i
MONITORING ARUS PLTMH UMM
MELALUI JALA-JALA LISTRIK
BERBASIS ATMEGA 16
TUGAS AKHIR
Disusun oleh :
EDO YUDHISTIRA PERMATA PUTRA NIM : 08530081
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
MONITORING ARUS PLTMH UMM
MELALUI JALA
–
JALA LISTRIK BERBASIS ATMEGA16
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
EDO YUDHISTIRA PERMATA PUTRA
08530081
Diperiksa dan disetujui oleh:
Pembimbing I Pembimbing II
iii
LEMBAR PENGESAHAN
MONITORING ARUS PLTMH UMM
MELALUI JALA
–
JALA LISTRIK BERBASIS ATMEGA16
Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar sarjana (S1)
Universitas Muhammadiyah Malang Disusun Oleh :
Edo Yudhistira Permata Putra NIM : 08530081
Tanggal Ujian : 26 Oktober 2013
Ir. Nurkasan, MT (Pembimbing I)
NIP : 10893030293
Machmud Effendy, ST, M.Eng (Pembimbing II)
NIP : 10802030363
Ir. Diding Suhardi, MT (Penguji I)
NIP : 10892100286
Ir. Nur Alif Mardiyah, MT (Penguji II) NIP : 10892030257
Ketua Jurusan
iv
SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : EDO YUDHISTIRA PERMATA PUTRA
Tempat/Tgl Lahir : Malang, 25 Desember 1987
NIM : 08530081
Fakultas / Jurusan : Teknik / Teknik Elektro Menyatakan bahwa tugas akhir kami yang berjudul :
“MONITORING ARUS PLTMH UMM MELALUI JALA – JALA LISTRIK BERBASIS ATMEGA16” adalah bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalam bentuk kutipan yang kami sebutkan sumbernya. Demikian surat pernyataan ini kami buat dengan sebenarnya-benarnya dan apabila pernyataan ini tidak benar, kami bersedia mendapat sanksi akademis.
Malang, 2 November 2013 Yang menyatakan,
EDO YUDHISTIRA PERMATA PUTRA
Mengetahui,
Pembimbing I Pembimbing II
Ir. Nurkasan, MT Machmud Effendy, ST, M.Eng
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.
Segala puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan hasil Tugas Akhir ini. Shalawat serta salam tak lupa penulis panjatkan kepada seorang revolusioner besar sepanjang sejarah peradaban manusia yaitu junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang telah memberikan pencerahan di muka bumi ini.
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas Akhir yang berjudul “Monitoring Arus PLTMH UMM Melalui Jala-Jala Listrik Berbasis ATMEGA16”. Ini masih jauh dari kesempurnaan, namun penulis tetap berharap ada sebuah itikat baik bagi pembaca untuk lebih mengembangkan Tugas Akhir ini dengan aplikasi yang variatif dan semoga tulisan ini bermanfaat bagi semuanya.
viii 1. Ir. Nurkasan, MT dan Machmud Effendy, ST. M.Eng selaku Kepala
Jurusan dan Sekretaris Jurusan Elektro.
2. Bapak Ir. Nurkasan, MT selaku Dosen Pembimbing I dan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya atas ilmu dan bimbingannya.
3. Bapak Machmud Effendy, ST. M.Eng selaku Dosen Pembimbing II terima kasih penulis haturkan atas saran, kritik dan bimbingannya.
4. Bapak Ir. Diding Suhardi, MT dan Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku Dosen Penguji terimakasih atas masukannya yang sangat membantu demi kesempurnaan tugas akhir ini.
5. Kedua Orang tua yang telah banyak membantu melalui do’a, materi dan supportnya, saya mengucapkan terima kasih yang tak terhingga.
6. Benton, Joni, Ajek, dan teman-teman elektro khususnya angkatan 2008 kelas B yang tak dapat disebutkan namanya satu persatu
Masih banyak pihak-pihak yang tidak penulis sebutkan dalam proses penyusunan laporan ini, semoga apa yang telah di berikan tercatat sebagai amal ibadah Amien.
Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.
