MEMANFAATKAN DATA LOGGER PLX-DAQ VIA ARDUINO KE PC
SKRIPSI
ESDAYANTI ELVIANA P 160801086
PROGRAM STUDI S1 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
MEMANFAATKAN DATA LOGGER PLX-DAQ VIA ARDUINO KE PC
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
ESDAYANTI ELVIANA P 160801086
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN PENGUMPUL DATA UNTUK MENGHITUNG EFISIENSI DAYA DC TO DC CONVERTER MEMANFAATKAN DATA
LOGGER PLX-DAQ VIA ARDUINO KE PC
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, September 2020
Esdayanti Elviana P 160801086
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur kepada Allah Bapa atas kasih dan rahmat-Nya yang senantiasa menyertai penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini. Pada kesempatan ini, penulis juga mengucapkan terimakasih terkhusus kepada kedua Orang tua terbaik yang telah mendidik dan membesarkan saya sampai saat ini serta kedua abang tersayang yang selalu memberikan dukungan moral serta doa, kepercayaan dan semangat selama ini kepada penulis. Dengan sepenuh hati, penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MS, sebagai Ketua Departemen Fisika FMIPA USU.
2. Bapak Drs. Kurnia Brahmana, M.Si selaku Pembimbing yang telah membantu dan memberikan waktu, saran serta dukungan selama bimbingan.
3. Seluruh Staff Dosen pengajar dan pegawai-pegawai di Departemen Fisika yang telah memberikan materi selama perkuliahan dan telah membantu serta memberikan petunjuk dan arahan selama perkuliahan.
4. Teman-teman PHYSICS REFORM Ayub, Juliana, aryanti, Erika, esra, fani, hotrini, dicky, dan yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang telah menjadi keluarga kedua penulis selama ini.
5. Asisten Lab Teknologi Digital Desse, Frans, Pahala, Santo, Harry, josefan, oki, Bg Berkat, Bg Elco, bng berto, kak memei, kak ely yang telah memberikan masukan serta lelucon yang meringankan beban dalam penulisan skripsi ini.
6. Teman Kelompok Bimbingan Jose Sinaga dan Rizal Sinaga yang selalu memberi dukungan dan motivasi serta hiburan bagi penulis.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyelesaian skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan dari para pembaca.
Medan, September 2020
Esdayanti Elviana P
RANCANG BANGUN PENGUMPUL DATA UNTUK MENGHITUNG EFISIENSI DAYA DC ke DC KONVERTER MEMANFAATKAN DATA
LOGGER PLX-DAQ VIA ARDUINO KE PC
ABSTRAK
Telah dikembangkan sebuah perangkat instrument Rancang bangun Pengumpul data untuk menghitung Efisiensi daya dc to dc converter memanfaatkan data logger PLX- DAQ via arduino ke PC yang berfungsi untuk mengukur nilai data secara real time seperti tegangan dan arus. Adapun sensor yang digunakan yaitu ACS712 5A sebagai sensor arus dan Rangkain pembagi tegangan sebagai sensor tegangan. Sistem data logger ini dibangun dari modul arduino nano sebagai pengendalinya. Hasil penyimpanan data pengukuran ini dapat ditampilkan secara real time beserta dengan grafiknya, dengan menggunakan PC yang didukung oleh Microsoft Excel dengan Parallax Data Acquisition Tool (PLX-DAQ) sebagai data aquisition dari PC ke Arduino nano yang berbasis Mikrokontroler Atmega 328. Data logger yang dirancang berguna untuk menyimpan data hasil pengukuran arus input output dan tegangan input output pada Dc to Dc Converter pada saat digunakan dan selanjutnya nilai efisiensinya dihitung.
Kata kunci : PLX-DAQ, ACS 712 5A, Dc ke Dc Converter data logger.
DATA COLLECTOR DESIGN TO CALCULATE DC TO DC CONVERTER POWER CONVERTER USING PLX-DAQ VIA ARDUINO LOGGER DATA TO
PC
ABSTRACT
A data collector design instrument has been developed to calculate the power efficiency of the dc to dc converter utilizing the PLX-DAQ data logger via Arduino to PC which functions to measure data values in real time such as voltage and current.
The sensors used are ACS712 5A as a current sensor and the voltage divider circuit as a voltage sensor. This data logger system is built from the Arduino nano module as a controller. The results of this measurement data storage can be displayed in real time along with the graph, using a PC supported by Microsoft Excel with the Parallax Data Acquisition Tool (PLX-DAQ) as acquisition data from PC to Arduino nano based on Atmega 328 Microcontroller. Data logger designed useful for storing the measurement data of the input output current and the input output voltage on the Dc to Dc Converter when used and then the efficiency value is calculated.
Keywords: PLX-DAQ, ACS 712 5A, Dc to Dc Converter data logger.
DAFTAR ISI
PENGESAHAN SKRIPSI ... i
PENGHARGAAN ... ii
ABSTRAK ... iii
ABSTRACK... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR SINGKATAN ... ix
DAFTAR TABEL... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xi
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah... 2
1.3 Batasan Masalah ... 2
1.4 Tujuan Penelitian ... 2
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 DAQ (data Acquisition system) ... 5
2.1.1 PLX-DAQ ... 6
2.2 Data Logger ... 8
2.2.1 Perbedaan data logger dengan sistem data akusisi ... 8
2.3 Efisiensi Daya ... 10
2.4 Boost Converter ... 11
2.4.1 Prinsip kerja boost converter ... 12
2.5 Mikrontroller Arduino ... 12
2.6 Data logger Shield ... 17
2.7 Sensor Arus dan Tegangan ... 17
2.7.1 Sensor Arus... 17
2.7.2 Sensor Tegangan... 18
2.8 LCD (Liquid Crystal Display) ... 18
BAB 3 PERANCANGAN SISTEM ... 20
3.1 Jenis Penelitian ... 20
3.2 Waktu dan tempat penelitian ... 20
3.3 Diagram Blog ... 20
3.3.1 Penjelasan Fungsi tiap blok dari diagram blok ... 21
3.4 Uji Coba rangkain per block ... 21
3.4.1 Baterai ... 21
3.5 Rangkaian LCD ... 22
3.6 Rangkaian sensor arus ... 22
3.7 Rangkaian sensor tegangan ... 23
3.8 Rangkaian data logger Shield ... 24
3.9 Perancangan PLX-DAQ ... 25
3.10 Rangkaian Arduino ... 26
BAB 4 PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM ... 31
4.1 Pengujian sensor arus ... 31
4.2 Pengujian sensor tegangan... 34
4.3 Pengujian LCD 1602 ... 36
4.4 Pengujian Data logger ... 37
4.5 Pengujian LCD dengan RTC ... 38
4.6 Pengujian LCD, RTC dan Data logger ... 40
4.7 Mengambil data dari arduino ... 43
4.8.1 Mengirim data arduino ke PLX-DAQ... 43
4.8.2 Menampilkan data di excel ... 44
4.8.3 Hasil koneksi PLX-DAQ ke Excel ... 44
4.8.4 Pengujian Baudrate pada PLX-DAQ ... 44
4.8.5Pengujian Test pada PLX-DAQ ... 46
4.8.6Pengujian Test data pada PLX-DAQ ... 46
4.8.7 Pengujian Tabel pada PLX-DAQ... 47
4.8.8 Pengujian LCD,RTC,Data Logger Dan Plx-Daq ... 47
4.9 Pengujian Efisiensi Dc ke Dc Konverter ... 51
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 58
5.1 Kesimpulan ... 58
5.2 Saran ... 58
DAFTAR PUSTAKA ... 59
LAMPIRAN ... 60
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Halaman
2.1 Tampilan PLX-DAQ 6
2.2 Boost Converter 12
2.3 Prinsip kerja Boost Converter 12
2.4 Jenis-jenis arduino 13
2.5 Data logger shield 17
2.6 Sensor arus ACS712 18
2.7 Modul Sensor Tegangan 18
2.8 LCD (Liquid Crystal Display) 19
3.1 Diagram Blok 20
3.2 Lead cid Baterry 22
3.3 Rangkaian LCD 22
3.4 Rangkaian sensor arus 23
3.5 Rangkaian sensor tegangan 24
3.6 Rangkaian RTC 25
3.7 Perancangan program PLX-DAQ 26
3.8 Perancangan kolom excel PLX-DAQ 26
3.9 Rangkaian arduino 27
3.10 Rangkaian keseluruhan 28
3.11 Board Eagle 29
3.12 Rangkaian pada PCB 29
3.13 Diagram alir Flowchart 30
4.1 Program Pengujian sensor arus 32
4.2 Kurva pengujian sensor arus 34
4.3 Pengujian sensor tegangan 36
4.4 Kurva Pengujian sensor Tegangan 36
4.5 Program pengujian LCD1602 37
4.6 Serial monitor data logger 39
4.7 Pengujian RTC dengan LCD 41
4.8 Pengujian RTC, LCD dan data logger 43
4.9 Tampilan aplikasi PLX-DAQ 45
4.10 Hasil PLX-DAQ konek ke Excel 45
4.11 Tampilan tes data logging ke LCD 51
