RANCANG BANGUN SISTEM ALIH OTOMATIS LISTRIK TENAGA SURYA SEBAGAI PENGHEMAT DAYA LISTRIK PLN BERDASARKAN DAYA BEBAN BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA328

(1)

RANCANG BANGUN SISTEM ALIH OTOMATIS LISTRIK TENAGA SURYA SEBAGAI PENGHEMAT DAYA LISTRIK

PLN BERDASARKAN DAYA BEBAN BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA328

SKRIPSI

ANDRIAN SYAHPUTRA 140801011

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N 2019

(2)

RANCANG BANGUN SISTEM ALIH OTOMATIS LISTRIK TENAGA SURYA SEBAGAI PENGHEMAT DAYA LISTRIK

PLN BERDASARKAN DAYA BEBAN BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA328

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains.

ANDRIAN SYAHPUTRA 140801011

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N 2019

(3)

PERNYATAAN

RANCANG BANGUN SISTEM ALIH OTOMATIS LISTRIK TENAGA SURYA SEBAGAI PENGHEMAT DAYA LISTRIK

PLN BERDASARKAN DAYA BEBAN BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA328

SKRIPSI

Saya menyataka bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 24 Januari 2019

Andrian Syahputra 140801011

(4)

(5)

RANCANG BANGUN SISTEM ALIH OTOMATIS LISTRIK TENAGA SURYA SEBAGAI PENGHEMAT DAYA LISTRIK

PLN BERDASARKAN DAYA BEBAN BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA328

ABSTRAK

Sistem alih otomatis tenaga surya dan PLN berdasarkan daya beban telah berhasil dirancang. Alat ini dikontruksi menggunakan baterai, sensor arus, sensor tegangan, inverter dan PLN. Alat ini dirancang untuk menggunakan dua sumber arus listrik pada suatu beben secara bergantian. Dengan demikian, alat ini dapat menghemat penggunaan arus PLN dengan menggunakan pembangkit listrik tenaga surya sebagai sumber arus listrik yang lain. Alat ini dirancang untuk menggunakan 2 sumber arus listrik secara bergantian yang bersumber dari inverter dan PLN pada penggunaan suatu beban. Pengujian dilakukan pada penggunaan beban lampu pijar 100 watt dengan sumber arus listrik dari inverter dan PLN serta pengukuran yang dilakukan secara realtime. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem ini mampu memindahkan sumber arus listrik secara otomatis dari inverter ke PLN apabila arus baterai sudah kosong sehingga tidak mampu mengaktifkan inverter sebagi sumber arus beban. Dengan demikian, alat ini merupakan sebuah inovasi sistem alih otomatis penggunaan 2 sumber arus listrik yang dapat mengurangi penggunaan arus PLN pada suatu beban listrik.

Kata kunci: Inverter, PLN, Lampu Pijar, Sistem Alih Otomatis, Sumber Arus Beban, Tenaga Surya.

(6)

DESIGN OF SOLAR POWER AUTOMATIC TRANSFER SYSTEM AS A SAVING POWER OF PLN POWER BASED ON

ATMEGA328 MICROCONTROLLER POWER ABSTRACT

Automatic switching systems for solar power and PLN based on load power have been successfully designed. This tool is constructed using batteries, current sensors, voltage sensors, inverters and PLN. This tool is designed to use two sources of electric current on a load alternately. Thus, this tool can save the use of PLN by using a solar power plant as another source of electric current. This tool is designed to use 2 alternating sources of electric current sourced from the inverter and PLN on the use of a load. Tests are carried out on the use of 100 watt incandescent lamp loads with an electric current source from the inverter and PLN as well as real-time measurements. The test results show that this system is able to move the electric current source automatically from the inverter to the PLN when the battery current is empty so it is unable to activate the inverter as a source of load current. Thus, this tool is an automatic transfer system innovation using 2 sources of electric current that can reduce the use of PLN current on an electrical load

Keywords : Inverter, PLN, Incandescent Lamp, Automatic Transfer System, Load Current Source, Solar Power

(7)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur disampaikan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karuniaNya sehingga dapat diselesaikan penulisan Skripsi dengan judul “Rangcang Bangun Sistem Alih Otomatis Listrik Tenaga Surya Sebagai Penghemat Daya Listrik PLN Berdasarkan Daya Beban Berbasis Mikrokontroler ATmega328”

Ucapan terimakasih yang setulusnya dan penghargaan yang setingginya disampaikan kepada Bapak Dr. Tulus Ikhsan Nasution, M. Sc selaku Pembimbing yang telah memberikan kesempatan, motivasi, ilmu, nasihat dan dukungan dalam membimbing penulis selama ini. Bapak Takdir Tamba, M.Eng,Sc dan Bapak Dr.

Bisman P, M. Eng Sc selaku komisi pembanding atas kritik dan saran yang diberikan.Fathurahman, S. Si selaku supervisor di Laboratorium Terpadu yang telah memberikan banyak pengetahuan, semangat, waktu serta keterampilan dalam penelitian kepada penulis. Muhammad Balyan S. Si, Ridho Rumansyah dan Ilfah husnah S. Si sebagai senior yang banyak membantu dalam desain sistem akuisi data pengujian. Terimakasih yang sebesar-besarnya juga penulis sampaikan kepada Darmansyah Dalimunthe, Ilham Sutra Pradana, Khairul Ilham, dan Dara Azdena selaku teman yang banyak memberikan kontribusi dibidang desain set-up penelitian.

Penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih kepada adik-adik yang penulis anggap sebagai adik kandung penulis yaitu Armansyah Putra, Pardomuan Siregar, Ade Yaksa, Rona Cuana dan Siti Khanifah atas kebaikan dan kebersamaannya selama ini dan juga bantuannya dalam proses pembutan alat, pengujian maupun pengambilan data. Penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih kepada Martin Putra Halawa, Muhammad Alindra, Ivana Cesarimar, Abdul Floranda Girsang, Juil Gafur Marpaung, Elco Firdaus Siagian, Jan Putra Kelana Ginting, Sri Amirah dan adinda Cut Savira Aninda yang selalu memberi semangat dan motivasi kepada penulis. Hal yang sama juga disampaikan kepada rekan-rekan Micro Solar Matic (MSM) Fisika USU, Ikatan Mahasiswa USU dan UKM Studi Pedesaan USU dengan kebersamaan yang berkesan selama ini. Bapak Dr. Perdinan Sinuhaji, MSdan Bapak Awan Maghfirah, M.Si selaku ketua program studi dan sekretaris program studi Fisika FMIPA USU Medan, dekan dan wakil dekan FMIPA USU, seluruh staf dan dosen program studi fisika FMIPA USU. Akhirnya terimakasih yang paling setulusnya diucapkan kepada Ibunda Misnawati, dan Ayahanda Dakir insan yang senantiasa menyebut nama penulis dalam setiap sujud panjangnya hingga penulis berada di tahap ini. Semoga Allah memberikan kebaikan dunia dan akhirat atas segala bantuan yang telah diberikan.

