BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Rele Pengaman

(1)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Rele Pengaman

Rele pengaman adalah suatu peralatan yang direncanakan untuk dapat

merasakan atau mengukur adanya gangguan atau mulai merasakan adanya ketidaknormalan pada peralatan atau bagian sistem tenaga listrik dan segera secara otomatis membuka Pemutus Tenaga (PMT) atau Circuit Breaker (CB) untuk memisahkan peralatan atau bagian dari sistem yang terganggu dan memberi isyarat berupa lampu atau alarm (bel).

Rele pengaman dapat merasakan atau melihat adanya gangguan pada peralatan yang diamankan dengan mengukur atau membandingkan besaran-besaran yang diterimanya misalnya arus, tegangan, daya, sudut, fase, frekuensi, impedansi, dan sebagainya dengan besaran yang telah ditentukan, kemudian mengambil keputusan untuk seketika ataupun dengan perlambatan waktu membuka PMT ataupun hanya memberi tanda tanpa membuka PMT.

PMT harus mempunyai kemampuan untuk memutus arus hubung singkat maksimum yang melewatinya dan juga harus mampu menutup rangkaian dalam keadaan hubung singkat dan kemudian membuka kembali. PMT biasanya dipasang pada generator, trafo daya, saluran transmisi, saluran distribusi dan sebagainya supaya masing-masing bagian sistem dapat dipisahkan sedemikian rupa sehingga sistem lainnya tetap beroperasi secara normal.

Pada sistem tegangan menengah dan tegangan rendah adakalanya sekering digunakan sebagai rele dan pemutus tenaga bersamaan. Disamping tugas di atas, rele juga berfungsi menunjukkan lokasi dan macam gangguannya. Dengan data tersebut memudahkan analisa dari gangguannya. Dalam beberapa hal rele hanya memberi tanda adanya gangguan atau

(2)

kerusakan, jika dipandang gangguan atau kerusakan tersebut tidak segera membahayakan. [7]

2.1.1 Fungsi Rele Pengaman

Dari uraian di atas maka rele pengaman pada sistem tenaga listrik berfungsi untuk :

 Merasakan, mengukur dan menentukan bagian sistem yang terganggu serta memisahkan secepatnya sehingga sistem lainnya tidak terganggu dan dapat beroperasi secara normal.

 Mengurangi kerusakan yang lebih parah dari peralatan atau bagian sistem yang terganggu.

 Mengurangi pengaruh gangguan terhadap bagian sistem yang lain yang tidak terganggu di dalam sistem tersebut serta mencegah meluasnya gangguan.

 Memperkecil bahaya bagi manusia.[6]

Adapun fungsi dari pemakaian rele arus lebih pada sistem tenaga listrik adalah sebagai berikut :

 Pengaman utama.

Rele pengaman sebagai pengaman utama adalah rele yang pertama kali merespon dan bertindak jika terjadi gangguan pada sistem.

 Pengaman cadangan

Rele pengaman sebagai pengaman cadangan, rele pengaman cadangan baru akan merespon dan bekerja jika rele pengaman utama gagal bekerja. [6]

2.1.2 Syarat Rele Pengaman

Pada kenyataannya sistem pengaman yang baik itu harus memenuhi kriteria-kriteria sebagai berikut :

 Melakukan koordinasi dengan sistem pengaman yang lain

(3)

 Mengamankan peralatan dari kerusakan yang lebih luas akibat gangguan

 Membatasi kemungkinan terjadinya kecelakaan

 Secepatnya membebaskan pemadaman karena gangguan  Membatasi daerah pemadaman akibat gangguan

 Mengurangi frekuensi pemutusan permanen karena gangguan

Agar memenuhi kriteria dari sistem pengaman, rele pun mempunyai syarat yang harus dipenuhi.Adapun syarat dari rele adalah sebagai berikut :

 Dapat diandalkan

Dalam keadaan normal atau sistem yang tidak pernah terganggu rele proteksi tidak bekerja selama berbulan-bulan mungkin bertahun-tahun, tetapi rele proteksi bila diperlukan harus dan pasti dapat bekerja, sebab apabila rele gagal bekerja dapat mengakibatkan kerusakan yang lebih parah pada peralatan yang diamankan atau mengakibatkan bekerjanya rele lain sehingga daerah itu mengalami pemadaman yang lebih luas. Untuk tetap menjaga keandalannya, maka rele proteksi harus dilakukan pengujian secara periodik.

 Selektif

Selektivitas dari rele proteksi adalah suatu kualitas kecermatan pemilihan dalam mengadakan pengamanan. Bagian yang terbuka dari suatu sistem oleh karena terjadinya gangguan harus sekecil mungkin, sehingga daerah yang terputus menjadi lebih kecil. Rele proteksi hanya akan bekerja selama kondisi tidak normal atau gangguan yang terjadi di daerah pengamanannya dan tidak akan bekerja pada kondisi normal atau pada keadaan gangguan yang terjadi diluar daerah pengamanannya.

(4)

 Cepat

Makin cepat rele proteksi bekerja, tidak hanya dapat memperkecil kemungkinan akibat gangguan, tetapi dapat memperkecil kemungkinan meluasnya akibat yang ditimbulkan oleh gangguan.

 Peka (Sensitif)

Rele pengaman harus cepat merasakan adanya arus gangguan yang melebihi arus settingnya. Rele dikatakan peka (sensitif) apabila dapat bekerja dengan masukan dari besaran yang dideteksi kecil. Jadi rele dapat bekerja pada awal kejadian gangguan atau dengan kata lain gangguan dapat diatasi pada awal kejadian. Hal ini memberi keuntungan dimana kerusakan peralatan yang diamankan akibat gangguan menjadi kecil. Namun demikian rele harus stabil, yang artinya rele harus dapat membedakan antara arus gangguan dan arus beban maksimum. [5]

2.2 Rele Arus Lebih (OCR) dan Rele Gangguan ke Tanah (GFR)

Sistem proteksi sangat dibutuhkan untuk meningkatkan TMP (Tingkat Mutu Pelayanan) sehingga dapat mencegah atau membatasi kerusakan peralatan akibat gangguan, dan kelangsungan penyaluran tenaga listrik dapat dipertahankan. Gangguan yang sering terjadi pada sistem tenaga listrik adalah gangguan arus lebih, dan pengaman yang digunakan untuk mengatasi gangguan tersebut adalah rele arus lebih.

Rele arus lebih adalah suatu rele yang bekerja berdasarkan adanya kenaikan arus melebihi nilai pengaman tertentu ( arus setting / setelan waktu tertentu ). Rele arus lebih berfungsi untuk mengamankan transformator dari arus yang melebihi atau yang dibolehkan lewat dari transformator tersebut dan arus lebih ini dapat terjadi oleh karena beban lebih atau gangguan hubung singkat.

Hampir seluruh peralatan listrik menggunakan rele ini sebagai pengaman. Pada sistem jaringan distribusi 20 kV tiap penyulang di Gardu

(5)

Induk telah diamankan dari gangguan hubung singkat dengan menggunakan

Overcurrent Relay (OCR), sedangkan gangguan satu fasa ke tanah diamankan

dengan menggunakan Ground Fault Relay (GFR). [7]

2.2.1 Cara Kerja Rele Arus Lebih dan Rele Gangguan ke Tanah

Rele arus lebih adalah suatu rele yang bekerjanya berdasarkan kenaikan arus yang melebihi suatu nilai pengamanan tertentu dan dalam jangka waktu tertentu, sehingga rele ini dapat dipakai sebagai pola pengaman arus lebih. Rele ini pada dasarnya mengamankan adanya arus lebih yang disebabkan oleh gangguan hubung singkat atau beban lebih. Rele arus lebih akan bekerja bila besarnya arus input melebihi suatu harga tertentu (arus kerja) yang dapat diatur dan dinyatakan menurut kumparan sekunder dari trafo arus.

