BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Motor Induksi Motor induksi terdiri dari dua bagian, yaitu stator atau bagian yang diam dan rotor atau bagian yang berputar, dimana kedua bagian tersebut dipisahkan oleh suatu celah udara (air gap) yang kecil dengan jarak antara 0.4 mm sampai dengan 4 mm tergantung daya output. Bagian stator dihubungkan ke sumber tegangan bolak-balik (AC), sedangkan bagian rotor tidak dihubungkan secara langsung ke sumber tegangan, tetapi memiliki arus yang dihasilkan oleh adanya arus induksi yang ditimbulkan dari arus stator (Zaini, 2013). Inti stator motor induksi terbuat dari lapisan pelat baja beralur. Sedangkan, rangka stator terbuat dari besi atau pelat baja yang dipabrikasi. Belitan motor diletakkan dalam alur stator yang terpisah 120 derajat listrik. Belitan fasa dapat tersambung secara segitiga (Δ) atau bintang (Y).
Gambar 2.1 Motor Induksi (Fakhrizal, 2007)
Prinsip kerja motor induksi tiga fasa didasarkan pada hukum Faraday (tegangan induksi akan timbul akibat perubahan induksi magnetic pada suatu lilitan) dan hukum Lorentz (perubahan magnetic akan menimbulkan gaya). Prinsip dasarnya sebagai berikut : 1. Tegangan induksi akan timbul pada setiap konduktor diakibatkan oleh medan magnet yang memotong konduktor (hukum Faraday).
5
2. Karena konduktor dihubungkan menjadi satu, membuat tegangan induksi menghasilkan arus yang mengalir dari konduktor ke konduktor lain. 3. Karena terjadi arus diantara medan magnet maka timbul gaya (hukum Lorentz). 4. Gaya akan selalu menarik konduktor untuk bergerak sepanjang medan magnet (Fakhrizal, 2007).
Gambar 2.2 Prinsip Kerja Motor Induksi 3 Phase (Fakhrizal, 2007)
2.2. Current Transformer Current Transformer (CT) adalah suatu peralatan listrik yang dapat mentransformasikan dari arus yang besar ke arus yang kecil guna pengukuran atau proteksi, current transformer dipergunakan dalam rangkaian arus bolak-balik. Current transformer digunakan pada pengukuran arus yang besarnya ratusan amper yang mengalir pada jaringan tegangan tinggi. Jika arus yang hendak diukur mengalir pada tegangan rendah dan besarnya dibawah 5 ampere, maka pengukuran dapat dilakukan secara langsung. Sedangkan, pada pengukuran arus yang besar harus dilakukan secara tidak langsung dengan menggunakan current transformer (Suryawan, 2012). Prinsip kerja current transformer adalah saat pada kumparan primer mengalir arus I1, maka pada kumparan primer timbul gaya gerak magnet sebesar N1*I1. Gaya gerak magnet ini memproduksi fluks pada inti, kemudian membangkitkan gaya gerak listrik (GGL) pada kumparan sekunder. Jika terminal kumparan sekunder tertutup, maka pada kumparan sekunder mengalir arus I2, arus ini menimbulkan gaya gerak magnet N1*I1 pada kumparan sekunder. Bila trafo tidak mempunyai rugi-rugi (trafo ideal) berlaku persamaan : 6
N1 * I1 = N2 * I2 ……………………………………………...… 2.1 atau,
……….………………………………..….……...… 2.2 dimana, N1 : jumlah belitan kumparan primer N2 : jumlah belitan kumpatan sekunder I1 : arus kumparan primer I2 : arus kumparan sekunder (Wibowo, 2012).
Gambar 2.3 Current transformer (Wibowo, 2012)
Sensor arus CR9580-10 merupakan salah satu current sensor dari seri CR9500 dengan tipe CT splitcore ber-diameter 0.40 inchi. Input dari current sensor CR9580-10 adalah arus AC 0-10 A dengan output 0-5 VDC. Dengan output berupa tegangan DC, maka output current sensor CR9580-10 dapat langsung dihubungkan dengan sebuah koneksi analog input dari mikrokontroler tanpa tambahan pengkondisian sinyal. Current sensor ini sering digunakan pada proses kontrol dan peralatan instrumentasi di bidang industri. Spesifikasi dari current sensor CR9580-10 adalah accuracy ± 0.5 %, ripple 1 % max, maximal signal output 12 VDC, frequency 50 - 400 Hz, insulation class 600 V, response 7
time 250 ms maximal, serta current sensor ini dapat bekerja pada temperature -30 o
C sampai 60 oC.
