PENGATURAN WAKTU PEMAKAIAN BEBAN LISTRIK BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32

PENGATURAN WAKTU PEMAKAIAN BEBAN LISTRIK BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32 Oleh 1)

Hendra Aditia Kosasih , Didik Notosudjono 2), Dede Suhendi3) Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor, Jl. Pakuan, Bogor 16143 e-mail : [email protected] Abstrak Pensaklaran beban listrik umumnya menggunakan cara konvensional yang mana memakan waktu dan tenaga, dengan alat Pengaturan Waktu Pemakaian Beban Listrik Berbasis Mikrokontroller ATMega32 pensaklaran beban listrik dapat dikendalikan berdasarkan waktu yang kita kehendaki. Dengan mengacu pada real time. Beban listrik sendiri dapat berupa lampu, kipas angin, motor listrik, televisi, dan lain sebagainya. Dengan alat ini, penggunaan energi listrik dapat lebih efektif karena pemakaian beban listrik yang sesuai dengan waktu kebutuhan. Pembuatan alat ini terdiri dari beberapa perangkat yaitu perangkat keras (Hardware) dan perangkat lunak yaitu (Software). Untuk bagian perangkat keras terdiri dari catu daya sebagai sumber energi dari semua sistem pada alat, system minimum ATMega32 yaitu sebagai otak pengendali (Processor), Push Button Setting yaitu sebagai tombol untuk mengatur Real time, pemilihan beban yang akan diatur dan waktu ON dan OFF beban listrik, LCD Monitor 16x2 karakter yaitu sebagai display dari keseluruhan pengaturan beban, Drive Relays sebagai pengendali relay ketika dapat perintah dari mikrokontroler dan perangkat pendukung lainnya. Sementara untuk software untuk alat ini menggunakan program yang buat menggunakan Bahasa basic Bascom-AVR kemudian diunduh ke mikrokontroller. Alat ini mampu mengendalikan beban maksimal tergantung sisa PORT yang tersedia pada Mikrokotroler. Kata Kunci : Pengaturan waktu pemakaian beban listrik,mikrokontroler ATMega32, beban listrik. 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Pada saat ini pemakaian energi listrik sering terjadi pemborosan karena waktu pemakaiannya yang sering kali tidak tepat atau tidak sesuai dengan kebutuhan, untuk itu penghematan dan pengefektifan pemakaian energi listrik dewasa ini gencar dilakukan, mulai dari pemakaian energi listrik di perumahan, industri, perkantoran dan lain sebagainya. Terkadang pemakaian beban listrik sering tidak optimal, contohnya pada beban penerangan perumahan yaitu lampu yang masih menyala padahal saat kondisi ruangan yang sedang tidak memerlukan penerangan. Untuk itu perlu saklar beban yang mampu ON/OFF secara otomatis yang bisa memanajemen waktu pemakaian beban listrik. Pengaturan penyalaan beban dapat diatur berdasarkan waktu yaitu salah satunya dengan menggunakan fasilitas pensaklaran dengan timer yang dikendalikan atau dikontrol oleh mikrokontroler. Waktu penyalaan dapat di-setting sesuai dengan yang diiginkan melalui fasilitas yang ada pada alat. Dengan memenejemen waktu

penyalaan beban maka pemakaian energi listrik bisa lebih optimal. Mikrokontroler adalah sistem komputer yang ringkas, dapat menggantikan fungsi komputer dalam pengendalian kerja dan disain yang jauh lebih ringkas dari pada komputer. Dengan ukurannya sanga kecil, mikrokontroler dapat digunakan pada peralatan yang bersifat bergerak (mobile), seperti pada kendaraan, peralatan genggam dan instrumentasi cerdas, mikrokontroler digunakan sebagai otak dari suatu embedded system, sebuah sistem komputer terpadu. Mikrokontroler memiliki perbandingan ROM dan RAM yang penting artinya. Program kontrol disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash EPROM) yang ukurannya relatif besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, hal ini merupakan kelebihan mikrokontroler. 1.2 Maksud dan Tujuan Penulisan Perancangan alat ini bertujuan untuk : 

memahami perinsip kerja dari Pengaturan wakktu pemakaian beban listrik yang dikontrol oleh mikrokontroler ATMega32 dan komponen elektronik lainnya sebagai peralatan pendukung.

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Pakuan

1



Mengatur waktu pemakaian beban listrik. 1.3 Pembatasan Masalah Untuk memberi batasan pada pembahasan dan penulisan tugas akhir ini, maka tugas akhir ini dibatasi dengan batasan-batasan sebagai berikut:  

Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis ATMega32. Peralalan ini hanya sebagai saklar beban listrik otomatis berdasarkan waktu yang menggacu pada realtime.