Rele arus lebih akan memberi isyarat kepada PMT (Pemutus Tenaga) bila terjadi gangguan hubung singkat untuk membuka rangkaian sehingga kerusakan alat akibat gangguan dapat dihindari. Hampir sama dengan Rele arus lebih, rele hubung tanah pun memiliki cara kerja yang sama yang membedakannya hanyalah fungsinya yaitu mengamankan arus lebih atau hubung singkat fasa ke tanah. [7]

2.2.2 Jenis Karakteristik Rele Arus Lebih dan Rele Gangguan ke Tanah

Berdasarkan karakteristik arus terhadap waktu kerjanya, rele arus lebih dan rele hubung tanah terbagi atas beberapa jenis karakteristik, antara lain :

1. Rele Arus Lebih Karakteristik Waktu Sesaat (Moment Instantaneous) Adalah rele yang bekerja seketika. Setiap arus pick-up, maka rele akan langsung memberi perintah pada CB untuk memutus sirkit pada saat itu juga. Biasanya rele ini dipakai bersama dengan rele arus lebih karakteristik lainnya, misalnya rele arus lebih karakteristik waktu terbalik. Keuntungan pemakaian rele seketika akan tampak jelas pada saluran panjang atau trafo daya, yang disuplai oleh pembangkitan yang besar. Untuk gangguan didekat rele, dimana

(6)

arus gangguan sangat besar, waktu pemutusannya akan seketika, sehingga peralatan yang dilindungi menjadi aman dari kerusakan.

I(Ampere) Im

t

I

Gambar 2.1 Karakteristik Rele Arus Lebih Waktu Seketika (Instantaneous).

2. Rele Arus Lebih Karakteristik Waktu Tertentu (Definite Time)

Karakteristik arus waktu definite time (waktu tertentu) waktu pemutusannya tetap, besar arus gangguan tidak mempengaruhi kecepatan pemutusan. Sehingga rele jenis ini cocok dipakai pada sistem tenaga listrik yang arus gangguannya sangat bervariasi akibat perubahan kapasitas pembangkitan. Selain itu pula rele ini sangat aik digunakan pada jaringan yang panjang, dimana gangguan pada seksi tersebut baik diujung maupun dipangkalnya, diamankan dengan waktu kerja yang tetap, tetapi rele jenis ini tidak cocok dipakai pada jaringan yang mempunyai seksi didepannya, karena bila dikoordinasikan dengan baik, maka rele didekat sumber pembangkit/trafo daya akan memiliki waktu kerja rele yang sama, padahal arus gangguannya semakin besar.

(7)

Is ts t I(Ampere)

I

t

Gambar 2.2 Karakteristik Rele Arus Lebih Waktu Tertentu (Definite Time).

3. Rele Arus Lebih Karakteristik Waktu Terbalik (Invers Time)

Adalah rele arus lebih yang mempunyai elemen pengukur waktu

dependent terhadap arus yang dideteksi. Besarnya waktu kerja rele berbanding

terbalik dengan besarnya arus gangguan yang dideteksi, makin besar arus gangguan, maka makin cepat waktu kerja rele dan sebaliknya.

I(Ampere) t

I t

Is

Gambar 2.3 Karakteristik Rele Arus Lebih Waktu Terbalik (Inverse Time).

(8)

Terdapat 4 macam karakteristik Relay Inverse, yaitu :

 Normal Inverse, yaitu karakteristik yang menunjukan perbandingan antara besar arus dengan waktu kerja rele yang standard, ditulis dengan rumus[9] :

t =

detik ... (2.1)

Ket : t = Waktu pemutusan (detik) k = Time Multiple Setting (detik) I = I uji (ampere)

I> = I set (ampere)

Gambar 2.4 Kurva Karakteristik Waktu Normal Inverse [9]

(9)

 Very Inverse, yaitu karakteristik yang menunjukkan perbandingan antara besar arus dengan waktu kerja rele yang lebih cepat/tinggi dari standard invers, ditulis dengan rumus[9] :

t =

detik ...(2.2)

Gambar 2.5 Kurva Karakteristik Waktu Very Inverse[9]

(10)

 Extremely Inverse, yaitu karakteristik yang menunjukkan perbandingan antara besar arus dengan waktu kerja rele yang lebih cepat/tinggi dari standard dan very invers, ditulis dengan rumus[9] :

t =

detik ...(2.3)

Gambar 2.6 Kurva Karakteristik Waktu Extremly Inverse[9]

(11)

 Long Time Inverse, yaitu karakteristik yang menunjukkan perbandingan antara besar arus dengan waktu kerja rele yang lebih lambat/rendah diantara karakteristik yang lain, ditulis dengan rumus[9] :

t =

detik ...(2.4)

Gambar 2.7 Kurva Karakteristik Waktu Long Time Inverse[9]

(12)

4. Rele Arus Lebih Karakteristik (Inverse Definite Minimum Time)

Proteksi arus lebih dengan karakteristik IDMT (Inverse Definite Minimum Time) mempunyai karakteristik kombinasi antara rele arus lebih waktu terbalik dengan rele arus lebih waktu tertentu. Pada daerah awal seperti karakteristik proteksi arus lebih waktu terbalik, kemudian setelah arus gangguan mencapai besaran tertentu maka karakteristiknya menjadi waktu tertentu.

(detik)

(Amp)

Gambar 2.8 Karakteristik Rele Arus Lebih Inverse Definite Minimum Time (IDMT)

Terdapat dua macam kurva karakteristik spesial dari IDMT, yaitu:

 Tipe-RI  Tipe-RXIDG

(13)

 Tipe-RI, yaitu merupakan karakteristik khusus yang terutama dipakai bersamaan dengan rele mekanis yang ada. Karakteristik berdasarkan persamaan matematik berikut[9] :

t =

...(2.5)

Ket : t = waktu pemutusan (detik) k = Time Multiple Setting (detik) I = I uji (ampere)

I > = I setting (ampere)

Gambar 2.9 Kurva Karakteristik Waktu Tipe- RI[9]

(14)

 Tipe-RXIDG, yaitu merupakan karakteristik khusus yang terutama dipakai untuk proteksi gangguan tanah[9].

t = 5.8 – ( 1.35 x ln ) ...(2.6)

Gambar 2.10 Kurva Karakteristik Waktu Tipe- RXIDG[9]

(15)

2.3 Rele ABB tipe SPAJ 140C

Rele pengaman adalah susunan peralatan yang direncanakan untuk dapat merasakan atau mengukur adanya gangguan atau mulai merasakan adanya ketidak normalan pada peralatan atau bagian sistem tenaga listrik dan segera secara otomatis membuka pemutus tenaga (PMT) untuk memisahkan peralatan atau bagian dari sistem yang tertanggu dan member isyarat berupa lampu dan alarm (bel). Sistem proteksi jaringan tegangan menengah umumnya diamankan oleh rele SPAJ 140 C. [8]

