SISTEM SIMULASI KONTROL RELAY PROTEKSI OVER VOLTAGE
LAPORAN TUGAS AKHIR
ADJI SATRYA WIJAYA 152408059
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2018
SISTEM SIMULASI KONTROL RELAY PROTEKSI OVER VOLTAGE
LAPORAN TUGASAKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya
ADJI SATRYA WIJAYA 152408059
PROGRAM STUDI D-3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2018
PERNYATAAN ORISINALITAS
SISTEM SIMULASI KONTROL RELAY PROTEKSIOVER VOLTAGE
LAPORAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil karya saya sendiri kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2018
Adji Satrya Wijaya
Nim.152408059
SISTEM SIMULASI KONTROL RELAY PROTEKSI OVER VOLTAGE
ABSTRAK
Kualitas/mutu suplai tenaga listrik dalam suatu sistem rangkaian listrik sangat diperlukan. Kualitas suplai listrik buruk dapat menyebabkan gangguan dan bahkan merusak sistem peralatan/rangkaian listrik. Salah satu bentuk ganguan tersebut adalah terjadinya over voltage. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan suatu alat proteksi yang dapat mendeteksi adanya gangguan over voltage serta mengamankan peralatan listrik.Sistem Simulasi Proteksi Kontrol Relay Over Voltage dirancang bertujuan untuk mensimulasikan adanya ganguan over voltage pada tegangan satu fasa yang disesuaikan. Batas tegangan untuk gangguan over voltage yaitu +5 % dari tegangan normal. dan setting delay untuk over voltage adalah 1 detik. Output dari relay dihubungkan pada relay, relay akan memutuskan aliran listrik apabila terjadi gangguan over voltage.Dari hasil pengujian yang dilakukan, alat yang dirancang dapat bekerja dengan baik. Relay dapat mendeteksi ganguan over voltage +5% dari tegangan nominal.
Kata kunci: Delay,Output,Over,Relay,Setting,Voltage
SIMULATION SYSTEM CONTROL RELAY PROTECTION OVER VOLTAGE
ABSTRACT
The quality / quality of power supply in an electrical circuit system is necessary. The poor quality of power supply can cause disturbance and even damage the equipment / circuit system. One form of this disorder is the occurrence of over voltage. To overcome this is required a protective device that can detect over-voltage interference and secure electrical equipment. Simulation system Over Voltage Relay Control is designed to simulate the over-voltage override at a single adjusted phase voltage. The voltage limit for over voltage is +5% of normal voltage. and the delay setting for over voltage is 1 second. The output of the relay is connected to the relay, the relay will disconnect the power supply in the event of over voltage disturbance.
From the test results performed, the tool designed can work well. Relay can detect the interference of over voltage + 5% of nominal voltage.
Keywords: Delay,Output,Over,Relay,Setting,Voltage
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat, hidayah, dan karunia-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini tepat waktu yang sesuai dengan instruksi dan peraturan yang berlaku di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam serta shalawat beriring salam penulis hadiahkan kepada Nabi Muhammad SAW, semoga mendapat safa’at diakhir kelak.
Dalam penyusunan dan penulisan tugas akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan, dukungan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan rasa terimakasih dan penghargaan kepada:
1. Bapak Dr. Kerista 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 D3 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Prof. Dr. Nasruddin MN, M.Eng selaku Dosen Pembimbing penulis, yang telah banyak memberikan pengarahan dan bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
4. Seluruh Staff Pengajar / Pegawai program studi D3 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
5. Terkhusus Kepada Ayahanda dan Mama tercinta yang senantiasa memberikan dukungan doa, moril dan material serta bimbingan yang sangat membantu penulis.
6. Abangda Agus Gacuk yang telah memberikan bantuan berupa peralatan penunjang dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
7. Seluruh anak kos Mak Eko yang selalu ada memberikan doa, motivasi untuk mendukung serta penulis bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini.
8. Seluruh tim perkumpulan para kampret yaitu Mhd.Imam Rizky A,
Siddiq Putra M,Tatang Eko S.S, Tryandi Pratama yang selalu ada
memberikan doa dan motivasi kepada penulis walaupun terkadang pahit .
9. Evani Desryanti Harahap selaku rekan seperjuangan yang selalu memberikan dukungan dan motivasi kepada penulis.
10. Teman-teman D3 Fisika angkatan 2015 Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
11. Semua pihak yang terlibat langsung maupun tidak langsung yang penulis tidak dapat tuliskan satu per satu.
Semoga Allah SWT melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, semangat, dukungan dan perhatian kepada penulis dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Semoga laporan tugas Akhir ini bermanfaat bagi penulis, pendidikan, masyarakat, organisasi atau negara.
Medan, Juli 2018
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR i
ABSTRAK ii
ABSTRACT iii
PENGHARGAAN iv
DAFTAR ISI vi
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR SINGKATAN x
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 1
1.3 Tujuan penelitian 1
1.4 Batasan Masalah 2
1.5 Metode Penelitian 2
1.6 Sistematika Penulisan 2
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tegangan Listrik 4
2.2 Sensor Tegangan 5
2.3 Simulasi 7
2.4 Liquid Crystal Dislay (LCD) 8
2.5 Arduino UNO 11
2.6 RELAY 18
2.7 Modul Relay 21
2.8 Gangguan Pada Sistem Tenaga Listrik 21
2.9 Aplikasi Arduino IDE 25
BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
3.1 Diagram Blok Sistem 30
3.1.1. Fungsi-fungsi Diagram blok 30
3.2 Perancangan Rangkaian Display 31
3.3 Perancangan Driver RELAY 32
3.5 Rangkaian Keseluruhan 34
3.6 Perancangan Perangkat Lunak 34
BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN
4.1 Pengujian 37
4.1.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Arduino 328 37
4.1.2 Pengujian LCD 37
4.1.3 Pengujian Driver Relay 38
4.1.4 Pengujian Sensor Tegangan 40
4.2Analisa Sistem 41
4.2.1 Sensor Tegangan 41
4.2.1.1 Kalibrasi 41
4.2.2 Analisa Keseluruhan Rangkaian 42
4.2.3 Persen Deviasi 42
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1Kesimplan 45
5.2 Saran 45
DAFTAR PUSTAKA 46
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
2.1. Tabel operasi dasar LCD 10
2.2 Tabel Konfigurasi LCD 10
2.3 Deskrpsi Arduino 12
4.1 Hasil Pengukuran Rangkaian Sensor 40
4.2 Selisih Pembacaan 42
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
2.1 Rangkaian analog sensor tegangan DC 7
2.2 Modul sensor tegangan DC 7
2.3 Liquid Crystal Display(LCD) 8
2.4 Konfigurasi Pin LCD 9
2.5
Arduino uno dengan Mikrokontroler Atmega 328 11
2.6 Struktur Relay 19
2.7 Pole dan Trow pada relay 20
2.8 Modul relay 21
2.9 Aplikasi software Arduino IDE 27
3.1 Diagram Blok Sistem 30
3.2 Rangkaian Koneksi Pin LCD 31
3.4 Rangkaian Keseluruhan 33
3.5 Flow Chart Sistem 34
4.1 Pengujian LCD 38
4.2 Pengujian relay dalam keadaan HIGH 39
4.3 Pengujian relay dalam keadaan LOW 40
4.4 Pengujian sensor tegangan 34
DAFTAR SINGKATAN
AC =Alternating Current CRT =Cathode Ray Tube DC =Direct Current
DIP =Dual In Line Package DPDT =Double Pole Double Throw DPST =Double Pole Single Throw GPS =Global Positioning System LCD =Liquid Crystal Display NC =Normally Close
NO =Normally Open
PMLCD =Passive Matrix LCD SPDT =Single Pole Double Throw SPST =Single Pole Single Throw
TFT-AMLCD =Thin-Film Transistor Active Matrix
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Pada dasarnya dalam suatu jaringan listrik, kualitas suplai listrik sangat diperlukan. Adanya gangguan dalam suplai listrik dapat mempengaruhi bahkan merusak suatu sistem tenaga listrik. Ganguan yang terjadi dapat berbagai macam antara lain adalah lonjakan atau penurunan tegangan listrik (under/over voltage). Jika gangguan tegangan ini tersambung ke peralatan listrik atau elektronika dan melebihi batas toleransi tegangan nominalnya, maka hal itu dapat mengganggu kinerja peralatan-peralatan tersebut atau bahkan dapat merusaknya.
