BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini membahas hasil dari analisis data dan keseluruhan sistem yang dirancang. Analisis dan pembahasan data dilakukan dengan mengambil data pengukuran pada instrumen untuk mendapatkan data yang sebenarnya untuk dituliskan dalam laporan akhir. Pengujian yang dilakukan yaitu berikut ini:
1. Pengujian tegangan keluaran Arduino UNO 2. Pengujian sensor tegangan
3. Hasil pengujian operasional alat
4. Pengujian gelombang keluaran inverter 5. Pengujian tanpa beban
6. Pengujian dengan beban lampu
7. Pengujian dengan beban charger handphone 8. Pengujian dengan beban charger laptop
4.1. Desain dan Perancangan Alat
Berikut di bawah ini hasil perancangan atau desain inverter yang telah dibuat dengan beberapa komponen elektronika lainnya sebagai pendukung. Pada Gambar 4.1 merupakan desain alat.
Gambar 4.1 Desain alat
Pada Gambar 4.1 merupakan gambar dari desain alat yang sudah dibuat dengan 9 komponen utama yang telah disebutkan di dalam gambar.
4.2. Pengujian Tegangan Keluaran Arduino UNO
Pengujian tegangan keluaran Arduino UNO dilakukan agar mengetahui bahwa Arduino yang dipakai pada penelitian ini dapat bekerja dengan baik sehingga tidak menjadi kendala ketika melakukan pengujian alat secara keseluruhan. Pada Gambar 4.2 merupakan gambar pengujian dari Arduino UNO setting high.
Gambar 4.2 Pengujian Arduino UNO setting high
Pada Gambar 4.2 merupakan gambar pengujian Arduino UNO setting high.
Pengujian Arduino UNO ini dilakukan dengan cara Arduino diberikan tegangan sesuai operasinya kemudian memprogram semua pin digital pada Arduino sebagai keluaran dan di setting high dan low. Pada Gambar 4.3 merupakan sebuah gambar yang menunjukkan hasil pengujian Arduino UNO dengan setting low.
Gambar 4.3 Pengujian Arduino UNO setting low
Pada Gambar 4.3 merupakan gambar pengujian Arduino UNO dengan setting low. Arduino di setting high supaya Arduino dapat menghasilkan tegangan 5V sedangkan di-setting low supaya Arduino menghasilkan tegangan 0V. Setelah pengujian dilakukan didapatkan tegangan keluaran dari Arduino UNO yang ditampilkan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Pengujian tegangan keluaran Arduino UNO
V Masukan(V) Pin V Keluaran
(Set High)(V)
V Keluaran (Set Low)(V)
5 0 5 0
5 1 5 0
5 2 5 0
5 3 5 0
5 4 5 0
5 5 5 0
5 6 5 0
5 7 5 0
5 8 5 0
5 9 5 0
5 10 5 0
5 11 5 0
5 12 5 0
5 13 5 0
Pada Tabel 4.1 merupakan tabel hasil pengujian tegangan keluaran arduino UNO.
Pengujian tegangan keluaran Arduino UNO yang di-setting high dan low, dapat dilihat bahwa tegangan keluaran sesuai dengan spesifikasi, karena itu dapat
disimpulkan bahwa Arduino UNO yang pakai kali ini dapat berfungsi dengan baik.
4.3. Pengujian Sensor Tegangan
Pada penelitian ini, rangkaian voltage devider dipergunakan untuk sensor tegangan. Tegangan keluaran pada rangkaian sensor tegangan kemudian dimasukan ke mikrokontroler untuk dikonversi, kemudian hasil konversi tegangannya ditampilkan pada LCD. Sensor tegangan diuji dengan menerapkan tegangan ke rangkaian pembagi tegangan dari catu daya variabel. Potensiometer digunakan untuk mengatur tegangan keluaran catu daya. Pada Tabel 4.2 merupakan tabel hasil pengujian sensor tegangan.