Malang, 2 November 2013
ix
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
ABSTRAK ... iv
ABSTRACT ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG ... 1
1.2 RUMUSAN MASALAH ... 2
1.3 TUJUAN ... 3
1.4 BATASAN MASALAH ... 3
1.5 METODE PEMECAHAN MASALAH ... 3
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN TUGAS AKHIR ... 4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 ARUS ... 6
2.1.1 Rumus Untuk Menghitung Arus Listrik | Perhitungan Kuat Arus Listrik ... 6
a. Rumus Arus Listrik Yang Dihitung Dengan Muatan Listrik (Q) 6 b. Rumus Arus Listrik Yang Dihitung Dengan Tegangan Listrik ... 7
x
2.1.2 Arus Listrik ... 7
2.1.3 Sumber Arus Listrik ... 8
2.1.4 Kesimpulan Yang Bisa Ditarik Secara Sederhana Tentang Arus Listrik ... 8
2.2 ATMEGA16 ... 9
2.2.1 Port SebagaiInput/Output Digital ... 12
2.2.2 Timer ... 14
a. GambaranUmum ... 14
b. Timing Diagram Timer Counter ... 15
2.2.3 Deskripsi Register Timer/Counter 8 Bit ... 17
a. Bit 7 – FOCO : Perbandingan Kemampuan Output ... 17
b. Bit 6,3 – WGM01:0 Waveform Generation Mode ... 18
c. Bit 5,4 – COM01:0 PenyesuaianPembanding Mode Output ... 18
2.2.4 Register Timer/Counter TCNT0 ... 20
2.2.5 Register Timer/Counter ... 21
2.2.6 Register Timer/Counter Interupt Mask ... 21
a. Bit 1-OCIE0: Output Timer Counter Menyesuaikan Dengan Kesesuaian Interrupt Yang Aktif ... 21
b. Bit 0-TOIE0: Timer/Counter 0 Overflow Interupt Enable ... 21
2.2.7 Register Timer/Counter Register – TIFR ... 22
a. Bit 1-OCF0: Output Compare Flag 0 ... 22
b. Bit 0-TOV0: Timer/Counter Overflow Flag ... 22
2.2.8 Serial Pada ATMEGA16 ... 23
2.2.9 Generator Clock ... 23
2.3 DTMF Encoder ... 25
2.4 DTMF Decoder ... 26
2.5 LCD ... 27
xi
a. Front Panel Display ... 27
b. Backlight Dan Inverter ... 28
c. TCON FRC Board/Matrix ... 29
d. Main PCB / Main Board ... 30
e. LVDS ... 30
f. Scaler ... 31
g. Power Board / Power Supply LCD ... 31
BAB III PERANCANGAN SISTEM ... 32
3.1 Perencanaan Hardware ... 32
3.1.1 Blok Diagram ... 33
3.1.2 PrinsipKerja ... 33
3.1.3 DesainRangkaian Current Trafo ... 34
3.1.4 DesainRangkaian Unit PenyearahPresisiGelombangPenuh ... 36
3.1.5 DesainRangkaianPengontrol ATMEGA16 ... 38
3.1.6 DesainRangkaianPowerline ... 39
3.1.7 DesainRangkaian RS232 Converter ... 40
3.2 Perencanaan Software ... 41
3.2.1 AlgoritmaPembacaan ADC ... 41
3.2.2 AlgoritmaPengiriman Data Serial Ke PC ... 43
3.3.3 AlgoritmaPermintaan Data Serial Dari PC ... 44
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN ... 45
4.1 Pengujian Serial RS232 Converter ... 45
4.1.1 Tujuan ... 45
4.1.2 Alat Dan Bahan ... 46
xii
4.1.4 Diagram Pengujian ... 47
4.1.5 Data HasilPengujian ... 47
4.1.6 Analisa Data ... 48
4.2 Pengujian Modem Powerline KQ130F ... 48
4.2.1 Tujuan ... 48
4.2.2 Peralatan Yang Digunakan ... 48
4.2.3 Langkah – langkahPengujian ... 49
4.2.4 Rangkaian Pengujian ... 50
4.2.5 Hasil Pengujian ... 51
4.2.6 Analisa Hasil Pengujian... 52
4.3 Pengujian Sensor Arus ... 53
4.3.1 TujuanPengukuran ... 53
4.3.2 Diagram Pengukuran ... 53
4.3.3 Langkah – langkahPengukuran ... 53
4.3.4 HasilPengukuran Sensor Arus ... 55
4.3.5 Analisa ... 56
4.4 Pengujian Keseluruhan... 57
4.4.1 Tujuan Pengukuran ... 57
4.4.2 Peralatan Yang Digunakan ... 57
4.4.3 Langkah – langkah Pengujian ... 57
4.4.4 Hasil Pengujian ... 58
4.4.5 Analisa ... 58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 60
5.1 Kesimpulan ... 60
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar2.1 Pin – pin ATMEGA16 DenganKemasan 40 Pin ... 12
Gambar2.2 Blok Diagram Timer/Counter ... 14
Gambar2.3 Timing Diagram Timer/Counter, TanpaPrescaling ... 15
Gambar2.4 Timing Diagram Timer/Counter, DenganPrescaling ... 15