4.12 Tampilan tes data logging menggunakan PLX-DAQ 52 4.13 Kurva karakteristik Vin vs Iin beban 100 watt 53 4.14 Kurva karakteristik Vout vs Iout beban 100 watt 54 4.15 Kurva Karakteristik PinVs Pout beban 100 watt 54 4.16 Kurva karakteristik Vin vs Iin beban 200 watt 56 4.17 Kurva karakteristik Vout vs Iout beban 200 watt 56 4.18 Kurva Karakteristik PinVs Pout beban 200 watt 57
DAFTAR SINGKATAN
Singkatan Kepanjangan
PLX-DAQ Parallax Data Acquisition tool
SD Secure Digital
ADC Analog to Digital Converter
AC Alternating Current
LCD Liquid Crystal Display
DC Direct Current
RTC Real Time Clock
EDA Enviromental Data Acquisition
ASCII American Standard Code for Information
Interchange
SI Secure Digital
CCM Continuous Conduction Mode
DCM Discontinuous Conduction Mode
IC Integrated Circuit
IDEA Integrated Development Envirinment
ICSP In-Circuit Programming
AVR Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman Tabel
4. 1 Tabel Data pengujian sensor arus sebelum kalibrasi 32 4.2 Tabel Data hasil pengujian sensor arus setelah kalibrasi 33 4. 3 Tabel Data hasil pengujian sensor tegangan sebelum kalibrasi 35 4.4 Tabel Data hasil pengujian sensor tegangan setelah kalibrasi 36 4.5 Tabel Data Pengujian Efisiensi dengan beban 100 Watt 53 4.6 Tabel Data Pengujian Efisiensi dengan beban 200 Watt 55
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman Lampiran
I Program Lengkap 60
II Rangkaian Lengkap 63
III Foto Pengujian 64
IV Data Shett 68
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dengan meningkatnya kebutuhan akan sistem pengukuran dalam setiap aspek kehidupan, data logger sangat penting dalam menyimpan nilai yang didapat dari hasil pengukuran. Oleh karena itu sangat dibutuhkan cara mendapatkan data dengan hasil yang akurat (bagyaveereswaran, 2017). Sistem akusisi data acquisition system (DAQ) dari pencatat data dirancang dengan sebuah mikrokontroler. Oleh karena itu hal yang paling penting adalah mendapatkan sebuah data yang dibaca dengan waktu analisis lebih lanjut. Didalam pengolah data dapat dilakukan dengan aplikasi yang digunakan adalah mikrosoft Excel yang dipadukan dengan aplikasi PLX-DAQ.
Mikrosoft Excel berfungsi sebagai tempat penyimpanan dan pengelolahan data, sedangkan aplikasi PLX-DAQ itu sendiri berfungsi untuk mengirim data dari Arduino ke mikrosoft Excel agar dapat dibaca dan menampilkan hasil data yang diperoleh.
Studi terbaru menyajikan Pengembangan Automasi Data Acquisition System Pertanian Hidroponik, dengan tulisan ini menyajikan desain, konstruksi, dan kalibrasi sistem DAQ yang dapat memperoleh data dengan kondisi pertumbuhan yang berbeda, seperti suhu, udara, kelembaban relatif, suhu air, ketinggian air, tingkat pH, dan intensitas cahaya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sensor yang dikalibrasi dan akurat berdasarkan instrumen standar oleh Tagle dkk, 2018. Selain itu Martins, 2018 juga menyajikan Eksperimen Otomatisasi Di Laboratorium Fisika, yaitu teknologi yang memungkinkan sistem operasi tanpa campur tangan manusia secara langsung, yang mencakup perangkat sederhana beralih sesuai dengan parameter tertentu atau bahkan kontrol sistem yang lengkap untuk menstabilkan fenomena fisik pada nilai tertentu.
Studi lain juga disajikan oleh Bagyaveereswaran, 2017 dengan Desain dari Low Cost Unit portabel DAQ untuk Sel Microbial Fuel. Hal yang sama dalam penggunaan data logger juga disajikan oleh Yasu dkk, 2010 dengan Pengembangan DAQ-Middleware. Di era digital ini sangat dibutuhkan suatu hal yang dapat
menyajikan data dalam bentuk yang instan, dengan perlakuan statistic, dan akurat seperti penggunaan PLX- DAQ ini.
Seperti kegiatan praktikum yang dilakukan disebuah laboratorium sangat penting memperoleh hasil data yang akurat. Sehingga dapat mengaplikasikan data tersebut sesuai dengan hasil datanya. Dalam pengambilan data secara manual sangat membutuhkan kerjasama antara partner, membutuhkan waktu yang lama untuk melakukan praktikum karena harus mengambil data secara manual, dan hasil yang diperoleh pun tidak akurat. Berdasarkan referensi diatas maka dibuatlah alat
“Rancang Bangun Pengumpul Data Untuk Menghitung Efisiensi Daya Dc ke Dc Konverter memanfaatkan Data logger PLX-DAQ Via Arduino ke PC” agar mendapatkan hasil pengukuran dan pembacaan data yang akurat (Swain et al.2018)
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah yang dibahas dalam penelitian ini adalah:
1.Bagaimana cara menghitung efisiensi daya Dc ke Dc Konverter memanfaatkan data logger PLX-DAQ?
2.Bagaimana komunikasi arduino dan PLX-DAQ dalam menampilkan data
tegangan dan arus DC ke Dc Konverter dengan memanfaatkan data logger PLX-DAQ ?
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah:
1. Penelitian dilakukan dalam bentuk implementasi skala laboratorium.
2. Output yang dihasilkan sekitar 380 Volt, dan keluaran ditampilkan pada PC.
3. Pengolahan data dari sensor dengan memanfaatkan data logger PLX-DAQ.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk menampilkan data tegangan dan arus Dc ke Dc Konverter dengan memanfaatkan data logger PLX-DAQ via arduino.
2. Untuk menghitung efisiensi daya Dc ke Dc Konverter.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:
1. Agar dapat menampilkan data tegangan dan arus Dc to Dc Converter to PC.
2. Agar dapat menghitung efisiensi daya Dc ke Dc Konverter menggunakan data logger PLX-DAQ.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematikan pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari “RANCANG BANGUN PENGUMPUL DATA UNTUK MENGHITUNG EFISIENSI DAYA DC KE DC KONVERTER MEMANFAATKAN DATA LOGGER PLX-DAQ VIA ARDUINO KE PC” Maka penulis menulis skripsi ini dengan sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB 1 PENDAHULUAN
Bab ini berisikan pendahuluan yang menjelaskan mengenai latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian serta sistematika penulisan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menjelaskan tentang teori-teori pendukung dalam penelitian.
Adapun teori pendukung dalam penelitian ini yaitu tentang mikrokontroler Arduino Uno (hardware dan software), Data logger PLX-DAQ, efisiensi, sensor arus, sensor tegangan.
BAB 3 METODE PENELITIAN
Bab ini membahas tentang perancangan alat, diagram blok, diagram alir, skematik serta sistem kerja dari masing-masing rangkaian,
BAB 4 HASIL DAN ANALISIS
Bab ini berisikan tentang pengujian alat dan juga analisis penelitian yang telah dibuat.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bab penutup yang berisikan kesimpulan dan saran.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 DAQ (data acquisition system )
Telah banyak penelitian yang dilakukan untuk memanfaatkan Sistem akusisi data acquisition system (DAQ) dari pencatat data yang dirancang dengan sebuah mikrokontroler. Data Acquisition System (DAQ) adalah produk dan / atau proses yang digunakan untuk mengumpulkan informasi untuk dokumen atau menganalisis beberapa fenomena. Sebagai teknologi telah berkembang, jenis proses Data Acquisition System telah disederhanakan dan dibuat lebih akurat, serbaguna, dan dapat diandalkan melalui elektronik peralatan. Peralatan berkisar dari sederhana untuk perekam canggih sistem komputer. seperti sensor yang mengindikasikan temperatur, aliran, tingkat, atau tekanan. Perekam dan data loggers adalah produk yang digunakan dengan sensor untuk dokumen informasi yang berkaitan dengan prosesnya. PLX - DAQ atau Parallax Data Acquisition merupakan add-ons data logger atau data akuisisi pada Excel yang dikembangkan oleh Parallax. Dengan menggunakan add-ons ini semua data dari plant yang dibutuhkan user dapat terekam secara real-time.