Sistem pengaman untuk over voltage saat ini masih sangat terbatas digunakan dikarenakan biaya yang mahal untuk membeli alat tersebut. Oleh karena itu penulis
membuat alat ini sebagai proyek. Dalam pembuatan proyek ini digunakan sebuah mikrokontroler ATmega 328 sebagai pusat
kontrol dalam sistem over voltage relay. Data yang diproses mikrokontroler adalah output dari sensor tegangan yang digunakan, selanjutnya output dari mikrokontroler adalah relay, output dari relay akan disambungkan pada relay dan selanjutnya relay yang akan memutus rangkain listrik apabila terjadi gangguan over voltage sesuai dengan setting tegangan dan setting waktu yang ditentukan pada mikrokontroler.
1.2.Rumusan Masalah
Permasalahan utama pada penelitian ini antara lain bagaiamana unjuk kerja sensor tegangan. Ruang lingkup dari penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa sensitif sensor tegangan untuk mendeteksi tegangan yang digunakan sebagai acuan untuk mendeteksi gangguan pada tegangan tersebut.
1.3.Tujuan
1. Agar dapat menjadi pengaman peralatan listrik yang menggunakan tegangan
searah (DC) dari gangguan tegangan listrik berlebih(over voltage) yang
melebihi toleransi nilai nominalnya.
2. Pengembang ilmnu pengetahuan dan teknologi ,khususnya dibidang sistem kendali alat dan mengimplementasikan ilmu yang didapat selama kuliah agar lebih bermanfaat.
1.4.Batasan Masalah
Agar lebih fokus terhadap pembahasan dari permasalahan yang ada dan tidak menyimpang dari alur yang diinginkan, maka penulis akan membatasi permasalahan sebagai berikut :
1. Fokus kepermasalahan tegangan berlebih (over voltage).
2. Arduino digunakan sebagai kontroler relay.
1.5.Metode Penulisan
Adapun metode penulisan yang digunakan dalam menyusun dan menganalisa proyek ini adalah:
1. Studi literatur yang berhubungan dengan perancanangan dan pembuatan alat ini.
2. Perencanaan dan pembuatan alat
Merencanakan peralatan yang telah dirancang baik software maupun hardware.
3. Pengujian alat
Peralatan yang telah dibuat kemudian diuji apakah telah sesuai yang telah direncanakan.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penyusunan laporan, maka dalam hal ini penulis
membagi dalam beberapa bab:
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini berisikan latar belakang masalah, tujuan dan manfaaat penelitian, identifikasi masalah, pembatasan masalah, rumusan masalah, metode penelitian, serta sistematika penulisan.
BAB II : LANDASAN TEORI
Bab ini merupakan landasan teori yang membahas tentang teoriteori yang mendukung dalam penyelesaian masalah.
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Meliputi metode, bahan alat, perancangan dan pengambilan data penelitian.
BAB IV : HASIL DAN ANALISA Meliputi hasil penelitian dan pembahasan.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Berisikan kesimpulan tentang hasil rancangan yang telah dibuat serta saran dalam
pengembangan rancangan tersebut.
BAB 2
LANDASAN TEORI 2.1. Tenaga Listrik
Tegangan listrik merupakan perwujudan dari energi listrik. Tegangan listrik bisa dihasilkan melalui pembangkit-pembangkit listrik. Namun dalam skala kecil tidak disebut pembangkit tapi lebih umum dengan penghasil listrik saja. Contoh tegangan listrik yang sering kita temui adalah 220V pada listrik rumah tangga, 1.5V pada battery dan 12V pada aki.
Tegangan listrik berfungsi sebagai tenaga (power). Untuk bisa bekerja, sebuah rangkaian elektronika membutuhkan tegangan listrik sebagai tenaga
"penggeraknya". Oleh karena itu dalam rangkaian, bagian yang menghasilkan tegangan listrik biasanya disebut Power Supply atau Penyuplai tenaga.
Besarnya tegangan listrik dinyatakan dalam satuan Volt dan sering disingkat dengan V saja. Untuk ukuran yang lebih besar bisa menggunakan satuan kiloVolt disingkat kV (1kV=1000Volt) dan MegaVolt disingkat MV (1MV=1.000.000Volt).
Sedangkan untuk satuan yang lebih kecil biasanya menggunakan miliVolt disingkat mV (1mV=1/1000Volt) dan mikroVolt disingkat uV (1uV=1/1000000Volt).
Simbol tegangan listrik dinyatakan dalam V ditulis dengan huruf besar. Pada beberapa kasus juga ditemui penggunaan simbol E, tujuannya agar tidak bingung antara V sebagai simbol dan V sebagai satuan (Volt). Khusus untuk tegangan DC juga bisa ditulis dengan simbol B, yaitu singkatan dari Battery.
Jenis Tegangan dapat dibedakan berdasarkan aliran arusnya, tegangan listrik dibagi menjadi dua, yaitu Tegangan DC dan Tegangan AC. Tegangan DC adalah tegangan dengan aliran arus searah, sedangkan tegangan AC adalah tegangan dengan aliran arus bolak-balik. Masing-masing tegangan ini memiliki fungsi dan aplikasi yang berbeda-beda tergantung kondisi dan kebutuhan.
Tegangan DC adalah tegangan dengan aliran arus searah. Tegangan DC memiliki notasi/tanda positif pada satu ttiknya dan negatif pada titik yang lain.
