RANCANG BANGUN SISTEM KENDALI BEBAN LISTRIK DENGAN DAYA 900 VA BERDASARKAN URUTAN PRIORITAS BERBASIS MIKROKONTROLLER AT MEGA 8535 LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Syarat Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 Oleh:
JEPTA ADI P SIHOMBING
RIKO M H PASARIBU
NIM. 1105031025
NIM. 1105031039
SAUT T SILITONGA NIM. 1105031041
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
KATA PENGANTAR Puji syukur kita panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Penulis laporkan tugas akhir ini dibuat setelah menyelesaikan pembuatan proyek tugas akhir yang berjudul “Rancang Bangun Sistem Kendali Beban Listrik Dengan Daya 900 VA Berdasarkan Urutan Prioritas Berbasis Mikrokontroller At Mega 8535” Laporan Tugas Akhir ini merupakan persyaratan bagi mahasiswa Politeknik Negeri Medan, Jurusan Teknik Elektro, Program Studi Teknik Listrik, untuk dapat menyelesaikan pendidikan Diploma 3 di Politeknik Negeri Medan Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada pihak-pihak yang telah berpartisipasi memberikan dukungan dan bantuan dalam menyelesaiakan laporan tugas akhir ini. Yaitu kepada: 1.
Bapak M. Syahrudin, S.T., M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan dan Dosen Pembimbing yang telah memberikan masukan-masukan dan membantu hingga selesainya Tugas Akhir ini dengan baik.
2.
Bapak Junaidi, S.T., M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politenik Negeri Medan.
3.
Bapak Ir. Gunoro, M.T, Ketua Program Studi Teknik Elektro.
4.
Bapak Ir. Rafian Nauli Hasibuan, M.T, selaku dosen wali kelas EL-6B yang telah memberikan masukan dan nasehat kepada penulis.
5.
Seluruh staf dan dosen di Politeknik Negeri Medan khususnya jurusan Teknik Elektro yang telah memberikan masukan dan nasehat kepada penulis selama pengerjaan Tugas Akhir.
6.
Orang tua penulis yang tercinta yang telah memberikan bantuan berupa moril dan spiritual.
7.
Teman-teman kami seperjuangan di teknik listrik ‘ 11 memberikan semangat.
8.
Dan berbagai pihakyang tidak dapat disebutkan satu per satu.
yang telah
Penulisan menyadari masih terdapat kekurangan dalam penulisan laporan tugas akhir ini.Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritikan yang dapat memperbaikan laporan ini. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih kepada siapa saya yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan laporan ini.SemogaTugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi semua pihak pada umumnya.
Medan,
September 2014
Hormat kami,
Penyusun
ABSTRAK Pada tugas akhir ini, penulis membuat suatu rancang bangun sistem kendali beban listrik dengan daya 900 VA berdasarkan urutan prioritas berbasis mikrokontroller at mega 8535.Yang dimana padatugas akhir ini jenis alat pengendali utama yang digunakan adalah mikrokontroler at mega 8535. Mikrokontroler ini memungkinkan dibuat sistem kendali yang dapat mengontrol arus listrik tetap mengalir dan tidak cut off-nya MCB akibat kelebihan beban. Alat ini bekerja untuk membaca besar arus yang sedang digunakan kemudian membandingkanya dengan kapasitas arus yang tersedia.Jika arus melebihi kapasitas, yang dimana dalam rancangan ini kapasitas maksimal arus nya adalah sebesar 900 VA. Maka sistem akan mematikan beban mulai dari prioritas rendah. Jika arus masih melebihi atau mendekati batas maksimum, satu persatu beban akan dimatikan menurut urutan prioritas dari yang terendah. Prioritas paling utama tetap dipertahankan hidup.
.
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................................ i LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................................ ii KATA PENGANTAR ....................................................................................................... iii ABSTRAK .......................................................................................................................... v DAFTAR ISI.......................................................................................................................vi DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................................ix DAFTAR TABEL............................................................................................................... x DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................................xi BAB I .................................................................................................................................. 1 PENDAHULUAN .............................................................................................................. 1 1.1.
