PROTOTYPE SISTEM MONITORING KINERJA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI SECARA REALTIME BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO UNO R3 TUGAS AKHIR

(1)

i

PROTOTYPE SISTEM MONITORING KINERJA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI SECARA REALTIME BERBASIS MIKROKONTROLER

ARDUINO UNO R3

TUGAS AKHIR

Disusun dalam rangka memenuhi salah satu persyaratan untuk menyelesaikan program Strata Satu Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Hasanuddin Makassar

Oleh :

MOCH. SULY AISYAH FACHRIANI NUR

D411 12 278 D411 12 289

DEPARTEMEN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR 2017

(2)

(3)

i ABSTRAK

The development of computer technology has progressed very rapidly, one of them is for monitoring the performance of the transformer. The monitoring process does not necessarily have to be close to the measurement object. With wireless networks, the monitoring process can be done away from the measurement center.

Therefore, in this final project, prototype design using Arduino Uno R3 microcontroller as a device for data acquisition between transformer and computer.

Wifi Module ESP8266 is a module integrated with Arduino Uno R3 that connects the monitoring system with the web server online. Web server serves as a medium between operators with monitoring systems. The web server is designed to display the values of current, voltage, temperature and power parameters for every time change.

The results of measurements of voltage, current, temperature and power can also be monitored in realtime on a computer device using visual studio software. The measured data read on the equipment is compared with the measurement result by using multimeter,thus the measurement error at voltage measurement are equal to 0,579%, at current measurement equal to 8,963%, while the measurement of temperature are equal to 1,055%.

Keywords:Monitoring, Transformator, Arduino Uno R3 Microcontroller

Perkembangan teknologi komputer mengalami kemajuan yang sangat pesat salah satunya sebagai sarana monitoring kinerja transformator. Proses monitoring tidak selamanya harus dekat dengan objek pengukuran. Dengan jaringan nirkabel, proses monitoring dapat dilakukan jauh dari pusat pengukuran. Oleh karena itu, dalam tugas akhir dibuat rancangan prototype menggunakan mikrokontroler arduino R3 sebagai perangkat untuk akusisi data antara transformator dengan komputer. Modul Wifi ESP8266 adalah modul yang diintegrasikan dengan Arduino Uno R3 yang menghubungkan sistem monitoring dengan web server secara online. Web server berfungsi sebagai penghubung antara operator dengan sistem monitoring. Web server dirancang agar dapat menampilkan nilai-nilai parameter arus, tegangan, suhu serta daya pada setiap perubahan waktu. Hasil pengukuran tegangan, arus, suhu serta daya juga dapat dimonitoring secara realtime pada perangkat komputer menggunakan perangkat lunak visual studio. Data hasil pengukuran yang terbaca pada peralatan dibandingkan dengan hasil pengukuran dengan menggunakan multimeter sehingga didapatkan kesalahan pengukuran pada pengukuran tegangan sebesar 0,579 %, pada pengukuran arus sebesar 8.963 %, sedangan pengukuran suhu sebesar 1,055 %.

Kata Kunci : Monitoring, Transformator, Mikrokontroler arduino uno R3

(4)

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah segala puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul :

“PROTOTYPE SISTEM MONITORING KINERJA TRANSFORMATOR

DISTRIBUSI SECARA REALTIME BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO UNO R3”

Tugas Akhir ini disusun sebagai persyaratan kelulusan pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin .

Dalam penyelesaian tugas ini, penulis menyadarinya terdapat banyak kendala yang penulis hadapi, akan tetapi berkat kesabaran dan ketekunan serta dorongan dari berbagai pihak, sehingga skripsi ini dapat penulis selesaikan dalam waktu yang telah direncanakan. Oleh sebab itu melalui kesempatan ini penulis menghaturkan ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan anugerah-Nya.

2. Ayahanda dan Ibunda tercinta atas segala dukungan, doa, kasih sayang, perhatian, dan atas segalanya yang telah diberikan.

3. Bapak Prof. Dr. Ir. Salama Manjang, MT sebagai Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

4. Bapak Dr. Eng Syafaruddin, ST., M.Eng sebagai Pembimbing I dan Bapak Dr.

Ir. Zahir Zainuddin, M.Sc sebagai Pembimbing II yang telah berkenan

(5)

iii

meluangkan waktunya dalam membimbing, mengarahkan, dan memberi petunjuk dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5. Bapak dan Ibu Dosen serta Staff Tata Usaha di Departemen Elektro yang telah banyak membantu dalam kelancaran tugas akhir ini.