Rele ini mempunyai dua jenis unit proteksi: 1. Unit Arus Lebih (I)

a. Tahap low set arus lebih (I>) b. Tahap high set arus lebih (I>>) 2. Unit Gangguan Pentanahan (Io)

a. Tahap low set gangguan pentanahan (Io>) b. Tahap high set gangguan pentanahan (Io>>)

Berikut ini adalah gambar fisik dan wiring dari rele ABB tipe SPAJ 140C :

Gambar 2.11 Rele ABB tipe SPAJ 140C tampak depan[9]

(16)

Gambar 2.12 Rele ABB tipe SPAJ 140 C Tampak Belakang[9]

Gambar 2.13 Wiring OCR & GFR ABB SPAJ 140 C Pada Jaringan Distribusi[9]

(17)

Gambar 2.14 Wiring Rele OCR & GFR ABB SPAJ 140 C[9]

(18)

Berikut ini adalah singkatan nama yang terdapat pada rele ABB tipe SPAJ 140C[9]_:

1. I L1 , I L2 , I L3 = Arus fasa pada R (L1), S (L2), dan T (L3) 2. Uaux = Rele dalam posisi ON atau power supply AC/DC telah terhubung dengan rele

3. IRF = Internal Relay Faulth ( Keselahan Internal Rele)

4. TRIP = Rele bekerja/aktif 5. SIGNAL 1 = Sinyal arus lebih

6. SIGNAL 2 = Sinyal gangguan pentanahan 7. START 1 = Sinyal TRIP melalui SGR3

8. START 2 = Start(pick-up) tahap low-set arus lebih I>

9. BS = Blocking Signal

= Sinyal yang berfungsi untuk membloki trip

10. U1 = Rele SPCJ 4D29

11. U2 = Power supply dan keluaran dari rele SPTU 240 RI atau SPTU 48 RI

12. U3 = Masukan rele SPTE 4E2

13. SS1 = Sinyal Start 1 14. SS2 = Sinyal Start 2 15. SS3 = Sinyal Start 3 16. TS1 = Sinyal Trip 1 17. TS2 = Sinyal Trip 2 18. TS3 = Sinyal Trip 3

19. T1…..T8 = Indikator start (Pick-up) dan TRIP 20. SPA-ZC = Terminal penghubung

21. RX = Terminal bus penerima 22. TX = Terminal bus pengirim

(19)

2.3.1 Setting Rele ABB tipe SPAJ 140C

Unit arus lebih dan unit gangguan pentanahan secara terus menerus memonitor arus phasa dan arus netral, jika ada gangguan maka unit ini akan memberi sinyal alarm/ sinyal trip. Jika arus phasa melebihi arus setelan unit

low set arus lebih rele, maka unit tersebut akan bekerja memberi alarm yang

pada saat itu juga mulai time delay. Setelah time delay berakhir, rele member perintah ke pemutus (CB atau fuse).

Untuk bekerja, begitu juga prinsip kerja untuk unit low-set gangguan pentanahan. Perbedaan antara low-set dengan high-set adalah besarnya parameter arus yang diproteksi dan lamanya waktu pemutusan (time delay). Jadi, baik itu unit high-set arus lebih (I>>) maupun unit high-set gangguan pentanahan (Io>>), kedua-duanya mempunyai waktu pemutusan (trip) yang lebih cepat (pendek) dibandingkan dengan low-set, karena arus yang melebihi arus setelan dari rele sangat besar.

Unit gangguan pentanahan (earth-fault) ini berfungsi untuk mengamankan arus netral. Unit ini mempunyai dua tahap pengaman yaitu tahap low-set Io> dan tahap high-set Io>>. Jika salah satu tahap tersebut bekerja maka pada saat itu pula layar mengindikasikan start. Jika time delay berakhir, lampu LED berwarna merah ”TRIP” pada panel depan dari rele menyala. Lampu LED tersebut akan terus menyala walaupun tahap tersebut telah direset. Indikator (lampu LED “TRIP”) dapat direset dengan menekan tombol “RESET/STEP”. Kerja tahap low-set arus lebih berdasarkan karakteristik waktu definite atau inverse.

Setiap tahap arus lebih yaitu low-set dengan high-set mempunyai indikasi start dan kerja seperti yang ditunjukkan layar. Dengan kata lain, lampu indikator LED berwarna merah dengan nama “TRIP” pada bagian bawah pojok kanan dari panel depan SPCJ 4D29, yaitu untuk semua tahap-tahap proteksi. Apabila rele bekerja, dapat direset dengan menekan tombol

“RESET/STEP”. Sedangkan fungsi lainnya tidak akan berpengaruh (akan tetap

(20)

bekerja) apabila rele belum direset. Jika bekerjanya suatu tahap tidak menyebabkan kerja rele tersebut, indikasi start biasanya akan mereset dengan sendirinya melalui switch SGF 2/1 sampai dengan SGF 2/4 dimana indikasi start bisa diatur untuk mereset secara manual. Tabel dibawah ini menunjukkan indikasi start maupun trip dan rele.[9]

Tabel 2.1 Tabel Operation Indicator Pada Panel Depan Rele

OPER.IND. KETERANGAN

I > START Setting minimum arus unit overcurrent sudah start I > TRIP Setting minimum arus unit overcurrent sudah beroperasi I >> START Setting maksimum arus unit overcurrent sudah start I >> TRIP Setting maksimum arus unit overcurrent sudah beroperasi Io > START Setting minimum arus unit earth fault sudah start

Io > TRIP Setting minimum arus unit earth fault sudah beroperasi Io >> START Setting maksimum arus unit earth fault sudah start Io >> TRIP Setting maksimum arus unit earth fault sudah beroperasi CBFP Proteksi kesalahan CB sudah beroperasi

Jika salah satu dari tahap proteksi rele tersebut bekerja, maka lampu indikator LED arus masukan fasa (IL1, IL2, IL3) akan aktif tergantung dari fasa yang terganggu. Sebagai contoh, apabila angka pada layar menunjukkan angka “2” warna merah berkedip, juga lampu indikator IL1 dan IL2 menyala, maka ini berarti rele bekerja disebabkan oleh adanya gangguan arus lebih pada fasa IL1 dan fasa IL2. Indikasi gangguan tersebut dapat direset dengan menggunakan tombol “RESET/STEP”.

(21)

2.3.2 Bagian-bagian Rele ABB tipe SPAJ 140C

1. Layar Display Digital

Hasil perhitungan dan nilai setelan juga data yang masuk semuanya ditunjukkan pada layar SPCJ 4D29. Layar ini terdiri dari 4 angka, tiga angka pertama paling kanan warna hijau menunjukkan perhitungan, nilai yang tersimpan dan angka paling kiri warna merah menunjukkan kode dari register rele. Ketika pertama kali disuplai tegangan kedalam rele, maka layar akan melakukan inisialisasi kurang lebih 15 detik, selesainya inisialisasi ditandai oleh layar gelap (hitam). Inisialisasi ini dapat terganggu dengan menekan tombol “RESET/STEP” pada panel depan rele.[9]

2. Tombol Kontrol

Ada dua jenis tombol panel depan rele yaitu :

 RESET/STEP : Digunakan untuk mereset apabila rele bekerja dan untuk

bergerak maju atau mundur pada menu atau submenu.

 PROGRAM : Digunakan untuk masuk dari menu utama kedalam

submenu, untuk menyimpan hasil setelan lainnya tekan secara bersamaan dengan tombol “RESET/STEP”. [8]

3. Lampu Indikator (LED)

I L1 , I L2 , I L3 = Arus fasa pada R (L1), S (L2), dan T (L3) I L0 = Arus fasa pada N atau Ground

Uaux = Rele dalam posisi ON atau power supply AC/DC telah terhubung dengan rele.

