RANCANG BANGUN ALAT PENGENDALI OTOMATIS PADA PEMAKAIAN DAYA LISTRIK BERBASIS MIKROKONTROLER
ARDUINO R3
TUGAS AKHIR
SYARIF HIDAYAT 162408018
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2019
RANCANG BANGUN ALAT PENGENDALI OTOMATIS PADA PEMAKAIAN DAYA LISTRIK BERBASIS MIKROKONTROLER
ARDUINO R3
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya
SYARIF HIDAYAT 162408018
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2019
RANCANG BANGUN ALAT PENGENDALI OTOMATIS PADA PEMAKAIAN DAYA LISTRIK BERBASIS MIKROKONTROLER
ARDUINO R3
ABSTRAK
Telah dilakukan pembuatan Alat Pengendali Otomatis Pada Pemakaian Daya Listrik menggunakan sensor ACS712 dan ZMPT101B berbasis Arduino Uno R3 ATmega 328P.
Penggunaan sensor ACS712 sebagai pendeteksi arus beban pada listrik dan mengaktifkan buzzer sebagai alarm peringatan. Penggunaan sensor ZMPT101B sebagai pendeteksi tegangan dan mengaktifkan buzzer sebagai alarm peringatan. Metode yang digunakan meliputi perancangan, pembuatan dan pengujian alat. Cara kerja alat ialah mengendali beban listrik secara realtime dan akan ditampilkan high pada saat arus dan tegangan berlebih terdeteksi dan akan menampilkan low pada saat arus dan tegangan tidak terdeteksi. Arduino Uno R3 digunakan untuk memproses keadaan tersebut, sehingga pada saat terdeteksi gas dan api, buzzer akan mengeluarkan bunyi peringatan.
Kata Kunci : Arduino R3, Buzzer, LCD, Sensor ACS712, Sensor ZMPT101B
DESIGN AND DEVELOPMENT OF AUTOMATIC CONTROL TO USE THE POWER OF ELECTRICITY BASED ON ARDUINO R3
MICROCONTROLLER
ABSTRACT
The manufacture of an Automatic Control Tool for Electric Power Usage has been made using the ACS712 and ZMPT101B sensors based on Arduino Uno R3 ATmega 328P. The use of the ACS712 sensor as a detector of load current on electricity and activates the buzzer as a warning alarm. The use of the ZMPT101B sensor as a voltage detector and activates the buzzer as a warning alarm. The methods used include designing, manufacturing and testing tools. The workings of the tool are to control the electrical load in realtime and will be displayed high when excess current and voltage are detected and will display low when the current and voltage are not detected. Arduino Uno R3 is used to process the situation, so that when gas and fire are detected, the buzzer will issue a warning sound.
Keywords: Arduino R3, Buzzer, LCD, Sensor ACS712, Sensor ZMPT101B
PERNYATAAN ORISINALITAS
RANCANG BANGUN ALAT PENGENDALI OTOMATIS PADA PEMAKAIAN DAYA LISTRIK BERBASIS MIKROKONTROLER
ARDUINO R3
TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 15 Juli 2019
Syarif Hidayat 162408018
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis mengucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, dengan limpahan berkat-nya penyusun Laporan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dalam waktu yang ditetapkan. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu penulis dalam penyelesaian Laporan Tugas Akhir ini yaitu kepada :
1. Kedua orangtua penulis Bapak Sudarto dan Ibu Sri Murni yang sangat penulis cintaidan sayangi. Terima kasih banyak atas kasih sayang, pengorbanan, kesabaran, doa, dan motivasi yang diberikan kepada penulis.
2. Bapak Awan Maghfirah S.Si, MSi selaku Dosen Pembimbing yang telah
membimbing dan mengarahkan kepada penulis dalam menyelesaikan Laporan Tugas Proyek ini.
3. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Dr. Sahrman Gea Ph.D selaku pembantu Dekan III Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng. Sc selaku Ketua Program Studi D-3 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
6. Seluruh Staf Pengajar/Pegawai Program Studi D-3 Fisika yang telah memberikan petunjuk dan arahan selama dalam perkuliahan.
7. Teman-teman dan para sahabat yang telah menjadi keluarga kedua penulis selama ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Laporan Tugas Proyek ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dari para pembaca.
Medan, Juli 2019
SYARIF HIDAYAT 162408018
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ...ii
PENGHARGAAN ... iii
DAFTAR ISI... iv
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR TABEL ...vii
BAB1 PENDAHULUAN...1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 1
1.3 Tujuan Penelitian ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Metode Penelitian ... 2
1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA... 4
2.1 Mikrokontroler Arduino Uno ... 4
2.1.1 Arduino Uno ... 5
2.1.2 Sumber ( Catu Daya) ... 5
2.1.3 Memory ... 6
2.1.4 Input dan Output ... 6
2.1.5 Komunikasi ... 7
2.1.6 Bahasa Pemrograman Arduino ... 7
2.2 Sensor ACS712 ... 8
2.3 Sensor ZMPT101B ... 9
2.4 LCD (Liquid Cristal Display) ... 9
2.5 Buzzer ... 10
2.6 Solid State Relay……….11
BAB 3 PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI... 13
3.1 Perancangan ... 13
3.1.1 Blok Diagram Sistem ... 13
3.1.2 Flowchart Alat ... 14
3.2 Gambar Rangkaian... 15
3.2.1 Rangkaian Arduino ... 15
3.2.2 Rangkaian Arduino dengan LCD... 15
3.2.3 Rangkaian Arduino dengan Sensor ACS712 dan Sensor ZMPT101B ... 16
3.2.4 Rangkaian Arduino dengan Sensor ACS712 dan Buzzer ... 17
3.2.5 Rangkaian Keseluruhan Sistem ... 17
3.3 Pengujian Sistem ... 18
3.3.1 Pengujian Arduino Uno ... 18
3.3.5 Pengujian LCD... 18
3.3.6 Pengujian Buzzer ... 20
3.4 Tampilan Keseluruhan Alat ... 21
3.5 Langkah-Langkah Pembuatan Layout PCB Rangkaian Keseluruhan Sistem ... 21
BAB IV ANALISA DATA...24
4.1 Hasil dan Pengukuran...24
4.1.1 Pengukuran Sensor Tegangan ZMPT 101B... 24
4.1.2 Pengukuran Sensor Arus ACS712...25
4.1.3 Pengujian Seluruh Alat... 26