6. Teman-teman di Elektro, khususnya teman-teman Encryption dan teman SMA terima kasih atas kebersamaan dan dukungannya selama ini.

7. Seluruh orang - orang yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi inisemoga kami dapat membalas segala kebaikan kalian.

Demikianlah kata pengantar dan ucapan terima kasih. Kami yakin bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati kami memohon maaf atas segala kekurangan serta kami mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun oleh penulis dalam menyempurnakan tulisan ini. Akhir kata semoga tugas akhir ini dapat memberi manfaat bagi kita semua khususnya bagi penulis pribadi. Aamin

Makassar, Mei 2017

Penulis

(6)

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ... ii

ABSTRAK... iii

KATA PENGANTAR ... iv

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR GAMBAR ...viii

DAFTAR TABEL ... xi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penelitian ... 2

1.4 Manfaat Penelitian ... 2

1.5 Studi Literatur ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1 Transformator Distribusi ... 6

2.2 Mikrokontroler ... 8

2.3 Arduino UNO R3 ... 10

2.3.1 Catu Daya Arduino UNO ... 12

2.3.2 Memory ... 13

2.3.3 Input dan Output (I/O) ... 13

2.4 Sensor Arus ACS712 ... 14

2.5 Sensor Suhu LM35 ... 17

2.6 Modul Wifi ESP8266 ... 18

2.7 Resistor ... 20

2.8 Dioda ... 21

2.9 Kapasitor ... 20

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM ... 22

(7)

v

3.1 Gambaran Umum Sistem ... 22

3.2 Alat dan Bahan ... 23

3.3 Lokasi dan Waktu Penelitian ... 24

3.4 Perancangan Sistem ... 24

3.4.1 Perancangan Perangkat Keras ... 24

3.4.1.1 Rangkaian Trasnformator ... 25

3.4.1.2 Rangkaian Mikrokontroler ... 26

3.4.1.3 Rangkaian Sensor ... 26

3.4.1.3.1 Sensor Tegangan ... 27

3.4.1.3.2 Sensor Arus ... 28

3.4.1.3.3 Sensor Suhu... 28

3.4.1.3.4 Modul ESP8266 ... 28

3.4.2 Perancangan Perangkat Lunak ... 29

3.4.2.1 Perangkat lunak mikrokontroler Arduino Uno R3 ... 29

3.4.2.2 Perancangan perangkat lunak Komputer Web Server ... 32

3.4.2.2 Perangkat lunak komputer server sebagai penerima data (Visual Studio) ... 34

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEM ... 36

4.1 Pengujian Efisiensi Transformator ... 36

4.2 Pengujian Sensor ... 39

4.2.1 Pengujian Sensor Tegangan ... 39

4.2.2 Pengujian Sensor Arus ... 41

4.2.3 Pengujian Sensor Suhu ... 44

4.3 Pengujian Modul Wifi ESP8266 ... 46

4.4 Pengujian Kinerja Keseluruhan Sistem ... 48

4.5 Pendekatan Konsep Real ... 96

BAB V PENUTUP ... 97

5.1 Kesimpulan ... 99

5.2 Saran ...100

DAFTAR PUSTAKA ... 101 LAMPIRAN

(8)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Transformator Uji 110 Volt ... 8

Gambar 2.2 Board Arduino Uno ... 11

Gambar 2.3 Kabel USB Board Arduino Uno ... 11

Gambar 2.4 Sensor Arus ACS712 5A ... 15

Gambar 2.5 Grafik Tegangan Keluaran Sensor ACS712 ... 15

Gambar 2.6 Sensor suhu LM 35 ... 18

Gambar 2.7 Modul Wifi ESP8266 ... 19

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem ... 22

Gambar 3.2 Skema Rangkaian Sistem... 24

Gambar 3.3 Skema Rangkaian Transformator... 25

Gambar 3.4 Skema Rangkaian Sensor Tegangan ... 27

Gambar 3.5 Flowchart Program modul ESP82566 Arduino ... 30

Gambar 3.6 Flowchart Program Utama Arduino UNO ... 31

Gambar 3.7 Tampilan Website Thinkspeak ... 33

Gambar 3.8 Tampilan database Thinkspeak ... 33

Gambar 3.9 Tampilan GUI Visual Studio 2012 ... 34

Gambar 3.10 Database Aplikasi GUI Visual Studio 2012 ... 35

Gambar 4.1 Pengukuran efisiensi transformator ... 37

Gambar 4.2 Pengukuran tegangan dengan menggunakan alat ukur ... 40

Gambar 4.3 Tampilan serial monitor hasil pengujian modul ESP8266 ... 47

Gambar 4.4 Hasil pengujian sensor arus hari pertama dengan www.thingspeak.com ... 51

