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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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).
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:
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,
• 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
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
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)
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
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.
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
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 %
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
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 =
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
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) ,
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
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
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
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
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
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.
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
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.
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
pada lembar kerja blok diagram. Contoh dari functions pallete ditunjukkan pada
Gambar 13.
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
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
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
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.
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
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
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
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
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);
}
Serial.print(';');
unsigned long currentMillis;
// print the results to the serial monitor:
currentMillis = millis();
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
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
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.
Gambar 3.8 Blok diagram 2
Gambar 3.11 Blok diagram 4
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.
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
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)
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
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
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
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
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);
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
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;
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){
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/
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.
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
Tabel 4.3 Hasil pengukuran Arus Alat yang dibuat (A) Alat Ukur(A)
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)
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)
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)
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
Gambar 4.12 Grafik Sampel 2 Pengukuran Tegangan
3. Sampel 3 (L1 = 10 W; L2 = 10 W; L3 = 10 W)
Gambar 4.14 Grafik Sampel 4 Pengukuran Tegangan
5. Sampel 5 (L1 = 60 W; L2 = 25 W; L3 = 10 W)
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
Gamabar 4.16 grafik pengukuran arus motor 3 fasa
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
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
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.
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
#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);
Serial.print(Irms3);
phase1.calcVI(20,100); phase2.calcVI(20,100);
lcd.print("Energy Monitor");
} 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();
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;
{
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.
// 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;
//---
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){