4.2 Analisis Dan Pembahasan... 26
4.2.1 Kalibrasi Sensor Tegangan ZMPT 101B... 26
4.2.2 Kalibrasi Sensor Arus ACS712...28
4.3 Program Keseluruhan ...30
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 33
5.1 Kesimpulan ... 33
5.2 Saran ... 33
DAFTAR PUSTAKA ... ix
LAMPIRAN... x 1. Data Sheet Arduino Uno
2. Data Sheet Sensor ACS712 3. Data Sheet Sensor ZMPT101B 4. Data Sheet LCD 16x2
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Skematik Arduino Uno R3 ... 6
Gambar 2.2 Skematik Sensor ACS712 ... 9
Gambar 2.3 Skematik ZMPT101B ... 9
Gambar 2.4 Skematik LCD... 9
Gambar 2.5 Skematik Buzzer ... 11
Gambar 2.6 Skematik SSR ... 12
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem ... 13
Gambar 3.2 Flowchat Sistem ... 14
Gambar 3.3 Rangkaian Arduino ... 15
Gambar 3.4 Rangkaian Arduino dengan LCD ... 16
Gambar 3.5 Rangkaian Arduino dengan Sensor ACS712 dan ZMPT101B ... 16
Gambar 3.6 Rangkaian Arduino dengan Sensor ACS71 dan Buzzer ... 17
Gambar 3.7 Rangkaian Keseluruh Sistem ... 18
Gambar 3.8 Hasil Pengujian LCD ... 20
Gambar 3.9 Keseluruhan Alat... 21
Gambar 3.10 Layout Keseluruhan PCB... 22
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 3.1 Pengujian output pin Arduino Uno ... 18 Tabel 3.2 Hubungan Pin ke LCD ... 19 Tabel 3.3 Pengujian Buzzer ... 20
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penggunaan energi listrik untuk keperluan rumah tangga merupakan salah satu penggunaan energi listrik terbesar di Indonesia. Peralatan elektronik merupakan peralatan yang membutuhkan energi listrik. Oleh sebab itu, seiring meningkatnya kebutuhan penggunaan energi listrik maka dibutuhkan suatu alat yang dapat memproteksi peralatan elektronik dari bahaya kebakaran akibat dari pemakaian energi listrik berlebihan yang mengakibatkan hubung singkat yang akan menyebabkan kebakaran. Sensor arus ACS712ELCTR-05B-T membaca arus listrik yang mengalirinya dan menghasilkan tegangan dari 2,5VDC-4,88VDC. Dengan tegangan referensi yang dihasilkan oleh ACS712ELCTR- 05B-T, maka dapat dijadikan sebagai pengendali atau pembatas arus. Alat ini bekerja berdasarkan kenaikan arus listrik yang melewati sensor ACS712ELCTR-05B-T akibat dari penggunaan peralatan elektronik rumah tangga. Alat ini mampu untuk membatasi pemakaian arus listrik yang terpakai dengan rangkaian rele sebagai pengendalinya. Sedangkan untuk menampilkan konsumsi listrik digunakan rangkaian LCD. Sistem kelistrikan pada saat ini mengalami perkembangan teknologi informasi sangat pesat khususnya dalam bidang monitoring kelistrikan. Monitoring dalam hal ini adalah bagaimana melakukan monitoring daya pada perangkat listrik. Kegiatan manusia saat ini sangat membutuhkan efisiensi dan kemudahan salah-satunya dalam hal memantau penggunaan listrik jarak jauh tanpa harus berada pada lokasi penggunaan listrik sehingga dapat menghemat waktu dan tenaga. Pada zaman modern saat ini menunjukkan semakin pentingnya kemudahan yang menyebabkan kebutuhan untuk mengontrol berbagai alat listrik tidak hanya dilakukan dengan mengharuskan seseorang berada di dekat piranti atau perangkat listrik tersebut dan menekan tombol saklar on/off tetapi bisa juga dilakukan dari jarak jauh. Salah satu contohnya adalah kebutuhan peralatan elektronik atau listrik yang ada dirumah. Seperti menyalakan kipas angin, tv, radio, dan sebagainya. Kegiatan itu semua lebih praktis jika bisa dikontrol dan dikendalikan dengan baik melalui alat kendali berbasis TCP/IP.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang, maka permasalahan yang dikaji adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana sistem kerja dari Alat Pengendali Otomatis pada pemakaian Daya Listrik ?
2. Bagaimana cara perancangan dan pembuatan Alat Pengendali Otomatis pada pemakaian Daya Listrik?
3. Bagaimana mengaplikasikan mikrokontroller Arduino Uno sebagai pengontrol, penerima, dan pengolah data pada sistem elektronika pada Pengendali Otomatis pada pemakaian Daya Listrik?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Memanfaatkan Sensor ACS712 dan Sensor ZMPT101B sebagai pengendali otomatis pada pemakaian daya listrik.
2. Mengetahui dan memahami mikrokontroller Arduino Uno secara umum, sensor yang digunakan, serta komponen yang terdapat pada pembuatan alat.
3. Memanfaatkan mikrokontroller Arduino Uno sebagai pengontrol, penerima dan pengolah data pada Alat Pengendali Otomatis Pada Pemakaian Daya Listrik.
1.4 Batasan Masalah
Dalam perancangan dan pembuatan tugas akhir ini di berikan batasan batasan masalah sebagai berikut :
1. Perancangan dan pembuatan alat ini berbasis mikrokontroller Arduino Uno.
2. Sensor yang digunakan adalah Sensor ACS 712 yang berfungsi untuk mendeteksi arus beban pada listrik, dan Sensor ZMPT101B yang berfungsi untuk mendeteksi tegangan. jika arus dan tegangan berlebih pada pemakaian daya listrik maka sensor akan mengirimkan data yang nantinya akan diproses oleh Arduino Uno.
3. Alat ini diterapkan di dalam rumah
1.5 Metodologi Penelitian
Metodologi yang digunakan dalam penyelesaian tugas akhir ini meliputi : 1. Studi Literatur
Studi literatur dimaksudkan untuk mencari referensi dan mempelajarinya guna mendukung dalam perancangan tugas akhir.
2. Perancangan Sistem
Pada tahap ini dilakukan perancangan rangkaian sitem dan blok diagram.
3. Perancangan dan Pembuatan Alat
Pada tahap ini dilakukan perancangan dan pembuatan Alat Pengendali
Otomatis Pada Pemakaian Daya Listrik Berbasis Arduino R3.
4. Analisis dan Pengujian
Analisis dan pengujian dimaksudkan untuk mengetahui sejauh mana alat yang dibuat pada tugas akhir ini dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan.
