PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM MONITORING
TENAGA LISTRIK DAN PENGONTROLAN PANEL 3 PHASE
MENGGUNAKAN WIRELESS FM
(TRANSMITTER)
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh :VINDI HERMAWAN
NIM: 06.530.081
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2011
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM MONITORING
TENAGA LISTRIK DAN PENGONTROLAN PANEL 3 PHASE
MENGGUNAKAN WIRELESS FM
(TRANSMITTER)
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada
Fakultas Teknik Unive rsitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan
Akade mik dalam Menyelesaikan Program Sarjana (S-1) Teknik
Disusun Oleh :
VINDI HERMAWAN
NIM: 06.530.081
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2011
ii
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM MONITORING TENAGA LISTRIK DAN PENGONTROLAN PANEL 3 PHASE DI UMM GKB 3
MENGGUNAKAN WIRELESS FM (TRANSMITTER)
Tugas Akhir ini Disusun Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (ST) di Universitas Muhammadiyah Malang
Oleh :
VINDI HERMAWAN NIM : 06530081
Tanggal Ujian : 21 Januari 2011 Periode Wisuda : Februari 2011 Disetujui oleh :
1. Ir. Nur Alif Mardiyah., MT (Pembimbing I) NIP. 10892030257
2. Machmud Effendy, ST., MEng (Pembimbing II) NIP. 10802030363
3. Ir. Nurhadi., MT (Penguji I) NIP. 10890090183
4. Ir. Diding Suhardi., MT (Penguji II) NIP. 10892100286
Mengetahui,
Ketua Jurusan
Ir. Nur Kasan, MT NIP. 10893030293
iii
SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Vindi Hermawan
Tempat/Tgl Lahir : Surabaya, 12 April 1988 NIM : 06530081
Fakultas / Jurusan : Teknik / Elektro
Menyatakan bahwa tugas akhir kami yang berjudul :
“PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM MONITORING TENAGA LISTRIK DAN PENGONTROLAN PANEL 3 PHASE DI UMM GKB 3 MENGGUNAKAN WIRELESS FM (TRANSMITTER)” adalah
bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalam bentuk kutipan yang kami sebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini kami buat dengan sebenar-benarnya dan apabila pernyataan ini tidak benar, kami bersedia mendapat sangsi akademis.
Malang, Januari 2011 Yang menyatakan,
Vindi Hermawan
Mengetahui,
Pembimbing I
Ir. Nur Alif Mardiyah., MT NIP. 10892030257
Pembimbing II
Machmud Effendy, ST., Meng NIP. 1080203036
i
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
Jl. Raya Tlogomas 246 Telp (0341) 464318 psw. 128 Fax: (0341)
LEMBAR PERSETUJUAN
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM MONITORING TENAGA LISTRIK
DAN PENGONTROLAN PANEL 3 PHASE DI UMM GKB 3
MENGGUNAKAN WIRELESS FM (TRANSMITTER)
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Meraih Gelar Sarjana Program Strata Satu (S-1) Jurusan Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang
Oleh :
VINDI HERMAWAN
06530081
Diperiksa dan Disetujui Oleh,
Pembingbing I Pembimbing II
Ir. Nur Alif Mardiyah., MT Machmud Effendy, ST., MEng
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Esa, atas rahmat, hidayah, dan berkat dari segala kemurahan-Nya telah memperkenankan penulis sehingga bisa menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul:
“PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM MONITORING TENAGA LISTRIK DAN PENGONTROLAN PANEL 3 PHASE DI UMM GKB 3 MENGGUNAKAN WIRELESS FM (TRANSMITTER)”
Tugas Akhir ini merupakan perpaduan teori yang didapat selama kuliah dibidang tenaga listrik. Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak sangat kami butuhkan guna melengkapi Tugas Akhir ini.
Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembacanya. Amin yaa robbal „aalamiin.
Malang, Januari 2011
vii
Ucapan Terima Kasih
Dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini tidak lepas dari peran banyak pihak, untuk itu dalam kesempatan ini saya menyampaikan terima kasih yang tulus kepada:
1. Allah SWT Atas segala cinta kasih dan berkah-Nya.
2. Orang Tuaku, Bapak, Ibuk, Ayah, Mbahbuk, Bude, OM, Kakak dan Adekku Mas Eko, Mbak Asti, Rizal, Firdha, Linda, Kiki, Dinda, Mitha, dan semua keluarga besarku atas segala do‟a dan perjuangan kalian yang tak henti-hentinya. Terima kasih banyak atas semangat, bantuan, serta kebanggaan yang selalu kalian berikan untukku.