Gambar 4.5 Grafik perbandingan antara hasil pengujian arus pada visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 1 ... 52

Gambar 4.6 Hasil pengujian sensor tegangan hari pertama dengan www.thingspeak.com ... 53

Gambar 4.7 Grafik perbandingan antara hasil pengujian tegangan pada visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 1 ... 54 Gambar 4.8 Hasil pengujian sensor suhu hari pertama dengan

(9)

vii

www.thingspeak.com ... 56 Gambar 4.9 Grafik perbandingan antara hasil pengujian suhu pada

visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 1 ... 57 Gambar 4.10 Hasil pengujian sensor daya hari pertama dengan

www.thingspeak.com ... 58 Gambar 4.11 Grafik perbandingan antara hasil pengujian daya pada

visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 1 ... 59 Gambar 4.12 Hasil pengujian sensor arus hari kedua dengan

www.thingspeak.com ... 63 Gambar 4.13 Grafik perbandingan antara hasil pengujian arus pada

visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 2 ... 64 Gambar 4.14 Hasil pengujian sensor tegangan hari kedua dengan

www.thingspeak.com ... 65 Gambar 4.15 Grafik perbandingan antara hasil pengujian tegangan pada

visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 2 .. 66 Gambar 4.16 Hasil pengujian sensor suhu hari kedua dengan

visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 2 ... 68 Gambar 4.18 Hasil pengujian sensor daya hari kedua dengan

visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 2 ... 71 Gambar 4.20 Hasil pengujian sensor arus hari ketiga dengan

visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 3 ... 76 Gambar 4.22 Hasil pengujian sensor tegangan hari ketiga dengan

visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 3 ... 78

(10)

Gambar 4.24 Hasil pengujian sensor suhu hari ketiga dengan

visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 3 ... 80 Gambar 4.26 Hasil pengujian sensor daya hari ketiga dengan

visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 3 ... 83 Gambar 4.28 Hasil pengujian sensor arus hari keempat dengan

visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 4 ... 88 Gambar 4.30 Hasil pengujian sensor tegangan hari keempat dengan

visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 4 ... 90 Gambar 4.32 Hasil pengujian sensor suhu hari keempat dengan

visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 4 ... 92 Gambar 4.34 Hasil pengujian sensor daya hari keempat dengan

visual studio,www.thingspeak.com, dan multimeter hari ke 4 ... 95 Gambar 4.36 Panel hubung transformator distribusi 20 KV ... 97 Gambar 4.37 Modul GSM/GPRS Shield ... 98

(11)

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Deskripsi Arduino UNO ... 10

