RANCANGAN ALAT UKUR DAYA LISTRIK DIGITAL BERBASIS ARDUINO LAPORAN TUGAS AKHIR GITA ADISTY

RANCANGAN ALAT UKUR DAYA LISTRIK DIGITAL BERBASIS ARDUINO

LAPORAN TUGAS AKHIR

GITA ADISTY 162408008

PROGRAM STUDI D-3 FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2019

RANCANGAN ALAT UKUR DAYA LISTRIK DIGITAL BERBASIS ARDUINO

LAPORAN TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya

GITA ADISTY 162408008

PROGRAM STUDI D-3 FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2019

PERNYATAAN ORISINALITAS

“RANCANGAN ALAT UKUR DAYA LISTRIK DIGITAL BERBASIS ARDUINO ”

TUGAS AKHIR

Saya menyatakan bahwa laporan proyek ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 09 Juli 2019

Gita Adisty 162408008

“RANCANGAN ALAT UKUR DAYA LISTRIK DIGITAL BERBASIS ARDUINO”

ABSTRAK

Penggunaan peralatan elektronik saat ini merupakan sesuatu kebutuhan bagi masyarakat yang memerlukan kepraktisan dalam menjalani dan melayani kehidupannya. Penggunaan peralatan yang menggunakan listrik sebagai sumber dayanya yang banyak, sebaiknya dapat diketahui jumlah daya pengunaan tiap peralatannya agar dapat dilakukan beberapa keuntungan dengan mengetahui besaran daya pemakaiannya. Beberapa keuntungan seperti untuk antisipasi pengunaan beban yang berlebihan yang dapat menimbulkan bahaya, penghematan dengan memprediksi harga pemakaian beban listrik dan lain-lain. Daya listrik didapat dengan mengkalikan nilai arus dengan tegangan listrik. Oleh karena itu diperlukan sensor arus ACS712 dan sensor tegangan ZMPT101 untuk mengetahui jumlah arus yang dipakai dan jumlah tegangan yang disediakan PLN. Nilai dari masing-masing sensor dikirim ke Arduino untuk diproses dan diolah menjadi satuan daya yang tertampil di LCD.

Kata kunci : daya listrik, acs712, zmpt101, arduino

“DESIGN OF ARDUINO-BASED DIGITAL ELECTRIC POWER MEASURING DEVICES”

ABSTRACT

The use of electronic equipment today is a necessity for people who need practicality in living and serving their lives. The use of equipment that uses electricity as a lot of its resources, you should be able to know the amount of power to use each of its equipment so that several benefits can be made by knowing the amount of power usage Some advantages such as to anticipate the use of excessive burdens that can cause danger, savings by predicting the price of using electric loads and others. Electric power is obtained by multiplying the value of the current with an electric voltage.

Therefore ACS712 current sensor and ZMPT101 voltage sensor are needed to find out the amount of current used and the amount of voltage supplied by PLN. The value of each sensor is sent to Arduino to be processed and processed into a power unit displayed on the LCD.

Keywords:electric power, acs712, zmpt101b, arduino

PENGHARGAAN

Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada TYME, dengan dilimpah karunia- Nya penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas akhir ini.

Ucapan terima kasih penulis sampaikan Kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu penulis dalam penyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini yaitu Kepada:

1. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Drs.Takdir Tamba,M.Eng.Sc selaku Ketua Program Studi D-III Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatra Utara .

3. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji,Ms selaku Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan Kepada Penulis dalam menyelesaikan Laporan Tugas akhir

4. Seluruh Staf Pengajar/Pegawai Program Studi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara .

5. Ayahanda dan Ibunda tercinta yang telah memberikan bantuan berupa dukungan moral dan material yang sangat membantu dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir.

6. Rekan Fisika Instrumentasi D-3 Fisika yang memberikan bantuan penulisan untuk menyelesaikan Laporan.

DAFTAR ISI

PERNYATAAN

PENGESAHAN i

ABSTRAK ii

ABSTRACK iii

PENGHARGAAN iv

DAFTAR ISI v

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR TABEL viii

DAFTAR LAMPIRAN BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 2

1.3 Tujuan 2

1.4 Batasan Masalah 2

1.5 Manfaat 2

1.6 Metodelogi 3

1.7 Sistematika Penulisan 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sensor Tegangan ZMPT101B 5

2.2 Sensor ACS712 8

2.3 Mikrokontroler 11

2.4 Arduino 12

2.4.1 Pengenalan 12

2.4.2 Sejarah Arduino 13

2.4.3 Hardware 13

2.4.4 Software Arduino 15

2.4.5 Melakukan Penginstalan Arduino Ke Komputer 17 2.4.6 Melakukan Penginstalan Driver Untuk Windows 17 2.4.7 Melakukan Pengujian Pada Papan Arduino 18 2.4.8 Melakukan Pengujian Rangkaian Pada Papan Percobaan 19

2.5 LCD (Liquid Crystal Display) 21

2.6 Cara kerja LCD (Liquid Crystal Display) 22

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat Penelitian 24

3.2 Diagram Blok 24

3.3 Rangkaian ACS712 25

3.4 Rangkaian ZMPT101B 26

3.5 Rangkaian LCD 27

3.6 Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno R3 28

3.7 Rangkaian Keseluruan Sistem 30

3.8 Perancangan PCB 31

3.9 Diagram Alir 32

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengukuran Dan Hasil Pengukuran 33

4.1.1 Pengukuran Sensor Tegangan ZMPT101B 33

4.1.2 Pengukuran Sensor Arus ACS712 34

4.1.3 Pengukuran Daya 35

4.2 Analisis Dan Pembahasan 35

4.2.1 Kalibrasi Sensor Tegangan ZMPT101B 35

4.2.2 Kalibrasi Sensor Arus ACS712 37

4.2.3 Hail Pengukuran Daya 38

4.3 Program Keseluruhan 39

4.4 Tampak Fisik Keseluruan Sistem BAB 5 PENUTUP

4.1 Kesimpulan 42

4.2 Saran 42

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 sensor ZMPT101B 6

Gambar 2.2 sensor ACS712 8

Gambar 2.3 Bagian Mikrokontroler 11

Gambar 2.4 Hardware Arduino 14

Gambar 2.5 LCD (Liquid Crystal Display) 22

Gambar 3.2 Diagram Blok 24

Gambar 3.3 Rangkaian ACS712 25

Gambar 3.4 Rangkaian ZMPT101B 27

Gambar 3.5 Rangkaian LCD 27

Gambar 3.6 Rangkaian sistem mikrokontroler Arduino Uno R3 28

Gambar 3.7 Rangkain Keseluruan Sistem 30

Gambar 3.8 Pembuatan Rangkaian Pad PCB 31

Gambar 3.9 Diagram Alir Sistem 32

Gambar 4.1.1 Pengukuran Tegangan Menggunakan Multimeter 33 Gambar 4.1.2 Pengukuran Arus Menggunakan Multimeter 34

Gambar 4.4 Gambar Keseluruan Sistem 41

DAFTAR TABEL

Tabel 2.5 Deskripsi Pin Pada LCD 22

Tabel 4.1.1 Perbandingan Pengukuran Tegangan 33

Tabel 4.1.2 Perbandingan Pengukuran Arus 34

Tabel 4.1.3 Perbandingan Pengukuran Daya 35

Tabel 4.2 1 Perbandingan Sensor Tegangan 36

Tabel 4.2.2 Perbandingan Kalibrasi Sensor Arus 37

Tabel 4.2.3 Hasil Pengukuran Daya 38

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada saat ini dunia teknologi berkembang dengan pesat disegala bidang. Dengan semakin majunya ilmu pengetahuan dan ilmu teknologi saat ini ditandai dengan bermunculannya alat-alat yang menggunakan sistem kontrol digital dan otomatis.

Berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini semakin banyak memberikan kemudahan dalam hidup manusia. Dimana segala hal yang banyak diterapkan ilmu pengetahuan dan teknologi dengan mesin ataupun elektronika, sehingga pekerjaan manusia dapat dikerjakan dengan mudah tanpa harus membuang tenaga dan mempersingkat waktu.

Berbagai alat rumah tangga banyak yang sudah menggunakan alat elektronika tersebut, sehingga meringankan pekerjaan manusia dalam kehiupan sehari- hariTeknologi menjadi hal yang sangat berguna bagi kehidupan manusia, mulai dari teknologi mekanik, listrik, dan tentunya teknologi telekomunikasi. Di era globalisasi seperti sekarang ini, teknologi sangat membantu aktivitas manusia agar lebih mudah dan lebih efisien.

Teknologi alat elektronika adalah salah satu teknologi yang tentunya akan sangat membantu manusia dalam melakukan berbagai hal terutama dalam mengontrol pemakaian listrik.

Listrik adalah salah satu kebutuhan manusia dalam kehidupan seharihari. Di Indonesia terdapat badan usaha milik negara, yaitu PT Perusahaan Listrik Negara (Persero), yang menjadi satu-satunya produsen listrik yang menaungi seluruh wilayah Indonesia

Melalui pengajuan proyek, penulis bermaksud mengembangkan sebuah system pengukuran daya listrik otomatis Oleh karena itu, judul dari tugas akhir ini adalah

“Rancangan Alat Ukur daya Listrik Digital Berbasis Arduino.” Semoga dengan membuat proyek ini kita bisa lebih paham cara mengukur daya setiap peralatan elektronika rumah tangga yang sering kita pakai

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan berbagai hal yang telah dikemukakan diatas, maka rumusan masalah yang akan dikaji dalam tugas akhir ini adalah Bagaimana sistem kerja dari alat pengukur daya listrik digital ? Bagaimana merancang alat ukur daya listrik digital menggunakan sensor arus ACS712, Sensor Tegangan ZMPT101B dan Arduino?

Bagaimana menghubungkan sensor dengan mikrokontroler?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah 1. Sebagai persyaratan untuk membuat Tugas Akhir 2. Membuat dan memahami cara-cara membuat proyek

3. Apakah alat ukur daya listrik digital berbasis arduino dapat dipakai untuk menghitung daya alat alat elektronika rumah tangga.

4. Mengetahui apakah sensor Arus ACS712 bekerja dalam rancangan tersebut.

5. Mengetahui apakah tegangan makin meningkat jika arus yang mengalir pada alat elektronika besar dan begitu juga sebaliknya

1.4 Batasan Masalah

Pembatasan suatu masalah digunakan untuk menghindari adanya penyimpangan maupun pelebaran pokok masalah. Beberapa batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Memanfaatkan sensor ACS712 dan sensor ZMPT101B sebagai pengukur arus dan tegangan pada peralatan elektronika

2. Menggetahui dan memahami mikrokontroller Arduino Uno secara umum, sensor yang digunakan serta komponen yang terdapat pada pembuatan alat.

1.5 Manfaat

Manfaat dari penulisan tugas akhir ini secara praktis diharapkan dapat member manfaat bagi para pengguna listrik rumah tangga sehingga dapat mengefesienkan pemakaian listrik

1.6 Metodologi

Metodologi yang digunakan dalam menyelesaikantugas akhir ini adalah a. Studi Literatur

Metode ini dilakukan untuk mencari dan mendapatkan sumber-sumber kajian, landasan teori yang mendukung, data-data, atau informasi sebagai acuan dalam melakukan perencanaan, percobaan, pembuatan, dan penyusunan laporan.

b. Perencanaan dan Pengembangan Alat

Metode ini dimaksudkan untuk menghasilkan suatu rangkaian alat yang tepat sehingga diperoleh hasil rancangan yang sesuai dengan yang diinginkan.

c. Pengujian Alat

Metode ini dilakukan untuk penyesuaian antara perencanaan dan hasil yang telah dicapai sehingga diharapkan tidak adanya penyimpangan (error)yang tidak diinginkan, sehingga akan sesuai dengan apa yang telah direncanakan.

d. Pengambilan Kesimpulan

Metode ini dilakukan dalam perencanaan, pembuatan, dan pengujian alat kerja sehingga didapatkan komponen dan rancangan yang benar-benar sesuai dan baik.

1.7 Sistematika Penulisan

Berikut merupakan sistem penulisan yang digunakan dalam penyusunan laporan proyek :

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 LANDASAN TEORI

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 ALAT

Bab ini membahas tentang perancangan prototipe alat, pembuatan rangkaian prototipe, blok diagram, pengukuran dan cara kerja rangkaian yang dapat menghasilkan Alat akses kontrol ruangan menggunakan sensor sidik jari berbasis arduino uno.

4. BAB IV ANALISIS DAN PENGUJIAN

Bab ini membahas hasil dari analisis dan pengujian dari Alat akses kontrol ruangan menggunakan sensor sidik jari berbasis arduino uno.

5. BAB V 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.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sensor Tegangan ZMPT101B

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.

A01B aktif fase tunggal modul tegangan output AC transformatorOn board presisi sirkuit

op amp, sinyal untuk pengambilan sampel yang tepat dan fungsi kompensasi yang tepat Dapat diukur dalam tegangan 250V AC sesuai dengan output analog dapat disesuaikan

Karateristik ZMPT101B

- Sensor tegangan 110-250V AC sistem Active Transformer - Cocok untuk Arduino / AVR

- Langsung sambung ke Tegangan PLN 220V - Model ZMPT101B

- Ukuran papan PCB : 50x19mm - Nilai Input Current : 2mA

- Retardasi (dinilai input) : “20 (input 2mA, sampling resistance 100Ω) - Kisaran linear : 0 ~ 1000V

- Isolasi tegangan : 4000V - Suhu operasi : -40 C + 70 C

- linearitas ≤0.2% (20% dot ~ 120% dot) - enkapsulasi Epoxy

- instalasi PCB mount (Pin Panjang> 3mm) - Suhu pengoperasian antara -40 º C ~ + 70 º C

Dalam pemrograman mikrokontroller maupun Arduino yang perlu diperhatikan sebelum memulai pemrograman yang melibatkan persamaan matematika antara input dan output adalah menguji tegangan input dan outputnya sehingga didapatkan karateristik input outputnya.

