• Tidak ada hasil yang ditemukan

RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING ARUS DAN TEGANGAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA BERBASIS LAB VIEW

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING ARUS DAN TEGANGAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA BERBASIS LAB VIEW"

Copied!
105
0
0

Teks penuh

(1)

Disusun sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik program S-1

Pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik,

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh :

RUDI HARTONO

20140120226

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

YOGYAKARTA

(2)

memberikan rahmat, taufik, dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

pembuatan skripsi yang berjudul “RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING ARUS DAN TEGANGAN PADA SISTEM TENAGA LISTRIK TIGA FASA BERBASIS LAB VIEW” serta menyelesaikan penyusunan laporan skripsi ini. Skripsi ini merupakan salah satu matakuliah wajib program studi Teknik Elektro jurusan Teknik Elektro Fakultas

Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta serta merupakan salah satu syarat kelulusan

jenjang pendidikan Strata Satu Teknik Elektro.

Dengan penuh rasa syukur dan kerendahan hati, pada kesempatan ini penulis ingin

menyampaikan ucapan terimakasih kepada :

1. Ir. Agus Jamal M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah

Yogyakarta.

2. Dr. Ramadoni Syahputra, S.T, M.T selaku Dosen Pembimbing II tugas akhir, atas arahan

dan bimbingannya dengan penuh kesabaran kepada penulis selama melakukan proses

perencanaan, pembuatan, dan penyusunan laporan ini.

3. M. Yusvin Mustar, ST, M.Eng selaku Dosen Pembimbing II tugas akhir, atas arahan dan

bimbingannya dengan penuh kesabaran kepada penulis selama melakukan proses

perencanaan, pembuatan, dan penyusunan laporan ini.

4. Kedua orang tua Almarhum Bapak Mudjo dan Ibu Turah serta Kakak-Kakakku, Sumito,

Almarhumah Tarmuti, Daryupi, Sutarmi, Waryuni dan Rudi Prayitno serta kakak-kakak

ipar sekalian yang telah memberikan bimbingan dan dorongan serta motivasi dan

semangat dalam penyusunan laporan ini.

5. Rama Okta Wiyagi S.T., M.Eng., selaku Dosen Penguji.

6. Seluruh dosen dan Staf Laboratorium Teknik Elektro yang telah memberikan banyak

(3)

Muhammadd Fajar, Usman Abdul Rahman, Cahyo S.N, Elok Hardiyanti R, Lugina

Janari Q dan teman teman lainnya yang banyak membantu terselesaikannya pembuatan

skripsi ini, baik secara langsung maupun tidak langsung.

9. Adik adik tingkat Teknik Elektro UMY dan pihak-pihak yang juga turut memberikan

dukungan dan bantuan hingga terlaksananya penyelesaian laporan ini.

Penulis berharap semoga yang sudah direncakan dapat terlaksana dan tidak terlepas

dari Qodrat dan Irodhatnya Allah Subhanahu Wata’ala.

Tidak ada yang sempurna di dunia kecuali Dia Yang Maha Sempurna. Penulis

menyadari bahwa Tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu dengan

senang hati penulis menanti saran dan kritikannya yang sifatnya membangun bagi penulis

untuk lebih berkembang kedepannya.

Akhir kata, semoga Allah Subhanahu Wata’ala memberikan berkah-Nya kepada kita

semua. Amiin

Yogyakarta, 29 Agustus 2016

(4)

HALAMAN PENGESAHAN...iii

1.1. Latar Belakang ...1

1.2. Tujuan Masalah ...1

1.3. Manfaat………...2

1.4. Luaran Yang Diharapkan...2

1.5. Batasan Penulisan...2

1.6. Metode Penelitian ...3

1.7. Sistematika Penulisan………3

BAB II. DASAR TEORI...5

(5)

2.2. Daya pada Sistem 3 Fasa...8

2.2.1 Beban Seimbang ………...8

2.2.2 Beban tidak Seimbang ………....9

2.3 Sensor Arus SCT013-000 ...11

2.4 Sensor Tegangan ZMPT101B………14

2.5 Arduino………...19

2.5.1 Tentang Arduino ………...19

2.5.2 Mengapa Arduino ……….21

2.5.3 Pemprograman Arduino ………...21

2.6 LCD 16X2………..22

2.7 Lab View………....25

BAB III. Perancangan dan Pembuatan Alat………...31

3.1. Deskripsi dan Spesifikasi Alat...31

3.2. Blok Diagram sistem……...32

3.3. Perancangan Perangkat Keras (Hardwared)...34

3.3.1 Rangkaian Sismin Arduino……….34

3.3.2 Skematik alat keseluruhan……….………..…....37

(6)

3.4.3 Blok diagram Lab View……….……..…43

BAB IV. ANALISIS DAN HASIL UJI COBA ALAT………...41

4.1. Cara Kerja Alat...41

4.2. Pembahasan………...44

4.3. Pengujian Alat………...46

4.3.1 Pengujian Perangkat Keras (Hardwared)...………..,,……….48

4.3.1.1 Pengujian Catu Daya……….…..……….48

4.3.1.2 Pengujian Sismin Arduino……….….……….50

4.3.2 Pegujian Perangkat Lunak (Softwared)…….………..52

4.3.3 Pengujian Keseluruhan……….………...54

4.3.4 Analisa Secara Keseluruhan……….………...50

4.4 Data Pengujian Alat………. 50

4.4.4 Pengujian Pengukuran Arus………51

4.4.4 Pengujian Pengukuran Tegangan………54

BAB V. PENUTUP...69

5.1. Kesimpulan...69

5.2. Saran...70

DAFTAR PUSTAKA...71

(7)

Gambar 2.2 Hubungan Bintang………….…………...6

Gambar 2.3 Hubungan Segitiga………...7

Gambar 2.4 Hubungan Bintang dan Segitiga yang seimbang...8

Gambar 2.5 Ketidak seimbangan beban pada system 3 fasa...………..….….9

Gambar 2.6 Dimensi sensor SCT-013…...11

Gambar 2.7 Skematik diagram…...12

Gambar 2.8 Sensor Arus SCT 013…...12

Gambar 2.9 Bagian dalam sensor Arus SCT 013 …………...…………...13

Gambar 2.10 Rangkaian SCT013 ………...…………...…………...13

Gambar 2.11 Sensor ZMPT101B ……….……...14

Gambar 2.12 Dimensi ZMPT101B…..……….……...15

Gambar 2.13 Skematik ZMPT101B…..……….……...15

Gambar 2.14 Output Karakteristik …..……….……...15

Gambar 2.15 Arduino UNO ……..…..……….……...20

Gambar 2.16 LCD Character 16x2…..……….……...23

Gambar 2.17 Front Panel Lab View …...27

Gambar 2.18 Blok Diagram ………..……….…28

Gambar 2.19 Control Palette ………...29

Gambar 2.20 Functions pallete ………...30

(8)

Gambar 3.5 Flow Chart Diagram Program Arduino……….………38

Gambar 3.6 Flow Chart Diagram pada Pemrograman Lab View………..……...…42

Gambar 3.7 Blok diagram 1………..………42

Gambar 3.8 Blok diagram 2…..………....44

Gambar 3.9 Blok diagram 3………..44

Gambar 3.10 Blok diagram 4……….……….………..45

Gambar 4.1 Tampilan Alat Monitoring Arus dan Tegangan ..………....46

Gambar 4.2 Prosedur Pengujian Alat ………..48 Gambar 4.3 Titik Pengukuran pada Board Arduino ……….……….………..52

Gambar 4.4 Pengujian Sistem Minimum Arduino...52

Gambar 4.5 Simulasi Pengujian Software Lab View………58

Gambar 4.6 Rangkaian Pengkondisi SInyal SCT-013...………….……...59

Gambar 4.7 Grafik Sampel 1 Pengukuran Arus………61

Gambar 4.8 Grafik Sampel 2 Pengukuran Arus……….61

Gambar 4.9 Grafik Sampel 3 Pengukuran Arus………...62

Gambar 4.10 Grafik Sampel 4 Pengukuran Arus………...62

Gambar 4.11 Grafik Sampel 5 Pengukuran Arus………...63

Gambar 4.12 Grafik Sampel 1 Pengukuran Tegangan………...64

Gambar 4.13 Grafik Sampel 2Pengukuran Tegangan ………...65

Gambar 4.14 Grafik Sampel 3 Pengukuran Tegangan ………..…65

(9)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel tipikal dari parameter teknik ………...12

Tabel 2.2 Spesifikasi Elektrik ………...15

Tabel 2.3 Environment Specification ..………...16

Tabel 2.4 Spesifikasi Elektrik ………...16

Tabel 2.5 Konfigurasi Pin LCD 16x2………...23

Tabel 4.1 Pengukuran dengan Input Adaptor External 12...50

Tabel 4.2 Pengukuran dengan Input Port USB Komputer….………...50

Tabel 4.3 Pengujian Pengukuran Arus …..………...….………...60

Tabel 4.4 Pengujian Pengukuran Tegangan………...….………...63

Tabel 4.5 Pengujian Pengukuran Tegangan………...….………...67

(10)
(11)

output and has the distinction of each phase angle of 120o. In a series of three-phase, there are two kinds of relationships the star circuit and delta circuit. The series of three-phase star circuit

using the wire 3 wire 3 phase, while in the circuit of 3 phase 4 wire circuit using the Star,

3-phase and 1 wire to wire to neutral. Neutral current in the circuit is a circuit star circuit point

between the third phase. 3 phase system itself is typically used in industries, because the industry

itself uses 3-phase power. In contrast to households using electric power 1-phase.

