BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS
Bab ini akan membahas mengenai pengujian dan analisis dari setiap modul yang mendukung alat yang dirancang secara keseluruhan. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah alat yang dirancang dapat memberikan hasil sesuai dengan harapan, dalam hal ini sesuai dengan spesifikasi yang telah ditulis. Sedangkan analisis digunakan untuk membandingkan hasil perancangan dengan hasil pengujian.
4.1. Metode Pengujian Adjustable Fuse Sebelum melakukan pengujian sistem Adjustable Fuse secara keseluruhan penulis melakukan beberapa tahapan antara lain: 1. Melakukan kalibrasi pada sensor yang digunakan. 2. Mencari dan menetapkan koefisien dari sensor yang digunakan. 3. Melakukan pengukuran arus menggunakan alat yang direalisasikan dan membandingkan dengan alat ukur. Tahap pertama yang dilakukan adalah kalibrasi sensor arus ACS712. Hal ini bertujuan untuk mencari perbandingan antara nilai arus yang diukur dengan nilai tegangan keluaran sensor arus. Nilai tegangan keluaran inilah yang nantinya akan dibaca oleh ADC internal mikrokontroler untuk diproses lebih lanjut. Kalibrasi sensor arus ACS712 dilakukan dengan menghubungkan sensor arus dengan beban secara seri seperti yang terlihat pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1. Sensor arus ACS712
28
29
Dengan melakukan pengukuran terhadap beberapa nilai arus yang mengalir melewati sensor arus, didapat nilai-nilai tegangan keluaran yang diterjemahkan oleh mikrokontroler dalam bentuk bit. Nilai bit ini yang kemudian dinamakan sebagai data ADC. Tabel 4.1 menunjukan perbandingan antara nilai arus yang di ukur dengan data ADC. Tabel 4.1. Perbandingan nilai arus terhadap nilai data ADC Nilai arus pada alat ukur (Ampere) Nilai ADC hasil pengukuran(bit) 0,0000 512 0,4287 519 0,8708 529 1,3026 534 1,7430 551 2,1843 558 2,6120 572 3,0468 582 3,4702 598 3,9025 608 4,3315 616 4,7523 627 5,1853 637 5,6060 645 6,0240 655 6,4320 664 6,8190 675 7,2420 685 7,6470 698 8,0650 708 8,4620 718 8,8680 729 9,2870 736 9,6860 750 Maksud dan tujuan dari pentabelan nilai bit tegangan keluaran dari modul sensor arus ACS712 adalah untuk mengetahui apakah perubahan tegangan keluaran modul sensor arus linier dengan perubahan nilai arus. Linearisasi grafik perubahan bit tegangan keluaran modul sensor arus terhadap nilai arus terukur
30
(Gambar4.2) didapatkan dengan melakukan pendekatan matematis terhadap kurva linier dengan persamaan sebagai berikut: = 0,0403 − 20,456
(4.1)
= 0,9989 . di mana: y
= nilai arus terukur (A)
x
= nilai bit tegangan keluaran sensor (bit)
R
= kriteria penaksiran kuadrat terkecil terhadap model regresi
Koefisien regresi berfungsi untuk menentukan parameter-parameter yang terlibat dalam suatu model matematis yang linier untuk melakukan suatu prediksi terhadap nilai suatu variabel.
Data Aktual
Linearisasi
Nilai ADC hasil pengukuran(bit)
Gambar 4.2. Grafik linearisasi kalibrasi modul sensor arus ACS712
31
Dari hasil pengujian didapat bahwa grafik perubahan tegangan keluaran dari modul sensor arus terhadap perubahan nilai arus dapat dikatakan linier, sehingga nilai arus dapat dicari apabila tegangan keluaran dari modul sensor arus diketahui (Persamaan 4.1). Tahapan terakhir dalam metode yang digunakan untuk melakukan pengujian sensor arus adalah dengan melakukan pengukuran besar arus yang mengalir melalui langkah-langkah sebagai berikut: 1.
Melakukan checking besar nilai tahanan resistor yang digunakan sebagai beban dengan multimeter.
2.
Menghubungkan tahanan resistor yang telah terukur besarnya dengan tegangan dan mengukur besar tegangan pada tahanan resistor. Hasil pengukuran digunakan sebagai pembanding.
3.
