RANCANG BANGUN ALAT PENGUKUR DAN PEMUTUS ARUS OTOMATIS MENGGUNAKAN
ATMEGA 328P
LAPORAN TUGAS AKHIR
DANIEL BUTARBUTAR 152408011
PROGRAM STUDI D III FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2018
RANCANG BANGUN ALAT PENGUKUR DAN PEMUTUS ARUS OTOMATIS MENGGUNAKAN
ATMEGA 328P
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya
DANIEL BUTARBUTAR 152408011
PROGRAM STUDI D III FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2018
PERNYATAAN ORISINALITAS
RANCANG BANGUN ALAT PENGUKUR DAN PEMUTUS ARUS OTOMATIS MENGGUNAKAN
ATMEGA 328P
LAPORAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, 25 Juli 2018
Daniel Butarbutar 152408011
PENGESAHAN TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN ALAT PENGUKUR DAN PEMUTUS ARUS OTOMATIS MENGGUNAKAN ATMEGA 328P
ABSTRAK
Energi listrik merupakan kebutuhan pokok saat ini, mulai dari rumah tangga sampai industri-industri besar, semuanya menggunakan energi listrik. Dalam sitem pengaman instalasinya umumnya menggunakan MCB (Miniatur Circuit Breaker).
MCB berfungsi untuk memutus hubungan listrik bekerja secara otomatis apabila ada hubung singkat atau beban lebih. Pada saat MCB mengalami trip (memutuskan aliran listrik), maka untuk menyalakannya kembali harus menekan tuas yang ada pada MCB. Tujuan pembutan tugas akhir ini untuk menciptakan suatu sistem yang dapat menambah kinerja MCB yaitu menyalakan MCB secara otomatis sehingga tidak perlu dinyalakan secara manual.
Kata kunci : ATMega 328P, LCD, Sensor ACS 712
ii
DESIGN AND CONTROL OF AUTOMATIC DETERMINANTS USING ATMEGA 328P
ABSTRACT
Electric energy is a basic necessity now, from households to large industries, all using electrical energy. In the system security generally use MCB (Miniature Circuit Breaker). MCB function to cut off electrical connection work automatically when there is short circuit or overload. When the MCB has a trip (disconnect power), then to turn it back on it must press the lever on the MCB. The purpose of this project is to create a system that can increase the performance of MCB is to automatically turn on the MCB so it does not need to be turned on manually.
Keywords: ATMega 328P, LCD, ACS 712 Sensor
PENGHARGAAN
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa Atas Berkat, Rahmat dan karunia-Nya yang telah membimbing dan menguatkan hati penulis sehingga penulis dapat menyusun dan menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini dengan judul
“Rancang Bangun Alat Pengukur Dan Pemutus Arus Otomatis Menggunakan ATMega 328P” sebagai Prasyarat memperoleh gelar Ahli-Madiyah di Jurusan Fisika Instrumentasi Universitas Sumatera Utara.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan bantuan berupa Informasi dan Materi, waktu serta dukungan moral dari berbagai pihak . Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada berbagai pihak yang telah membantu dalam menyusun dan menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Pada Kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada :
1. Bapak Drs. Krista Sebayang, M.S selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Drs.Takdir Tamba, M.Eng.Sc selaku ketua program studi Diploma III Fisika Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Aditia Warman, M.si selaku sekretaris program studi Diploma Fisika Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Drs. Achiruddin, M.Sc selaku Dosen pembimbing yang telah mengarahkan penulis dalam menyelesaikan penulisan laporan ini.
5. Bapak Dr.Perdinan Sinuhaji,MS selaku dosen pembimbing akademik.
6. Seluruh Dosen dan staf pegawai program studi Diploma III Fisika Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
7. Kedua orang tua tercinta A. Butarbutar B. Br.Tobing, yang telah memberikan dukunga moral maupun material dan senantiasa memberikan doa yang tulus untuk penulis.
iv
8. Abang penulis Pinondang Butarbutar dan kakak Christina Hasibuan yang telah banyak memberikan dukungan, motivasi, maupun material, dan memberikaan doa yang tulus.
9. Kakak Rita, Repida, Masri, Betaria, Paramita dan adik saya Romulus yang tidak lelah memberikan doa, semangat serta dukungannya selama ini.
10. Abangda Fransiskus Simanjuntak yang telah memberikan bantuan dan bimbingan dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini.
