Langkah-Langkah Pembuatan Layout PCB Rangkaian Keseluruhan Sistem

BAB 3 PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI

3.5 Langkah-Langkah Pembuatan Layout PCB Rangkaian Keseluruhan Sistem

1. Pembuatan rangkaian menggunakan aplikasi EAGLE (Easily Applicable Graphical Layout Editor), merupakan sebuah aplikasi untuk mendesain skematik elektronika maupun PCB (Printed Circuit Board).

2. Buka aplikasi eagle, kemudian klik file → New. Maka akan muncul lembar skematik kerja eagle yang baru.

3. Klik ikon Add , yang berfungsi untuk mencari simbol komponen-komponen elektronika yang dibutuhkan. Adapun komponen elektronika yang digunakan yaitu :

 Arduino Uno

 LCD 16x2

 Sensor ACS 712

 Sensor ZMPT101B

 Buzzer

4. Kemudian klik ikon Wire , yang berfungsi menghubungkan komponen yang satu dengan komponen yang lain.

5. Setelah semuanya terhubung seperti pada gambar dibawah ini. Klik ikon switch to board

, yang berfungsi mengubah rangkaian skematik menjadi board.

6. Kemudian masukkan semua komponen ke dalam kotak yang telah disediakan dan susunlah sesuai dengan keinginan agar terlihat rapi.

7. Klik ikon Route , yang menghubungkan komponen satu ke komponen lainnya.

8. Kemudian klik ikon polygon , berfungsi mengotaki daerah yang akan di cetak.

Kemudian klik ikon change , berfungsi mengatur isolate dan width. Dan klik ikon

ratsnest dan untuk mengatur gambar menjadi seperti dibawah ini.

Gambar 3.10 Layout Keseluruhan PCB

Maka gambar rangkaian siap untuk dicetak.

9. Kemudian sebelum hasil print di gosokkan ke PCB, bersihkan PCB terlebih dahulu menggunakan kertas pasir sampai betul-betul bersih agar kertas mudah menempel ke PCB.

10. Bor lah PCB tersebut dan susunlah komponen sesuai dengan tempatnya. Setelah itu, solder lah seluruh komponen dengan rapid an benar agar rangkaian dapat menyala.

Selesai.

BAB IV

ANALISA DATA

4.1 Pengukuran Dan Hasil Pengukuran

4.1.1 Pengukuran Sensor Tegangan ZMPT 101B

Pengujian sensor tegangan AC dimaksudkan untuk memastikan bahwa sensor tersebut bekerja dengan baik dalam membaca tegangan AC yang diukur.Tegangan maksimum yang bisa masuk ke PIN ADC Arduino UNO adalah sekitar 5VDC. Sehingga tegangan dari PLN sebesar yaitu sekitar 220VAC perlu dikondisikan dan diubah menjadi VDC sehingga dapat diproses oleh Arduino UNO

Tabel 4.1.1 Perbandingan Pengukuran Tegangan Pengukuran

Multimeter (VAC)

Pengukuran Sensor Tegangan ZMPT 101B Rata – Rata

Pengujian sensor tegangan AC pada alat ukur daya ini, dilakukan dengan membandingkan pengukuran tegangan antara yang terbaca oleh alat dibandingkan dengan pembacaan oleh voltmeter yang terstandar kalibrasi. Hasil yang didapatkan pada perbandingan pembacaan tegangan yang dilakukan oleh alat dengan voltmeter,

Data kesalahan atau error yang didapat dari pengamatan tabel 4.1.1., dilakukan perhitungan persentase kesalahan yang didapatkan, dengan perhitungan menggunakan persamaan (4-1 dan 4-2) sebagai berikut:

% Ralat =

(4-1)

% Ralat Rata – Rata =

(4-2) Dimana n merupakan banyaknya pengujian yang dilakukan,

Perhitungan persentase kesalahan pembacaan tegangan (% Ralat) terhadap hasil pengukuran voltmeter sebagai berikut:

% Ralat =

= 0.3%

Terdapatnya sebuah persentase kesalahan dapat diakibatkan resolusi pembacaan antara sensor tegangan AC dengan alat ukur yang berbeda, dan dapat juga disebabkan ketidakstabilan tegangan saat proses pengukuran sehingga terdapat selisih pembacaan yang masih dalam tahap wajar. Persentase kesalahan dalam mengukur tegangan pada alat ini sebesar 0.3% dan dapat dikategorikan sebagai alat ukur cermat atau presisi