Penelitian tentang pengembangan Automated Data Acquisition Sistem Pertanian Hidroponik yang dilakukan sebelumnya oleh Sean Tagle dkk. Pada penelitian tersebut Sistem akusisi data merupakan aspek penting dalam keberhasilan sistem hidroponik sebagai perakitan dan konstruksi membantu secara signifikan dalam penelitian dan analisis sistem. DAQ menunjukkan kinerja menara hidroponik dalam hal suhu udara, suhu air, permukaan air, kelembaban relatif, intensitas cahaya, dan tingkat pH, yang semua ditampilkan secara visual dalam grafik dan diagram yang dihasilkan di Microsoft Excel.
Penelitian serupa dilakukan kembali oleh V. Bagyaveereswaran dkk yang berjudul Desain dari Low Cost Unit portabel DAQ untuk Sel Microbial Fuel didalam penelitiannya ini disimpulkan bahwa sistem ini menyediakan cara yang efisien untuk data yang diperoleh, dan juga di setara dengan akuisisi data menggunakan LabVIEW dan terbukti menguntungkan karena portabilitas dan efisiensi biaya. Unit DAQ yang
diusulkan dengan memperoleh data dari power supply yang diatur standar dan statis menganalisis data dengan nilai-nilai yang benar yang mengakibatkan akurasi tinggi setelah itu dilaksanakan pada Fuel Cell untuk mempelajari karakteristiknya. Sistem ini dapat diperpanjang dengan memperkenalkan konsep IOT untuk mentransfer data real time melalui internet untuk lebih cepat memproses terutama ketika sejumlah besar data harus dianalisis. Hal ini juga dapat digunakan untuk memperoleh data dari pasokan tegangan tinggi dengan modifikasi yang tepat dalam sirkuit.
Penelitian berbeda juga dilakukan S. Swain et al (2018) yang berjudul berdasarkan ethernet data logger untuk detektor gas. DAQ dijelaskan pada bagian ini ialah sebagai pemantau detektor Gas, berdasarkan ethernet Data logger telah dikembangkan untuk memantau parameter yang relevan saat pengujian detektor gas.
Dan menggunakan data logger sebagai tempat penyimpanan. Sistemnya juga sangat bersahabat dan biaya yang efektif bila digunakan untuk detektor gas. Satu keuntungan lagi adalah bahwa hal itu dapat dikomunikasikan melalui port ethernet yang membuatnya mudah diakses oleh pengguna.
2.1.1 PLX-DAQ
PLX-DAQ singkatan dari parallax Data Acqusitions adalah software yang digunakan untuk mencatat data serial yang dikirim oleh arduino uno ke komputer.
Program PLX-DAQ digunakan untuk menampilkan data dari Arduino ke Excel secara langsung. PLX-DAQ dapat menampilkan grafik dan membaca pengukuran.
Setiap Mikrokontroller yang dihubungkan ke sensor dan port serial PC sekarang dapat mengirim data langsung ke Excel. Perangkat Lunak Parallax Data Acquisitions tool (PLX-DAQ) untuk Mikrosoft Excel memperoleh hingga 26 saluran data dari setiap mikrokontroller Parallax dan menjatuhkan angka kedalam kolom begitu hasilnya didapatkan.
PLX-DAQ menyediakan analisis lembar kerja yang mudah dari data yang dikumpulkan dilapangan, analisis laboratorium sensor dan pemantauan peralatan dalam waktu yang nyata. PLX-DAQ adalah alat tambahan Akuisisi data mikrokontroller Parallax untuk Mikrosoft Excel.
PLX-DAQ memiliki fitur berikut:
a. Plot atau grafik data terbaca secara real-time dengan menggunakan Mikrosoft Excel.
b. Merekam hingga 26 kolom data.
c. Menandai data dengan real-time (hh: mm: ss) atau detik sejak reset.
d. Read/write setiap sel pada Worksheet.
e. Read/ tetapkan salah satu dari 4 kotak centang pada kontrol antarmuka.
Syarat pengguna PLX-DAQ yaitu:
a. Mikrosoft Windows 2007-2013.
b. Mikrosoft office/Excel 2007-2013.
Gambar 2.1 Tampilan PLX-DAQ
Jika kita menggunakan Excel untuk menerima data dari port serial kita akan mudah membuat bagan dan grafik yang lebih efektif. Agar arduino ke komputer terhubung ada yang perlu diperhatikan. Pertama di cek baudrate 9600 pada arduino dikarenakan standart baudrate pada komputer 9600 dan otomatis sudah terhubung.
Akan tetapi jika ingin baudrate 19200 pada arduino maka harus di di komputer baudrate yang sesuai dengan yang dibuat agar dapat terhubung.
Setiap perintah yang terdapat di PLX-DAQ juga memiliki program tersendiri dikarenakan PLX-DAQ juga menggunakan program visual basic. Untuk menyambungkan PLX DAQ diperlukan perintah Stamp.Disconnect, karena arduino dan komputer belum terhubung, dan jika sudah terhubung diperlukan perintah
cmdConnect.Caption = "Connect", sementara perintah connect sudah ada di excel.
Dan begitu perintah dari program PLX-DAQ terkirim pada excel maka sudah dapat dijalankan. Perintah Stamp.Baud = cboBAUD agar terhubung baud pada arduino dan excel, perintah Program untuk ports excel. Perintah Stamp.Port = cboPort agar melihat port pada excel dan arduino. Pada saat excel dijalankan akan muncul tombol, apabila tombol pada excel diklik maka perintah yang dijalankan Private Sub Control_Click(). Dan pada saat menjalankan connect pada PLX-DAQ perintah yang dijalankan Private Sub cmdConnect_Click() sehingga tombol connect bisa berfungsi, demikian juga pada saat diklik tombol reset timer perintah yang dijalankan adalah Private Sub cmdResetTimer_Click(), semua tampilan pada plx-daq memiliki perintahnya masing-masing sehingga bisa dijalankan.
2.2 Data Logger
Data logger merupakan suatu alat elektronik yang mencatat data dengan sensor dan sistem instrumen. Biasanya ukuran fisik kecil, menggunakan baterai, portabel, dan dilengkapi dengan mikroprosesor memori internal untuk menyimpan data dari sensor.Salah satu keuntungan memakai data logger adalah kemampuannya secara otomatis mengumpulkan data setiap 24 jam. Sesudah diaktifkan, data logger digunakan dan ditinggalkan untuk mengukur dan merekam informasi selama tahap pemantauan.Hal ini memungkinkan untuk mendapatkan gambaran yang komprehensif tentangkondisi lingkungan yang dipantau.Data logger bekerja dengan adanya masukan menggunakan sensor. Sinyal yang diterima dari sensor ini adalah sinyal analog dan sinyal tersebut harus diubah menjadi bentuk digital dengan menggunakan konverter analog ke digital. Data logger terhubung ke komputer melalui port serial. Sinyal listrik digunakan oleh perangkat lunak logging data yang menganalisis sinyal dan menyimpannya.
2.2.1 Perbedaan Data logger dengan Sistem Data Akuisisi
Istilah logging data dan data akuisisi sering digunakan secara bergantian. Namun, dalam konteks sejarah mereka cukup berbeda. Sebuah data logger adalah sebuah sistem akuisisi data, tetapi sistem akuisisi data tidak selalu merupakan data logger.
Data logger biasanya memiliki sampel rates yang lebih lambat. Sebuah sample rate maksimum 1 Hz dapat dianggap sangat cepat untuk data
logger, namun untuk sistem akuisisi data ini bisa dikatakan sangat lambat.
Data logger secara implisit merupakan perangkat yang berdiri sendiri, sementara sistem data akuisisi harus tetap dihubungkan ke sebuah komputer untuk memperoleh data. Aspek berdiri sendiri dari data logger membutuhkan memori yang digunakan untuk menyimpan data yang diperoleh. Kadang-kadang memori ini sangat besar untuk menampung beberapa hari, atau bahkan berbulan-bulan, rekaman tanpa pengawasan.