Medan, 24 Januari 2019

Andrian Syahputra

(8)

DAFTAR SINGKATAN

PLN = Pembangkit Listrik Negara DC = Direcvt Current

AC = Alternating Current IC = Integrated Circuit

ADC = Analog Digital Converter CPU = Central Processing Unit LCD = Licuid Cristal Display OP AMP = Operational Amplifier

(9)

DAFTAR ISI

PENGESAHAN ... i

ABSTRAK ... ii

ABSTRACK... iii

PENGHARGAAN ... iv

DAFTAR SINGKATAN ... v

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR TABEL... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xi

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LatarBelakang ... 1

1.2 Permasalahan ... 2

1.2.1 RumusanMasalah ... 2

1.2.2 Batasanmasalah ... 2

1.3 TujuanPenelitian ... 3

1.4 ManfaatPenelitian ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Mikrokontroler... 4

2.1.1 ATmega328 ... 5

2.1.2 Fitur ATmega328 ... 5

2.1.3 Konfigurasi Pin ATmega328 ... 6

2.2 Sensor Tegangan DC 0-25 V MH-Electrinics ... 7

2.2.1 Spesifikasi ... 7

2.3 Sensor DT-Sense Current ... 7

2.3.2 Tata Letak ... 8

2.3.3 Konfigurasi Pin ... 9

2.4 Sensor Arus AC ... 9

(10)

2.5 LCD Dot Matrix 16x2 M1632 ... 10

2.5.1 Fungsu Pin LCD 16x2 M1632 ... 11

2.5.2 Penulisan Data Register Data Perintah LCD 16x2 M1632 ... 11

2.5.3 Pembacaan Data Register Data Perintah LCD 16x2 M1632 .... 12

2.5.4 Penulisan Data Register Data LCD 16x2 M1632 ... 12

2.5.5 Pembacaan Data Register Data LCD 16x2 M1632 ... 12

2.5.6 Konfigurasi Pin LCD 16x2 M1632 ... 13

2.6 Relay ... 13

2.6.1 Arti Pole dan Throw pada Relay ... 14

2.6.2 Fungsi-fungsidanAplikasi Relay ... 15

2.7 Regulator ... 16

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Diagram Blok ... 18

3.1.1 PenjelasanFungsiTiap Blok Diagram ... 18

3.2 Rangkaian Penstabil Tegangan (Regulator) ... 19

3.3 Skema Rangkaian Sensor Tegangan... 20

3.4 Sekema Rangkaian Sensor Arus DC ... 20

3.5 Sekema Rangkaian Sensor Arus AC ... 21

3.6 Sekema Rangkaian LCD Dot Matrix 1602 ... 21

3.7 Rangkaian Driver Relay ... 22

3.8 Rangkaian Downloader FTDI ke ATmega328 ... 23

3.9 Rangkaian Keseluruhan ... 24

3.10 Flowchart Sistem ... 25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian Rangkaian Regulator ... 26

4.2 Pengujian Rangkaian LCD Dot Matrix M1632 ... 26

4.3 Pengujian Sensor Tegangan ... 29

4.4 Pengujian Sensor Arus DC... 31

4.5 Pengujian Sensor Arus Beban ... 33

4.6 Pengujian Driver Relay ... 36

4.7 Pengujian Pembacaan Daya Beban ... 38

(11)

4.8 Pengujian Sistem Alih Otomatis ... 41 4.9 Pengujian Alat ... 46 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ... 49 5.2 Saran ... 49 DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

(12)

DAFTAR TABEL

NOMOR Judul Halaman

Tabel

4.1 PengujianTegangan Input dan Output Pada Regulator 7805 ... 26

4.2 Pengujian LCD 16x2 Karakter ... 28

4.3 PengujianTegangan Input, Tegangan Output, Nilai ADC dan PembacaanSensor tegangan ... 31

4.4 Kalibrasi Sensor Arus Beban ... 34

4.5 Pengujian Sensor Arus Beban ... 35

4.6 Pengujian Driver Relay Saturasi ON ... 37

4.7 Pengujian Driver Relay Saturasi Off ... 37

4.8 Pengujian Relay PeralihanmSumberArus ... 37

4.9 Pengujian Relay SebagaiSaklar Inverter ... 38

4.10 PengujianDayua Beban ... 38

4.11 Pengujian Alat ... 46

(13)

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Gambar Judul Halaman

2.1 Pin ATMega328 6

2.2 Sensor Tegangan 7

2.3 Tata Letak Sensor Arus DC 8

2.4 Konfigurasi Pin Sensor Arius DC 9

2.5 Sensor Arus AC 10

2.6 LCD 16x2 11

2.7 Pin LCD 16x2 13

2.8 Relay 14

2.9 JenisJenis Relay 15

2.10 Regulator 7805 17

3.1 Diagram Blok 18

3.2 Rangkaian Regulator 19

3.3 Rasngkaian Sensor Tegangan 20

3.4 Rangkaian Sensor Arus DC 21

3.5 Rangkaian Sensor Arus AC 21

3.6 Rangkaian LCXD Dot Matrix 1602 22

3.7 Rangkaian Driver Relay 23

3.8 Rangkaian Downloader FTDI ke ATmega328 23

3.9 RangkaianKeseluruhan 24

4.1 Pengujian Regulator 26

4.2 Pengujian LCD 29

4.3 Pengujian Sensor Tegangan 31

4.4 Pengujian Sensor Arus Dc 33

4.5 Grafik Daya vs Nilai ADC 34

4.6 Grafik Pengujian Daya Beban Lampu Pijar 100 Watt 39

(14)

4.7 Grafik Pengujian Daya Beban Lampu Pijar 200 Watt 39 4.8 Grafik Pengujian Daya Beban Lampu Pijar 300 Watt 40 4.9 Grafik Pengujian Daya Beban Lampu Pijar 400 Watt 40 4.10 Grafik Pengujian Daya Beban Lampu Pijar 500 Watt 41 4.11 Grafik daya beban 100 wat dari pergantian sumber arus. 42

4.12 Grafik tegangan baterai 42

4.13 Grafik arus pengecasan baterai 43

4.14 Grafik cuplikan data saat peralihan dari inverter ke PLN.

(a) grafik daya beban. (b) grafik tegangan baterai.

(c) grafik arus Pengecasan 44

4.15 Grafik cuplikan data saat peralihan dari PLN. (a) grafik daya beban. (b) grafik tegangan baterai. (c) grafik arus

pengecasan 45

4.16 Grafik peralihan sumber arus 47

4.17 Peralihan sumber arus. (a) Sumber arus dari Inverter.

(b) Sumber arus dari PLN 48

(15)

DAFTAR LAMPIRAN

1. Lampiran Program Keseluruhan 2. Lampuran Gambar Keseluruhan

(16)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LatarBelakang

Kehidupan zaman modern semakin tergantung kepada energi, sehinggakesejahteraannya sangat ditentukan oleh jumlah dan mutu energi yang dimanfaatkannya baik secara langsung maupun tidak langsung. Di samping itu,energi juga merupakan unsur penunjang yang penting dalam prosespertumbuhan ekonomi dan ikut menentukan keberhasilan pembangunan di sektorlain.(R.Puloeng, 2013).Energi listrik merupakan salah satu bentuk energi yang paling banyak dibutuhkan oleh manusia, baik dalam industri, perkantoran dan pedesaan.

Keterbatasan penyaluran energi listrik maupun keterbatasan kapasitas yang tersedia membuat tidak semua lapisan masyarakat dapat menikmati energi listrik.(N.M Syahrun, 2014).Dapat kita ketahui bahwa PLN sebagai sumber utama energi listrik di Indonesiatidak selamanya kontinu dalam menyalurkan sumber listrik, Suatu saat pasti terjadipemadaman total yang dapat disebabkan oleh gangguan dan pemeliharaan padasistem pembangkit, atau gangguan pada sistem transmisi dan sistem distribusi,sedangkan suplai energi listrik sangat diperlukan terus menerus.

Berdasarkan haltersebut, maka dibutuhkan sumber energi lain selain PLN.

Salah satu sumber energy terbarukan yang paling menjanjikan untuk dapat menggantikan bahan bakar fosil ialah energy matahari,karena ketersediaannya yang melimpah (S. Chander, 2015). Disisi lain, efisiensi panel surya rentan terpengaruh dengan perubahan keadaan lingkungan (S. Chander, 2015). Perubahan keadaan lingkungan yang disebabkan oleh parameter-parameter seperti suhu(J. Zaraket, 2017). Dimana kenaikan suhu pada lingkungan dapat menurunkan nilai dari tegangan listrik keluaran panel surya (A.Vasel, 2017).

