perkembangan dan kemajuan teknologi, dalam kehidupan modern tenaga listrik merupakan unsur mutlak untuk meningkatkan kesejahteraan masyarakat oleh karena itu energi listrik merupakan tolak ukur kemajuan masyarakat.
Penggunaan energi listrik terbesar adalah pada sektor industri sedangkan kebutuhan rumah tangga berada di peringkat dua. Sebagian besar rumah tangga di Indonesia dewasa ini sudah menggunakan listrik sebagai sumber penerangan dan sumber alat rumah tangga lainya, sehingga kesadaran masyarakat dalam menyikapi penggunaan energi listrik terutama dalam pemasangan instalasi listriknya terutama pada rumah tangga terutama mengenai kesadaran akan penghematan dan keamanan dalam menggunakan listrik.
Sering terjadi kejadian kebakaran perumahan maupun tempat umum seperti pasar dan lain sebagainya seringkali penyebab utmanya adalah karena adanya konsleting listrik yang kemudian menyebabkan percikan api, hal ini bisa terjadi biasanya karena pemasangan instalasi yang tidak sesuai dengan prosedur maupun terlalu banyak percabangan dan juga penggunaan bahan-bahan yang tidak standar sehingga memperbesar kemungkinan terjadi konsleting yang dapat menyebabkan percikan api. Sehingga diperlukan pengaman yang dapat menanggulangi permaslahan-permasalahan tersebut, penulis mengajukan sebuah gagasan yaitu membuat pengaman instalasi listrik untuk menanggulangi kebakaran akibat hubung singkat dan beban lebih berbasis mikrokontroller.
I.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang diatas berikut permasalahan yang hendak penulis bahas:
a. Bagaimana membuat alat sebagai pengaman instalasi listrik dari hubung singkat dan beban lebih yang efektif dan efisien?
c. Bagaimana menciptakan piranti tambahan yang praktis dan efektif untuk menambah tingkat keamanan instalasi listrik terutama dari kebakaran akibat hubung singkat dan beban lebih?
I.3 Tujuan
Program ini bertujuan memberikan solusi cerdas atas permasalahan-permasalahan sering terjadi dalam penggunaan listrik terutama pada instalasi rumah dan tempat-tempat umum yang berpotensi terjadi hubung singkat dan beban lebih yang dapat memicu percikan api.
I.4 Luaran yang Diharapkan
Luaran yang diharapkan dari program ini adalah dapat menciptakan prototype alat pengaman instalasi listrik dari hubung singkat dan beban lebih sehingga dapat mengurangi potensi terjadinya kebakaran
I.5 Manfaat Program
Berdasarkan uraian luaran hasil yang diharapkan di atas, hasil dari PKM ini memiliki manfaat sebagai berikut:
a. Sebagai media penyalur ide, inovasi dan kreatifitas mahasiswa
b. Sebagai piranti tambahan instalasi laptop yang dapat sebagai alat proteksi kebakaran
c. Meningkatkan kenyamanan dan keamanan dalam pemanfaatan listrik
d. Mengatasi permasalahan kebakaran akibat hubung singkat pada instalasi listrik
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Macam-Macam pengaman instalasi listrik a. MCB (Miniatur Circuit breaker)
MCB merupakan kependekan dari Miniature Circuit Breaker (bahasa Inggris). Biasanya MCB digunakan oleh pihak PLN untuk membatasi arus sekaligus sebagai pengaman dalam suatu instalasi listrik. MCB berfungsi sebagai pengaman hubung singkat (konsleting) dan juga berfungsi sebagai pengaman beban lebih. MCB akan secara otomatis dengan segera memutuskan arus apabila arus yang melewatinya melebihi dari arus nominal yang telah ditentukan pada MCB tersebut. Arus nominal yang terdapat pada MCB adalah 1A, 2A, 4A, 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A dan lain sebagainya. Nominal MCB ditentukan dari besarnya arus yang bisa ia hantarkan, satuan dari arus adalah Ampere.
untuk menormalkan kembali perlu diganti dengan pengaman lebur yang baru. Sedangkan untuk tipe tombol (seperti gambar diatas), bila terjadi masalah hubung singkat maka arus listrik akan terputus dan untuk menormalkan kembali cukup dengan menekan tombol yang besar tersebut. Tombol kecil berfungsi untuk memutus aliran listrik.