2 LANDASAN TEORI 2.1 Klasifikasi Beban Listrik Secara garis besar beban yang dilayani oleh sistem distribusi tenaga listrik ini dibagi dalam beberapa sektor yaitu sektor perumahan, sektor industri, sektor komersial dan sektor usaha. Tiap-tiap sektor beban listrik tersebut mempunyai sifat karakteristik yang berbeda, sebab hal ini berkaitan dengan pola konsumsi energi listrik pada masingmasing konsumen di sektor tersebut. Karakteristik beban yang banyak disebut dengan pola pembebanan, pada sektor perumahan ditujukan oleh adanya fluktuasi konsumsi energi listrik yang cukup besar. Hal ini disebabkan konsumsi energi listrik tersebut dominan pada pagi dan malam hari. Sedang pada sektor industri fluktuasi konsumsi energi sepanjang hari akan hampir sama, sehingga perbandingan beban puncak terhadap beban rata-rata hampir mendekati satu. Beban pada sektor komersial dan usaha mempunyai karakteristik yang hampir sama, hanya pada sektor komersial akan mempunyai beban puncak yang lebih tinggi pada siang hari. Klasifikasi Beban Berdasarkan jenis konsumen energi listrik, secara garis besar beban listrik dapat diklasifikasikan menjadi beberapa ragam diantaranya : 



Beban rumah tangga, pada umumnya beban rumah tangga berupa lampu untuk penerangan, alat rumah tangga, seperti kipas angin, pemanas air,lemari es, penyejuk udara, mixer, oven, motor pompa air dan sebagainya. Beban rumah tangga biasanya memuncak pada pagi dan malam hari. Beban komersial, pada umumnya terdiri atas penerangan untuk reklame, kipas angin, penyejuk udara dan alatalat listrik lainnya yang diperlukan

untuk restoran. Beban hotel juga diklasifikasikan sebagai beban komersial (bisnis) begitu juga perkantoran. Beban ini secara drastis naik di siang hari untuk beban perkantoran dan pertokoan dan menurun di waktu sore. Beban industri dibedakan dalam skala kecil dan skala besar. Untuk skala kecil banyak beropersi di siang hari sedangkan industri besar sekarang ini banyak yang beroperasi sampai 24 jam. Beban Fasilitas Umun seperti lampu penerangan jalan raya dan lain sebagainya.

Pemakaian daya listrik pada beban rumah tangga akan lebih dominan ketika pagi hari dan malam hari, sedangkan pada beban komersil pemakaian daya listriknya lebih dominan pada siang hari dan sore hari. Pemakaian daya listrik pada industri akan lebih merata, karena banyak industri yang bekerja siang-malam. Maka dilihat dari sini, jelas pemakaian daya pada industri akan lebih menguntungkan karena kurva bebannya akan lebih merata. Sedangkan pada beban fasi1itas umum lebih dominan pada siang dan malam hari. Beberapa daerah operasi tenaga listrik memberikan ciri tersendiri, misalnya daerah wisata, pelanggan bisnis mempengaruhi penjualan KWh walaupun jumlah pelanggan bisnis jauh lebih kecil dibanding dengan pelanggan rumah tangga. 2.2 Jenis-Jenis Beban Listrik Dalam sistem listrik arus bolak-balik, jenis beban listrik dapat diklasifikasikan menjadi 3 macam, yaitu : a. b. c.

Beban resistif Beban induktif Beban kapasitif

(R) (L) (C)

2.2.1 Beban Resistif (R) Beban resistif (R) yaitu beban yang terdiri dari komponen tahanan ohm saja (resistance), seperti elemen pemanas (heating element) dan lampu pijar. Beban jenis ini hanya mengkonsumsi beban aktif saja, unsur rangkaian yang dominan adalah resistif, tegangan dan arusnya sefasa dengan beda fasa = 0 dan faktor daya (cosφ) = 1. Tegangan dan arus sefasa . Persamaan daya dari beban resistif adalah sebagai berikut : P = V.I Keterangan : P = daya aktif yang diserap beban (VA)


2

V = tegangan yang mencatu beban (Volt) I = arus yang mengalir pada beban (Ampere).

Sumber : http://saranabelajar.wordpress.com/2010/02/18/ karakteristik-beban-pada-sistem-arus-listrikbolak-balik-ac/

Gambar 2.1 Rangkaian Resistif Gelombang AC 2.2.2 Beban Induktif (L) Beban induktif (L) yaitu beban yang terdiri dari kumparan kawat yang dililitkan pada suatu inti, seperti coil, transformator, dan solenoida. Beban ini dapat mengakibatkan pergeseran fasa (phase shift) pada arus sehingga bersifat lagging. Hal ini disebabkan oleh energi yang tersimpan berupa medan magnetis akan mengakibatkan fasa arus bergeser menjadi tertinggal terhadap tegangan. Beban jenis ini menyerap daya aktif dan daya reaktif dan beda fasa: 0 < φ < 90o dengan factor daya = 0 < cosφ < 1 . Persamaan daya untuk beban induktif adalah sebagai berikut : P = VI cosφ Keterangan : P = daya aktif yang diserap beban (Watt) V = tegangan yang mencatu beban (Volt)

Sumber : http://saranabelajar.wordpress.com/2010/02/18/ karakteristik-beban-pada-sistem-arus-listrikbolak-balik-ac/