Dari segi ekonomi, panel surya masih tergolong mahal. Baik dari panel suryanya sendiri, dan komponen-komponenpendukung seperti: Solar charge controller, Inverter, Baterai, serta mahal dalam biaya pemasangan atau instalasi awal.

Akan tetapi, untuk waktu jangka panjang, panel surya termasuk menguntungkan karena tidak membutuhkan bahan bakar untuk dapat beroperasi, instalasi yang

(17)

mudah, konstruksi yang sederhana, umuroperasi yang tergolong lama dan energy yang dihasilkan bersifat ramah lingkungan.Namun dalam pengaplikasiannya PLTS tidak dapat digunakan selama sehari penuh karena sumber energi matahari hanya tersedia pada siang hari, oleh karena itu tetap dibutuhkan sumber dari PLN agar dapat mensuplai energi listrik secara terus menerus.

Berdasarkan hal tertsebut, PLTS digunakan sebagai penghematan pemakaian arus listrik dari PLN. Oleh karena itu dibutuhkan sistem yang dapat menggunakan 2 sumber arus listrik secara bergantian.

Dalam penelitian ini akan dilakukan perancangan sistem alih otomatis yang dapat mengatur dua sumber energi listrik yang akan digunakan secara bergantian, sehingga dilakukan penelitian dengan judul “ Rancang Bangun Sistem Alih Otomatis Listrik Tenaga Surya sebagai Penghemat Daya Listrik PLN Berdasarkan Daya Beban Berbasis Mikrokontroler Atmega328”

1.2 Permasalahan 1.2.1 Rumusan masalah

Berdasarkan uraian latar belakang masalah, maka dapat dirumuskan beberapa rumusan masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana merancang sistem alih otomatis penggunaan energi listrik tenaga surya dan PLN menggunakan atmega328.

2. Bagaimanacara kerja sistem alih otomatis yang dihasilkan.

1.2.2 Batasan masalah

Penelitian ini difokuskan pada beberapa hal berikut ini:

1. Mikrokontroler yang digunakan adalah Atmega328.

2. Menggunakan sensor tegangan dan sensor arus.

3. Tidak membahas karakteristik sensor.

4. Menggunakan 2 buah panel surya 1000 wp.

5. Menggunakan carger controler MPPT 60 A.

6. Menggunakan 2 baterai 12 volt 100Ah.

7. Pengujian dilakukan pada beban lampu pijar 100 Watt.

8. Menggunakan Relay sebagai saklar.

9. Alat ini dapat bekerja secara otomatis.

(18)

10. Data yang ditampilkan menggunakan LCD 16x2.

11. Pembahasan hanya meliputi rangkaian Mikrokontroler Atmega328,LCD 16x2, sensor tegangan, sensor arus AC,relay beserta programnya.

1.3 TujuanPenelitian

Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penelitian adalah:

1. Untuk merancang suatu sistem alih otomatis penggunaan listrik tenaga surya dan PLN.

2. Untuk menghemat daya PLN dalam penggunaan listrik rumah tangga.

3. Untukmendapatkan kinerja sistem alih otomatis yang dihasilkan.

1.4 ManfaatPenelitian

Manfaat dalam penelitian ini adalah:

1. Membantu masyarakat untuk mengatasi masalah kesediaan listrik yang terbatas.

2. Menbantu masyarakan mengurangi penggunaan beban PLN.

3. Memberikan kontribusi yang luas dalam bidang teknologi.

(19)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Mikrokontroler

Menurut sudjadi (2005) mikrokontroler adalah piranti elektronik berupa IC (Integrated Circuit) yang memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan suatu urutan instruksi (program) yang dibuat oleh programmer.

Mikrokontroler atau kadang dinamakan pengontrol tertanam (embedded controller) adalah suatu sistem yang mengandung masukan atau keluaran, memori, dan prosesor yang digunakan pada produk seperti mesin cuci, pemutar video, mobil dan telepon.

Pada prinsipnya, Mikrokontroler adalah sebuah komputer berukuran kecil yang dapat digunakan untuk mengambil keputusan, melakukan hal-hal bersifat berulang dan dapat berinteraksi dengan peranti-peranti eksternal, seperti sensor ultrasonik untuk mengukur jarak terhadap suatu objek, penerima GPS untuk memperoleh data posisi kebumian dari satelit dan motor untuk mengontrol gerak pada robot. Sebagai komputer yang berukuran kecil, Mikrokontroler cocok diaplikasikan pada bendabenda yang berukuran kecil, misalnya sebgaai pengendali pada robot ^[3].

Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum.

Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi. Yang dimaksud dengan sistem minimum adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidak akan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimuml mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama. Dimana mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler atmega 328 sebagai pengendalinya^[3].

(20)

2.1.1 Atmega 328

ATMega328 adalah mikrokontroler CMOS (Complement Metal Oxide Semiconductor) 8-bit berarsitektur AVR RISC (Alf and Vegard’s Risc Processor) yang memiliki 32 Kbyte in-System Programmable Flash. ATmega328 / P menyediakan beberapa fitur berikut: 32Kbytes In-System Programmable Flash with Kemampuan Read-While-Write, 1Kbytes EEPROM, 2Kbytes SRAM, 23 garis I / O umum, 32 register kerja umum, Real Time Counter (RTC), tiga Timer / Counter fleksibel dengan perbandingan mode dan PWM, 1 ASARTs terprogram, 1 byte berorientasi 2-wire Serial Interface (I2C), 6- channel 10-bit ADC (8 saluran dalam paket TQFP dan QFN / MLF), sebuah Watchdog Timer yang dapat diprogram dengan Oscillator internal, port serial SPI, dan enam mode penghematan daya perangkat yang dapat dipilih. Idle mode menghentikan CPU sambil membiarkan SRAM, Timer / Counters, port SPI, dan sistem interupsi terus berfungsi Mode Power-down menyimpan isi register tapi membekukan Oscillator, Menonaktifkan semua fungsi chip lainnya sampai penyuntingan atau penyetelan ulang berikutnya.

Dalam mode Hemat daya, Asynchronous timer terus berjalan, memungkinkan pengguna untuk mempertahankan basis timer sementara sisanya perangkat sedang tidur Mode Pengurang Kebisingan ADC menghentikan CPU dan semua modul I / O kecuali asynchronous timer dan ADC untuk meminimalkan kebisingan switching selama konversi ADC. Dalam mode Standby, osilator kristal / resonator sedang berjalan sementara sisa perangkat sedang tidur. Hal ini memungkinkan start up yang sangat cepat dikombinasikan dengan konsumsi daya rendah. Dalam mode Extended

Standby, baik osilator utama maupun Asynchronous timer terus berjalan^[6].

2.1.2 Fitur ATmega 328

Kinerja Tinggi, Daya Rendah

• Arsitektur RISC Lanjutan - 131 Instruksi yang Kuat

- Sebagian besar Eksekusi Siklus Jam Tunggal - 32 x 8 General Purpose Work Register - Operasi Statis Penuh

- Sampai 20 MIPS Throughput di 20MHz

(21)

- On-chip 2-cycle Multiplier

• Segmen Memori Ketangguhan Daya Ketangguhan yang Tinggi - 32KBytes program Flash Self-Programmable Program

Ingatan

- 1KBytes EEPROM - 2kbytes internal SRAM

- Write / Erase Cycles: 10.000 Flash / 100.000 EEPROM

- Retensi Data: 20 tahun pada 85 ° C / 100 tahun pada suhu 25 ° C (1) - Bagian Kode Basis Opsional dengan Kunci Kunci Independen

2.1.3 Konfigurasi Pin Atmega 328

Mikrokontroler ATMega32 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTA, PORTB, dan PORTC dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya dapat dilihat pada gambar 2.1

Gambar 2.1 Pin ATmega 328

(22)

2.2 Sensor Tegangan DC 0-25 V MH-Electronics

Sebuah modul sederhana namun sangat berguna yang menggunakan pembagi potensial untuk mengurangi tegangan masukan apa pun dengan faktor 5. Ini memungkinkan Anda untuk menggunakan input analog dari mikrokontroler untuk memantau tegangan yang jauh lebih tinggi daripada yang mampu dirasakannya.