Gambar 2.1 sensor ZMPT101

Sensor tegangan dapat digunakan untuk mengukur tegangan AC maupun DC, walau demikian algoritma pengukuran yang diterapkan tidaklah sama. Tegangan DC relatif bernilai konstan sehingga mudah untuk diukur, berbeda halnya dengan tegangan AC yang terus berubah sesuai bentuk gelombang sinus dan memiliki magnitude tegangan dalam wilayah positif dan negatif. Besaran tegangan efektif AC dapat diketahui apabila tegangan maksimum/puncak diketahui. Dengan menggunakan algoritma yang tepat dan persamaan matematis yang berkesesuaian, nilai maksimum dan nilai efektif tegangan AC dapat ditemukan.

Sensor tegangan merupakan piranti yang umum digunakan pada perlatan elektronik. Secara sederhana sensor tegangan bisa didapatkan melalui perancangan rangkaian pembagi tegangan seperti terlihat pada gambar 1a, dan juga dapat didesain menggunakan transformator seperti terlihat pada gambar 1b. Sensor tegangan dengan menggunakan pembagi tegangan dapat digunakan pada tegangan AC maupun DC, sedangkan sensor yang menggunakan transformator hanya dapat digunakan untuk men- sensing tegangan AC.

Terlepas dari jenis sensor tegangan yang digunakan, dalam aplikasi berbasis mikroprosesor teknik pembacaan tegangan AC dan DC sangatlah berbeda. Tegangan DC seperti terlihat pada gambar 2 memiliki sifat nilai yang relatif konstan, selain itu tegangan DC pada umumnya hanya berada pada satu kuadran (positif saja atau negatif saja). Dengan sifat/karakteristik tegangan seperti di atas pembacaan tegangan DC menjadi mudah untuk terapkan. Berbeda dengan tegangan AC, bentuk tegangannya tidak konstan melainkan mengikuti bentuk sinus. Selain itu tegangan AC berada pada dua kuadran, positif maupun negatif, sehingga tidak dapat langsung diberikan ke pin input mikroprosesor.

Sensor tegangan dapat diaplikasikan pada berbagai instrumentasi seperti:

 Alat recorder (data logger) kualitas daya,

 Meteran listrik (KWh meter) digital,

 Peralatan kontrol untuk proteksi jaringan listrik, dsb

Tegangan AC memiliki pola sinusoidal yang nilainya terus berubah seusia fungsi waktu dan memiliki magnitud tegangan dalam wilayah positif dan negatif. Apabila tegangan maksimum dari sinyal AC diketahui maka tegangan efektif dapat diketahui. Tegangan maksimum diketahui dengan cara membandingkan nilai tegangan actual (Vm) terhadap nilai tegangan sebelumnya (Vm-1), apabila Vm-1 lebih besar dari Vm maka tegangan maksimum adalah setara Vm-1.

2.2 Sensor ACS712

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. Contoh aplikasinya antara lain untuk sensor kontrol motor, deteksi dan manajemen penggunaan daya, sensor untuk catu daya tersaklar, sensor proteksi terhadap arus lebih, dan lain sebagainya.: 1. Berbasis ACS712 dengan fitur: U Waktu kenaikan perubahan luaran = 5 µs. Lebar frekuensi sampai dengan 80 kHz. Total kesalahan luaran 1,5 pada suhu kerja TA= 25°C. Tahanan konduktor internal 1,2 mΏ. Tegangan isolasi minimum 2,1 kVRMS antara pin1-4 dan pin 5-8. Sensitivitas luaran 185 mVA. Mampu mengukur arus AC atau DC hingga 5 A. Tegangan luaran proporsional terhadap masukan arus AC atau DC. 2. Tegangan kerja 5 VDC. 3. Dilengkapi dengan penguat operasional untuk menambah sensitivitas luaran. Sensor ini memiliki pembacaan dengan ketepatan yang tinggi, karena di dalamnya terdapat rangkaian offset rendah linier medan dengan satu lintasan yang terbuat dari tembaga. Cara kerja sensor ini adalah arus yang dibaca mengalir melalui kabel tembaga yang terdapat didalamnya yang menghasilkan medan magnet yang di tangkap oleh IC medan terintegrasi dan diubah menjadi tegangan proporsional. Ketelitian dalam pembacaan sensor dioptimalkan dengan cara pemasangan komponen yang ada di dalamnya antara penghantar yang menghasilkan medan magnet dengan tranducer medan secara berdekatan. Fungsi pin Sensor Arus ACS712 Pin Sensor ACS712 Fungsi IP + Terminal yang mendeteksi arus, terdapat sekring di dalamnya IP - Terminal yang mendeteksi arus, terdapat sekring di dalamnya

GND Terminal sinyal ground FILTER Terminal untuk kapasitor eksternal yang berfungsi sebagai pembatasbandwith Viout Terminal keluaran sinyalanalog Vcc Terminal masukan catu daya Hambatan dalam penghantar sensor sebesar 1,2 mΩ dengan daya yang rendah. Jalur terminal konduktif secara kelistrikan diisolasi dari sensor timah mengarah pin 5 sampai pin 8. Hal ini menjadikan sensor arus ACS712 dapat digunakan pada aplikasi-aplikasi yang membutuhkan isolasi listrik tanpa menggunakan opto-isolator atau teknik isolasi lainnya yang mahal. IC ACS712 tipe 5A IC ini mempunyai sensitivitas sebesar 185mVA. Saat arus yang mengalir 0A IC ini mempunyai output tegangan 2,5V. Nilai tegangan akan bertambah berbanding lurus dengan nilai arus.

Gambar 2.2 sensor ACS712

Pengukuran arus biasanya membutuhkan sebuah resistor shunt yaitu resistor yang dihubungkan secara seri pada beban dan mengubah aliran arus menjadi tegangan.

Tegangan tersebut biasanya diumpankan ke current transformer terlebih dahulu sebelum masuk ke rangkaian pengkondisi signal. Teknologi Hall effect yang diterapkan oleh Allegro menggantikan fungsi resistor shunt dan current transformer menjadi sebuah sensor dengan ukuran yang relatif jauh lebih kecil. Aliran arus listrik yang mengakibatkan medan magnet yang menginduksi bagian dynamic offset cancellation dari ACS712. bagian ini akan dikuatkan oleh amplifier dan melalui filter sebelum dikeluarkan melalui kaki 6 dan 7, modul tersebut membantu penggunaan untuk mempermudah instalasi arus ini ke dalam sistem. 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. Pada umumnya aplikasi sensor ini biasanya digunakan untuk mengontrol motor, deteksi beban listrik, switched-mode power supplies dan