Memori ini mungkin ditunjang dengan baterai untuk akses RAM, flash memori atau EEPROM. Sebelumnya data yang dikumpulkan disimpan pada pita magnetik, pita kertas, atau langsung dapat dilihat seperti pada
“strip chart recorder“.
Data logger biasanya dilengkapi dengan Real-Time Clock (RTC) didalamnya sehingga dapat ditampilkan waktu dan tanggal sampling untuk memastikan bahwa setiap data yang dicatat sesuai dengan tanggal dan waktu akuisisi.
Data logger bervariasi macamnya dari single-channel input sederhana hingga instrumen multi-channel yang kompleks. Biasanya, perangkat yang lebih sederhana fleksibilitas pemrogramannya juga kurang.
Beberapa instrumen yang lebih canggih memungkinkan untuk perhitungan cross-channel dan alarm berdasarkan kondisi yang telah ditentukan. Data logger yang terbaru dapat melayani halaman web, yang memungkinkan banyak orang untuk memantau sistem jarak jauh.
Sifat tanpa pengawasan dari aplikasi data logger banyak menyiratkan kebutuhan dalam beberapa aplikasi untuk beroperasi menggunakan sumber listrik DC, seperti baterai. Tenaga surya dapat digunakan untuk melengkapi sumber-sumber daya. Hal ini membuat produsen harus dapat memastikan bahwa data logger yang dipasarkan sangat hemat daya dibandingkan dengan jika menggunakan komputer. Dalam banyak kasus data logger diharuskan untuk bekerja dalam kondisi lingkungan yang ekstrim dimana komputer tidak akan berfungsi sehandal itu.
Sifat tanpa pengawasan juga menyatakan bahwa data logger harus sangat dapat diandalkan. Karena data logger dapat beroperasi untuk waktu yang lama tanpa henti dengan sedikit atau tanpa pengawasan manusia, dan dapat dipasang di lokasi kasar atau terpencil, sangat penting bahwa selama data logger memiliki daya, alat tersebut tidak akan gagal untuk mengumpulkan data dalam situasi apapun.
Data logger bekerja dengan adanya masukan menggunakan sensor, Sinyal yang diterima dari sensor ini adalah sinyal analog dan sinyal tersebut harus diubah menjadi bentuk digital dengan menggunakan konverter analog ke digital. Data logger terhubung ke komputer melalui port serial. Sinyal listrik digunakan oleh perangkat lunak logging data yang menganalisis sinyal dan menyimpannya.Pengambilan data logger menggunakan perangkat lunak Parallax Data Acquisition tool (PLX-DAQ) untuk Microsoft Excel memperoleh hingga 26 saluran data dari setiap mikrokontroler Parallax dan masukkan angka-angka ke dalam kolom begitu mereka tiba.
PLX-DAQ menyediakan analisis lembar kerja yang mudah dari data yang dikumpulkan di lapangan, analisis laboratorium sensor dan pemantauan peralatan secara real time. PLX-DAQ adalah alat tambahan akuisisi data mikrokontroler Parallax untuk Microsoft Excel. Mikrokontroler ini terhubung ke sensor apa pun dan port serial PC dapat mengirim data langsung ke Excel.
2.3 Efisiensi Daya
Efisiensi adalah kemampuan menjalankan tugas dengan baik dan tepat (dengan tidak membuang waktu, tenaga, biaya). Arti istilah efisiensi energi adalah bagian energi yang disalurkan menjadi proses yang berguna. Bahwa energi akan terasa manfaatnya ketika energi tersebut berubah bentuk menjadi energi lain, seperti energi listrik akan terasa manfaatnya jika berubah menjadi cahaya,gerak,panas atau bentuk energi yang lainnya. Daya adalah jumlah energi yang diserap atau dihasilkan dalam sebuah sirkuit/rangkaian. Sumber energi seperti tegangan listrik akan menghasilkan daya listrik sedangkan beban yang terhubung dengannya akan menyerap daya listrik tersebut. Dengan kata lain, Daya listrik adalah tingkat konsumsi energi dalam sebuah sirkuit atau rangkaian listrik. Kita mengambil contoh Lampu Pijar dan Heater (Pemanas), Lampu pijar menyerap daya listrik yang
diterimanya dan mengubahnya menjadi cahaya sedangkan Heater mengubah serapan daya listrik tersebut menjadi panas. Semakin tinggi nilai Watt-nya semakin tinggi pula daya listrik yang dikonsumsinya. Dalam rumus perhitungan, Daya Listrik biasanya dilambangkan dengan huruf “P” yang merupakan singkatan dari Power.
Sedangkan Satuan Internasional (SI) Daya Listrik adalah Watt yang disingkat dengan W. Watt adalah sama dengan satu joule per detik (Watt = Joule / detik). Dalam penggunaan perlalatan elektronika pasti ditemukan kehilangan daya. Kehilangan daya diakibatkan karena dilepaskan dalam bentuk lain yaitu panas, cahaya dan lain lain. Perbandingan antara daya yang masuk dengan daya yang keluar disebut dengan efisensi daya. Simbol Yunani Eta "η" biasanya digunakan untuk mewakili
"Efisiensi." Adapaun persamaan efisensi daya adalah sebagai berikut.
η
(2.1)
diamana : = Daya output (Watt) = Daya Input (Watt) η = Efisiensi (%)
2.4 Boost Converter
Boost converter berguna untuk mengubah tegangan masukan yang rendah ke tegangan keluaran yang tinggi (penaik tegangan). Konverter ini bekerja secara periodik saat saklar terbuka dan tertutup. Untuk konverter ini, parameter yang dibutuhkan untuk dapat memperoleh rangkaiannya terdiri dari beberapa komponen yaitu saklar daya, dioda frekuensi tinggi, induktor, kapasitor, dan beban resistor.
Saklar yang dipakai harus mempunyai respon yang cepat saat keadaan on dan off.
Saklar yang dapat digunakan adalah saklar semikonduktor seperti MOSFET .
Gambar 2.2 Boost Converter
2.4.1 Prinsip Kerja Boost Converter
Kemampuan boost converter untuk menaikan tegangan dc berkaitan dengan prinsip switch duration ( ton dan toff switch ). Saat saklar atau switch mosfet pada kondisi tertutup (ton), arus akan mengalir ke induktor sehingga menyebabkan energi akan tersimpan di induktor. Saat saklar mosfet terbuka (toff), arus induktor ini akan mengalir menuju beban melewati dioda sehingga energi yang tersimpan di induktor akan menurun. Jika dilihat pada Gambar 2.3 Pada saat toff, beban akan disuplai oleh tegangan sumber ditambah dengan tegangan induktor yang sedang melepaskan energinya. Kondisi ini yang menyebabkan tegangan keluaran menjadi lebih besar dibandingkan dengan tegangan masukannya. Rasio antara tegangan keluaran dan tegangan masukan konverter ini sebanding dengan rasio antara periode penyaklaran dan waktu pembukaan saklar.
a)Saklar ON b Saklar OFF Gambar 2.3 prinsip kerja boost converter
Dalam Operasionalnya, terdapat dua mode operasi untuk boost converter, yaitu Continuous Conduction Mode (CCM) dan Discontinuous Conduction Mode (DCM).
Pada continuous mode, arus induktor tidak pernah jatuh ke nol dalam semua siklus pensaklaran. Sedangkan untuk discontinuous mode, arus pada induktor akan jatuh ke nol sebelum selesai satu periode pensaklaran.
2.5 Mikrokontroler Arduino
Mikrokontroler adalah IC (Integrated Circuit) single chip yang didalamnya terkandung RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), mikroprosesor, dan piranti I/O (Input/Output) yang saling terkoneksi, serta dapat deprogram berulang kali, baik ditulis atau dihapus. Ada banyak jenis mikrokontroler yang masing-masing memiliki series sendiri.
Arduino adalah salah satu mikrokontroler yang paling banyak digunakan, dan dikatakan sebagai platform dari physical computing yang bersifat open source.
Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi juga kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan Integrated Development Envirinment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload kedalam memory mikrokontroler. Arduino berevolusi menjadi platform karena menjadi pilihan dan acuan. Secara umum Arduino terdiri dari dua bagian, yaitu :
1. Hardware; papan input/output (I/O)
2. Software; software arduino meliputi IDE untuk menulis program, driver untuk koneksi dengan computer, contoh program dan library untuk pengembangan program.