Komponen pengaman tipe lebur ini mulai jarang digunakan karena ada kerepotan tersendiri bila putus karena terjadi masalah. Apalagi bila persediaan sekering di rumah tidak ada. Tetapi secara jujur perlu diakui bahwa komponen ini akan bekerja sempurna memutus listrik bila terjadi masalah, asal saja komponen ini original kawatnya tanpa kita rubah sendiri. Berbeda dengan tipe berikut yaitu MCB yang mempunyai fungsi sebagai pemutus arus lsitrik bila kelebihan beban atau terjadi hubung singkat, pengaman lebur hanya berfungsi bila terjadi hubung singkat saja.
2.2 Mikrokontroler Arduino Nano
Spesifikasi
Mikrokontroler Atmel ATmega168 atau ATmega328 Tegangan Operasi 5V
Input Voltage (disarankan) 7-12V Input Voltage (limit) 6-20V
Pin Digital I/O 14 (6 pin digunakan sebagai output PWM)
Pins Input Analog 8 Arus DC per pin I/O 40 mA
Flash Memory 16KB (ATmega168) atau 32KB (ATmega328) 2KB digunakan oleh Bootloader
SRAM 1 KB (ATmega168) atau 2 KB
(ATmega328)
EEPROM 512 byte (ATmega168) atau 1KB (ATmega328)
Clock Speed 16 MHz
Ukuran 1.85cm x 4.3cm
Arduino Nano dapat diaktifkan melalui koneksi USB Mini-B, atau melalui catu daya eksternal dengan tegangan belum teregulasi antara 6-20 Volt yang dihubungkan melalui pin 30 atau pin VIN, atau melalui catu daya eksternal dengan tegangan teregulasi 5 volt melalui pin 27 atau pin 5V. Sumber daya akan secara otomatis dipilih dari sumber tegangan yang lebih tinggi. Chip FTDI FT232L pada Arduino Nano akan aktif apabila memperoleh daya melalui USB, ketika Arduino Nano diberikan daya dari luar (Non-USB) maka Chip FTDI tidak aktif dan pin 3.3V pun tidak tersedia (tidak mengeluarkan tegangan), sedangkan LED TX dan RX pun berkedip apabila pin digital 0 dan 1 berada pada posisi HIGH.
Masing-masing dari 14 pin digital pada Arduino Nano dapat digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Semua pin beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau
menerima arus maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (yang terputus secara default) sebesar 20-50 KOhm. Selain itu beberapa pin memiliki fungsi khusus, yaitu:
Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip FTDI USB-to-TTL Serial.
External Interrupt (Interupsi Eksternal): Pin 2 dan pin 3 ini dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau
menurun, atau perubahan nilai.
PWM : Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan output PWM 8-bit dengan fungsi analogWrite(). Jika pada jenis papan berukuran lebih besar (misal: Arduino Uno), pin PWM ini diberi simbol tilde atau “~” sedangkan pada Arduino Nano diberi tanda titik atau strip.
SPI : Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI. Sebenarnya komunikasi SPI ini tersedia pada hardware, tapi untuk saat belum didukung dalam bahasa Arduino.
LED : Pin 13. Tersedia secara built-in pada papan Arduino Nano. LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin diset bernilai HIGH, maka LED menyala, dan ketika pin diset bernilai LOW, maka LED padam.
Secara default pin ini dapat diukur/diatur dari mulai Ground sampai dengan 5 Volt, juga memungkinkan untuk mengubah titik jangkauan tertinggi atau terendah mereka
menggunakan fungsi analogReference(). Pin Analog 6 dan 7 tidak dapat digunakan sebagai pin digital. Selain itu juga, beberapa pin memiliki fungsi yang dikhususkan, yaitu:
I2C : Pin A4 (SDA) dan pin A5 (SCL). Yang mendukung komunikasi I2C (TWI) menggunakan perpustakaan Wire.
Masih ada beberapa pin lainnya pada Arduino Nano, yaitu:
AREF : Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsi analogReference().
RESET : Jalur LOW ini digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang) mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk menambahkan tombol reset pada shield yang menghalangi papan utama Arduino.
2.3 Sensor ACS172
ACS712 menyediakan solusi ekonomis dan tepat untuk pengukuran arus AC atau DC di dunia industri, komersial, dan sistem komunikasi. Perangkat terdiri dari
Gambar 1. Diagram blok dari IC ACS712.