This thesis resulted in a current and voltage monitoring tool. Parameters monitored

include voltage, current, active power, reactive power and power factor on each phase at the

load side. Current and voltage monitoring tool using a current sensor and a voltage sensor SCT

013-000 ZMPT101B as the measuring sensor.

(12)

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sistem pencatu daya listrik merupakan suatu sistem sumber tenaga listrik yang digunakan

untuk menurunkan gedung bersumber pada jaringan listrik PLN dan genset. Genset digunakan

apabila jaringan listrik dari PLN padam atau terjadi masalah Sistem pencatu daya listrik di

Laboratorium Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogakarta terdiri dari beberapa

bagian, antara lain trafo, cubical, MCB dan genset. Sistem ini berfungsi untuk menurunkan

tegangan dari tegangan menengah 20KV menjadi tegangan rendah 220/380 V yang kemudian

didistribusikan ke setiap gedung yang telah ditentukan, diantaranya adalah gedung laboratorium.

Akan tetapi untuk saat ini belum ada alat untuk memonitoring baik arus, tegangan ataupun yang

lainnya secara real time.

Penelitian tugas akhir ini menghasilkan sebuah alat monitoring peralatan pencatu daya

listrik 3 fasa. Parameter yang dimonitoring antara lain arus dan tegangan pada tiap fasa di sisi

beban. Alat monitoring arus dan tegangan ini menggunakan sensor arus SCT 013-000 dan sensor

tegangan ZMPT101B, sehingga arus dan tegangan dapat dipantau secara realtime.

1.2. Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah membuat suatu sistem monitoring arus dan tegangan

untuk mengukur dan memberikan informasi real time. Parameter yang diukur yaitu arus dan

tegangan pada sisi beban, sehingga tidak menyebabkan kerusakan yang lebih parah pada sistem

(13)

Tugas akhir ini bisa menjadi teknologi untuk memonitor aliran arus dan tegangan pada

sistem tenaga listrik. Karena pemanfaatan sistem pendeteksian dan monitoring arus dan tegangan

secar real time. Selain itu juga dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan pengawasan agar tidak

terjadi masalah pada beban tenaga listrik yang ada.

1.4. Batasan Masalah

Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah pada gelombang arus dan tegangan untuk

dilakukan monitoring.

1.5. Luaran Yang Diharapkan

Dapat menjadi teknologi untuk memonitor arus dan tegangan pada sistem tenaga listrik.

Karena pemanfaatan sistem monitorin arus dan tegangan secara real time, simple, dan

sederhana ini memiliki keuntungan lebih. Keuntungan ini diantara untuk mempermudah dalam

perawatan jaringan listrik, pendeteksian dini jika terjadi gangguan baik arus maupun tegangan.

1.6. Metode Penelitian 1. Studi Pustaka

Metode ini dilaksanakan untuk mendapatkan dasar teori dan data sebagai acuan.

2. Kerja di Laboratorium

Metode ini digunakan untuk merealisasikan rangkaian dan data hasil pengukuran

tegangan, arus daya dan efisiensi laporan.

3. Penggunaan Software

Pada tugas akhir ini digunakan software Codevision untuk menggambar rangkaian dari

(14)

Konsultasi dilakukan guna memperoleh informasi tentang materi yang dibahas dengan

Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

1.7. Sistematika Penulisan

Secara garis besar penulisan laporan Tugas Akhir ini, disusun menjadi 5 bab berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Merupakan bab pendahuluan yang berisi latar belakang masalah, maksud dan

tujuan, batasan masalah, luaran yang diharapkan dan sistematika penulisan

laporan.

BAB II DASAR TEORI

Berisi uraian umum tentang teori yang berkaiatan langsung dari sistem yang

dikaji.

BAB III METODOLOGI PERANCANGAN ALAT

Berisi rancangan sistem secara keseluruhan disertai dengan pembahasan secara

terperinci dari fungsi kerja sistem atau alat.

BAB IV IMPLEMENTASI DAN DATA HASIL PENGUJIAN ALAT

Bagian ini menguraikan tentang pembahasan sistem kerja alat secara detail sesuai

dengan rancangan dan berdasarkan komponen/ tools/ bahasa pemrograman yang

(15)

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi kesimpulan dari semua yang telah ditulis sebelumnya mulai dari batasan

masalah, teori dasar pendukung hingga pada unjuk kerja sistem yang dikaji.

Ditambahkan juga saran guna memperbaiki kinerja alat menjadi lebih baik dari

(16)

BAB II DASAR TEORI

2.1 Sistem Listrik 3 fasa

Pada sistem tenaga listrik 3 fase, idealnya daya listrik yang dibangkitkan,

disalurkan dan diserap oleh beban semuanya seimbang, P pembangkitan = P

pemakain, dan juga pada tegangan yang seimbang. Pada tegangan yang seimbang

terdiri dari tegangan 1 fase yang mempunyai magnitude dan frekuensi yang sama

tetapi antara 1 fase dengan yang lainnya mempunyai beda fase sebesar 120°listrik,

sedangkan secara fisik mempunyai perbedaan sebesar 60°, dan dapat dihubungkan

secara bintang (Y, wye) atau segitiga (delta, Δ, D).

Gambar 2.1 Sistem 3 phasa

Gambar 1 menunjukkan fasor diagram dari tegangan fase. Bila fasor-fasor

tegangan tersebut berputar dengan kecepatan sudut dan dengan arah berlawanan

jarum jam (arah positif), maka nilai maksimum positif dari fase terjadi

(17)

mempunyai urutan fasa a – b – c . sistem tegangan 3 fase dibangkitkan oleh

generator sinkron 3 fase.

2.1.1 Hubungan Bintang (Y, wye)

Pada hubungan bintang (Y, wye), ujung-ujung tiap fase dihubungkan

menjadi satu dan menjadi titik netral atau titik bintang. Tegangan antara dua

terminal dari tiga terminal a – b – c mempunyai besar magnitude dan beda fasa

yang berbeda dengan tegangan tiap terminal terhadapa titik netral. Tegangan Va,

Vb dan Vc disebut tegangan “fase” atau Vf.

Gambar 2.2 Hubungan Bintang (Y, wye).

Dengan adanya saluran / titik netral maka besaran tegangan fase dihitung

terhadap saluran / titik netralnya, juga membentuk sistem tegangan 3 fase yang

seimbang dengan magnitudenya (akar 3 dikali magnitude dari tegangan fase).

(18)

Sedangkan untuk arus yang mengalir pada semua fase mempunyai nilai yang

sama,

ILine = Ifase

Ia = Ib = Ic

2.1.2 Hubungan Segitiga

Pada hubungan segitiga (delta, Δ, D) ketiga fase saling dihubungkan

sehingga membentuk hubungan segitiga 3 fase.

Gambar 2.3. Hubungan Segitiga (delta, Δ, D).

Dengan tidak adanya titik netral, maka besarnya tegangan saluran dihitung

antar fase, karena tegangan saluran dan tegangan fasa mempunyai besar

magnitude yang sama, maka:

Vline = Vfase

Tetapi arus saluran dan arus fasa tidak sama dan hubungan antara kedua

arus tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan hukum kirchoff, sehingga:

(19)

2.2 Daya pada Sistem 3 Fase 2.2.1 Beban Seimbang

Jumlah daya yang diberikan oleh suatu generator 3 fase atau daya yang

diserap oleh beban 3 fase, diperoleh dengan menjumlahkan daya dari tiap-tiap

fase. Pada sistem yang seimbang, daya total tersebut sama dengan tiga kali daya

fase, karena daya pada tiap-tiap fasenya sama.

Gambar 2.4. Hubungan Bintang dan Segitiga yang seimbang.