Menghubungkan tegangan yang sama yang dikenakan pada tahanan resistor dengan sensor arus ACS712 secara seri untuk mendapatkan output dari sensor. Tabel 4.2. Tabel perbandingan hasil pengukuran sensor arus ACS712 dengan hasil perhitungan.
Beban Terukur (Ohm)
Tegangan Beban (Volt)
Perhitungan Arus (Ampere)
Pengukuran Arus dengan alat yang direalisasikan(Ampere)
Error (%)
484
211
0,43
0,51
18,60
242
210
0,87
0,96
10,34
161,3
210
1,3
1,43
10,00
121
209
1,73
1,9
9,83
96,8
208
2,15
2,33
8,37
48,4
205
4,26
4,43
3,99
32,2
202
6,27
6,29
0,32
24,2
198
8,18
8,17
0,12
19,36
191
9,87
9,88
0,10
32
Dengan alasan output dari sensor arus ACS712 berupa tegangan yang sebanding dengan nilai arus yang ditarik, maka untuk mendapatkan hasil perbandingan antara arus yang terukur dengan arus pembanding penulis menggunakan sub-routine sederhana pada mikrokontroler untuk menghitung nilai arus yang terukur. Pada tabel perbandingan antara hasil pengujian dan perhitungan di atas, terdapat error yang terjadi karena ralat komponen. Error yang dihasilkan dapat dihitung dengan persamaan berikut:
=
× 100%
(4.2)
Dari hasil pengujian diatas dapat dilihat bahwa hasil pengujian dapat menunjukan hasil mendekati dengan hasil perhitungan. Akan tetapi, untuk pengukuran dengan arus yang semakin kecil, hasil output pembacaan sensor arus ACS712 memiliki beda nilai yang semakin besar dengan hasil perhitungan. Hal ini disebabkan karena tegangan input pada ADC mendekati keterbatasan untuk mengukur perubahan tegangan yang kecil.
4.2. Pengujian Keseluruhan Sistem Parameter-parameter yang sudah didapat dari hasil kalibrasi sensor arus ACS712, kemudian digunakan dalam pengujian keseluruhan sistem dari alat yang direalisasikan. Pengujian dilakukan dengan cara mengkondisikan alat yang direalisasikan dalam keaadan kelebihan beban atau arus yang mengalir (tripping). Pengujian ini bertujuan untuk melihat kinerja dari keseluruhan sistem yang telah dirancang. Pengujian dilakukan dalam empat mode batas arus, yaitu 2, 4 dan 6A. Dalam pengujian ini digunakan beban berupa 25 buah lampu pijar. Masingmasing dari lampu pijar mempunyai nilai 100 Watt. Beban yang berupa lampu pijar tersebut disusun secara paralel seperti yang terlihat pada Gambar 4.3.
33
Gambar 4.3. Untai beban yang tersusun secara paralel
4.2.1. Langkah Pengujian Keseluruhan Sistem Pada pengujian ini dilakukan dengan mengikuti beberapa langkahlangkah berikut ini. Pada awal tampilan LCD terdapat menu pemilihan batas arus. Pada poin ini penulis memasukkan nilai batas arus yang akan diuji seperti yang terlihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4. Tampilan LCD pada menu pemilihan batas arus
34
Setelah melakukan penekanan enter pada keypad sistem akan meminta konfirmasi ke pengguna seperti yang terlihat pada Gambar 4.5. Apabila pengguna mengkonfirmasi ‘YA’ maka sistem akan memulai tahap pemeriksaan arus.
Gambar 4.5. Tampilan LCD saat sistem meminta konfirmasi dari pengguna
Selama tahap pemeriksaan arus sistem secara berkala akan memeriksa besarnya arus yang mengalir. Saat sistem mendapati besarnya arus yang mengalir melebihi ketentuan (Persamaan 1.1) maka sistem secara otomatis akan memutuskan aliran listrik. Gambar 4.6 menunjukkan tampilan LCD saat sistem memutus aliran listrik.
Gambar 4.6. Tampilan LCD saat sistem memutus aliran listrik
Sesaat setelah sistem memutus aliran listrik, sistem akan memberikan peringatan kepada pengguna melalui suara yang dikeluarkan lewat buzzer dan melakukan pencatatan log terjadinya tripping. Log ini berisi data besarnya arus saat trip serta tanggal dan waktu terjadinya trip. Log ini
35
disimpan pada sebuah kartu memori eksternal yang terdapat pada alat yang direalisasikan.
