yang digunakan untuk bootloader. ATmega328 memiliki 2 KB untuk SRAM dan 1 KB untuk EEPROM.
2.2.3 Input dan Output
Setiap 14 pin digital pada arduino dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Input/output dioperasikan pada 5 volt. Setiap pin dapat menghasilkan atau menerima maximum 40 mA dan memiliki internal pull-up resistor (disconnected oleh default) 20-50 KOhms. Beberapa pin memiliki fungsi sebagai berikut [5] :
- Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung pada pin yang koresponding dari USB FTDI ke TTL chip serial.
- Interupt eksternal: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasikan untuk trigger sebuah interap pada low value, rising atau falling edge, atau perubahan nilai. - PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Mendukung 8-bit output PWM dengan fungsi
analogWrite().
- SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mensuport komunikasi SPI, yang mana masih mendukung hardware, yang tidak termasuk pada bahasa arduino.
- LED: 13. Ini adalah dibuat untuk koneksi LED ke digital pin 13. Ketika pin bernilai HIGH, LED hidup, ketika pin LOW, LED mati.
2.2.4 Piranti Komunikasi Arduino
Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah ATmega16U2 pada saluran board ini komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware 16U2 menggunakan USB driver standar COM dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data tekstual sederhana yang akan dikirim ke dan dari papan Arduino. RX dan TX LED di papan akan berkedip ketika data sedang dikirim
melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB ke komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1). Sebuah perpustakaan SoftwareSerial memungkinkan untuk komunikasi serial pada setiap pin digital Uno itu. ATmega328 ini juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Perangkat lunak Arduino termasuk perpustakaan Kawat untuk menyederhanakan penggunaan dari bus I2C.
2.2.5 Pemrograman Arduino
Arduino board merupakan perangkat yang berbasiskan mikrokontroler. Perangkat lunak (software) merupakan komponen yang membuat sebuah mikrokontroller dapat bekerja. Arduino board akan bekerja sesuai dengan perintah yang ada dalam perangkat lunak yang ditanamkan padanya.
Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa pemrograman yang umum digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada arduino board. Bahasa pemrograman arduino menggunakan bahasa pemrograman C sebagai dasarnya. Karena menggunakan bahasa pemrograman C sebagai dasarnya, bahasa pemrograman arduino memiliki banyak sekali kemiripan, walaupun beberapa hal telah berubah. Arduino Uno dapat diprogram menggunakan software Arduino IDE yang bersifat opensource [6].
2.2.5.1Struktur
Semua program Arduino harus memiliki dua fungsi utama untuk bekerja dengan baik, yaitu setup() dan loop(). Fungsi setup() dipanggil ketika sketsa dimulai. Struktur ini berguna untuk menginisialisasi variabel, mode pin, memulai menggunakan library, dan lain-lainya. Fungsi setup() hanya akan berjalan sekali, yaitu setiap pertama kali board dihidupkan atau saat restart board Arduino. Fungsi loop() berguna untuk melaksanakan/mengeksekusi perintah program yang telah dibuat. Fungsi ini akan secara aktif mengontrol board Arduino baik membaca input atau merubah output. Fungsi loop() merupakan tugas utama dari arduino board.
2.2.5.2Variabel
Variabel adalah nama yang dibuat dan disimpan di dalam memori mikrokontroller. Variabel ini mempunyai nilai dan nilainya dapat diubah sewaktu-waktu pada saat program dijalankan. Variabel memiliki nilai dan tipe data tertentu[7].
- int (integer)
Digunakan untuk menyimpan angka dalam 2 byte (16 bit). Tidak mempunyai angka desimal dan menyimpan nilai dari -32,768 dan 32,767. - long (long)
Digunakan ketika integer tidak mencukupi lagi.
Memakai 4 byte (32 bit) dari memori (RAM) dan mempunyai entang dari -2,147,483,648 dan 2,147,483,647.
- boolean (boolean)
Variabel sederhana yang digunakan untuk menyimpan nilai TRUE (benar) atau FALSE (salah). Sangat berguna karena hanya menggunakan 1 bit dari RAM.
- float (float)
- Digunakan untuk angka desimal (floating point). Memakai 4 byte (32 bit) dari RAM dan mempunyai rentang dari -3.4028235E+38 dan 3.4028235E+38.