Tabel 4.2 Hasil pengujian sensor tegangan Tegangan
Masukan (Volt)
Pengukuran dengan Multimeter (Volt)
Pengkuran dengan Sensor (Volt)
1 1,01 1,01
2 2,0 2,02
3 3,0 3,01
4 4,0 4,05
5 5,0 5,04
6 6,0 6,01
7 7,0 7,0
Tegangan Masukan (Volt)
Pengukuran dengan Multimeter (Volt)
Pengkuran dengan Sensor (Volt)
8 8,0 8,02
9 9,0 9,0
10 10,0 10,06
11 11,0 11,01
12 12,0 12,01
13 13,0 13,01
14 14,0 14,0
15 15,0 15,0
Pada Tabel 4.2 merupakan tabel hasil dari ujicoba sensor tegangan. Berdasarkan hasil ujicoba sensor tegangan, didapatkan nilai tegangan yang terukur oleh multimeter dan yang terukur oleh sensor memiliki simpangan yang tidak jauh.
Selisih terbesar terjadi pada tegangan 10 Volt, yang terukur oleh sensor sebesar 10,06 Volt dengan selisih 0,06 Volt. Berdasarkan hasil pengujian sensor ditemukan kesalahan atau error sebesar 0,2% dalam sistem. Berdasarkan error
yang dihasilkan dapat disimpulkan bahwa sensor tegangan berfungsi dengan layak untuk dipakai pada penelitian ini. Data tegangan yang dibaca oleh rangkaian sensorrtegangan merupakan tujuan dari pengujian sensor tegangan. Pengujian sensor tegangan menggunakan mikrokontroler dengan memanfaatkannfitur ADC atau analog to digital converter, hal ini dikarenakan mikrokontroler Arduino UNO hanya bisa membaca tegangan 0 sampai 5 Volt, sedangkan tegangan yang operasi inverter adalah sebesar 12 Volt.
4.4. Pengujian Sensor Arus
Sensor ACS-712adalah sensor yang digunakan sebagai sensor arus.
Sumber tegangan yang digunakan adalah power supply variable karena mudah untuk merubah besar dan kecilnya tegangan. Proses pengujian nilai arus yang terukur oleh sensor, beban yaitu resistor dialiri tegangan masukan yang berbeda-beda yang bersumber dari power supply. Pada saat pengujian suplai tegangan diatur sesuai dengan kebutuhan. Pada Tabel 4.3 merupakan Hasil pengujian sensor arus.
Tabel 4.3 Hasil pengujian sensor arus Suplai Arus (A) Arus Terukur
Multimeter (A)
Arus Terukur Sensor Arus (A)
0 0 0,021
0,1 0,1 0,107
0,2 0,2 0,209
Suplai Arus (A) Arus Terukur Multimeter (A)
Arus Terukur Sensor Arus (A)
0,3 0,3 0,310
0,4 0,4 0,404
0,5 0,5 0,506
0,6 0,6 0,602
0,7 0,7 0,701
0,8 0,8 0,804
0,9 0,9 0,901
1,0 1,0 1,02
Pada Tabel 4.3 merupakan hasil pengujian sensor arus. Hasil pengujian sensor arus didapatkan nilai arus pengukuran dan nilai arus sensor yang terukur hampir sama. Selisih terkecil terjadi pada pengujian arus 1 Ampere dimana hasil pengukuran menunjukkan nilai 1,0A sedangkan sensor membaca arus sebesar 1,02A, selisihnya hanya 0,2A.
Selisih terbesar terjadi pada pengujian 3 Ampere, dimana selisih pembacaan arus sebesar 0,1 Ampere. Pengujian sensor arus terdapat error sebesar 1,54%. Hasil pengujian yang dilakukan, sensor arus yang digunakan masih terbilang baik. Tujuan pengujian sensor arus adalah untuk mendapatkan data arus dari sensor arus yang terhubung dengan rangkaian inverter. Pada pengujian kali ini sensor arus diberikan beban berupa resistor 10Ω 20 Watt kemudian sensor arus dihubungkan pada mikrokontroler sebagai pembaca arus.