Tabel 2.2 Karakteristik Sensor Arus ACS712 ... 15

Tabel 2.3 Fungsi Pin Sensor Arus ACS712 ... 16

Tabel 3.1 Keterangan pin Arduino Uno R3 yang digunakan ... 26

Tabel 4.1 Tabel hasil pengujian dan presentase efisiensi transformator ... 37

Tabel 4.2 Tabel hasil pengujian dan persentase kesalahan sensor tegangan ... 40

Tabel 4.3 Tabel hasil pengujian dan persentase kesalahan sensor arus ... 42

Tabel 4.4 Tabel hasil pengujian dan persentase kesalahan sensor suhu ... 45

Tabel 4.5 Hasil Pengujian keseluruhan sistem pada hari pertama ... 49

Tabel 4.6 Hasil Pengujian keseluruhan sistem pada hari kedua ... 61

Tabel 4.7 Hasil Pengujian keseluruhan sistem pada hari ketiga ... 73

Tabel 4.8 Hasil Pengujian keseluruhan sistem pada hari keempat ... 85

(12)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Transformator mempunyai peranan yang sangat penting pada sistem penyaluran tenaga listrik untuk jaringan distribusi. Transformator diharapkan dapat beroperasi secara maksimal. Untuk menjaga kontinuitas pelayanan daya, kondisi trasformator perlu dimonitoring [1]. Pada umumnya sistem pemantauan pada trafo distribusi masih menggunakan sistem konvensional yaitu pemantauan dengan mendatangi tiap trafo distribusi untuk mengukur dan mencatat mutu tegangan, arus, beban, cos φ, dan lain-lainnya [2]. Kekurangan dari sistem ini adalah pengukuran tidak dilakukan secara real time sehingga apabila terjadi gangguan seperti undervoltage, overcurrent, lossvoltage serta overtemperature pada trafo tidak dapat diketahui sejak dini. Selain itu kekurangan pengukuran seperti ini yaitu kurang validnya data dimana dapat disebabkan oleh kesalahan pembacaan alat ukur atau kesalahan pengetikan pada saat entry data. Sehingga kerusakan pada transformator tidak dapat terdeteksi secara dini. Berdasarkan kondisi tersebut, maka diperlukan sistem monitoring transformator secara realtime. Proses monitoring tidak selamanya harus dekat dengan objek pengukuran, dengan mengunakan jaringan nirkabel, proses monitoring dapat dilakukan jauh dari pusat pengolahan hasil pengukuran. Sistem monitoring ini akan mengukur dan memberikan tanda peringatan apabila parameter yang diukur

(13)

2

yaitu, arus, tegangan, daya, temperatur sisi beban melebihi dari batas yang telah ditentukan.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun yang menjadi rumusan masalah pada penelitian ini adalah:

1. Pemantauan transformator distribusi masih menggunakan sistem yang konvensional.

2. Pengukuran tidak dilakukan secara real time.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun yang menjadi rumusan masalah pada penelitian ini adalah:

1. Membuat sistem monitoring arus, tegangan, daya, dan suhu pada transformator distribusi 110 VAC dengan menggunakan mikrokontroler Arduino Uno R3.

2. Menampilkan hasil monitoring arus, tegangan, daya, dan suhu pada transformator distribusi 110 VAC.

1.4 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat diadakannya penelitian ini adalah:

1. Tersedianya sistem monitoring antara arus, tegangan, daya, dan suhu pada transformator distribusi 110 VAC dengan menggunakan mikrokontroler Arduino Uno R3.

2. Dapat mengetahui adanya gangguan pada transformator secara dini.

(14)

1.5 Studi Literatur

Adapun studi literatur pada penelitian ini adalah:

1. Studi literatur pertama adalah Jurnal yang berjudul Perancangan Prototype Sistem Kontrol dan Monitoring Pembatas Daya Listrik Berbasis Mikrokontroler. Dibuat oleh Riny Sulistyowati dan Dedi Dwi Febriantoro dari Institut Adhi Tama Surabaya. Penelitian dilakukan dengan membuat suatu alat yang dapat diguanakan untuk dapat membatasi arus listrik dengan men set nilai pembatas daya. Penelitian ini menggunakan sensor arus ACS712 sebagai alat pengukur arus. Nilai arus yang terbaca pada sensor akan dibandingkan dengan nilai setpoint yang telah ditentukan. Apabila nilai sensor arus melebihi nilai setpoint maka buzzer aktif [3].

2. Studi literatur kedua adalah Jurnal yang berjudul Perancangan dan Simulasi Energi Meter Digital Satu Phasa Menggunakan Sensor Arus Acs712. Dibuat oleh Husnawati , Rossi Passarella, Sutarno, dan Rendyansyah dari Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Penelitian dilakukan dengan membuat suatu alat yang dapat mengukur daya dari suatu beban. Penelitian ini menggunakan sensor arus ACS712 sebagai alat pengukur arus, nilai ini akan dikalkulasikan oleh arduino dengan menginput nilai tegangan sehingga didapat nilai daya. Nilai ini akan ditampilkan pada komputer [4].

3. Studi literatur ketiga adalah Jurnal yang berjudul Monitoring Kondisi Transformator Daya Secara Online Berbasis Analisis Data Suhu, Tegangan, dan Arus Pada Transformator Distribusi. Dibuat oleh Ardyono Priyadi, S.T., M.Eng., dan Prof. Dr. Ir. Mauridhi Hery P., M.Eng, dari Institut Teknologi

(15)

4

Sepuluh Nopember. Penelitian dilakukan dengan membuat suatu alat yang dapat mengukur nilai Arus, suhu , tegangan, dan daya sebagai nilai ukur acuan dan pembebanan pada Transformator Distribusi 20 kv. Hasil dari pengukuran diolah oleh mikrokontroler untuk dikirimkan di website agar dapat dilihat dan dimonitoring oleh pihak manapun dengan domain tertentu [5].

