BAB III PERANCANGAN SISTEM KONTROL
3.2 Perancangan Elektronik
Adapun flowchart untuk alur cara kerja dan beberapa perancangan elektronik yang digunakan pada proyek Tugas Akhir ini, sebagai berikut perancangan elektronik:
3.2.1Perancangan Pengondisi Sinyal Sensor Arus ACS712
Sensor Arus ACS712 adalah komponen yang digunakan untuk mengukur besar arus yang mengalir pada satu rangkaian dengan memanfaatkan prinsip Hall-Effect. Hall-Effect sensor bekerja berdasarkan medan magnet yang terjadi akibat adanya aliran arus. Oleh sensor, medan magnet tersebut dikonversi menjadi tegangan. Berikut gambar hubungan sensor arus ACS712 dengan Intel Galileo :
Gambar 3.3 Diagram Koneksi Sensor Arus ACS712
Pada Gambar 3.3 terdapat blok diagram antara sensor ACS712, rangkaian pengondisi sinyal, dan Intel Galileo. Bentuk gelombang
output dari sensor ACS712 tergantung dari jenis arus yang diukur. ACS712 pada alat ini digunakan untuk mengukur AC yang memiliki sifat arus yang selalu berubah arah (bolak-balik) membentuk gelombang sinusoidal sehingga output dari ACS712 akan ikut berbentuk sinusoidal dengan referensi apabila arus yang diukur oleh hall-effect bernilai 0 maka output dari ACS akan bernilai VCC/2. Dalam rangkaian ini, ACS712 disuplai tegangan dari rangkaian pengondisi sinyal sebesar 5Volt. Maka, apabila sensor tidak dialiri arus maka tegangan output dari sensor akan bernilai ±2,5Volt dan berubah naik turun sesuai dengan arus inputnya yang berupa arus bolak-balik. ACS712 memiliki berbagai macam kapasitas arus, setiap perbedaan kapasitas memiliki resolusi perubahan tegangan yang berbeda dalam satuan mV/A. Kapasitas ACS yang dipakai pada peralatan ini memiliki batas maksimal sebesar 30 Ampere dengan perubahan setiap amperenya sebesar 66mV (66mV/A). Karena nilai dari output ACS yang berbentuk sinusiodal dengan nilai rata-rata sebesar 2,5Volt, maka dibutuhkan rangkaian tambahan berupa differential amplifier dan peak detector yang berfungsi menggeser nilai rata-rata output ACS712 dari VCC/2 menjadi 0 dan mendeteksi titik
puncak dari tegangan yang dihasilkan oleh ACS712 sehingga pembacaan ADC pada mikrokontroller menjadi lebih stabil. Rangkaian dasar dari sistem pengondisi sinyal digambarkan pada skema gambar 3.4.
Gambar 3.4 Skematik Pengondisi Sinyal Output ACS712.
Dari Gambar 3.4 ada beberapa komponen penyusun dari sistem pengondisi sinyal ACS712 diantaranya Op-Amp dan rangkaian peak detector. Op-Amp pada rangkaian ini disusun menggunakan prinsip differential Amplifier, dimana cara kerja dari rangkaian Op-Amp ini dengan menghitung perbedaan tegangan antara kedua kaki inputnya. Sinyal input pada kaki Non-Inverting dikurangi dengan sinyal input pada kaki Inverting. Kaki Non Inverting pada Op-Amp mendapatkan sinya
output dari ACS712, sedangkan kaki invertingnya dihubungkan dengan multiturn sebagai pengatur tegangan referensinya. Output tegangan dari
Op-Amp akan bernilai sama dengan nilai hasil dari pengurangan antara kedua inputnya. Hasil dari proses pengurangan oleh Op-Amp akan diumpankan menuju rangkaian peak detector yang terdiri dari kapasitor dan resistor. Pada rangkaian ini, tegangan output dari Op-Amp yang berupa setengah gelombang sinusoidal akan akan mencharge kapasitor pada saat nilai tegangan gelombang bertambah. Pada saat nilai gelombang turun, maka kapasitor yang masih menyimpan tegangan akan melakukan discharge oleh resistor. Waktu discharge kapasitor ini ditentukan oleh kapasitas kapasitor dan besar nilai resistor. Output dari rangkaian ini berupa tegangan searah dengan minimum ripple. Pada ujung rangkaian, terdapat dioda zener yang berfungsi sebagai sebagai
filter tegangan agar nilai outputnya tidak melebihi 5,1 Volt. Sehingga
output dari rangkaian aman sebelum dimasukkan menuju kaki input
3.2.2Perancangan Sensor Tegangan
Untuk sensor tegangan digunakan transformator, hal ini dimaksudkan agar keluaran dari trafo stabil dengan keluarannya sehingga nantinya sinyal yang masuk dapat dibaca oleh ADC. Sensor tegangan berfungsi sebagai pendeteksi adanya gangguan pada jaringan yang berapa pada tegangan listrik tersebut dengan begitu gangguan yang terjadi akan di baca oleh Intel Galileo.