3. Fika Golda Novrinda yang menemani dalam senang maupun sedih serta memberikanku doa dan semangat dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, Semoga semua cobaan yang terjadi bisa kita ambil hikmahnya untuk kedewasaan kita berdua agar lebih baik dalam kedepannya. Untuk Ayah dan Mama yang terlalu baik dan sudah mempercayaiku. Nana yang selalu bisa membuat orang tertawa, dan semua keluarga besar.
4. Merah Hitam “N 6162 FR” yang sudah mengantarkanku kemana-mana pagi, siang, malam, panas, maupun hujan pokoke di Gass bersama Helm dark black.
5. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT dan Machmud Effendy, ST., MEng selaku dosen Pembimbing I dan Pembimbing II.
6. Ir. Nurhadi., MT dan Ir. Diding Suhardi., MT selaku dosen Penguji I dan II.
7. Mas Djulon, Mas Yudi, Om Bayu selaku para staff ahli dari SSB yang telah memberikan curahan pikiran dan dorongan moral maupun fasilitas yang telah membantu proses terlaksananya tugas akhir ini, dari kalian aku bisa belajar banyak tidak hanya ilmu tapi juga persaudaraan.
8. Bu Nana selaku TU Teknik Elektro sangat membantu kita dan mewujudkan keinginan kita.
viii
9. Konco se alat Endra Hermawan yang banyak membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir dan meminjamkan kamar tanpa uang sewa untuk meluruskan punggung.
10. Antok Pribadi yang mau diajak joint printernya dan mau kamarnya dijadikan seperti kapal pecah. Untuk ibunya mbah Antok makasi banyak sampun kulo repotaken, ngapunten sanget nggih Bu.
11. Kawan D9 kawan perjuangan Mandra, Mbah Antok, Gobber, Bajul, Su‟ud, Ucup, Prima yang sudah melewati masa kecut dan senang bersama-sama.
12. Temen-temen S1 sekelas dan temen seujian yang sudah banyak memberikan dukungan doa maupun semangat.
13. Assisten Lab yang sudah meminjamkan Kunci Lab untuk kalibrasi sensor. 14. Compac Presario C300 tanpamu ga‟ bakalan jadi laporan skripsiku ini. 15. Vivi yang sudah membantu kita untuk mentranslate Abstraksi menjadi
Abstrack.
16. Kepada semua pihak yang tidak sempat disebutkan semuanya, terima kasih banyak atas dukungan doa serta semangatnya.
Sekali lagi kepada mereka, penulis dengan tulus mengucapkan terima kasih atas bantuannya, semoga amal baik Bapak, Ibu, dan saudara/i semua mendapat balasan yang sepantasnya dari Allah SWT dan hubungan kita selalu terjaga dalam keridhoan-Nya. Amin
Penulis sadar sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, kritik serta saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan.
Akhirnya penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan pengetahuan bagi pembaca.
Wassalam Malang, Januari 2011
ix
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
“
Semua makhluk hidup pasti berjuang, dalam
hal apapun baik maupun buruk, disadari maupun
tidak. Perjuangan dilakukan demi untuk
kelangsungan hidup ataupun untuk meraih
kesuksesan dan kenikmatan. Kadang kala
seseorang berjuang tanpa sadar bahwa yang ia
perjuangkan adalah salah, Semoga manusia
selalu mengingat Allah S.W.T agar ditunjukkan
kejalan yang benar Amiin..