4. Studi literatur keempat adalah Skripsi yang berjudul Perancangan Alat Monitoring Dan Penyimpan Data Pada Panel Hubung Tegangan Rendah Di Trafo Gardu Distribusi Berbasis Mikrokontroler. Dibuat oleh Riza Agung Firmansyah, Titiek Suheta, dan Dedi Antoni dari Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Penelitian dilakukan dengan membuat suatu alat yang dapat mengukur nilai Arus, suhu, tegangan, dan daya pada Transformator Distribusi 20 kv. Hasil dari pengukuran diolah di mikrokontroler kemudian disimulasikan di computer [6].

1.6 Sistematika Penulisan

Laporan penelitian ini disusun dengan menggunakan sistematika sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian , manfaat penelitian serta sistematika penulisan.

(16)

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini membahas tentang teori-teori dasar yang digunakan dalam penelitian ini meliputi transformator distibusi, mikrokontoler, arduino Uno R3, Sensor Arus ACS712, Sensor Suhu LM 35, dan Modul Wifi ESP8266.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini membahas tentang perancangan perangkat keras dan perangkat lunak modul monitoring transformator dan prinsip kerja dari sensor yang digunakan.

BAB IV PEMBAHASAN

Bab ini berisi tentang pembahasan mengenai implemetasi alat monitong transformator serta analisis hasil yang diperoleh.

BAB V PENUTUP

Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari hasil pembahasan yang diperoleh.

(17)

6 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Transformator Distribusi

Transformator distribusi merupakan salah satu komponen instalasi tenaga listrik yang terpasang di jaringan distribusi. Transformator distribusi berlokasi dekat dengan konsumen. Transformator dipasang pada tiang listrik dan menyatu dengan jaringan listrik. Untuk mengamankan transformator dan sistemnya, trafo distribusi dilengkapi dengan unit-unit pengaman. Karena tegangan yang masih tinggi belum dapat digunakan untuk mencatu beban secara langsung, maka digunakan transformator penurun tegangan (step down) yang berfungsi untuk menurunkan tegangan menengah 20 kV ke tegangan rendah 400/220 volt.

Tujuan dari penggunaan transformator distribusi adalah untuk mengurangi tegangan utama dari sistem distribusi listrik untuk tegangan pemanfaatan penggunaan konsumen. Transformator distribusi yang umum digunakan adalah transformator step-down 20kV/400V. Tegangan fasa ke fasa sistem jaringan tegangan rendah adalah 380 V. Karena terjadi drop tegangan, maka pada tegangan rendahnya dibuat diatas 380V agar tegangan pada ujung penerima tidak lebih kecil dari 380V. Sebuah transformator distribusi perangkat statis yang dibangun dengan dua atau lebih gulungan digunakan untuk mentransfer daya listrik arus bolak-balik oleh induksi elektromagnetik dari satu sirkuit ke yang lain pada frekuensi yang sama tetapi dengan nilai-nilai yang berbeda tegangan dan arusnya [7].

(18)

Secara umum, jenis-jenis trafo yang paling sering digunakan pada rangkaian elektronika terbagi atas dua yaitu trafo step-up dan trafo step-down. Trafo step-up adalah jenis transformator yang berfungsi untuk menaikkan tegangan bolak-balik (AC). Trafo Step-Up disebut juga dengan trafo penaik tegangan. Pada trafo Step- Up, jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada lilitan kumparan primer. Trafo Step-Up dapat dijumpai di jaringan-jaringan pembangkit listrik. Di elektronika sendiri, trafo step-up banyak dijumpai pada rangkaian inverter, televisi, dan rangkaian yang memerlukan tegangan tinggi lainnya. Trafo Step- Down adalah jenis tarnsformator yang berfungsi untuk menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Trafo ini disebut juga sebagai trafo penurun tegangan. Pada trafo step-down ini, jumlah lilitan primer lebih banyak daripada lilitan sekunder.