11. Sahabat penulis Rido Lubis, Feri Pakpahan, Andry Tumanggor, Martin Sihombing, Hendrik Zalukhu, Renol Sihombing, Dedi Tamba, Fri Naldi Girsang, Joseph Pardede, Lintong Aritonang, Rita Novita Sitio dan adik saya Syera Samosir yang selalu memberikan dukungan dan motivasi kepada penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
12. Teman-teman Program Studi Diploma III Fisika Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara yang memberikan semangat dan masukan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Dan kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam kehidupan penulis yang tidak dapat dituliskan satu per satu.
Akhir kata Penulis mengharapkan semoga Tuhan Yang Maha Esa selalau memberikan rahmat-Nya pada kita semua dan semoga Tugas Akhir ini berguna bagi para pembaca umumnya dan bagi penulis khususnya.
Medan, 25 Juli 2018 Penulis
(Daniel Butarbutar)
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... . ii
PENGHARGAAN ... ... iii
DAFTAR ISI ... ... v
DAFTAR TABEL ... ... vii
DAFTAR GAMBAR ... . viii
BAB I PENDAHULUAN... 1
1.1 Latar Belakang... 1
1.2 Rumusan Masalah... 1
1.3 Batasan Masalah... 2
1.4 Tujuan dan Manfaat... 2
BAB II DASAR TEORI……... 4
2.1 Mikrokontroller... 4
2.1.1 Atmega 328……… 5
2.2 Sensor………... 7
2.2.1 Sensor ACS712... 7
2.3 LCD………... 8
2.3.1 Cara Kerja Lcd……….. 9 2.4 RELAY……... 10
BAB III PERANCANGAN SISTEM... 12
3.1 Umum………... 12
3.2 Tujuan Perancangan………... 12
3.3 Diagram Blok………... 13
3.4 Flowchart Sistem……... 14
3.5 Rangkaian LCD Dan Mikrokontroller…... 14
3.6 Rangkaian Sensor Dan Mikrokontroller... 15
3.7 Rangkaian Keseluruhan Sistem... 15
vi
BAB IV PENGUJIAN RANGKAIAN... 16
4.1 Program Pengujian Rangkaian Mikrokontroler …………... 16
4.2 Program pengujian LCD... 16
4.3 Program Pengujian Sensor... 17
4.4 Pengujian Rangkaian Keeseluruhan... 19
4.5 Tampilan Alat……….……….... 20
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 21
5.1 Kesimpulan... 21
5.2 Saran... 21
DAFTAR PUSTAKA... 22 LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pin Pin LCD ………...… 9 Tabel 4.1 Pembacaan Sensor ……….... 19 Tabel 4.2 Hasil Pengujian seluruh rangkaian………... 19
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sistem Minimum Mikrokontroler ……… 4
Gambar 2.2 Rangkaian Sistem Minimum……… 5
Gambar 2.3 Pin Map ATMega 328p……… 7
Gambar 2.4 Sensor ACS712……….... 8
Gambar 2.5 LCD……….. 9
Gambar 2.6 RELAY………. 11
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Sistem... 13
Gambar 3.2 Flowchart Sistem………... 14
Gambar 3.3 Rangkaian LCD dan ATMega 328p... 14
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor dan ATMega 328p... 15
Gambar 3.5 Rangkaian keseluruhan Sistem... 15
Gambar 4.1 Rangkaian pengujian Mikrokontroler ATMega 328p……… 16
Gambar 4.2 Hasil Pengujian LCD ……… 17
Gambar 4.3 Hasil Monitoring Sensor pada port COM 3 ...………...…….. 18
Gambar 4.4 Tampilan Alat ……...……….. 20
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Perkembangan teknologi informasi yang begitu cepat membawa perubahan dalam berbagai bidang kehidupan manusia. Kemajuan Teknologi dewasa ini menuntut manusia untuk lebih meningkatkan efektifitas dan efisiensi dalam berbagai hal. Oleh karena itu, manusia diharapkan untuk dapat beraktifitas dengan efisien waktu yang relatif singkat apalagi jika menyangkut pengaman. Dalam kehidupan sehari – hari dan bahkan sampai saat ini, manusia masih cenderung menggunakan cara manual ataupun sederhana dalam mengantisipasi terjadinya bahaya.
Diantaranya adalah system pengamana kelebihan arus pada instalasi rumah.