5. Penyusunan Laporan
Tahap akhir pada tugas akhir ini adalah penyusunan laporan dengan tahap tahap diatas.
1.6 Sistematika Penulisan
Berikut merupakan sistem penulisan yang digunakan dalam penyusunan laporan tugas akhir :
1. BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi penjelasan mengenai latar belakang pemilihan judul, batasan
masalah, motivasi dan tujuan tugas akhir, sasaran tugas akhir, metode tugas akhir dan sistematika penulisan.
2. BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi landasan teori yang menjadi referensi utama dalam penulisan tugas akhir. Teori yang dibahas berhubungan dengan sistem yang akan dibuat dan juga yang akan digunakan untuk kepentingan analisis dan perancangan.
3. BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI
Bab ini membahas tentang perancangan prototipe alat, pembuatan rangkaian prototipe, blok diagram, pengukuran dan cara kerja rangkaian yang dapat menghasilkan Alat Pengendali Otomatis Pada Pemakaian Daya Listrik Berbasis Arduino R3.
4. BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dari pengujian dan saran masukan untuk mengembangkan dan melengkapi sistem yang sudah dibangun untuk masa yang mendatang.
DAFTAR PUSTAKA
Pada bagian ini akan dipaparkan tentang sumber-sumber literatur yang digunakan dalam pembutan Projects.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mikrokontroler Arduino Uno
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input-output.Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen- elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan output spesifikasi berdasarkan inputan yang diterima dan program yang dikerjakan.
Mikrokontroler merupakan komputer di dalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektivitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronika yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini.
Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidak akan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama, yang terdiri dari 4 bagian, yaitu:
1. Prosesor, yaitu mikrokontroler itu sendiri.
2. Rangkaian reset agar mikrokontroler dapat menjalankan program mulai dari awal.
3. Rangkaian clock, yang digunakan untuk memberi detak pada CPU.
4. Rangkaian catu daya, yang digunakan untuk memberi sumber daya.
Mikrokontroler terdiri dari berbagai jenis mikrokontroler yang umum digunakan.Dalam penelitian ini menggunakan jenis mikrokontroler Arduino.Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang didalamnya terdapat komponen utama, yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IC (integrated circuit) yang bisa deprogram menggunakan komputer.tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronika dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai dengan yang diinginkan. Jadi mikrokontroler bertugas sebagai
„otak‟ yang mengendalikan input, proses dan output sebuah rangkaian elektronik. Secara umum, Arduino terdiri dari dua bagian, yaitu:
1. Hardware berupa papan input/ output (I/O) yang open source.
2. Software Arduino yang juga open source, meliputi software Arduino IDE untuk menulis program dan driver untuk koneksi dengan computer.
2.1.1 Arduino Uno
Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berbasis ATmega328 yang memiliki 14 pin digital input/output (di mana 6 pin dapat dignakan sebagai output PWM), 6 input analog, clock speed 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Board ini menggunakan daya yang terhubung ke komputer dengan kabel USB atau daya eksternal dengan adaptor AC-DC atau baterai.Arduino Uno adalah pilihan yang baik untuk pertama kali atau bagi pemula yang ingin mengenal Arduino.Di samping sifatnya yang reliable juga harganya murah. Spesifikasi Board Arduino Uno:
Mikrokontroler ATmega 328
Tegangan Operasi 5V
Tegangan Input 7-12V
Batas Tegangan Input 6-20V
Pin Digital I/O 14 (di mana 6 pin output PWM)
Pin Analog Input 6
Arus DC per I/O Pin 40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V
Flash Memory 32 kB (ATmega328), di mana 0,5 kB digunakan oleh bootloader
SRAM 2 kB (ATmega328)
EPROM 1 kB (ATmega328)
Clock 16 MHz
2.1.2 Sumber (Catu Daya)
Arduino dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal.Sumber daya dipilih secara otomatis.Sumber daya eksternal (non-USB) dapat berasal dari adapter AC-ke-DC atau baterai. Adaptor ini dapat pada power pin (Gnd dan Vin).
Board Arduino Uno dapat beroperasi pada pasokan eksternal dari 6 sampai 20 volt. Jika suplai kurang 7V.meskipun, pin 5V dapat disuplai kurang dari lima volt, board mugkin tidak stabil. Jika menggunakan tegangan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan merusak board.Kisaran yang disarankan adalah 7 sampai 12 volt.
Gambar 2.1 Skematik Arduino
2.1.3 Memory
ATmega328 mempunyai memori 32 kB (dengan 0.5 kB digunakan untuk bootloader), juga mempunyai 2 kB SRAM dan 1 kB EPROM .
2.1.4 Input dan Output
Setiap pin digital pada board Arduino Uno dapat digunakan sebagai input dan output.
Dengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Pin-pin ini beroperasi pada tegangan 5 volts.Setiap pin mampu memberikan atau menerima arus maksimum dan memiliki resistor pull-up internal (secara default tidak terhubung) dari 20-50 KΩ. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:
Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) data serial TTL. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip ATmega8U2 USB-to- TTL Serial.
Interupsi Eksternal: 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interrupt pada nilai yang rendah, tepi naik atau turun, atau perubahan nilai.
PWM 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan 8-bit output PWM dengan fungsi analogWrite().
SPPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan library SPI.
LED: 13. Terdapat LED pin digital 13 pada board. Ketika pin bernilai TINGGI (HIGH), LED menyala (ON), ketika pin bernilai rendah (LOW), LED akan mati (OFF).
Arduino Uno memiliki 6 input analog, berlabel A0 sampai A5, yang masing-masing menyediakan 10 bit resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default, 5 volt dari Ground.
2.1.5 Komunikasi
Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan computer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya.ATmega328 menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia di pin digital 0 (RX) dan 1 (TX).
2.1.6 Bahasa Pemrograman Arduino
Banyak bahasa pemrograman yang biasa digunakan untuk program mikrokontroler, misalnya bahasa assembly.Namun dalam pemrograman Arduino bahasa yang dipakai adalah bahasa C. Bahasa C adalah bahasa yang sangat lazim dipakai sejak awal computer diciptakan dan sangat berperan dalam perkembangan software.Di internet banyak Library Bahasa C untuk Arduino yang bisa didownload dengan gratis.Setiap library Arduino biasanya disertai dengan contoh pemakaiannya, keberadaan library-library ini bukan hanya membantun kita membuat proyek mikrokontroler, tetapi bisa dijadikan sarana untuk mendalami pemrograman Bahasa C pada mikrokontroler. Berikut ini adalah penjelasan mengenai karakter bahasa C dan software Arduino:
a. Struktur : Setiap program Arduino (biasa disebut sketch) mempunyai dua buah fungsi yang harus ada.