Gambar 2.2 Rangkaian Induktif Gelombang AC 2.2.3 Beban Kapasitif (C) Beban kapasitif (C) yaitu beban yang memiliki kemampuan kapasitansi atau kemampuan untuk menyimpan energi yang berasal dari pengisian elektrik (electrical discharge) pada suatu sirkuit. Komponen ini dapat menyebabkan arus leading terhadap tegangan. Beban jenis ini menyerap daya aktif dan mengeluarkan daya reaktif, sementara itu mempunyai beda fasa = -90o < φ < 0 dengan factor daya = 0 < cosφ < 1. Persamaan daya reaktif untuk beban kapasitiftif adalah sebagai berikut : P = VI sinφ Keterangan : P = daya aktif yang diserap beban (VAr) V= tegangan yang mencatu beban (Volt) I = arus yang mengalir pada beban (A) φ = sudut antara arus dan tegangan. Untuk menghitung besarnya rektansi kapasitif (XC), dapat digunakan rumus :

I = arus yang mengalir pada beban (Ampere) φ = sudut antara arus dan tegangan. Untuk menghitung besarnya rektansi induktif (XL), dapat digunakan rumus:

Keterangan : Xc = reaktansi kapasitif f = frekuensi (Hz)

Keterangan :

C = kapasitansi (Farad).

XL = reaktansi induktif. F = frekuensi (Hz). L = induktansi (Henry).


3

Sumber : http://saranabelajar.wordpress.com/2010/02/18/karakt eristik-beban-pada-sistem-arus-listrik-bolak-balik-ac/

Gambar 2.3 Rangkaian Kapasitif Gelombang AC 2.3

Mikrokontroler

Mikrokontroler (Microcontroller) adalah sebuah chip yang dapat mengontrol peralatan elektronik. Sebuah mikrokontroler umunya berisi seluruh memori (RAM,ROM dan EPROM) layaknya computer dan interface I/O yang dibutuhkan. Sedangkan mikroprosesor membutuhkan chip tambahan untuk menyediakan fungsi yang dibutuhkan. Chip mikrokontroler biasanya digunakan dalam produk dan alat yang dapat bekerja secara otomatis, seperti system control mesin remote control, mesin-mesin pabrik dan lainya. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat control elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih praktis dan ekonomis karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi. Bahkan beberapa mikrokontroler sudah mengandung beberapa periferal yang langsung bisa dimanfaatkan, misalnya port pararel, port serial, komparator, konversi digital ke analog (DAC), konversi analog ke digital (ADC) dan sebagainya. Sebuah mikrokontroler baru dapat berfungsi apabila mikrokontroler tersebut telah di isi program dan ditambahkan komponen sistem minimum. Untuk membuat sistem minimum, paling tidak dibutuhkan clock dan reset. Walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah dapat beroperasi. Dalam pengisian program ke IC mikrokontroler maka dibutuhkan sebuah modul pengunduh (downloader) program dari komputer ke IC mikrokontroler yang memiliki fitur pemrograman (In System Programming) ISP. Teknologi mikrokoprosesor telah mengalami perkembangan. Hal sama terjadi pada

teknologi mikrokontroler. Jika pada mikroprosesor terdahulu menggunakan teknologi CISC seperti prosesor Intel 386/486 maka pada mikrokontroler produksi ATMEL adalah jenis MCS (AT89C51, AT89S51, dan AT89S52). Setelah mengalami perkembangan, teknologi mikroprosesor dan mikrokontroler mengalami peningkatan yang terjadi pada kisaran tahun 1996 sampai dengan 1998 ATMEL mengeluarkan teknologi mikrokontroler terbaru jenis AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) yang menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set Computer) dengan keunggulan lebih banyak dari pendahulunya, yaitu mikrokontroler jenis MCS. Mikrokontroler jenis MCS memiliki kecepatan frekuensi kerja 1/12 kali frekuensi osilator yang digunakan, sedangkan pada kecepatan frekuensi kerja AVR sama dengan kecepatan frekuensi kerja osilator yang digunakan. Jadi apabila menggunakan frekuensi osilator yang sama dengan yang MCS pakai, maka AVR mempunyai kecepatan 12 kali lebih cepat dibandingkan MCS. 2.3.1 Mikrokontroler AVR ATMega32 AVR Atmega32 merupakan sebuah mikrokontroler low power CMOS 8 bit berdasarkan arsitektur AVR RISC. Mikrokontroler ini memiliki karakteristik sebagai berikut :  Menggunakan arsitektur AVR RISC  131 perintah dengan satu clock cycle  32 x 8 register umum  Data dan program memori  32 Kb In-System Programmable Flash  2 Kb SRAM  1 Kb In- System EEPROM  8 Channel 10-bit ADC  Two Wire Interface  USART Serial Communication  Master/Slave SPI Serial Interface  On-Chip Oscillator  Watch-dog Timer  32 Bi-directional I/O  Tegangan operasi 2,7 – 5,5 V. 2.4 BASCOM-AVR Pemrograman dengan menggunakan BASCOM-AVR adalah salah satu dari sekian banyak Bahasa BASIC untuk pemrograman mikrokontroler, misalnya