Misalnya dengan rentang input analog 0-5V Anda dapat mengukur tegangan hingga 25V. Modul ini juga mencakup terminal sekrup yang nyaman untuk koneksi kawat yang mudah dan aman.^[11]

2k

1k

12 v

Out

Ground

Gambar 2.2 Sensor Tegangan 2.2.1 Spesifikasi

Rasio pembagi : 5: 1

Toleransi resistor : 1%

Tegangan input maksimum : 25V

Nilai Resistor : 30K / 7.5K Ohm

2.3 Sensor DT-Sense Current

DT-Sense Current Sensor adalah sensor modul arus yang mengunakan sensor IC linier berdasarkan Hall-Effect ACS712 produksi Allegro. Sensor ini dapat digunakan untuk mengukur arus AC atau DC. Untuk modul DT-SENSE dengan tipe dengan OpAmp, telah ditambahkan tegangan OpAmp yang dapat ditingkatkan dan dapat lebih baik. Sensor saat ini adalah aplikasi-aplikasi di bidang industri, komersial, dan komunikasi. Contoh aplikasinya antara lain untuk sensor kontrol motor, deteksi dan manajemen penggunaan daya, sensor untuk switch-mode power supply, sensor proteksi terhadap arus lebih, dan lain sebagainya.^[7]

(23)

2.3.1 Spesifikasi

1. Berbasis ACS712 dengan fitur:

• Rise time output : 5 µs.

• Bandwidth sampai dengan : 80 kHz.

• Total kesalahan output 1,5% pada suhu kerja TA : 25°C.

• Tahanan konduktor internal : 1,2 mΩ.

• Tegangan isolasi minimum : 2,1 kVRMS

antara pin

1-4 dan pin 5-8.

• Sensitivitas output : 185 mV/A.

• Mampu mengukur arus AC atau DC hingga : 5 A.

• Tegangan output proporsional terhadap input arus AC atau DC.

2. Tegangan kerja 5 VDC.

3. Dilengkapi dengan OpAmp untuk menambah sensitivitas output (untuk tipe With OpAmp).

2.3.2 Tata Letak

Gambar 2.3 Tata Letak Sensor Arus DC

(24)

2.3.3 Konfigurasi Pin

Gambar 2.4 Konfigurasi Pin Sensor Arus DC

2.4 Sensor Arus AC

Sensor srus ZMCT103C adalah sebuah trafo arus CT digunakan untuk mengukur arus listrik bolak balik. Ketika arus dalam rangkaian terlalu tinggi untuk langsung diterapkan kealat ukur, trafo arus menghasilkan arus yang dikurangi secara akurat sebanding dengan arus dalam rangkaian yang dapat dihubungkan secara mudah ke alat ukur dan merekam. Trafo arus mengisolasi alat ukur dari tegangan yang mungkin sangat tinggi dalam rangkaian yang dipantau.

2.4.1 Spesifikasi

 Model : ZMCT 103C (kelas A)

 Nilai arus masukan : 5 A

 Nikai arus keluaran : 5 mA

 Rasio : 1000: 01: 00

 Nilai eror : 15’ (masukan 5A, sampling resistor 50 0hm)

 Nilai range : 0~10A(masukan 5A, sampling resistor 50 0hm)

 Isolasi tegangan : 4500V

 Aplikasi : Pengukuran daya yang cepat

 Suhu kerja : -40⁰C ~ +80⁰C

(25)

Vcc

Ground Out

Gambar 2.5 Sensor Arus AC

2.5 LCD Dot Matrix 16x2 M1632

LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi untuk menampilkan karakter angka, huruf ataupun simbol dengan lebih baik dan dengan konsumsi arus yang rendah.

LCD (Liquid Cristal Display) dot matrik M1632 merupakan modul LCD buatan hitachi. Modul LCD (Liquid Cristal Display) dot matrik M1632 terdiri dari bagian penampil karakter (LCD) yang berfungsi menampilkan karakter dan bagian sistem prosesor LCD dalam bentuk modul dengan mikrokontroler yang diletakan dibagian belakan LCD tersebut yang berfungsi untuk mengatur tampilan LCD serta mengatur komunikasi antara LCD dengan mikrokontroler yang menggunakan modul LCD tersebut. Modul prosesor M1632 pada LCD tersebut memiliki memori tersendiri sebagai berikut.^[9]

 CGROM (Character Generator Read Only Memory)

 CGRAM (Character Generator Random Access Memory)

 DDRAM (Display Data Random Access Memory)

(26)

Gambar 2.6 LCD 16 x 2

2.5.1 Fungsi Pin LCD 16x2 M1632

 DB0 – DB7 adalah jalur data (data bus) yang berfungsi sebagai jalur komunikasi untuk mengirimkan dan menerima data atau instruksi dari mikrokontrooler ke modul LCD.

 RS adalah pin yang berfungsi sebagai selektor register (register sellect) yaitu dengan memberikan logika low (0) sebagai register perintah dan logika high (1) sebagai register data.

 R/W adalah pin yang berfungsi untuk menentukan mode baca atau tulis dari data yang terdapat pada DB0 – DB7. Yaitu dengan memberikan logika low (0) untuk fungsi read dan logika high (1) untuk mode write.

 Enable (E), berfungsi sebagai Enable Clock LCD, logika 1 setiap kali pengiriman atau pembacaan data.

2.5.2 Penulisan Data Register Perintah LCD 16x2 M1632

Penulisan data ke Register Perintah dilakukan dengan tujuan mengatur tampilan LCD, inisialisasi dan mengatur Address Counter maupun Address Data.

Kondisi RS berlogika 0 menunjukkan akses data ke Register Perintah. RW berlogika 0 yang menunjukkan proses penulisan data akan dilakukan. Nibble tinggi (bit 7

(27)

sampai bit 4) terlebih dahulu dikirimkan dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock.

Kemudian Nibble rendah (bit 3 sampai bit 0) dikirimkan dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock lagi. Untuk mode 8 bit interface, proses penulisan dapat langsung dilakukan secara 8 bit (bit 7 … bit 0) dan diawali sebuah pulsa logika 1 pada E Clock.

2.5.3 Pembacaan Data Register Perintah LCD 16x2 M1632

Proses pembacaan data pada register perintah biasa digunakan untuk melihat status busy dari LCD atau membaca Address Counter. RS diatur pada logika 0 untuk akses ke Register Perintah, R/W diatur pada logika 1 yang menunjukkan proses pembacaan data. 4 bit nibble tinggi dibaca dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock dan kemudian 4 bit nibble rendah dibaca dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock. Untuk Mode 8 bit interface, pembacaan 8 bit (nibble tinggi dan rendah) dilakukan sekaligus dengan diawali sebuah pulsa logika 1 pada E Clock.

2.5.4 Penulisan Data Register Data LCD 16x2 M1632

Penulisan data pada Register Data dilakukan untuk mengirimkan data yang akan ditampilkan pada LCD. Proses diawali dengan adanya logika 1 pada RS yang menunjukkan akses ke Register Data, kondisi R/W diatur pada logika 0 yang menunjukkan proses penulisan data. Data 4 bit nibble tinggi (bit 7 hingga bit 4) dikirim dengan diawali pulsa logika 1 pada sinyal E Clock dan kemudian diikuti 4 bit nibble rendah (bit 3 hingga bit 0) yang juga diawali pulsa logika 1 pada sinyal E Clock.