Void setup() { }
Semua kode di dalam kurung kurawal akan dijalankan hanya satu kali ketika program Arduino dijalankan untuk pertama kalinya.
Void loop() { }
Fungsi ini akan dijalankan setelah setup (fungsi void setup) selesai. Setelah dijalankan satu kali fungsi ini akan dijalankan lagi, dan lagi secara terus-menerus sampai catu daya (power) dilepaskan.
b. Syntax : Berikut ini adalah elemen bahasa C yang dibutuhkan untuk format penulisan.
//(komentar satu baris)
/* */(komentar banyak baris)
{ } (kurung kurawal)
; (titik koma)
c. Variabel : Sebuah program secara garis besar dapat didefenisikan sebagai instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas. Variable inilah yang digunakan untuk memindahkannya. Integer, Long, Boolean, Float, Char, Byte, Unsignt int, Unsign long, Double, String, Array.
d. Operator Matematika : operator yang digunakan untuk memanipulasi angka.
e. Operator Pembanding : digunakan untuk membandingkan nilai logika.
f. Struktur Pengaturan : Program sangat tergantung pada pengaturan apa yang akan dijalankan berikutnya, berikut ini elemen dasar pengaturan: if…else dan for.
g. Digital :
PinMode(pin, mode)
digitalWrite(pin, value)
digitalRead(pin)
h. Analog :Arduino adalah mesin digital, tetapi mempunyai kemampuan untuk beroperasi di dalam analog.
analogWrite(pin, value)
analogRead(pin)
2.2 Sensor Arus (ACS 712)
Sensor ACS712 adalah merupakan sensor untuk mendeteksi arus. Penggunaan sensor arus ACS712 ini Kebanyakan memiliki kekurangan yakni nilai arus yang di dapatkan dari sensor tidak linear sehingga terkadang kita membutuhkan tingkat linear yang lebih tinggi.
Sebelum membahas lebih lanjut, akan di jelaskan terlebih dahulu tentang sensor arus ACS712. ACS712 ini memiliki tipe variasi sesuai dengan arus maksimal yakni 5A, 20A, 30A. ACS712 ini menggunakan VCC 5V. ACS712 adalah sensor arus yang bekerja berdasarkan efek medan. Sensor arus ini dapat digunakan untuk mengukur arus AC atau DC.
Modul sensor ini telah dilengkapi dengan rangkaian penguat operasional, sehingga sensitivitas pengukuran arusnya meningkat dan dapat mengukur perubahan arus yang kecil.
Sensor ini digunakan pada aplikasi-aplikasi di bidang industri, komersial, maupun komunikasi.
Gambar 2.2 Skematik Sensor ACS712
2.3 Sensor Tegangan ( ZMPT101B )
Modul sensor ZMPT101B adalah sensor tegangan yang dapat mengukur tegangan dari 0- 1000V. Prinsip kerja dari sensor ini adalah dengan menurunkan tegangan masukan menggunakan step down transformator, kemudian dengan masuk ke op-amp dan akan didapat nilai keluaran yang stabil tergantung dari nilai masukannya. Modul sensor ZMPT101B memiliki dimensi yang kecil, akurasi pengukuran yang tinggi, dan konsistensi keluaran yang stabil untuk pengukuran tegangan dan daya. Modul sensor ini biasanya digunakan untuk pengukuran daya/energi, perlengkapan rumah tangga, dan perlengkapan industri.
Gambar 2.3. Skema Rangkaian Modul Sensor ZMPT101B
2.4 LCD ( Liquid Cristal Display)
LCD merupakan sebuah komponen yang sering digunakan dalam aplikasi mikrokontroler.
Arduino mendukung LCD keluarga Hitachi HD44780. Untuk aplikasi yang menggunakan LCD dibutuhkan pula sebuah potensiometer yang digunakan untuk mengatur tingkat kecerahan dari karakter yang akan ditampilkan di LCD.
Gambar 2.4 Skematik LCD 16 x 2
LCD dapat bekerja dengan tegangan sebesar 5 Volt yang didapat dari keluaran mikrokontroler, untuk itu biasanya LCD dihubungkan dengan mikrokontroler. LCD yang
paling banyak digunakan saat ini ialah LCD M16632 refurbish karena harganya cukup murah. LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen.
Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul- molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan. Fungsi Pin LCD (Liquid Cristal Display) 16x2 :
1. DB0 – DB7 adalah jalur data (data bus) yang berfungsi sebagai jalur komunikasi untuk mengirimkan dan menerima data atau instruksi dari mikrokontrooler ke modul LCD.
2. RS adalah pin yang berfungsi sebagai selektor register (register sellect) yaitu dengan memberikan logika low (0) sebagai register perintah dan logika high (1) sebagai register data.
3. R/W adalah pin yang berfungsi untuk menentukan mode baca atau tulis dari data yang terdapat pada DB0 – DB7. Yaitu dengan memberikan logika low (0) untuk fungsi read dan logika high (1) untuk mode write.
4. Enable (E), berfungsi sebagai Enable Clock LCD, logika 1 setiap kali pengiriman atau pembacaan data.
2.5 Buzzer
Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan digunakan adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya.
Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan Beeper.
Buzzer yang menggunakan efek Piezoelectric untuk menghasilkan suara atau bunyinya.
Tegangan listrik yang diberikan ke bahan Piezoelectric akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut kemudian diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia dengan menggunakan diafragma dan resonator.
Gambar 2.5 Skematik Buzzer
2.6 Solid State Relay
solid state relay sebenarnya sama saja dengan relay elektromekanik yaitu sebagai saklar elektronik yang biasa digunakan atau diaplikasikan di industri-industri sebagai device pengendali. Namun relay elektro mekanik memiliki banyak keterbatasan bila dibandingkan dengan solid state relay, salah satunya seperti siklus hidup kontak yang terbatas, mengambil banyak ruang, dan besarnya daya kontaktor relay. Karena keterbatasan ini, banyak produsen relay menawarkan perangkat solid state relay dengan semikonduktor modern yang menggunakan SCR, TRIAC, atau output transistor sebagai pengganti saklar kontak mekanik. Output device (SCR, TRIAC, atau transistor) adalah optikal yang digabungkan sumber cahaya LED yang berada dalam relay. Relay akan dihidupkan dengan energi LED ini, biasanya dengan tegangan power DC yang rendah.