4

Bahasa Assembly, Bahasa C, dan lain-lain. Pada pengerjaan alat ini menggunakan Bahasa BASIC BASCOM-AVR karena penggunaanya mudah dalam penulisannya., ringkas, cepat dimengerti bagi pemula, dan tidak kalah dengan bahasa BASIC lainnya. Bahasa Basic, merupakan bahasa tingkat tinggi yang dikembangkan setelah bahasa C. Tujuannya adalah membuat bahasa yang lebih dimengerti oleh manusia. Bahasa ini banyak digunakan untuk tingkat user. Sehingga jika orang awam belajar pemrograman bahasa inilah yang paling mudah dipahami. Begitu juga dengan pemrograman mikrokontroler, bahasa ini juga sangat mudah diterapkan. MCS ELECTRONICS merupakan salah satu perusahaan yang mengembangkan bahasa basic untuk keperluan burning Chip Mikrokontroler. Banyak sekali fasilitas yang disediakan secara garis besar diantaranya, Library atau Index yang memudahkan programmer dalam mendalami bahasa ini, Chip Pin Out yang memudahkan programmer dalam interaksi dengan sample hardware karena fasilitas ini merupakan manual book mini, Simulator yang memudahkan programmer dalam mengimajinasikan atau memvisualkan kerja program dengan bantuan beberapa visual termasuk LCD dan keypad serta serial data monitor, debugger yang membantu programmer dalam mengetahui kesalahan list program, compiler yang membantu dalam hal pengubahan list program ke bahasa mesin, yang terakhir adalah programmer chip yang digunakan untuk mentrasfer bahasa mesin hasil kompilasi ke dalam chip mikrocontroller. Dari fasilitas umum diatas sudah dapat kita gambarkan bahwa software ini bisa kita gunakan dari awal memulai memrogram sampai tujuan akhir kita yaitu mentransfer perintah pada chip. Bahasa ini sangat direkomendasikan untuk pemrograman mikrokontroler karena selain sangat mudah dipahami juga karena banyak sekali teknologi baru yang dikemas dalam software ini diantaranya untuk menangani transfer data serial, I2C, bahkan TCP/IP . Dibandingkan dengan bahasa C yang dikembangkan CodeVisionAVR, BASCOM AVR lebih mempunyai fasilitas modern yang sangat mudah konfigurasinya. Ketika program dijalankan dengan mengklik icon BASCOM-AVR.

3. PERANCANGAN ALAT 3.1 Umum Secara garis besar Pengaturan wakktu pemakaian beban listrik berbasis mikrokontroler ATmega32, dibagi dalam dua bagian yaitu perancangan hardware dan software, perancangan alat dimulai dengan membuat sistem minimum mikrokontroler ATMega32 yang berfungsi sebagai pengolah data (Processor) dan pengontrol dari keseluruhan sistem, kemudian membuat rangkaian catu daya yang berfungsi untuk mensuplai energi listrik ke semua sistem pada alat, sementara itu driver relay berfungsi sebagai pengontrol atau saklar beban listrik yang ingin dikendalikan, push button setting berfungsi untuk men-setting real time dan sebagai masukkan untuk beban yang akan dikontrol dan LCD monitor berfungsi sebagai display untuk menampilkan setting. Untuk lebih jelas, dapat dilihat pada gambar blok diagram dibawah ini :

Sumber : Author

Gambar 3.1 Block Diagram Sistem Perancangan Unutk pengaplikasian alat pada sistem tenaga listrik, alat dipasang sesudah panel hubung bagi (PHB) yang menuju ke beban listrik unuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Sumber : Author

Gambar 3.2 Wiring Diagram Contoh Pengaplikasian Alat


5

3.2 Perancangn Perangkat Keras (Hardware) Dalam perancangan hardware ini, jenis mikrokontroler yang digunakan pada sistem ini adalah AVR ATMega32, yang memiliki empat port I/O yaitu, Port A, Port B, Port C dan Port D yang masing-masing port memiliki 8 buah pin I/O. Perancangan hardware terdiri dari perancangan catu daya, perancangan rangkaian sistem minimum, perancangan rangkaian push button, perancangan rangkaian drive relay, perancangan rangkaian LCD. Adapun gambar rangkaian keseluruhan dapat dilihat pada gambar 3.3:

f. g. h.

Kabel. Baut. Dan peralatan pendukung lainnya.

3.3 Perancangan Catu Daya Catu Daya (Power supply) merupakan bagian terpenting dari sistem, kerena tanpa catu daya (power supply) maka seluruh rangkaian tidak akan dapat berjalan dengan semestinya. Pada perancangan alat ini daya yang digunakan sebesar 5 VDC dan 12 VDC, daya 5 VDC digunakan untuk suplay daya mikrokontroler dan untuk 12 VDC digunakan untuk suplai daya ke Drive Relays. Rangkaian catu daya (power supply) dapat dilihat pada gambar 3.4 di bawah ini:

Sumber : Author

Gambar 3.4 Rangkaian Catu Daya (Power Supply)

Sumber : Author

Gambar 3.3 Rangkaian Keseluruhan Alat Dalam perancangan perangkat keras rancang bangun pengatur waktu penggunaan beban Listrik Berbasis Mikrokontroller ATmega32 ini, menggunakan peralatan-peralatan pendukung diantaranya : a. b. c. d. e.