IRF = Internal Relay Faulth ( Keselahan Internal Rele) I>In = Nilai low-set arus lebih

t>(s) = Waktu kerja low-set arus lebih I>>/In = Nilai high-set arus lebih

t>>(s) = Waktu kerja high-set arus lebih IO>(S)/In = Nilai low-set gangguan pentanahan

(22)

t>(s) = Waktu kerja low-set gangguan pentanahan Io>>/In = Nilai high-set gangguan pentanahan

to>>(s) = Waktu kerja high-set gangguan pentanahan SGF = Switchgroup For Function

= Switch untuk perhitungan SGB = Switchgroup For Blocking

= Switch untuk memblokir atau mengontrol SGR = Switchgroup For Relay

= Switch untuk member sinyal start atau trip TRIP = Rele bekerja/aktif

4. SPCJ 4D29

Rele SPAJ 140 C mempunyai pemrograman data yaitu SPCJ 4D29 yang berfungsi untuk mengolah data yang ada pada rele SPAJ 140 C, artinya bahwa setiap fungsi-fungsi masukan seperti arus phasa, arus netral, indikator kerja (display), switchgroup (SGF, SGB, dan SGR) tombol ”RESET/STEP” tombol “PROGRAM” dan lain sebagainya diprogram melalui SPCJ 4D29 ini.[8]

Gambar 2.15 SPCJ 4D29[9]

(23)

Unit gangguan pentanahan berfungsi untuk meproteksi arus netral. Tahap low-set atau high-set ini bekerja apabila arus netral melebihi arus setelan rele. Jika salah satu tahap ini bekerja, maka akan menghasilkan sinyal start SS1 atau TS1, juga pada layar akan mengindikasikan start. Kemudian akan menghasilkan sinyal trip TS2 jika time-delay nya telah berakhir, pada saat itu juga pada panel depan mengindikasikan trip (lampu LED berwarna merah), situasi ini dapat dihilangkan dengan cara menekan tombol “RESET/STEP” .

Situasi tahap unit gangguan pentanahan untuk memberi sinyal start maupun trip dapat dihilangkan (block) dengan mengaktifkan BS melalui

switchgroup SGB. Kerja dari tahap low-set gangguan pentanahan ini

berdasarkan karakteristik waktu tertentu (definite) atau waktu terbalik

(inverse). Kerja karakteristik ini ada pada SGF 1 switch 6,7 dan 8, dimana

switch ini digunakan untuk memilih jenis karakteristik yang diinginkan. Pada karakteristik waktu tertentu, waktu kerja (t) disetel dangan jarak 0,05 detik.[9]

5. CBFP

Rele ini mempunyai satu fungsi lain yaitu CBFP (Circuit Breaker

Failure Protection) yaitu gangguan pada CB. Unit CBFP menghasilkan sinyal

trip melalui TS1 setelah 0,1….1 detik, dilanjuti sinyal trip TS2, apabila arus gangguan belum hilang setelah waktu pemutusan berakhir. Unit CBFP ini bekerja atas dasar switchgroup SGF 1/4.[9]

6. Switchgroup

Kerja rele SPAJ 140 C diatur melalui SGF, SGB, dan SGR.

Switchgroup merupakan gabungan switch dimana setiap switch mempunyai

fungsi yang belainan, switchgroup terindikasi dengan berkedipnya angka pada layar apabila lampu indikator mengarah ke salah satu SGF, SGB, atau SGR. Untuk menghasilkan keluaran rele yang kita inginkan atau sesuai kebutuhan, kita harus mengatur switch satu per satu dengan menggunakan dasar

(24)

matematika biner. Penomeran adalah switch 1 sampai dengan switch 8 dengan “0” berarti OFF dan “1” berarti ON.[9]

Switchgroup for Function 1 (SGF1)

Tabel 2.2 SGF 1 Nomor Switch Fungsi SGF 1 / 1 SGF 1 / 2 SGF 1 / 3

Switch 1,2dan 3 digunakan untuk memilih jenis karakteristik dari unit

low-set arus lebih (ocvercurrent) I>

SGF 1 / 1 SGF 1 / 2 SGF 1 / 3 Karakteristik Kurva 0 0 0 Waktu definite 0,05…300 detik 1 0 0 IDMT Extremly Inverse 0 1 0 IDMT Very Inverse 1 1 0 IDMT Normal Inverse 0 0 1 IDMT

Long Time Inverse

1 0 1 IDMT R-I 0 1 1 IDMT RXIDG 1 1 1 IDMT

Long Time Inverse

SGF 1 / 4

Proteksi gangguan CB (CBFP = Circuit Breaker Failure)

a. SGF 1 /4 = 1, sinyal trip TS2 akan bekerja memulai waktu dimana akan melaksanakan sinyal delay kerja melalui TS1, jika kesalahan

(25)

belum direset waktu kerja telah berakhir

b. SGF 1/ 4 = 0, proteksi gangguan CB (CBFP) tidak aktif.

SGF 1 / 5

Secara otomatis arus start setelah dari unit high-set arus lebih (overcurrent) I>> akan diperbesar dua kali ketika objek yang akan diproteksi diberi tenaga (power)

a. SGF 1 / 5 = 1, keadaan akan ON b. SGF 1 /5 = 0, keadaaan akan OFF

SGF 1 / 6 SGF 1 / 7 SGF 1 / 8

Switch 6,7 dan 8 digunakan untuk memilih jenis karakteristik dari unit

low-set gangguan pentanahan (earth-fault) Io>

SGF 1 / 6 SGF 1 / 7 SGF 1 / 8 Karakteristik Kurva 0 0 0 Waktu definite 0,05…300 detik 1 0 0 IDMT Extremly Inverse 0 1 0 IDMT Very Inverse 1 1 0 IDMT Normal Inverse 0 0 1 IDMT

Long Time Inverse

1 0 1 IDMT R-I 0 1 1 IDMT RXIDG 1 1 1 IDMT

Long Time Inverse

(26)

Switchgroup for Function 2 (SGF2) Tabel 2.3 SGF2 Nomor Switch Fungsi SGF 2 / 1 SGF 2 / 2 SGF 2 / 3 SGF 2 / 4

Berfungsi untuk memilih jenis karakterisitik waktu kerja indikasi start dari tahap yang berbeda-beda. Jika switch pada posisi 0 (nol), semua sinyal start akan mereset secara otomatis sewaktu tidak ada gangguan. Mereset dengan tangan dapat dilakukan, jika switch dalam posisi 1 (ON): SGF 2 / 1 =1, mereset manual untuk indikasi start dari tahap I>

SGF 2 / 2 =1, mereset manual untuk indikasi start dari tahap I>> SGF 2 / 3 =1, mereset manual untuk indikasi start dari tahap Io> SGF 2 / 4 =1, mereset manual untuk indikasi start dari tahap Io>>

SGF 2 / 5

Kerja dari tahap high-set arus lebih (overcurrent) I>>

a. SGF 2 / 5 = 0, Alarm pada tahap high-set arus lebih (overcurrent) I>>

b. SGF 2 / 5 = 1, Tahap high-set arus lebih (overcurrent) I>> tidak aktif (OFF)

Display rele menunjukkan”___”