Isolasi optik antara input dan output inilah yang menjadi kelebihan yang ditawarkan oleh solid state relay bila dibanding relay elektromekanik. Namun relay elektro mekanik memiliki banyak keterbatasan bila dibandingkan dengan solid state relay, salah satunya seperti siklus hidup kontak yang terbatas, mengambil banyak ruang, dan besarnya daya kontaktor relay. Solid state relay itu juga berarti relay yang tidak mempunyai bagian yang bergerak sehingga tidak terjadi aus. Solid state relay juga mampu menghidupkan dan mematikan dengan waktu yang jauh lebih cepat bila dibandingkan dengan relay elektromekanik. Juga tidak ada pemicu percikan api antar kontak sehingga tidak ada masalah korosi kontak. Namun solid state relay masih terlalu mahal untuk dibuat dengan rating arus yang sangat tinggi. Sehingga, kontaktor elektromekanik atau relay konvensional masih terus mendominasi aplikasi-aplikasi di industri saat ini.
Gambar 2.6 Rangkaian SSR
BAB III
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI
3.1 Perancangan
Perancangan merupakan suatu tahap yang sangat penting didalam penyelesaian pembuatan suatu alat ukur. Pada perancangan dan pembuatan alat ini akan ditempuh bebrapa langkah yang termasuk kedalam langkah perancangan antara lain pemiihan komponen yang sesaui dengan kebutuhan serta pembuatan alat. Dalam perancangan ini dibutuhkan bebrapa petunju yang menunjang pembuatan alat seperti buku teori, data sheet atau buku lainnya.
Dimana buku petunjuk tersebut memuat teori-teori perancangan maupun spesifikasi komponen yang akan digunakan dalam pembuatan alat, melakukan percobaan serta pengujian alat.
Tujuan perancangan adalah untuk memudahkan dalam pembuatan suatu alat serta mendapatkan suatu alat yang baik seperti yang diharapkan dengan memperhatikan penggunaan komponen dengan harga ekonomis serta mudah didapat dipasasaran. Selain itu, perancangan juga bertujuan untuk membuat solusi dari suatu permasalahan dengan penggabungan prinsip-prinsip elektronik dan mekanik, serta degan literature dengan proyek yang ada.
3.1.1 Diagram Blok Sistem
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Sistem SENSOR ZMPT101B
SENSOR ACS712
A R D U U N I O
N O
LCD
BUZZER SSR PSU
Berdasarkan diagram blok diatas terdapat beberapa komponen yang fungsinya sebagai berikut :
1. PSU : Sebagai sumber tegangan untuk mengaktifkan mikrokontroler arduino R3.
2. Arduino : berfungsi sebagai mikrokontroler yang memproses output sensor.
3. Sensor ACS712 : berfungsi sebagai pendeteksi arus.
4. Sensor ZMPT101B : berfungsi sebagai pengukur tegangan arus AC.
5. LCD : berfungsi sebagai display atau penampil data yang berupa karakter.
6. Buzzer : berfungsi sebagai indikator alarm jika terdeteksi tegangan dan arus.
7. SSR : berfungsi mengontrol arus listrik tanpa adanya peregerakan mekanis.
3.1.2 Flowchart Alat
Tidak
Ya
Gambar 3.2 Flowchat Sistem Mulai
i
Inisialisasi Sensor
Baca Sensor ACS712 dan Sensor ZMPT101B
Arus/
Tegang an terdetek
<200v Buzzer Mati, TampilanLCD = LOW
>200v Buzzer Nyala, Tampilan LCD =HIGH
END
3.2 Gambar Rangkaian
3.2.1 Gambar Rangkaian Arduino Uno
Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328 (datasheet). Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC. Skematik rangkaian arduino seperti pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Rangkaian Arduino Uno
3.2.2 Rangkaian Arduino Uno dan LCD
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan. Rangkaiannya seperti pada Gambar 3.4
Gambar 3.4 Rangkaian Arduino dengan LCD
3.2.3 Gambar Rangkaian Arduino Uno dengan Sensor ACS 712 dan Sensor ZMPT101B ACS712 adalah Hall Effect current sensor. Hall effect allegro ACS712 merupakan sensor yang presisi sebagai sensor arus AC atau DC dalam pembacaan arus didalam dunia industri, otomotif, komersil dan sistem-sistem komunikasi. Sensor arus listrik ACS712 30A sangat banyak di gunakan di sistem kendali automasi, contoh nya adalah sistem keamanan arus beban pada listrik, monitoring beban arus jarak jauh, kwh meter dan lain lain. Sensor Tegangan AC ZMPT101B adalah module yang digunakan untuk mengukur Tegangan AC 1 Fasa . Sensor Tegangan ZMPT101B dirancang dengan menggunakan transformator sehingga hanya dapat digunakan untuk membaca tegangan AC.
Rangkaian seperti gambar 3.5
Gambar 3.5 Rangkaian Arduino dengan Sensor ACS 712 dan ZMPT 101B
3.2.4 Gambar Rangkaian Arduino Uno dengan Sensor ACS 712 dan Buzzer
ACS712 adalah Hall Effect current sensor. Hall effect allegro ACS712 merupakan sensor yang presisi sebagai sensor arus AC atau DC dalam pembacaan arus didalam dunia industri, otomotif, komersil dan sistem-sistem komunikasi. Sensor arus listrik ACS712 30A sangat banyak di gunakan di sistem kendali automasi, contoh nya adalah sistem keamanan arus beban pada listrik, monitoring beban arus jarak jauh, kwh meter dan lain lain. Buzzer merupakan sebuah komponen elektronika yang masuk dalam keluarga transduser, yang dimana dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Nama lain dari komponen ini disebut dengan beeper. Dalam kehidupan sehari – hari, umumnya digunakan untuk rangkaian alarm pada jam, bel rumah, perangkat peringatan bahaya, dan lain sebagainya.
Rangkaian seperti gambar 3.6
Gambar 3.6 Rangkaian Arduino dengan ACS 712 dan Buzzer
3.2.5 Rangkaian Keseluruhan Sistem
Gambar 3.7 adalah gambar keseluruhan rangkaian sistem alat pengendali otomatis pada pemakaian daya listrik. Dengan memanfaatkan ArduinoUno sebagai pengatur setiap komponen yang digunakan. Sensor ACS712 dan Sensor ZMPT101B untuk mengendalikan pemakaian daya listrik.
Gambar 3.7 Rangkaian Keseluruhan Sistem
3.3 Pengujian Sistem
3.3.1 Pengujian Arduino Uno
Pengujian Arduino Uno dilakukan dengan cara pengukuran output pin arduino uno.