Gambar 2.4 Current sensor CR9580-10 (Anonim, 2005)
2.3. Potential Transformer Potential transformer adalah suatu peralatan listrik yang berfungsi memperkecil besaran tegangan pada sistem tenaga listrik menjadi besaran tegangan untuk sistem pengukuran dan mengisolasi rangkaian sekunder terhadap primer. Potential transformer memiliki angka perbandingan lilitan/tegangan primer dan sekunder yang menunjukkan kelasnya. Prinsip kerja potential transformer mengikuti rumus :
……….………………………..….……...… 2.3 dimana, a : perbandingan transformer N1 > N2 N1 : jumlah belitan kumparan primer N2 : jumlah belitan kumpatan sekunder E1 : tegangan primer E2 : tegangan sekunder
8
Klasifikasi potential transformer menurut konstruksinya dapat dibedakan menjadi. Pertama, potential transformer induktif, yang terdiri dari belitan primer dan belitan sekunder, serta tegangan pada belitan primer akan menginduksikannya pada belitan sekunder melalui core. Kedua, potential transformer capasitif, yang terdiri dari rangkaian kondensator yang berfungsi sebagai pembagi tegangan tinggi dari trafo pada tegangan menengah yang menginduksikan tegangan ke belitan sekunder melalui media capasitor (Anonim, 2005).
Gambar 2.5 Potential transformer (Anonim, 2005)
2.4. Mikrokontroler ATmega8535 Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc Prosessor) merupakan salah satu produk mikrokontroler dari Atmel. Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8-bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing). Secara umum AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, diantaranya keluarga ATiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama (Wardhana, 2006).
9
2.4.1. Fitur-Fitur Mikrokontroler ATmega8535 Spesifikasi dari mikrokontroler ATmega8535 adalah sebagai berikut : 1.
Sistem mikroprosesor 8-bit berbasis RISC (Reduced Instruction Set Computing) dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
2.
Memori flash 8K Bytes, SRAM sebesar 512 Bytes dan EEPROM (Electrically Erasable Programable Read Only Memory) sebesar 512 Bytes.
3.
ADC internal dengan resolusi 10-bit sebanyak 8 channel.
4.
Dua Timer/Counter 8-bit dengan separate prescalers dan compare modes.
5.
Satu Time/Counter 16-bit dengan separate prescalers, compare modes dan capture mode.
6.
Real time counter dengan separate oscillator.
7.
Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.
8.
Enam
pilihan
mode
sleep
menghemat
penggunaan
daya
listrik
(Wardhana, 2006).
Gambar 2.6 Pin mikrokontroler ATmega8535 (Anonim, 2003)
10
2.4.2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega8535 Konfigurasi pin ATmega8535 diperlihatkan pada gambar 2.6. Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin mikrokontroler ATmega8535 sebagai berikut : 1.
VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.
2.
GND merupakan pin ground.
3.
Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.
4.
Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/ Counter, komparator analog, dan SPI.
5.
Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Osilator.
6.
Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.
7.
RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.
8.
XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan untuk clock eksternal.
9.
AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC (Wardhana, 2006).
11
Gambar 2.7 Blok Diagram Fungsional ATmega8535 (Anonim, 2003)
2.4.3. Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter (USART) USART merupakan salah satu mode komunikasi serial yang dimiliki oleh mikrokontroler ATmega8535. Sistem USART Atmega8535 memiliki beberapa keuntungan dibandingkan sistem UART, yaitu operasi full duplex, mode operasi asinkron dan sinkron, mendukung komunikasi multiprosesor, dan mode kecepatan transmisi berorde Mbps. Sistem USART juga memiliki fleksibilitas tinggi, yang dapat digunakan untuk melakukan transfer data baik antar mikrokontroler maupun dengan modul-modul eksternal termasuk PC yang memiliki fitur UART. USART memungkinkan transmisi data baik secara synchronous maupun asynchronous sehingga dengan demikian, USART pasti kompatibel dengan UART. Pada
12
mikrokontroler ATmega8535, secara umum pengaturan mode komunikasi baik synchronous maupun asynchronous adalah sama. Perbedaannya hanya terletak pada sumber clock saja. Jika pada mode asynchronous masing-masing peripheral memiliki sumber clock sendiri, maka pada mode synchronous hanya ada satu sumber clock yang digunakan secara bersama-sama. Dengan demikian, secara hardware untuk mode asynchronous hanya membutuhkan 2 pin yaitu TXD dan RXD sedangkan untuk mode synchronous harus 3 pin TXD, RXD dan XCK. Untuk mengatur mode dan prosedur komunikasi USART dilakukan melalui register UCSRA (USART Control dan Status Register A), UCSRB (USART Control dan Status Register B), UCSRC (USART Control dan Status Register C), UBRRH (USART Boud Rate Register High), UBRRL (USART Boud Rate Register Low) dan UDR (USART Data Register) (Wardhana, 2006).