Gambar 2. Konfigurasi pin dari IC ACS712. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor suhu ACS712.
Memiliki sinyal analog dengan sinyal-ganguan rendah (low-noise) Ber-bandwidth 80 kHz
Total output error 1.5% pada Ta = 25°C Memiliki resistansi dalam 1.2 mΩ Tegangan sumber operasi tunggal 5.0V Sensitivitas keluaran: 66 sd 185 mV/A
Tegangan keluaran proporsional terhadap arus AC ataupun DC Fabrikasi kalibrasi
Tegangan offset keluaran yang sangat stabil Hysterisis akibat medan magnet mendekati nol Rasio keluaran sesuai tegangan sumber
Gambar 3. Kemasan dari IC ACS712.
ACS712 produksi Allegro ini diproduksi dengan tiga varian maksimal pembacaan arus: Tabel 1. Tipe-tipe IC ACS712.
Part Number Ta (°C) Jangkauan Sensitivas (mV/A)
ACS712ELCTR-05B-T –40 to 85 ±5 185
ACS712ELCTR-20A-T –40 to 85 ±20 100
ACS712ELCTR-30A-T –40 to 85 ±30 66
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:
Gambar 4. Grafik tegangan keluaran sensor ACS712 terhadap arus listrik yang terukur. BAB 3. METODE PELAKSANAAN
3.1 Observasi
Jenis gangguan yang pertama adalah hubung singkat, secara teoritis gangguan hubung singkat diakibatkan terhubungnya antara kabel fasa dan netral, efek yang ditimbulkan adalah meningkatnya arus listrik yang mengalir secara drastis, jika hal ini tidak segera ditangani akan menyebabkan kabel penghantar akan menjadi panas dan lama-lama akan menyebabkan bunga api.
Gangguan yang kedua adalah beban lebih (overload), hal ini terjadi akibat beban yang ditanggung suatu instalasi melebihi batas kemampuanya, hal ini juga akan menyebabkan arus listrik yang mengalir melebihi batas yang dipasang, hal ini juga akan menyebabkan kabel penghantar menjadi panas dan jika dibiarkan lama-lama akan terbakar.
Kedua jenis gangguan diatas merupakan penyebab utama yang memperbesar potensi terjadinya kebakaran, sehingga penulis akan membuat suatu alat yang dapat mendeteksi gangguan diatas secara cepat dan kemudian dengan cepat pula akan memutus semua jaringan agar tidak menimbulkan dampak yang lebih berbahaya. Konsep alatnya adalah sebagai berikut:
mulai terjadi gangguan hingga pemutusan jaringan, hal seperti inilah yang menyebabkan sering terjadi walaupun sudah memasang MCB mapun sekring.
MCB mengguanakn bimetal guna memutus kontak-kontaknya sedangkan pada sekring menggunakan elemen lebur, kedua-duanya sama-sama menggunakan panas untuk memutus jaringan sedangkan menggunakan alat yang penulis ajukan dengan bebasis mikrokontroler waktu eksekusinya menjadi berkali-kali lipat lebih cepat karena tidak memerlukan waktu jeda pemanasan akan teatapi langsung mengeksekusi program ketika terjadi gangguan dalam hitungan mikrodetik.
3.3 Pelaksanaan pembuatan alat
Dari uraian permasalahan dan tujuan di atas serta dari hasil observasi dan perencanaan yang telah dilakukan, selanjutnya Kita akan membuat suatu alat yang mampu mendeteksi gangguan pada instalasi listrik berupa gangguan hubung singkat dan beban lebih yang dapat menyebabkan potensi kebakaran.
3.4 Pengujian alat
Dalam tahap ini dilakukan pengujian alat, mulai dari fisik, pola pemasangan, program dan elektronik yang berpengaruh terhadap fungsi dari alat tersebut. Evaluasi hasil dari pelaksanaan pembuatan alat dan akan dilakukan pembenahan serta
pengembangan yang diperlukan agar menghasilkan sebuah piranti yang benar-benar bermanfaat sebagai pengan, selain itu juga praktis dan efisien. Dalam tahap terakhir ini evaluasi akan dilakukan secara menyeluruh mulai dari awal hingga akhir. Pengecekan tiap komponen serta pengidentifikasian sistem yang bekerja untuk selanjutnya akan dilakukan pengembangan.