proteksi beban berlebih. Sensor ini memiliki pembacaan dengan ketepatan yang tinggi, karena didalamnya terdapat rangkaian low-offset linear Hall dengan satu lintasan yang terbuat dari tembaga. cara kerja sensor ini adalah arus yang dibaca mengalir melalui kabel tembaga yang terdapat didalamnya yang menghasilkan medan magnet yang di tangkap oleh integrated Hall IC dan diubah menjadi tegangan proporsional. Ketelitian dalam pembacaan sensor dioptimalkan dengan cara pemasangan komponen yang ada didalamnya antara penghantar yang menghasilkan medan magnet dengan hall transducer secara berdekatan. Persisnya, tegangan proporsional yang rendah akan menstabilkan Bi CMOS Hall IC yang didalamnya yang telah dibuat untuk ketelitian yang tinggi oleh pabrik. Output/keluaran dari sensor ini sebesar (>VIOUT(Q)) saat peningkatan arus pada penghantar arus (dari pin 1 dan pin 2 ke pin 3 dan 4), yang digunakan untuk pendeteksian atau perasa arus. Hambatan dalam penghantar sensor sebesar 1,2 mΩ dengan daya yang rendah. Jalur terminal konduktif secara kelistrikan diisolasi dari sensor leads/mengarah (pin 5 sampai pin 8). Hal ini menjadikan sensor arus ACS712 dapat digunakan pada aplikasi-aplikasi yang membutuhkan isolasi listrik tanpa menggunakan opto-isolator atau teknik isolasi lainnya yang mahal. Ketebalan penghantar arus didalam sensor sebesar 3x kondisi overcurrent. Sensor ini telah dikalibrasi oleh pabrik. IC yang digunakan adalah versi 30A, artinya IC ini dapat dialiri arus dari -30A sampai 30A dengan sensitivitas 100mV/A.

Beberapa fitur penting dari sensor arus ACS712 adalah:

▪ Jalur sinyal analog yang rendah noise

▪ Bandwidth perangkat diatur melalui pin FILTER yang baru

▪ Waktu naik keluaran 5 mikrodetik dalam menanggapi langkah masukan aktif ▪ Bandwith 50 kHz

▪ Total error keluaran 1,5% pada TA = 25°, dan 4% pada -40° C sampai 85° C ▪ Bentuk yang kecil, paket SOIC8 yang kompak.

▪ Resistansi internal 1.2 mΩ.

▪ 2.1 kVRMS tegangan isolasi minimum dari pin 1-4 ke pin 5-8 ▪ Operasi catu daya tunggal 5.0 V

▪ Sensitivitas keluaran 66-185 mV/A

▪ Tegangan keluaran sebanding dengan arus AC atau DC ▪ Akurasi sudah diatur oleh pabrik

▪ Tegangan offset yang sangat stabil

▪ Histeresis magnetic hampir mendekati nol

▪ Keluaran ratiometric diambil dari sumber daya

2.3 Mikrokontroler

Mikrokontroler merupakan suatu IC yang di dalamnya berisi CPU, ROM, RAM, dan I/O. Dengan adanya CPU tersebut maka mikrokontroler dapat melakukan proses berfikir berdasarkan program yang telah diberikan kepadanya. Mikrokontroler banyak terdapat pada peralatan elektronik yang serba otomatis, mesin fax, dan peralatan elektronik lainnya. Mikrokontroler dapat disebut pula sebagai komputer yang berukuran kecil yang berdaya rendah sehingga sebuah baterai dapat memberikan daya. Mikrokontroler terdiri dari beberapa

bagian seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.3 Bagian Mikrokontroler

Pada Gambar 2.3 di atas tampak suatu mikrokontroler standar yang tersusun atas komponen-komponen sebagai berikut :

A. Central Processing Unit (CPU)

CPU merupakan bagian utama dalam suatu mikrokontroler. CPU pada mikrokontroler ada yang berukuran 8 bit ada pula yang berukuran 16 bit. CPU ini akan membaca program yang tersimpan di dalam ROM dan melaksanakannya.

B. Read Only Memory (ROM)

ROM merupakan suatu memori (alat untuk mengingat) yang sifatnya hanya dibaca saja. Dengan demikian ROM tidak dapat ditulisi. Dalam dunia mikrokontroler ROM digunakan untuk menyimpan program bagi mikrokontroler tersebut. Program

tersimpan dalm format biner („0‟ atau „1‟). Susunan bilangan biner tersebut bila telah terbaca oleh mikrokontroler akan memiliki arti tersendiri.

C. Random Acces Memory (RAM)

Berbeda dengan ROM, RAM adalah jenis memori selain dapat dibaca juga dapat ditulis berulang kali. Tentunya dalam pemakaian mikrokontroler ada semacam data yang bisa berubah pada saat mikrokontroler tersebut bekerja. Perubahan data tersebut tentunya juga akan tersimpan ke dalam memori. Isi pada RAM akan hilang jika catu daya listrik hilang.

D. Input / Output (I/O)

Untuk berkomunikasi dengan dunia luar, maka mikrokontroler menggunakan terminal I/O (port I/O), yang digunakan untuk masukan atau keluaran.

E. Komponen lainnya

Beberapa mikrokontroler memiliki timer/counter, ADC (Analog to Digital Converter), dan komponen lainnya. Pemilihan komponen tambahan yang sesuai dengan tugas \

ikrokontroler akan sangat membantu perancangan sehingga dapat mempertahankan ukuran yang kecil. Apabila komponen komponen tersebut belum ada pada suatu mikrokontroler, umumnya komponen tersebut masih dapat ditambahkan pada sistem mikrokontroler melalui port-portnya.

2.4 Arduino 2.4.1 Pengenalan

Arduino didefinisikan sebagai sebuah platform elektronik yang open source, berbasis pada software dan hardware yang fleksibel dan mudah digunakan, yang ditujukan untuk seniman, desainer, hobbies dan setiap orang yang tertarik dalam membuat objek atau lingkungan yang interaktif.

Arduino sebagai sebuah platform komputasi fisik (Physical Computing) yang open source pada board input ouput sederhana, yang dimaksud dengan platform komputasi fisik disini adalah sebuah sistem fisik yang interaktif dengan penggunaan software dan hardware yang dapat mendeteksi dan merespon situasi dan kondisi.

Menurut Artanto, kelebihan arduino dari platform hardware mikrokontroler lain adalah:

1. IDE Arduino merupakan multiplatform, yang dapat dijalankan di berbagai sistem operasi, seperti Windows, Macintosh dan Linux.

2. IDE Arduino dibuat berdasarkan pada IDE Processing, yang sederhana sehingga mudah digunakan.

3. Pemrograman arduino menggunakan kabel yang terhubung dengan port USB, bukan port serial. Fitur ini berguna karena banyak komputer yang sekarang ini tidak memiliki port serial.

Arduino adalah hardware dan software open source pembaca bisa mendownload software dan gambar rangkaian arduino tanpa harus membayar ke pembuat arduino.

Biaya hardware cukup murah, sehingga tidak terlalu menakutkan membuat kesalahan. Proyek arduino ini dikembangkan dalam lingkungan pendidikan sehingga bagi pemula akan cepat dan mudah mempelajarinya. Memiliki begitu banyak pengguna dan komunitas di internet dapat membantu setiap kesulitan yang dihadapi.