Gambar 3.5 Diagram Analog Sensor Tegangan
Pada gambar 3.5 terdapat blok diagram antara sensor tegangan dan intel Galileo. Menjelaskan tentang rangkaian sensor tegangan yang terdiri dari 3 yang berfungsi sebagai penurun tegangan yang dikendalikan didalam rangkaian analog sensor tegangan selanjutnya dibaca oleh Intel Galileo, untuk dijalankan sebagai mana mestinya.
Gambar 3.6 Skematik Sensor Tegangan
Pada Gambar 3.6 ada beberapa komponen penyusun dari sistem pengondisi tegangan diantanya trafo dan rangkaian sensor tegangan, trafo pada rangkaian tegangan berfungsi sebagai penurun tegangan yang berlebih. Pada gambar 3.6 menggunakan trafo dengan rasio primer dan
sekunder sebesar 220 banding 6 volt, trafo yang digunakan sebesar 100 mA.
3.2.3Perancangan Power Supply
Digunakan untuk memberi masukan tegangan pada keseluruhan komponen yang terdapat pada sistem alat ini. Rangkaian Power Supply
ini berguna sebagai sumber daya listrik untuk memberikan sumber pada perangkat lainnya, rangkaian Power supply pada gambar 3.7:
Gambar 3.7 Diagram Power Supply
Pada gambar 3.7 menjelaskan tentang power suplly yang merupakan sebuah disain power supply dengan efisiensi daya yang baik. Saat ini perlatan elektronika yang menggunakan adaptor semakin banyak dan semakin beraneka ragam. Mulai dari peralatan elektronik yang murah seperti radio sampai dengan handphone. Kebutuhan adaptor sebagai sebuah alternatif sebagai pengganti batterai lebih disukai karena baterai tidak dapat tahan lama dan secara otomatis membuat biaya operasional sebuah alat elektronik tersebut menjadi lebih besar. Dengan sebuah adaptor tidak lagi dibutuhkan baterai tetapi kelemahannya tidak dapat dibawa-bawa dengan mudah karena adapator harus selalu tersambung ke jaringan listrik PLN. Tetapi walaupun demikian adaptor tetap digunakan. Dari berbagai macam adaptor yang terdapat dipasaran, adaptor konvensional dengan transformator penurun tegangan serta regulator tegangan sederhana lebih banyak ditemukan daripada adaptor dengan teknologiswitching. Power suplai yang baik harus mampu memberikan tegangan regulasi yang baik serta mampu memberikan arus yang cukup kepada beban. Tegangan yang tidak terregulasi pada output power supplai dapat menyebabkan perlatan elektronika yang menggunakan power supply tersebut akan rusak
terutama bagian regulasi tegangan (jika ada) tetapi jika peralatan tersebut tidak membunyai rangkaian regulasi tegangan internal maka dapat dipastikan perlatan elektronik tersebut akan rusak.
