PERANCANGAN SISTEM PERBAIKAN FAKTOR DAYA (cos
φφφφ)
OTOMATISDENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER
ATMega8535
SKRIPSI
MANONGGOR SITUMORANG
070801026
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERANCANGAN SISTEM PERBAIKAN FAKTOR DAYA (cos φ) OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMega8535
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains
MANONGGOR SITUMORANG
070801026
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PERANCANGAN SISTEM PERBAIKAN FAKTOR DAYA (cos φφφφ) OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMega8535
Kategori : SKRIPSI
Nama : MANONGGOR SITUMORANG NIM : 070801026
Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskankan di : Medan, 7 Mei 2013
Diketahui/ Disetujui oleh
Ketua Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing
PERNYATAAN
PERANCANGAN SISTEM PERBAIKAN FAKTOR DAYA (cos φφφφ) OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMega8535
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dari ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 7 Mei 2013
PENGHARGAAN
Segala Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan, karena dengan limpah
karunia-Nya skripsi ini berhasil diselesaiakan dalam waktu yang telah ditetapkan.
Ucapan terimakasih kepada bapak Dr. BismanPerangin-angin, M.Eng,Sc
selaku dosen pembimbing yang telah memberikan panduan dan penuh percaya kepada
saya untuk menyempurnakan hingga pada penyelesaian tugas akhir ini. Panduan
ringkas, padat dan professional telah diberikan agar penulis dapat menyelesaikan
tugas ini dengan baik. Ucapan terimakasih juga ditujukan kepada Ketua Departemen
Fisika FMIPA USU, Dr. Marhaposan Situmorang, Dekan dan Pembantu Dekan
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, semua
staf dosen di Departemen Fisika FMIPA USU, juga pegawai di FMIPA USU. Kepada
semua rekan-rekan kuliah Fisika angkatan 2007 “PHYSICS I DO”, senior dan
adik-adik yang telah memberikan bantuan, semangat serta dorongan. Kepada teman-teman
alumni SMA Bintang Timur Balige yang memberikan dukungan dan dorongan.
Kepada rekan-rekan asisten Lab. Elektronika Dasar FMIPA USU, Bang Fahry, Lyri,
Vina, Emy, dan Rony. Kepada ito br. Tambunan yang telah memberikan waktu dan
dukungan serta doa hingga selesainya tugas akhir ini. Juga tentunya kepada Ayah dan
Bunda yang telah bersusah payah, serta tak bosan-bosannya memberikan perhatian
dan cintanya, juga kepada kakak N.Mutiara, Ito Rose, Ito Hara, Dekrino dan semua
sanak keluarga yang selama ini memberikan bantuan dan dorongan yang diperlukan.
Puji Tuhan, semua yang baik akan dibalas oleh-Nya.
Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi pembaca dan penulis sangat
mengharapkan saran yang membangun dalam penyempurnaan tulisan ini.
Medan, 7 Mei 2013
ABSTRAK
DESIGNING POWER FACTOR (cos φφφφ) IMPROVEMENT SYSTEM USING MICROCONTROLLER ATMega8535
ABSTRACT
DAFTAR ISI
Bab II Tinjauan Pustaka 2.1 Daya ………..………. 4
2.4.1Struktur dan Defenisi Kapasitor ... 12
2.4.2Rangkaian Kapasitor ... 14
2.4.3Prinsip Perbaikan Kapasitor ... 14
2.5 Mikrokontroler ATMega8535 ... 16
2.5.1Arsistektur ATMega8535 ... 17
2.5.2Konfigurasi Pin ... 20
2.5.3Peta Memori ... 21
2.5.4Stack Pointer ... 23
2.5.5Komunikasi Serial dengan Uart ... 23
2.5.6Timer ATMega8535 ... 23
2.5.7Interupsi ... 23
2.5.8Fitur ... 24
2.5.8.1Analog to Digital Converter (ADC) ... 24
Bab III Perancangan Sistem
3.1Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ………..……….. 26
3.1.1Konfigurasi Sistem ……….……….. 26
3.1.2Rangkaian Power Supply ... 28
3.1.3Sensor Arus ACS712 ………..……….. 29
3.1.4Sensor Tegangan ………..………. 30
3.1.5Rangkaian Relay Pengendali Kapasitor ………. 31
3.1.6Rangkaian Kapasitor Bank ………..………. 33