2.4.4. Analog to Digital Converter (ADC) Mikrokontroler ATmega8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit 8 channel input. Dalam operasinya, ADC ATmega8535 dapat dikonfigurasi, baik sebagai single ended input maupun differential input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki konfigurasi pewaktu, tegangan reverensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang amat fleksible sehingga dapat dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan adri ADC itu sendiri. Rangkaian internal ADC ATmega8535 memiliki catu daya tersendiri yaitu pin AVCC. Tegangan AVCC harus sama dengan VCC ± 0,3V. Untuk mengatur mode dan cara kerja ADC dilakukan melalui register ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register), ADCSRA (ADC Control and Status Register A), dan SFIOR (Special Function IO Register) (Wardhana, 2006). Data hasil konversi ADC dapat dirumuskan dengan persamaan:
……….………………………..….……...… 2.4
13
dimana; Vin : tegangan masukan (Volt) Vref : tegangan referensi (Volt)
2.5. Borland Delphi 7 Borland Delphi 7 merupakan bahasa pemrograman yang memberikan fasilitas pembuatan aplikasi visual. Keunggulan bahasa pemrograman ini terletak pada produktivitas, kualitas, pengembangan perangkat lunak, kecepatan kompilasi, pola desain yang menarik serta diperkuat dengan pemrogramannya yang terstruktur. Keunggulan lain dari Borland Delphi 7 adalah dapat digunakan untuk merancang program aplikasi yang memiliki tampilan seperti aplikasi program lain yang berbasis Windows. Khusus untuk pemrograman database, Borland Delphi 7 menyediakan fasilitas objek yang kuat dan lengkap yang memudahkan programmer dalam membuat program. Format database yang dimiliki Borland Delphi 7 adalah database Paradox, dBase, Microsoft Access, SyBASE, SQL dan Oracle (Madcoms, 2003). Borland Delphi 7 menggunakan bahasa object Pascal sebagai bahasa dasar. Dengan pendekatan visual, maka dapat diciptakan aplikasi yang canggih tanpa banyak menulis kode. Borland Delphi 7 merupakan bahasa pemrograman yang mempunyai cakupan kemampuan yang luas. Berbagai jenis aplikasi dapat dibuat menggunakan Borland Delphi 7, termasuk aplikasi untuk mengolah teks, grafik, angka, basis data dan aplikasi web. Bahkan Borland Delphi 7 dapat digunakan untuk menggerakkan perangkat keras (hardware). Lingkungan Borland Delphi 7 ditata dalam bentuk yang sangat menarik. Modul ini bertujuan untuk memperkenalkan Integrated Development Environment (IDE) atau Lingkungan Pengembangan Terpadu dari Borland Delphi 7. Modul ini juga menunjukkan cara untuk mengolah IDE sesuai dengan selera pemrogram. IDE adalah sebuah lingkungan yang berisi tool-tool yang diperlukan untuk desain, menjalankan dan mengetes sebuah aplikasi, disajikan dan terhubung dengan baik
14
sehingga memudahkan pengembangan program. Pada Borland Delphi 7 IDE terdiri dari Main Window, ToolBar, Component Palette, Form Designer, Code Editor, Code Explorer, Object Inspector, dan Object Tree View (Husni, 2004).
Gambar 2.8 Tampilan Borland Delphi 7 (Madcoms, 2003)
2.5.1. Basis Data Microsoft Access dengan Metode ADO Microsoft Access merupakan salah satu software pada paket Microsoft Office yang digunakan untuk mengolah database. Microsoft Access merupakan pengolah database yang berjalan di bawah sistem operasi Windows (Wahana Komputer, 2006). Database merupakan suatu tempat untuk menyimpan data. Pada sebuah database bisa terdapat satu atau lebih tabel dan query. Operasi yang biasanya dilakukan pada database berhubungan erat dengan pengaksesan tabel atau query. Komponen ADO (ActiveX Data Object) adalah salah satu jenis komponen yang disediakan oleh Borland Delphi 7 untuk membuat aplikasi database. Database tersebut tidak hanya tersimpan pada Delphi tetapi melalui komponen ADO akan dikoneksikan dengan database dari luar tubuh Delphi, yaitu database dari
15
Microsoft Access. Komponen-komponen ADO yang biasa dipakai dalam koneksi dengan database Microsoft Access diantaranya adalah ADOConnection, ADOCommand, ADODataSet, ADOTable, dan ADOQuery (Mangkulo, 2004).
Gambar 2.9 Komponen ADO pada Borland Delphi 7 (Mangkulo, 2004)
2.6. Protokol Serial RS-232 RS-232 adalah standar komunikasi serial antar periperal-periperal. Contoh paling sering kita pakai adalah antara komputer dengan modem atau komputer dengan komputer. Standar ini dalam implementasinya menggunakan DB9. RS232 dapat dipakai untuk komunikasi langsung antar komputer dengan cara pengkabelan Null Modem. Pengkabelan Null Modem merupakan proses penghubungan dua konektor RS-232 dengan atau tanpa modem (Arifianto, 2009). Ada 3 hal pokok yang diatur standart RS-232, antara lain: 1.
Bentuk sinyal dan level tegangan yang dipakai.
2.
Penentuan jenis sinyal dan konektor yang dipakai serta susunan pada kakikaki konektor.
3.
Penentuan tata cara pertukaran inoformasi antara komputer dan alat-alat perlengkapannya
16