Trafo ini banyak digunakan pada rangkaian-rangkaian elektronka yang membutuhkan tegangan catu rendah. Secara umum ada 9 parameter uji pada transformator distribusi tegangan rendah 380 V yang meliputi minyak isolasi, arus, tegangan, suhu, kelembaban, pentanahan (grounding), rele proteksi, pendinginan, dan tahanan isolasi. Akan tetapi parameter yang diuji pada penelitian ini adalah arus, tegangan, dan suhu. Hal ini dikarenakan transformator yang digunakan memiliki daya rendah 1 phasa dan tidak ditempatkan secara langsung diluar ruangan, sehingga factor kelembapan yang mempengaruhi pengukuran pada transformator sangat rendah [7].

Pada penelitian ini transformator yang digunakan adalah transformator step down (Gambar 2.1) dimana berfungsi untuk menurunkan tegangan input 220 V menjadi output 110 V. Transformator step down memiliki jumlah kumparan

(19)

8

sekunder yang lebih sedikit dibandingkan dengan kumparan primernya.

Transformator ini memiliki kapasitas sebesar 100 watt. Transformator step down banyak dipakai pada rangkaian elektronika.

Gambar 2.1 Trasformator Uji 110 Volt

2.2 Mikrokontroler

Mikorokontroler sebagai suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi dengan jumlah banyak membuat harganya menjadi lebih murah (dibanding mikroprosesor) [8].

Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka, dan lain sebagainya).

Mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk sutu aplikasi tertentu saja (hanya satu program yang dapat disimpan). Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar,

(20)

artinya program-program user disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar artinya program-program antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM yang besar artinya program kontrol disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.

Adapun kelebihan dari mikrokontroler adalah sebagai berikut:

1. Penggerak pada mikrokontroler menggunakan bahasa pemrograman assembly dengan berpatokan pada kaidah digital dasar sehingga pengoperasian sistem menjadi sangat mudah dikerjakan sesuai logika sistem.

2. Mikrokontroler tersusun dalam suatu chip dimana prosesor, memori, dan I/O terintegrasi menjadi suatu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroler dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan kebutuhan sistem.

3. Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa tergantung dengan komputer sedangkan parameter komputer hanya digunakan untuk download perintah instruksi atau program. Langkah-langkah untuk download komputer dengan mikrokontroler sangat mudah digunakan karena tidak menggunakan banyak perintah.

4. Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan memori dan I/O yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem.

(21)

10

5. Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan lebih mudah didapat [9].

2.3 Arduino UNO R3

Arduino Uno R3 adalah papan sirkuit berbasis mikrokontroler ATmega328P. Arduino Uno R3 dapat dilihat pada Gambar 2.2. IC (integrated circuit) ini memiliki 14 input/output digital (6 output untuk PWM), Koneksi USB, soket adaptor, pin header ICSP, dan tombol reset. Hal inilah yang dibutuhkan untuk mensupport mikrokontrol secara mudah terhubung dengan kabel power USB (Gambar 2.3) atau kabel power supply adaptor AC ke DC atau juga battery.

Deskripsi mengenai Arduino Uno R3 dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Deskripsi Arduino UNO [10]

Mikrokontroller Atmega328 Operasi Voltage 5V

Input Voltage 7-12V(Rekomendasi) Input Voltage 6-20V(limits)

I/O 14pin(6 pin untuk PWM)

Arus 50Ma

Flash Memory 32KB

Bootloader SRAM2KB

EEPROM 1KB

Kecepatan 16Mhz

(22)

Gambar 2.2 Board Arduino Uno

Gambar 2.3 Kabel USB Board Arduino Uno

Board Arduino Uno memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut:

 1,0 pin out: tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang memungkinkan sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari board sistem. Dalam perkembangannya, sistem akan lebih kompatibel dengan Prosesor yang menggunakan AVR, yang beroperasi dengan 5V dan dengan arduino Karena yang beroperasi dengan 3.3 V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan pengembangannya.

 CircuitReset

(23)

12 2.3.1 Catu Daya Arduino UNO

Arduino UNO dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Eksternal (non- USB) daya berasal dari AC – DC adaptor atau baterai.

Adaptor ini dapat dihubungkan dengan cara menghubungkannya plug pusat- positif 2.1 mm kedalam board colokan listrik. Lead dari baterai dapat dimasukkan kedalam header pin Gnd dan Vin dari konektor Power.

Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6-20 volt.Jika diberikan dengan kurang dari 7V, bagaimanapun pin 5V dapat menyuplai kurang dari 5 volt dan board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah7-12 volt.

Pin catu daya adalah sebagai berikut:

 VIN. Tegangan input ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal (sebagai lawan dari 5 volt dari koneksi USB atau sumber daya lainnya diatur).

