RANCANG BANGUN ALAT PENGUKUR LETAK HUBUNG SINGKAT PADA KABEL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMega 8535

Transkripsi

1 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 ENDANG LESTARI NIM NIM RAHMAT HABIB POHAN RIZKY MULIA HARAHAP NIM NIM PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014

2 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.

3 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.

4 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

5 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 Latar Belakang Masalah Batasan Masalah Rumusan Masalah Tujuan Pembuatan Proyek Manfaat Pembuatan Proyek Metode Pengumpulan Data Sistematika Penulisan... 3 BAB 2. DASAR TEORI Tahanan dan Daya Hantar Penghantar Kabel Jembatan Wheatstone Mikrokontroler ATMega Fitur ATMega Konfigurasi Pin Sistem Clock Arsitektur ATMega Organisasi memori mikrokontroler ATMega Port input/ output Timer/Counter... 22

6 USART Interupsi Analog to Digital Converter (ADC) Operational Amplifire LM LCD M Relay CodeVisionAVR BAB 3. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT Perancangan Blok Diagram Cara kerja sitem Detektor jarak Penguat tegangan Kontroller LCD Saklar atau switch Gambar rangkaian Perancangan dan pembuatan alat Daftar alat yang dipergunakan Daftar bahan yang dipergunakan Proses pembuatan alat Pembuatan Pemrograman Penulisan listing program dengan menggunakan software CodeVisionAVR Penjelasan Program Proses Downloader BAB 4. PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT Pegujian Pin komponen Pengukuran pin-pin mikrokontroller Pengukuran pin-pin IC LM Pengukuran pin-pin LCD M Langkah-langkah pengujian alat... 67

7 4.3. Data hasil pengujian hubung singkat BAB 5. PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 75

8 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 Gambar 2. 6.Mengukur nilai resistansi suatu resistor yang tidak diketahui Gambar 2. 7.Bentuk fisik IC mikrokontroler ATMega Gambar 2. 8.Konfigurasi pin ATMega Gambar 2. 9.Bentuk fisik Kristal osilator Gambar Register serbugana (General Purpose Register) Gambar Register-register pointer 16-bit Gambar Blok Diagram Mikrokontroler ATMega Gambar Memori program ATMega Gambar Konfigurasi memori data AVR ATMega Gambar Susunan register-register pada pot A Gambar Rangkaian op-amp ideal sebagai pengurang Gambar Bentuk fisik dari op-amp LM324N Gambar Konfigurasi pin IC LM324N Gambar Pin out LCD M1632 standard Gambar Skematik tipe-tipe relay Gambar Rangkaian penggerak (Driver) Relay Gambar Tampilan awal codevisionavr Gambar 3. 1.Blok diagram sistem Gambar 3. 2 Rangkaian alat pengukur hubung singkat pada kabel berbasis mikrokontroller ATmega Gambar 3. 3.Penguat differensial Gambar Penguat differensial pada rangkaian alat ukur Gambar Penguat non-inverting... 41

9 Gambar Penguat non-inverting pada rangkaian alat ukur Gambar Rangkaian jembatan Wheatstone dan penguat Gambar Rangkaian pengganti jembatan Wheatstone Gambar 3. 9 Bentuk Fericlorida Gambar Bentuk papan pcb polos dan papan pcb berlubang kecil Gambar Bentuk papan pcb polos yang sudah dicetak rangkaian layoutnya dengan menggunakan setrika Gambar Pelarutan fericloride (FeCl3) dengan air panas Gambar Proses melarutkan papan PCB dengan larutan fericloride (FeCl3) 49 Gambar Bentuk Hasil pengheachingan Gambar bentuk proses penyolderan Gambar CodeVisionAVR pada desktop Gambar Jendela software CodeVisionAVR Gambar Jendela awal mengerjakan pemrograman Gambar Jendela pengaturan chip Gambar Jendela pengaturan ADC Gambar Jendela pengaturan Port A Gambar Jendela pengaturan Port B Gambar Jendela pengaturan Port C Gambar Jendela pengaturan Port D Gambar Jendela untuk pengaturan LCD Gambar Instruksi penyimpanan file Gambar Tampilan jendela pemrograman Gambar Tampilan untuk mendownload program ke mikrokontroller Gambar proses mendownload Gambar 4. 1.Alat dalam keadaan On Gambar 4. 2.Trimpot yang di set... 68

10 DAFTAR TABEL Tabel 2. 1.Deskripsi pin-pin IC Mikrokontroler ATMega Tabel Data perhitungan untuk mengetahui letak jenis kabel tipe NYM-HYO yang terhubung singkat Tabel 3. 2.Daftar alat-alat yang digunakan Tabel 3. 3.Daftar bahan-bahan yang digunakan Tabel 4. 1.Pegukuran pin-pin mikrokontroler ATMega Tabel 4. 2.Pengukuran pin-pin IC LM Tabel 4. 3.Pengukuran pin-pin LCD M Tabel 4. 4.Data hasil pengujian alat pengukur letak hubung singkat pada kabel. 69

11 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Listing Program Mikrokontroller ATMega Lampiran 2. Datasheet IC Mikrokontroller ATMega Lampiran 3. Datasheet IC LM324N... 88

12 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: 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.

13 Dengan alat ini diharapkan dapat mengurangi waktu pencarian letak hubung singkat pada kabel. Mengurangi biaya pembongkaran kabel yang mengalami hubung singkat 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 Bagaimana membuat Alat Pengukur Letak Hubung Singkat Pada Kabel Berbasis Mikrokontroller Atmega 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 Manfaat Pembuatan Proyek Manfaat pembuatan proyek ini antara lain : 1). Mempermudah pekerjaan dalam mencari letak hubung singkat pada kabel.

14 2). Mengurangi waktu pencarian letak hubung singkat pada kabel Metode Pengumpulan Data cara : Dalam melaksanakan realisasi proyek ini penuis mendapatkan data dan masukan dengan 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 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.

15 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 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 BAB 4. PENGUJIAN DAN ANALISA alat. Bab ini berisi tentang cara kerja alat yang dibuat, analisa rangkaian dan hasil uji coba 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.