Sistem pengaman arus pada rumah biasanya menggunakan MCB sebagai pengaman otomatis pada saat terjadi korsleting listrik di rumah, namun metode ini tak lagi praktis dikarenakan pemilik rumah harus mengembalikan posisi MCB kembali kedalam keadaan on untuk menyalakan arus dirumah. Apabila terjadi saat malam hari pemilik rumah harus mencari benda penerang alternatif agar dapat melihat posisi MCB dan melakukan perbaikan. Tentu hal ini sangat tidak praktis dan merepotkan pemilik rumah sehingga diperlukan sistem yang melakukan monitoring dan menyalakan MCB secara otomatis. System otomatisasi dari MCB ini dapat berupa rangkaian pemutus arus dan penyambung arus berupa relay dan sensor arus yang berfungsi memonitoring arus secara berkesinambungan. Apabila arus yang mengalir melewati syarat atau batas tertentu, alat akan otomatis mematikan arus atau dengan kata lain memutus arus. Ketika arus dalam keadaan tidak terhubung maka alat akan menyalakan nya lagi dalam waktu tertentu sehingga arus tersambung tanpa perlu campur tangan pemilik rumah.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Berdasarkan uraian diatas, penulis tertarik untuk mengangkat permasalahan tersebut ke dalam bentuk skripsi sebagai Tugas Akhir dengan judul “RANCANG BANGUN ALAT PENGUKUR DAN PEMUTUS ARUS OTOMATIS MENGGUNAKAN ATMEGA 328P”.
2
1.3 BATASAN MASALAH
Untuk meruncingkan persoalan, penulis membatasi perancangan alat ini sebagai berikut :
1. Arus yang dideteksi berada antara 0 s.d 5 ampere.
2. Sensor yang digunakan adalah sensor arus.
3. Indicator arus yang mengalir adalah lampu LED dan Buzzer
1.4 TUJUAN DAN MANFAAT
Tujuan dan manfaat dilakukan Tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Mengetahui prinsip kerja dari sensor arus dalam memonitoring arus.
2. Mengaplikasikan kegunaan relay sebagai pemutus arus dalam kehiduoan sehari - hari.
3. Mengetahui cara merancang alat yang didesain khusus menggunakan mikrokontroler yang dapat digunakan sebagai pendeteksi dan pengamanan pada korsleting arus.
1.5 SISTEMATIKA PENULISAN
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika laporan ini sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini berisikan mengenai latar belakang , rumusan masalah, Tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
BAB II DASAR TEORI
Bab ini berisi tentang teori dasar yang digunakan sebagai bahan acuan proyek tugas akhir, serta komponen yang perlu diketahui untuk mempermudah dalam memahami sistem kerja alat ini.
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram alir dari program yang akan diisikan ke mikrokontroler.
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA RANGKAIAN
Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk mengaktifkan rangkaian, penjelasan mengenai program yang diisikan ke mikrokontroler.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.
4
BAB II DASAR TEORI
2.1 MIKROKONTROLER
Mikrokontroler adalah mikroprosesor yang telah dilengkapi dengan memori, IO, dan peripheral dalam satu chip [1]. Dengan kelengkapan tersebut sebuah mikrokontroler dapat melakukan komputasi juga pegontrolan suatu sistem secara mandiri . Namun diperlukan rangkaian tambahan untuk melakukan eksekusi program yang ada di dalam mikrokontroler tersebut. Rangkaian ini biasa disebut dengan rangkaian sistem minimum mikrokontroler.
Sistem minimum atau yang biasa disingkat sismin. Merupakan suatu rangkaian dasar pada rangkaian mikrokontroler yang merupakan syarat minimum dari suatu mikrokontroler untuk bekerja. Rangkaian sistem minimum pada dasarnya terdiri dari komponen kristal, kapasitor nonpolar dan rangkaian suplai tegangan. Perhatikan gambar :
Gambar 2.1 sistem minimum
Gambar 2.2 rangkaian sistem minimum
Rangkaian sistem minimum berfungsi sebagai pengatur clock pada mikrokontroler.
Rangkaian ini sebagai rangkaian penabuh yang digunakan untuk satuan frekuensi pada mikrokontroler. Juga berfungsi sebagai rangkaian minimum untuk melakukan pemrograman mikrokontroler. Komponen yang berfungsi untuk membangkitkan frekuensi ini adalah komponen kristal. Ada berbagai tipe mikrokontroler yang beredar di pasaran, dalam tugas akhir ini digunakan mikrokontroler ATmega 328P.