4.5. Hasil Pengujian Operasional Alat
Pengujian inverter bertujuan untuk mengetahui apakah inverter yang diproduksi dapat merubah tegangan DC menjadi tegangan AC pada frekuensi yang diinginkan yaitu 50 Hz. Setelah sinyal PWM dihasilkan, diprogram dengan Arduino, dan dihubungkan langsung ke rangkaian inverter, tegangan keluaran inverter yang bersangkutan diuji. Pada Tabel 4.4 merupakan tabel hasil pengujian rangkaian inverter.
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Rangkaian Inverter Masukan
(VDC)
Keluaran
(VAC) Arus (I) Frekuensi (Hz)
12 215 0,01 49,6
12 217 0,01 49,7
12 216 0,01 49,8
12 217 0,01 49,9
Pada Tabel 4.4 merupakan tabel hasil pengujian rangkaian inverter. Pengujian dilakukan pada saat inverter tanpa beban dan mendapatkan tegangan masukan dari baterai 12 volt, sumber tegangan pada percobaan ini menggunakan aki 12V.
Keluaran (VAC) adalah tegangan keluaran yang dihasilkan dari inverter dengan tegangan masukan sebesar 12VDC, sedangkan arus (I) adalah besarnya arus yang dihasilkan pada saat pengujian inverter tanpa beban dan frekuensi (Hz) merupakan frekuensi yang dihasilkan dari percobaan yang telah dilakukan. Hasil pengujian dengan sumber tegangan 12VDC didapatkan tegangan keluaran yang yang berbeda, tegangan keluaran paling tinggi ialah 217VAC dan paling rendah 215VAC.
Tujuan dari pengujian ini adalah untuk menentukan apakah inverter akan terus berfungsi sebagaimana mestinya saat terhubung ke beban. Pada Gambar 4.4 menggambarkan hasil yang diperoleh dengan menggunakan monitor serial untuk memahami bentuk gelombang keluaran rangkaian inverter.
Gambar 4.4 Gelombang keluaran inverter pada serial monitor
Pada Gambar 4.4 merupakan gambar gelombang keluaran inverter pada serial monitor. Gambar tersebut merupakan hasil pengujian sinyal keluaran inverter yang telah dilakukan untuk mengetahui bentuk sinyal yang dihasilkan dari inverter, pada saat pengujian di lakukan dengan memberi tegangan DC pada
100 80 60 40 20 0 -20 -40 -60 -80 -100
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1
inverter, tegangan operasi dari inverter ini sebesar 12 Volt DC, kemudian tegangan keluarannya di ukur oleh osiloskop untuk mengetahui kualitas tegangan dari bentuk gelombangnya. Pada Tabel 4.5 merupakan tabel hasil dari pengujian inverter dengan menggunakan beban yaitu lampu 20 Watt.
Tabel 4.5 Hasil pengujian inverter dengan beban lampu 20 watt Analisa
Beban
Tegangan Sumber
(VDC)
Arus Inverter
(A)
Daya (P)
Tegangan Inverter
(VAC)
Arus Keluaran
inverter (A)
Beban Real (Watt) Lampu 20
Watt 12,2 1,96 22,12 209 0,14 28,28
Pada Tabel 4.5 merupakan tabel hasil dari pengujian inverter dengan menggunakan beban yaitu lampu 20 watt. Pengujian yang dilakukan untuk mengetahui apakah inverter akan tetap berfungsi dengan baik saat dihubungkan dengan beban dikenal dengan pengujian rangkaian inverter dengan beban. Dalam pengujian inverter dengan beban ini dilakukan dengan memanfaatkan beban lampu 20 watt. Hasil pengujian inverter menggunakan beban lampu 20 watt. Pada Gambar 4.5 merupakan pengujian alat dengan beban lampu.
Gambar 4.5 Pengujian alat dengan beban lampu
Pada Gambar 4.5 merupakan tabel hasil dari pengujian inverter dengan menggunakan beban yaitu lampu 20 watt. Pengujian inverter dengan beban lampu 20W menggunakan tegangan sumber sebesar 12,2VDC, arus inverter adalah arus konsumsi inverter, pada pengujian ini inverter mengonsumsi arus sebesar 1,96A.