Adapun bagian-bagian papan arduino :
Pin input/output digital
Berfungsi sebagai input atau output, dapat diatur oleh program. Khusus untuk 6 buah pin 3,5,6,9,10 dan 11 dapat berfungsi sebagai pin analog output yang tegangan outputnya dapat diatur. Nilai sebuah pin output analog dapat deprogram antara 0-255, hal ini mewakili nilai tegangan 0-5V.
USB
Konektor USB berfungsi untuk :
- Memuat program dari komputer ke dalam papan - Komunikasi serial antara papan dan computer - Memberi daya listrik kepada papan arduino
Sambungan SV1
Sambungan atau jumper memilih sumber daya papan, apakah dari sumber eksternal atau menggunakan USB.
Q1-Kristal
Jika mikrokontroler dianggap sebagai otak, maka Kristal adalah jantungnya karena komponen ini menghasilkan detak-detak yang dikirim kepada mikrokontroler agar melakukan sebuah operasi untuk setiap detaknya. Kristal dipilih yang berdetak 16 juta kali perdetik (16MHz). Tombol reset untuk memulai program dari awal.
In-Circuit Serial Programming (ICSP)
Port ICSP memungkinkan pengguna untuk memprogram mikrokontroler secara langsung, tanpa melalui bootloader.
IC-Mikrokontroler Atmega
Komponen utama dari papan Arduino, didalamnya terdapat CPU, ROM dan RAM. Papan arduino dapat diberikan tegangan DC antara 9-12V. Program dapat membaca nilai sebuah pin input antara 0-1023, hal itu mewakili nilai tegangan 0- 5V.
Software Arduino
Software arduino yang akan digunakan adalah driver dan IDE. IDE arduino adalah software yang canggih ditulis dengan java. IDE arduino terdiri dari : - Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan
mengedit program dalam bahasa processing
- Compiler, sebuah modul mengubah kode program menjadi kode biner
- Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari computer kedalam memori didalam arduino. (Siswo & Anggoro, 2015)
Sebuah perangkat yang dibutuhkan untuk melakukan proses pengontrolan dari Buck Boost Converter yang akan digunakan untuk proses menaikkan dan menurunkan tegangan berdasarkan sinyal PWM (pulse width modulation) yag akan menghasilkan Duty Cycle. Disini mikrokontroller yang dipakai adalah Arduino.
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang.
Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri.Anda bisa membeli papan-papan elektronik yang telah dirakit sepenuhnya di beberapa toko-toko elektronik, namun orang-orang juga bisa mendownload skematiknya dan merancang sendiri papan tersebut.Selama bertahun- tahun tim Arduino meningkatkan desain papan dan merilis beberapa versi baru.
Beberapa bentuk-bentuk arduino ditunjukkan pada gambar 2.4
Gambar 2.4 Jenis-Jenis Arduino
Mereka mungkin berbeda dalam penampilan mereka, tetapi mereka memiliki banyak kesamaan, dan dapat memprogram mereka semua dengan alat dan library yang sama. Selain papan resmi, Anda juga dapat menemukan berbagai tiruan Arduino yang tak terhitung jumlahnya di internet. Semua orang diperbolehkan untuk menggunakan dan mengubah desain papan asli, dan banyak orang membuat versi mereka sendiri dari papan Arduino, misalnya Freeduino, Seeduino, Boarduino, dan Paperduino yang papan sirkuitnya berupa kertas. Sebuah papan Arduino seperti Uno, Duemilanove, atau Diecimila, membutuhkan Kabel USB untuk menghubungkan Arduino ke komputer, sebuah LED, dan IDE Arduino. Untuk menghubungkan Arduino ke komputer, hanya memerlukan kabel USB. Kemudian dapat menggunakan koneksi USB untuk berbagai tujuan :
• Mengupload software baru pada papan.
• Berkomunikasi dengan papan Arduino dari komputer Anda.
• Menyalurkan daya ke dalam papan Arduino.
Sebagai perangkat elektronik, Arduino membutuhan daya (power). Salah satu cara untuk menghubungkan daya dengan papan Arduino adalah dengan menghubungkannya ke port USB komputer, akan tetapi hal bukan solusi yang baik dalam beberapa kasus. Beberapa proyek tidak memerlukan komputer untuk menjalankannya, dan akan terasa berlebihan untuk menyalakan sebuah komputer dan menggunakan dayanya hanya untuk menyalakan Arduino. Port USB juga hanya memberikan 5 volt, dan kadang-kadang Anda membutuhkan lebih banyak daya.
Pada bagian gambar 2.4, ada terdapat beberapa soket (disebut juga dengan pin, karena internal mereka terhubung ke pin di mikrokontroler) terkait dengan power supply :
• Menggunakan pin berlabel 3,3 V dan 5V, terdapat daya perangkat eksternal terhubung ke Arduino dengan 3,3 volt atau 5 volt.
• Dua pin berlabel Gnd memungkinkan yang perangkat eksternal untuk berbagi kesamaan dengan Arduino.
• Beberapa proyek bersifat portabel, sehingga akan menggunakan pasokan listrik portabel seperti baterai. Dapat menghubungkan sumber daya eksternal seperti baterai ke Vin dan Gnd soket. Jika dihubungkan adaptor AC ke colokan (soket) listrik Arduino, maka dapat menyalurkan tegangan dari adaptor melalui pin ini.
•Pada bagian kanan bawah papan, ada enam pin input analog A0 - A5. Sehingga dapat menggunakannya untuk menghubungkan sensor analog ke Arduino.
• Sementara untuk mengambil data sensor dan mengubahnya menjadi angka antara 0 dan 1023. Di bagian atas papan ada 14 pin digital IO bernama D0 - D13.
Dapat menggunakan pin-pin untuk input atau output digital, sehingga dapat menghidupkan dan mematikan LED. Pin-pin tersebut (D3, D5, D6, D9, D10, dan D11) juga dapat bertindak sebagai input/output analog. Dalam mode ini, mereka mengkonversi dari 0 sampai 255 angka digital menjadi tegangan analog. Semua pin ini dihubungkan ke mikrokontroler. Mikrokontroler menggabungkan CPU dengan beberapa fungsi periferal seperti saluran I/O. Ada banyak jenis mikrokontroler yang tersedia, tetapi biasanya Arduino dilengkapi dengan ATmega328 atau ATmega168.
Keduanya adalah mikrokontroler 8-bit yang diproduksi oleh sebuah perusahaan bernama Atmel. Meskipun komputer modern memuat program dari hard drive, mikrokontroler biasanya harus diprogram terlebih dahulu. Itu berarti harus memuat perangkat lunak ke mikrokontroler melalui kabel. Hanya perlu mengunggahnya ke dalam mikrokontroler sekali saja. Program tersebut akan tetap berada di dalam mikrokontroler sampai mendapat program baru. Setiap kali memberikan suplai listrik ke Arduino, program yang ada dalam mikrokontroler akan disimpan dalam mikrokontroler dan dijalankan secara otomatis. Jika menekan tombol reset pada Arduino, semuanya akan diinisialisasi ulang. Program yang telah disimpan tidak akan hilang, namun berjalan dari awal.
2.6 Data Logger Shield
Data logger shield merupakan shield yang digunakan untuk melakukan penyimpanan data (data logging) pada SD Card, dimana shield ini kompetibel dengan Arduino Uno, Duemilanove, Diecimila, Leonardo, Mega R3/Mega ADK.
Shield ini dilengkapi dengan RTC (Real Time Clock) yang digunakan untuk mengetahui waktu penyimpanan data yang dilakukan.
Gambar 2.5 Data Logger Shield
2.7 Sensor Arus dan Tegangan
Sensor adalah perangkat yang merespon secara elektrik pada perubahan fisis.
Umumnya sensor akan membaca suatu besaran fisis (analog) dan diubah ke besaran listrik (analog). Salah satu dari peripheral pada mikrokontroller yaitu analog to digital converter (ADC) yang menghubungkan antara analog dan digital. Pada Arduino Uno, ada enam input analog yang berfungsi untuk mencuplik tegangan pada pin dan dibandingkan dengan tegangan referensi. Ada dua pilihan tegangan referensi dalam Arduino Uno yaitu 5 volt dan 3.3 volt. Tegangan referensi lebih rendah juga dapat diatur pada pin Aref, untuk resolusi pembacaan yang lebih tinggi.
2.7.1 Sensor Arus
Sensor arus digunakan untuk mengukur arus listrik melewati titik tertentu pada waktu tertentu. Allegro ACS712 menjadi solusi ekonomis dan tepat untuk sensor arus AC atau DC dalam sistem industri, komersial, dan komunikasi.