Jika sudut antara arus dan tegangan adalah sebesar θ, maka besarnya daya perfasa

adalah:

Pfase = Vfase.Ifase.cos θ

sedangkan besarnya total daya adalah penjumlahan dari besarnya daya tiap fase,

dan dapat dituliskan dengan,

(20)

• Pada hubungan bintang, karena besarnya tegangan saluran adalah 1,73Vfase

maka tegangan perfasanya menjadi Vline/1,73, dengan nilai arus saluran sama

dengan arus fase, IL = If, maka daya total (PTotal) pada rangkaian hubung

bintang (Y) adalah:

PT = 3.VL/1,73.IL.cos θ = 1,73.VL.IL.cos θ

• Dan pada hubung segitiga, dengan besaran tegangan line yang sama dengan

tegangan fasanya, VL = Vfasa, dan besaran arusnya Iline = 1,73Ifase, sehingga

arus perfasanya menjadi IL/1,73, maka daya total (Ptotal) pada rangkaian segitiga

adalah:

PT = 3.IL/1,73.VL.cos θ = 1,73.VL.IL.cos θ

Dari persamaan total daya pada kedua jenis hubungan terlihat bahwa besarnya

daya pada kedua jenis hubungan adalah sama, yang membedakan hanya pada

tegangan kerja dan arus yang mengalirinya saja, dan berlaku pada kondisi beban

yang seimbang.

2.2.2 Beban tidak seimbang

Sifat terpenting dari pembebanan yang seimbang adalah jumlah phasor

dari ketiga tegangan adalah sama dengan nol, begitupula dengan jumlah phasor

dari arus pada ketiga fase juga sama dengan nol. Jika impedansi beban dari ketiga

(21)

nol dan beban dikatakan tidak seimbang. Ketidakseimbangan beban ini dapat saja

terjadi karena hubung singkat atau hubung terbuka pada beban.

Dalam sistem 3 fase ada 2 jenis ketidakseimbangan, yaitu:

1. Ketidakseimbangan pada beban.

2. ketidakseimbangan pada sumber listrik (sumber daya).

Kombinasi dari kedua ketidakseimbangan sangatlah rumit untuk mencari

pemecahan permasalahannya, oleh karena itu kami hanya akan membahas

mengenai ketidakseimbangan beban dengan sumber listrik yang seimbang.

Gambar 2.5 Ketidak seimbangan beban pada sistem 3 fase.

Pada saat terjadi gangguan, saluran netral pada hubungan bintang akan

teraliri arus listrik. Ketidakseimbangan beban pada sistem 3 fase dapat diketahui

dengan indikasi naiknya arus pada salahsatu fase dengan tidak wajar, arus pada

tiap fase mempunyai perbedaan yang cukup signifikan, hal ini dapat menyebabkan

(22)

2.3 Sensor Arus SCT 013-000

Sensor arus adalah suatu komponen pelengkap pada sistem tenaga listrik

yang dapat berfungsi sebagai pengontrol tegangan / arus yang mengalir pada suatu

rangkaian atau instalasi listrik supaya dapat terbaca. Pinsip kerja sensor arus

adalah dimana sebatang penghantar dialiri arus yang dilewatkan melalui cincin

toroid / sensor maka akan menimbulkan medan magnet, sehingga memiliki fluks

magnet yang melingkar kemudian ditangkap oleh lilitan.

Karakteristik sensor arus SCT013:

a. Ukuran : 13mm x 13mm

b. Panjang kabel : 1m

c. Material core : Ferrite

d. Fire resistance property:in accordance with UL 94-V0

e. Ketahanan dielektrik : 1000V AC/1MIN 5 mA

Outline size diagram:(in mm)

(23)

Gambar 2.7 Skematik diagram

Tabel 2.1 Tabel tipikal dari parameter teknik

Arus masukan Tegangan keluaran Non-linear Resistance sampling

0-100 A 0-50 mV ±3% Ω

Turn ratio Resistance grade Work temperature Dielectrict strength

100 A:0.05 A Grade B -25 o C-- +70oC 1000V AC/1min 5mA

(24)

Gambar 2.9 Bagian dalam sensor Arus ST 013C

Dengan mengolah sinyal induksi, maka akan diperoleh nilai arus yang

dilewatkan untuk mensuplai beban. Dengan metode ini arus yang dilewatkan akan

terbaca pada fungsi tegangan yang sinyalnya berbentuk gelombang sinusoida.

Disini digunakan Sensor Arus SCT 013, dengan batas minimal arus yang diukur

0A dan batas maksimal 100A. Sensor Arus terdiri dari kumparan sekunder dan

kumparan primer yang dililitkan pada suatu inti magnet. Arus yang akan dideteksi

dialirkan kekumparan primer.

(25)

Arus ini menghasilkan medan magnet yang mengalir kekumparan sekunder.

Inti magnetik pada sensor berfungsi membuat agar fluks magnet yang dihasilkan

oleh kumparan primer menembus kumparan sekunder. Perubahan fluks yang

dihasilkan oleh arus primer mengakibatkan timbulnya tegangan lisrik induksi

pada kumparan sekunder. Ia tidak memiliki resistor beban internal, tetapi internal

yang dioda Zener membatasi tegangan output dalam hal pemutusan disengaja dari

beban. Hal ini mampu mengembangkan tegangan yang cukup untuk sepenuhnya

mengendarai masukan 5 V.

2.4Sensor Tegangan ZMPT101B

ZMPT101B Ultra Micro Voltage Transformer ukuran kecil, akurasi tinggi,

konsistensi yang baik, untuk tegangan dan pengukuran daya.

Aplikasi :

a) Sensor arus lebih

b) Ground fault detection

c) Pengukuran

d) Analog to digitak circuit

(26)

Gambar 2.10 Dimensi ZMPT101B

Gambar2.11 Skematik ZMPT101B

Tabel 2.2 Spesifikasi Elektrik

Spesifikasi Elektrik

Arus Primer 2 mA

Arus Sekunder 2 mA

Rasio Balik 1000:1000

Eror sudut fasa ≤20o(50Ω)

Jarak arus 0 – 3mA

Linearitas 0.1 %

(27)

Nilai beban ≤200Ω

Range frekuensi 50 – 60 Hz

Level dielektrik 3000VAC/min

Resistansi DC 20oC 110Ω

Tabel 2.3 Environment Specification

Environment Specification

Temperatur penyimpanan -40oC-+130oC

Resistansi insulasi >100 MΩ

Tabel 2.4 Spesifikasi Elektrik

Spesifikasi Mekanik

Cup PBT

Encapsulant Epoxy

Terminal Pin Ф 0.80 mm

Toleransi ± 0.2 mm

Berat 13 g

(28)

Gambar 2.10 Output Karakteristik

2. Penentuan tegangan output maksimum rms

Umax:

Umax ditentukan oleh tegangan puncak AD di lingkaran pengambilan sampel

pada prinsipnya.

Adapun Bipolar AD, Umax =

(29)

sebagai contoh:

Adapun ± 5V AD, tegangan rms maksimum trafo: Umax = =

3.53V. Adapun 0 ~ 3.3V AD, tegangan rms maksimum trafo: V maxx =

= 1.16V.

3. Penentuan masukan pembatas arus resistor R

Pembatas arus resistor R '=

V: Tegangan masukan

I: Arus saat operasi (ketika Coilresistensi dibandingkan dengan pembatas arus

resistor R ', dapat diabaikan.)

ZMPT101B / ZMPT107 biasanya bekerja di rated saat ini: 1 ~ 2mA.

masukan Ketika Nilai voltage≤100V, Biasanya memilih operasi saat ini I = 2mA;

masukan Ketika Nilai voltage≥220V, Untuk mengurangi daya resistor, Biasanya

memilih operasi saat ini 1 mA ≤I≤2 mA. misalnya: V = 100V, I = 2 mA,

R =

= 50 KΩ

Contoh :

V=220V,I=1.1mA

(30)

Untuk meningkatkan kehandalan, saat ini membatasi resistor yang dipilih

biasanya lebih besar dibandingkan 4 kali nilai daya, dan umumnya menggunakan

tinggi koefisien temperatur film logam resistor.

4. Penentuan sampel resistor R

R =

=

∙R

Arduino adalah sebuah platform prototyping open-source berbasis

hardware-mudah digunakan dan perangkat lunak. Papan Arduino mampu

membaca masukan - cahaya pada sensor, jari pada tombol, atau pesan Twitter

- dan mengubahnya menjadi output - mengaktifkan motor, menyalakan LED,

penerbitan sesuatu secara online. Anda dapat memberitahu forum Anda apa

yang harus dilakukan dengan mengirimkan satu set instruksi ke

mikrokontroler di papan. Untuk melakukannya Anda menggunakan bahasa

Arduino pemrograman (berdasarkan Wiring ), dan Software Arduino (IDE) ,

(31)

Gambar 2.12 Arduino UNO

Selama bertahun-tahun Arduino telah menjadi otak dari ribuan proyek,

dari benda-benda sehari-hari untuk instrumen ilmiah yang kompleks. Sebuah

komunitas di seluruh dunia pembuat - siswa, penggemar, seniman, programer, dan

profesional - telah berkumpul di sekitar platform open-source ini, kontribusi

mereka telah ditambahkan ke jumlah yang luar biasa dari pengetahuan diakses

yang dapat membantu untuk pemula dan ahli sama.