Sumber-sumber tagangan DC diantaranya adalah elemen volta, battery, aki, solar cell
dan adaptor/power supply DC. Pemasangan tegangan DC pada rangkaian harus benar
sesuai kutubnya karena jika terbalik bisa berakibat kerusakan pada kedua bagian.
Aplikasi tegangan DC banyak kita jumpai pada peralatan elektronik portabel seperti handphone, remote, sepeda motor, mainan dan pemutar musik portabel. Sekarang ini sudah banyak dipakai sumber tegangan DC berupa battery yang bisa diisi ulang (recharge) jadi jika tegangan listrik pada battery habis bisa dibangkitkan lagi dengan mengisinya.
Tegangan AC adalah tegangan dengan aliran arus bolak-balik. Tegangan AC tidak memiliki notasi/tanda seperti tegangan DC. Oleh karena itu pemasangan tegangan AC pada rangkaian boleh terbalik kecuali untuk aplikasi tegangan AC 3 phase pada motor listrik. Sumber-sumber tegangan AC diantaranya adalah listrik rumah tangga (dari PLN), genset, dinamo sepeda dan altenator pada mobil atau sepeda motor.
Ada dua jenis tegangan AC yaitu single phase dan triple phase atau 3 phase.
Tegangan listrik AC yang kita pakai sehari-hari merupakan jenis tegangan AC single phase, artinya hanya ada satu phase dan ground/netral. Oleh karena itu tegangan AC single phase hanya membutuhkan dua titik kabel koneksi.
Tegangan AC 3 phase membuthkan tiga kabel untuk bekerja, yaitu dikenal dengan istilah R, S dan T. Tegangan listrik 3 phase banyak dipakai pada dunia industri khususnya untuk menggerakkan motor listrik. Jika kita membutuhkan tegangan AC 3 phase namun hanya memiliki sumber tegangan AC single phase maka kita memerlukan sebuah inverter untuk membuat listrik single phase menjadi 3 phase.
2.2. Sensor Tegangan
Pada Dasarnya sensor adalah suatu yang dapat mendeteksi perubahan sesuatu (suhu, intensitas cahaya, level, tekanan, kelembaban, dll) menjadi sinyal listrik yang dapat diolah untuk keperluan pengendalian dan teknik kontrol.Sensor tegangan merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi tegangan arus searah (DC) ataupun arus bolak balik (AC).
Sensor tegangan DC merupakan sensor yang digunakan untuk mengukur tegangan arus searah.Sensor tegangan berfungsi membaca nilai tegangan suatu rangkaian. Arduino dapat membaca nilai tegangan dengan memanfaatkan pin analog.
Jika range tegangan yang dibaca diantara 0-5 V bisa langsung menggunakan pin
analog, sedangkan jika range tegangan yang dibaca >5V harus menggunakan rangkaian tambahan yakni pembagi tegangan karena pin arduino bekerja pada max 5 v.
Data yang diterima arduino berupa nilai ADC , untuk mengkonversi menjadi nilai tegangan menggunakan rumus:
Tegangan = ADC/1023 * 5V
ADC : Nilai ADC yang terbaca
1023 : Nilai ADC maksimal (10 bit)
5V : Tegangan referensi ADC arduino (default)
Prinsip kerjanya adalah membuat perbandingan antara tegangan asli dengan tegangan yang terbaca oleh arduino. Untuk membuat rangkaian pembagi tegangan kita harus menentukan beberapa parameter yaitu:
Tegangan maksimal yang diukur (Vi) = 24 Volt
Tegangan maksimal ADC (Vo) = 4 Volt (atur max 5 Volt)
R1 = 1000 Ω (bebas menyesuaikan)
Dari ketentuan diatas dapat disimpulkan ketika arduino membaca tegangan sebesar 4 Volt itu artinya tegangan sebenarnya adalah 24 Volt atau Vi:Vo = 6:1
Berikut cara menentukan nilai R2:
R2 = Vo/Vi * (R1+R2)
R2 = 4/24 * (1000+R2)
R2 = 200 Ω
Gambar 2.1.Rangkaian analog sensor tegangan DC
Gambar 2.2. Modul sensor tegangan DC 2.3. Simulasi
Simulasi secara sederhana dapat diartikan sebagai proses peniruan. Simulasi adalah tiruan dari fasilitas atau proses dari suatu operasi, biasanya menggunakan komputer. Simulasi adalah suatu proses peniruan dari sesuatu yang nyata beserta keadaan sekelilingnya (state of affairs). Aksi melakukan simulasi ini secara umum menggambarkan sifat-sifat karakteristik kunci dari kelakuan sistem fisik atau sistem yang abstrak tertentu. Teknik simulasi adalah teknik untuk merepresentasikan atau meniru kondisi real (suatu sistem nyata) dalam bentuk bilangan dan simbol (dengan memanfaatkan program komputer), sehingga menjadi mudah untuk dipelajari.
Simulasi dari sebuah sistem adalah pengoperasian dari sebuah model suatu
sistem. Sebuah Model dapat dikonfigurasi dan dilakukan percobaan, biasanya hal ini
tidak mungkin terjadi. Karena mahalnya biaya dan tidak praktis untuk dilakukan
dalam sistem yang diwakilinya (Prof. Olivier de Weck).
Simulasi digunakan sebelum sebuah sistem dibangun, untuk mengurangi kemungkinan kegagalan, untuk menghilangkan kemacetan tak terduga, untuk mencegah under atau over- pemanfaatansumber daya, dan untuk mengoptimalkan kinerja sistem.
Sehingga simulasi dapat didefinisikan sebagai program yang dibangun dengan model matematika berdasarkan pada sistem aslinya
2.4. LCD (Liquid Crystal Display)
LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai banyak digunakan.Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih), maupun yang berwarna.Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan dengan teknologi CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan sebelum transistor ditemukan.
Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD.Bentuk LCD dapat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.3.LCD
LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai
pemendar cahaya.Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel
yang dibagi dalam baris dan kolom.Dengan demikian, setiap pertemuan baris dan
kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane), yang merupakan
lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan
elektroda trasparan.Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki warna cerah. Daerah-daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat pad sisi dalam lempeng kaca bagian depan.
Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa microampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil.Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari.Di bawah sinar cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan.
LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang mena mpilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah :
1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan.
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data dan 3 bit control.
3. Ukuran modul yang proporsional.
4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.
Konfigurasi Pin LCD dapat dilihat pada Gambar 2.4.
LCD 16x2 10
11
12 13 11 12
13 14
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
2 15
+5VDC
RS RW
EN 4 5 6
1 3 16
VCC V+BL
GND LCD Drv V-BL
Gambar 2.4. Konfigurasi Pin LCD
Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses
internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi
membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter dengan
huruf 5x7 dot matrik.Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter (membaca
program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data.Perintah utama LCD adalah
Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift. Tabel 2.1. menunjukkan operasi dasar LCD dan Tabel 2.2.
menunjukkan Konfigurasi LCD.