2.4.2 Sejarah Arduino

Proyek Arduino dimulai pertama kali di Ovre, Italy pada tahun 2005. Tujuan proyek ini awalnya untuk membuat peralatan kontrol interaktif dan modul pembelajaran bagi siswa yang lebih murah dibandingkan dengan prototype yang lain.

Pada tahun 2010 telah terjual dari 120 unit Arduino. Arduino yang berbasis open source melibatkan tim pengembang. Pendiri arduino itu Massimo Banzi dan David Cuartielles, awalnya mereka memberi nama proyek itu dengan sebutan arduino dari ivrea tetapi seturut perkembangan zaman nama proyek itu diubah menjadi Arduino.

Arduino dikembangkan dari thesis hernando Barragan di desain interaksi institute Ivrea. Arduino dapat menerima masukan dari berbagai macam sensor dan juga dapat mengontrol lampu, motor dan aktuator lainnya. Mikrokontroler pada board arduino di program dengan menggunkan bahasa pemrograman arduino (based on wiring) dan IDE arduino (based on processing). Proyek arduino dapat berjalan sendiri atau juga bisa berkomunikasi dengan software yang berjalan pada komputer.

2.4.3 Hardware

Papan Arduino merupakan papan mikrokontroler yang berukuran kecil atau dapat diartikan juga dengan suatu rangkaian berukuran kecil yang didalamnya terdapat komputer berbentuk suatu chip yang kecil.

Pada Gambar 2.4. dapat dilihat sebuah papan Arduino dengan beberapa bagian komponen didalamnya.

Gambar 2.4 Hardware Arduino

Pada hardware arduino terdiri dari 20 pin yang meliputi:

a. 14 pin IO Digital (pin 0–13)

Sejumlah pin digital dengan nomor 0–13 yang dapat dijadikan input atau output yang diatur dengan cara membuat program IDE.

b. 6 pin Input Analog (pin 0–5)

Sejumlah pin analog bernomor 0–5 yang dapat digunakan untuk membaca nilai input yang memiliki nilai analog dan mengubahnya ke dalam angka antara 0 dan 1023.

c. 6 pin Output Analog (pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11)

Sejumlah pin yang sebenarnya merupakan pin digital tetapi sejumlah pin tersebut dapat diprogram kembali menjadi pin output analog dengan cara membuat programnya pada IDE.

Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer dengan menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan menggunakan suatu AC adapter dengan tegangan 9 volt. Jika tidak terdapat power supply yang melalui AC adapter, maka papan Arduino akan mengambil daya dari USB port. Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adapter secara bersamaan dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui AC adapter secara otomatis.

2.4.4 Software Arduino

Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan arduino. IDE atau Integrated Development Environment suatu program khusus untuk suatu komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan Arduino. IDE arduino merupakan software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan java.

IDE arduino terdiri dari:

1. Editor Program

Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa processing.

2. Compiler

Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa processing.

3. Uploader

Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory di dalam papan arduino.

Dalam bahasa pemrograman arduino ada tiga bagian utama yaitu struktur, variabel dan fungsi (Artanto, 2012:27):

Struktur Program Arduino : a. Kerangka Program.

Kerangka program arduino sangat sederhana, yaitu terdiri atas dua blok. Blok pertama adalah void setup() dan blok kedua adalah void loop.

b. Blok Void setup ()

Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali sesaat setelah arduino dihidupkan atau di-reset. Merupakan bagian persiapan atau instalasi program.

c. Blok void loop()

Berisi kode program yang akan dijalankan terus menerus. Merupakan tempat untuk program utama.

d. Sintaks Program.

Baik blok void setup loop () maupun blok function harus diberi

tanda kurung kurawal buka “{“ sebagai tanda awal program di blok itu dan kurung kurawal tutup “}” sebagai tanda akhir program.

e. Variabel.

Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas dengan menggunakan sebuah varibel.

Pada bagian ini meliputi fungsi input output digital, input output analog, advanced I/O, fungsi waktu, fungsi matematika serta fungsi komunikasi.

Pada proses Uploader dimana pada proses ini mengubah bahasa pemrograman yang nantinya dicompile oleh avr-gcc (avr-gcc compiler) yang hasilnya akan disimpan kedalam papan arduino.

Avr-gcc compiler merupakan suatu bagian penting untuk software bersifat open source. Dengan adanya avr-gcc compiler, maka akan membuat bahasa pemrogaman dapat dimengerti oleh mikrokontroler. Proses terakhir ini sangat penting, karena dengan adanya proses ini maka akan membuat proses pemrogaman mikrokontroler menjadi sangat mudah.

Berikut ini merupakan gambaran siklus yang terjadi dalam melakukan pemrogaman Arduino:

1. Koneksikan papan Arduino dengan komputer melalui USB port.

2. Tuliskan sketsa rancangan suatu program yang akan dimasukkan ke dalam papan Arduino.

3. Upload sketsa program ke dalam papan Arduino melalui kabel USB dan kemudian tunggu beberapa saat untuk melakukan restart pada papan Arduino.

4. Papan Arduino akan mengeksekusi rancangan sketsa program yang telah dibuat dan di-upload ke papan Arduino

2.4.5 Melakukan Penginstalan Arduino Ke Komputer

Untuk melakukan pemrogaman pada papan Arduino, pilih versi yang tepat untuk sistem operasi komputer yang digunakan. Setelah melakukan download, lakukanlah proses uncompress dengan cara melakukan double-click pada file tersebut.

Proses ini secara otomatis akan membuat suatu folder yang bernama arduino-[version], contohnya seperti arduino-0012.

Setelah melakukan penginstalan IDE Arduino pada komputer, tahap selanjutnya adalah harus melakukan penginstalan untuk driver. Fungsi utama penginstalan driver ini adalah agar komputer dapat melakukan komunikasi dengan papan Arduino melalui USB port.

2.4.6 Melakukan Penginstalan Driver Untuk Windows

Koneksikan papan Arduino dengan komputer dan ketika Found New Hardware Wizard pada layar muncul, Windows secara otomatis akan mencoba menemukan terlebih dahulu driver tersebut pada halaman Windows Update.

Windows XP akan meminta untuk memeriksa Windows Update, dan jika tidak ingin menggunakan Windows Update pilih menu “No,not at this time” dan tekan tombol Next. Dan pada layar selanjutnya, pilih menu “Install from a list or specific location” dan tekan tombol Next.

Periksa layar berjudul “Include this location in the search” dan tekan tombol Browse. Kemudian pilih folder dimana Arduino sudah terinstal dan pilih folder Drivers\FTDIUSB Drivers untuk menetukan lokasinya dan tekan tombol OK dan Next pada layar tesebut.

Windows Vista akan berusaha menemukan driver tersebut pada Windows Update, dan jika terjadi kegagalan dalam melakukan pencarian driver, maka lakukan pencarian secara manual pada folder Drivers\FTDIUSB Drivers. Proses pencarian driver secara manual memiliki dua prosedur yang harus dilewati, yang pertama komputer harus menginstal driver low-level terlebih dahulu dan yang kedua adalah menginstal bagian kode yang membuat papan Arduino terlihat seperti suatu serial port untuk komputer.