Tegangan yang dihasilkan dari inverter ini sebesar 209VAC, arus keluaran inverter adalah arus yang mengalir ke beban lampu yaitu sebesar 0,14A.
4.6. Analisis dan Pembahasan
Setelah melakukan pengujian rangkaian inverter dengan menggunakan alat ukur dan bantuan software dapat dikatakan bahwa inverter dapat bekerja dengan baik. Selanjutnya rangkaian dianalisis dan diuji pada pengukuran besarnya tegangan dan arus dalam waktu tertentu. Pengujian kali ini menggunakan pengujian yang variatif, seperti pengujian tanpa beban, pengujian dengan beban lampu, pengujian dengan beban charger laptop dan pengujian dengan beban charger handphone.
4.6.1.Pengukuran Tegangan dan Arus Tanpa Beban
Analisis pengukuran pada sensor tegangan dan arus yang didapat dari inverter dengan frekuensi 50Hz tanpa menggunakan beban lampu. Pada Tabel 4.6 dapat dilihat sebagai berikut.
Tabel 4.6 Pengukuran tegangan dan arus tanpa beban Tegangan Sumber
(VDC)
Tegangan Inverter (VAC)
Arus Inverter (A)
12,2 205,3 0,01
12,1 210 0,01
12,2 207,2 0,01
12,3 215,2 0,01
12,2 210,8 0,01
12,3 211,5 0,01
12,3 214 0,01
Pada Tabel 4.6 merupakan tabel pengukuran tegangan dan arus tanpa beban.
Pengujian tegangan dan arus tanpa beban ini dilakukan dengan waktu interval 20 detik, tegangan sumber berasal dari power supply yang di-setting pada range tegangan 12,1VDC sampai 12,3VDC. Tegangan yang dihasilkan sebesar 205,3VAC sampai dengan 2015,2VAC, didapatkan hasil yang, berbeda dengan pengujian pertama, pada pengujian ini inverter menghasilkan tegangan yang fluktuatif.
4.6.2.Pengukuran Tegangan dan Arus dengan Beban Lampu
Analisis pengukuran pada sensor tegangan dan arus yang didapat dari inverter dengan frekuensi 50Hz dengan menggunakan variasi beban lampu yang berbeda-beda dari 10 W hingga 25 W. Pada Tabel 4.7 merupakan tabel pengukuran tegangan dan arus tanpa beban.
Tabel 4.7 Pengukuran tegangan dan arus dengan beban Tegangan Sumber
(VDC)
Tegangan Keluaran (VAC)
Arus Keluaran (A)
Daya Lampu
(Watt)
12,2 209 0,09 10
12,1 203,1 0,12 15
12,2 202,9 0,15 20
12,3 202,8 0,19 25
Pada Tabel 4.7 merupakan tabel pengukuran tegangan dan arus tanpa beban.
Dapat dilihat Pada Tabel 4.7 analisis pengukuran pada sensor tegangan dan arus yang didapat dari inverter dengan frekuensi 50Hz dengan menggunakan variasi beban lampu yang berbeda-beda dari 10 Watt hingga 25 Watt. Berdasarkan Gambar 4.6 merupakan gambar hasil dari pengujian alat dengan beban lampu 20 watt.
Gambar 4.6 Pengujian alat dengan beban lampu 20 watt
Pada Gambar 4.6 merupakan gambar pengujian alat dengan beban lampu 20 watt. Besarnya nilai tegangan dan arus dihasilkan dari pembacaan sensor tegangan
dan arus yang ada pada alat tersebut. Berdasarkan hasil yang diperoleh dengan tegangan sumber 12,2VDC yang berasar dari power supply, tegangan yang dihasilkan oleh inverter dengan beban lampu yang berbeda-beda. Tegangan keluaran terbesar terjadi pada 10W dengan besarnya tegangan 209VAC, sedangkan tegangan keluaran inverter terkecil terjadi pada beban lampu 25W dengan besarnya tegangan ialah 202,8VAC.
