RANCANG BANGUN ALAT PENGUKUR LETAK HUBUNG SINGKAT PADA KABEL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMega 8535 Laporan Tugas Akhir Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3
Oleh : ARDY ABADI RAJAGUKGUK NIM. 1005031005
ENDANG LESTARI NIM. 1105031016
RAHMAT HABIB POHAN NIM. 1105031037
RIZKY MULIA HARAHAP NIM. 1005031037
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
ABSTRAK
Di dalam kelistrikan tidak terlepas dari penggunaan kabel sebagai sarana penghubung dan sarana penyalur daya dari pusat ke konsumen, yaitu rumah tangga dan instalasi yang pada umumnya ditanam di dinding dimana bertujuan untuk keamanan atau menghindari hal-hal yang membahayakan keselamatan. Kerugian akibat kabel yang terhubung singkat pada jaringan sangat banyak salah satunya menyebabkan kebakaran. Sehingga diperlukan suatu alat yang dapat digunakan untuk mengetahui letak hubung singkat pada kabel. Pada pembuatan alat ini terdiri dari perancangan hardware dan pembuatan software. Alat ini terdiri dari lima bagian utama, Bagian pertama relay fungsinya untuk memilih line atau kabel yang akan diukur oleh sistem pada saat terhubung singkat. Relay dikendalikan oleh rangkaian controller. Bagian kedua detector jarak fungsinya untuk mengukur jarak kabel dari pusat (terpasang kabel) ke lokasi kabel yang terhubung singkat, rangkaian detektor jaraknya adalah rangkaian jembatan wheatstone. Bagian ketiga penguat tegangan fungsinya untuk menguatkan tegangan rangkaian jembatan wheatstone
sehingga dapat dibaca
mikrokontroller. Bagian keempat mikrokontroller fungsinya sebagai unit komputasi dan proses system, membaca tegangan dari detektor yang terhubung singkat dan mengkalibrasinya menjadi jarak sekaligus menampilkanyan ke LCD. Bagian kelima LCD fungsinya sebagai unit tampilan dari letak hubung singkat kabel dalam satuan meter. Hasil pengujian menunjukkan bahwa alat ini dapat mengetahui jarak kabel yang terhubung singkat .
Kata kunci : Kabel, Mikrokontroler 8535, Op-Amp LM324, LCD, Dan Relay DPDT.
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji dan syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulisan tugas akhir dengan judul
“Rancang bangun alat pengukur letak hubung singkat
pada kabel berbasis mikrokontroler atmega 8535” dengan tujuan untuk menghasilkan suatu alat yang mampu mengukur letak hubung singkat pada kabel dan penulis dapat menyelesaikan dengan baik. Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya Teknik Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. Penulisan tugas akhir ini dapat terselesaikan atas bantuan, motivasi, bimbingan, dan kerja sama yang baik dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini, penulis berkenan menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1.
M. Syahruddin, M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan.
2.
Junaidi, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro.
3.
Ir. Gunoro, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Listrik.
4.
Suprianto, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing yang dengan sabar memberikan motivasi, bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan tugas akhir ini.
5.
Ir, Ashuri.A.W, M.T., selaku Dosen wali kelas EL-6A yang telah banyak memotivasi kami dalam penyusunan tugas akhir ini.
6.
Seluruh dosen dan staf pengajar Prodi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan.
7.
Kedua orang tua atas segala jerih payah dan do’a yang tak pernah hentihentinya, dan juga saudara-saudaraku yang selalu memberi motivasi kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
8.
Tenaga perpustakaan Politeknik Negeri Medan yang telah memberikan bekal ilmu dan pengetahuan.
Penulis menyadari sepenuhnya, bahwa dalam penyusunan laporan ini masih terdapat banyak kekurangan, untuk itu saran dan kritik dari semua pihak merupakan
sumbangan
yang
berarti,
mudah-mudahan
akan
lebih
menyempurnakan tugas akhir ini. Penulis mengharapkan laporan tugas akhir ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, 30 Agustus 2014 Hormat Kami
Penulis
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN..................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii ABSTRAK ............................................................................................................. iii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. ix DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xii BAB 1. PENDAHULUAN ..................................................................................... 1 1.1.