SGF 2 / 6

Kerja dari tahap high-set gangguan pentanahan (earth-fault) Io>>

a. SGF 2 / 6 = 0, Alarm pada tahap high-set gangguan pentanahan

Io>>

b. SGF 2 / 6 = 1, Tahap high-set gangguan pentanahan

(earth-fault) Io>> tidak aktif (OFF)

Display rele menunjukkan”___”

(27)

SGF 2 / 7

Sinyal start dari tahap high-set I>> kepada sinyal keluaran auto-reclose AR1

a. SGF 2 / 7 = 0, Sinyal start I>> menuju output AR1

Keluaran AR1 dan SS3 saling berhubungan dan selalu membawa sinyal yang sama. Maka dari itu, jika AR1 digunakan sebagai fungsi start untuk

auto-reclose, maka SS3 berlaku sama dengan AR1 dan tidak dapat

dugunakan untuk tujuan lain.

b. SGF 2 / 7 = 0,Sinyal start I>> menuju output AR1 atau SS3 tidak aktif

SGF 2 / 8

Sinyal start dari tahap low-set atau high-set kepada sinyal keluaran

auto-reclose AR3

a. SGF 2 / 8 = 0, sinyal start dari tahap Io> menuju ke output AR3 b. SGF 2 / 8 = 1, sinyal start dari tahap Io>> menuju ke output AR3

(28)

Switchgroup for Blocking (SGB) Tabel 2.4 SGB Nomor Switch Fungsi SGB 1 SGB 2 SGB 3 SGB 4

Switch sampai dengan 4 digunakan untuk membawa sinyal blocking

external BS ke satu atau beberapa tahap proteksi dari rele. Ketika

semua switch diposisi 0 (OFF), tidak ada tahap yang diblocking. a. SGB 1 = 1, Tahap I> diblock oleh sinyal control external BS b. SGB 2 = 1, Tahap I>> diblock oleh sinyal control external BS c. SGB 3 = 1, Tahap Io> diblock oleh sinyal control external BS d. SGB 4 = 1, Tahap Io>> diblock oleh sinyal control external BS

SGB 5

Berfungsi untuk memilih setelan dengan sinyal control external BS atau melalui serial port dengan menggunakan perintah V 150

a. SGB 5 = 0, Setelan bisa dikontrol melalui serial port tetapi tidak tidak dapat dikontrol melalui masukan kontrol eksternal BS.

b. SGB 5 = 1, Setelan bisa dikontrol melalui kontrol eksternal BS. Nilai utama (main) akan bekerja ketika kontrol masukan tidak diberi tenaga. Dan setelan kedua bekerja jika kontrol masukan diberi tenaga.

Ketika pada pengoperasian ada setelan utama dan setelan kedua. Harus diingat bahwa switch SGB 5 mempunyai posisi setelan switch utama dan setelan switch kedua yang sama. Sebaliknya, akan terjadi konflik (sistem yang entrok) apabila

setelan dikerjakan kontrol eksternal atau melalui serial port.

SGB 6

Latching sinyal trip TS2 unit arus lebih (overcurrent)

(29)

a. SGB 6 = 0, Sinyal trip kembali ke posisi normal, ketika sinyal yang diberi tenaga menyebabkan kerja rele jatuh dibawah setelan arus start.

b. SGB 6 = 1, Latching sinyal trip, walau sinyal yang diberi tenaga jatuh dibawah setelan arus start.

Untuk mereset sinyal start, tekan tombol RESET dan PROGRAM secara bersamaan.

SGB 7

Latching sinyal trip TS2 unit arus lebih (overcurrent)

a. SGB 7 = 0, Sinyal trip kembali ke posisi semula, ketika sinyal yang perhitungan menyebabkan kerja rele jatuh dibawah setelan arus start.

b. SGB 7 = 1, Latcing sinyal trip, walau sinyal yang diberi tenaga jatuh dibawah setelan arus start.

Untuk mereset sinyal start, tekan tombol RESET dan PROGRAM secara bersamaan.

SGB 8

Mereset latching keluaran rele secara remote dan menyimpan data secara remote. Ketika TS2 telah latching dari switch SGB 6 atau SGB 7, kita dapat mereset secara remote dengan menggunakan masukan control eksternal BS pada SGB 8 = 1

(30)

Switchgroup for Relay 1 (SGR1)

Switchgroup SGR 1 berfungsi memilih sinyal start dan mengoperasikan sinyal

menuju output rele A (SS1 dan TS2)

Tabel 2.5 SGR 1 Nomor Switch Fungsi Setelan Pabrik Jumlah Nilai SGR 1 / 1 Jika SGR 1 / 1= 1, Sinyal start I> menuju ke SS1 1 1 SGR 1 / 2 Jika SGR 1 / 2 = 1, Sinyal start I>> menuju ke TS2 1 2 SGR 1 / 3 Jika SGR 1 / 3= 1, Sinyal start I> menuju ke SS1 0 4 SGR 1 / 4 Jika SGR 1 / 4 = 1, Sinyal start I>> menuju ke TS2 1 8 SGR 1 / 5 Jika SGR 1 / 5 = 1, Sinyal start Io> menuju ke SS1 0 16 SGR 1 / 6 Jika SGR 1 / 6 = 1, Sinyal start Io>> menuju ke TS1 1 32 SGR 1 / 7 Jika SGR 1 / 7= 1, Sinyal start Io>> menuju ke SS1 0 64 SGR 1 / 8 Jika SGR 1 / 8 = 1, Sinyal start Io>> menuju ke TS2 1 128

Jumlah untuk setelan pabrik dari SGR 1 171

Berfungsi untuk mengalirkan sinyal trip (alarm) dari unit low-set dan

high-set arus lebih serta unit low-set dan high-set gangguan pentanahan ke

output B atau C (SS2 dan SS3)

Tabel 2.6 SGR 2 Nomor Switch Fungsi Setelan Pabrik Jumlah Nilai SGR 2 / 1 Jika SGR 1 / 1= 1, Sinyal start I> menuju ke SS2 1 1 SGR 2 / 2 Jika SGR 1 / 2 = 1, Sinyal start I>> menuju ke SS3 0 2 SGR 2 / 3 Jika SGR 1 / 3= 1, Sinyal start I> menuju ke SS2 1 4 SGR 2 / 4 Jika SGR 1 / 4 = 1, Sinyal start I>> menuju ke TS3 0 8 SGR 2 / 5 Jika SGR 1 / 5 = 1, Sinyal start Io> menuju ke SS2 0 16

(31)

SGR 2 / 6 Jika SGR 1 / 6 = 1, Sinyal start Io>> menuju ke SS3 1 32 SGR 2 / 7 Jika SGR 1 / 7= 1, Sinyal start Io>> menuju ke SS2 0 64 SGR 2 / 8 Jika SGR 1 / 8 = 1, Sinyal start Io>> menuju ke SS3 1 128

Fungsi :

Untuk mengalirkan sinyal alarm atau sinyal trip ke output E Output trip CBFP Pengontrol CB Tabel 2.7 SGR 3 Nomor Switch Fungsi Setelan Pabrik Jumlah Nilai SGR 3 / 1 Jika SGR 3 / 1= 1, Sinyal start I> menuju ke SS2 0 1 SGR 3 / 2 Jika SGR 3 / 2 = 1, Sinyal start I>> menuju ke SS3 0 2 SGR 3 / 3 Jika SGR 3 / 3= 1, Sinyal start I> menuju ke SS2 0 4 SGR 3 / 4 Jika SGR 3 / 4 = 1, Sinyal start I>> menuju ke SS3 0 8 SGR 3 / 5 Jika SGR 3 / 5 = 1, Sinyal start Io> menuju ke SS2 0 16 SGR 3 / 6 Jika SGR 3 / 6 = 1, Sinyal start Io>> menuju ke SS3 0 32 SGR 3 / 7 Jika SGR 3 / 7= 1, Sinyal start Io>> menuju ke SS2 0 64 SGR 3 / 8 Jika SGR 3 / 8 = 1, Sinyal start Io>> menuju ke SS3 0 128