Tabel 2.1.Operasi Dasar LCD
RS R/W Operasi
0 0 Input Instruksi ke LCD
0 1 Membaca Status Flag (DB7) dan alamat counter (DB0 ke DB6)
1 0 Menulis Data
1 1 Membaca Data
Tabel 2.2. Konfigurasi LCD
Pin Bilangan biner Keterangan
RS 0 Inisialisasi
1 Data
RW 0 Tulis LCD / W (write)
1 Baca LCD / R (read)
E 0 Pintu data terbuka
1 Pintu data tertutup
LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrument elektronika lain seperti Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter digital. LCD umumnya dikemas dalam bentuk Dual In Line Package (DIP) dan mempunyai kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam satu panel. Untuk membentuk pola, baik karakter maupun gambar pada kolom dan baris secara bersamaan digunakan metode Screening.
Metode screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolo dan
suatu baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif
semua.Penggunaan metode ini dimaksudkan untuk menghemat jalur yang digunakan untuk mengaktifkan panel LCD. Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD, mulai jenis LCD biasa, Passive Matrix LCD (PMLCD), hingga Thin-Film Transistor Active Matrix (TFT-AMLCD). Kemampuan LCD juga telah ditingkatkan daru yang monokrom hingga yang mampu menampilkan ribuan warna.
2.5 Arduino
Arduino Uno adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328 (datasheet). Arduino Uno mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino Uno memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah komputer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya.
Gambar 2.5 Arduino uno dengan Mikrokontroler Atmega 328
Arduino Uno berbeda dari semua board Arduino sebelumnya, Arduino Uno tidak
menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Sebaliknya, fitur-fitur Atmega16U2
(Atmega8U2 sampai ke versi R2) diprogram sebagai sebuah pengubah USB ke
serial. Revisi 2 dari board Arduino Uno mempunyai sebuah resistor yang menarik
garis 8U2 HWB ke ground, yang membuatnya lebih mudah untuk diletakkan ke dalam DFU mode.
Revisi 3 dari board Arduino UNO memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut:
Pinout 1.0: ditambah pin SDA dan SCL yang dekat dengan pin AREF dan
dua pin baru lainnya yang diletakkan dekat dengan pin RESET, IOREF yang memungkinkan shield-shield untuk menyesuaikan tegangan yang disediakan dari board. Untuk ke depannya, shield akan dijadikan kompatibel/cocok dengan board yang menggunakan AVR yang beroperasi dengan tegangan 5V dan dengan Arduino Due yang beroperasi dengan tegangan 3.3V. Yang ke- dua ini merupakan sebuah pin yang tak terhubung, yang disediakan untuk tujuan kedepannya
Sirkit RESET yang lebih kuat
Atmega 16U2 menggantikan 8U2
“Uno” berarti satu dalam bahasa Italia dan dinamai untuk menandakan keluaran (produk) Arduino 1.0 selanjutnya. Arduino Uno dan versi 1.0 akan menjadi referensi untuk versi-versi Arduino selanjutnya. Arduino Uno adalah sebuah seri terakhir dari board Arduino USB dan model referensi untuk papan Arduino, untuk suatu perbandingan dengan versi sebelumnya, lihat indeks dari board Arduino.
Tabel 2.3 Deskripsi arduino
Mikrokontroler ATmega328
Tegangan pengoperasian 5V
Tegangan input yang
disarankan 7-12V
Batas tegangan input 6-20V
Jumlah pin I/O digital 14 (6 di antaranya menyediakan keluaran PWM)
Jumlah pin input analog 6
Arus DC tiap pin I/O 40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA
Memori Flash 32 KB (ATmega328), sekitar 0.5 KB digunakan oleh bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
Clock Speed 16 Hz
2.6.1 Daya (Power)
Arduino Uno dapat disuplai melalui koneksi USB atau dengan sebuah power suplai eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis.Suplai eksternal (non-USB) dapat diperoleh dari sebuah adaptor AC ke DC atau battery. Adaptor dapat dihubungkan dengan mencolokkan sebuah center-positive plug yang panjangnya 2,1 mm ke power jack dari board. Kabel lead dari sebuah battery dapat dimasukkan dalam header/kepala pin Ground (Gnd) dan pin Vin dari konektor POWER. Board Arduino Uno dapat beroperasi pada sebuah suplai eksternal 6 sampai 20 Volt. Jika disuplai dengan yang lebih kecil dari 7 V, kiranya pin 5 Volt mungkin mensuplai kecil dari 5 Volt dan board Arduino Uno bisa menjadi tidak stabil. Jika menggunakan suplai yang lebih dari besar 12 Volt, voltage regulator bisa kelebihan panas dan membahayakan board Arduino Uno. Range yang direkomendasikan adalah 7 sampai 12 Volt.
Pin-pin dayanya adalah sebagai berikut:
VIN. Tegangan input ke Arduino board ketika board sedang menggunakan
sumber suplay eksternal (seperti 5 Volt dari koneksi USB atau sumber
tenaga lainnya yang diatur). Kita dapat menyuplai tegangan melalui pin ini,
atau jika penyuplaian tegangan melalui power jack, aksesnya melalui pin
ini.
5V. Pin output ini merupakan tegangan 5 Volt yang diatur dari regulator
pada board. Board dapat disuplai dengan salah satu suplai dari DC power jack (7-12V), USB connector (5V), atau pin VIN dari board (7-12).
Penyuplaian tegangan melalui pin 5V atau 3,3V membypass regulator, dan dapat membahayakan board. Hal itu tidak dianjurkan.
3V3. Sebuah suplai 3,3 Volt dihasilkan oleh regulator pada board. Arus
maksimum yang dapat dilalui adalah 50 mA.
GND. Pin ground.
Memori
ATmega328 mempunyai 32 KB (dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader). ATmega 328 juga mempunyai 2 KB SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis (RW/read and written) dengan EEPROM library).
Input dan Output
Setiap 14 pin digital pada Arduino Uno dapat digunakan sebagai input dan output, menggunakan fungsi pin Mode, digital Write, dan digital Read. Fungsi-fungsi tersebut beroperasi di tegangan 5 Volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima suatu arus maksimum 40 mA dan mempunyai sebuah resistor pull-up (terputus secara default) 20-50 kOhm. Selain itu, beberapa pin mempunyai fungsi-fungsi spesial:
Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
memancarkan (TX) serial data TTL (Transistor-Transistor Logic). Kedua pin ini dihubungkan ke pin-pin yang sesuai dari chip serial Atmega8U2 USB-ke-TTL.
External Interrupts: 2 dan 3. Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan untuk dipicu
sebuah interrupt (gangguan) pada sebuah nilai rendah, suatu kenaikan atau penurunan yang besar, atau suatu perubahan nilai. Lihat fungsi attach Interrupt untuk lebih jelasnya.
PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi
analogWrite.
SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini mensupport
komunikasi SPI menggunakan SPI library.
LED: 13. Ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13.
Ketika pin bernilai HIGH led menyala, ketika pin bernilai LOW led mati.
Arduino Uno mempunyai 6 input analog, diberi label A0 sampai A5, setiapnya memberikan 10 bit resolusi (contohnya 1024 nilai yang berbeda). Secara default, 6 input analog tersebut mengukur dari ground sampai tegangan 5 Volt, dengan itu mungkin untuk mengganti batas atas dari rangenya dengan menggunakan pin AREF dan fungsi analog Reference. Di sisi lain, beberapa pin mempunyai fungsi spesial:
TWI: pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL. Mensupport komunikasi TWI
dengan menggunakan Wire library
Ada sepasang pin lainnya pada board:
AREF. Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan analog
Reference.
Reset. Membawa saluran ini LOW untuk mereset mikrokontroler. Secara
khusus, digunakan untuk menambahkan sebuah tombol reset untuk melindungi yang memblock sesuatu pada board.
Komunikasi
Arduino UNO mempunyai sejumlah fasilitas untuk komunikasi dengan sebuah komputer, Arduino lainnya atau mikrokontroler lainnya. Atmega 328 menyediakan serial komunikasi UART TTL (5V), yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah Atmega 16U2 pada channel board serial komunikasinya melalui USB dan muncul sebagai sebuah port virtual ke software pada komputer.
Firmware 16U2 menggunakan driver USB COM standar, dan tidak ada driver
eksternal yang dibutuhkan. Bagaimanapun, pada Windows, sebuah file inf pasti
dibutuhkan. Software Arduino mencakup sebuah serial monitor yang memungkinkan
data tekstual terkirim ke dan dari board Arduino. LED RX dan TX pada board akan menyala ketika data sedang ditransmit melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB pada komputer (tapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1). Atmega328 juga mensupport komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Software Arduino mencakup sebuah Wire library untuk memudahkan menggunakan bus I2C.
Programming
Arduino Uno dapat diprogram dengan software Arduino (download). Pilih
“Arduino Uno dari menu Tools > Board (termasuk mikrokontroler pada board).
ATmega328 pada Arduino Uno hadir dengan sebuah bootloader yang memungkinkan kita untuk mengupload kode baru ke ATmega328 tanpa menggunakan pemrogram hardware eksternal. ATmega328 berkomunikasi menggunakan protokol STK500 asli.
Sumber kode firmware ATmega16U2 (atau 8U2 pada board revisi 1 dan revisi 2) tersedia. ATmega16U2/8U2 diload dengan sebuah bootloader DFU, yang dapat diaktifkan dengan:
Pada board Revisi 1: Dengan menghubungkan jumper solder pada belakang
board (dekat peta Italy) dan kemudian mereset 8U2
Pada board Revisi 2 atau setelahnya: Ada sebuah resistor yang menarik
garis HWB 8U2/16U2 ke ground, dengan itu dapat lebih mudah untuk meletakkan ke dalam mode DFU. Kita dapat menggunakan software Atmel’s FLIP (Windows) atau pemrogram DFU (Mac OS X dan Linux) untuk meload sebuah firmware baru. Atau kita dapat menggunakan header ISP dengan sebuah pemrogram eksternal (mengoverwrite bootloader DFU).
Reset Otomatis (Software)
Dari pada mengharuskan sebuah penekanan fisik dari tombol reset sebelum
sebuah penguploadan, Arduino Uno didesain pada sebuah cara yang
memungkinkannya untuk direset dengan software yang sedang berjalan pada pada
komputer yang sedang terhubung. Salah satu garis kontrol aliran hardware (DTR)
dari ATmega8U2/16U2 sihubungkan ke garis reset dari ATmega328 melalui sebuah kapasitor 100 nanofarad. Ketika saluran ini dipaksakan (diambil rendah), garis reset jatuh cukup panjang untuk mereset chip. Software Arduino menggunakan kemampuan ini untuk memungkinkan kita untuk mengupload kode dengan mudah menekan tombol upload di software Arduino. Ini berarti bahwa bootloader dapat mempunyai sebuah batas waktu yang lebih singkat, sebagai penurunan dari DTR yang dapat menjadi koordinasi yang baik dengan memulai penguploadan.
Pengaturan ini mempunyai implikasi. Ketika Arduino Uno dihubungkan ke sebuah komputer lain yang sedang running menggunakan OS Mac X atau Linux, Arduino Uno mereset setiap kali sebuah koneksi dibuat dari software (melalui USB).
Untuk berikutnya, setengah-detik atau lebih, bootloader sedang berjalan pada Arduino Uno. Ketika Arduino Uno diprogram untuk mengabaikan data yang cacat/salah (contohnya apa saja selain sebuah penguploadan kode baru) untuk menahan beberapa bit pertama dari data yang dikirim ke board setelah sebuah koneksi dibuka. Jika sebuah sketch sedang berjalan pada board menerima satu kali konfigurasi atau data lain ketika sketch pertama mulai, memastikan bahwa software yang berkomunikasi menunggu satu detik setelah membuka koneksi dan sebelum mengirim data ini.
Arduino Uno berisikan sebuah jejak yang dapat dihapus untuk mencegah reset otomatis. Pad pada salah satu sisi dari jejak dapat disolder bersama untuk mengaktifkan kembali. Pad itu diberi label “RESET-RN” Kita juga dapat menonaktifkan reset otomatis dengan menghubungkan sebuah resistor 110 ohm dari tegangan 5V ke garis reset; lihat thread forum ini untuk lebih jelasnya.
Proteksi Arus lebih USB
Arduino Uno mempunyai sebuah sebuah sekring reset yang memproteksi port
USB komputer dari hubungan pendek dan arus lebih. Walaupun sebagian besar
komputer menyediakan proteksi internal sendiri, sekring menyediakan sebuah
proteksi tambahan. Jika lebih dari 500 mA diterima port USB, sekring secara
otomatis akan memutuskan koneksi sampai hubungan pendek atau kelebihan beban
hilang.
Karakteristik Fisik
Panjang dan lebar maksimum dari PCB Arduino Uno masing-masingnya adalah 2.7 dan 2.1 inci, dengan konektor USB dan power jack yang memperluas dimensinya. Empat lubang sekrup memungkinkan board untuk dipasangkan ke sebuah permukaan atau kotak. Sebagai catatan, bahwa jarak antara pin digital 7 dan 8 adalah 160 mil. (0.16"), bukan sebuah kelipatan genap dari jarak 100 mil dari pin lainnya.
2.6. Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).
Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.
Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu : 1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar) 4. Spring
Berikut ini merupakan gambar dari bagian-bagian Relay :
Gambar 2.6. Struktur relay Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :
Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)
Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.