2.1.1 ATMEGA 328P
AT-Mega 32P merupakan jenis mikrokontroler yang memiliki performa tinggi dengan konsumsi daya rendah. Mikrokontroler ini merupakan mikrokontroler seri 8 bit yang dimiliki oleh Atmel AVR [2].ATMega328 memiliki beberapa fitur antara lain :
a) 1. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
b) 2. 32 x 8-bit register serba guna.
c) 3. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
d) 4. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
e) 5. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen
6
karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
f) 6. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
g) 7. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
h) 8. Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program.
Konsep inilah yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU (Arithmatic Logic unit) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-
bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh. Pada gambar 2.3 dapat dilihat PIN MAP ATmega 328P.
Gambar 2.3 Pin Map ATmega 328P
2.2 SENSOR
Sensor adalah transduser yang berfungsi untuk mengolah variasi gerak, panas, cahaya atau sinar, magnetis, dan kimia menjadi tegangan serta arus listrik.
Transduser sendiri memiliki arti mengubah, resapan dari bahasa latin traducere Bentuk perubahan yang dimaksud adalah kemampuan merubah suatu energi kedalam bentuk energi lain. Sensor yang sering menjadi digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya atau sinar, sensor suhu, serta sensor tekanan.
2.2.1 SENSOR ACS712
Module ACS712 merupakan module yang difungsikan untuk mensensing arus pada suatu rangkaian tegangan bolak balik. Modul ini mudah didapatkan di toko elektronika dengan harga yang terjangkau. IC ini dijual dalam bentuk package PCB dan IC only. Sensor yang digunakan pada tugas akhir ini berbentuk modul ACS712 yang terlihat seperti gambar 2.4.
8
Gambar 2.4 Sensor ACS712
Karakateristik ACS712 :
1. Memiliki sinyal analog dengan low-noise atau gangguan rendah 2. bandwidth 80 kHz
3. untuk output memiliki error 1.5% pada Ta = 25 °C 4. Range sensitivitas antara 66 – 185 mV/A
5. Memiliki resistansi sebesar 1.2 mΩ 6. Tegangan kerja pada 5.0 V
7. Tegangan offset keluaran yang sangat stabil
8. Hysterisis yang diakibatkan oleh medan magnet mendekati nol 9. Perbandingan rasio keluaran sesuai tegangan sumber
2.3 LCD (Liquid Crystal Display)
Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang dapat menampilkan tulisan. Salah satu jenisnya memiliki dua baris dengan setiap baris terdiri atas enam belas karakter. LCD seperti itu biasa disebut LCD 16x2.
Gambar 2.5 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD memiliki 16 pin dengan fungsi pin masing-masing seperti yang terlihat pada table 2.1.
Tabel 2.1 Pin-pin LCD
No.Pin Nama Pin I/O Keterangan
1 VSS Power Catu daya, ground (0v) 2 VDD Power Catu daya positif 3
V0 Power
Pengatur kontras, menurut datasheet, pin iniperlu dihubungkan dengan pin vss melalui resistor Variabel.
4 RS Input
Register Select
RS = HIGH : untuk mengirim data
RS = LOW : untuk mengirim instruksi 5 R/W Input Read/Write control bus R/W = HIGH : mode
untuk membaca data di LCD
2.3.1 Cara kerja LCD
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”.Bus data terdiri dari 4bit atau 8 bit. Jika jalur data 4 bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7.
Sebagaimana terlihat pada table deskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dalam hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8bit 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
10
setiap nibblenya). Jalur control EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroler mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur control 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, 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 control 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 data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status, lainnya merupakan instruksi penulisan, Jadi hamper setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu di set ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur. Mengirimkan 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. Mode 8 bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/0 (3 pin untuk control, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7 bit (3 pin untuk control, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroler dan LCD. Jika bit ini diset (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.
2.4 Relay
Menurut penelitian yang dilakukan Caesar Pats Yahwe, dkk yang berjudul
“Rancang Bangun Prototype System Monitoring Kelembaban Tanah Melalui Sms Berdasarkan Hasil Penyiraman Tanaman Studi Kasus Tanaman Cabai Dan
Tomat”menyebutkan Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, Relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka.
Gambar 2.6 Relay
Secara umum relay digunakan untuk menentukan fungsi- fungsi berikut : 1. Remote control : dapat menyalakan dan mematikan alat dari jarak jauh.
2. Penguat daya : menguatkan arus atau tegangan
Secara prinsip kerja dari relay: ketika Coil mendapat energi listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas,dan contact akan menutup.