Latar Belakang Pemilihan Judul ............................................................................. 1
1.2.
Rumusan Masalah ................................................................................................... 2
1.3.
Batasan Masalah ..................................................................................................... 2
1.4.
Tujuan Rancang Bangun ......................................................................................... 2
1.5.
Manfaat Tugas Akhir .............................................................................................. 3
1.6.
Teknik Pengumpulan Data ...................................................................................... 3
1.7.
Sistematika Penulisan Laporan ............................................................................... 3
BAB 2 ................................................................................................................................. 5 LANDASAN TEORI .......................................................................................................... 5 2.1
Mikrokontroler Atmega8535 .................................................................................. 5
2.1.1.
Konstruksi ATmega8535 ................................................................................ 7
2.1.2.
Pin-pin pada Mikrokontroler ATmega8535 .................................................... 9
2.2
Codevision AVR .................................................................................................... 12
2.3
Sensor Arus ........................................................................................................... 14
2.3.1.
Desain Trafo Arus ......................................................................................... 15
2.3.2.
Penggunaan Trafo Arus ................................................................................ 16
2.3.3.
Akurasi Trafo Arus ....................................................................................... 16
2.4
TRANSISTOR ...................................................................................................... 16
2.5
Dioda ..................................................................................................................... 19
2.6
RELAY ................................................................................................................... 21
2.7
LCD (Liquid Crystal Display)............................................................................... 24
BAB III ............................................................................................................................. 27 PERANCANGAN SISTEM ............................................................................................. 27 3.1
Diagram Blok Sistem ........................................................................................... 27
3.2
Diagram Alir (Flow Chart) ................................................................................... 28
3.3
Rancangan rangkaian kendali ............................................................................... 30
3.3.1
Sensor............................................................................................................ 30
3.3.2
Controller ...................................................................................................... 31
3.3.3
Display LCD ................................................................................................. 31
3.3.4
Driver ............................................................................................................ 32
3.3.5
Relay ............................................................................................................. 32
3.4
Perancangan Program ........................................................................................... 34
BAB IV ............................................................................................................................. 35 PENGAMBILAN DATA DAN ANALISIS..................................................................... 35 4.1
Deskripsi Kerja ..................................................................................................... 35
4.2
Pemeriksaan .......................................................................................................... 35
4.3
Pengukuran ........................................................................................................... 38
4.3.1
Pengukuran pada pin IC Mikrokontroller ..................................................... 38
4.3.2
Pengukuran Pada Pin-pin LCD ..................................................................... 39
4.3.3
Pengukuran Karakteristik Sensor Arus ......................................................... 40
4.4
Pengujian............................................................................................................... 41
4.4.1
Pengujian Alat ............................................................................................... 41
4.4.2
Pengujian Program (Perangkat Lunak) ......................................................... 42
4.5
Analisis ................................................................................................................. 44
4.5.1
Hasil Pengujian Karakteristik Sensor............................................................ 44
4.5.2
Analisis Hasil Pengujian Alat ....................................................................... 48
BAB V .............................................................................................................................. 50 KESIMPULAN DAN SARAN......................................................................................... 50 5.1
Kesimpulan ........................................................................................................... 50
5.2
Saran ..................................................................................................................... 50