Perangkat ini terdiri dari rangkaian sensor Hall linear yang presisi. Arus yang diterapkan yang mengalir melalui jalur konduksi tembaga ini menghasilkan medan
magnet yang dibacaoleh IC Hall terintegrasi dan diubah menjadi tegangan proporsional.
Gambar 2.6 Sensor Arus ACS712
2.7.2 Sensor Tegangan
Komponen sensor tegangan adalah 2 buah resistor yang dipasangkan secara seri. Sensor tegangan ini berupa pembagi tegangan. Tegangan yang dihasilkan masih harus berada pada range 0 – 5volt agar dapat terbaca pada pin analog mikrokontroler.
Gambar 2.7 Modul Sensor Tegangan
2.8 LCD (Liquid Crystal Display)
Liquid Crystal Display (LCD) adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD 16x2 terdiri dari dua bagian, yang pertama merupakan panel LCD sebagai media penampil informasi dalam bentuk huruf/angka dua baris, masing–masing baris bisa menampung 16 karakter.
Gambar 2.8 LCD (Liquid Crystal Display)
BAB 3
PERANCANGAN SISTEM
3.1 Jenis Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah yang diajukan, penelitian ini menggunakan pendekatan eksperimen,karena data yang diperlukan bersifat data yang diambil langsung dari objek penelitian. Data dari variabel yang didapatkan akan dianalisis secara deskriptif kuantitatif, dan akan dijadikan sebagai bahan analisis sekaligus menjadi kesimpulan akhir penelitian.
3.2 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan mulai pada bulan Mei 2020 sampai dengan Juli 2020, dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Digital Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Pengambilan data dilakukan pada waktu siang hari.
3.3 Diagram Blok
Diagram Blok merupakan dasar dari sistem rangkaian yang menggambarkan sistem kerjanya beserta fungsi-fungsinya. Berikut diagram blok sistem yang telah dirancang pada gambar 3.1 dibawah ini:
Gambar 3.1 Diagram Blok
3.3.1 Penjelasan Fungsi Tiap Blok Dari Diagram Blok
1. Baterai 12V : Sebagai sumber energi rangkaian sistem.
2. Blok Dc To Dc Converter : Alat untuk menaikkan tegangan dari 12V sampai 380V diukur oleh sensor Tegangan.
3. Blok Sensor Arus : Sebagai sensor untuk mengukur arus pada input output rangkaian.
4. Blok Sensor Tegangan : Sebagai sensor untuk mengukur tegangan input dan output pada rangkaian.
5. Blok Arduino : Mikrokontroller yang digunakan sebagai
penyaluran otomatis dan komunikasi Visual Basic dengan excel.
6. Blok LCD 16 x 2 : Sebagai display untuk menampilkan
tegangan dan arus yang keluar serta display tegangan pada baterai.
7. Blok PLX-DAQ : Sebagai monitoring data dari arduino yang telah diterima dan akan tersambungkan melalui aplikasi Visual Basic sehingga dapat ditampilkan pada PC melalui aplikasi Microsoft Excel.
3.4 Uji Coba Rangkaian Per Block 3.4.1 Baterai
Berikut adalah spesifikasi baterai yang digunakan dalam penelitian : Jenis baterai : Valve regulated lead acid battery
Merk baterai : KIJO JM12-100 Nominal tegangan : 12 Volt
Kapasitas : 100 Ah
Dimensi : 330(L)x 172(W)x 220(H) x 228(TH) mm
Berat : 30 kg
Resistansi internal : 4,9
Metode Pengisian(25℃) : Arus pengisian maksimum 40 - cycle use
Tegangan : 14,4 V hingga 15,0 V - float use
Tegangan : 13,5 V hingga 13,8 V
Gambar 3.2 Lead Acid Battery
3.5 Rangkaian LCD
Penampilan data yang digunakan dalam penelitian ini adalah LCD 16X2.
Display LCD 16x2 memiliki 2 baris yang mampu memuat 16 karakter.
Rangkain dari LCD ini dihubungkan ke pin digital Arduino dan dapat diatur kecerahannya dengan potensiometer. Berikut adalah rangkaian LCD 16X2 pada penelitian ini.
Gambar 3.3 Rangkaian LCD
3.6 Rangkaian Sensor Arus
Sensor arus yang digunakan dalam rangkaian ini adalah ASC712 5A Sensor ini memiliki pembacaan dengan ketepatan yang tinggi, karena didalamnya terdapat rangkaian low-offset linear Hall dengan satu lintasan yang terbuat dari tembaga. Cara kerja sensor ini adalah arus yang dibaca mengalir melalui kabel tembaga yang
terdapat didalamnya yang menghasilkan medan magnet yang di tangkap oleh integrated Hall IC dan diubah menjadi tegangan proporsional. Berikut rangkaian ACS712 . Pada gambar 3.4 dapat dilihat sensor arus ACS712 memiliki 5 pin, 2 pin terhubung dengan sumber tegangan VAC dan 3 pin terhubung dengan arduino. Tiga pin sensor arus yang terhubung dengan arduino adalah pin Vcc, pin out, dan pin ground. Pin Vcc terhubung dengan pin +5V pada arduino, pin out terhubung dengan pin analog A0 pada arduino, dan pin ground sensor terhubung pada pin ground arduino. Sensor arus 5 A ini merupakan modul sensor untuk mendeteksi besar arus yang mengalir lewat terminal blok menggunakan current sensor yang memanfaatkan efek Hall. Besar arus maksimum yang dapat dideteksi sebesar 5A di mana tegangan pada pin keluaran akan berubah secara linear mulai dari 2,5 Volt (½×VCC, tegangan catu daya VCC = 5V) untuk kondisi tidak ada arus hingga 4,5V pada arus sebesar +5A atau 0,5V pada arus sebesar −5A(positif/negatif tergantung polaritas, nilai di bawah 0,5V atau di atas 4,5V dapat dianggap lebih dari batas maksimum). Perubahan tingkat tegangan berkorelasi linear terhadap besar arus sebesar 185mV / Ampere.
Berikut adalah rangkaian sensor arus pada penelitian ini:
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Arus
3.7 Rangkaian Sensor tegangan
Sensor tegangan yang digunakan dalam penelitian ini adalah rangkaian pembagi tegangan. Rangkaian pembagi tegangan terdiri atas tiga resistor yang dihubungkan seri dan pararel kemudian dibaca oleh pin analog pada Arduino.
Rangkaian pembagi tegangan ini berfungsi untuk membagi tegangan atau
mengurangi tegangan yang masuk pada arduino (range 0 hinga 5 volt) sehingga tidak merusak arduino. Dalam penelitian ini resistor yang digunakan adalah 3 buah resistor 10kΩ yang di hitung secara seri hasilnya (20kΩ) dan dihitumg pararel hasilnya (50kΩ) sehingga range tegangan yang mampu dan masih aman bagi arduino adalah 0 hingga 3.57 Volt. Alasan kenapa ada resistor yang dipararelkan dikarenakan hambatan resistor yang yang diinginkan tidak ada/habis maka dipararelkan agar sesuai dengan kebutuhan. Rangkaian pembagi tegangan ini ditambahkan buffer berupa kapasitor sebagai penyaring noise, agar sinyal AC yang masuk dapat disaring keground, dikarenakan sensor tegangan mengukur tegangan DC. Berikut adalah rangkaian tegangan pada penelitian ini:
Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Tegangan
3.8 Rangkaian Data Logger Shield
Data logger merupakan data penyimpanan ke external memory atau ke SD Card, penggunaan data logger ini biasanya untuk menganalisa/mendapatkan data dari suatu kondisi di tempat tertentu. Selain data logger, modul ini juga langsung ada RTC (Real Time Clock) untuk pencatat waktu. Konfigurasi data logger dengan arduino menggunakan koneksi SPI, maka untuk pin di arduino UNO bisa menggunakan pin sebagai berikut:
MOSI - pin 11 MISO - pin 12 CLK - pin 13
CS - pin 10
Gambar 3.6 Rangkaian Data Logger Shield
3.9 Perancangan PLX-DAQ
PLX-DAQ adalah software yang digunakan penulis untuk mencatat data serial yang dikirim oleh arduino ke computer (Parallax,2012). Berikut contoh format data serial yang dikirimkan agar PLX-DAQ mencatat data di microsoft excel sesuai keinginan.