Arduino lahir di Ivrea Interaksi Design Institute sebagai alat yang mudah

untuk prototyping cepat, ditujukan untuk siswa tanpa latar belakang dalam

elektronik dan pemrograman. Begitu mencapai masyarakat yang lebih luas, papan

Arduino mulai berubah untuk beradaptasi dengan kebutuhan dan tantangan baru,

membedakan tawarannya dari 8-bit papan sederhana untuk produk untuk IOT

aplikasi, wearable, cetak 3D, dan lingkungan tertanam. Semua papan Arduino

(32)

secara independen dan akhirnya menyesuaikannya dengan kebutuhan khusus

mereka. The software , juga, adalah open-source, dan tumbuh melalui kontribusi

dari pengguna di seluruh dunia.

2.5.2 Mengapa Arduino

Berkat pengalaman pengguna yang sederhana dan mudah diakses,

Arduino telah digunakan dalam ribuan proyek yang berbeda dan aplikasi.

Perangkat lunak Arduino mudah digunakan untuk pemula, namun cukup

fleksibel untuk pengguna tingkat lanjut. Ini berjalan pada Mac, Windows,

dan Linux. Guru dan siswa menggunakannya untuk membangun biaya

rendah instrumen ilmiah, untuk membuktikan prinsip-prinsip kimia dan

fisika, atau untuk memulai dengan pemrograman dan robotika. Desainer dan

arsitek membangun prototipe interaktif, musisi dan seniman

menggunakannya untuk instalasi dan bereksperimen dengan alat musik baru.

Pembuat, tentu saja, menggunakannya untuk membangun banyak proyek

dipamerkan di Faire Maker, misalnya. Arduino adalah alat kunci untuk

belajar hal-hal baru. Siapapun - anak, penggemar, seniman, programmer -

dapat mulai bermain-main hanya mengikuti petunjuk langkah demi langkah

dari kit, atau berbagi ide online dengan anggota lain dari komunitas

Arduino.

2.5.3 Pemprograman Arduino

Open source dan software extensible - Perangkat lunak Arduino

diterbitkan sebagai alat open source, tersedia untuk ekstensi oleh

(33)

perpustakaan, dan orang-orang yang ingin memahami rincian teknis dapat

membuat lompatan dari Arduino ke bahasa pemrograman AVR C yang itu

berdasarkan. Demikian pula, Anda dapat menambahkan kode AVR-C

langsung ke program Arduino Anda jika Anda ingin. Open source dan

hardware extensible - Rencana papan Arduino diterbitkan di bawah lisensi

Creative Commons, sehingga desainer sirkuit yang berpengalaman dapat

membuat versi mereka sendiri modul, memperluas dan meningkatkan itu.

Bahkan pengguna yang relatif tidak berpengalaman dapat membangun versi

papan tempat memotong roti modul untuk memahami cara kerjanya dan

menghemat uang.

2.7LCD 16x2

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampilan yang

menggunakan Kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan di

berbagai bidang misalnya alat-alat elektronik seperti televisi, kalkulator,

ataupun layar komputer. Sumber cahaya di dalam sebuah perangkat LCD

adalah lampu neon berwarna putih dibagian belakang susunan Kristal cair tadi.

Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang

membentuk tampilan citra, kutub Kristal cair yang dilewati arus listrik akan

berubah karena pengaruh polaritas medan magnetik yang timbul dan oleh

karenanya akan hanya memberikan beberapa warna diteruskan sedangkan

(34)

LCD yang digunakan adalah LCD 16x2. LCD ini nantinya akan

digunakan untuk menampilkan status kerja alat, yaitu berupa tampilan

temperatur dan kecepatan kipas. Adapun ftur dalam LCD ini adalah:

1. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.

2. Mempunyai 192 karakter tersimpan.

3. Terdapat karakter generator terprogram.

4. Dapat dialamati dengan mode 8-bit dan 4-bit.

5. Dilengkapi dengan back light.

Gambar 2.13 LCD Character 16x2

Tabel 2.3 Konfigurasi Pin LCD 16x2

No. Name Function

1. VSS Ground volage

2. VCC +5V

3. VEE Contras voltage

4. RS

Register Select

(35)

5. RW

Read/Write, to choose write or read mode

0= write mode 1= read mode

16. GND Ground volage Backlight

Sebagaimana terliha pada Tabel 2.3interface LCD merupakan sebuah

parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam

pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang

ditampilkan sepanjang 8 bit dikirim ke LCD secara 4 bit atau 8 bit pada satu

waktu.Jika mode 4 bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk

membuat sepenuhnya 8 bit (pertama dikirim 4 bit MSB lalu 4 bit LSB dengan

pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk

(36)

mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high (1) dan

kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga

mengirimkan data ke jalur data bus.

Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke 0 dan tunggu beberapa

saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high (1). Ketika

jalur RS berada dalam kondisi low (0), data yang dikirimkan ke LCD

dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan

layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau 1, data yang

dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar.

Misalnya, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus

diset ke 1. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat

informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam

kondisi high (1), maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari

LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status

LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi

yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke 0.

Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih

pengguna), mereka dinamakan DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan

DB7. Mengirim data secara paralel baik 4 atau 8 bit merupakan 2 mode

operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan

mode operasi merupakan hal yang paling penting.

(37)

LabVIEW adalah sebuah software pemograman yang diproduksi

oleh National instruments dengan konsep yang berbeda. Seperti bahasa

pemograman lainnya yaitu C++, matlab atau Visual basic , LabVIEW juga

mempunyai fungsi dan peranan yang sama, perbedaannya bahwa labVIEW

menggunakan bahasa pemrograman berbasis grafis atau blok diagram sementara

bahasa pemrograman lainnya menggunakan basis text. Program labVIEW dikenal

dengan sebutan Vi atau Virtual instruments karena penampilan dan operasinya

dapat meniru sebuah instrument. Pada labVIEW, user pertama-tama membuat

user interface atau front panel dengan menggunakan control dan indikator, yang

dimaksud dengan kontrol adalah knobs, push buttons, dials dan peralatan input

lainnya sedangkan yang dimaksud dengan indikator adalah graphs, LEDs dan

peralatan display lainnya. Setelah menyusun user interface, lalu user menyusun

blok diagram yang berisi kode-kode VIs untuk mengontrol front panel. Software

LabVIEW terdiri dari tiga komponen utama, yaitu :

1. front panel

front panel adalah bagian window yang berlatar belakang abu-abu serta

mengandung control dan indikator. front panel digunakan untuk membangun

sebuah VI, menjalankan program dan mendebug program. Tampilan dari front

(38)

Gambar 2.14 Front Panel Lab View

2. Blok diagram dari Vi

Blok diagram adalah bagian window yang berlatar belakang putih berisi

source code yang dibuat dan berfungsi sebagai instruksi untuk front panel.

(39)
(40)

3. Control dan Functions Pallete

Control dan Functions Pallete digunakan untuk membangun sebuah Vi.

a. Control Pallete

Control Pallete merupakan tempat beberapa control dan indikator pada

front panel, control pallete hanya tersedia di front panel, untuk menampilkan

control pallete dapat dilakukan dengan mengkilk windows >> show control

pallete atau klik kanan pada front panel. Contoh control pallete ditunjukkan pada

Gambar 12.

.

Gambar 2.16 Control Palette

4. Functions Pallete

Functions Pallete di gunakan untuk membangun sebuah blok diagram,

functions pallete hanya tersedia pada blok diagram, untuk menampilkannya dapat

(41)

pada lembar kerja blok diagram. Contoh dari functions pallete ditunjukkan pada

Gambar 13.

(42)

3.1Deskripsi dan Spesifikasi Alat

Pada bab III ini menjelaskan mengenai konsep perancangan alat Monitoring Arus dan

Tegangan Pada Sistem Tenaga Listrik 3 fasa berbasis Lab View. Perancangan ini terdiri dari dua

bagian, yaitu perancangan Perangkat Keras (Hardware) dan Perancangan Perangkat Lunak

(Software). Perancangan Perangkat Keras ini meliputi Sistem Minimum Arduino Uno R3 dan

pembuatan rangkaian pengolah sinyal dari sensor arus YHDC SCT013-000 yang dapat

mendeteksi arus himgga 100A dan sensor tegangan ZMPT101B. Kemudian untuk Perancangan

Perangkat Lunak meliputi Algoritma pemrograman Arduino Uno, komunikasi Arduino Uno R3

dengan PC atau Komputer, Algoritma Pemrogram Grafis menggunakan Lab View serta proses

pengolahan data yang dikirimkan dari Arduino Uno untuk ditampilkan dalam bentuk grafik dan

User Interface oleh Lab View.