2.5.5 Pembacaan Data Register Data LCD 16x2 M1632

Pembacaan data dari Register Data dilakukan untuk membaca kembali data yang tampil pada LCD. Proses dilakukan dengan mengatur RS pada logika 1 yang menunjukkan adanya akses ke Register Data. Kondisi R/W diatur pada logika tinggi yang menunjukkan adanya proses pembacaan data. Data 4 bit nibble tinggi (bit 7 hingga bit 4) dibaca dengan diawali adanya pulsa logika 1 pada E Clock dan dilanjutkan dengan data 4 bit nibble rendah (bit 3 hingga bit 0) yang juga diawali dengan pulsa logika 1 pada E Clock.

(28)

2.5.6 Konfigurasi Pin LCD 16x2 M1632

No.Pin Nama Keterangan

1 GND Ground

2 VCC +5V

3 VEE Contras

4 RS Register Select

5 RW Read/Write

6 E Enable

7-14 D0-D7 Data bit 0-7

15 A Anoda (back light)

16 K Katoda (back light)

Gambar 2.7 Pin LCD 16 x 2 2.6 Relay

Relay adalah komponen yang terdiri dari sebuah kumparan berinti besi yang akan menghasilkan elektromagnet ketika kumparannya dialiri oleh arus listrik^[10]

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar yaitu : 1. Electromagnet (Coil)

2. Armature

3. Switch Contact Point (Saklar) 4. Spring

(29)

Gambar 2.8 Relay Berikut ini merupakan bagian-bagian dari Relay :

 Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)

 Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

Berdasarkan bagiab-bagian diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila kumparan coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

2.6.1 Arti Pole dan Throw pada Relay

Karena Relay merupakan salah satu jenis dari Saklar, maka istilah Pole dan Throw yang dipakai dalam Saklar juga berlaku pada Relay. Berikut ini adalah penjelasan singkat mengenai Istilah Pole and Throw :

 Pole : Banyaknya Kontak (Contact) yang dimiliki oleh sebuah relay

 Throw : Banyaknya kondisi yang dimiliki oleh sebuah Kontak (Contact) Berdasarkan penggolongan jumlah Pole dan Throw-nya sebuah relay, maka relay dapat digolongkan menjadi :

(30)

 Single Pole Single Throw (SPST) : Relay golongan ini memiliki 4 Terminal, 2 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.

 Single Pole Double Throw (SPDT) : Relay golongan ini memiliki 5 Terminal, 3 Terminal untuk Saklar dan 2 Terminalnya lagi untuk Coil.

 Double Pole Single Throw (DPST) : Relay golongan ini memiliki 6 Terminal, diantaranya 4 Terminal yang terdiri dari 2 Pasang Terminal Saklar sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil. Relay DPST dapat dijadikan 2 Saklar yang dikendalikan oleh 1 Coil.

 Double Pole Double Throw (DPDT) : Relay golongan ini memiliki Terminal sebanyak 8 Terminal, diantaranya 6 Terminal yang merupakan 2 pasang Relay SPDT yang dikendalikan oleh 1 (single) Coil. Sedangkan 2 Terminal lainnya untuk Coil.

Gambar 2.9 Jenis Jenis Relay

Selain Golongan Relay diatas, terdapat juga Relay-relay yang Pole dan Throw-nya melebihi dari 2 (dua). Misalnya 3PDT (Triple Pole Double Throw) ataupun 4PDT (Four Pole Double Throw) dan lain sebagainya.

2.6.2 Fungsi-fungsi dan Aplikasi Relay

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :

1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)

(31)

2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function).

3. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.

4. Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).

2.7 Regulator

Regulator adalah rangkaian regulasi atau pengatur tegangan keluaran dari sebuah catu daya agar efek darinaik atau turunnya tegangan jala-jala tidak mempengaruhi tegangan catu daya sehingga menjadi stabil. Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple -nya kecil, tetapi ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata tegangan dc keluarannya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil.

 Perlunya Regulator

Ada beberapa alasan yang mungkin diperlukannya sebuah regulator....

a. Fluktuasi tegangan jala-jala

b. Perubahan tegangan akibat beban (loading)

c. Perlu pembatasan arus dan tegangan untuk keperluan tertentu

1) Regulator IC (itegrated Circuit)

Sekarang mestinya tidak perlu susah payah lagi mencari op-amp, transistor dan komponen lainnya untuk merealisasikan rangkaian regulator seperti di atas karena rangkaian semacam ini sudah dikemas menjadi satu IC regulator tegangan tetap. Saat ini sudah banyak dikenal komponen seri 78XX sebagai regulator tegangan tetap positif dan seri 79XX yang merupakan regulator untuk tegangan tetap negatif.

Bahkan komponen ini biasanya sudah dilengkapi dengan pembatas arus ( current limiter ) dan juga pembatas suhu ( thermal shutdown ). Komponen ini hanya tiga pin dan dengan menambah beberapa komponen saja sudah dapat menjadi rangkaian catu

(32)

daya yang ter-regulasi dengan baik.Misalnya 7805 adalah regulator untuk mendapat tegangan 5 volt, 7812 regulator tegangan 12 volt dan seterusnya, sedangkan seri 79XX misalnya adalah 7905 dan 7912 yang berturut-turut adalah regulator tegangan negatif 5 dan 12 volt.

Gambar 2.10 Ic Regulator 7805

(33)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Blok

ATmega328

Inverter

Sensor Tegangan

PLN

Draiver Relay

Beban Sensor Arus

LCD Dispay PSA

Panel Surya

MPPT

Baterai

Gambar 3.1 Diagram Blok

3.1.1 Penjelasan Fungsi Tiap Blok Dari Diagram Blok 1. Blok Power Supply : Sebagai sumber tegangan.

2. Blok Panel Surya : Sebagai pengubah energy matahari menjadi listrik.

3. Blok MPPT : Sebagai pengecas baterai.

(34)

4. Blok Baterai : Sebagai tempat menyimpan arus.

5. Blok Driver Relay : Sebagai Draiver kontaktor sistem alih.

6. Blok Sensor Tegangan : Sebagai pendeteksi tegangan baterai.

7. Blok Inverter Dc to Ac : Sebagai pengubah arus DC menjadi Arus AC.

8. Blok PLN : Sebagai sumber arus listrik ( peralihan dari solar cell).

9. Blok Beban : Sebagai beban yang digunakan ( lampu pijar 100 ).

10. Blok Sensor Arus : Sebagai pendeteksi arus beban.

11. Blok Atmega328 : Sebagai pengendali keseluruhan sistem.

12. Blok LCD 16x2 : Sebagai monitoring daya baterai dan daya beban.

3.2 Rangkaian Penstabil Tegangan (Regulator)

Rangkaian ini berfungsi untuk memberikan supplay tegangan keseluruh rangkaian yang ada. Keluaran rangkaian regulator ini yaitu 5 volt, keluaran 5 volt.

IN OUT

GND

12 v 7805 Vcc

Gambar 3.2 Rangkaian Regulator

Adaptor yang digunakan yaitu adaptor 12 volt, adaptor berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt DC. Regulator tegangan 5 volt (LM7805) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masuknya.

3.3 Sekema Rangkaian Sensor Tegangan

(35)

Pada penelitian ini saya menggunakan modul sensor tegangan dc untuk mengukur tegangan. Modul sensor ini terdiri dari 3 pin, pin S pada modul sensor tegangan dihubungkan dengan pin 23 atau pin analog inpit 0 (ADC0) pada atmega 328. Pin ( + ) pada modul sensor tegangan dihubungkan ke VCC dan pin ( - ) dihubungkan ke GND (ground).