Dalam perjuangan tidak jarang menemukan
banyak halangan dan rintangan, maka disitu
janganlah mudah PUTUS ASA”
CAYOOO Semangat
Tugas akhir ini kupersembahkan kepada orang-orang terdekat di hidupku:
Orang Tuaku serta seluruh keluarga besar Orang Terdekatku Icha dan keluarga Seluruh Teman-teman Elektro Angkatan 2006
x
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL
LEMBAR PERSETUJUAN ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
SURAT PERNYATAAN ... iii
ABSTRAKSI ... iv
ABSTRACT ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xvi
BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Maksud dan Tujuan ... 2
1.3. Rumusan Masalah ... 2
1.4. Batasan Masalah ... 3
1.5. Metodelogi Penulisan ... 3
1.6. Sistimatika Pembahasan ... 5
BAB II. DASAR TEORI 2.1. Monitoring ... 7
xi
2.2. MCB (Miniature Circuit Breaker) ... 8
2.2.1. Jenis-Jenis MCB ... 9
2.3. Sekering atau Fuse ... 10
2.4. Kontaktor ... 11
2.5. Rangkaian Tiga fasa ... 13
2.6 Driver kontaktor ... 13 2.6.1. TRIAC ... 13 2.7 Detektor V I f ... 14 2.8 Sensor frekuensi ... 15 2.8.1. Zero Crossing ... 15 2.8.2. Optoisolator 4N35... 15 2.9. Sensor Tegangan ... 17 2.10. Sensor Arus ... 18 2.10.1. Hall Effek ... 19
2.10.2. Pengkondisi sinyal (Operasional amplifier) ... 20
2.10.3. Non Inverting Amplifier ... 21
2.10.4. Amplifier Diferensial ... 22
2.10.5. Penyearah dengan Filter Kapasitor ... 22
2.11. Mikrokontroler AT89S51 ... 23
2.11.1. Konfigurasi Mikrokontroler AT89S51 ... 23
2.11.2. Memori Program ... 27
2.11.3. Memori Data ... 28
xii
2.12. Bahasa Assembler ... 28
2.13. Analog to Digital Converter (ADC) ... 30
2.14. Komunikasi Serial Asinkron ... 32
2.15. Driver serial ... 33
2.15.1. IC MAX232 ... 33
2.16. Modul LCD (Liquid Crystal Display) ... 34
2.16.1. Konfigurasi Pin LCD ... 35
2.17. DTMF (Dual Tone Multi Frequency) ... 37
2.17.1. DTMF TRANSCEIVER ... 37
2.18. Walkie Talkie ... 40
2.19. Pemrograman Visual Basic ... 41
BAB III. PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1. Perancangan Hardware... 43
3.1.1. Perancangan Dan Pembuatan Mekanika Alat ... 43
3.1.2. Perancangan Mekanika Pada Panel Listrik ... 44
3.2. Blok Diagram ... 46
3.2.1. Prinsip Kerja diagram blok ... 48
3.3. Perancangan Dan Pembuatan Sistem Elektronika Monitoring dan Pengontrol Panel Listrik ... 49
3.4. Perancangan Software ... 57
3.4.1. Flowchart ... 58
xiii
BAB IV. PENGUJIAN ALAT
4.1. Pengujian Sensor Tegangan ... 60
4.1.1. Langkah-langkah Pengujian ... 60
4.1.2. Hasil Pengujian Sensor Tegangan ... 61
4.2. Pengujian Sensor Arus ... 64
4.2.1. Langkah-langkah Pengujian ... 64
4.2.2. Hasil Pengujian Sensor Arus ... 64
4.3. Pengujian Sensor frekuensi ... 67
4.2.1. Langkah-langkah Pengujian ... 67
4.2.2. Hasil Pengujian Sensor Frekuensi ... 67
4.4. Pengujian Mikrokontroler AT89S51 ... 68
4.5. Pengujian LCD ... 70
4.6. Pengujian sistem secara keseluruhan ... 72
4.6.1. Langkah-langkah Pengujian ... 72
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 75
5.2. Saran ... 76
DAFTAR PUSTAKA ... 77 LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Komunikasi Data Dua Arah Bergantian ... 8
Gambar 2.2. Konstruksi MCB ... 9
Gambar 2.3. Bagian-bagian MCB ... 9
Gambar 2.4. Fuse Breaker NF63A-CW ... 10
Gambar 2.5. Kontruksi Kontaktor ... 12
Gambar 2.6. Bagian-bagian Kontaktor. ... 12
Gambar 2.7. Simbol Kontak-kontak ... 12
Gambar 2.8. Simbol TRIAC dan Ekivalensi ... 13
Gambar 2.9. Karakteristik TRIAC ... 14
Gambar 2.10. Rangkaian Zero Crossing ... 15
Gambar 2.11. Rangkaian Optoisolator 4N35 ... 16
Gambar 2.12. Rangkaiang Dasar Trafo ... 17
Gambar 2.13. Konfigurasi UGN3503 ... 18
Gambar 2.14. Efek Hall ... 19