Penjelasan alat monitoring ini dilakukan dengan membagi setiap bagin kedalam suatu

diagram blok sesuai dengan fungsi rangkaiannya masing-masing. Berikut adalah gambar blok

(43)

Gambar 3.1. Deskripsi Alat

3.2Blok Diagram Sistem

Perancangan alat akan memberikan kinerja maksimal pada hasil system ketika perancangan

alat dijalankan sesuai prosedur. Pendayagunaan alat menjadi akhir tujuan dikarenakan

menentukan keberhasilan perancangan alat. Memperhatikan karakteristik tiap-tiap bagian sangat

penting, terkait dengan fungsi dan kinerja alat untuk dapat bekerja secara maksimal.

Secara keseluruhan perancangan alat Monitoring Arus dan Tegangan Pada Sistem Tenaga

Listrik 3 fasa berbasis Lab View, rangkaian ini terdiri dari rangkaian antarmuka yang berfungsi

untuk menampilkan keluarannya yang berupa data digital.

Dalam tahapan perencanaan diperlukan suatu gambaran secara menyeluruh dari sistem

yang akan dibuat. Dengan adanya gambaran tersebut, diharapkan dapat memberikan wawasan

berkaitan dengan alat yang dibuat. Untuk menggambarkan sistem tersebut dapat dilakukan

(44)

Gambar 3.2 Blok Diagram Sistem

Secara garis besar sistem akusisi sinyal listrik untuk monitoring arus dan tegangan listrik

dapat dilihat seperti pada gambar 3.1. Saluran listrik 3 fasa yang akan dimonitoring arus dan

tegangan akan diukur dengan sensor. Gelombang pada sistem tenaga yang akan dideteksi masih

mempunyai amplitudo yang sangat besar, maka amplitudo dari gelombang tersebut harus

diturunkan terlebih dahulu. Gelombang yang diamati disini adalah gelombang arus dan tegangan

. Agar dapat melihat bentuk gelombang arus dan tegangan maka digunakan sensor arus dan

sensor tegangan. Untuk sensor arus digunakan sensor arus SCT 013-000 dan untuk sensor

tegangan digunakan sensor tegangan ZMPT 101B.

Agar gelombang tersebut dapat digunakan sebagai input pada ADC maka terlebih dahulu

dimasukkan kedalam rangkaian differensial amplifier. Dari besaran analog yang merupakan

Sensor Tegangan

Arduino Uno

PC/Laptop

(45)

sinyal yang masuk kedalam software labview.

3.3Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Perangkat keras pada Alat ini yaitu Sistem Minimum Arduino Uno R3 sebagai pemroses dan

pengolah sinyal atau data dari output sensor arus SCT-013 dan sensor tegangan ZMPT101B.

Karena output dari sensor SCT-013 dan sensor ZMPT101B masih berupa sinyal analog yang

sangat kecil outputannya, sehingga diperlukan rangkaian tambahan supaya bisa terbaca oleh

input ADC Arduino.

3.3.1 Rangkaian Sistem Minimum Arduino

Arduino Uno R3 dalam perancangan alat pendeteksi ini berfungsi untuk pengendalian

sensor dan untuk menerjemahkan input analog ke dalam sistem digital serta mengirimkan data

tersebut ke PC atau Laptop melalui komunikasi serial. Pada Arduino Uno proses kumunikasi

data dari Arduino ke PC menggunakan komunikasi serial melalui Port USB yang terdapat pada

Arduino. Arduino Uno sendiri menggunakan IC (Integrated Circuit) Mikrokontroler

ATmega328. Berikut merupakan rangkaian Sistem Minimum Arduino seperti ditunjukkan

Gambar 3.2 Berikut.

(46)

Gambar 3.3 Rangkaian SIstem Minimum Arduino Uno

Pada Gambar 3.3 terlihat bahwa burden resistor yang terpasang adalah dengan nilai 53Ω

nilai resistansi tersebut didapatkan dengan beberapa persamaan berikut.

Konversi Arus RMS maksimum terhadap arus puncak dengan dikalikan √2

Pembagian arus puncak dengan jumlah kumparan di CT untuk memberikan arus

(47)

Untuk memaksimalkan resolusi pengukuran tegangan diatas burden resistor pada

puncak arus maka tegangan AREF Arduino harus dibagi 2.

Karena dipasaran atau ditoko elektronik susah mendapatkan resistor dengan nilai

53Ω maka nilai tersebut diganti dengan resistor yang banyak terdapat dipasaran

(48)

Dibawah ini adalah skematik secara keseluruhan dari rancang bangun monitoring arus

dan tegangan, dimana terdiri dari sensor arus SCT 013, sensor tegangan ZMPT101B, LCD

sebagai penampil dan arduino uno sebagai mikrokontrolernya.

Gambar 3.4 Schematik alat

3.4Perancangan Perangkat Lunak

Pada Perangkat Lunak (Software) terdiri dari pembuatan Algoritma pemrograman pada

Board Arduino Uno R3. Proses pemrograman pada Board Arduino meliputi dari proses

(49)

View.

3.4.1 Perancangan Pemrograman Pada Arduino

Karena output dari sensor SCT-013 dan ZMPT101B masih berupa sinyal analog dengan

range yang sangat kecil, namun setelah melewati rangkaian pengkondisi sinyal sensor SCT-013

dan ZMPT101B, data dari sensor SCT-013 dan ZMPT101B dapat terbaca oleh input ADC Board

Arduino. Syarat sinyal input yang dapat terbaca oleh input ADC Board Arduino adalah tegangan

dengan maksimal tegangan sampai 5V. sebelum membuat program untuk membaca input ADC,

terlebihn dahulu membuat flow chart diagram sebagai acuan dalam pembuatan program tersebut.

Gambar 3.4 menunjukkan flow chart diagram pada pemrograman Board Arduino.

Gambar 3.5 Flow Chart Diagram Program Arduino

Mulai

Inisialisai Port, ADC

Baca ADC Chanel 0 Kirim data ADC ke

Komputer

(50)

Potongan program berikut merupakan sebagian program yang ditanamkan pada Board

Arduino untuk membaca tegangan output dari sensor SCT-019.

const int analogInPin = 0; // Analog input pin that the

potentiometer is attached to

const int analogOutPin = 9; // Analog output pin that the

LED is attached to

int sensorValue = 0; // value read from the pot

int outputValue = 0; // value output to the PWM

(analog out)

long previousMillis = 0; // will store last time LED

was updated

void setup() {

// initialize serial communications at 9600 bps:

Serial.begin(9600);

}

(51)

Serial.print(';');

unsigned long currentMillis;

// print the results to the serial monitor:

currentMillis = millis();

(52)

previousMillis = currentMillis;

}

// wait 2 milliseconds before the next loop

// for the analog-to-digital converter to settle

// after the last reading:

delay(2);

}

Karena pada perancangan program pada Arduino mengacu pada library EmonLib. Untuk

menghitung nilai kalibrasi maka digunakan persamaan berikut ini.

3.4.2 Perancangan Pemrograman pada Lab View

Lab View (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbrench) adalah

perangkat lunak komputer untuk pemrosesan dan visualisasi data dalam bidang akuisisi data,

kendali instrumentasi serta automasi industry yang pertama kali dikembangkan oleh perusahaan

National Instruments pada tahun 1986. Sistem pemrograman pada Lab View berbeda seperti

(53)

Gambar 3.6 Flow Chart Diagram pada Pemrograman Lab View

Mulai Inisialisasi COM

Serial Baca Input VISA Serial

IF Visa Connected? Get Data Visa Serial UBah Decimal string to

Number Buffer Data Buffer Data To Waveform

Graph Selesai

(54)

COM Serial mana yang sedang aktif dengan cara melihat inputan COM Arduino pada panel

divice manager pada computer atau laptop. Jika pada saat proses connecting data dari Arduino

dengan User Interfcae pada Lab View tidak terjadi error maka data selanjutnya akan dibaca dan

diubah ke dalam bilangan decimal biasa dari bilangan decimal string agar data tersebut bisa

dimassukan ke dalam buffer data dan dapat ditampilkan ke dalam bentuk Grafik menggunakan

komponen Waveform Graph pada Lab View.

3.4.3 Blok Diagram LabView

Blok diagram adalah bagian window yang berlatar belakang putih berisi source

code yang dibuat dan berfungsi sebagai instruksi untuk front panel.