Apabila driver telah terinstal, maka Arduino IDE dapat diaktifkan dan papan Arduino dapat digunakan pada komputer. Untuk tahap selanjutnya adalah harus selalu mengingat serial port komputer yang telah ditandai untuk papan Arduino.

2.4.7 Melakukan Pengujian Pada Papan Arduino

Kita ambil contoh kasus yang sederhana yaitu mengalami kegagalan pada saat melakukan percobaan “mengedipkan LED”. Mari cari tahu apa yang harus dilakukan.

Sebelum menyalahkan percobaan yang dibuat, kita harus memastikan beberapa komponen sudah berada di dalam urutan yang benar. Sama halnya dengan seorang pilot suatu maskapai penerbangan yang menggunakan beberapa daftar pemeriksaan sebelum melakukan penerbangan, untuk memastikan bahwa pesawat dalam kondisi yang baik.

Koneksikan papan Arduino ke USB port yang ada pada komputer dengan menggunakan kabel USB.

1. Pastikan komputer dalam kondisis menyala (mungkin kedengarannya konyol tapi hal ini pernah terjadi). Jika lampu PWR yang berwarna hijau pada papan Arduino menyala, berarti menandakan papan Arduino telah disuplai daya oleh komputer.

Jika LED terlihat sangat redup, berarti ada suatu kesalahan dengan daya yang disuplai: coba ganti kabel USB dan lakukan pemeriksaan antara USB port pada komputer dan konektor USB pada papan Arduino. Jika masih mengalami kegagalan, ganti USB port yang lainnya pada komputer tersebut atau gunakan komputer yang lain.

2. Jika Arduino yang digunakan merupakan produk baru, lampu LED yang berwarna kuning akan mulai berkedip dengan pola menyala sedikit gugup.

Pengujian ini merupakan pengujian yang dilakukan di pabrik untuk menguji papan Arduino.

3. Jika menggunakan power supply eksternal dan menggunakan jenis Arduino yang lama seperti Extreme, NG, atau Diecimila, pastikan bahwa power supply tersambung dengan benar dan jumper yang ditandai dengan SV1 menghubungkan dua pin yang terdekat dengan konektor power supply eksternal.

2.4.8 Melakukan Pengujian Rangkaian Pada Papan Percobaan.

Sekarang koneksikan papan Arduino dengan papan percobaan breadboard dengan memasang jumper dari 5 V. Kemudian untuk ground atau GND dikoneksikan ke rel positif dan negative yang berada pada papan percobaan breadboard. Jika LED PWR yang berwarna hijau tidak menyala, segera lepaskan semua kabel. Hal tersebut menandakan bahwa terdapat kesalahan besar dan terjadi hubung singkat (short circuit) pada rangkaian. Pada saat terjadinya hubung singkat, papan Arduino menarik terlalu banyak arus dan daya akan terputus untuk melindungi komputer.

Jika terjadi short circuit, maka kita harus memulainya kembali dari proses penyederhanaan dan pembagian (simplification and segmentation). Setelah itu, yang harus dilakukan adalah memeriksa setiap sensor yang digunakan pada percobaan tersebut dan untuk memudahkan sebaiknya setiap pemeriksaan menggunakan satu sensor saja. Masalah dengan IDE, pada beberapa kasus terutama pada Windows, mungkin memiliki masalah yang berhubungan dengan penggunaan IDE Arduino.

Jika terdapat kesalahan saat membuka Arduino, gunakan metode alternatif dengan cara membuka file run.bat. Biasanya pemakai Windows juga sering mendapatkan masalah jika sistem operasi memberikan nomor COM10 atau yang

benomor lebih untuk papan Arduino. Untuk mengatasi masalah ini, kita dapat menentukan nomor yang lebih rendah untuk Arduino dengan cara sebagai berikut:

1. Buka layar Device Manager pada Windows dengan membuka menu Start.

Lakukan klik kanan (right-click) pada layar komputer untuk Vista atau My Computer dan pilih menu Properties untuk XP. Kemudian pilih menu Device Manager.

2. Cari serial device di dalam daftar “Ports (COM & LPT)”. Dan pilih serial device bernomor COM9 atau bernomor lebih rendah yang tidak digunakan dengan cara pilih menu Properties (right-click). Kemudian pada tab Port Setting, pilih menu Advanced dan lakukan pengaturan nomor pada COM10 atau yang bernomor lebih besar.

3. Lakukan hal yang sama pada serial terminal USB yang digunakan untuk mengoperasikan Arduino.

Troubleshooting Arduino

Dalam membuat suatu eksperimen atau percobaan dengan Arduino, memungkinkan sekali terjadinya kegagalan dalam melakukan pengoperasiannya.

Sedangkan kita dituntut harus dapat memperbaiki kegagalan yang terjadi agar Arduino dapat beroperasi dengan benar.

Troubleshooting dan debugging merupakan seni yang sudah ada dari dulu. Dan agar didapatkan suatu hasil yang diinginkan oleh kita, maka kita harus memenuhi peraturan yang dimiliknya terlebih dahulu.

Semakin sering kita menggunakan komponen elektronik dan Arduino dalam membuat suatu percobaan, maka kita akan semakin banyak belajar dan semakin banyak mendapatkan pengalaman. Oleh karena itu, jangan putus asa dengan permasalahan yang akan muncul dalam melakukan suatu percobaan karena semuanya akan menjadi lebih mudah apabila sudah dihadapi.

Seperti semua percobaan Arduino yang telah dibuat, jika terdapat kesalahan baik yang berasal dari hardware maupun software maka disana kemungkinan akan ada lebih dari satu hal yang perlu dicari penyebab dari kesalahan tersebut.

Ketika mencari suatu bug atau akar dari suatu masalah yang muncul seharusnya kita mengoperasikan Arduino meliputi tiga langkah berikut:

Pemahaman (understanding).

 Mencoba untuk memahami sebanyak mungkin bagaimana cara kerja dari setiap bagian komponen yang digunakan dan bagaimana bagian dari komponen tersebut telah memberikan pengaruh terhadap percobaan yang dibuat.

 Penyederhanaan dan pembagian (simplification and segmentation)

Orang Romawi kuno mengatakan devide et impera: divide and rule, atau dalam bahasa Indonesia berarti pembagi dan peraturan. Oleh karena itu, untuk membuat percobaan Arduino cobalah lakukan perincian (break down) terhadap percobaan ke dalam setiap komponennya dengan pemahaman yang kita miliki dan memperhitungkan dimana tanggung jawab dari setiap komponen tersebut.

 Pemisahan dan kepastian (exclusion and certainty)

Ketika melakukan investigasi, melakukan pengujian secara terpisah pada setiap komponen sangat dibutuhkan untuk memastikan bahwa setiap komponen bekerja dengan benar. Dengan melakukan tahap ini akan membangun rasa keyakinan pada diri kita sendiri terhadap bagian percobaan mana yang bekerja dengan benar maupun yang tidak.