Multimeter. Solder. Tang. Obeng. Bor.

Cara kerja dari rangkaian ini yaitu, tegangan AC 220 Volt diturunkan melalui transformator step down dari 220 Volt menjadi 15 Volt, kemudian disearahkan menggunakan dioda bridge. Penggunaan kapasitor berfungsi sebagai filter untuk penyaring tegangan DC agar terhindar dari tegangan ripple. Untuk menstabilkan tegangan, maka digunakan IC regulator seri 78xx. Karena yang dibutuhkan tegangan yang sebesar 5 VDC, maka dibutuhkan IC regulator LM7805 sedangkan untuk 12 VDC dibutuhkan IC regulator LM7812. Setelah didapatkan output tegangan yang diperlukan, maka rangkaian akan mendapatkan tegangan yang diperlukan dari rangkaian ini melalui kabel jumper. Penggunaan baterai berfungsi ssebagai Back-Up ketika sistem kehilangan daya listrik dari sumber utama. 3.4 Pengunduhan Program Pengunduhan program ke mikrokontroler bertujuan agar sistem dapat bekerja sesuai dengan program yang tekah dirancang. Pada alat kendali beban listrik ini menggunakan


6

bahasa pemrograman yaitu bahasa basic Bascom-AVR dengan pembuatan program menggunakan software Bascom-AVR. Data yang telah di download ke mikrokontroler menggunakan software AVR-Studio disimpan ke EEPROM, dengan demikian ketika sistem tidak mendapatkan suplai daya (off ), data yang telah di setting dapat kembali bekerja ketika sistem on dan tidak perlu di setting kembali. C Berikut tampilan awal software Bascom-AVR :

4. PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Pengujian Setelah perancangan dan pembuatan alat maka langkah selanjutnya adalah menguji dan menganalisa alat tersebut. Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui apakah alat sudah sesuai dengan prosedur yang diharapkan dan untuk mengetahui kekurangan apa saja yang harus dibenahi. Proses pengujian dilakukan saat semua rangkaian alat telah dalam keadaan siap. Untuk melakukan pengujian tesebut diperlukan alat uji atau alat ukur, adapun alat ukur tesebut yaitu : 1. 2. 3. 4. 5.

AVOmeter Stopwatch Komputer Downloader Testpen.

4.2 Prosedur Pengoperasian Alat

Sumber : BASCOM-AVR

Gambar 3.9 Tampilan Awal BASCOMAVR Untuk membuat program baru tinggal pilih File lalu new dan selanjutnya mengisi program dengan bahasa basic Basom-AVR. supaya terbaca oleh system, maka file.BAS yang dihasilkan software ini harus dicompile menjadi file.HEX yaitu dengan menekan F7 atau dengan memilih compile program. Selanjutnya file bisa disimpan dengan cara pilih “File” lalu “Save As” kemudian pilih tempat untuk menyimpan file tersebut dan pilih “Save”. Sementara itu untuk mendownload program mengunakan software AVR-Studio dengan langkah-langkah sebagai berikut :  



Buka aplikasi AVR-Studio kemudian pilih “Tool” lalu pilih “Program AVR” lalu klik “Auto Connect”. Selanjutnya pilih “Main” dan pilih ATMega32 jika menggunakan jenis yang lain tinggal disesuaikan, kemudian sesuaikan juga frekuensi yang akan digunakan dan pilih “Read Signature”. Setelah itu pilih program lalu pilih file ber-ekxtensi *.HEX yang telah dibuat tadi menggunakan BASCOM-AVR lalu klik “Program” jika ada tulisan “leaveprogramming mode. Ok” menunjukan bahwa program berhasil di-download ke mokrokontroler.

Langkah-langkah pengoperasian alat pengendali beban listrik ini adalah menghubungkan alat dengan sumber tegangan, dalam hal ini perancang menggunakan sumber dari PLN dan energi listrik disimpan pada sebuah aki atau baterai dengan menggunakan rangkaian converter, selanjutnya menekan tombol stop kontak (On) pada alat, setelah alat dalam kondisi ON lalu men-setting real time pada alat dengan menekan Pushbutton1 (PB1) untuk jam dan Pushbutton2 (PB2) untuk menit, kemudian pilih beban yang akan dikendalikan dengan menekan tombol selector atau Pushbutton3 (PB3) dan selanjutnya mengatur mati dan hidup beban dengan menekan Pushbutton4 (PB4) untuk jam (beban On), Pushbutton5 (PB5) untuk menit (Beban On) dan Pushbutton6 (PB6) untuk jam (Beban Off), Pushbutton7 (PB7) untuk menit (Beban Off). Setelah semua selesai di setting tinggal menunggu alat bekerja mengendalikan beban listrik. 4.3 Data Hasil Pengujian Alat 4.3.1 Pengujian Power Supply Tabel 4.1 Hasil Pengujian Power Supply Objek Yang Diukur Sumber Teg. AC Trafo out 15V Battery 12VDC LM7805 LM7812