4.6.3.Pengukuran Tegangan dan Arus dengan Beban Laptop
Analisis pengukuran pada sensor tegangan dan arus yang didapat dari inverter dengan frekuensi 50Hz dengan menggunakan beban charger laptop Lenovo dengan spesifikasi masukan tegangan 100V sampai dengan 240V dan arus masukan 1A dengan frekuensi 50/60Hz dengan keluaran tegangan 20V dan arus sebesar 2,25A. Pada Gambar 4.7 merupakan gambar hasil pengujian alat menggunaan beban charger laptop.
Gambar 4.7 Pengujian alat menggunakan beban charger laptop
Pada Gambar 4.7 memperlihatkan bagaimana alat bekerja dengan menggunakan beban charger laptop. Pengujian inverter dengan beban laptop dilakukan selama 1 jam 15 menit dan data hasil pengujian di ambil setiap rentang waktu 15 menit sekali. Hasil pengujian alat menggunakan beban charger laptop ditampilkan pada Tabel 4.8.
Tabel 4.8 Pengukuran tegangan dan arus dengan beban charger laptop Jam Tegangan
Sumber (VDC)
Charger Laptop Lenovo
Tegangan (VAC) Arus (A) Daya (W)
Jam Tegangan Sumber (VDC)
Charger Laptop Lenovo
Tegangan (VAC) Arus (A) Daya (W)
15.00 12,2 210,4 0,23 48,4
15.15 12,1 213 0,25 53,25
15.30 12,2 212 0,22 46,64
15.45 12,3 212,7 0,22 46,794
16.00 12,2 210,8 0,21 44,268
16.15 12,1 209,1 0,19 39,729
Pada Tabel 4.8 merupakan hasil dari pengujian alat menggunakan beban charger laptop. Data pengujian diambil dengan interval 15 menit sekali. Tegangan sumber pada pecobaan ini berkisar 12,1VDC sampai dengan 12,3VDC, sedangkan untuk tegangan keluaran yang dihasilkan dari inverter berkisar dari 29,1VAC sampai dengan 212,7VAC. Arus konsumsi ketika mengisi daya laptop berkisar 0.19A sampai dengan 0,25A. Daya pada pecobaan ini adalah daya konsumsi ketika mengisi daya Laptop Lenovo selama 1 jam 15 menit.
4.6.4.Pengukuran Tegangan dan Arus dengan Beban Charger HP
Analisis pengukuran pada sensor tegangan dan arus yang didapat dari inverter dengan frekuensi 50Hz dengan menggunakan variasi beban charger hp XIAOMI. Spesifikasi tegangan charger tegangan masukannya sebesar 110V sampai dengan 240V dan masukan arus masukannya sebesar 0,35A dengan frekuensi normal yaitu 50/60Hz. Pada Gambar 4.8 merupakan hasil pengujian alat menggunakan beban charger HP.
Gambar 4.8 Pengujian alat menggunakan beban charger HP
Pada Gambar 4.8 merupakan gambar dari hasil pengujian alat menggunakan beban pada charger HP. Percobaan dilakukan dengan mengisi daya HP yang bersumber tegangan dari inverter. Dari tegangan masukan dapat menghasilkan keluaran tegangan sebesar 5V dan arus sebesar 2A, data hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.9 berikut ini.
Tabel 4.9 Pengukuran tegangan dan arus dengan beban charger handphone Jam Tegangan Sumber
(VDC)
Charger HP XIAOMI
Tegangan (VAC) Arus (A) Daya (W)
15.00 12,2 210 0,051 10,71
15.15 12,1 207,4 0,055 11,407
15.30 12,2 211,3 0,054 11,41
15.45 12,3 214,8 0,052 11,17
16.00 12,2 209,9 0,052 10,9
16.15 12,1 211 0,05 10,55
Pada Tabel 4.9 merupakan tabel hasil dari pengukuran tegangan dan arus dengan menggunakan beban charger handphone. Data pengujian pengisian daya hp XIAOMI diambil dengan interval 15 menit sekali. Tegangan sumber berasal dari power supply, tegangan pada pecobaan ini berkisar 12,1VDC sampai dengan 12,3VDC, sedangkan untuk tegangan keluaran yang dihasilkan dari inverter berkisar dari 207,4VAC sampai dengan 214,8VAC. Arus konsumsi ketika mengisi daya HP berkisar 0.05A sampai dengan 0,054A. Daya pada pecobaan ini adalah daya konsumsi ketika mengisi daya HP Xiaomi selama 1 jam 15 menit
4.7. Tampilan Serial Monitor Pengujian Alat
Pada gambar tampilan serial monitor software Arduino IDE saat dilakukan ujicoba alat pada Gambar 4.9.