Gambar 2.5 Timing Diagram Timer/Counter, Menyeting OCFODenganPrescaler (fclk_I/O/8) ... 16
Gambar2.6 Timing diagram timer/counter, menyeting OCFO, pengosongan data timersesuaidengan data pembanding,denganpescaler (fclk_I/O/8)... ... 17
Gambar 2.7 Regiter timer counter 8 bit ... 17
Gambar 2.8 Register timer TCNT0 ... 20
Gambar 2.9 Blok diagram clock generator logic ... 24
Gambar 2.10 Front panel Display ... 28
Gambar 2.11 Backlight Dan Inverter ... 28
Gambar 2.12 TCON FRC Board / Matrix ... 29
Gambar 2.13 Main PCB / Main Board... 30
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem ... 33
Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Arus ... 34
Gambar 3.3 RangkaianPenyearahPresisiGelombangPenuh ... 36
Gambar 3.4 Rangkaian Minimum Sistem ATMEGA16 ... 38
Gambar 3.5 Powerline KQ330 ... 39
Gambar 3.6 DesainRangkaianPowerlineterhadap ATMEGA16... 39
Gambar 3.7 DesainRangkaianPowerlineTerhadap RS232 ... 40
Gambar 3.8 AlgoritmaPembacaan ADC Internal ... 42
Gambar 3.9AlgoritmaPengiriman Data Dari Mikrokontroller... 43
xiv
Gambar 4.1 Diagram RangkaianPengujiKonverter ... 47
Gambar 4.2 Pengujian Serial Konverter ... 47
Gambar 4.3 RangkaianPengujianKirim Serial Powerline Dari Mikrokontroller ... 48
Gambar 4.4 RangkaianPengujianPenerimaan Serial Powerline Dari PC ... 51
Gambar4.5 Hasil Print Screen Pengujian Serial TX MenggunakanHyperterminal ... 51
Gambar4.6 Rangkaian Sensor Arus ... 52
Gambar4.7 (a),(b),(c) PengujianRangkaian Sensor Arus ... 55
Gambar4.8 PengujianArusPadaHyperterminal ... 56
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konfigurasi Pin Port ... 13
Tabel 2.2 Deskripsi Bit Mode PembangkitBentukGelombang ... 18
Tabel 2.3 Mode Output Pembanding, tanpa PWM ... 19
Tabel 2.4 Mode Output Pembanding, Mode fast PWM... 19
Tabel 2.5 Mode Output Pembanding, Mode phase correct PWM ... 19
Tabel 2.6 Deskrpsi Bit Clock Select ... 20
Tabel 2.7 Pasangan Nada keluaran DTMF encoder TP5089 ... 25
78
DAFTAR PUSTAKA
Wikipedia. 2013. Multimeter. Diakses melalui
http://en.wikipedia.org/wiki/Multimeter pada tanggal 27 September 2013 pukul 18.00
Hadi, Sholihul, Mokh. 2013. Mengenal Mikrokontroller AVR ATmega16. Diakses melalui www.atmel.com Datasheet AVR ATmega16
Wikipedia. 2013. Diakses melalui
http://en.wikipedia.org/wiki/Power_line_communication pada tanggal 27 September 2013 pukul 18.40
Siswandi, Dony. 2013 Pengertian Encoder dan Decoder Diakses melalui
http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/digital-encoder/ pada tanggal 27 September 2013 pukul 18.40
Dian Agung H. , 2013, Decoder & Encoder Diakses melalui
http://dianagungh.blogspot.com/2011/12/decoder-encoder.html pada tanggal 27 September 2013 pukul 18.40
Dasar Teknik Elektro, 2008, Diakses melalui
http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/01/sistem-3-fasa.html pada tanggal 27 September 2013 pukul 18.40
Hidayat, Andry. 2012 Sistem Listrik 3Phase, Diakses melalui
http://www.instalasilistrikrumah.com/sistem-listrik-3-phase/ pada tanggal 27 September 2013 pukul 18.40
http://denimulyadi.wordpress.com/ADCpada tanggal 27 September 2013 pukul 18.40
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Dengan kemajuan dalam bidang telekomunikasi proses pertukaran informasi dapat terjadi dengan cepat dan akurat, sehingga halangan berupa jarak dapat diatasi. Untuk merealisasikan system komunikasi tersebut diperlukan beberapa sumber daya diantaranya bandwidth, yakni pita frekuensi yang dimiliki oleh media transmisi. Agar informasi tersebut dapat dikirimkan ke tempat yang jauh diperlukan modulasi untuk menempatkan informasi di dalam bandwidth tersebut. Dimana frekuensi pembawanya disesuaikan dengan media transmisi yang akan digunakan.