Berikut tabel pengujian arduino uno :
Tabel 3.1 Pengujian output pin Arduino Uno
PIN Vout
VCC ( 5 V ) 4,98 V
3,3 V 3.29 V
Reset ( Tidak Ditekan ) 4,98 V
Reset ( Ditekan ) 0,01 V
Analog ( high ) 4,98 V
Analog ( low ) 0,01 V
Digital ( high ) 4,98 V
Digital ( low ) 0,01 V
3.3.2 Pengujian LCD (Liquid Cristal Display)
Pengujian LCD dilakukan dengan merangkai LCD ke arduino dan menampilkan suatu karakter. Seperti pada table 3.3.
Pin LCD Pin Arduino
1 (GND) GND
2 (VCC) VCC (5V)
3 (VEE) V out (Potensio)
4 (RS) Pin 3
5 (RW) GND
6 (EN) Pin 4
7 (D0) -
8 (D1) -
9 (D2) -
10 (D3) -
11 (D4) Pin 5
12 (D5) Pin 6
13 (D6) Pin 7
14 (D7) Pin 8
15 (A) VCC (5V)
16 (K) GND
Tabel 3.3 Hubungan pin LCD ke Arduino
Pada pengujian rangkaian LCD, LCD dihubungkan pada pin digital 3, 4, 5, 6, 7, 8, yang merupakan pin I/O. Pengujian LCD adalah dengan cara memprogram LCD dengan software Arduino.cc bahasa C yang didalamnya terdapat command tersebut.
#include<LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(3, 4, 5, 6, 7, 8);
void setup()
{ lcd.begin(16, 2); } void loop()
{
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("SYARIF HIDAYAT");
delay (500);
}
Setelah itu program akan diupload atau dikirimkan kedalam arduino dan hasilnya layar LCD akan menampilkan tulisan SYARIF HIDAYAT sampai catu daya dilepas.
Cara kerja LCD 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 dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah dan intruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dan lain-lain). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar.
Hasil yang ditampilkan pada layar LCD seperti pada Gambar 3.8
Gambar 3.8 Hasil Pengujian LCD
3.3.3 Pengujian Buzzer
Pengujian ini dilakukan dengan cara melihat status buzzer apakah aktif atau tidak saat sensor mendeteksi gas dan api. Dari hasil pengujiab tersebut didapatkan bahwa disaat sensor mendeteksi gas dan api, buzzer aktif.
Tabel 3.4 Pengujian Buzzer
Kondisi Vout
Tegangan>200V Hidup
Tegangan <200V Mati
3.4 Tampilan Keseluruhan Alat
Gambar 3.9 Keseluruhan Alat
3.5 Langkah-langkah Pembuatan Layout PCB Rangkaian Keseluruhan Sistem
1. Pembuatan rangkaian menggunakan aplikasi EAGLE (Easily Applicable Graphical Layout Editor), merupakan sebuah aplikasi untuk mendesain skematik elektronika maupun PCB (Printed Circuit Board).
2. Buka aplikasi eagle, kemudian klik file → New. Maka akan muncul lembar skematik kerja eagle yang baru.
3. Klik ikon Add , yang berfungsi untuk mencari simbol komponen-komponen elektronika yang dibutuhkan. Adapun komponen elektronika yang digunakan yaitu :
Arduino Uno
LCD 16x2
Sensor ACS 712
Sensor ZMPT101B
Buzzer
4. Kemudian klik ikon Wire , yang berfungsi menghubungkan komponen yang satu dengan komponen yang lain.
5. Setelah semuanya terhubung seperti pada gambar dibawah ini. Klik ikon switch to board
, yang berfungsi mengubah rangkaian skematik menjadi board.
6. Kemudian masukkan semua komponen ke dalam kotak yang telah disediakan dan susunlah sesuai dengan keinginan agar terlihat rapi.
7. Klik ikon Route , yang menghubungkan komponen satu ke komponen lainnya.
8. Kemudian klik ikon polygon , berfungsi mengotaki daerah yang akan di cetak.
Kemudian klik ikon change , berfungsi mengatur isolate dan width. Dan klik ikon
ratsnest dan untuk mengatur gambar menjadi seperti dibawah ini.
Gambar 3.10 Layout Keseluruhan PCB
Maka gambar rangkaian siap untuk dicetak.
9. Kemudian sebelum hasil print di gosokkan ke PCB, bersihkan PCB terlebih dahulu menggunakan kertas pasir sampai betul-betul bersih agar kertas mudah menempel ke PCB.
10. Bor lah PCB tersebut dan susunlah komponen sesuai dengan tempatnya. Setelah itu, solder lah seluruh komponen dengan rapid an benar agar rangkaian dapat menyala.
Selesai.