Gambar 3.8 Skematik Rangkaian Power Supply
Rangakain power supply ini sangat penting karena rangakaian tersebut yang nantikanya akan memberikan tegangan pada perngakat elektronik lainnya sebagai mana fungsinya rangkaian power supply
adalah rangkaian yang memberikan sumber untuk perangkat elektronik yang terdapat pada alat ini, jadi power supply ini memberikan sumber untuk menjalankan alat ini.
3.2.4Perancangan Breaker
Pada dasarnya rangkaian breaker berfungsi sebagai pengaman pada perangkat listrik yang apabila terjadi hubung singkat ataupun ada arus berlebih, maka rangkaian breaker yang akan memutus aliran listrik secara otomatis bila terjadi gangguan arus belebih ataupun hubungsingkat, memberikan perlindungan terhadap lonjakan tegangan yang dikhawatirkan bisa menjadi penyebab kerusakan pada sirkuit penyearah atau bisa disebut sebagai pengaman arus (overload). Rangkaian Breaker pada gambar 3.10.
Rangkain Breaker atau Sakelar Pemutus Tenaga adalah suatu peralatan pemutus rangkaian listrik pada suatusistem tenaga listrik, yang mampu untuk membuka dan menutup rangkaian listrik pada semua kondisi, termasuk arus hubung singkat, sesuai dengan ratingnya. Juga pada kondisi tegangan yang normal ataupun tidak normal., dan berikut skematik driver breaker pada gambar 3.11.
Gambar 3.10 Skematik Driver Breaker
Pada gambar 3.11 menjelaskan tentang skematik driver breaker, terdapat bagian-bagian yang memiliki fungsi yang berbeda-beda untuk menjalankan breaker dengan sebagai mana mestinya, driver breaker berfungsi untuk menjalakan rangkaian breaker agar bekerja sebagai mana fungsinya yang dapat memutus dan menyambungkan arus listrik pada jaringan distribusi PLN.
Gambar 3.11 Driver Relay
Gamba 3.11 menjelaskan driver relay bekerja berdasarkan pinsip kerja relay yaitu Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar yang berfungsi untuk memutus dan menyambungkan kontak sesui dengan perintah yang di berikan pada driver relay. Penggunaan driver relay
untuk mengontrol kondisi panel distribusi listrik PLN jika terjadi gangguan yang memerlukan pemutusan pada panel distribusi PLN, maka driver reley inilah yang akan menjalankan perintah yang diberikan.
3.2.5Perancangan Panel
Rangakaian panel berfungsi sebagai pengontrol panel secara lokal yang digukan untuk mengontrol kondisi panel ketika dilapangan secra langsung, rangkaian Panel pada gambar 3.12.
Gambar 3.12 Rangkaian Panel
Gambar 3.12 menjelaskan Panel adalah susunan beberapa bidang yang membentuk suatu kesatuan bentuk dan fungsi. Panel listrik merupakan tempat pengaturan pembagi dan pemutus aliran listrik. Panel kontrol listrik adalah peralatan yang berfungsi untuk mengatur dan mengendalikan beban listrik di bengkel listrik atau industri yang mengunakan motor listrik sebagai penggeraknya.Pada umumnya pengontrolan di industri ada dua jenis yaitu jenis manual dan jenis otomatis. Pengontrolan manual adalah pengontrolan motor listrik yang dilayani dengan alat kontrol manual.
3.2.6Perancangan Buzzer
Rangakaian Buzzer sebagai pengingat pesan dan tanda, jika terjadi adanya gangguan pada sensor-sensor yang di gunankan untuk mendeteksi terjadinya gangguan, rangkaian Buzzer pada gambar 3.13.
Gambar 3.13 menjelaskan rangkaian buzzer jika terjadi adanya gangguan pada sensor maupun alat elektronik lainnya yang terdapat pada box panel maka akan ada pesan yang masuk pada Intel Galileo
kemudian akan memerintahkan buzzer untuk menjalakan fungsinya yaitu sebagai pengingat dan alarm, selain buzzer rangkaian elektronik lainnya juga akan menjalankan tugasnya sebagai mana fungsinya jika terjadi adanya gangguan.