Latar Belakang Masalah ........................................................................... 1
1.2.
Batasan Masalah ....................................................................................... 2
1.3.
Rumusan Masalah .................................................................................... 2
1.4.
Tujuan Pembuatan Proyek........................................................................ 2
1.5.
Manfaat Pembuatan Proyek...................................................................... 3
1.6.
Metode Pengumpulan Data ...................................................................... 3
1.7.
Sistematika Penulisan ............................................................................... 3
BAB 2. DASAR TEORI ......................................................................................... 5 2.1.
Tahanan dan Daya Hantar Penghantar ..................................................... 5
2.2.
Kabel ........................................................................................................ 6
2.3.
Jembatan Wheatstone ............................................................................... 9
2.4.
Mikrokontroler ATMega 8535 ............................................................... 11
2.3.1.
Fitur ATMega8535 ......................................................................... 12
2.3.2.
Konfigurasi Pin ............................................................................... 14
2.3.3.
Sistem Clock ................................................................................... 15
2.3.4.
Arsitektur ATMega8535 ................................................................. 16
2.3.5.
Organisasi memori mikrokontroler ATMega8535. ........................ 18
2.3.6.
Port input/ output ............................................................................ 21
2.3.7.
Timer/Counter ................................................................................. 22
2.3.8.
USART............................................................................................ 23
2.3.9.
Interupsi........................................................................................... 23
2.3.10.
Analog to Digital Converter (ADC) ............................................ 24
2.5.
Operational Amplifire LM324 ............................................................... 24
2.6.
LCD M1632 ........................................................................................... 27
2.7.
Relay ....................................................................................................... 30
2.8.
CodeVisionAVR .................................................................................... 32
BAB 3. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT .................................... 34 3.1.
Perancangan Blok Diagram .................................................................... 34
3.2.
Cara kerja sitem ...................................................................................... 35
3.2.1.
Detektor jarak .................................................................................. 35
3.2.2.
Penguat tegangan ............................................................................ 36
3.2.3.
Kontroller ........................................................................................ 36
3.2.4.
LCD ................................................................................................. 37
3.2.5.
Saklar atau switch ........................................................................... 37
3.3.
Gambar rangkaian .................................................................................. 38
3.4.
Perancangan dan pembuatan alat ........................................................... 45
3.4.1.
Daftar alat yang dipergunakan ........................................................ 45
3.4.2.
Daftar bahan yang dipergunakan .................................................... 46
3.5.
Proses pembuatan alat ............................................................................ 47
3.6.
Pembuatan Pemrograman ....................................................................... 51
3.6.1. Penulisan listing program dengan menggunakan software CodeVisionAVR ........................................................................................... 51 3.6.2.
Penjelasan Program ......................................................................... 58
3.6.3.
Proses Downloader.......................................................................... 62
BAB 4. PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT .................................................... 65 4.1.
Pegujian Pin komponen .......................................................................... 65
4.1.1.
Pengukuran pin-pin mikrokontroller 8535 ...................................... 65
4.1.2.
Pengukuran pin-pin IC LM324 ....................................................... 66
4.1.3.
Pengukuran pin-pin LCD M1632 ................................................... 67
4.2.
Langkah-langkah pengujian alat ............................................................ 67
4.3.
Data hasil pengujian hubung singkat ...................................................... 69
BAB 5. PENUTUP ................................................................................................ 72 5.1.
Kesimpulan ............................................................................................. 72
5.2.