Gambar 2.15. Skema Sensor Efek Hall ... 20
Gambar 2.16. Simbol diagram Op-Amp LM358 ... 21
Gambar 2.17. Rangkaian Non Inverting ... 21
Gambar 2.18. Amplifier Diferensial ... 22
Gambar 2.19. Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan filter C ... 23
Gambar 2.20. Konfigurasi pin AT89S51 ... 24
Gambar 2.21. Diagram blok mikrokontroler AT89S51 ... 26
xv
Gambar 2.23. Karakter Komunikasi Serial Asinkron ... 32
Gambar 2.24. Rangkaian IC MAX232 ... 33
Gambar 2.25. Modul LCD karakter 2x16 ... 34
Gambar 2.26. Modul LCD karakter 2x16 ... 34
Gambar 2.27. DTMF Transceiver ... 36
Gambar 2.28. Blok Arsitektur DTMF Transceiver ... 37
Gambar 2.29. Konfigurasi Pin DTMF Transceiver IC MT-8888 ... 39
Gambar 2.30. Walkie Talkie FR870 ... 40
Gambar 3.1. Rancangan Sistem Monitoring Receiver ... 43
Gambar 3.2. Rancangan Sistem Monitoring Transmitter ... 43
Gambar 3.3. Rancangan Sistem Monitoring Transmitter ... 43
Gambar 3.4. Blok Diagram Perancangan Sistem Monitoring dan Pengontrolan ... 45
Gambar 3.5. Diagram Blok Dasar Sistem Elektronika Monitoring ... 49
Gambar 3.6. Schematic Mikrokontoller AT89S51 ... 50
Gambar 3.7. Schematic DTMF MT8888 ... 51
Gambar 3.8. Schematic ADC 0808 ... 51
Gambar 3.9. Schematic Shift Register 74LS165 ... 52
Gambar 3.10. Schematic Clock LM555 ... 53
Gambar 3.11. Schematic LCD 16x2 ... 54
Gambar 3.12. Schematic sensor Tegangan 3 fasa ... 54
Gambar 3.13. Schematic sensor Arus ... 55
xvi
Gambar 3.15. Schematic driver kontaktor ... 56
Gambar 3.16. Flowchart Perancangan Sistem Sistem Monitoring dan Pengontrolan ... 57
Gambar 4.1. Diagram blok pengujian sensor tegangan ... 59
Gambar 4.2. Diagram blok pengujian sensor arus ... 62
Gambar 4.3. Diagram blok pengujian sensor frekuensi ... 65
Gambar 4.4. Gelombang frekuensi dari sumber PLN ... 66
Gambar 4.5. Rangkaian Pengujian Mikrokontroler ... 67
Gambar 4.6. Tampilan Nama Dan Nim ... 69
Gambar 4.7. Tampilan Fakultas Dan Unversitas ... 69
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Fungsi pengganti Port 3 AT89S51 ... 25
Tabel 2.2. Pemetaan Sinyal DTMF ke Biner 4 bit ... 38
Tabel 2.3. Pilihan Channel/Frekuensi Walkie Talkie FR 870 ... 40
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Sensor Tegangan R ... 60
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Sensor Tegangan S ... 60
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Sensor Tegangan T ... 61
Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Error Pada Tegangan R ... 61
Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Error Pada Tegangan S ... 61
Tabel 4.6. Hasil Perhitungan Error Pada Tegangan T ... 62
Tabel 4.7. Pengujian sensor arus R ... 63
Tabel 4.8. Pengujian sensor arus S ... 63
Tabel 4.9. Pengujian sensor arus T ... 63
Tabel 4.10. Perhitungan Error sensor arus R ... 64
Tabel 4.11. Perhitungan Error sensor arus S ... 64
Tabel 4.12. Perhitungan Error sensor arus T ... 64
Tabel 4.13. Hasil Pengujian Mikrokontroler ... 68
Tabel 4.14. Hasil pengujian keseluruhan sensor tegangan R S T ... 71
Tabel 4.15. Hasil pengujian keseluruhan sensor arus R S T ... 71
Tabel 4.16. Tabel 4.16 hasil error pada sensor tegangan R S T ... 71
77
DAFTAR PUSTAKA
Gopel, W., dan Hesse, J., 1989,Sensors A Comprehensive Survey Magnetic Sensor, Weinhem, VCH
Harten, Van. Setiawan. 1981. Instalasi Listrik Arus Kuat 1. Bina Cipta: Bandung.
http://www.atmel.com
http://www.datasheetcatalog.com http://www.delta-electronic.com
Malvino, Albert Paul. 2004. Prinsip- prinsip Elektronika. Jakarta: Salemba Teknika.
Nalwan, P, A. 2003. Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89S51. Jakarta: PT.Elex Media Komputindo.