4.1.2 Pengukuran Sensor Arus ACS712

Tabel 4.1.2 Perbandingan Pengukuran Arus Pengukuran

Multimeter (A)

Pengukuran Sensor Arus ACS712 Rata – Rata dengan beberapa beban, yang dibandingkan dengan pembacaan arus dari Amperemeter yang terstandar kalibrasi. Berdasarkan dari hasil perhitungan error dengan menggunakan persamaan (4-1) dan (4-2), sensor bekerja dengan baik dan dihasilkan nilai rata – rata error sebesar 7.344%. Dari hasil Ralat alat ukur daya dalam membaca arus AC beban yang didapatkan (berdasarkan tabel 4.1.2 dan perhitungan kesalahan/Ralat, maka alat monitoring

ini dalam mengukur arus AC, termasuk dalam standar golongan alat ukur kasa dengan kesalahan ralat 7.344%.

Hasil pembacaan sensor diatas masih terdapat penyimpangan pembacaan dari sensor arus ACS712, hal ini dapat disebabkan dari terbatasnya sensitifitas atau resolusi pembacaan dari sensor ataupun dari alat ukur yang digunakan

4.1.3 Pengujian Seluruh Alat

Setelah dilakukan pengujian pembacaan nilai tegangan dan arus beban oleh alat ukur daya. Pengujian selanjutnya dilakukan uji alat ukur daya oleh beban peralatan rumah tangga .Untuk menguji keseluhan sistem alat maka semua komponen harus terhubung dengan arduino sebagai mikrokontroler. Untuk pengukuran arus, sensor dihubungkan seri kabel penghantar sedangkan untuk megukur tegangan probe sensor pasang paralel dengan kabel penghantar. Nilai daya didapat dengan mengkalikan nilai arus dan tegangan dari data sensor masing-masing. Dalam pengujian didapat data sebagai berikut

Tabel 4.1.3 Hasil Pengujian Seluruh Alat BEBAN Arus (A) Arus

4.2.1 Kalibrasi Sensor Tegangan ZMPT 101B

Sensor tegangan AC mengeluarkan sinyal analog yang hasil pembacaan oleh sensor secara langsung diterima arduino melalui pin ADC (Analog Digital Converter), dimana dalam penelitian ini menggunakan pin A1 pada board Arduino. Adapun konfigurasi pin ADC

di arduino melalui program dapat dilihat pada bab 3 perancangan.

Pengujian sensor tegangan untuk mendapatkan nilai tegangan efektif atau tegangan rms (root mean square) pada alat yang bekerja. Karena tegangan yang bekerja pada alat adalah tegangan AC dengan bentuk gelombang sinus maka keluaran dari sensor tegangan ZMPT101B juga berbentuk sinus.

Untuk mencari nilai tegangan efektif pada percobaan ini menggunakan persamaan:

Y =√ ∑

² (4.3) Dimana:

Y = Nilai data efektif

N = Banyaknya data pengukuran

= Data pengukuran

Pada pengujian ini, mikrokontroler mengambil data secara berkala setiap 20 gelombang atau setiap 0.4 detik. Data sensor yang masuk ke mikrokontroler selama 0.4 detik sebanyak 104 data. Setiap data tersebut kemudian dikuadratkan dan dijumlahkan, sehingga didapat jumlah dari data yang sudah dikuadratkan. Jumlah data dibagi dengan 104, kemudian data tersebut diakar kuadratkan, dan akan didapat data efektif dari sensor tegangan

Pengukuran

Data dari ADC diolah untuk mendapatkan grafik. Grafik tersebut kemudian dicari persamaan garisnya. Berikut adalah grafik berdasarkan data pada tabel.

Gambar 4.2.1 Grafik dan persamaan garis lurus pengukuran Tegangan

Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa semakin besar tegangan yang diukur maka semakin besar juga nilai pembacaan ADC pada mikrokontroler. Data ADC tersebut kemudian diolah menjadi persamaan garis yang sudah didapat.

Persamaan garis yang didapat dijadikan sebagai nilai kalibrasi pada sensor agar nilai tegangan yang dihasilkan sama dengan nilai tegangan yang diukur pada multimeter.

Persamaan garisnya yaitu :

Y = 3.0676x – 15.458 (4.4)

Di mana y adalah keluaran tegangan yang diukur dan x adalah nilai keluaran efektif sensor tegangan. Untuk mengetahui ralat sensor tegangan, maka dilakukan pengujian tingkat ketelitian pembacaan sensor

4.2.2 Kalibrasi Sensor Arus ACS712

Pengujian sensor arus ACS712 untuk mendapatkan nilai arus efektif atau arus RMS (root mean square). Sama halnya dengan sensor tegangan ZMPT101B, data keluaran pada sensor ACS712 akan diambil secara berkala dan diolah untuk nantinya dikalibrasi dengan pembacaan arus pada multimeter. Untuk mencari nilai arus efektif pada percobaan ini menggunakan persamaan 4.4.