Gambar 4.9 Tampilan serial monitor Arduino IDE
Pada Gambar 4.9 merupakan gambar tampilan serial monitor Arduino IDE yang dilihat bahwasannya hasil pengukuran dari sensor tegangan AC, sensor tegangan DC, dan sensor arus juga dapat di monitoring dari PC dengan bantuan software Arduino IDE. Besarnya tegangan dan arus juga dapat dilihat dari serial monitor yang ada pada software Arduino IDE. Percobaan ini dilakukan saat tanpa beban sehingga belum dapat menampilkan nilai dari sensor ketika dengan beban.
4.8. Tampilan LCD
Selain dari serial monitor didalam software Arduino IDE, hasil pembacaan sensor tegangan dan sensor arus yang ada pada Arduino dimana besarnya tegangan dan arus juga dapat di monitoring dari layar LCD dengan ukuran 16x2 yang ada pada alat tersebut supaya memudahkan pengguna untuk memantau atau monitoring besarnya hasil dari tegangan dan arus. Tampilan pada keluaran LCD saat dilakukan ujicoba alat pada Gambar 4.10.
Gambar 4.10 Tampilan pada LCD
Pada Gambar 4.10 merupakan gambar saat alat diaktifkan layar LCD tidak berbeda jauh tampilannya dengan platform IOT yang diimplementasikan, hanya saja tampilan LCD hanya menampilkan keterangan nilai arus dan tegangan dan tidak dapat melakukan kendali ON/OFF pada inverter.
4.9. Tampilan Blynk App
Berikut tampilan pada keluaran Blynk App pada saat dilakukan ujicoba alat.
Pada percobaan kali ini ialah pada saat kondisi inverter dalam keadaan aktif ataupun tidak aktif seperti pada Gambar 4.11.
Gambar 4.11 Tampilan Blynk app saat inverter dalam kondisi ON
Gambar 4.11 menampilkan hasil pengujian inverter yang dikendalikan secara jarak jauh menggunakan aplikasi Blynk App. Berdasarkan gambar tersebut dapat dilihat bahwa aplikasi Blynk App di gunakan untuk monitoring tegangan AC, tegangan DC, arus AC, arus DC, dan daya pada inverter. Pada gambar 4.12 berikut,
Gambar 4.12 Tampilan Blynk app saat inverter dalam kondisi OFF
Pada Gambar 4.11 dan 4.12 hasil pembacaan tegangan, arus, daya dan frekuensi didapatkan dari sensor tegangan dan arus yang diaplikasikan pada rangkaian inverter. Hasil pembacaaan tersebut diolah oleh mikrokontroller Arduino UNO kemudian data tersebut dikirimkan ke NodeMcu melalui komunikasi serial antara Arduino UNO dan NodeMCU. Setelah itu data di NodeMcu dikirimkan ke cloud untuk selanjutnya dikirim ke server aplikasi Blynk App dan kemudian aplikasi ini menerima hasil pembacaan sensor yang pada akhirnya data tersebut ditampilkan pada aplikasi yang ada di handphone pengguna. Aplikasi Blynk App menampilkan hasil kinerja alat, fungsi platform IoT yang digunakan untuk mengaktifkan dan menon-aktifkan inverter. Pada Blynk ditampilkan keterangan besar nilai arus dan tegangan yang dihasilkan oleh sensor kemudian platform Blynk App difungsikan sebagai media yang dapat mengendalikan dari jarak jauh dengan bantuan koneksi internet.