(55)

Gambar 3.8 Blok diagram 2

(56)

Gambar 3.11 Blok diagram 4

(57)

Dalam bab IV ini akan dijelaskan tentang pembahasan bagaimana alat dapat

bekerja sesuai dengan yang diinginkan. Pertama dimulai dengan uji coba tiap bagian-bagian

sistem untuk memastikan setiap bagian telah bekerja dan mensinkronisasikan di tiap-tiap

bagian sistem sesuai dengan fungsinya.

Setelah itu alat akan diuji secara keseluruhan bertujuan untuk mengetahui bagian-

bagian dari sistem dapat berjalan dengan baik sehingga dapat menghasilkan hasil yang

diharapkan serta sistem yang berjalan sesuai dengan yang diharapkan.

4.1 Cara Kerja Alat

Alat monitoring Arus dan Tegangan Pada Sistem Tenaga Listrik 3 fasa dibuat untuk

mempermudah dalam memperoleh data secara real time baik arus, tegangan maupun yang

lainnya pada sistem tenaga listrik 3 fasa, sehingga dapat menghemat waktu, tenaga dan

mempermudah dalam proses pengukuran.

(58)

Cara kerja serta pengoperasian dari alat sistem ini adalah sebagai berikut:

1. Rangkaian diaktifkan dengan memberikan input ADC dengan cara mengkoneksikan

kabel pada alat monitoring ke sumber listrik.

2. Kemudian pasangkan sensor arus SCT-013 secara melingkar pada kabel saluran/kabel 3

fasa yaitu fasa R, fasa S dan fasa T.

3. Hubungkan kabel USB pada alat (rangkaian interface) kekomputer yang telah diinstal

Lab View.

4. Komputer akan menampilkan nilai arus, tegangan dan lainnya yang diukur menggunakan

alat monitor tersebut.

5. Jika pengukuran dilakukan pada sebuah alat, maka alat harus dinyalakan terlebih dahulu.

6. LCD akan menampilkan juga hasil dari pengukuran tiap-tiap fasa R, S dan T.

7. Hasil pengukuran secara real time juga dapat dilihat di komputer.

4.2Pembahasan

Rancang bangun monitoring arus dan tegangan ini sangat bermanfaat

dalam dunia keteknikan khususnya dalam dunia industry. Sehingga akan mempermudah dan

menghemat waktu dan tenaga. Pemrograman yang dipakai untuk mengakses adalah bahasa

arduinoyang digunakan sebagai program pembacaan data analog dari output sensor SCT-013

dan ZMPT101B untuk diubah menjadi data digital dengan menggunakan fasilitas pembacaan

ADC(Analog to Digital Converter) dari Board Arduino Uno. Data yang disampling dari ADC

ditampilkan dalam bentuk gelombang. Pengujian sistem dilakukan dengan menggunakan

(59)

meliputi tiga sisi/aspek, antara lain meliputi pengujian perangkat keras (hardware), pengujian

perangkat pengujian perangkat lunak (software), dan pengujian terhadap keduanya (hardware

& software) yang berfungsi untuk mensinkronkan alat.

Adapun bagan alur pengujian alat ditunjukkan pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Prosedur Pengujian Alat

Dari Gambar 4.2. Prosedur pengujian alat dapat dibagi menjadi beberapa proses antara lain:

1. Pengujian Perangkat Keras (Hardware)

Pengujian dalam hal ini adalah troubleshooting hardware ditujukan untuk mengecek

terhadap jalur-jalur pada PCB untuk mengetahui semua jalur terhubung (tidak terputus)

dengan menggunakan multimeter dan juga dilakukan pengecekan pengkabelan antar bagian

sistem. Semua dilakukan agar alat dapat berjalan dengan baik dan menghindari kerusakan

komponen akibat hubungan arus pendek atau jalur yang terputus.

2. Pengujian Perangkat Lunak (Software)

(60)

hardware yang disambung.

3. Pengujian Keseluruhan (sinkronisasi)

Pada pengujian ini dilakukan pengujian secara menyeluruh dengan bagian keseluruhan.

Dilakukan pengujian dari menyalakan alat, hingga proses menampilkan nilai arus, grafik arus

dan bentuk spektrum yang tertampil pada user intrerface Lab View.

4.3.1. Pengujian Catu Daya

Catu Daya merupakan bagian yang sangat penting dalam sistem tersebut. Dimana catu

daya menyuplai tegangan keseluruh rangkaian, baik itu rangkaian sistem minimum Arduino

maupun rangkaian pengkondisi sinyal sensor arus SCT-013. Untuk Board Arduino sumber

catu daya bisa memiliki 2 sumber catu daya, yaitu catu daya yang bersumber dari Adaptor

external 12VDC atau melalui port USB ketika dikoneksikan dengan perangkat komputer.

Pengujian dilakukan dalam beberapa tahapan, pengujian dengan Catu Daya External

kemudian diukur tegangan keluaran pada IC Regulator 7805 pada Board Ardino. Kemudian

pengujian menggunakan port USB ketika dikoneksiakan dengan computer kemudian diukur

berapa masing-masing tegangan outputnya pada IC regulator 7805 Board Arduino. Berikut

(61)

Gambar 4.3 Titik Pengukuran pada Board Arduino

Tabel 4.1 berikut menunjukkan tabel hasil pengukuran output regulator 7805 dengan

input Adaptor external 12VDC.

Pengukuran dengan Input Adaptor External 12VDC.

Titik Pengukuran Tegangan Terukur (Vdc)

1 12,50

2 5,04

3 0

4 5,04

5 3,28

Tabel 4.2 Pengukuran dengan Input Port USB Komputer.

Titik Pengukuran Tegangan Terukur (Vdc)

1 0

(62)

5 3,29

4.3.2 Pengujian Sistem Minimum Arduino

Sistem minimum dikatakan baik dan dapat digunakan yaitu apabila sistem minimum

tersebut dimasukkan dengan program yang telah diupload ke Board Arduino, maka sistem

minimum tersbut dapat menjalankan perintah sesuai dengan program yang telah diupload

pada Board Sistem Minimum tersebut. Pada pengujian ini yaitu Board Sistem Minimum

Arduino dimasukkan program yang telah diupload. Perintah pada program hanya menyalakan

LED. Kemudian dilihat hasilnya apakah Board Arduino bisa menyalakan LED atau tidak.

Berikut merupakan listing program pengujian Board Sistem Minimum Arduino untuk

menyalakan satu buah LED.

int ledPin = 13; // LED connected to digital pin 13

digitalWrite(ledPin, HIGH); // sets the LED on delay(1000); // waits for a second digitalWrite(ledPin, LOW); // sets the LED off delay(1000); // waits for a second }

Pada potongan program diatas LED dihubungkan dengan pin digital Arduino pada

chanel 13 dengan syntack int ledpin= 13. Fungsi setup (void setup) merupakan fungsi untuk

menginisialisai apakah port digital yang digunakan akan diset sebagai input atau sebagai

output. Sedangkan fungsi loop (void loop) merupakan fungsi perulangan untuk menjalankan

(63)

led tersbut dimatikan kembali dengan waktu tundak 1000 mS. Gambar 4.3 berikut

menujukkan hasil pengujian pada Board Arduino.

Gambar 4.4 Pengujian Sistem Minimum Arduino

Setelah melakukan pengujian Sistem Minimum Arduino dengan cara memasukkan

program, dan hasil yang diperoleh sesuai dengan apa yang dituliskan pada program.

Kesimpulan sementara bahwa Board Sistem Minimum Arduino sudah bisa dioperasikan.