 5V. Catu daya diatur digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya di board. Hal ini dapat terjadi baik dari VIN melalui regulator on- board, atau diberikan oleh USB.

 3,3V.Pin output dimana pada pin tersebut disediakan tegangan 3.3V yang telah melalui regulator.

 IOREF. Ini adalah pin yang menyediakan referensi tegangan mikrokontroller. Biasanya digunakan pada board shield untuk memperoleh tegangan yang sesuai, apakah 5V atau 3.3V

(24)

 GND. Ground atau negatif.

2.3.2 Memory

ATmega 328 ini memiliki 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk loading file selain itu memiliki 2 KB dari SRAM dan 1KB dari EEPROM.

2.3.3 Input dan Output

Masing – masing dari 14 pin digital pada Uno dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pin Mode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Pin tersebut beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal dari 20-50KΩ. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:

 Serial, terdiri dari 2 pin : pin 0 (RX) dan pin 1 (TX) yang digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) data serial.

 External Interrups, yaitu pin 2 dan pin 3. Kedua pin tersebut dapat digunakan untuk mengaktifkan interrups. Gunakan fungsi attachInterrupt()

 PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 menyediakan output PWM 8-bit dengan menggunakan fungsi analogWrite()

 SPI : Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), dan 13 (SCK) mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI Library

 LED : Pin 13. Pada pin 13 terhubung built-in led yang dikendalikan oleh digital pin no 13.

 TWI : Pin A4 (SDA) dan pin A5 (SCL) yang mendukung komunikasi TWI dengan menggunakan Wire Library

(25)

14

Arduino Uno memiliki 6 buah input analog, yang diberi tanda dengan A0, A1, A2, A3, A4, A5. Masing-masing pin analog tersebut memiliki resolusi 10 bits (jadi bisa memiliki 1024 nilai). Secara default, pin-pin tersebut diukur dari ground ke 5V, namun bisa juga menggunakan pin AREF dengan menggunakan fungsi analogReference(). Beberapa in lainnya pada board ini adalah :

 AREF. Sebagai referensi tegangan untuk input analog.

 Reset. Hubungkan ke LOW untuk melakukan reset terhadap mikrokontroller. Sama dengan penggunaan tombol reset yang tersedia [11].

2.4 Sensor Arus ACS712

ACS712 merupakan sensor arus dengan memanfaatkan Hall effect. Sensor ini merupakan buatan Allegro. ACS712 merupakan sensor arus yang memiliki tingkat presisi yang baik untuk mengukur arus AC atau DC, untuk pembacaan arus di dalam dunia industri, otomotif, komersil dan juga dalam sistem komunikasi.

Cara kerja sensor ini adalah arus yang dibaca mengalir melalui kabel tembaga yang terdapat di dalamnya yang menghasilkan medan magnet yang di tangkap oleh Hall Effect IC dan diubah menjadi tegangan proporsional.

ACS712 ini memiliki tipe variasi sesuai dengan arus maksimal yakni 5A, 20A, 30A. ACS712 ini menggunakan VCC 5V. Adapun bentuk modul sensor ACS712 dapat dilihat pada Gambar 2.4:

(26)

Gambar 2.4 Sensor Arus ACS712 5A

Karakteristik Sensor Arus ACS712 - 5A diperlihatkan pada Tabel 2.2:

Tabel 2.2 Karakteristik Sensor Arus ACS712

Dengan bentuk grafik perubahan Vout sensor terhadap arus yang di deteksi.

Seperti di bawah ini :

Gambar 2.5 Grafik Tegangan Keluaran Sensor ACS712 Terhadap Arus Listrik Yang Terukur

(27)

16

Sesuai pada Gambar 2.5 maka sensor ACS712 ini pada saat tidak ada arus yang terdeteksi, maka keluaran sensor adalah 2,5 V. Dan saat arus mengalir dari IP+ ke IP-, maka keluaran akan >2,5 V. Sedangkan ketika arus listrik mengalir terbalik dari IP- ke IP+, maka keluaran akan <2,5 V. Pin pada Sensor arus ACS712 masing-masing memiliki fungsi yang berbeda. Fungsi masing-masing pin dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Sensor ini memiliki pembacaan dengan ketepatan yang tinggi, karena di dalamnya terdapat rangkaian offset rendah linier medan dengan satu lintasan yang terbuat dari tembaga. Ketelitian dalam pembacaan sensor dioptimalkan dengan cara pemasangan komponen yang ada di dalamnya antara penghantar yang menghasilkan medan magnet dengan tranducer medan secara berdekatan.