- char (character)
Menyimpan 1 karakter menggunakan kode ASCII (misalnya ‘A’ = 65). Hanya memakai 1 byte (8 bit) dari RAM.
2.2.5.3 Operator Matematika
Operator yang digunakan untuk memanipulasi angka (bekerja seperti matematika yang sederhana)[7].
- =
Membuat sesuatu menjadi sama dengan nilai yang lain (misalnya: x = 10 * 2, x sekarang sama dengan 20).
- %
Menghasilkan sisa dari hasil pembagian suatu angka dengan angka yang lain (misalnya: 12 % 10, ini akan menghasilkan angka 2).
- + Penjumlahan - - Pengurangan - * Perkalian - / Pembagian 2.2.5.4 Operator Reasional
Digunakan untuk membandingkan nilai logika. - ==
Sama dengan (misalnya: 12 == 10 adalah FALSE (salah) atau 12 == 12 adalah TRUE (benar))
- !=
Tidak sama dengan (misalnya: 12!= 10 adalah TRUE (benar) atau 12 != 12 adalah FALSE (salah))
- <
Lebih kecil dari (misalnya: 12 < 10 adalah FALSE (salah) atau 12 < 12 adalah FALSE (salah) atau 12 < 14 adalah TRUE (benar))
- >
Lebih besar dari (misalnya: 12 > 10 adalah TRUE (benar) atau 12 > 12 adalah FALSE (salah) atau 12 > 14 adalah FALSE (salah)).
2.3 Sensor Arus
Pengukuran arus biasanya membutuhkan sebuah resistor shunt yaitu resistor yang dihubungkan secara seri pada beban dan mengubah aliran arus menjadi tegangan. Tegangan tersebut biasanya diumpankan ke current transformer terlebih dahulu sebelum masuk ke rangkaian pengkondisi signal [8].
Teknologi Hall effect yang diterapkan oleh Allegro menggantikan fungsi resistor shunt dan current transformer menjadi sebuah sensor dengan ukuran yang relatif jauh lebih kecil. Aliran arus listrik yang mengakibatkan medan magnet yang menginduksi bagian dynamic offset cancellation dari ACS712. bagian ini akan dikuatkan oleh amplifier dan melalui filter sebelum dikeluarkan melalui kaki 6 dan 7, modul tersebut membantu penggunaan untuk mempermudah instalasi arus ini ke dalam system. Hall effect allegro ACS712 merupakan sensor yang presisi sebagai sensor arus AC atau DC dalam pembacaan arus didalam dunia industri, otomotif, komersil dan sistem-sistem komunikasi. Pada umumnya aplikasi sensor ini biasanya digunakan untuk mengontrol motor, deteksi beban listrik, switched-mode power supplies dan proteksi beban berlebih [8].
Sensor ini memiliki pembacaan dengan ketepatan yang tinggi, karena didalamnya terdapat rangkaian low-offset linear Hall dengan satu lintasan yang terbuat dari tembaga. cara kerja sensor ini adalah arus yang dibaca mengalir melalui kabel tembaga yang terdapat didalamnya yang menghasilkan medan magnet yang di tangkap oleh integrated Hall IC dan diubah menjadi tegangan proporsional [8].
Ketelitian dalam pembacaan sensor dioptimalkan dengan cara pemasangan komponen yang ada didalamnya antara penghantar yang menghasilkan medan magnet dengan hall transducer secara berdekatan. Persisnya, tegangan proporsional yang rendah akan menstabilkan Bi CMOS Hall IC yang didalamnya yang telah dibuat untuk ketelitian yang tinggi oleh pabrik. Bentuk fisik sensor arus ACS712 diperlihatkan seperti Gambar 2.3. Adapun fungsi dari pin-pin dari sensor arus diperlihatkan pada Tabel 2.1 [8].
Gambar 2.3. Bentuk fisik sensor arus Tabel 2.1 Fungsi pin Sensor Arus ACS712
Pin Sensor Fungsi
IP + Terminal yang mendeteksi arus, terdapat sekring didalamnya IP - Terminal yang mendeteksi arus, terdapat sekring didalamnya
GND Terminal sinyal ground
Filter Terminal untuk kapasitor ekternal yang berfungsi sebagai pembatas bandwith
Viout Terminal untuk keluaran sinyal analog
Vcc Terminal masukan catu daya
Pembacaan sensor arus, dirumuskan seperti pada Persamaan 2.1.