4.4 Penjelasan Progeram

#include <LiquidCrystal.h> //Include di library Liquid Crystal

#include "EmonLib.h" // Include Emon Library (energy monitor)

#define led1 10 //definisi led1 pada pin 10

#define led2 11 //definisi led1 pada pin 11

#define led3 12 //definisi led1 pada pin 12

(64)

LiquidCrystal lcd (2,3,4,5,6,8,9); //lcd di pin 2,3,4,5,6,8,9

float Irms1,Irms2,Irms3; // Tipe data float untuk Irms1,Irms2,Irms3

float V1,V2,V3; // Tipe data float untuk V1,V2,V3

float P1,P2,P3; // Tipe data float untuk P1,P2 dan P3

float VA1,VA2,VA3; // Tipe data float untuk VA1,VA2,VA3

float CP1,CP2,CP3; // Tipe data float untuk CP1,CP2,CP3

unsigned long currentMillis;

long previousMillis = 0;

void setup() {

Serial.begin(57600); //set baudrate 57600

lcd.begin(20,4);

pinMode(led1, OUTPUT);

pinMode(led2, OUTPUT);

pinMode(led3, OUTPUT);

phase3.current(5, 60);//111.1);

phase2.current(4, 60);//111.1);

phase1.current(3, 60);//111.1);

phase1.voltage(2,198.5, 1.2);

phase2.voltage(1,198.5, 1.2);

phase3.voltage(0,198.5, 1.2);

(65)

Serial.print(Irms1); //kirim angka tipe float Irms1

Serial.print(','); //kirim angka tipe float

Serial.print(V1);//(Veff[2]); //kirim angka tipe

Serial.print(','); //kirim angka tipe

Serial.print(P1); //kirim angka tipe float P1

Serial.print(','); //kirim angka tipe float

Serial.print(VA1); //kirim angka tipe float VA1

Serial.print(','); //kirim angka tipe float

Serial.print(CP1); //kirim angka tipe float CP1

Serial.print(','); //kirim angka tipe float

Serial.print(Irms2); //kirim angka tipe float Irms2

Serial.print(','); //kirim angka tipe

Serial.print(V2);//(Veff[1]); //kirim angka tipe

Serial.print(','); //kirim angka tipe float

Serial.print(P2); //kirim angka tipe float P2

Serial.print(','); //kirim angka tipe float

Serial.print(VA2); //kirim angka tipe float VA2

Serial.print(','); //kirim angka tipe float

Serial.print(CP2); //kirim angka tipe float CP2

Serial.print(','); //kirim angka tipe float

Serial.print(Irms3); //kirim angka tipe float

Serial.print(','); //kirim angka tipe float

Serial.print(V3);//(Veff[0]); //kirim angka tipe float

Serial.print(','); //kirim angka tipe float

(66)

Serial.print(','); //kirim angka tipe float

Serial.print(CP3); //kirim angka tipe float CP3

Serial.print('\n'); //kirim angka tipe float

}

void loop() {

phase1.calcVI(20,100);

phase2.calcVI(20,100); //

VA2=phase2.apparentPower;

VA3=phase3.apparentPower;

(67)

lcd.setCursor(3,0);

lcd.print("Energy Monitor");

lcd.setCursor(0,1);lcd.print("I1:"); //memunculkan I1 pada set kursor (0,1)

lcd.setCursor(4,1);lcd.print(Irms1); //memunculkan Irms pada set kursor (4,1)

lcd.setCursor(9,1);lcd.print("V1:"); //memunculkan V1 pada set kursor (9,1)

lcd.setCursor(12,1);lcd.print(V1); //memunculkan V1 pada set kursor (12,1)

lcd.setCursor(0,2);lcd.print("I2:"); //memunculkan I2 pada set kursor (0,2)

lcd.setCursor(4,2);lcd.print(Irms2); // memunculkan Irms pada set kursor (4,1)

lcd.setCursor(9,2);lcd.print("V2:"); //memunculkan V1 pada set kursor (9,2)

lcd.setCursor(12,2);lcd.print(V2); //memunculkan V1 pada set kursor (12,2)

lcd.setCursor(0,3);lcd.print("I3:"); //memunculkan I3 pada set kursor (0,3)

lcd.setCursor(4,3);lcd.print(Irms3); // memunculkan Irms pada set kursor (4,3)

lcd.setCursor(9,3);lcd.print("V3:"); //memunculkan V1 pada set kursor (9,3)

lcd.setCursor(12,3);lcd.print(V3); //memunculkan V1 pada set kursor (12,1)

if(V1>=10 || Irms1 >=1){ //pengulangan if

digitalWrite(led1,HIGH);

}

else{

digitalWrite(led1,LOW);

}

if(V2>=10 || Irms2 >=1){

(68)

digitalWrite(led2,LOW);

}

if(V3>=10 || Irms3 >=1){

digitalWrite(led3,HIGH);

}

else{

digitalWrite(led3,LOW);

}

currentMillis = millis();

if(currentMillis - previousMillis > 10)

{

4.5 Pengujian Perangkat Lunak (Software)

Pengujian yang kedua adalah pengujian software atau program Pendeteksi Arus dan

tegangan. Pengujian software ini bertujuan agar program yang dibuat dapat bekerja sesuai

dengan yang diharapkan, dimana perintah yang dimasukkan pengguna akan dikerjakan sesuai

dengan perintah tersebut. Pada sisi ini program yang digunakan diuji dengan melakukan

simulasi pada software Arduino, dan sesekali melakukan simulasi sebelum akhirnya ditanam/

(69)

Gambar 4.5 Simulasi Pengujian Software Lab View

Pada Gmabar 4.4 terlihat untuk simulasi rangkaian pengkondisi sinyal dari output sensor

SCT-013. Dimana pada simulasi di Proteus input rangkaian pengkondisi sinyal SCT-013

diberi sinyal AC dengan frekuensy 50Hz. Kemudian output dari burden resistor diukur

menggunakan virtual oscilloscope kemudian dilihat bentuk sinyalnya menunjukkan ada

gelombang dari output rangkaian pengkondisi sinyal. Selanjutnya output dari rangkaian

pengkondisi sinyal dimasukkan ke input ADC pada Arduino yang selnjutnya sinyal tersebut

dikonversi ke dalam bentuk digital menggunakan fasilitas ADC pada Arduino. Menurut

skematik rangkaian pengkondisi sinyal sensor SCT-013 bahwa output tegangan puncak ke

puncak untuk Arduino diperoleh berdasarkan perkalian arus output dengan burden resistor.

(70)

Gambar 4.6 Rangkaian Pengkondisi SInyal SCT-013

4.3.3 Pengujian Keseluruhan

Pengujian ini bertujuan untuk memastikan bahwa seluruh sistem alat baik hardware maupun

software dapat bekerja dengan baik. Pengujian ini dapat disebut juga sebagai pengujian

untuk menyinkronkan antara hardware dan software tersebut.

4.4. Hasil Pengujian Alat Monitoring

Pengujian dilakukan pada panel listrik 3 fasa di laboratorium teknik elektro Universitas

Muhammadiyah Yogyakarta menggunakan alat monitoring arus dan tegangan.

Proses pengujian dilakukan dengan memasang sensor arus yang tersambung pada alat

interface akuisisi data, dipasangkan pada kabel fasa. Hasil pengukurannya adalah sebagai

(71)

Tabel 4.3 Hasil pengukuran Arus Alat yang dibuat (A) Alat Ukur(A)

(72)

Grafik Pengukuran Arus

1.Sampel 1 (L1 = 60 W; L2 = 60 W; L3 = 60 W)

Gambar 4.6 Grafik Sampel 1 Pengukuran Arus

2.Sampel 2 (L1 = 25 W; L2 = 25 W; L3 = 25 W)

(73)

3.Sampel 3 (L1 = 10 W; L2 = 10 W; L3 = 10 W)

Gambar 4.8 Grafik Sampel 3 Pengukuran Arus

4.Sampel 4 (L1 = 60 W; L2 = 40 W; L3 = 25 W)

(74)

Gambar 4.10 Grafik Sampel 5 Pengukuran Arus

4.4.2 Pengujian Pengukuran Tegangan Tabel 4.4 Hasil pengukuran Tegangan

Sampel Beban

/Lampu(W)

Fasa

Hasil Pengukuran

FK(%) Alat yang dibuat (V) Alat Ukur(V)

(75)

4

60 R 219.88 219

40 S 214.02 213 0.48

25 T Error 215 e

5

60 R 220.3 216 1.95

25 S 215.21 209 2.89

10 T Error 213 e

Grafik Pengukuran Tegangan

1.Sampel 1 (L1 = 60 W; L2 = 60 W; L3 = 60 W)

Gambar 4.11 Grafik Sampel 1 Pengukuran Tegangan

(76)

Gambar 4.12 Grafik Sampel 2 Pengukuran Tegangan

3. Sampel 3 (L1 = 10 W; L2 = 10 W; L3 = 10 W)

(77)

Gambar 4.14 Grafik Sampel 4 Pengukuran Tegangan

5. Sampel 5 (L1 = 60 W; L2 = 25 W; L3 = 10 W)

(78)

Dari tampilan nilai arus normal akan tetapi masih terjadi error di V3, sehingga

keluaran yang keluarpun menjadi error.

Gambar 4.16 Tampilan lab view pengukuran motor 3 fasa

Tabel 4.4 Uji coba motor 3 fasa

Pada uji coba pengukuran arus dam tegangan motor 3 fasa, motor dihubung bintang.