Debugging adalah istilah yang telah digunakan software komputer untuk menggambarkan suatu proses tidak bekerja dengan benar. Konon dikatakan bahwa istilah tersebut dipakai untuk pertama kalinya oleh Garce Hopper pada sekitar tahun 1940-an. Dimana pada waktu itu, komputer yang sebagian besarnya merupakan peralatan elektromekanis, ada yang berhenti beroperasi karena ada serangga yang terjebak di dalam sistem mekaniknya. Tetapi pada saat ini, bug bukan berbentuk fisik lagi, melainkan suatu virtual yang tidak dapat dilihat.

2.5 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, ataupun layar komputer. Pada bab ini aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16.

LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat. Adapun fitur yang disajikan 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 4-bit dan 8-bit 5. Dilengkapi dengan back light.

6. Tersedia VR untuk mengatur kontras.

7. Pilihan konfigurasi untuk operasi write only atau read/write.

8. Catu daya +5 Volt DC.

9. Kompatibel dengan DT-51 dan DT-AVR Low Cost Series serta sistem mikrokontroler/mikroprosesor lain.

Gambar 2.5 LCD (Liquid Crystal Display)

Tabel 2.5 Deskripsi Pin Pada LCD Pin Deskripsi

1 Ground

2 Vcc

3 Pengatur kontras

4 “RS” Instruction/Register Select 5 “R/W” Read/Write LCD Registers

6 “EN” Enable

7-14 Data I/O Pins

15 Vcc

16 Ground

2.6 Cara kerja LCD (Liquid Crystal Display).

Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari 4-bit atau 8-bit.Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7.

Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface 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 memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD.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. Misal, 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), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting.

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat Penelitian

Penelitian ini akan dilakukan di Laboratorium Elektronika Dasar, Universitas Sumatera Utara meliputi perancangan, konstruksi dan perakitan.

3.2 Diagram Blok

Alat ini terdiri dari beberapa komponen-komponen elektronika yang dipadukan dimana setiap komponen tersebut memiliki fungsinya masing-masing. Untuk lebih memudahkan dalam mempelajari dan memahami alat tersebut, berikut ini adalah gambar diagram blok sistem dari alat tersebut.

Gambar 3.2 Diagram Blok sistem

Dari gambar tersebut fungsi dari setiap komponen adalah sebagai berikut:

1. Sensor ACS712 berfungsi untuk mendeteksi, mengukur dan memeriksa arus listrik.

2. Sensor ZMPT101 berfungsi untuk mendeteksi, mengukur dan memeriksa tegangan listrik.

3. Arduino berfungsi sebagai pengkonversi, pengolah dan pusat kontrol data dari sensor yang diterima.

4. LCD berfungsi untuk menampilkan nilai pengukuran yang dibaca oleh sensor.

3.3 Rangkaian ACS712

Sensor Arus ACS 712 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. Pada umumnya aplikasi sensor ini biasanya digunakan untuk mengontrol

motor, deteksi beban listrik, switched-mode power supplies dan proteksi beban berlebih, bentuk fisik dari sensor arus ACS712 dapat dilihat pada gambar 2.1 di bawah ini. Gambar 2.1.Sensor arus ACS712 Sensor ini memiliki pembacaan dengan ketepatan yang tinggi, karena didalamnya terdapat rangkaian low-offset linear Hall dengan satu lintasan yang terbuat dari tembaga.

Gambar 3.3 Rangkaian ACS712

Cara kerja sensor ini adalah arus yang dibaca mengalir melalui kabel tembaga yang terdapat didalamnya yang menghasilkan medan magnet yang di tangkap oleh integrated Hall IC dan diubah menjadi tegangan proporsional. Ketelitian dalam pembacaan sensor dioptimalkan dengan cara pemasangan komponen yang ada didalamnya antara penghantar yang menghasilkan medan magnet dengan hall transducer secara berdekatan. Persisnya, tegangan proporsional yang rendah akan menstabilkan Bi CMOS Hall IC yang 7 didalamnya yang telah dibuat untuk ketelitian yang tinggi oleh pabrik. Berikut terminal list dan gambar pin out ACS712. Gambar 2.2. Pin out ACS712 Tabel 2.1. Terminal list sensor arus ACS712. Number Name Description 1 and 2 IP + Terminals for current being sampled ; fused internally 3 and 4 IP - Terminals for current being sampled ; fused internally 5 GND Signal ground terminal 6 FILTER Terminal for external capacitor that sets bandwidth 7 VOUT Analog output signal 8 VCC Device power supply terminal Pada gambar 2.3 pin out dan tabel 2.1 terminal list diatas dapat kita lihat tata letak posisi I/O dari sensor arus dan kegunaan dari masing-

DIGITAL (~PWM)

ANALOG IN

AT ME GA 32 8P -P U

11 21

~ ~ ~ ~ ~ ~

APK-TECH | techno-apk.blogspot.com TX RXPD0/RXD0PD1/TXD1PD2/INT02PD3/INT13PD4/T0/XCK4PD5/T15PD6/AIN06PD7/AIN17

PB0/ICP1/CLKO8PB1/OC1A9PB2/SS/OC1B10PB3/MOSI/OC2A11PB4/MISO12PB5/SCK13

AREF PC5/ADC5/SCLA5PC4/ADC4/SDAA4PC3/ADC3A3PC2/ADC2A2PC1/ADC1A1PC0/ADC0A0

RESET

DUINO1

ARDUINO UNO R3

IP+ 4

IP- 5 VIOUT 3 1 VCC

2 GND

ACS712

ACS755XCB-130

masing pin dari sensor arus ACS712. Hambatan dalam penghantar sensor sebesar 1,2 mΩ dengan daya yang rendah. Jalur terminal konduktif secara kelistrikan diisolasi dari sensor leads/mengarah (pin 5 sampai pin 8). Hal ini menjadikan sensor arus ACS712 dapat digunakan pada aplikasi-aplikasi yang membutuhkan isolasi listrik tanpa menggunakan opto-isolator atau teknik isolasi lainnya yang mahal. Sensor ini telah dikalibrasi oleh pabrik. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 2.3 blok diagram sensor arus ACS712. 8 Gambar 2.3. Gambar blok diagram ACS712 2.1.1. Fitur ACS712 Fitur yang di miliki ACS712 sebagai berikut: 1. Rise time output = 5 µs. 2.

Bandwidth sampai dengan 80 kHz. 3. Total kesalahan output 1,5% pada suhu kerja TA= 25°C. 4. Tahanan konduktor internal 1,2 mΩ. 5. Tegangan isolasi minimum 2,1 kVRMS antara pin 1-4 dan pin 5-8. 6. Sensitivitas output 185 mV/A. 7. Mampu mengukur arus AC atau DC hingga 5 A. 8. Tegangan output proporsional terhadap input arus AC atau DC. 9. Tegangan kerja 5 VDC. Rumus tegangan pada pin Out = 2,5

± ( 0,185 x I ) Volt, dimana I = arus yang terdeteksi dalam satuan Ampere.