2k

1k

12 v

Out

Ground

Ke mikrokontroler

Gambar 3.3 Rangkaian Sensor Tegangan

3.4 Sekema Rangkaian Sensor Arus DC

Pada penelitian ini saya menggunakan modul sensor DT-Sense Current untuk mengukur arus yang mengalir pada baterai. Modul sensor ini terdiri dati 4 pin, pin 2 atau pin OUT pada modul sensor arus dihubungkan sengan pin 24 atau pin analog input 1 (ADC1) pada atmega 328. Pin 1 pada modul sensor arus dihubungkan ke VCC dan pin 4 pada modul sensor arus dihubungkan ke GND ( ground ).

(36)

ACS712

IP+

IP-

Vcc

VOut

FILTER

GND 1

2 INPUT

Vcc

Out

Ground Ke mikrokontroler

Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Arus DC

3.5 Sekema Rangkaian Sensor Arus AC

Pada penelitian ini saya menggunakan modul sensor arus ZMCT10C untuk mengukur arus beban AC. Modul sensor ini memiliki 2 pin, pin S pada modul sensor dihubungkan ke pin 25 atau pin analog input 2 (ADC2) pada atmega 328, dan pin G pada modul dihubungkan ke GND ( ground ).

Vcc

Ground Out

Ke mikrokontroler

Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Arua AC 3.6 Sekema Rangkaian LCD Dot Matrix 1602

LCD ini memiliki 16 pin, namun hanya 12 pin yang digunakan. Dimana pin 1, 5 dan 16 pada lcd dihubungkan ke GND, pin 2 pada lcd dihubungkan ke VCC, pin 3 pada lcd dihubungkan ke potensiometer, pin 4 pada lcd dihubungkan ke pin 5 atmega 328, pin 6 lcd dihubungkan ke pin 6 atmega 328, pin11 lcd dihubungkan ke pin 11 atmega 328, pin 12 lcd dihubungkan ke pin 12 atmega 328, pin 13 lcd

(37)

dihubungkan ke pin 13 atmega 328, pin 14 lcd dihubungkan ke pin 14 atmega 328, dan pin 15 dihubungkan ke VCC menggunakan dioda.

Gambar 3.6 Rangkaian LCD Dot Matrix 1602

3.7 Rangkaian Driver Relay

Rangkaian driver relay atau sering disebut dengan penggerak relay atau saklak elektrik, ini menggunakan transistor BD139 sebagai saklar pada ralay. Pada rangkaian alat ini menggunakan driver relay sebanyak 3 buah, 2 buah relay 12 v dan 1 buah relay omron 220 v, yang digunakan untuk mengendalikan switch antara PLN dengan Outpot inverter. Pin 15, dan 17 atau pin PB1, dan PB3 mikrokontroler ATMega328 dihubungkan ke basis transistor yang akan memberikan supply sehingga kolektor dan emitter dalam keadaan satu rasi.

Pada rangkaian draiver relay ini, relay1 digunakan sebagai saklar relay omron, dan relay2 digunakan sebagai saklar pada inverter.

(38)

Gambar 3.7 Rangkaian Driver Relay

3.8 Rangkaian Downloader FTDI ke ATMEGA328

Downloader sering di digunakan untuk mengupload progran dari kompoter ke sistem minimum. FTDI downloader memiliki 6 buah pin yang akan dihubungkan ke sistem minimum yaitu pin 1 ftdi sebagai GND,pin 2 ftdi sebagai CTS dihubungkan ke GND, pin 3 ftdi sebagai VCC, pin 4 ftdi sebagai TX dihubungkan ke pin RX pada atmega, pin 5 ftdi sebagai RX dihubungkan ke TX pada atemega dan pin 6 ftdi sebagai DTR dihubungkan ke RESET pada atmega melalui capasitor 100nf.

Gambar 3.8 Rangkaian Downloader FTDI ke Atmega328

(39)

3.9 Rangkaian Keseluruhan

Berdasarkan uraian-uraian yang telah diterangkan pada bagian sebelumnya, maka dibuat rangkaian keseluruhan dari sistem. Adapun rangkaian keseluruhan dari perancangan sistem ini dapat dilihat pada gambar 3.9 berikut ini:

Gambar 3.9 Rangkaian Keseluruhan

(40)

3.10 Flowchart Sistem

START

INISIALISASI

READ DAYA BEBAN

IF P < 80 T

SELESAI Y

BATERAI FULL READ KONDISI

BATERAI

Y T

DRIVER RELAY ON ALIH KE INVERTER

DRIVER RELAY OFF ALIH KE PLN

(41)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Rangkaian Regulator

Pengujian rangkaian regulator ini bertujuan untuk mengetahui tegangan yang dikeluarkan oleh rangkaian tersebut, dengan mengukur tegangan keluaran dari output regulator 7805 dengan menggunakan multimeter digital. Setelah melakukan pengukuran maka diperoleh besarnya tegangan keluaran sebesar 5 volt.

Dengan begitu dapat dipastikan bahwa apakah terjadi kesalahan terhadap rangkaian atau tidak. Di bawah ini dapat dilihat tabel dan gambar input dan output pada rangkaian Regulator 7805 yang digunakan pada saat pengujian.

Tabel 4.1 Pengujian Tegangan Input Dan Ouput Pada Rangkaian Regulator 7805 In (volt) Out (volt)

12,06 5,03

Gambar 4.1 Pengujian Regulator

4.2 Pengujian LCD Dot Matrix M1632

Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matrix M1632 yang berfungsi sebagai monitoring tegangan baterai, daya baterai, daya beban yang digunakan dan tampilan dari beberapa keterangan. LCD ini memiliki 16 pin, namun pin yang

(42)

digunakan hanya 12 yaitu dimana pin 1 adalah GND, pin 2 adalah VCC, pin 3 adalah VEE sebagai kontras, pin 4 adalah RS sebagai register select, pin 5 adalah RW sebagai Read Write, pin 6 adalah E sebagai enable, pin 11-14 adalah D4-D7 sebagai data bit 4-7, pin 15 adalah A sebagai anoda, dan pin 16 adalah K sebagai katoda. . Pada LCD ini pin GND, RW dan K dihubungkan langsung ke GND, pin VCC dan A dihubungkan ke 5 volt, pin VEE dihubungkan dengan potensiometer untuk mengatur kontras pada lcd, pin RS dihubungkan langsung kr port D3 dalam mikrokontroler yaitu sebagai register select, pin E dihubungkan langsung ke port D4 dalam mikrokontroller yaitu sebagai enable, dan pin D4-D7 dihubungkan langsung ke port D5-D8 pada mikrokontroler yaitu sebagai data bit 4-7. Berdasarkan keterangan diatas maka kita sudah dapat membuat program untuk menampilkan karakter pada display LCD dot matrix M1632. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai berikut:

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(3, 4, 5, 6, 7, 8);

void setup() { Serial.begin(9600);

lcd.begin(16, 2);

}

void loop() { lcd.clear();

lcd.setCursor(2, 0);

lcd.print("SISTEM ALIH");

lcd.print("OTOMATIS");

delay(500);

(43)

}

Tabel 4.2 Pengujian LCD 16x2 Karakter

Pin Tegangan (V)

VSS 0

VDD 4.99

Vo 1.08

Rs 4.70

Rw 6.4 x

E 17.3 x

D0 4.98

D1 4.98

D2 4.98

D3 4.98

D4 310 x

D5 233 x

D6 135 x

D7 125 x

A 4.55

K 0

Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa kita sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set high “1” pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/Write.

Ketika RW berlogika low “0” , maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high “1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu berlogika low “0”.