Gambar 4.7. Data kerja yang tersimpan pada kartu memori
Setelah jeda selama 60 detik, secara otomatis sistem akan kembali mengalirkan aliran listik. Sistem dirancang untuk melakukan siklus peringatan sebanyak tiga kali melalui sebuah sub-routine sederhana. Apabila flag yang terdapat dalam sub-routine tersebut sudah mencatat sebanyak tiga kali, maka sistem akan memutus aliran listrik sampai ada perintah manual dari pengguna.
Tidak fokusnya gambar dikarenakan kamera
Gambar 4.8. Tampilan LCD setelah terjadi trip sebanyak 3 kali
Dari beberapa langkah diatas dapat dikatakan bahwa secara keseluruhan sistem dapat bekerja sesuai yang diharapkan.
36
4.2.2. Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem Pada bagian ini hasil-hasil dari pengujian sistem secara keseluruhan ditabelkan. Hal ini bertujuan untuk melihat kinerja dari sistem pada tiap-tiap nilai batas arus. Penulis melakukan pengujian sebanyak 20 kali pada setiap nilai batas arus. Pengujian yang dilakukan untuk batas arus dengan nilai 2, 4 dan 6A. Hasil dari pengujian sistem secara keseluruhan dapat dilihat pada Tabel 4.2, Tabel 4.3, dan Tabel 4.4. Dari hasil pengujian (lihat pada Tabel) dapat dilihat bahwa hasil pengujian dapat menunjukan hasil mendekati dengan hasil perhitungan (Persamaan 1.1) yang sesuai dengan standar IEC/EN 60898-2. Akan tetapi dalam pengujian sistem secara keseluruhan terdapat hambatan dalam mengukur nilai arus saat tripping dikarenakan keterbatasan alat dalam pengujian. Nilai arus yang tertampil pada LCD merupakan nilai arus yang ditarik oleh beban.
37
Tabel 4.3 Hasil Pengujian untuk batas arus 2A Pengujian ke-
I2 ( Conventional Tripping Current ) (Ampere)
Arus Terukur Saat Tripping (Ampere)
1
2,90
3,08
2
2,90
3,22
3
2,90
3,05
4
2,90
3,22
5
2,90
3,19
6
2,90
3,22
7
2,90
3,22
8
2,90
3,19
9
2,90
3,26
10
2,90
3,08
11
2,90
3,22
12
2,90
3,08
13
2,90
3,10
14
2,90
3,24
15
2,90
3,23
16
2,90
3,08
17
2,90
3,19
18
2,90
3,08
19
2,90
3,08
20
2,90
3,22
Jumlah Beban Terpasang 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar 7 buah lampu pijar
38
Tabel 4.4 Hasil Pengujian untuk batas arus 4A Pengujian ke-
I2 ( Conventional Tripping Current ) (Ampere)
Arus Terukur Saat Tripping (Ampere)
1
5,80
6,04
2
5,80
6,07
3
5,80
6,13
4
5,80
6,21
5
5,80
6,10
6
5,80
6,13
7
5,80
6,07
8
5,80
6,07
9
5,80
6,10
10
5,80
6,13
11
5,80
6,21
12
5,80
6,07
13
5,80
6,13
14
5,80
6,21
15
5,80
6,13
16
5,80
6,13
17
5,80
6,21
18
5,80
6,10
19
5,80
6,13
20
5,80
6,10
Jumlah Beban Terpasang 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar 14 buah lampu pijar
39
Tabel 4.5 Hasil Pengujian untuk batas arus 6A Pengujian ke-
I2 ( Conventional Tripping Current ) (Ampere)
Arus Terukur Saat Tripping (Ampere)
1
8,70
9,04
2
8,70
9,11
3
8,70
9,34
4
8,70
9,08
5
8,70
9,04
6
8,70
9,11
7
8,70
9,08
8
8,70
9,04
9
8,70
9,19
10
8,70
9,19
11
8,70
9,08
12
8,70
9,34
13
8,70
9,19
14
8,70
9,08
15
8,70
9,19
16
8,70
9,08
17
8,70
9,19
18
8,70
9,34
19
8,70
9,04
20
8,70
9,19
Jumlah Beban Terpasang Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11 Pemanas 900W + Lampu Pijar 11