Saran ....................................................................................................... 73
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 74 LAMPIRAN .......................................................................................................... 75
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1.bentuk fisik kabel NYA...................................................................... 7 Gambar 2. 2.Bentuk fisik kabel NYW .................................................................... 7 Gambar 2. 3.Bentuk fisik kabel NYY ..................................................................... 8 Gambar 2. 4.Bentuk fisik kabel NYAF................................................................... 8 Gambar 2. 5.Rangkain jembatan wheatstone ........................................................ 10 Gambar 2. 6.Mengukur nilai resistansi suatu resistor yang tidak diketahui ......... 11 Gambar 2. 7.Bentuk fisik IC mikrokontroler ATMega 8535 ............................... 13 Gambar 2. 8.Konfigurasi pin ATMega 8535 ........................................................ 14 Gambar 2. 9.Bentuk fisik Kristal osilator ............................................................. 16 Gambar 2. 10.Register serbugana (General Purpose Register) ............................ 17 Gambar 2. 11.Register-register pointer 16-bit ...................................................... 17 Gambar 2. 12.Blok Diagram Mikrokontroler ATMega8535 ................................ 18 Gambar 2. 13.Memori program ATMega8535 ..................................................... 19 Gambar 2. 14.Konfigurasi memori data AVR ATMega8535 ............................... 20 Gambar 2. 15.Susunan register-register pada pot A ............................................. 22 Gambar 2. 16.Rangkaian op-amp ideal sebagai pengurang .................................. 25 Gambar 2. 17.Bentuk fisik dari op-amp LM324N ................................................ 26 Gambar 2. 18.Konfigurasi pin IC LM324N .......................................................... 27 Gambar 2. 19.Pin out LCD M1632 standard ........................................................ 29 Gambar 2. 20.Skematik tipe-tipe relay ................................................................. 31 Gambar 2. 21.Rangkaian penggerak (Driver) Relay ............................................ 31 Gambar 2. 22.Tampilan awal codeVisionAVR .................................................... 33 Gambar 3. 1.Blok diagram sistem ......................................................................... 34 Gambar 3. 2 Rangkaian alat pengukur hubung singkat pada kabel berbasis mikrokontroller ATmega 8535. ....................................................... 38 Gambar 3. 3.Penguat differensial .......................................................................... 40 Gambar 3. 4. Penguat differensial pada rangkaian alat ukur ................................ 40 Gambar 3. 5. Penguat non-inverting ..................................................................... 41
Gambar 3. 6. Penguat non-inverting pada rangkaian alat ukur ............................. 41 Gambar 3. 7. Rangkaian jembatan Wheatstone dan penguat ................................ 42 Gambar 3. 8. Rangkaian pengganti jembatan Wheatstone ................................... 42 Gambar 3. 9 Bentuk Fericlorida ............................................................................ 47 Gambar 3. 10 Bentuk papan pcb polos dan papan pcb berlubang kecil ............... 48 Gambar 3. 11 Bentuk papan pcb polos yang sudah dicetak rangkaian layoutnya dengan menggunakan setrika.......................................................... 48 Gambar 3. 12 Pelarutan fericloride (FeCl3) dengan air panas.............................. 49 Gambar 3. 13 Proses melarutkan papan PCB dengan larutan fericloride (FeCl3) 49 Gambar 3. 14 Bentuk Hasil pengheachingan ........................................................ 50 Gambar 3. 15 bentuk proses penyolderan ............................................................. 50 Gambar 3. 16 CodeVisionAVR pada desktop ...................................................... 52 Gambar 3. 17 Jendela software CodeVisionAVR................................................. 52 Gambar 3. 18 Jendela awal mengerjakan pemrograman ...................................... 53 Gambar 3. 19 Jendela pengaturan chip ................................................................. 