Arti Pole dan Throw pada Relay
Karena Relay merupakan salah satu jenis dari Saklar, maka istilah Pole dan Throw yang dipakai dalam Saklar juga berlaku pada Relay. Berikut ini adalah penjelasan singkat mengenai Istilah Pole and Throw :
Pole : Banyaknya Kontak (Contact) yang dimiliki oleh sebuah relay
Throw : Banyaknya kondisi yang dimiliki oleh sebuah Kontak (Contact)
Berdasarkan penggolongan jumlah Pole dan Throw-nya sebuah relay, maka relay dapat digolongkan menjadi :
Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal, 3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.
Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal, diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.
Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil.
Selain Golongan Relay diatas, terdapat juga Relay-relay yang Pole dan Throw-nya melebihi dari 2 (dua). Misalnya 3PDT (Triple Pole Double Throw) ataupun 4PDT (Four Pole Double Throw) dan lain sebagainya.
Untuk lebih jelas mengenai Penggolongan Relay berdasarkan Jumlah Pole dan Throw, silakan lihat gambar dibawah ini :
Gambar 2.7. Pole dan Trow pada relay
2.7 Modul Relay
Modul relay ini dapat digunakan sebagai switch untuk menjalankan berbagai peralatan elektronik. Misalnya Lampu listrik, Motor listrik, dan berbagai peralatan elektronik lainnya.
Kendali ON / OFF switch (relay), sepenuhnya ditentukan oleh nilai output sensor, yang setelah diproses Mikrokontroler akan menghasilkan perintah kepada relay untuk melakukan fungsi ON / OFF.
Gambar 2.8 Modul Relay.
2.8.Gangguan Pada Sistem Tenaga Listrik
Pada dasarnya suatu sistem tenaga listrik harus dapat beroperasi secara terus menerus secara normal, tanpa terjadi gangguan.
Gangguan dapat disebabkan oleh beberapa hal yaitu:
1. Gangguan karena kesalahan manusia diantaranya ialah kelalaian pada saat mengubah jaringan sistem, lupa membuka pentanahan setelah perbaikan dan sebagainya.
2. Gangguan dari dalam, misalnya gangguan – gangguan yang berasal dari sistem atau gangguan dari alat itu sendiri, misalnya: faktor ketuaan, arus lebih, tegangan lebih keausan dan lain – lain sehingga merusak isolasi peralatan.
3. Gangguan dari luar: yaitu gangguan yang berasal dari alam diantaranya:
cuaca,gempa bumi, petir dan banjir. Gangguan karena binatang
diantaranya: gigitan tikus, burung, kelelawar, ular, pohon atau dahan/ranting dan sebagainya.
Jadi jelas gangguan tersebut tidak dapat dihindarkan secara keseluruhan.
Jenis – jenis gangguan pada sistem tenaga listrik bila ditinjau dari sifat dan penyebabnya dapat dikelompokan sebagai berikut:
1. Beban lebih.
Beban lebih pada suatu sistem tenaga listrik dapat disebabkan karena memang keadaan pembangkit kurang dari kebutuhan bebannya atau salah satu komponen pada sistem tersebut terganggu, dengan demikian gangguan dapat terjadi beban lebih ataupun pada salah satu komponen misalnya motor derek mengangkat beban melebihi kemampuannya.
Ciri dari beban lebih ialah terjadinya arus lebih pada komponen yang berbeban lebih. Arus ini dapat menimbulkan pemanasan, dan berdasarkan ilmu fisika panas yang ditimbulkan sebanding dengan arus kwadrat kali tahanan peralatan kali waktu terjadinya arus lebih atau dalam rumus dapat ditulis panas yang timbul ini dapat mengakibatkan kerusakan isolasi peralatan tersebut.
2. Hubungan singkat
Semua komponen dari peralatan listrik selalu diisolasi terhadap tanah disamping itu antar fasa juga diisolasi dengan isolasi padat, cair (minyak),udara, gas (S F 6)ataupun campuran – campurannya.
Sebagai contoh ialah :
Lilitan generator atau motor diisolasi terhadap stator/rotor dengan menggunakan bahan isolasi mica atau kertas.
Trafo diisolasi dengan kertas dan minyak trafo.
Kabel diisolasi dengan kertas yang di impregnated dengan minyak atau diisolasi dengan bahan jenis polyethelen ( PE ) XLPE ataupun karet.
Bagian bertegangan pada pemutus beban diisolasi terhadap metal
badannya ataupun terhadap fasa lainnya dengan minyak atau sf6.
Konduktor terbuka yang digunakan pada saluran udara dan rel diisolasiterhadap tanah dengan isolator sedang antar fase dengan udara atau sf6 khusus untuk kubikel.
Bahan isolasi tersebut karena umur, sebab mekanis, tegangan lebih yang melebihi kekuatan isolasi ataupun binatang, benang layang – layang, dahan pohon serta sebab lain kemampuannya menurun atau tidak mampu sehingga terjadi pelepasan muatan listrik yang mengakibatkan kerusakan pada isolasi dan terjadi loncatan bunga api yang segera diikuti busur api sehingga terjadi hubung singkat dan akan mengalir arus hubung singkat yang besar dan tegangannya sangat turun.
Apabila arus hubung singkat kemudian berhenti, busur api akan padam. Bila busur api ini menimbulkan kerusakan yang tetap misalnya pada bahan isolasi padat atau cair maka gangguan ini disebut gangguan permanen. Tetapi bila busur api ini setelah padam tidak menimbulkan kerusakan misalnya pada isolasi udara yaitu yang umum terjadi pada saluran udara tegangan menengah atau tinggi maka gangguan ini disebut gangguan temporer.
3. Tegangan lebih.
Gangguan tegangan lebih dapat terjadi disebabkan oleh beberapa hal yaitu:
Petir.
Karena terkumpulnya muatan listrik yang sama yaitu muatan positif atau negatif maka akan terjadi beda tegangan antara awan dengan muatan positif dengan awan bermuatan negatif atau awan bermuatan positif/negatif dengan tanah. Bila beda tegangan ini cukup tinggi maka akan terjadi loncatan muatan listrik dari awan ke awan atau dari awan ke tanah. Karena menara
(tiang) listrik ini cukup tinggi maka awan bermuatan yang menuju
ke bumi ini ada kemungkinannya akan menyambar menara atau
kawat tanah dari saluran transmisi dan mengalir ke tanah melalui
menara dan tahanan pentanahan menara. Bila arus petir ini besar
dan tahanan tanah menara kurang baik maka akan timbul tegangan
tinggi pada menaranya, dalam hal ini dapat terjadi loncatan muatan
dari menara ke penghantar fase. Dalam hal ini pada penghantar fase
akan terjadi tegangan tinggi dan gelombang tegangan tinggi petir
yang sering disebut surya petir, ini akan merambat atau berjalan menuju ke peralatan di gardu induk dan mungkin akan membahayakan isolasi dari peralatan di gardu induk tersebut.