No Fasa

Pengukuran Arus

FK(%)

Pengukuran Tegangan

FK(%) Alat (A) Alat Ukur(A) Alat(V) Alat Ukur(V)

1

R 1.14 1.03 9.60 223 218 2.24

S 1.21 1.20 0.08 218 210 3.67

(79)

Gamabar 4.16 grafik pengukuran arus motor 3 fasa

(80)

5.1. Kesimpulan

Dari hasil simulasi, pengamatan dan pengujian pada rancangan Monitoring Arus dan

Tegangan Pada Sistem Tenaga Listrik 3 phasa , dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

a. Telah diimplementasikan alat rancang bangun monitoring arus dan tegangan listrik

dengan menggunakan sensor arus SCT-013 dan sensor tegangan ZMPT101B.

b. Hasil pengukuran antara rancang bangun monitoring dan alat ukur power pad cukup

presisi, sehingga alat ini sudah dapat digunakan untuk diimplementasikan untuk

melakukan pengukuran real time. Hal itu dapat dilihat dari perbandingan pengukuran

antara kedua alat.

c. Dari hasil rancang bangun alat ini kita dapat mengetahui hal-hal yang dibutuhkan

dalam pengukuran sistem listrik 3 fasa diantaranya adalah:

i. Arus

ii. Tegangan

iii. Daya Aktif

iv. Daya Semu

v. Faktor Daya

(81)

ini, seperti penambahan menu suhu, harmonisa, daya semu dan lain-lain untuk

penunjang dalam pengambilan dan pengamatan data secara real time.

b. Bentuk alat perlu dikembangkan lagi agar lebih menarik dan mudah dalam

pemakaiannya, sehingga orang yang baru belajar dapat mengerti dan mampu dalam

penggunaannya.

c. Perlu ditambah mikro sd untuk penyimpanan data, agar data dapat tersipan untuk

(82)

1. Rangkuti, Syahban, 2011, ”Mikrokontroller ATMELAVR”, Informatika,

Bandung.

2. Grandjean, EkoNurmianto., Fitting The Task to the Man, 4th ed. Taylor &

Francis Inc. London, 1993.

3. Nurmianto, Eko, ErgonomiManusia, PeralatandanLingkungan, Jakarta:

PrestasiPustaka Publisher, 2004.

4. Bejo, Agus, RahasiaKemudahanBahasa C dalamMikrokontroler

ATMega8535 (Code VisionAVR),GrahaIlmu, Bandung, 2008.

5. Anonim. DS18S20b High-Precision 1-Wire Digital Thermometer.

www.maxim-ic.com.

6. Mismail, Budiono. 1998. Dasar-dasar RangkaianLogika Digital. Penerbit

ITB. Bandung.

7. Tobing, Bonggas L, Dasar Teknik Pengujian TeganganTinggi, Penerbit PT

Gramedia Pustaka Utama, Jakarta,

2003.

8.

(83)

9.

http://www.iseerobot.com/produk-1799-single-phase-ac-voltage-sensor-module-.html . DiaksesTanggal 26 April 2016.

10.http://ak67.wordpress.com/2009/07/15/one-wire/ DiaksesTanggal 29 April

(84)
(85)

#define led1 10 #define led2 11 #define led3 12

EnergyMonitor phase1; // Create an instance EnergyMonitor phase2;

EnergyMonitor phase3;

LiquidCrystal lcd (2,3,4,5,6,8,9);

float Irms1,Irms2,Irms3; long previousMillis = 0;

void setup() {

Serial.begin(57600); lcd.begin(20,4);

pinMode(led1, OUTPUT); pinMode(led2, OUTPUT); pinMode(led3, OUTPUT);

phase3.current(5, 60);//111.1); phase2.current(4, 60);//111.1); phase1.current(3, 60);//111.1);

(86)

Serial.print(Irms3);

phase1.calcVI(20,100); phase2.calcVI(20,100);

lcd.print("Energy Monitor");

(87)

} else{

digitalWrite(led1,LOW); }

if(V2>=10 || Irms2 >=1){ digitalWrite(led2,HIGH); }

else{

digitalWrite(led2,LOW); }

if(V3>=10 || Irms3 >=1){ digitalWrite(led3,HIGH); }

else{

digitalWrite(led3,LOW); }

currentMillis = millis();

(88)

Emon.cpp - Library for openenergymonitor Created by Trystan Lea, April 27 2010 GNU GPL

modified to use up to 12 bits ADC resolution (ex. Arduino Due) by boredman@boredomprojects.net 26.12.2013

Low Pass filter for offset removal replaces HP filter 1/1/2015 - RW

*/

//#include "WProgram.h" un-comment for use on older versions of Arduino IDE

#include "EmonLib.h"

#if defined(ARDUINO) && ARDUINO >= 100 #include "Arduino.h"

// Sets the pins to be used for voltage and current sensors

//---

void EnergyMonitor::voltage(unsigned int _inPinV, double _VCAL, double _PHASECAL)

{

inPinV = _inPinV; VCAL = _VCAL;

PHASECAL = _PHASECAL; offsetV = ADC_COUNTS>>1; }

void EnergyMonitor::current(unsigned int _inPinI, double _ICAL) {

inPinI = _inPinI; ICAL = _ICAL;

offsetI = ADC_COUNTS>>1; }

//---

// Sets the pins to be used for voltage and current sensors based on emontx pin map

//---

void EnergyMonitor::voltageTX(double _VCAL, double _PHASECAL) {

inPinV = 2; VCAL = _VCAL;

(89)

{

if (_channel == 1) inPinI = 3; if (_channel == 2) inPinI = 0; if (_channel == 3) inPinI = 1; ICAL = _ICAL;

offsetI = ADC_COUNTS>>1; }

// From a sample window of the mains AC voltage and current. // The Sample window length is defined by the number of half wavelengths or crossings we choose to measure.

//---

void EnergyMonitor::calcVI(unsigned int crossings, unsigned int timeout)

{

#if defined emonTxV3

int SupplyVoltage=3300; #else

int SupplyVoltage = readVcc(); #endif

unsigned int crossCount = 0; //Used to measure number of times threshold is crossed.

unsigned int numberOfSamples = 0; //This is to exit the while loop

unsigned long start = millis(); //millis()-start makes sure it doesnt get stuck in the loop if there is an error.

(90)

// 2) Main measurement loop

//---

start = millis();

while ((crossCount < crossings) && ((millis()-start)<timeout)) {

offsetV = offsetV + ((sampleV-offsetV)/1024); filteredV = sampleV - offsetV;

offsetI = offsetI + ((sampleI-offsetI)/1024); filteredI = sampleI - offsetI;

(91)

//---

phaseShiftedV = lastFilteredV + PHASECAL * (filteredV - lastFilteredV); half wavelengths which increases accuracy

if (lastVCross != checkVCross) crossCount++; }

//Calculation of the root of the mean of the voltage and current squared (rms)

//Calibration coefficients applied.

double V_RATIO = VCAL *((SupplyVoltage/1000.0) / (ADC_COUNTS)); Vrms = V_RATIO * sqrt(sumV / numberOfSamples);

double I_RATIO = ICAL *((SupplyVoltage/1000.0) / (ADC_COUNTS)); Irms = I_RATIO * sqrt(sumI / numberOfSamples);

//Calculation power values

realPower = V_RATIO * I_RATIO * sumP / numberOfSamples; apparentPower = Vrms * Irms;

powerFactor=(realPower / apparentPower)+0.06; Voltage=((Vrms*0.9973)-16.481);

if(Irms<=0.20){

Gambar

Gambar 2.12 Arduino UNO
Gambar 2.14  Front Panel Lab View
Gambar 2.15 Blok Diagram
Gambar 12. .
+7

Referensi

Dokumen terkait

Gambar 12 a dan b merupakan bentuk rancang bangun monitoring arus dan tegangan dimana terdapat tiga komponen penting yaitu sumber berupa baterai, sensor

Dari penelitian ini telah dibuat website monitoring penggunaan listrik 3 fasa pada gedung dengan fitur yaitu data dan grafik dari arus, tegangan, daya, energi, dan

Oleh karena itu, pada penelitian ini dibuat rancang bangun prototipe sistem realtime monitoring arus bocor pada isolator dengan menggunakan sensor arus, NodeMCU

Rancang bangun alat Sistem Proteksi Daya Listrik ini menggunakan mikrokontroler Arduino Uno sebagai kendali dimana akan digunakan untuk mengolah sinyal input

Tujuan dalam pembuatan Tugas Akhir ini adalah seperti yang dijelaskan di bawah ini, merancang dan realisasi system monitoring arus, tegangan, fasa,daya dan suhu

Gambar 12 a dan b merupakan bentuk rancang bangun monitoring arus dan tegangan dimana terdapat tiga komponen penting yaitu sumber berupa baterai, sensor

Febrianto 3 Rancang Bangun Sistem Akusisi Data Arus, Getaran dan Suhu untuk Monitoring Motor Listrik Oleh Ahsanu Amala 612019033 Tugas akhir ini telah diterima dan disahkan

Rancang Bangun Sistem Akuisisi Data Arus, Getaran dan Suhu untuk Monitoring Motor Listrik Ahsanu Amala, Lukas B.. Kleyner, “Practical Reliability Engineering”, John Wiley & Sons,