Hasil Ukur 1 Volt (V) 219 14,5 13,23 4,9 12,1

Hasil Ukur 2 Volt (V) 210 14,3 13,22 4,8 12,0

Sumber : Hasil Pengujian


7

Hasil Ukur 3 Volt (V) 215 14,0 13,24 4,8 12,1

4.3.2 Pengujian Arus Yang Mengalir ke Alat Tabel 4.2 Hasil Pengujian Konsumsi Arus Nomor relay

Percobaan 1 (mA)

Percobaan 2 (mA)

Percobaan 3 (mA)

No relay Relay 1 Relay 2 Relay 3 Relay 4 Relay 5 Relay 6 Relay 7 Relay 8 Relay 9 Relay 10 Relay 11 Relay 12 Relay 13 Relay 14 Relay 15 Relay 16

107.5 132.0 153.1 174.0 193.3 211.2 229.7 245.5 260.6 278.8 313.1 322.3 330.4 341.5 361.8 372.2 381.7

107.4 132.1 152.9 173.8 193.4 211.1 229.0 245.4 260.7 278.4 312.7 321.9 331.2 340.2 360.7 373.1 382.3

107.3 132.6 152.7 173.9 192.9 211.3 228.9 245.2 260.3 278.0 312.5 319.8 330.1 339.8 362.1 372.8 381.8

Ratarata (mA) 107.4 132.23 152.9 173.9 193.2 211.2 229.2 245.26 260.53 278.4 312.76 322.0 330.56 340.5 361.53 372.7 381.93

Sumber : Hasil Pengujian Berikut data hasil perhitungan lifetime baterai sesuai dengan rumus diatas : Tablel 4.3 Hasil Pengujian Lifetime Baterai Nomor Relay

Kapasitas Arus Baterai (mA)

Rata-rata (mA)

Lifetime baterai (jam)

No relay Relay 1 Relay 2 Relay 3 Relay 4 Relay 5 Relay 6 Relay 7 Relay 8 Relay 9 Relay 10 Relay 11 Relay 12 Relay 13 Relay 14 Relay 15 Relay 16

3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500

107.4 132.23 152.9 173.9 193.2 211.2 229.2 245.26 260.53 278.4 312.76 322.0 330.56 340.5 361.53 372.7 381.93

32.58 26.47 22.89 20.12 18.11 16.57 15.27 14.27 13.43 12.57 11.19 10.86 10.58 10.27 9.68 9.39 9.16


Tabel 4.4 Hasil Pengujian Keluaran Tegangan Mikrokontroler

PORTA PORTB PORTC PORTD

Sumber : Hasil Pengujian 4.3.4 Penggujian Driver Relay Tabel 4.5 Hail Pengujian Drive Relay

$regfile = "m16def.dat" $crystal = 11059200

Hasil Ukur 1 Logika Logika input input

RELAY

Hasil Ukur 2 Logika Logika input input Kondisi Port NO

Nomor Relay Relay 1 Relay 2 Relay 3 Relay 4 Relay 5 Relay 6 Relay 7 Relay 8 Relay 9 Relay 10 Relay 11 Relay 12 Relay 13 Relay 14 Relay 15 Relay 16 Nomor Relay Relay 1 Relay 2 Relay 3 Relay 4 Relay 5 Relay 6 Relay 7 Relay 8 Relay 9 Relay 10 Relay 11 Relay 12 Relay 13 Relay 14 Relay 15 Relay 16

I On On On On On On On On On On On On On On On On

O Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off

I O On Off On Off On Off On Off On Off On Off On Off On Off On Off On Off On Off On Off On Off On Off On Off On Off Kondisi Port NC

I On On On On On On On On On On On On On On On On

O Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off

I Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off Off

O On On On On On On On On On On On On On On On On




Tabel 4.6 Hasil Pengujian Push Button NO

Tombol

Keterangan

1 2 3 4 5 6 7

PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7

Setting Real Time Jam Setting Real Time Menit Selektor Setting Jam ON Setting Menit ON Setting Jam OFF Setting Menit OFF


DDRA = &B11111111

4.3.6 Pengujian Real Time

DDRB = &B11111111 PORTB = &B00000000 DDRC = &B11111111 PORTC = &B00000000 DDRD = &B11111111 PORTD = &B00000000


4.3.5 Pengujian Push Button Setting (PB)

'==========================

PORTA = $B00000000

Hasil Ukur 3 Logika Logika input input


4.3.3 Pengujian Mikrokontroler Untuk mengaktifkan semua port yang ada pada mikrokontroler ATMega32, maka dibuat program seperti di bawah ini kemudian di-compile dan di-download ke chip mikrokontroler yang akan diuji:

Hasil Pengukuran Output (Volt DC) 4.9 4.9 4.9 4.9

PORT Yang Diukur

Push Button On I I I I I I I

Push Button Off O O O O O O O

Table 4.7 Hasil Pengujian Real Time Percobaan

Waktu Sesungguhnya

Waktu Pada Alat

Selisih waktu

1 2 3

09:00:00 12:30:00 18:45:00

09:00:00 12:30:00 18:45:00

0:00:00 0:00:00 0:00:00



8

4.3.7 Pengujian Kerja Alat Keseluruhan Tabel 4.8 Hasil Pengujian Kecocokan Kerja Relay dengan waktu setting Percobaan 1 Beban 1 Beban 2 Beban 3 Beban 4 Beban 5 Beban 6 Beban 7 Beban 8 Beban 9 Beban 10 Beban 11 Beban 12 Beban 13 Beban 14 Beban 15 Beban 16 Percobaan 2 Beban 1 Beban 2 Beban 3 Beban 4 Beban 5 Beban 6 Beban 7 Beban 8 Beban 9 Beban 10 Beban 11 Beban 12 Beban 13 Beban 14 Beban 15 Beban 16 Percobaan 3 Beban 1 Beban 2 Beban 3 Beban 4 Beban 5 Beban 6 Beban 7 Beban 8 Beban 9 Beban 10 Beban 11 Beban 12 Beban 13 Beban 14 Beban 15 Beban 16

Waktu Setting ON 07:00:00 07:10:00 07:25:00 07:45:00 08:10:00 08:45:00 09:25:00 10:10:00 08:05:00 10:10:00 12:25:00 14:00:00 16:30:00 18:00:00 20:00:00 22:20:00 Waktu Setting ON 07:00:00 07:10:00 07:25:00 07:45:00 08:10:00 08:45:00 09:25:00 10:10:00 08:05:00 10:10:00 12:25:00 14:00:00 16:30:00 18:00:00 20:00:00 22:20:00 Waktu Setting ON 06:00:00 09:00:00 12:30:00 15:00:00 06:10:00 08:00:00 09:30:00 10:25:00 07:00:00 07:10:00 07:25:00 07:45:00 08:10:00 08:45:00 09:25:00 10:10:00

Waktu Setting OFF 07:05:00 07:20:00 07:40:00 08:05:00 08:40:00 09:20:00 10:05:00 10:55:00 08:20:00 10:25:00 12:45:00 14:23:00 16:45:00 18:20:00 20:50:00 22:25:00 Waktu Setting OFF 07:05:00 07:20:00 07:40:00 08:05:00 08:40:00 09:20:00 10:05:00 10:55:00 08:20:00 10:25:00 12:45:00 14:23:00 16:45:00 18:20:00 20:50:00 22:25:00 Waktu Setting OFF 12:00:00 15:00:00 18:30:00 21:00:00 18:10:00 20:00:00 21:30:00 20:25:00 07:05:00 07:20:00 07:40:00 08:05:00 08:40:00 09:20:00 10:05:00 10:55:00

Waktu Hidup

Waktu Mati

07:00:00 07:10:00 07:25:00 07:45:00 08:10:00 08:45:00 09:25:00 10:10:00 08:05:00 10:10:00 12:25:00 14:00:00 16:30:00 18:00:00 20:00:00 22:20:00

07:05:00 07:20:00 07:40:00 08:05:00 08:40:00 09:20:00 10:05:00 10:55:00 08:20:00 10:25:00 12:45:00 14:23:00 16:45:00 18:20:00 20:50:00 22:25:00

Waktu Hidup

Waktu Mati

07:00:00 07:10:00 07:25:00 07:45:00 08:10:00 08:45:00 09:25:00 10:10:00 08:05:00 10:10:00 12:25:00 14:00:00 16:30:00 18:00:00 20:00:00 22:20:00

07:05:00 07:20:00 07:40:00 08:05:00 08:40:00 09:20:00 10:05:00 10:55:00 08:20:00 10:25:00 12:45:00 14:23:00 16:45:00 18:20:00 20:50:00 22:25:00

Waktu Hidup

Waktu Mati

06:00:00 09:00:00 12:30:00 15:00:00 06:10:00 08:00:00 09:30:00 10:25:00 07:00:00 07:10:00 07:25:00 07:45:00 08:10:00 08:45:00 09:25:00 10:10:00

12:00:00 15:00:00 18:30:00 21:00:00 18:10:01 20:00:01 21:30:01 20:25:00 07:05:00 07:20:00 07:40:00 08:05:00 08:40:00 09:20:00 10:05:00 10:55:00

Selisih Waktu Hidup 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 Selisih Waktu Hidup 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 Selisih Waktu Hidup 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00

Selisih Waktu Mati 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 Selisih Waktu Mati 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 Selisih Waktu Mati 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:01 0:00:01 0:00:01 0:00:01 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00 0:00:00

sebagai saving energy yaitu mengefisiensikan pemakaian beban listrik sehingga konsumsi daya listrik tidak terjadi pemborosan. Untuk pemakaian pada beban dengan arus yang besar, alat ini juga dapat diaplikasikan dengan menambahkan kontaktor pada alat ini. Alat ini juga dapat dipakai pada jaringan satu phase maupun jaringan tiga phase tetapi untuk tegangan yang dibutuhkan untuk power supply tetap memakai jaringan satu phase. Mikrokotroler ini adalah sebagai pengganti PLC yang mana lebih murah dan konstruksinya juga lebih ringkas namun tetap handal. 5. KESIMPULAN Berdasarkan hasil dari pembahasan pada BAB IV dapat disimpulkan sebagai berikut : 