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 51 LAMPIRAN ...................................................................................................................... 52
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 : Mikrokontroler ATmega 8535 ...........................................................5 Gambar 2.2 :Konfigurasi pin ATmega8535 (Data Sheet AVR) ...............................9 Gambar 2.3 : Tampilan awal Code Vision AVR ...................................................14 Gambar 2.4 : Trafo Arus ........................................................................................15 Gambar 2.5 : Bentuk fisik transistor ......................................................................17 Gambar 2.6 : (a) Transistor bipolar NPN (b) Transistor bipolar PNP ..............................................................17 Gambar 2.7 : Karakteristik Transistor....................................................................19 Gambar 2.8 :Bentuk, struktur dan simbol dioda ....................................................20 Gambar 2.9 : Gambar karakteristik dioda ..............................................................21 Gambar 2.10 : Relay Omron ..................................................................................22 Gambar 2.11 : Skematik relay omron ....................................................................23 Gambar 2.12 : Rangkaian dioda proteksi ...............................................................23 Gambar 2.13 : LCD ................................................................................................25 Gambar 3.1 : Diagram Blok Rangkaian Alat Pengatur Beban...............................27 Gambar 3.2 : Diagram Alir ....................................................................................29 Gambar 3.3 : Rangkaian Pengendali ......................................................................33 Gambar 4.1 : Gambar rangkaian utama .................................................................37
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 : Fungsi Khusus Port B ..........................................................................10 Tabel 2.2 : Fungsi Khusus......................................................................................10 Tabel 2.3 : Fungsi Khusus Port D ..........................................................................11 Tabel 2.4 : Keterangan setiap pin pada LCD .........................................................26 Tabel 4.1 : Pengukuran pada pin – pin IC mikrokontroler ....................................38 Tabel 4.2 : Pengukuran pada pin-pin LCD ............................................................39 Tabel 4.3 : Pengukuran Karakteristik Sensor.........................................................40 Tabel 4.4 : Pengujian 1...........................................................................................41 Tabel 4.5 : Pengujian 2...........................................................................................41
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 program ...............................................................................................52 Lampiran 2 Rangakaian instalasi ...........................................................................54 Lampiran 3 gambar alat pada keadaan padam .......................................................58 Lampiran 4 gambar alat pada kondisi awal tampa beban ......................................59 Lampiran 5 gambar rangkaian dalam panel ...........................................................60
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Pemilihan Judul Penggunaan energi listrik pada saat ini sudah merupakan kebutuhan
tingkat primer. Yang tentunya kebutuhan energi ini hampir tidak dapat ditinggalkan. Dalam arti kata bahwa semua kegiatan kita sehari-hari erat kaitannya dengan segala macam penemuan energi listrik yang semakin maju. Dalam kehidupan rumah tangga kebutuhan listrik sudah tidak dapat tergantikan lagi pada saat ini. Tingkat penggunaan listrik semakin hari semakin tinggi seiring dengan tingkat kebutuhannya. Sementara pemenuhan listrik tidak berbanding lurus dengan keinginan manusia. Kenyataan yang paling sering terjadi adalah sering terjadinya cut off MCB (Miniatur Circuit Breaker) akibat pemakaian beban yang berlebih dibanding daya yang terpasang di rumah-rumah. Dan telah berbagai cara dilakukan agar pasokan listrik tidak pernah mengalami gangguan yang dapat menyulitkan si pemakai. Pada penggunaan beban listrik sering timbul kesulitan bagaimana mengontrol agar tidak melebihi kapasitas yang tersedia terutama pada perumahan yang kapasitas dayanya rendah misalnya 900 VA. Akibat dari penggunaan beban yang berlebihan sering mengakibatkan cut off nya MCB. Hal ini akan selalu mengganggu pemakaian, terutama pada peralatan rumah tangga yang sangat sensitif bila terjadiya trip seperti pompa air, komputer dan peralatan-peralatan memasak, atau bahkan kita sendiri yang akan terganggu akibat cut off nya MCB. Untuk mengatasi hal tersebut timbul pemikiran untuk membuat sesuatu alat yang berfungsi sebagai pengendali kelebihan beban dan mencegah cut off nya MCB. Alat dinamakan Sistem Kendali Beban Listrik Berdasarkan Urutan Prioritas dimana alat bekerja untuk membaca besar arus yang sedang digunakan kemudian membandingkannya dengan kapasitas arus yang tersedia. Jika arus melebihi kapasitas, sistem akan mematikan beban mulai dari prioritas rendah. Jika arus
masih melebihi atau mendekati batas maksimum, satu persatu beban akandimatikan menurut urutan prioritas hingga prioritas paling utama yang tetap dipertahankan. Adapun judul yangdiangkat adalah “RANCANG BANGUN SISTEM KENDALI BEBAN LISTRIK DENGAN DAYA 900 VA BERDASARKAN URUTAN PRIORITAS BERBASIS MIKROKONTROLLER AT MEGA 8535”. Rancangan menggunakan sensor Current Transformator (CT) untuk mendeteksi besar arus sedang sebagai pengendali digunakan Mikrokontroler AT Mega 8535.