12
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1 UMUM
Perancangan merupakan suatu tahap yang sangat penting didalam penyelesaian pembuatan suatu alat ukur. Pada perancangan dan pembuatan alat ini akan ditempuh beberapa langkah yang termasuk kedalam langkah perancangan antara lain pemilihan komponen yang sesuai dengan kebutuhan serta pembuatan alat. Dalam perancangan ini dibutuhkan beberapa petunjuk yang menunjang pembuatan alat seperti buku buku teori, data sheet atau buku lainnya dimana buku petunjuk tersebut memuat teori- teori perancangan maupun spesifikasi komponen yang akan digunakan dalam pembuatan alat, melakukan percobaan serta pengujian alat.
3.2 TUJUAN PERANCANGAN
Tahap terpenting dalam pembuatan suatu alat adalah perancangan. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan suatu alat meliputi prinsip kerja rangkaian, spesifikasi komponen yang terdapat pada rangkaian sehingga tidak terjadi kerusakan pada saat pemasangan komopnen. Tujuan perancangan adalah untuk memudahkan dalam pembuatan suatu alat serta mendapatkan suatu alat yang baik seperti yang diharapkan dengan memperhatikan penggunaan komponen dengan harga ekonomis serta mudah didapat dipasaran. Selain itu, perancangan juga bertujuan untuk membuat solusi dari suatu permasalahan dengan penggabungan prinsip- prinsip elektronik dan mekanik, serta dengan literatur dengan produk yang ada.
3.3 DIAGRAM BLOK
Diagram blok sangat efektif untuk menyederhanakan sistem yang rumit agar mudah dimengerti. Dalam tugas akhir ini sistem terdiri atas blok diagram yang terlihat pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Blok Diagram
Adapun fungsi masing masing blok diagram pada gambar 3.1 adalah sebagai berikut :
1. Blok Sensor
Berfungsi sebagai input data pada mikrokontroler pada rangkaian ini data yang diamati berupa kuat arus pada kabel.
2. Blok Mikrokontroler
Berfungsi sebagai pengontrol dan penghitung nilai arus untuk ditampilkan pada MCB dan akan menyalakan relay pemutus arus apabila arus berlebih.
3. Blok Display
Berfungsi sebaga tampilan untuk monitoring yang terdiri atas LCD display.
4. Blok Transistor penguat
Sebagai penguat sinyal kontrol ke relay.
5. Blok Relay
Befungsi sebagai pemutus arus.
14
3.4 FLOWCHART SISTEM
Gambar 3.2 Flowchart Sistem
3.5 RANGKAIAN LCD DAN MIKROKONTROLER
Rangkaian LCD dan mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 3.3
Gambar 3.3 Rangkaian LCD dan ATmega 328P
START
Inisialisasi
Baca Nilai Arus
Tampilkan pada LCD
Apakah nilai arus
> 1A
Relay On
Arus Putus
Tunda 3 detik
END
TIDAK
YA
3.6 RANGKAIAN SENSOR DAN MIKROKONTROLER
Rangkaian sensor dan mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 3.4
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor dan ATmega 328P
3.7 RANGKAIAN KESELURUHAN SISTEM
Rangkaian keseluruhan sistem dapat dilihat pada gambar 3.5
Gambar 3.5 Rangkaian Keseluruhan Sistem
16
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN
4.1 PENGUJIAN MIKROKONTROLER
Pengujian mikrokontroler dapat dilakukan dengan membuat rangkaian seperti gambar 4.1 lalu menghubungkan rangkaian ke komputer via USB dan memasukan program awal seperti berikut :
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
}
Gambar 4.1 Rangkaian pengujian Mikrokontroler ATmega 328P
Hasil yang di tampilkan pada pengujian rangkaian diatas Led akan menyala secara periodik setiap 1 detik.
4.2 PENGUJIAN LCD
Pengujian LCD dilakukan dengan memasukkan program kedalam mikrokontroler sebagai berikut :
#include <LiquidCrystal.h>
const int rs = 12, en = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
void setup() { lcd.begin(16, 2);
lcd.print("hello, world!");
}
void loop() {
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(millis() / 1000);
}
Hasil yang di tampilkan pada layar LCD adalah sebagai berikut :
Gambar 4.2 Hasil Pengujian LCD display
4.3 PENGUJIAN SENSOR
Pengujian sensor dilakukan dengan memasukkan program dibawah ini kemudian hasil output speed sensor akan di baca oleh mikrokontroller dan data dibaca melalui monitoring port pada laptop. Berikut adalah program yang di upload pada mikrokontroller.
void setup () {
Serial.begin(9600);
}
void loop ()
18
{
int sensorValue = analogRead(A0);
Serial.println(sensorValue);
delay(1);
}
Pada layar akan tampil hasil pembacaan seperti berikut :
Gambar 4.3 Hasil Monitoring Sensor pada port COM 3
Apabila arus pada rangkaian berubah maka pembacaan sensor akan berubah pula.