(32)

7. REGISTER/STEP

1 : Arus fasa IL1 ditampilkan sebagai perkalian dari rating arus input unit

overcurrent yang terpakai. Jika rele start atau beroperasi, nilai arus pada saat

operasi direkan dalam memori yang ada dalam rele. Setiap operasi baru menambahkan nilai baru ke memori tersebut dan memindahkan nilai lama ke satu tempat selanjutnya. Lima nilai masuk dalam memori. Jika nilai keenam direkam, nilai tertua hilang. Bilamana rele start tapi tidak beroperasi, modul rele menyimpan arus maksimum yang diukur pada fasa L1 selama situasi start. Bilamana rele beroperasi, nilai arus yang diukur pada saat operasi direkam. Dari versi program 183 B dan selanjutnya, lima tempat submenu baru 5…9 sudah diimplementasikan. Submenu baru, merekam saat start atau operasi, nilai maksimum situasi dan selama situasi start arus fasa L1.

2 : Arus fasa IL2 diukur sebagai perkalian rating arus input/ In. Prinsip operasi

adalah sama seperti register 1.

3 : Arus fasa IL3 diukur sebagai perkalian rating arus input/In. Prinsip operasi

adalah sama seperti register1.

4 : Nilai arus maksimum selama 15 menit dinyatakan dalam perkalian arus

teruji In dari input energisator yang dipakai dan berdasarkan arus fasa tertinggi. Nilai arus tertinggi direkam setelah reset rele terakhir.

5 : Durasi situasi start terakhir dari I> sebagai presentase waktu operasi yang

diset t> atau karakteristik IDMT waktu operasi yang dihitung. Pada setiap start baru, hitungan waktu mulai dari nol. Lima waktu start dimasukkan dalam memori. Jika start keenam terjadi waktu start yang paling pertama hilang. Bilamana taraf yang bersangkutan telah beroperasi, pembacaan hitungan adalah 100. Jumlah start dari taraf overcurrent set rendah I>,n(I>) = 0…255.

(33)

6 : Durasi situasi start terakhir dari I>> sebagai presentase waktu operasi yang

diset t>>. Pada setiap start baru, hitungan waktu mulai dari nol. Lima waktu start dimasukkan dalam memori. Jika start keenam terjadi waktu start yang paling pertama hilang. Bilamana taraf yang bersangkutan telah beroperasi, pembacaan hitungan adalah 100. Jumlah start dari taraf overcurrent set rendah I>>,n(I>>) = 0…255.

7 : Arus netral Io yang diukur sebagai perkalian dengan arus teruji. Prinsip

operasinya sama seperti register 1.

8 : Durasi situasi start terakhir dari Io> sebagai presentase waktu operasi yang

diset to> atau karakteristik IDMT waktu operasi yang dihitung. Pada setiap start baru, hitungan waktu mulai dari nol. Lima waktu start dimasukkan dalam memori. Jika start keenam terjadi waktu start yang paling pertama hilang. Bilamana taraf yang bersangkutan telah beroperasi, pembacaan hitungan adalah 100. Jumlah start dari taraf overcurrent set rendah Io>,n(Io>) = 0…255.

9 : Durasi situasi start terakhir dari I>> sebagai presentase waktu operasi yang

diset to>>. Pada setiap start baru, hitungan waktu mulai dari nol. Lima waktu start dimasukkan dalam memori. Jika start keenam terjadi waktu start yang paling pertama hilang.[9]

8. Output Rele

1. A : TRIP (TS2)

Terhubung di terminal 65-66. Fungsi :

a. Trip Contact arus lebih dan gangguan pentanahan. b. Latching unit arus lebih dan gangguan pentanahan.

Switchgroup SGB switch 6 dan 7.

c. Memberi sinyal perintah kepada CB untuk bekerja.

Switchgroup SGR 1 sitch 2,4,6, dan 8.

2. B : SIGNAL 2 (SS3)

(34)

Terhubung di terminal 68-69.

Fungsi : Sinyal trip low-set atau high-set arus labih

Switchgroup SGR switch 2,4,6, dan 8

3. C : SIGNAL1 (SS2)

Terhubung di terminal 80-81

Fungsi : Sinyal trip low-set atau high-set gangguan pentanahan.

Switchgroup SGR 2 switch 1,3,5, dan 7

4. D : START 2( SS1)

Terhubng di terminal 77-78 Fungsi :

a. Sinyal trip low-set atau high-set arus labih

Switchgroup SGR 1 switch 1 dan 3

b. Sinyal alarm low-set atau high-set gangguan pentanahan.

Switchgroup SGR 1 switch 5 dan 7

5. E : START 1 (TS1)

Terhubung di terminal 74-75 Fungsi :

a. Pengontrol CB b. Output trip CBFP

Switchgroup SGR 3 switchgroup 1 sampai dengan 8

(35)

2.4 Mikrokontroler AT89S52

Mikrokontroller tipe Atmel AT89S52 termasuk kedalam keluarga MCS51 merupakan suatu mikrokomputer CMOS 8-bit dengan daya rendah, kemampuan tinggi, memiliki 8K byte Flash Programable and Erasable Read

Only Memory (PEROM).

Perangkat ini dibuat menggunakan teknologi memori nonvolatile (tidak kehilangan data bila kehilangan daya listrik). Set instruksi dan kaki keluaran AT89S52 sesuai dengan standar industri 80C51 dan 80C52. Atmel AT89S52 adalah mikrokomputer yang sangat bagus dan fleksibel dengan harga yang rendah untuk banyak aplikasi sistem kendali, yaitu :

1. Fasilitas Mikrokontroller AT89S52. Fasilitas yang terdapat dalam AT89S52 antara lain:

a. Sesuai dengan produk-produk MCS-51.

b. Terdapat memori flash yang terintegrasi dalam sistem. Dapat ditulis ulang hingga 1000 kali.

c. Beroperasi pada frekuensi 0 sampai 33MHz. d. Tiga tingkat kunci memori program.

e. Memiliki 256 x 8 bit RAM internal.

f. Terdapat 32 jalur masukan/keluaran terprogram.

g. Tiga pewaktu/pencacah 6-bit (untuk 52) & dua pewaktu/pencacah 16-bit (untuk51)

h. Delapan sumber interupsi(untuk 52) & 6 untuk 51 i. Kanal serial terprogram.

j. Mode daya rendah dan mode daya mati.

2. Konfigurasi Mikrokontroller AT89S52. Mikrokontroller keluarga MCS 51 memiliki port-port yang lebih banyak (40 port I/O) dengan fungsi yang bisa saling menggantikan sehingga mikrokontroller jenis ini menjadi sangat digemari karena hanya dalam sebuah chip sudah bisa mengkafer untuk banyak kebutuhan.

(36)

Sebuah mikrokontroler dapat berfungsi/bekerja, apabila telah terisi oleh program. Program terlebih dahulu dimasukan kedalam memori sesuai dengan kebutuhan penggunaaan pengontrolan yang diperlukan dan yang hendak dijalankan. Program yang dimasukkan kedalam mikrokontroler Atmel 89S52 adalah berupa file heksa (Hex File), dan program tersebut berisikan instruksi atau perintah untuk menjalankan sistem kontrol.