Dibawah ini merupakan gambar tampilan display LCD, dimana penulis sudah berhasil menampilkan tulisan kata “SISTEM ALIH” di baris pertama dan

(44)

OTOMATIS di baris kedua display LCD 16x2 karakter. Tulisan pada tampilan LCD diperoleh karana sudah ada pada library LCD jika kita hanya mencetak string atau karakter saja pada saat mengisi program ke mikrokontroler untuk menampilkan karakter pada display LCD. Pengujian LCD 16x2 Karakter dapat dilihat pada gambar sebagai berikut:

Gambar 4.2. Pengujian LCD

4.3 Pengujian Sensor Tegangan

Sensor tegangan digunakan untuk mengukur tegangan pada baterai secara real time yang hasilnya akan dimonitoring di LCD. Sensor tegangan yang digunakan memiliki 3 pin yaitu pin S sebagai output sensor, pin( + ) sebagai input positif dari baterai, dan pin( – ) sebagai input negatif dari baterai. Pada rangkaian ini pin S pada sensor dihubungkan langsung ke C0 (ACD0) pada mikrokontroler yaitu sebagai input data yang akan dibaca dan diolah.

Dalam pembacaan, data yang dibaca oleh mikrokontroler berupa data analog yaitu dari 0-1023, oleh karena untuk membaca tegangan baterai yang maksimalnya 24 volt dapat dilakukan kalibrasi sensor dengan rumus:

V = data * 0.004888 * 5

(45)

Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk membaca tegangan baterai dan menampilkannya pada display LCD adalah sebagai berikut:

float Vb;

lcd.begin(16, 2);

pinMode(A0, INPUT);

}

void loop() {

Vb=analogRead(A0)*0.00488*5;

lcd.clear();

lcd.print("Vb=");

lcd.print(Vb);

lcd.print("V");

delay(60000);

}

Setelah program dijalankan maka sensor akan membaca tegangan input yang kemudian akan dibagi sehingga dapat dibaca dan diolah oleh mikrokontoler.

Mikrokontroler akan membaca input berupa tegangan yang kemudian akan diolah oleh adc mikrokontroler.

(46)

Tabel 4.3 Pengujian Tegangan Input, Tegangan Output, Nilai ADC dan Pembacaan Sensor Tegangan

Vin Vout ACD Vs

13,24 2,65 544,26 13,28

Gambar 4.3 Pengujian sensor Tegangan

4.4 Pengujian Sensor Arus DC

Sensor arus yang digunakan adalah tipe DT-Sense Current. Sensor ini digunakan untuk mengukur arus yang mengalir ke baterai secara realtime dan hasilnya akan dimonitoring di LCD. Modul sensor ini terdiri dati 4 pin yaitu pin 1 sebagai VCC, pin 2 sebagai OUT, pin 3 sebagai OUT AMP dan pin 4 sebagai GND ( ground ).

Outpundari sensor dihubungkan ke PC1 / ADC1 pada mikrokontroler untuk diolah menjadi data digital sehingga dapat diproses untuk pembacaan arus listrik.

Output sensor tegangan jika tidak dialiri arus sebasar 2,5 volt, Semakin besar arus yang mengalir melewati input maka semakin besar pula perubahan tegangan pada pin OUT. Karena sifat dari rangkaian OP-AMP yang digunakan maka jika tegangan OUT lebih kecil dari 2,5 maka tegangan OUT AMP akan lebih besar dari 2,5, begitu juga sebaliknya jika tegangan OUT lebih besar 2,5 maka tegangan OUT AMP akan lebih kecil dari 2,5. Oleh kerena itu sinyal analog dari output sensor akan dibaca oleh ADC mokrokontroler untuk diolah agar dapat menampilkan besar arus yang mengalir.

(47)

Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk membaca arus yang mengalir ke baterai dan menampilkannya pada display LCD adalah sebagai berikut:

float Acs;

const int numReadings1 = 10;

float readings1 [numReadings1];

int readIndex1= 0;

float total1= 0;

float average1 = 0;

void setup() { lcd.begin(16, 2);

pinMode(A1, INPUT);

pinMode(A0, INPUT);

}

void loop() {

total1= total1 - readings1 [readIndex1];

readings1 [readIndex1] = analogRead(A1);

total1= total1 + readings1 [readIndex1];

readIndex1= readIndex1 +1;

if ( readIndex1 >= numReadings1) {readIndex1 =0;}

(48)

average1 = total1 / numReadings1;

Acs=((average1*0.004887)-2.499)*7.7;

if ( Acs<0) { Acs = 0;}

lcd.clear();

lcd.print("Acs=");

lcd.print(Acs);

lcd.print("A");

delay(1000);

}

Gambar 4.4 Pengujian Sensor Arus DC

4.5 Pengujian Sensor Arus Beban

Sensor arus yang digunakan adalah tipe ZMCT10C. Sensor ini digunakan untuk mengukur arus beban secara realtime dan hasilnya akan dimonitoring di LCD.

Sensor ini hanya menggunakan 2 pin yaitu pin G sebagai ground, pin S sebagai output sensor dan sebuah trafo berbentuk cincin sebagai lewatnya salah satu kabel

(49)

beban yang akan di ukur (input sensor). Output dari sensor ZMCT10C dihubungkan ke PC2 / ADC2 pada mokrokontroler untuk diolah menjadi data digital sehingga dapat diproses untuk pembacaan arus listrik.

Untuk menglakibrasi sensor ini saya melakukan cara pengujian bertahap dengan 5 buah lampu pijar 100 watt, sehingga didapatkan pembacaan nilai ADC (Analog Digital Converter) seperti berikut:

Tabel 4.4 Kalibrasi Sensor Arus Beban

Lampu Pijar ( watt) Nilai ADC (bit) Desimal

100 00001010 10

200 00011110 30

300 00110011 51

400 01001001 73

500 01011101 93

Dari nilai ADC diatas didapatkan nilai kalibrasi sensor untuk membaca besar daya yang digunakan pada beban. Dibawan ini adalah grafik Daya vs Nilai ADC.

. Gambar 4.5 Grafik Daya vs Nilai ADC

Sehingga diperoleh rumus daya dan arus sebagai berikut :

y = 4.7835x + 54.129 R² = 0.9997

Daya (Watt)

NilaiADC Grafik Daya vs NilaiADC

Series1 Linear (Series1)

(50)

Daya = nilaiADC * 4.7835)+ 54.129 current= Daya / 220

Dari rumus diatas diperoleh nilai daya dan arus yang mengalir pada beban yang digunakan. Di bawah ini adalah tabel hasil kalibrasi pengukuran daya dan arus beban yang diukur secara bertahap. Daya dan arus pada tabel dibawah adalah pembacaan dari sensor arus ZMCT10C.