Kemudian data ini akan dicatat dan dibandingkan dengan data dari alat pembanding atau perhitungan secara matematis. Berikut data sensor dengan data perhitungan arus.
Tabel 4.1 Hasil Pembacaan Sensor
NO
PEMBACAAN
RALAT RALAT
SENSOR (%) (A)
NILAI ARUS MATEMATIS
(A)
1 0.9 1 0.1 10
2 1.5 2 0.5 25
3 3.4 3 0.4 13
4 4.1 4 0.1 2.5
5 5 5 0 0
Rata – rata ralat 10
4.4 PENGUJIAN RANGKAIAN KESELURUHAN
Setelah alat dikalibrasi dan dilakukan pengujian ulang maka didapat hasil pengujian sebagai berikut :
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Seluruh rangkaian NO
STATUS MCB PEMBACAAN (A) RALAT RALAT
(%) SENSOR NILAI ARUS
MATEMATIS
1 Terhubung 0.9 1 0.1 10
2 Membalik 1.5 2 0.5 25
3 Membalik 3.4 3 0.4 13
4 Membalik 4.1 4 0.1 2.5
5 Membalik 5 5 0 0
Rata – rata ralat 10
20
4.5 TAMPILAN ALAT
Berikut Gambar Tampilan Keseluruhan alat :
Gambar 4.4 Tampilan Alat
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Dari perancangan dan pengujian alat dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut :
1. Hasil pengujian alat memiliki akurasi 90% hal ini dapat dikatakan cukup akurat.
2. Sensor arus berfungsi dengan baik dalam membaca nilai arus yang diukur.
3. Sensor ACS 217 mampu membaca nilai arus dengan error maksimum 25%.
5.2 SARAN
Untuk Pengembangan selanjutnya perlu diperhatikan hal- hal sebagai berikut : 1. Sebaiknya dalam kalibrasi dapat dilakukan dengan alat
pembanding yang lebih akurat sehingga hasil sensor dapat dikatakan atau di jamin pembacaan data sebenarnya
2. Perancangan alat dibuat lebih baik lagi sehingga lebih mudah dalam penggunaan dan dapat diaplikasikan kepada peralatan umum.
22
DAFTAR PUSTAKA
Budiharto, Widodo, 2005,”Panduan Lengkap Belajar Mikrokontroler Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler”. PT Elex Media Komputindo, Jakarta
Rangkuti, Syahban, 2011, “Mikrokontroler ATMEL AVR”, Informatika, Bandung Sumardi,” MIKROKONTROLER belajar AVR mulai dari nol”. Edisi pertama
.Yogyakarta: Graha Ilmu, 2013.
Atmel,”ATmega328/P”.microchip,November2016[online].Tersedia:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-42735-8-bit- AVR-Microcontroller-ATmega328-328P_Summary.pdf [diakses 20 april 2018].
http://electricityofdream.blogspot.com/2016/09/tutorial-mengukur-arus-dengan-mod ul.html?m=1 [diakses 20 april 2018]
PROGRAM KESELURUHAN
#include <LiquidCrystal.h>
const int rs = 7, en = 6, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
int relay = 13;
const int analogIn = A0;
int mVperAmp = 66; // use 100 for 20A Module and 66 for 30A Module int RawValue= 0;
int ACSoffset = 2.4;
double Voltage = 0;
double Amps = 0;
void setup() { Serial.begin(9600);
lcd.begin(16, 2);
// Print a message to the LCD.
lcd.print("MCB OTOMATIS");
delay(2000);
lcd.clear();
pinMode(relay, OUTPUT);
}
void loop() {
RawValue = analogRead(analogIn);
Voltage = (RawValue / 1023.0)*5 ; // Gets you mV Amps = (Voltage - ACSoffset);
float hasil = ((Amps * 2)-1.9);
delay(1000);
Serial.print(RawValue);
Serial.println("net");
Serial.print(Voltage);
2
Serial.println("V");
Serial.print(hasil);
Serial.println("A");
if (hasil >= 1 ) {
digitalWrite(relay, HIGH);
delay(3000);
} else {
digitalWrite(relay, LOW);
} lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Arus Terukur:");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print(hasil);
lcd.setCursor(8,1);
lcd.print("ampere");
}