Surja hubung.
Membuka atau menutupnya kontak pada pemutus beban umunya pada sistem tegangan tinggi atau ekstra tinggi dapat menimbulkan tegangan transient yang tinggi dan ini dapat menimbulkan kerusakan isolasi peralatan.
Pengaruh feranti.
Pada jaringan sistem tegangan tinggi bila tanpa beban atau bebannya kecil karena adanya beban kapasitif penghantar maka tegangan diujung saluran akan lebih tinggi dari pada tegangan sisi pengirimnya. Pada salurannya panjang ditambah adanya kabel tanah ataupun kabel laut ataupun pada sistem tegangan ekstra tinggi bila tegangan di sisi pembangkit pada tegangan pengenal maka daerah yang jauh ataupun di ujung saluran dapat terjadi tegangan lebih yang dapat membahayakan bagi peralatan.
Pengaturan tegangan otomatis.
Pada pelepasan beban yang cukup besar akan terjadi tegangan lebih, pengatur tegangan otomatis segera mengembalikan tegangan peralatan kekeadaan normal. Tetapi bila pengatur tegangan otomatis ini terganggu atau rusak maka tegangan lebih ini akan tetap dan hal ini dapat menimbulkan kerusakan isolasi.
4. Gangguan Stabilitas.
Generator yang tersambung pada sistem (bekerja paralel) bekerja serempak
satu sama lainnya. Karena salah satu penyebabnya misalnya terjadinya
perubahan beban besar yang mendadak, terjadinya hubung singkat yang
terlalu lama, maka akan terjadi ayunan putaran rotor sebagian dari
generator pada sistem tersebut (lebih cepat atau lebih lambat dari putaran
sinkron). Hal ini dapat mengakibatkan sebagian generator menjadi motor
dan sebagian berbeban lebih dan hal ini berayun (bergantian), gangguan ini disebut gangguan stabilitas. Kejadian ini akan terjadi pada sistem tegangan tinggi atau ekstra tinggi yang telah luas misalnya pada sistem di Jawa.
Gangguan ini harus segera diatasi, dengan cara melepas generator yang terganggu ataupun melepas daerah yang terjadi hubung singkat secepat mungkin, karena dapat membahayakan generator itu sendiri atau membahayakan sistemnya.
2.9. Aplikasi Arduino IDE
IDE (Integrated Development Environment) Arduino merupakan aplikasi aplikasi yang mencakup editor ,compiler dan uploader dapat menggunakan semua seri modul keluarga Arduino, seperti Arduino Duemilanove, Uno, Bluetooth, Mega. Kecuali ada beberapa tipe board produksi Arduino yang memakai mikrokontroler di luar seri AVR ,seperti mikroprosesor ARM. Editor Sketch pada IDE Arduino juga mendukung fungsi penomoran baris,syntax highlightting ,yaitu pengecekan sintaksis kode sketch.
IDE Arduino juga memiliki keterbatasan tidak medukung fungsi debugging hardware maupun software ,selain itu disarankan harus memahami bahsa C.
Untuk memprogram board Arduino, kita membutuhkan aplikasi IDE (Integrated Development Environment) bawaan dari Arduino. Aplikasi ini berguna sebagai text editor untuk membuat, membuka, mengedit, dan juga mevalidasi kode serta untuk di upload ke board Arduino. Program yang digunakan pada Arduino disebut dengan istilah “sketch” yaitu file source code arduino dengan ekstensi .ino Seperti teks editor pada umumnya yaitu memiliki fitur untuk cut / paste dan untuk find / replace teks.
Pada bagian keterangan aplikasi memberikan pesan balik saat menyimpan dan
mengekspor dan juga sebagai tempat menampilkan kesalahan. Konsol log
menampilkan output teks dari Arduino Software (IDE), termasuk pesan kesalahan
yang lengkap dan informasi lainnya. Pojok kanan bawah jendela menampilkan papan
dikonfigurasi dan port serial. Tombol toolbar memungkinkan Anda untuk
memverifikasi dan meng-upload program, membuat, membuka, dan menyimpan
sketch, dan membuka monitor serial.
Verify pada versi sebelumnya dikenal dengan istilah Compile. Sebelum aplikasi di-upload ke boardArduino, biasakan untuk memverifikasi terlebih dahulu sketch yang dibuat. Jika ada kesalahan pada sketch, nanti akan muncul error. Proses Verify / Compile mengubah sketch ke binary code untuk di-uploadke mikrokontroller.
Upload tombol ini berfungsi untuk mengupload sketch ke board Arduino.
Walaupun kita tidak mengklik tombol verify, maka sketch akan di-compile, kemudian langsung diupload ke board. Berbeda dengan tombol verify yang hanya berfungsi untuk memverifikasi source code saja.
New Sketch Membuka window dan membuat sketch baru.
Open Sketch Membuka sketch yang sudah pernah dibuat. Sketch yang dibuat dengan IDE Arduino akan disimpan dengan ekstensi file .ino
Save Sketch menyimpan sketch, tapi tidak disertai dengan mengkompile.
Serial Monitor Membuka interface untuk komunikasi serial, nanti akan kita diskusikan lebih lanjut pada bagian selanjutnya.
Keterangan Aplikasi pesan-pesan yang dilakukan aplikasi akan muncul di sini, misal “Compiling” dan “Done Uploading”ketika kita mengcompile dan mengupload sketch ke board Arduino
Konsol log Pesan-pesan yang dikerjakan aplikasi dan pesan-pesan tentang sketch akan muncul pada bagian ini. Misal, ketika aplikasi mengcompile atau ketika ada kesalahan pada sketch yang kita buat, maka informasi error dan baris akan diinformasikan di bagian ini.
Baris Sketch bagian ini akan menunjukkan posisi baris kursor yang sedang aktif pada sketch.
Informasi Board dan Port Bagian ini menginformasikan port yang dipakai
oleh board Arduino.
Gambar 2.9.Aplikasi software Arduino IDE
Bahasa pemrograman yang digunakan pada Arduino ini berdasar pada bahasa C/C++. Program pada Arduino terbagi menjadi tiga bagian utama yaitu Structure, Values (berisi variable dan konstantata) dan yang terakhir function.
Structure.
struktur kode pada arduino yaitu berisi fungsi setup() dan loop().
Setup()
fungsi ini dipanggil pertama kali ketika menjalankan sketch. digunakan sebagai tempat inisialisai variable, pin mode, penggunaan library dan lainnya. fungsi ini dijalankan sekali ketika board dinyalakan atau di reset.
int buttonPin = 3;
void setup() {
Serial.begin(9600);
pinMode(buttonPin, INPUT);
}
void loop() {
// ...