3.1.7Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535 ……..…………... 36
3.1.8Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) ……..………….. 38
3.2Perancangan Perangkat Lunak (software) ………..………… 39
3.2.1Perancangan Program ... 39
3.2.2Metode Perhitungan cos φ ……….……..…………. 43
3.2.3Flowchart (Diagram Alir) Program …….………..………… 44
Bab IV Pengujian Sistem 4.1Data Hasil Pengujian ... 47
4.1.1Hasil Pengujian Daya Untuk Beban Tanpa Sambungan Kapasitor ... 47
4.1.2Hasil Pengujian Daya Dengan beban Tetap 108 W dan Kapasitor Manual ... 48
4.1.3Hasil Pengujian Daya Untuk Kapasitor Diatur Secara Otomatis ... 48
4.2Analisa Data Hasil Pengujian ... 49
4.2.1Untuk Beban Tanpa Sambungan Kapasitor ... 50
4.2.2Untuk Data Hasil Pengujian Beban Tetap dan Kapasitor Mode Manual ... 51
4.2.3Untuk Beban Diatur dan Kapasitor Diaktifkan Dengan Mode Otomatis Untuk Mendapatkan nilai cos φ Maksimum . 55 Bab V Kesimpulan dan Saran 5.1Kesimpulan ... 56
5.2Saran ... 58
Daftar Pustaka ... 60
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Deskripsi pin ATMega8535 …..…………..……….. 20
Tabel 2.2 Vektor interupsi ATMega5835 ………..……… 23
Tabel 3.1 Deskripsi pin terminal sensor arus ACS712 ………... 30
Tabel 3.2 Daftar masing-masing nilai kapasitor bank ……… 33
Tabel 3.3 Fungsi tombol inputan ……… 34
Tabel 3.4 Daftar relay yang aktif dan nilai kapasitansi setiap mode ……….. 35
Tabel 3.5 Peta memori LCD ………..……… 38
Tabel 4.1 Hasil pengujian daya untuk beban tanpa sambungan kapasitor …. 47 Tabel 4.2 Hasil pengujian untuk beban tetap dengan kapasitansi diatur …... 48
Tabel 4.3 Hasil perbandingan perhitungan dengan pengujian dengan beban tetap dan kapasitansi diatur ………... 48
Tabel 4.4 Hasil pengujian dengan kapasitansi diatur secara otomatis ……... 49
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Diagram daya ……….. 5
Gambar 2.2 Sinyal arus dan tegangan untuk beban bersifat resistif murni …… 9
Gambar 2.3 Sinyal arus dan tegangan untuk beban bersifat induktif …………. 10
Gambar 2.4 Sifat beban induktif (arus tertinggal dari tegangan/ lagging) ……. 10
Gambar 2.5 Sinyal arus dan tegangan untuk beban kapasitif ………. 11
Gambar 2.6 Sifat beban kapasitif (arus menahului tegangan /leading) ……….. 11
Gambar 2.7 Prinsip dasar kapasitor ……… 13
Gambar 2.8 Rangkaian kapasitor secara seri ………. 14
Gambar 2.9 Rangkaian kapasitor secara parallel ……… 14
Gambar 2.10 Prinsip perbaikan faktor daya ………. 16
Gambar 2.11 Arsitektur ATMega8535 ………. 19
Gambar 2.12 Konfigurasi pin ATMega8535 ……… 21
Gambar 2.13 Peta memori program ………. 22
Gambar 2.14 Peta memori data ……… 22
Gambar 2.15 Koneksi dengan filter LC pada suplai ADC ……….. 25
Gambar 2.16 Register ADMUX ………... 25
Gambar 3.1 Diagram blok system ………. 26
Gambar 3.2 Bentuk fisik MCB 1 phase ………. 27
Gambar 3.3 Rangkaian power supply ………. 28
Gambar 3.4 Rangkaian sensor arus ACS712 ………. 29
Gambar 3.5 Diagram pin-out ACS712 ………... 29
Gambar 3.6 Diagram blok sensor arus ACS712 ……… 30
Gambar 3.7 Rangkaian sensor tegangan ……… 31
Gambar 3.8 Rangkaian relay pengendali kapasitor ……… 31
Gambar 3.9 Tombol inputan ke mikrokontroler ATMega8535 ……….. 34
Gambar 3.10 Rangkaian kapasitor bank ………. 35
Gambar 3.11 Rangkaian system minimum mikrokontroler ATMega8535 ……. 37
Gambar 3.12 Rangkaian skematik dari LCD ke mikrokontroler ………. 38
Gambar 3.13 Pemilihan tipe file ……… 39
Gambar 3.14 Dialog konfirmasi dengan penggunaan CodeWizardAVR ……… 40
Gambar 3.15 Pemilihan tipe mikrokontroler dan kristal ………. 40
Gambar 3.16 Seting PORTA dan PORTB ……… 41
Gambar 3.17 Seting penempatan LCD pada PORTC ……….. 42
Gambar 3.18 Generate, save dan exit ………... 43
Gambar 3.19 Metode perhitungan sinyal tegangan terhadap waktu ……… 44
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Gambar Rangkaian Keseluruhan