1.2.
Rumusan Masalah
1.2.1 Bagaimana mendeteksi arus menggunakan sensor CT 1.2.2 Bagaimana merancang rangkaian kedali untuk mengendalikansistem.
1.3.
Batasan Masalah
1.3.1
Pembahasan mencakup kerja mikrokontoler sebagai pengendali dan deteksi arus. Pembahasan tidak membahas internal mikrokontroler maurun teori secara mendalam.
1.3.2
Rancangan menggunakan pemograman bahasa C yang di bahas sebatas aplikasinya dalam rancangan.
1.4.
Tujuan Rancang Bangun
1.4.1
Membatasi beban listrikyang digunakan berdasarkan tingkat prioritas agar tidak sampai terjadi trip (pemutusan arus) secara tiba-tiba.
1.4.2
Untuk mencegah kerusakan pada peralatan elektronik rumah tangga
akibat
seringnya
terjadi
cut
offMCB
secara
tiba-tiba.
1.5.
Manfaat Tugas Akhir
1.5.1
Untuk memberikan pengenalan dan pemahaman aplikasi Mikrokontroler sebagai pengendali sistem di kalangan mahasiswa program studi teknik listrik.
1.5.2
Untuk penulis sendiri, menambah wawasan dan pengalaman penulis dalam penerapan ilmu yang diperoleh di perkuliahan.
1.6.
Teknik Pengumpulan Data Dalam penulisan tugas akhir ini maka pengambilan data adalah:
1.6.1
Melalui observasi dan uji coba yang dilaksanakan pada saat perancangan dan pembuatan pengendali beban listrik tersebut.
1.6.2
Studi pustaka yang dilakukan dengan cara mencari buku-buku referensi dan situs internet yang berhubungan dengan topik pembahasan.
1.7.
Sistematika Penulisan Laporan Laporan ini ditujukan untuk memaparkan hasil rancangan dan pengujian
sistematis yang dibuat. Untuk mempermudah pemahaman hasil rancangan tersebut maka, penulis menyusun Tugas Akhir ini dalam beberapa bab, yang mana setiap bab mempunyai hubungan yang saling terkait dengan bab yang lain, yaitu seperti di bawah ini:
BAB 1. PENDAHULUAN Pada bab ini berisi latar belakang penulisan, pokok permasalahan, batasan masalah, tujuan, manfaat, metode pengumpulan data serta sistematika penulisan laporan.
BAB 2. LANDASAN TEORI Bab ini membahas teori-teori dasar dan teori-teori pendukung tentang sistem kerja Pengendali Beban Listrik tersebut, perancangan alat dan komponen yang
digunakan, khususnya yang mendukung perancangan dan pembuatan tugas akhir ini.
BAB 3. PERANCANGAN SISTEM Bab
ini
berisikan
langkah-langkah
perencanaan
pembuatan
proyek,perancangan mekanik, perencanaan rangkaian kontrol.
BAB 4. PENGAMBILAN DATA DAN ANALISIS Bab ini berisikan analisis rangkaian, hasil uji rangkaian, petunjuk pengoperasian dan cara kerja dari pengendali beban listrik tersebut.
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisikan mengenai kesimpulan yang diperoleh dalam perancangan dan pembuatan proyek tugas akhir ini serta saran-saran yang ingin disampaikan penulis.