}
loop()
Setelah membuat fungsi setup() sebagai tempat inisialisai variabel dan menetapkan nilai maka selanjutnya fungsi loop() seperti namanya fungsi ini akan melakukan perulangan berturu-turut, memungkina program untuk mengubah dan menanggapi.
digunakan untuk mengontrol board Arduino.
const int buttonPin = 3;
// setup initializes serial and the button pin void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(buttonPin, INPUT);
}
// loop checks the button pin each time, // and will send serial if it is pressed void loop()
{
if (digitalRead(buttonPin) == HIGH) Serial.write('H');
else
Serial.write('L');
delay(1000);
}
Values.
Berisi variable atau konstanta sesuai dengan type data yang didukung oleh Arduino.
Function.
Segmentasi kode ke fungsi memungkinkan programmer untuk membuat potongan-
potongan modular kode yang melakukan tugas yang terdefinisi dan kemudian
kembali ke asal kode dari mana fungsi itu “dipanggil”. Umumnya menggunakan
fungsi adalah ketika salah satu kebutuhan untuk melakukan tindakan yang sama
beberapa kali dalam sebuah program.
BAB 3
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
3.1.Diagram Blok Sistem
Sensor
Tegangan ARDUINO UNO Driver Relay
LCD Interface
LCD Display
AC suply DCS/ Ac to Dc
converter Suply Relay omr 8 kaki
Gambar 3.1 Diagram blok system
Dapat dilihat pada Gambar 3.1. Sensor tegangan diprogram ke Arduino diberikan Supplay / Adaptor sebagai sumber tegangan ,Maka muncul data besaran tegangan di Display setelah itu diprogramlah driver relay sebagai pengatur terhubung atau tidaknya beban dengan sumber tegangan.
3.1.1.Fungsi-fungsi diagram blok
Fungsi-fungsi diagram blok dibagi menjadi 3 yaitu:
1. Blok sensor.
Dalam blok sensor ini terdapat sensor tegangan yang berfungsi untuk mendeteksi kondisi tegangan saluran yang diamankan apakah normal ,terjadi kenaikan atau penurunan tegangan melebihi toleransi yang dijinjakn.
2. Blok proses
Unit proses yang digunakan adalah arduino sebagai pengolah data dari
keseluruhan sistem yang akan mengendalikan relay dalam pemutus tegangan
apabila terjadi over voltage. Pada arduino harus dibuat setting batasan
tegangan over voltage dan setting batas waktu dalam gangguan .Dalam aturan
distribusi tegangan listrik dijelaskan bahwa untuk over voltage batas toleransi
sebesar 5% dari tegangan normal.Dan batasan waktu yang dibuat pada proyek
ini adalah 5 detik .
3. Blok keluaran/ output
Relay akan berkerja ketika output dari arduino tegangan yang dibaca terjadi lonjakan tegangan berlebih melebihi nilai toleransi yang diijinkan.
lampu indikator sebagai indikator bahwa alat berjalan normal.
LCD sebagai tamilan dari pembacaan tegangan yang masuk.
3.2.Perancangan Rangkaian Display
LCD berfungsi untuk menampilkan karakter dan nilai. Dalam perancangan ini menggunakan sebuah layar LCD jenis BC 1602A yang merupakan LCD dua baris dengan setiap barisnya terdiri dari 16 karakter. Masukan yang diperlukan untuk mengendalikan modul ini berupa jalur data yang masih termultiplek dengan jalur alamat. Berikut gambar koneksi pin LCD dengan arduino ditunjukkan pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3. koneksi pin lcd
Konfigurasi pin-pin LCD yang terhubung ke arduino adalah sebagai berikut:
1. GND tersambung langsung dengan ground.
2. VCC diberi tegangan sumber 5 Volt.
3. VEE digunakan untuk rangkaian potensiometer yang berfungsi mengatur
kecerahan LCD.
4. RS dihubungkam ke pin PD 8. Pin 4 LCD untuk memberitahu bahwa sinyal yang dikirim adalah data, jika pin 4 ini di setting ke logika 1 (high, +5V) memberitahu bahwa sinyal yang dikirim adalah perintah.
5. R/W di hubungkan ke pin ground. Pin ini digunakan untuk mengatur fungsi LCD. Jika disetting ke logika 1 (high, +5V) maka LCD berfungsi untuk menerima data (membaca data). Dan berfungsi untuk mengeluarkan data, jika pin ini disetting ke logika 0 (low, 0V). Namun pada aplikasi ini hanya digunakan untuk menerima data, sehingga dihubungkan ke ground.
6. E dihubungkan ke pin PD 6 arduino. Merupakan terminal enable LCD, logika 1 setiap pengiriman atau pembacaan data.
7. DB4-DB7 dihubungkan ke pin PD7-PD3 arduino. Merupakan pin data, pada aplikasi ini hanya menggunakan 4 bit MSB, sehingga hanya digunakan 4 pin saja.
8. Anoda dihubungkan ke input V+.
9. Katoda dihubungakan ke ground.
3.3.Perancangan Driver Relay
Transistor bipolar adalah komponen yang bekerja berdasarkan ada tidaknya
arus pemicuan pada kaki basisnya. Pada aplikasi driver relay transistor bekerja
sebagai saklar yang pada saat tidak menerima arus pemicuan, maka transistor akan
berada pada posisi Cut-off dan tidak menghantarkan arus, Ic=0. Dan saat kaki basis
menerima arus pemicuan, maka transistor akan berubah keadaan saturasi dan
menghantarkan arus. Berikut adalah gambar rangkaian driver relay. Tegangan output
dari ardunio menjadi input untuk rangkaian driver relay. Jika tegangan output
arduino high maka rangkaian driver relay akan men-drive relay on, sebaliknya jika
tegangan output arduino low maka relay akan off.
3.4.Rangkaian keseluruhan
Gambar.3.4 Rangkaian keseluruhan
3.5.Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan dan pembuatan perangkat lunak dalam pembuatan under/over voltage relay berbasis mikrokontroler ATmega 328 menggunakan bahasa pemograman C yang digunakan untuk merancang program pada arduino. Dimulai dari pemograman LCD yang akan digunakan untuk menampilkan kondisi rangkain lisrik apakah over voltage, under voltage dan kondisi normal. Relay akan bekerja apabila tegangan melebihi batas nominal dan maksimal yang ditetapkan.
Pejelasan flow chart sistem (Gambar 3.5):
Tegangan masuk.
Setting batas maksimal tegangan yang masuk.
Apabila tegangan masuk maka arduino akan membaca apakah ada lonjakan tegangan.
Jika ada tegangan lebih relay tidak akan langsung aktif karena bekerja sesuai dengan settingan waktu pada arduino.
Lampu indikator on ketika ada gangguan over voltage.
Relay akan memutus tegangan ketika over voltage melebihi
settingan pada arduino.
Mulai
Inisialisasi , Tegangan
waktu
Baca tegangan
Tegangan melebihi batas
Tunggu selama Waktu setting
Tegangan masih melebihi batas
Lampu indikator on Aktifkan relay
selesai ya tidak
reset
ya tidak
Gambar 3.5 Flow chart sistem.