Mikrokontroler merupakan single chip computer yang memiliki kemampuan untuk diprogram dan digunakan untuk tugas-tugas yang berorientasi kontrol, Mikrokontroller berkembang dengan dua alasan utama, yaitu kebutuhan pasar (market needed) dan perkembangan teknologi baru. Dalam perkembangannya sampai saat ini, sudah banyak produk mikrokontroller yang telah diproduksi oleh berbagai perusahaan pembuat IC (Integrated Circuit) diantara salah satunya adalah jenis mikrokontroller yang digunakan dalam perancangan alat ini yaitu mikrokontroller seri 8052 yang dibuat oleh ATMEL, dengan kode produk AT89S52.

Secara fisik, mikrokontroler AT89S52 mempunyai 40 pin, 32 pin diantaranya adalah pin untuk keperluan port masukan/keluaran. Satu port paralel terdiri dari 8 pin, dengan demikian 32 pin tersebut membentuk 4 buah portparalel, yang masing-masing dikenal dengan Port0, Port1, Port2 dan Port3. Dengan keistimewaan di atas perancangan dengan menggunakan mikrokontroler AT89S52 menjadi lebih sederhana dan tidak memerlukan komponen pendukung yang lebih banyak lagi. [2]

(37)

2.4.1 Konfigurasi AT89S52

Setiap pin (kaki) dari mikrkontroler AT89S51 mempunyai fungsi masing-masing fungsi. Arsitektur hardware mikrokontroller AT89S52 dari perspektif luar atau biasa disebut pin out digambarkan pada gambar 2.18 di bawah ini[2]_:

Gambar 2.16 Konstruksi Kaki AT89S52

Berikut adalah penjelasan mengenai fungsi dari tiap-tiap pin (kaki) yang ada pada mikrokontroller AT89S52 :

a. Port 0

Merupakan dual-purpose port (port yang memiliki dua kegunaan). Pada disain yang minimum (sederhana), port 0 digunakan sebagai port Input/Output (I/O).. Port 0 terdapat pada pin 32-39.

b. Port 1

Merupakan port yang hanya berfungsi sebagai port I/O (Input/Output). Port 1 terdapat pada pin 1-8.

(38)

c. Port 2

Merupakan dual-purpose port. Pada desain minimum digunakan sebagai port I/O (Input/Output). Sedangkan pada desain lebih lanjut digunakan sebagai high

byte dari address (alamat). Port 2 terdapat pada pin 21-28.

d. Port 3

Merupakan dual-purpose port. Selain sebagai port I/O (Input/Output), port 3 juga mempunyai fungsi khusus. Fungsi khusus tersebut diperlihatkan dalam tabel 2.8 :

Tabel 2.8 Data Port 3 Pin 10-17

e. PSEN (Program Store Enable)

PSEN adalah sinyal kontrol yang mengizinkan untuk mengakses program (code) memori eksternal. Pin ini dihubungkan ke pin OE (Output Enable) dari EPROM. Sinyal PSEN akan “0” (LOW) pada tahap fetch (penjemputan) instruksi. PSEN akan selalu bernilai “1” (HIGH) pada pembacaan program memori internal. PSEN terdapat pada pin 29.

f. ALE (Address Latch Enable)

ALE digunakan untuk men-demultiplex address (alamat) dan data bus. ketika menggunakan program memori eksternal, port 0 akan berfungsi sebagai

address (alamat) dan data bus. Pada setengah paruh pertama memori cycle

ALE akan bernilai “1” (HIGH) sehingga mengizinkan penulisan address (alamat) pada register eksternal.

(39)

Dan pada setengah paruh berikutnya akan bernilai “1” (HIGH) sehingga port 0 dapat digunakan sebagai data bus. ALE terdapat pada pin 30.

g. EA (External Access)

Jika EA diberi input “1” (HIGH), maka mikrokontroller menjalankan program memori internal saja. Jika EA diberi input “0” (LOW), maka AT89S52 menjalankan program memori eksternal (PSEN akan bernilai “0”). EA terdapat pada pin 31.

h. RST (Reset)

RST terdapat pada pin 9. Jika pada pin ini diberi input “1” (HIGH) selama minimal 2 machine cycle, maka sistem akan di-reset dan register internal AT89S52 akan berisi nilai default tertentu. Proses reset merupakan proses untuk mengembalikan sistem kekondisi semula. Reset tidak mempengaruhi internal program memory. Reset terjadi jika pin RST bernilai high selama minimal dua siklus lalu kembali bernilai low. Power on reset merupakan proses reset yang berlangsung secara otomatis pada saat sistem pertama kali diberi suplai. Proses ini mempengaruhi semua register dan internal data memory. Untuk mendapatkan proses ini, maka pin RST harus diberi tambahan rangkaian seperti pada gambar berikut.

i. XTAL1

XTAL1 berfungsi sebagai masukan dari rangkaian osilasi mikrokontroler. XTAL1 terdapat pada ipin 19

j. XTAL2

XTAL2 berfungsi sebagai keluaran dari rangkaian osilasi mikrokontroler. XTAL2 terdapat pada pin 18

(40)

k. VCC

VCC merupakan masukan sumber tegangan positif bagi mikrokontroler yang terdapat pada pin 40.

2.4.2 Blok Diagram AT89S52

Mikrokontroler AT89S52 dibangun berdasarkan arsitektur seperti ditunjukkan gambar dibawah ini. Seluruh bagian yang digambar pada gambar tersebut saling berhubungan melalui internal bus 8 bit menelusuri bagian serpih. Bus tersebut kemudian dihubungkan ke luar melalui input output port apabila memori atau expansi diperlukan.

Unit pengolah pusat (CPU) terdiri atas dua bagian, yaitu unit pengendali control unit (CU), serta unit aritmatika dan logika (ALU). Fungsi utama unit pengendali ini adalah mengambil, mengkode, dan melaksanakan urutan intruksi sebuah program yang tersimpan dalam memori, unit pengendali juga berfungsi untuk mengatur urutan operasi seluruh sistem. Unit pengendali atau CPU juga menghasilkan dan mengatur sinyal pengendali yang diperlukan untuk menyerempakkan operasi, juga aliran intruksi program. Aliran informasi pada bus-bus data dan bus alamat juga diatur oleh unit ini.[2]

(41)

Berikut adalah gambar blok diagram dari AT89S52 :

Gambar 2.17 Blok Diagram AT89S52[2]

(42)

2.4.3 Memori Program

Memori program merupakan suatu ruang memori yang digunakan untuk menyimpan kode program dan konstanta yang sifatnya tetap. Memori program hanya bisa dibaca saja (Read Only Memori), dalam artian ketika sedang melakukan eksekusi program memori hanya bersifat di baca saja namun tidak dapat diubah isinya, sebagian memori program terdapat didalam chip mikrokontroler (On-chip) dan sebagian lagi berada diluar (off-chip). Mikrokontroler ATMEL AT89S52 mempunyai kapasitas memori program on-chip sebesar 8 kB. [2]

2.4.4 Memori Data

RAM merupakan memori data internal (on-chip). Untuk AT89S52 mempunyai memori sebesar 256 byte. Pada segment data ini dibagi menjadi tiga bagian, dimulai dari alamat 0×00 sampai dengan 0xFh dikenal sebagai

register R0 sampai dengan R7 yang diorganisasikan menjadi 4 bank.