Tabel 2.3 Fungsi Pin Sensor Arus ACS712

Pin Sensor ACS712 Fungsi

IP +

Terminal yang mendeteksi arus, terdapat sekring didalamnya

IP-

Terminal yang mendeteksi arus, terdapat sekring didalamnya

GND Terminal sinyal ground

FILTER

Terminal untuk kapasitor eksternal yang berfunsi sebagai pembatas bandwith

Vout Terminal keluaran sinyal analog

Vcc Terminal masukan catu daya

(28)

Sensor ACS712 memiliki karakteristik sebagai berikut :

1. Memiliki sinyal analog dengan sinyal - gangguan rendah (low - noise) 2. Bandwidth 80 kHz

3. Total output error 1.5% pada Ta = 25°C 4. Memiliki resistansi dalam 1.2 mΩ 5. Tegangan sumber operasi tunggal 5.0V 6. Sensitivitas keluaran: 66 sd 185 mV/A

7. Tegangan keluaran proporsional terhadap arus AC ataupun DC 8. Kalibrasi Fabrikasi

9. Tegangan offset keluaran yang sangat stabil 10. Hysterisis akibat medan magnet mendekati nol 11. Rasio keluaran sesuai tegangan sumber [12]

2.5 Sensor Suhu LM 35

Sensor suhu LM 35 berfungsi untuk mengetahui temperature suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu LM 35 dapat dilihat pada Gambar 2.6. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi. Sensor suhu IC LM35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC +5 volt, sebagai pin output hasil

(29)

18

penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout dan pin untuk Ground.

Gambar 2.6 Sensor suhu LM 35

Karakteristik Sensor suhu IC LM35 adalah : Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara - 55 ºC sampai +150 ºC. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low- heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC [13].

2.6 Modul Wifi ESP8266

Modul Wifi ESP8266 ini adalah solusi komunikasi Wifi to Serial yang sangat lengkap. Modul Wifi ESP8266 dapat dilihat pada Gambar 2.7. Rangkaian Arduino tidak lagi standalone, namun sudah dapat terhubung dengan Wifi dan

(30)

bahkan internet. Modul ESP8266 dihubungkan ke Arduino dengan pin Tx dan Rx dan menggunakan perintah AT command.

Gambar 2.7 Modul Wifi ESP8266

 Protocol 802.11 b/g/n

 Wi-Fi Direct (P2P), Soft-AP

 Integrated TR switch, Balun, LNA, Power Amplifier dan Matching Network

 Integrated TCP/IP protocol

 Integrated PLL, regulators, dan Power Management Unit

 Output power +19 dBm pada 802.11b mode

 Integrated temperature sensor

 Support antenna diversity

 Power down leakage : < 10uA

 Integrated low power 32-bit CPU, yang dapat digunakan sebagai processor aplikasi

 SDIO 2.0, SPI, UART

 STBC, 11 MIMO, 21 MIMO

 A-MPDU dan A-MSDU aggregation 0.4s interval

(31)

20

 Wake up dan Transmit packet dalam < 2ms

 Konsumsi daya standby < 1.0 mW (DTIM3)

 Ukuran board : 13.2 mm x 21.1 mm

 Tegangan kerja 3.3V

 SPI Speed : 40 Mhz

 Flash size : 8Mbit (512+512)

 SPI Mode : QIO (Quad)

Tegangan kerja dari board ESP8266 ini adalah 3.3V. Dengan menggunakan Logic Level Converter, atau membuat rangkaian voltage divider untuk menyesuaikan voltage logic di pin TX dan RX. Menggunakan power supply tersendiri untuk memberi tenaga ESP8266 [14].

2.7 Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian elektronika.

Sebagaimana fungsi resistor yang sesuai namanya bersifat resistif dan termasuk salah satu komponen elektronika dalam kategori komponen pasif. Satuan atau nilai resistansi suatu resistor disebut Ohm dan dilambangkan dengan simbol Omega (Ω). Sesuai hukum Ohm bahwa resistansi berbanding terbalik dengan

jumlah arus yang mengalir melaluinya. Selain nilai resistansinya (Ohm) resistor juga memiliki nilai yang lain seperti nilai toleransi dan kapasitas daya yang mampu dilewatkannya.