Untuk memakainya pertama-tama harus menentukan baudrate yang akan digunakan, baudrate itu harus dicocokkan dengan baudrate [ada program PLX-DAQ], sebagai contoh jika pada arduino dikonfigurasi baudrate dengan nilai 9600, maka pada software PLX-DAQ juga harus menggunakan baudrate yang sama.
Gambar 3.7 Perancangan program PLX-DAQ
Label digunakan untuk menentukan header pada kolom, untuk pindah ke kolom selanjutnya digunakan tanda koma (,) sebagai contoh ketika ingin menulis waktu pada kolom pertama dan suhu pada kolom kedua dan kelembaban di kolom ketiga, maka penulisannya adalah sebagai berikut: Serial.println (“LABEL,Time,Started Time, Register valueLABEL”); dari kode tersebut maka akan didapat hasil sebagai berikut:
Gambar 3.8 Perancangan kolom excel PLX-DAQ
Untuk penulisan data, digunakan DATA, TIME, setelah itu dilanjutkan dengan print serial data yang diinginkan sesuai dengan headernya. Waktu akan selalu muncul didepan, barulah setelah itu data-data yang lainnya, sebagai contoh jika menggunakan label seperti diatas sebagai contoh, kita menggunakan header diatas, maka penulisan kodenya adalah sebagai berikut:Serial.println("LABEL,Time,Started Time, Register value"); Serial.println("RESETTIMER"); Tanda (,) digunakan untuk pindah ke kolom selanjutnya pada baris yang sama, sedangkan Serial.println digunakan sebagai penanda bahwa baris tersebut cukup sampai disitu dan pindah ke baris selanjutnya.
3.10 Rangkain Arduino
Mikrokontroler yang digunakan dalam rangkaian ini adalah Arduino nano.
Arduino nano dalam rangkaian ini berfungsi sebagai pengontrol jalannya rangkaian.
Gambar 3.9 Rangkaian arduino
Berikut adalah rangkaian keseluruhan pada penelitian ini:
Gambar 3.10 Rangkaian Keseluruhan
Berikut adalah board dari skematik yang telah dirancang untuk penelitian ini:
Gambar 3.11 Board Eagle
Gambar 3.12 Rangkaian pada PCB
3.11 Diagram Alir (FlowChart)
Gambar 3.13 Diagram Alir (Flowchart)
Diagram alir diatas menunjukkan cara kerja dari sistem, cara kerja berdasarkan diagram alur tersebut sebagai berikut: Ketika sistem dimulai, dilakukan inisialisasi
start
Inisiasi pin arduinoLCD,sensor, Dc to dc converter
η 𝑃𝑜𝑢𝑡
𝑃𝑖𝑛 Proses tampilan PLX-DAQ dan
pembacaan sensor arus dan tegangan
PLX-DAQ
PC Microsoft Excel
sistem yang berupa set point, setelah itu sensor arus dan tegangan akan membaca nilai dari arus dan tegangan yang ada pada objek (Dc to Dc Converter), nilai dari kedua sensor tersebut akan ditampilkan pada PLX-DAQ dan dilakukan perhitungan nilai efisiensi dari hasilnya otomatis.
BAB 4
PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
4.1 Pengujian Sensor Arus
Pengujian sensor arus menggunakan ACS712 dengan program berikut.
Gambar 4.1 Program Pengujian Sensor Arus
Pembacaan dari sensor arus ACS712 ini berupa sinyal analog pada pin analog Arduino yang terdapat ADC (analog to digital converter) dengan resolusi 10 bit yang dipresentasikan dalam range nilai 0 – 1023. Sensor ACS712 memiliki offset atau nilai awal. ketika sensor arus belum dihubungkan ke rangkaian. Offset yang dimiliki oleh ACS712 yang digunakan dalam penelitian ini yaitu 443. Nilai analog ACS712 akan berubah sesuai dengan arus yang dialirkan dan bias dari rangkaian.
Bila ACS712 dihubungkan dalam keadaan bias maju (sesuai dengan pin +IP dan – IP) maka nilai analog yang dihasilkan akan bertambah, sedangkan jika dihubungkan dalam keadaan bias balik maka nilai analog yang dihasilkan akan berkurang. Dalam penelitian ini memakai sensor arus versi ACS712-5A dengan range yang mampu dibaca adalah – 5 A hingga 5 A. Sensor arus ACS712-5A memiliki sensitivitas 0,085 V dan resolusi yang lebih bagus daripada versi lainnya. Dengan demikian dapat dihitung arus yang mengalir pada sensor dengan persamaan
Arus (ADC - ffset) x Tegangan Referensi
1023 x 1
Sensitivitas
Pengujian sensor arus dilakukan untuk mengetahui performansi arus ACS712 dan memastikan ke akurasiannya dengan pembaca arus menggunakan multimeter.
Pengujian dilakukan menggunakan tegangan masukan dari power supply yang tetap tegangannya dan dipasangkan beban yang divariasikan.
Tabel 4.1 Data hasil pengujian sensor arus sebelum kalibrasi
Pengujian ke-
Hambatan Multimeter
Bacaan Sensor
Arus
rror
% Error
(A) Sebelum
Kalibrasi (A)
(A)
1 0,39 13,79 13,65 0,14 1,01
2 1 8,35 7,85 0,5 5,98
3 2,2 4,57 4,11 0,46 10,06
4 3,2 3,19 3,65 0,46 14,42
5 4 2,6 3,22 0,62 35,38
6 5 2,19 2,53 0,34 15,52
7 6 1,9 2,11 0,21 11,05
8 7 1,63 2,01 0,38 23,31
9 8 1,5 1,95 0,45 30
10 9 1,42 1,88 0,46 32,39
11 10 1,33 1,67 0,34 25,56
12 12 1,26 1,38 0,12 9,52
13 18 0,66 0,9 0,24 31,81
Rata- rata 0,334 21,21
Tabel 4.2 Data hasil pengujian sensor arus setelah kalibrasi
Pengujian ke-
Hambatan
() Multimeter (A)
Bacaan Sensor Arus
Sesudah Kalibrasi
(A)
Error
(A) % Error
1 0,39 13,79 13,6 0,13 1,37
2 1 8,35 8,31 0,04 0,47
3 2,2 4,57 4,6 0,03 0,65
4 3,2 3,19 3,2 0,01 0,31
5 4 2,6 2,57 0,03 1,15
6 5 2,19 2,16 0,03 1,36
7 6 1,9 1,93 0,03 1,57
8 7 1,63 1,65 0,02 1,22
9 8 1,5 1,53 0,03 2
10 9 1,42 1,4 0,02 1,4
11 10 1,33 1,35 0,02 1,5
12 12 1,26 1,24 0,02 1,58
13 18 0,66 0,71 0,03 4,78
Rata- rata 0,0367 1,794
Gambar 4.2 Kurva Kalibrasi Sensor Arus
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 5 1 0 1 5 2 0
ARUS
HAMBATAN
KALIBRASI SENSOR ARUS
Sesudah Kalibrasi Sesudah Kalibrasi Multimeter
4.2 Pengujian Sensor Tegangan
Pengujian sensor tegangan menggunakan rangkaian pembagi tegangan dengan program berikut.
Gambar 4.3 Pengujian sensor tegangan
Pembacaan dari sensor tegangan ini berupa sinyal analog pada pin analog Arduino yang terdapat ADC (analog to digital converter) dengan resolusi 10 bit yang dipresentasikan dalam range nilai 0 – 1023 dari 0 hingga 5 Volt. Pembagi tegangan berfungsi untuk memperluas range pembacaan tegangan supaya tidak merusak mikrokontroller. Dalam penelitian ini menggunakan resistor 670 k dan 10 k
hingga tegangan maksimal yang mampu dibaca adalah 5 Volt. Dengan begitu dapat dihitung LSB (least significant bit) atau skala sensor tegangan yang mempresentasikan tiap perubahan 1 nilai analog yaitu
LSB Tegangan Referensi
1023 x R1+R2
R2 LSB 5 Volt
1023 x 0 k +10 k
10 k 0.332Volt
Pengujian sensor tegangan dilakukan untuk menguji pembacaan sensor tegangan yang dibandingkan dengan pembacaan menggunakan multimeter. Pengujian ini
dilakukan sebanyak 15 kali percobaan dengan menggunakan tegangan masukan dari power supply variabel.