BAB IV
ANALISA DATA
4.1 Pengukuran Dan Hasil Pengukuran
4.1.1 Pengukuran Sensor Tegangan ZMPT 101B
Pengujian sensor tegangan AC dimaksudkan untuk memastikan bahwa sensor tersebut bekerja dengan baik dalam membaca tegangan AC yang diukur.Tegangan maksimum yang bisa masuk ke PIN ADC Arduino UNO adalah sekitar 5VDC. Sehingga tegangan dari PLN sebesar yaitu sekitar 220VAC perlu dikondisikan dan diubah menjadi VDC sehingga dapat diproses oleh Arduino UNO
Tabel 4.1.1 Perbandingan Pengukuran Tegangan Pengukuran
Multimeter (VAC)
Pengukuran Sensor Tegangan ZMPT 101B Rata – Rata VAC
Ralat (%)
0 0 0 0 0 0 0 0
12.02 12.60 12.35 12.54 11.97 12.25 12.34 2.6 % 29.14 30.2 29.03 29.54 29.88 29.76 29.65 1.8%
220 220.83 220.56 220.46 220.41 220.71 220.6 0.3%
Rata – Rata Ralat (%) 1.18%
Pengujian sensor tegangan AC pada alat ukur daya ini, dilakukan dengan membandingkan pengukuran tegangan antara yang terbaca oleh alat dibandingkan dengan pembacaan oleh voltmeter yang terstandar kalibrasi. Hasil yang didapatkan pada perbandingan pembacaan tegangan yang dilakukan oleh alat dengan voltmeter,
Data kesalahan atau error yang didapat dari pengamatan tabel 4.1.1., dilakukan perhitungan persentase kesalahan yang didapatkan, dengan perhitungan menggunakan persamaan (4-1 dan 4-2) sebagai berikut:
% Ralat =
(4-1)
% Ralat Rata – Rata =
(4-2) Dimana n merupakan banyaknya pengujian yang dilakukan,
Perhitungan persentase kesalahan pembacaan tegangan (% Ralat) terhadap hasil pengukuran voltmeter sebagai berikut:
% Ralat =
= 0.3%
Terdapatnya sebuah persentase kesalahan dapat diakibatkan resolusi pembacaan antara sensor tegangan AC dengan alat ukur yang berbeda, dan dapat juga disebabkan ketidakstabilan tegangan saat proses pengukuran sehingga terdapat selisih pembacaan yang masih dalam tahap wajar. Persentase kesalahan dalam mengukur tegangan pada alat ini sebesar 0.3% dan dapat dikategorikan sebagai alat ukur cermat atau presisi
4.1.2 Pengukuran Sensor Arus ACS712
Tabel 4.1.2 Perbandingan Pengukuran Arus Pengukuran
Multimeter (A)
Pengukuran Sensor Arus ACS712 Rata – Rata ADC
Ralat (%)
0 0 0 0 0 0 0 0
0.21 0.18 0.18 0.19 0.21 0.26 0.20 4.76
0.27 0.18 0.18 0.22 0.26 0.28 0.22 18.5
0.33 0.29 0.35 0.31 0.34 0.28 0.31 6.1
Ralat Rata – Rata (%) 7.34
Hasil dari pengujian sensor arus pada alat ukur daya menggunakan sensor ACS 712 dengan beberapa beban, yang dibandingkan dengan pembacaan arus dari Amperemeter yang terstandar kalibrasi. Berdasarkan dari hasil perhitungan error dengan menggunakan persamaan (4-1) dan (4-2), sensor bekerja dengan baik dan dihasilkan nilai rata – rata error sebesar 7.344%. Dari hasil Ralat alat ukur daya dalam membaca arus AC beban yang didapatkan (berdasarkan tabel 4.1.2 dan perhitungan kesalahan/Ralat, maka alat monitoring
ini dalam mengukur arus AC, termasuk dalam standar golongan alat ukur kasa dengan kesalahan ralat 7.344%.
Hasil pembacaan sensor diatas masih terdapat penyimpangan pembacaan dari sensor arus ACS712, hal ini dapat disebabkan dari terbatasnya sensitifitas atau resolusi pembacaan dari sensor ataupun dari alat ukur yang digunakan
4.1.3 Pengujian Seluruh Alat
Setelah dilakukan pengujian pembacaan nilai tegangan dan arus beban oleh alat ukur daya. Pengujian selanjutnya dilakukan uji alat ukur daya oleh beban peralatan rumah tangga .Untuk menguji keseluhan sistem alat maka semua komponen harus terhubung dengan arduino sebagai mikrokontroler. Untuk pengukuran arus, sensor dihubungkan seri kabel penghantar sedangkan untuk megukur tegangan probe sensor pasang paralel dengan kabel penghantar. Nilai daya didapat dengan mengkalikan nilai arus dan tegangan dari data sensor masing-masing. Dalam pengujian didapat data sebagai berikut
Tabel 4.1.3 Hasil Pengujian Seluruh Alat BEBAN Arus (A) Arus Rata-
Rata (A)
Tegangan (V)
Tegangan Rata Rata
(V)
Daya (Watt)
Selisih Daya
Setrika
Tegangan : 220 V Daya: 320 Watt
1. 1.43 2. 1.66 3. 1.8
1.63
1. 172 2. 196.2 3. 218.5
195.56 318.76
1.24
Pelurus Rambut Tegangan : 230 V Daya : 65 Watt
1. 0.26 2. 0.286 3. 0.297
0.281
1. 220 2. 221 3. 232
224.37 63.047
1.9
Solder
Tegangan : 220 V Daya : 45 Watt
1. 0. 10 2. 0.15 3. 0.20
0.15 1. 196.48 2. 197 3. 199.78
197.75 29.663 15.4
4.2 Analisis Dan Pembahasan
4.2.1 Kalibrasi Sensor Tegangan ZMPT 101B
Sensor tegangan AC mengeluarkan sinyal analog yang hasil pembacaan oleh sensor secara langsung diterima arduino melalui pin ADC (Analog Digital Converter), dimana dalam penelitian ini menggunakan pin A1 pada board Arduino. Adapun konfigurasi pin ADC
di arduino melalui program dapat dilihat pada bab 3 perancangan.
Pengujian sensor tegangan untuk mendapatkan nilai tegangan efektif atau tegangan rms (root mean square) pada alat yang bekerja. Karena tegangan yang bekerja pada alat adalah tegangan AC dengan bentuk gelombang sinus maka keluaran dari sensor tegangan ZMPT101B juga berbentuk sinus.
Untuk mencari nilai tegangan efektif pada percobaan ini menggunakan persamaan:
Y =√ ∑
2 (4.3) Dimana:Y = Nilai data efektif
N = Banyaknya data pengukuran
= Data pengukuran
Pada pengujian ini, mikrokontroler mengambil data secara berkala setiap 20 gelombang atau setiap 0.4 detik. Data sensor yang masuk ke mikrokontroler selama 0.4 detik sebanyak 104 data. Setiap data tersebut kemudian dikuadratkan dan dijumlahkan, sehingga didapat jumlah dari data yang sudah dikuadratkan. Jumlah data dibagi dengan 104, kemudian data tersebut diakar kuadratkan, dan akan didapat data efektif dari sensor tegangan
Pengukuran Multimeter
(VAC)
ADC(0-1023) Rata –
Rata ADC
0 4.7 4.8 4.4 4.5 5.0 4.68
12.02 8.8 8.6 8.6 8.5 8.6 8.62
29.14 15.32 15.6 15.01 15.35 15.06 15.3
220 80.7 79.6 78.5 78.9 79.8 79.5
Tabel 4.2.1 Perbandingan Kalibrasi Sensor Tegangan
Data dari ADC diolah untuk mendapatkan grafik. Grafik tersebut kemudian dicari persamaan garisnya. Berikut adalah grafik berdasarkan data pada tabel.
Gambar 4.2.1 Grafik dan persamaan garis lurus pengukuran Tegangan
Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa semakin besar tegangan yang diukur maka semakin besar juga nilai pembacaan ADC pada mikrokontroler. Data ADC tersebut kemudian diolah menjadi persamaan garis yang sudah didapat.
Persamaan garis yang didapat dijadikan sebagai nilai kalibrasi pada sensor agar nilai tegangan yang dihasilkan sama dengan nilai tegangan yang diukur pada multimeter.