I = ((analogRead(analogCurrentPin)*0.0048876)-2.5)/0.066 (2.1)
2.4 Sensor Tegangan
Sensor tegangan yang digunakan merupakan sebuah modul sensor tegangan yang menggunakan prinsip pembagi tegangan. Modul ini dapat mengurangi tegangan input hingga 5 kali dari tegangan asli. Tegangan analog input maksimum mikrokontroler yaitu 5 volt sehingga modul tegangan dapat diberi masukkan tidak melebihi 5 X 5 Volt atau sebesar 25 Volt.Pin analog Arduino dapat menerima nilai hingga 10 bit sehingga dapat mengkonversi data analog menjadi 1024 keadaan (2^10= 1024). Artinya nilai 0 merepresentasikan tegangan 0 volt dan nilai 1023 merepresentasikan tegangan 5 volt. Data yang sebelumnya analog dikonversi menjadi
data digital. Proses konversi dari nilai analog menjadi digital ini disebut proses ADC (Analog to Digital Conversion). Gambar 2.4 menunjukkan bentuk fisik sensor tegangan[9].
Gambar 2.4 Bentuk fisik sensor tegangan
Pembacaan tegangan keluaran panel surya dituliskan seperti Persamaan 2.2.
V =( analogRead(analogVoltPin)*25/1023) (2.2)
2.5 Sensor Suhu
Banyak sensor suhu yang dipakai dalam implementasi sistem instrumentasi, salah satu contohnya adalah DS18B20. Sensor suhu DS18S20 ini telah memiliki keluaran digital meskipun bentuknya kecil (TO-92), cara untuk mengaksesnya adalah dengan metode serial 1 wire. Sensor ini sangat menghemat pin port mikrokontroler, karena 1 pin port mikrokontroler dapat digunakan untuk berkomunikasi dengan beberapa divais lainnya. Sensor ini juga memiliki tingkat akurasi cukup tinggi yaitu 0,5°C pada rentang suhu -10°C hingga +85°C, sehingga banyak dipakai untuk aplikasi sistem pemonitoringan suhu Aplikasi- aplikasi yang berhubungan dengan sensor seringkali membutuhkan ADC dan beberapa pin port mikrokontroler namun pada DS18B20 ini tidak dibutuhkan ADC agar dapat berkomunikasi dengan mikrokontroler[10]. Bentuk fisik DS18B20 ditunjukan oleh Gambar 2.5, sementara deskripsi pin DS18B20 ditunjukkan oleh Tabel 2.2
Gambar 2.5 Bentuk fisik DS18B20 Tabel 2.2 Deskripsi pin DS18B20
Nama Fungsi
VDD VDD (cadangan)
DQ Pin untuk input/output data. Juga untuk pembagi daya pada saat digunakan dalam parasite power mode
GND Ground
Pada saat beroperasi maka akan terjadi proses pengkonversian temperatur dan konversi ADC pada perintah 44h. Dimana data temperatur yang terukur akan disimpan di memori scratchpad. Dengan mode power dari luar maka setelah perintah pengkonversian temperatur DS18B20 akan merespon dengan mengirim bit 0 saat pengkonversian masih dalam proses dan mengirim bit 1 saat pengkonversian telah selesai lalu data temperatur akan disimpan dalam register temperatur 16 bit seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.6. Pada MS BYTE S menunjukkan tanda bila S diisi oleh bit 0 maka berarti temperatur yang terukur adalah temperatur positif. Jika bit 1 maka temperatur yang terukur adalah temperatur negative[10].
Pencatuan pada DS18B20 terdapat 2 jenis mode yaitu pencatuan dari luar dan mode pencatuan secara parasit (parasite power). Pada mode pencatuan dari luar maka supplai harus dihubungkan pada pin Vdd sedangkan jika menggunakan mode parasit power DS18B20 tidak memerlukan supplai dari luar. Pada mode parasit power hanya “mencuri” daya dari jalur 1 wire melalui pin DQ saat jalur dalam keadaan high. Sebagian power akan disimpan di Cpp untuk memberikan power saat jalur dalam keadaan low. Saat menggunakan mode parasit power maka Vdd harus disambungkan dengan pin ground. Dalam mode parasit power, jalur 1 wire dan Cpp akan memberikan arus yang cukup untuk waktu operasi yang lama [10].