Salah satu media transmisi yang memungkinkan untuk digunakan saat ini adalah jala – jala listrik, karena jala – jala listrik tersebut telah terpasang dan hanya digunakan untuk mendistribusikan daya listrik.
Jala – jala listrik adalah jaringan yang cukup matang dan tersebar merata ke hamper seluruh wilayah Indonesia. Selain untuk distribusi daya listrik, jaringan listrik ini juga dapat digunakan untuk komunikasi data.
2
dengan cara merubahnya menjadi sinyal sinus termodulasi FSK dengan frekuensi 2200 Hz.
Hal ini bias dijadikan acuan untuk mengaplikasikan media komunikasi jala – jala listrik dalam memonitor data dari PLTMH UMM. Karena, dengan memakai media tersebut maka hasil dari PLTMH UMM dapat di kirim sampai ke lokasi yang di inginkan. Dengan adanya media komunikasi ini, diharapkan semua warga UMM dapat melihat hasil dari kinerja PLTMH tanpa harus berada di tempat bendungan PLTMH.
Dengan melihat bergunanya media komunikasi melalui jala – jala listrik, dan memiliki tingkat ekonomis yang tinggi, maka disusunlah sebuah tugas akhir dengan judul :
“MONITORING ARUS LISTRIK PLTMH (UMM) MELALUI JALA – JALA
LISTRIK“
Tugas akhir ini saya buat untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro di Universitas Muhammadiyah Malang
1.2 RUMUSAN MASALAH
Dalam pembuatan Media Monitoring PLTMH melalui jala – jala listrik, terdapat permasalahan penting yang harus dipecahkan :
3
1.3 TUJUAN
Adapun tujuan pembuatan media / system ini adalah untuk mengetahui informasi arus yang keluar dari PLTMH UMM tanpa harus menuju sumber data. Kita juga dapat mengefisiensi waktu tempuh yang dibutuhkan untuk mengetahui nilai arus yang keluar dari PLTMH UMM.
1.4 BATASAN MASALAH
Dalam perencanaan system ini dilakukan pembatasan - pembatasan agar masalah yang akan dibahas menjadi lebih terarah. Pembatasan – pembatasan tersebut adalah sebagai berikut :
1. Media yang digunakan adalah jala – jala listrik.
2. Tidak membahas software data karena hanya digunakan sebagai alat bantu pengiriman data.
3. Tidak digunakan pada 3 fasa
4. Pemasangan media hanya sampai GKB 1 kampus 3 UMM, dikarenakan jala – jala listrik yang melewati GKB 1 tidak ditemukan trafo.
1.5 METODE PEMECAHAN MASALAH
Metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah bersifat aplikatif dengan urutan sebagai berikut :
4
b. Survey Lapangan, Untuk pengamatan dan pengumpulan data - data yang akan digunakan untuk data basenya.
c. Perencanaan Tiap Blok, Berhubungan dengan kerja alat yang diinginkan dan komponen yang digunakan, selanjutnya dilakukan penggabungan masing – masing blok sedemikian rupa sehingga terbentuk suatu system kerja yang sesuai dengan alat yang direncanakan.
d. Pengujian dan Analisa, dengan menggunakan alat bantu yang sesuai untuk mengetahui apakah kerja alat telah sesuai dengan perencanaan. Dilakukan per blok dan keseluruhan system peralatan, termasuk parameter - parameter masukan dan keluaran.
e. Penyusunan Skripsi, dari hasil perencanaan dan pengujian system aplikasi tersebut kemudian di analisa dan diambil suatu kesimpulan.
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN TUGAS AKHIR
Sistematika penulisan pada Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
5
BAB II LANDASAN TEORI
Mengulas tentang dasar teori yang mendukung atau berkenaan dengan pembuatan alat tersebut dan menjelaskan komponen - komponen yang dipakai.
BAB III PERENCANAAN SISTEM
Berisi tentang penjelasan rangkaian secara terpisah berdasarkan blok diagram perancanganya.
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Berisi tentang pengujian rangkaian alat yang telah dibuat, baik trouble shootingnya maupun pengujian perblok , untuk melihat kinerja dari masing - masing blok atau komponen apakah optimal atau tidak beserta pembahasannya.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