Persamaan garisnya yaitu :
Y = 3.0676x – 15.458 (4.4)
Di mana y adalah keluaran tegangan yang diukur dan x adalah nilai keluaran efektif sensor tegangan. Untuk mengetahui ralat sensor tegangan, maka dilakukan pengujian tingkat ketelitian pembacaan sensor
4.2.2 Kalibrasi Sensor Arus ACS712
Pengujian sensor arus ACS712 untuk mendapatkan nilai arus efektif atau arus RMS (root mean square). Sama halnya dengan sensor tegangan ZMPT101B, data keluaran pada sensor ACS712 akan diambil secara berkala dan diolah untuk nantinya dikalibrasi dengan pembacaan arus pada multimeter. Untuk mencari nilai arus efektif pada percobaan ini menggunakan persamaan 4.4.
Pada pengujian sensor arus ini sama dengan pengujian pada sensor tegangan, dimana mikrokontroler akan mengambil data setiap 20 gelombang atau setiap 0.4 detik. Data yang masuk pada mikrokontroler selama 0.4 detik sebanyak 104 data.
Setiap data tersebut nantinya akan dikuadratkan, dan dijumlah total kuadratnya. Total
0 50 100 150 200 250
4,68 8,62 15,3 79,5
Column2
kuadrat tersebut dibagi 104 dan diakar kuadratkan agar didapatkan data efektif dari sensor arus.
Pengujian tersebut mengunakan berbagai beban yang berbeda. Data tersebut diolah menjadi grafik dan dicari persamaan garisnya untuk dapat menghasilkan nilai kalibrasi sensor arus ACS712
Tabel 4.2.2 Perbandingan Kalibrasi Sensor Arus Pengukuran
Multimeter (A)
ADC(0-1023) Rata –
Rata ADC
0 5.03 4.61 4.81 4.65 4.78 4.78
0.21 7.21 7.38 7.12 8.01 7.12 7.37
0.27 8.15 8.5 8.76 7.64 8.45 8.3
0.33 8.15 8.53 8.63 8.45 8.28 8.5
Gambar 4.2.2 Grafik persamaan garis lurus pengukuran Arus
Dari grafik terlihat bahwa semakin besar arus yang mengalir maka keluaran dari sensor arus ACS712 akan semakin besar. Dari persamaan garis tersebut didapat nilai kalibrasi untuk sensor arus ACS712. Persamaan garisnya yaitu:
Y = 0.0554x – 0.1915 (4.5)
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35
4,78 7,37 8,3 8,5
Column2
Y = 0.0554x – 0.1915
Dimana y adalah keluaran arus yang terukur dan x adalah nilai keluaran efektif adc dari sensor arus ACS712. Untuk mengetahui ralat sensor arus, maka dilakukan pengujian tingkat ketelitian pembacaan sensor
4.3 Program Keseluruhan
#include<LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(2, 3, 4, 5, 6, 7);
const int pinADC = A1;
int buzzer = 13;
float arus0, vout0, daya;
int adc0;
int dataMin, dataMax;
int ssr_1 = 11;
int ssr_2 = 12;
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(9600);
pinMode(A0, INPUT_PULLUP);
pinMode(ssr_1, OUTPUT);
pinMode(ssr_2, OUTPUT);
digitalWrite(ssr_1, LOW);
digitalWrite(ssr_2, LOW);
pinMode(buzzer, OUTPUT);
dataMin = adc0;
dataMax = adc0;
lcd.begin(16, 2);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("_SYARIF HIDAYAT_");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("NIM : 162408018");
delay(2000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(1, 0);
lcd.print(" SISTEM KONTROL ");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(" BEBAN LISTRIK ");
delay(2000);
lcd.clear();
}
void loop() {
for ( int i=0; i<1000; i++){
adc0 = analogRead(A1);
if ( adc0 > dataMax)dataMax = adc0;
if ( adc0 < dataMin)dataMin = adc0;
delay(1);
}
vout0 = dataMax*(5.0/1023);
arus0 = fabs(vout0-2.5)/0.188;
daya = arus0*220;
Serial.print("Arus: ");
Serial.println(arus0);
Serial.print("Daya: ");
Serial.println(daya);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("V = 220 V");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("I = ");
lcd.print(arus0);
lcd.print("A");
delay (3000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(2, 0);
lcd.print("DAYA DIPAKAI");
lcd.setCursor(3, 1);
lcd.print(daya);
lcd.print(" VA");
delay(2000);
dataMin = 0; dataMax = 0; arus0=0; vout0 = 0;
if ( daya < 200 ) {
digitalWrite(ssr_1, LOW);
digitalWrite(ssr_2, LOW);}
if ( daya > 200 ){
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("KELEBIHAN BEBAN");
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("LISTRIK DIMATIKN");
digitalWrite(buzzer, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(buzzer, LOW);
digitalWrite(ssr_1, HIGH);
digitalWrite(ssr_2, HIGH);
delay (7000);
lcd.clear();
} }
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil pembahasan tentang tentang Rancang Bangun Alat Pengendali Otomatis Pada Pemakaian Daya Lisrik Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno R3, maka diambil kesimpulan :
1. Dengan adanya sistem ini dapat mengendalikan Pemakaian Daya Listrik lebih efektif di rumah.
2. Sistem Alat ini dapat mempermudah pengguna untuk dapat memberikan informasi pemakaian beban berlebih pada arus listrik.
3. Sistem Alat ini dapat membantu mengurangi kecelakaan diakibatkan terjadinya pemakaian beban berlebih pada arus listrik.
5.2 Saran
Untuk pengembangan lebih lanjut maka penulis memberikan saran yang sangat bermanfaat dan dapat membantu mahasiswa atau orang yang akan melakukan pengembangan alat untuk masa yang akan datang, yaitu perlunya penambahan sms gateway agar lebih mudah pengguna mendapatkan informasi pada saat tidak dirumah jika terjadi pemakaian daya arus beban listrik yang berlebih.
DAFTAR PUSTAKA
Ahmad Zainudin. 2011. Pengenalan Arduino. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya
Budi Herdiana, Penuntun Praktikum Pengukuran Listrik Edisi 2, UNIKOM, Bandung, 2008
Moh. Ibnu Malik, ST dan Mohammad Unggul Juwana. 2009. Aneka Proyek Mikrokontroler PIC16F84A. PT Elex Media Komputindo. Jakarta.
Boggas L. Tobing, Peralatan Tegangan Tinggi, Penerbit PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
Fairchild Semicondutors, Optoisolators Triac Driver Output (250/400 volt peak),2002