3.4 Rangkaian ZMPT101

Berikut cara mengakses sensor tegangan AC ZMPT101B untuk mengukur tegangan AC, sebenarnya banyak cara yang bisa dilakukan untuk mengukur tegangan AC seperti halnya menggunakan sampling data dengan timer tertentu, ada juga yang dikonversi menjadi tegangan DC, dan banyak lainnya, disini saya mencontohkan dengan menggunakan cara kedua yaitu merubah tegangan AC tersebut menjadi DC, sehingga mudah untuk dibaca mikrokontroller, perlu diketahui bahwa adc tidak bisa membaca sinyal negatif maka dari itu tegangan negatif harus dinaikkan offsetnya ke 2.5 volt, sehingga ada space untuk nilai negatif dan positif, untuk menaikkan tegangan AC bisa digunakan rangkaian summing amplifier, namun pada modul sensor ini sudah include summing amplifier sehingga tidak perlu menggunakan rangkaian tersebut.

Gambar 3.4 Rangkaian ZMPT101.

3.5 Rangkaian LCD

LCD yang digunakan adalah LCD karakter 16x2, sehingga hanya mampu menampilkan angka, huruf dan simbol sebanyak 2 baris dan setiap baris mampu menampilkan 16 karakter. Catu daya yang digunakan adalah sebesar 5 volt.

Gambar 3.5 Rangkaian LCD

Pada gambar rangkaian di atas pin 1 dihubungkan ke Vcc (5V), pin 2 dan 16 dihubungkan ke Gnd (Ground), pin 3 merupakan pengaturan tegangan Contrast dari LCD, pin 4 merupakan Register Select (RS), pin 5 merupakan R/W (Read/Write), pin 6 merupakan Enable, pin 11-14 merupakan data. Reset, Enable, R/W dan data dihubungkan ke mikrokontroler Atmega8535. Fungsi dari potensiometer (R2) adalah untuk mengatur gelap/terangnya karakter yang ditampilkan pada LCD.

DIGITAL (~PWM)

ANALOG IN

AT ME GA 32 8P

-P

U 11 21

~ ~ ~ ~ ~ ~

APK-TECH | techno-apk.blogspot.com TX RXPD0/RXD0PD1/TXD1PD2/INT02PD3/INT13PD4/T0/XCK4PD5/T15PD6/AIN06PD7/AIN17

PB0/ICP1/CLKO8PB1/OC1A9PB2/SS/OC1B10PB3/MOSI/OC2A11PB4/MISO12PB5/SCK13

AREF PC5/ADC5/SCLA5PC4/ADC4/SDAA4PC3/ADC3A3PC2/ADC2A2PC1/ADC1A1PC0/ADC0A0

RESET

DUINO1 ARDUINO UNO R3

VCC 3 RS+ 4 5 RS-

2 OUT

GND 1 ZMPT101

MAX4372HEUK-T

3.6 Rangkaian Mikrokontroler Arduino Uno R3

Rangkaian sistem mikrokontroler Arduino Uno R3 dapat dilihat pada gambar 3.2 di bawah ini :

Gambar 3.6 Rangkaian sistem mikrokontroler Arduino Uno R3

Dari gambar 3.6, Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega328. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Pin 12 terhubung ke Gnd dan pin 13 dihubungkan ke Vcc sebesar 5v dan dua buah kapasitor 30 pF. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini.

Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel.

Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon.

3.7 Rangkaian Keseluruan Sistem

Gambar di bawah adalah gambar keseluruhan rangkaian Rancangan Alat Ukur Daya Listrik Digital Berbasis Arduino dengan memanfaatkan arduino Uno sebagai pengatur setiap komponen yang digunakan

Gambar 3.7 Rangkaian Keseluruan Sistem

DIGITAL (~PWM)

ANALOG IN

AT ME GA 32 8P -P U

11 21

~ ~ ~ ~ ~ ~

APK-TECH | techno-apk.blogspot.com TX RXPD0/RXD0PD1/TXD1PD2/INT02PD3/INT13PD4/T0/XCK4PD5/T15PD6/AIN06PD7/AIN17

PB0/ICP1/CLKO8PB1/OC1A9PB2/SS/OC1B10PB3/MOSI/OC2A11PB4/MISO12PB5/SCK13

AREF PC5/ADC5/SCLA5PC4/ADC4/SDAA4PC3/ADC3A3PC2/ADC2A2PC1/ADC1A1PC0/ADC0A0

RESET

DUINO1

ARDUINO UNO R3

D714D613D512D411D310D29D18D07

E6RW5RS4

VSS1 VDD2 VEE3 LCD1

LM016L

RV1

100

VCC 3 RS+ 4 5 RS-

2 OUT

GND 1

ZMPT101

MAX4372HEUK-T IP+ 4

IP- 5 VIOUT 3 1 VCC

2 GND

ACS712

ACS755XCB-130

3.8 Perancangan PCB

Printed circuit board (PCB) adalah sebuah papan tembaga yang berfungsi untuk menghubungkan antar komponen pada rangkaian elektronik. Sebelum ada PCB komponen dihubungkan menggunakan kabel sehingga terlihat sangat tidak rapi. Setiap pcb mempunyai fungsi yang berbeda-beda tergantung dari spesifikasi produk yang dibuat, sehingga PCB mempunyai desain yang berbeda-beda pula. Kita bisa mendesain PCB dengan cara manual maupun dengan bantuan software. Proses desain dengan software biasanya diawali dengan cara membuat skematik dari kumpulan komponen lalu menghubungkannya. Setelah itu baru membuat layout dari jalur PCB tersebut.

Setelah pola jalur PCB terbuat lalu pola tersebut diprint dengan perbandingan 1:1 untuk mendapatkan mastersheet yang akan digunakan untuk proses selanjutnya. Dalam proses desain kita harus tahu komponen-komponen apa yang digunakan karena dari komponen tersebut akan menentukan jarak lubang, besar lubang, tata letak komponen dll, sehingga sangat tidak mungkin untuk membuat PCB hanya dengan bermodal gambar hasil foto PCB yang sudah jadi. Banyak software gratis yang bisa didapatkan dari internet

untuk memudahkan proses desain. Pada artikel selanjutnya kita akan membahas lebih dalam tentang proses desain menggunakan software eagle

Gambar 3.8 Pembuatan Rangakaian pada pcb

3.9 Diagram Alir

Gambar 3.9 Diagram Alir Sistem Mulai

Inisialisasi, Alat alat elektronika Rumah Tangga

Pembacaan Arus Dengan Sensor

Acs712

Pembacaan Tegangan Dengan Sensor ZMPT

101B

Pengelolahan data pada arduino

Menampilkan Arus (I), Tegangan (V) dan Daya

(P) Di LCD

Selesai

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

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

0 0 0 0 0

12.02 12.60 12.35 12.54 12.5 29.14 30.2 29.03 29.54 29.6 220 220.83 220.56 220.46 220.6

Gambar 4.1.1 Pengukuran Tegangan menggunakan Multimeter

Dalam gambar 4.1.1 terlihat bahwa pengujian sensor tegangan AC pada alat ukur daya ini, dilakukan dengan membandingkan pengukuran tegangan antara yang terbaca oleh