BAB 4. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN 4.1Anggaran Biaya
NO. JENIS PENGELUARAN BIAYA (Rp)
1. Peralatan penunjang 1.575.000
2. Bahan habis pakai 1.560.000
http://www.miung.com/2013/05/pengertian-dan-fungsi-mcb-miniature.html (Diakses tanggal 7 Juni 2015)
http://www.instalasilistrikrumah.com/mengenal-peralatan-instalasi-listrik-rumah/ (Diakses tanggal 7 Juni 2015)
http://www.hendriono.com/blog/post/mengenal-arduino-nano (Diakses tanggal 7 Juni 2015)
Hulman HR. jufri, Nasruddin M.N, Bisman P, (2013). “MEASURING TOOL DESIGN AC POWER MICROCONTROLLER ATMEGA8535”. JSF, 3(1),
http://202.0.107.5/index.php/sfisika/article/view/4599 (diakses tanggal 07 Juni 2015).
http://depokinstruments.com/2012/03/29/sensor-arus-listrik-acs712/ (diakses tanggal 07 Juni 2015).
LAMPIRAN-LAMPIRAN
i. Biodata Ketua dan Anggota a) KETUA
Nama Lengkap : Dimas Juniyanto
Tempat, Tanggal Lahir : Dimas Juniyanto, 25 Juni 1995 Jenis Kelamin : Laki-laki
Alamat asal : Desa Peniron RT 01 RW 05, Pejagoan, Kebumen HP/ Email : 085743719631/ [email protected]
Alamat asal : Alamat Surabaya :
HP/ Email :
Hobi :
f) DOSEN PENDAMPING
Nama :
NIP :
Tempat / Tanggal Lahir : Jabatan Struktural : Fakultas / Jurusan :
Alamat :
Telephone/Handphone :
Email :
ii. Justifikasi Anggaran Kegiatan 1. Peralatan penunjang
Material Justifikasi
Pemakaian Kuantitas
Harga Satuan
(Rp) Keterangan Toolset Merakit
rangkaian
1 set 500.000 500.000
Dosen Pembimbing,
____________________ NIDN. ____________ Semarang, 07 Juni 2015
Solder Menyolder
Bor listrik Melubanggi pcb dan baut chasing
Gergaji listrik Membuat casing 1 buah 200.000 200.000
SUBTOTAL 1.575.000
Tinta Prin laporan 4 buah 30.000 120.000
Universal
Akrelik Chasing 2 buah 100.000 200.000
Speaker Audio 2 buah 50.000 100.000
Vu digital Display
Resistor ¼ W Komponen 30 buah 50 1.500
Resistor 2 w Komponen 3 buah 500 1.500
Cap Komponen 5 buah 200 1.000
Capasitor 470uf/50v
Komponen 5 buah 1.000 5.000
Saklar Komponen 4 buah 2.000 10.000
Saklar rotay Komponen 1 buah 5.000 5.000
Relay 5v Komponen 1 buah 6.000 6.000
Conektor USB Komponen 1 buah 5.000 5.000
Terminal blok 5x1
Komponen 4 buah 2.500 10.000
Terminal blok 2x1
Komponen 2 buah 1.000 2.000
Speaser Komponen 10 buah 2.000 20.000
Mur baut Komponen 50 buah 200 10.000
Lem kaca Komponen 1 buah 20.000 20.000
Kabel merah Komponen 3 meter 5.000 15.000
Kabel biru Komponen 5 meter 5.000 25.000
Kabel hitam Komponen 5 meter 5.000 25.000
Kabel USB Komponen 1 buah 25.000 25.000
Kabel Audio Komponen 1 buah 7.000 7.000
Timah Komponen 1 rol 50.000 50.000
Soldering pasta Komponen 1 buah 5.000 5.000
SUBTOTAL 1.560.000 Pra kegiatan Membeli alat
dan bahan
4 orang 50.000 200.000
Pelaksanaan
SUBTOTAL 800.000
Dokumentasi 1 buah 200.000 200.000
Cetak foto Kenang-kenangan
1 album 150.000 150.000
Cetak laporan 1 buah 200.000 200.000
Pengarsipan 1buah 200.000 200.000
Pulsa Komunikasi 4 orang 100.000 400.000
SUBTOTAL 1.150.000
iii. Susunan Organisasi Tim Pelaksana dan Pembagian Tugas No Nama / NIM Program
Studi
iv. Surat Pernyataan Ketua Pelaksana