Tabel 4.3 Data hasil pengujian sensor tegangan sebelum kalibrasi
Multimeter Sensor ADC Error % Error
40 41,24 121 1,24 3,1
60 61,96 179 1,96 3,26
80 83,34 237 3,34 4,17
100 104,19 302 4,19 4,19
120 124,94 360 4,94 4,11
140 144,76 424 4,76 3,4
160 164,93 483 4,93 3,08
180 184,19 539 4,19 2,32
200 204,26 604 4,26 2,13
220 224,34 665 4,34 1,97
240 245,59 728 5,59 2,32
260 264,84 788 4,84 1,86
280 286,19 851 6,19 2,21
300 305,19 911 5,19 1,73
320 327,98 976 7,98 2,49
Rata-rata 4,52 2,82
Tabel 4.4 Data hasil pengujian sensor tegangan setelah kalibrasi
Multimeter Sensor ADC Error % Error
40 40,2 121 0,2 0,5
60 59,01 179 0,99 1,65
80 82,01 237 2,01 2,51
100 98,97 302 1,03 1,03
120 117,8 360 2,2 1,83
140 139,23 424 0,77 0,55
160 162,34 483 2,34 1,46
180 178,22 539 1,78 0,98
200 198,03 604 1,97 0,98
220 217,98 665 2,02 0,91
240 237,93 728 2,07 0,86
260 262,34 788 2,34 0,9
280 281,79 851 1,79 0,63
300 302,52 911 2,52 0,84
320 317,77 976 2,23 0,69
Rata-rata 1,75 1,088
Dari data diatas diperoleh data kesalahan atau error yaitu sebesar 1,088 %, persentasi kesalahan dalam pengukuran tegangan pada alat monitoring ini masih dapat dikategorikan sebagai alat ukur tegangan yang presisi.
Gambar 4.4 Kurva Kalibrasi Sensor Tegangan
4.3 Pengujian LCD1602
Pada pengujian LCD (Liquid Cristal Display) bertujuan untuk mengetahui LCD dapat berjalan dengan baik. Pengujian pada LCD dengan melakukan penulisan karakter ke LCD.
Gambar 4.5 Program pengujian LCD 1602
0 50 100 150 200 250 300 350
0 200 400 600 800 1000 1200
Tegangan
ADC
Kalibrasi Sensor Tegangan
Multimeter Sebelum Kalibrasi Setelah Kalibrasi
4.4 Pengujian Data logger
Data Logger Shield adalah perangkat yang memiliki fungsi sebagai media penghubung antara mikrokontroler Arduino Uno dengan SD Card, dimana pada data logger shield terdapat SD Card slot dan RTC (Real Time Clock) menggunakan Deek- Robot Data Logger. Pada Pengujian Data Logger bertujuan untuk mengetahui apakah Data logger bekerja dengan baik , Listing Programnya adalah :
void setup() { Serial.begin(9600);
while (!Serial) { ;
}
Serial.print("Initializing SD card...");
if (!SD.begin(chipSelect)) {
Serial.println("Card failed, or not present");
// don't do anything more:
return;
}
Serial.println("card initialized.");
}
void loop() {
String dataString = "";
for (int analogPin = 0; analogPin < 4; analogPin++) { int sensor = analogRead(analogPin);
if (sensor == 0) sensor = 512;
dataString += String(sensor);
if (analogPin < 3) { dataString += " , ";
} }
File dataFile = SD.open("datalog.txt", FILE_WRITE);
if (dataFile) {
dataFile.println(dataString);
dataFile.close();
Serial.println(dataString);
} else {
Serial.println("error opening datalog.txt");
} }
Gambar 4.6 Serial monitor Data logger
4.5 Pengujian LCD dengan RTC
Pada Pengujian LCD dengan RTC bertujuan untuk mengetahui apakah LCD dan RTC bekerja dengan baik. Listing Programnya adalah :
#include <LiquidCrystal.h>
#include <Wire.h>
#include "RTClib.h"
const int rs = 8, en = 9, d4 = 4, d5 = 5, d6 = 6, d7 = 7;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
RTC_DS1307 rtc;
void setup () { Serial.begin(9600);
lcd.begin(16, 2);
#ifdef AVR Wire.begin();
#else
Wire1.begin(); // Shield I2C pins connect to alt I2C bus on Arduino Due
#endif rtc.begin();
if (! rtc.isrunning()) {
Serial.println("RTC is NOT running!");
rtc.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));
}
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Data Logger");
delay(2000);
lcd.clear();
}
void loop () {
DateTime now = rtc.now();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print(now.day(), DEC);
lcd.print('/');
lcd.print(now.month(), DEC);
lcd.print('/');
lcd.print(now.year()-2000, DEC);
lcd.print(' ');
lcd.print(now.hour(), DEC);
lcd.print(':');
lcd.print(now.minute(), DEC);
lcd.print(':');
lcd.print(now.second(), DEC);
delay(3000);
}
Gambar 4.7 Pengujian RTC dengan LCD
4.6 Pengujian LCD, RTC, dan Data logger
Pada Pengujian LCD, RTC dan Data logger bertujuan untuk mengetahui apakah LCD, RTC dan Data logger bekerja dengan baik. Listing Programnya adalah :
#include <LiquidCrystal.h>
#include <Wire.h>
#include <SPI.h>
#include <SD.h>
#include "RTClib.h"
const int rs = 8, en = 9, d4 = 4, d5 = 5, d6 = 6, d7 = 7;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
const int chipSelect = 10;
RTC_DS1307 rtc;
void setup () { Serial.begin(9600);
lcd.begin(16, 2);
#ifdef AVR Wire.begin();
#else
Wire1.begin(); // Shield I2C pins connect to alt I2C bus on Arduino Due
#endif rtc.begin();
if (! rtc.isrunning()) {
Serial.println("RTC is NOT running!");
// following line sets the RTC to the date & time this sketch was compiled rtc.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));
}
if (!SD.begin(chipSelect)) { lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Card failed");
return;
}
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Data Logger");
delay(2000);
lcd.clear();
}
void loop () {
DateTime now = rtc.now();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print(now.day(), DEC);
lcd.print('/');
lcd.print(now.month(), DEC);
lcd.print('/');
lcd.print(now.year()-2000, DEC);
lcd.print(' ');
lcd.print(now.hour(), DEC);
lcd.print(':');
lcd.print(now.minute(), DEC);
lcd.print(':');
lcd.print(now.second(), DEC);
String dataString = "";
for (int analogPin = 0; analogPin < 4; analogPin++) { int sensor = analogRead(analogPin);
if (sensor == 0) sensor = 512;
dataString += String(sensor);
if (analogPin < 3) { dataString += ",";
} }
File dataFile = SD.open("datalog.txt", FILE_WRITE);
if (dataFile) {
dataFile.println(dataString);
dataFile.close();
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(dataString);
}
delay(3000);
}
Gambar 4.8 Pengujian RTC,LCD dan Data Logger 4.7 Mengambil data dari arduino
Program pengambilan data dari arduino.
Option Explicit Sub Makro1() '
' Makro1 Makro
' '
ActiveSheet.ChartObjects("MyMainDiagram").Activate ActiveSheet.ChartObjects("MyMainDiagram").Activate
ActiveChart.FullSeriesCollection(1).XValues="='Simple Data'!$C$2:$C$64"
ActiveChart.FullSeriesCollection(1).Values = "='Simple Data'!$D$2:$D$64"
End Sub
4.7.1 Mengirim data arduino ke plx daq
Program Mengirim data arduino ke PLX-DAQ.
For i = 1 To ActiveWorkbook.Worksheets.Count If(ActiveWorkbook.Worksheets(i).Name<>
frmStampDAQ.getSettingsSheetName) Then frmStampDAQ.cmbBoxSheetName.AddItem ActiveWorkbook.Worksheets(i).Name
End If Next i
If(frmStampDAQ.getCurSheetName=shName)Then frmStampDAQ.UpdateSheetList = False
frmStampDAQ.cmbBoxSheetName.Value=
IIf(frmStampDAQ.UpdateSheetList,frmStampDAQ.getCurSheetName, ThisWorkbook.ActiveSheet.Name)
frmStampDAQ.UpdateSheetList = False End If
On Error GoTo 0 End Sub
Private Sub Workbook_SheetDeactivate(ByVal Sh As Object) shName = Sh.Name
End Sub
Gambar 4.9 Tampilan aplikasi PLX-DAQ
4.7.2 Menampilkan data di excel
Program menampilkan data di excel (Terlampir)
4.7.3 Hasil koneksi PLX-DAQ ke Excel
Gambar 4.10 Hasil PLX-DAQ konek ke Excel
4.7.4 Pengujian Baudrate pada PLX-DAQ IntportID = 4
seconds = 180 + 5 baud = 250000