53 Gambar 3. 20 Jendela pengaturan ADC ................................................................ 54 Gambar 3. 21 Jendela pengaturan Port A.............................................................. 54 Gambar 3. 22 Jendela pengaturan Port B .............................................................. 55 Gambar 3. 23 Jendela pengaturan Port C .............................................................. 55 Gambar 3. 24 Jendela pengaturan Port D.............................................................. 56 Gambar 3. 25.Jendela untuk pengaturan LCD ...................................................... 56 Gambar 3. 26 Instruksi penyimpanan file ............................................................. 57 Gambar 3. 27 Tampilan jendela pemrograman ..................................................... 57 Gambar 3. 26 Tampilan untuk mendownload program ke mikrokontroller ......... 63 Gambar 3. 27 proses mendownload ...................................................................... 64 Gambar 4. 1.Alat dalam keadaan On .................................................................... 68 Gambar 4. 2.Trimpot yang di set .......................................................................... 68
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1.Deskripsi pin-pin IC Mikrokontroler ATMega8535 ............................ 14 Tabel 3. 1. Data perhitungan untuk mengetahui letak jenis kabel tipe NYM-HYO yang terhubung singkat ....................................................................... 44 Tabel 3. 2.Daftar alat-alat yang digunakan ........................................................... 45 Tabel 3. 3.Daftar bahan-bahan yang digunakan.................................................... 46 Tabel 4. 1.Pegukuran pin-pin mikrokontroler ATMega8535 .............................. 65 Tabel 4. 2.Pengukuran pin-pin IC LM324 ............................................................ 66 Tabel 4. 3.Pengukuran pin-pin LCD M1632 ........................................................ 67 Tabel 4. 4.Data hasil pengujian alat pengukur letak hubung singkat pada kabel . 69
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Listing Program Mikrokontroller ATMega 8535 ............................ 76 Lampiran 2. Datasheet IC Mikrokontroller ATMega 8535 ................................. 79 Lampiran 3. Datasheet IC LM324N..................................................................... 88
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah Kehidupan manusia saat ini tidak terlepas dari energi listrik. Jaringan
listrik banyak dipakai dalam segala bidang antara lain : untuk penerangan, untuk komunikasi, untuk kesehatan, dan lain sebagainya. Oleh sebab itu diupayakan agar sedikit sekali mengalami gangguan. Gangguan yang terjadi pada jaringan listrik disebabkan berbagai hal. Pada umumnya disebabkan oleh salah satu komponen pendukungnya mengalami suatu kerusakan. Dalam hal ini komponen pendukungnya adalah Kabel yang berfungsi menyalurkan energi tersebut. Masalah yang sering terjadi pada kabel adalah hubung singkat atau hubungan terbuka. Kabel yang mengalami hubung singkat sangat berbahaya karena dapat menyebabkan terjadinya kebakaran, dapat menyebabkan kerusakan pada alat-alat yang
terpakai
serta
dapat
menimbulkan
kematian
pada
orang
yang
menggunakannya. Menurut data Kepala Dinas Pemadam dan Pencegahan Kebakaran (DP2K) Kota Medan, Marihot Tampubolon mengatakan sepanjang tahun 2013, kasus kebakaran yang terjadi di Kota Medan mencapai 196%. Paling banyak diakibatkan karena pemadaman listrik, korsleting listrik / arus hubung singkat dan selebihnya sekitar 5-10% diakibatkan kompor minyak dan kompor gas. (Sumber: http://www.menaranews.com, Rabu 08 Januari 2014) Oleh sebab itu masalah hubung singkat pada jaringan listrik perlu diperhatikan baik-baik. Untuk menangani masalah hubung singkat pada kabel orang biasanya menggunakan Multimeter. Dengan multimeter orang dapat mengukur hambatan yang terjadi pada kabel yang mengalami hubung singkat tetapi belum mengetahui letak hubung singkat kabel tersebut. Oleh sebab itu dalam penyelesaian tugas akhir ini dibuat lah “Rancang Bangun Alat Pengukur Letak Hubung Singkat Pada Kabel Berbasis Mikrokontroler 8535”.
Dengan alat ini diharapkan dapat mengurangi waktu pencarian letak hubung singkat pada kabel. Mengurangi biaya pembongkaran kabel yang mengalami hubung singkat. 1.2.