Tabel 4.5 Pengujian Sensor Arus Beban

Beban (watt) Nilai ADC (bit) Daya (watt) Arus (Amper)

100 00001010 101,96 0,46

200 00011110 197,63 0.89

300 00110011 298,08 1,35

400 01001001 403,32 1,83

500 01011101 498,99 2,26

Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk membaca daya beban dan menampilkannya pada display LCD adalah sebagai berikut:

float current;

float Daya;

float sensor;

lcd.begin(16, 2);

pinMode(A2, INPUT);

}

(51)

void loop() {

sensor = analogRead(A2);

Daya = (sensor * 4.7835)+ 54.129;

if (Daya<=55) { Daya=0;}

current= Daya/220;

lcd.clear();

lcd.print("Current=");

lcd.print(current);

lcd.print("A");

lcd.print("Daya=");

lcd.print(Daya);

lcd.print("Watt");

delay(1000);

}

4.6 Pengujian Driver Relay

Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah rangkaian Relay dapat bekerja dengan baik. NO relay1 dihubungkan dengan relay3 (relay omron) yang akan bekerja apabila lilitan relay3 dialiri arus PLN. Beban terubung dengan com relay3 dan output inverter terhubung dengan NO relay3. Kemudian, pengujian dilakukan dengan dengan memberikan input tegangan dari pin PB1, PB2 dan PB3 mikrokontroler ke masing-masing basis transistor BD139 sehingga masing transistor akan mengalami

(52)

saturasi yang mengakibatkan masing-masing relay akan aktif. Adapun program pada mikrokontroler untuk pengujian rangkaian Driver Relay adalah sebagai berikut:

void setup() {

pinMode(9, OUTPUT);

pinMode(11, OUTPUT);

}

void loop() {

digitalWrite(9, HIGH);

digitalWrite(11, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(9, LOW);

digitalWrite(11, LOW);

delay(1000);

}

Tabel 4.6 Pengujian Driver Relay Saturasi On

Pin Out-In (V) Transistor Relay

PB1/D9 4,92 Saturasi On

PB3/D11 4,93 Saturasi On

Tabel 4.7 Pengujian Driver Relay Saturasi Off

Pin Out-In (mV) Transistor Relay

PB1/D9 2,9 Tidak Saturasi Off

PB3/D11 2,6 Tidak Saturasi Off

Tabel 4.8 Pengujian Relay Peralihan Sumber Arus

Kondisi Relay Sumber Arus

Relay1 Aktf/ On dan Relay2 Tidak Aktif/ Off

Inverter

Relay1 Tidak Aktf/ Off dan Relay2 Aktif/ On

PLN

(53)

Tabel 4.9 Pengujian Relay Sebagai Saklar Inverter

Kondisi Relay Kondisi Inverter

Relay2 Aktf/ On Hidup

Relay2 Aktf/ Off Mati

4.7 Pengujian Pembacaan Daya Beban

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui daya awal setiap beban yang digunakan. Dalam pengujian ini, beban yang digunakan adalah lampu pijar 100 watt sampai dengan 500 watt. Berikut ini adalah tabel pengujian daya awal beban.

Tabel 4.10 Pengujian Daya Beban

Daya (watt) Daya Awal (watt) Daya Setabil (watt)

100 240,96 106,75

200 298,09 197,63

300 589,88 288,52

400 623,37 388,97

500 848,19 484,64

Dari ujian pembacaan daya beban, diperoleh grafik pembacaan daya beban sampai daya setabil. Berikut ini adalah grafik ujian daya beban.

(54)

Gambar 4.6 Grafik Pengujian Daya Beban Lampu Pijar 100 Watt

Daya (watt)

Waktu ( ms )

Grafik Daya vs Waktu

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (x 10^2)

Daya ( watt)

Waktu ( ms ) Grafik Daya vs Waktu

0 1 2 3 4 5 6 7 8 (x10^2

)

(55)

Gambar 4.9 Pengujian Daya Beban Lampu Pijar 400 Watt

Daya (watt)

Waktu (ms)

Grafik Daya vs Waktu 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 (x 10^2)

Daya (watt)

Waktu (ms) Grafik Daya vs Waktu

0 1 2 3 4 5 6 7 (x 10^2) 8

(56)

Gambar 4.10 Pengujian Daya Beban Lampu pijar 500 Watt 4.8 Pengujian Sintem Alih Otomatis

Pengujian sistem alih otomatis ini dilakukan di atap gedung laboratorium terpadu dengan inputan data setiap detiknya. Dimana sistem ini akan memindahkan sumber arus listrik yang digunakan beban dari inverter ke PLN. Dalam hal ini sumber arus lisrik akan berpindah apabila output dari inverter tidak lagi mampu memberikan arus listrik ke beban. Dalam proses pengujian sistem ini dilakukan dengan beban lampu pijar 100 watt dan data akan ditampilkan dilaptop menggunakan software PLX-DAQ dengan penghubung menggunakan FTDI. Adapun data yang diambil ialah daya beban, tegangan baterai dan arus pengecasan baterai.

Daya (watt)

Waktu (ms)

Grafik Daya vs Waktu 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 (x10^2)

(57)

Sumber dari

inverter Sumber dari PLN

Saat peralihan sumber arus

Gambar 4.11 Grafik daya beban 100 wat dari pergantian sumber arus.

Gambar 4.12 Grafik tegangan baterai

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000

TEGANGAN (VOLT)

WAKTU (SEKON)

GRAFIK TEGANGAN VS WAKTU

Tegangan (volt)

(58)

Waktu sore menjelang malam

Waktu malam hari

Gambar 4.13 Grafik arus pengecasan baterai

Dari gambar 4.11 diatas menunjukkan bahwa terjadi kenaikan dan penurunan daya. Dari hasil pengujian, daya naik hanya beberapa detik dikarenakan adanya peak power pada beban, dan penurunan daya terjadi dalam satu detik pada saat pergantian sumber arus listrik.

Dari gambar 4.12 diatas menunjukkan nilai tegangan pada baterai. Tegangan baterai hanya berubah antara 13 – 14,5 volt. Tegangan akan naik pada saat panas terik dan tegangan akan turun apabila cuaca mendung dan pada saat malam hari.

Dari gambar 4.13 diatas munjukkan nilai arus pengecasan baterai. Besar arus pengecasan berkisar antara 0-16 ampere. Dalam hal ini, perubahan arus terjadi pada saat sore menjelang malam, dan pada saat malam hari arus akan turun dikarenakan tiak ada cahaya matahari.

Deri hasil data yang diperoleh, untuk memperjelas perpindahan sumber arus maka dilakukan pencuplikan data saat perubahan selama 60 detik. Dibawah ini adalah cuplikan grafik pada pengujian sistem:

(59)

(a)

(b) (c)

Gambar 4.14 Grafik cuplikan data saat peralihan dari inverter ke PLN. (a) grafik daya beban. (b) grafik tegangan baterai. (c) grafik arus pengecasan

0 20 40 60 80 100 120 140 160

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0

DAYA (WATT)

WAKTU (SEKON)

GRAFIK DAYA VS WAKTU

Daya (watt)

0 10

0 10203040506070

TEGANGAN (VOLT)

WAKTU (SEKON)

GRAFIK TEGANGAN VS WAKTU

Tegangan

(Votl) -2

8 18

0 50 100

ARUS (AMPERE)

WAKTU (SEKON)

GRAFIK ARUS VS WAKTU

Arus (Ampere)

(60)

(a)

(b) (c)

Gambar 4.15 Grafik cuplikan data saat peralihan dari PLN. (a) grafik daya beban. (b) grafik tegangan baterai. (c) grafik arus pengecasan

Dari gambar 4.14 dapat dilihat bahwa terjadi perpindahan sumber arus. Hal ini terjadi disebabkan habisnya arus baterai yang digunakan untuk menghidupkan inverter, sehingga inverter tidak dapat menghasilkan arus listrik. Oleh karena itu sistem memeritahkan driver untuk memindahkan sumber arus dari inverter ke PLN.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0

DAYA (WATT)

WAKTU (SEKON)

GR A FIK D AYAVS WA KTU

Daya (watt)

02 46 108 1214 1618

0 5 0 1 0 0

TEGANGAN (VOLT)

WAKTU (SEKON)

GR A FIK TEGANGAN VS

WA KTU

Tegangan (v)

0

0 10 20 30 40 50 60 70

ARUS (AMPERE)

WAKTU (SEKON)

GRAFIK ARUS VS WAKTU

Arus (Ampere)

(61)

4.9 Pengujian Alat

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah alat dapat bekerja atau tidak.

Dengan demikian dapat dibuktikan dari data, grafik, dan gambar dibawah ini : Tabel 4.11 Pengujian Alat

Daya (watt) Sumber Arus

97.18 MATAHARI

101.96 MATAHARI

97.18 MATAHARI

82.83 MATAHARI

0 MATAHARI

97.18 PLN