Pemilihan bank yang dilakukan dengan memberikan kombinasi logika pada register Program Status Word(PSW). Bagian berikutnya adalah mulai alamat 0×20 sampai dengan 0x2f sebanyak 128 bit merupakan lokasi memori yang dapat dimanipulasi perbit (bit addressable) juga dikenal dengan segment bit (BDATA). Bagian berikutnya adalah general purpose RAM mulai alamat 0×30 sampai dengan 0x7fh. [2]

2.5 Seven Segment

Seven segment display adalah sebuah rangkaian yang dapat menampilkan angka-angka desimal maupun heksadesimal. Seven segment display biasa tersusun atas 7 bagian yang setiap bagiannya merupakan LED (Light Emitting Diode) yang dapat menyala. Jika 7 bagian diode ini dinyalakan dengan aturan yang sedemikian rupa, maka ketujuh bagian tersebut dapat menampilkan sebuah angka heksadesimal.

(43)

Seven-segment display membutuhkan 7 sinyal input untuk mengendalikan setiap diode di dalamnya. Setiap diode dapat membutuhkan input HIGH atau LOW untuk mengaktifkannya, tergantung dari jenis seven-segmen display tersebut. Jika Seven-seven-segment bertipe common-cathode, maka dibutuhkan sinyal HIGH untuk mengaktifkan setiap diodenya. Sebaliknya, untuk yang bertipe common-annide, dibutuhkan input LOW untuk mengaktifkan setiap diodenya.

Seven Segment adalah suatu segmen- segmen yang digunakan menampilkan angka. Seven segment merupakan display visual yang umum digunakan dalam dunia digital. Seven segment sering dijumpai pada jam digital, penujuk antrian, diplay angka digital dan termometer digital. Penggunaan secara umum adalah untuk menampilkan informasi secara visual mengenai data-data yang sedang diolah oleh suatu rangkaian digital.

Seven segmen ini tersusun atas 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 yang penyusunnya menggunakan diberikan lebel dari „a‟ sampai „g‟ dan satu lagi untuk dot point (DP). Setiap segmen ini terdiri dari 1 atau 2 Light Emitting Diode ( LED ). salah satu terminal LED dihubungkan menjadi satu sebagai kaki common. [4]

Berikut adalah gambar konstruksi dari seven segment pada umumnya :

Gambar 2.18 Konstruksi Seven Segment[4]

(44)

2.5.1 Jenis-jenis Seven Segment

Ada 2 jenis seven segment, yaitu : 1. Common Anoda

Semua anoda dari LED dalam seven segmen disatukan secara parallel dan semua itu dihubungkan ke VCC, dan kemudian LED dihubungkan melalui tahanan pembatas arus keluar dari penggerak LED. Karena dihubungkan ke VCC, maka COMMON ANODA ini berada pada kondisi AKTIF LOW (led akan menyala/aktif bila diberi logika 0).

Gambar 2.19 Seven Segment common Anoda[4]

2. Common Katoda

Merupakan kebalikan dari Common Anoda. Disini semua katoda disatukan secara parallel dan dihubungkan ke GROUND. Karena seluruh katoda dihubungkan ke GROUND, maka COMMON KATODA ini berada pada kondisi AKTIF HIGH (led akan menyala/aktif bila diberi logika 1).

Gambar 2.20 Seven Segment common Katoda[4]

(45)

2.5.2 Prinsip Kerja Seven Segment

Prinsip kerja seven segmen ialah input biner pada switch dikonversikan masuk ke dalam decoder, baru kemudian decoder mengkonversi bilangan biner tersebut menjadi decimal, yang nantinya akan ditampilkan pada seven segment.

Seven segment dapat menampilkan angka-angka desimal dan beberapa karakter tertentu melalui kombinasi aktif atau tidaknya LED penyusunan dalam seven segment. Untuk memudahkan penggunaan seven segment, umumnya digunakan sebuah decoder( mengubah/ mengkoversi input bilangan biner menjadi decimal) atau seven segment driver yang akan mengatur aktif tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan nilai biner yang diberikan.

Dekoder BCD ke seven segment digunakan untuk menerima masukan BCD 4-bit dan memberikan keluaran yang melewatkan arus melalui segmen untuk menampilkan angka desimal.

Jenis dekoder BCD ke seven segment ada dua macam yaitu dekoder yang berfungsi untuk menyalakan seven segment mode common anoda dan dekoder yang berfungsi untuk menyalakan seven segment mode common katoda. [4]

2.6 IC Penggerak 4094

IC 4094 adalah sebuah alat pintu gerbang CMOS yang memiliki kecepatan tinggi dan mempunyai pin yang dapat dihubungkan dengna 4094 dari seri 4000B. IC 4094 ini menurut jenisnya sesuai dengan standart JEDEC No. 7A.

IC 4094 merupakan daftar perubahan serial 8 tahap yang memiliki tempat penyimpanan yang digabungkan dengan masing-masing tahap pada

strobing data dari serial input (D) ke buffred paralled output 3 tahap (QP0 ke

QP7). Output parallel harus dihubungkan dengan mengarahkan ke garis alamat bersama. Data dirubah pada peralihan waktu berjalan maksimal (CP).

(46)

Data tiap-tiap shift register dipindahkan ke register tempat penyimpanan ketika input strobe (STR) tinggi. Data register tempat penyimpanan muncul pada output apabila output memungkinkan sinyal input (OE) tinggi.

Dua serial output (QS1 dan QS2) dapat dipakai pada perbandingan sebuah shift dari alat 4094. Data dapat dipakai pada QS1 pada tepi waktu yang berjalan maksimal untuk memungkinkan operasi kecepatan tinggi dalam sistem perbandingan secara bertahap yang mana waktu otomatisnya cepat. Informasi serial yang sama dapat dipakai pada QS2 dalam tahap tepi waktu berjalan minimal lanjutan dan untuk perbandingan alat 4094 ketika waktu otomatisnya lambat. [3]

2.6.1 Konfigurasi IC 4094

IC 4049 adalah sebuah komponen elektronik (IC) yang digunakan untuk memsukkan data secara serial dan mengeluarkan data secara paralel. Pada IC shift register 4094 ini memiliki konfigurasi pin seperti dibawah ini:

Gambar 2.21 Konfigurasi IC4094[3]

Keterangan Pin :

OE = Output enable QS1-QS2 = Output Serial1 - 2 QP0-QP7 = Output Paralel 0 – 7 STR = Strobe Input D = Input Data Serial VCC = V+

CP = Clock Input GND = gnd

(47)

2.6.2 Cara Kerja IC 4094

Data masuk secara serial melalui pin D (1). Pada IC Shift Register ini data masuk baru disimpan setelah terjadi clock jadi cara memasukkan data pada shift register ini adalah data clock- data clock-data masuk-clock begitu seterusnya. Pin OE atau Output Enable digunakan untuk mengaktifkan output serial maupun output paralel.

Logika 1 untuk enable dan logika 0 untuk disable. QP0 - QP7 adalah output paralel dari shift register ini sedangkan QS1 - QS2 adalah output serial dari shift register ini. Jika menggunakan lebih dari satu IC Shift Register maka pin data dari IC Shift Register selanjutnya dihubungkan ke output serial dari IC Shift Register sebelumnya. [3]

Berikut adalah gambar blok diagram dari IC 4094 :

Gambar 2.22 Blok Diagram IC 4094[3]