Sumber : Hasil Pengujian 4.3.8 Pengujian Alat Terhadap Beban Listrik Tabel 4.9. Hasil Pengujian Alat Terhadap Beban Relays

Jenis Beban

Relay 1 Relay 2 Relay 3 Relay 4

Lampu Motor Listrik Kipas Angin Televisi

Relays

Jenis Beban

Relay 1 Relay 2 Relay 3 Relay 4

Lampu Motor Listrik Kipas Angin Televisi

Percobaan 1 Waktu setting On 18.00 05.00 12.00 19.00 Percobaan 2 Waktu setting On 17.30 16.30 19.00 13.00

Waktu setting Off 05.30 06.00 15.00 22.00

Beban On

Beban Off

18.00 05.00 12.00 19.00

05.30 05.00 15.00 22.00

Waktu setting Off 06.00 18.00 20.00 17.00

Beban On

Beban Off

17.30 16.30 19.00 13.00

06.00 18.00 20.00 17.00








Rancangan alat Pengnendali Waktu Pemakaian Beban Listrik Berbasis Mikrokontroler ATMega32 mulai dari catu daya, sistem minimum mikrokontroler ATMega32, push button, LCD monitor, Drive relays dan perlatan pendukung lainnya semua terkoneksi dalam satu program Bascom-AVR. Beban listrik dapat dikendalikan oleh alat ini dengan mengatur setting waktu pada alat dengan mengacu pada real time. Untuk beban dengan arus yang besar, maka ditambahkan magnetic contactor yang sesuai dengan kapasitas beban dan menghubungkannya pada kontak yang ada di drive relays. Dengan memakai alat ini pemakaian beban listrik jadi lebih efektif sehingga tidak terjadi pemborosan pemakaian daya listrik. Dengan rata-rata konsumsi maksimal arus pada alat ini sebesar 381.93 mA maka back-up daya baterai dengan kapasitas 12V 3.5Ah mampu mensuplai energi listrik selama 9.16 jam. Alat ini dapat mengendalikan 16 beban listrik dengan masing-masing beban dapat di-setting waktu pemakaiannya.

4.3.9 Implementasi Alat Alat pengatur wakktu penggunaan beban listrik berbasis mikrokontroler ATmega32 ini dapat diaplikasikan pada beban-beban rumah tangga maupun industri karena fungsinya yaitu sebagai saklar otomatis berbasis waktu yang mengacu pada realtime. Tujuan utama pembuatan alat ini adalah

6. DAFTAR PUSTAKA .......,http://dheni_yulistianto.blogspot.com/2 013/07/pengertian-bascom-avr.html (Diakses pada tanggal 28 Februari 2014).


9

.......,http://id.scribd.com/doc/148563066/Ka rakteristik-Beban-Tenaga-Listrik (Diakses pada tanggal 22 juli 2013). .......,http://pdf.datasheetcatalog.com/datashe et/atmel/2503S.pdf (Diakses pada tanggal 16 April 2014). .......,http://saranabelajar.wordpress.com/201 0/02/18/karakteristik-beban-padasistem-arus-listrik-bolak-balik-ac/ (Diakses pada tanggal 22 juli 2013). Basri, Hasan. Sistem Distribusi Daya Listrik. ISTN. Jakarta 1997. Bejo, Agus. C dan AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroler ATMega8535. Graha Ilmu. Yogyakarta. 2008. Prabowo, Andreas. Perancangan Dynamic Breaking Pada Motor Induksi Tiga Fasa Berbasis Mikrokontroler ATMega16. Fakultas Teknik UNPAK, Bogor. 2013. Setiawan, Afrie. 20 Aplikasi Mikrokontroler ATMega16 Menggunakan BASCOMAVR. Andi Offset. Yogyakarta. 2011.

7. RIWAYAT PENULIS Hendra Aditia Kosasih (054109010) lahir di Kabupaten Karawang, 09 Desember 1990. Menjalani pendidikan di SDN Cigunungsari 1, MTs Miftahul Huda Tegal Waru, SMKN 1 Karawang. Sedang menyelesaikan studi strata 1 di Universitas Pakuan, Program Studi Teknik Elektro, konsentrasi Teknik Tenaga Listrik tahun 2014. PEMBIMBING 1)

Prof. Dr. Ir. H. Didik Notosudjono, M.Sc. Guru Besar Staf Dosen Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor.

2)

Ir. Dede Suhendi, MT. Staf Dosen Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Pakuan Bogor.

Sumardi. Belajar AVR mulai dari nol. Graha Ilmu, Yogyakarta, 2013.


10

PENGATURAN WAKTU PEMAKAIAN BEBAN LISTRIK BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32

Recommend Documents