Batasan Masalah Berdasarkan uraian pokok permasalahan di atas, maka pembahasan pada Tugas Akhir ini
akan dibatasi tentang: 1. Perancangan dan pembuatan perangkat keras (hardware) dan program (software) yang digunakan. 2. Tidak membahas secara rinci alat dan komponen yang digunakan. 3. Tidak membahas listing program secara rinci. 4. Jarak kabel yang terhubung singkat yang dapat dideteksi oleh alat ukur diatas 10 meter dan maksimal 100 meter 1.3.
Rumusan Masalah 1. Bagaimana cara merancang Alat Pengukur Letak Hubung Singkat Pada Kabel Berbasis Mikrokontroller Atmega 8535. 2. Bagaimana membuat Alat Pengukur Letak Hubung Singkat Pada Kabel Berbasis Mikrokontroller Atmega 8535
1.4.
Tujuan Pembuatan Proyek Tujuan pengerjaan dari tugas akhir ini adalah untuk mengetahui tujuan praktis secara
tujuan teoritis. Tujuan praktis meliputi perancangan dan pembuatan proyek sedangkan tujuan teoritis meliputi penulisan laporan tugas akhir. Adapun tujuan utama dalam pembuatan proyek ini adalah : 1. Untuk menghasilkan suatu alat yang mampu mengukur letak hubung singkat pada kabel. 2. Untuk menambah pengetahuan penulisan dalam membuat dan menganalisa suatu hasil praktik dengan teori ketika membuat alat pengukur letak hubung singkat pada kabel.
1.5.
Manfaat Pembuatan Proyek Manfaat pembuatan proyek ini antara lain : 1). Mempermudah pekerjaan dalam mencari letak hubung singkat pada kabel.
2). Mengurangi waktu pencarian letak hubung singkat pada kabel. 1.6.
Metode Pengumpulan Data Dalam melaksanakan realisasi proyek ini penuis mendapatkan data dan masukan dengan
cara : 1). Melakukan studi kepustakaan dengan cara mencari dan membaca buku-buku yang berhubungan dengan judul proyek. 2). Melakukan konsultasi dan meminta arahan atau bimbingan dari dosen pembimbing serta meminta saran kepada orang yang mengetahui tentang pembuatan proyek ini. 3). Mencari data-data yang berhubungan dengan proyek ini di situs internet. 1.7.
Sistematika Penulisan Laporan ini ditujukan untuk memaparkan hasil pembuatan, perakitan dan pengujian
sistem yang dibuat. Untuk mempermudah pemahaman, maka penulis menyusun tugas akhir ini dalam beberapa bab, yang masing-masing bab mempunyai hubungan yang saling terkait dengan bab lain, yaitu seperti dibawah ini : BAB 1. PENDAHULUAN Bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, metode pengumpulan data, serta sistematika penulisan laporan.
BAB 2. LANDASAN TEORI Bab ini membahas teori-teori dasar dan teori-teori pendukung tentang sistem kerja dan alat-alat serta komponen yang digunakan untuk menunjang pembuatan “Rancang Bangun Alat Pengukur Letak Hubung Singkat Pada Kabel Berbasis Mikrokontroller Atmega 8535”. BAB 3. PERANCANGAN ALAT Bab ini berisikan penjelasan langkah-langkah perancangan pembuatan proyek,daftar alat dan bahan yang digunakan, perancangan rangkaian,
tata cara dan tata letak komponen,
pembuatan dan pembahasan program mikrokontroler untuk pembuatan “Rancang Bangun Alat Pengukur Letak Hubung Singkat Pada Kabel Berbasis Mikrokontroller Atmega 8535 “. BAB 4. PENGUJIAN DAN ANALISA Bab ini berisi tentang cara kerja alat yang dibuat, analisa rangkaian dan hasil uji coba alat. BAB 5. SIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi tentang simpulan yang diperoleh dalam perancangan dan pembuatan proyek tugas akhir serta saran-saran yang ingin disampaikan penulis untuk pengambangan selanjutnya.