Pada pengujian sensor arus ini sama dengan pengujian pada sensor tegangan, dimana mikrokontroler akan mengambil data setiap 20 gelombang atau setiap 0.4 detik. Data yang masuk pada mikrokontroler selama 0.4 detik sebanyak 104 data.

Setiap data tersebut nantinya akan dikuadratkan, dan dijumlah total kuadratnya. Total

kuadrat tersebut dibagi 104 dan diakar kuadratkan agar didapatkan data efektif dari sensor arus.

Pengujian tersebut mengunakan berbagai beban yang berbeda. Data tersebut diolah menjadi grafik dan dicari persamaan garisnya untuk dapat menghasilkan nilai kalibrasi sensor arus ACS712

Tabel 4.2.2 Perbandingan Kalibrasi Sensor Arus Pengukuran

Dari grafik terlihat bahwa semakin besar arus yang mengalir maka keluaran dari sensor arus ACS712 akan semakin besar. Dari persamaan garis tersebut didapat nilai kalibrasi untuk sensor arus ACS712. Persamaan garisnya yaitu:

Y = 0.0554x – 0.1915 (4.5)

Dimana y adalah keluaran arus yang terukur dan x adalah nilai keluaran efektif adc dari sensor arus ACS712. Untuk mengetahui ralat sensor arus, maka dilakukan pengujian tingkat ketelitian pembacaan sensor

lcd.clear();

lcd.setCursor(1, 0);

lcd.print(" SISTEM KONTROL ");

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print(" BEBAN LISTRIK ");

delay(2000);

Serial.println(arus0);

Serial.print("Daya: ");

lcd.print("DAYA DIPAKAI");

lcd.setCursor(3, 1);

lcd.print(daya);

lcd.print(" VA");

delay(2000);

dataMin = 0; dataMax = 0; arus0=0; vout0 = 0;

if ( daya < 200 ) {

digitalWrite(ssr_1, LOW);

digitalWrite(ssr_2, LOW);}

if ( daya > 200 ){

lcd.setCursor(0, 0);

lcd.print("KELEBIHAN BEBAN");

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print("LISTRIK DIMATIKN");

digitalWrite(buzzer, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(buzzer, LOW);

digitalWrite(ssr_1, HIGH);

digitalWrite(ssr_2, HIGH);

delay (7000);

lcd.clear();

} }

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pembahasan tentang tentang Rancang Bangun Alat Pengendali Otomatis Pada Pemakaian Daya Lisrik Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno R3, maka diambil kesimpulan :

1. Dengan adanya sistem ini dapat mengendalikan Pemakaian Daya Listrik lebih efektif di rumah.

2. Sistem Alat ini dapat mempermudah pengguna untuk dapat memberikan informasi pemakaian beban berlebih pada arus listrik.

3. Sistem Alat ini dapat membantu mengurangi kecelakaan diakibatkan terjadinya pemakaian beban berlebih pada arus listrik.

5.2 Saran

Untuk pengembangan lebih lanjut maka penulis memberikan saran yang sangat bermanfaat dan dapat membantu mahasiswa atau orang yang akan melakukan pengembangan alat untuk masa yang akan datang, yaitu perlunya penambahan sms gateway agar lebih mudah pengguna mendapatkan informasi pada saat tidak dirumah jika terjadi pemakaian daya arus beban listrik yang berlebih.

DAFTAR PUSTAKA

Ahmad Zainudin. 2011. Pengenalan Arduino. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

Budi Herdiana, Penuntun Praktikum Pengukuran Listrik Edisi 2, UNIKOM, Bandung, 2008

Moh. Ibnu Malik, ST dan Mohammad Unggul Juwana. 2009. Aneka Proyek Mikrokontroler PIC16F84A. PT Elex Media Komputindo. Jakarta.

Boggas L. Tobing, Peralatan Tegangan Tinggi, Penerbit PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Fairchild Semicondutors, Optoisolators Triac Driver Output (250/400 volt peak),2002

Dalam dokumen RANCANG BANGUN ALAT PENGENDALI OTOMATIS PADA PEMAKAIAN DAYA LISTRIK BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO R3 TUGAS AKHIR SYARIF HIDAYAT (Halaman 32-0)