Vol.XIXNo.2,April2017 ISSN Sinusoida. JurnalPenelitianDanPengkajianElektro

Transkripsi

1

2 Vol.XIXNo.2April2017 ISSN Sinusoida Sinusoida JurnalPenelitianDanPengkajianElektro JurnalPenelitianDanPengkajianElektro Vol.XIXNo.2,April2017

3 SUSUNAN REDAKSI Penanggung Jawab : Dekan FTI-ISTN (Dr. Ir. Abdul Multi, MT.) Pemimpin Redaksi : Kepala Program Studi Teknik Elektro (Ir. Heru Abrianto, MT.) Dewan Redaksi : Ir. Mufti Gafar. M Eng Sc. Ir. Adib Chumaidy, MT. Ir. Arfian Ahmad, M Sc. Ir. Surya Alimsyah. MT. Ir. Edy Supriyadi, MT. Ir. Moh. Amir. M.Sc. Ir. Djoko Suprijatmono, MT. Ir. Rachman Soleman, MT. Ir. Sugianto, MT. Mitra Bestari : Prof. Dr. Ir. Masbach, M Eng. Dr. Ir. Taswanda, M Sc. Ir. Agus Priyono, PhD. Dr. Yusnita Rahayu. Redaksi Pelaksana : Khoirul Umam, Spd., MT. Ir. Fivit Marwita, MT. Ir. M. Febriansyah, MT. Ir. Harlan Effendi, MT. Ir. Poedji Oetomo, MT. PENGANTAR REDAKSI Puji syukur kita panjatkan kepada Allah SWT Bahwasanya Jurnal llrniah Teknik Elektro Sinusoida FTI-ISTN Edisi kali ini yaitu Volume XIX, No.2, April 2017, dapat diterbitkan dengan berisikan 7 tulisan yang dari para dosen Program Studi Teknik Elektro FTI-ISTN. Adapun tulisan yang diterbitkan pada edisi ini adalah : Analisa Perbandingan Penggunaan Lampu TL, CFL Dan Lampu LED ( Studi Kasus Pada Apartemen X ), Rancang Bangun Kalibrator Elektrokardiogram, Kegagalan Proteksi Pada Gardu Induk 150 kv Akibat Suplai Tegangan DC, Studi Analisis Daya Hasil Proses Regeneratif Pada Motor Elevator, Analisis Perbaikan Faktor Daya Untuk Memenuhi Penambahan Beban 300 kva Tanpa Penambahan Daya PLN, Manajemen Trafik Pada Sistem GSM Dengan Metode Layering, Rancang Bangun Pengaman Akses Masuk Perkantoran Berbasiskan PIN Dan RFID. Dengan diterbitkannya Jurnal Sinusoida ini, redaksi mengharapkan agar para dosen program studi Teknik Elektro dapat lebih bergairah lagi untuk menulis karyanya demi kemajuan perkembangan teknik elektro dimasa datang. Akhirnya kepada semua pihak yang telah turut membantu hingga diterbitkannya Jurnal Sinusoida edisi ini, kami mengucapkan banyak terima kasih. Penerbit : Fakultas Teknologi Industri ISTN Alamat Redaksi Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri Institut Sains dan Teknologi Nasional Jl. M Kahfi II Bhumi Srengseng Indah, Jagakarsa Jakarta 12640, Telp , sinusoida_istn@hotmail.com Redaksi menerima sumbangan makalah berupa artikel, hasil penelitian atau karya ilmiah yang belum pernah dan tidak akan dipublikasikan di media lain. Naskah sudah harus diterima redaksi 4 (empat) minggu sebelum diterbitkan. Terbit dua kali setahun, pada bulan April dan Oktober.

4 Vol. XIX No. 2, April 2017 DAFTAR ISI Halaman 1. Analisa Perbandingan Penggunaan Lampu TL, CFL Dan Lampu LED ( Studi Kasus Pada Apartemen X ) Adib Chumaidy Rancang Bangun Kalibrator Elektrokardiogram Design and construct of Electrocardiogram Calibrator Willa Olivia dan Arfian Ahmad Kegagalan Proteksi Pada Gardu Induk 150 kv Akibat Suplai Tegangan DC Sugianto dan Nasrun Lubis Studi Analisis Daya Hasil Proses Regeneratif Pada Motor Elevator Mohammad Dicky Rivandi dan Abdul Multi Analisis Perbaikan Faktor Daya Untuk Memenuhi Penambahan Beban 300 kva Tanpa Penambahan Daya PLN Ir. H. Mohammad Amir, M.Eng dan Aji Muharam Somantri Manajemen Trafik Pada Sistem GSM Dengan Metode Layering Traffic Management for GSM System by Layering Method Mufti Gafar dan Zainal Arifin Rancang Bangun Pengaman Akses Masuk Perkantoran Berbasiskan PIN Dan RFID Reza Restu Pratama dan Irmayani Diterbitkan oleh : Fakultas Teknologi Industri - Institut Sains dan Teknologi Nasional

5

6 ANALISA PERBANDINGAN PENGGUNAAN LAMPU TL, CFL DAN LAMPU LED (STUDI KASUS PADA APARTEMEN X) Adib Chumaidy Program Studi Teknik Elektro FTI ISTN Jl. Moh. Kahfi II Jagakarsa Jakarta Selatan ABSTRAK Apartemen X merupakan sebuah bangunan yang didalamnya terdiri dari area parkir atau basement, ruang ME (ruang kontrol panel), tangga kebakaran atau evakuasi, utilitas, fasilitas publik (lobby lift), koridor apartemen, ruang ganti, unit hunian apartemen. Sumber penerangan harus memenuhi standar dan disesuaikan dengan indera penglihatan manusia, demi memberikan kenyamanan dalam berbagai aktifitas.untuk itu dalam menghitung jumlah kebutuhan lampu yang terpakai dari lampu TL, CFL dan LED, dihitung berdasarkan besar nilai lux pada suatu ruangan, luas ruangan, nilai lumen, nilai effisiensi penerangan dan faktor depresiasi atau nilai pengurangan pengotoran lampu, nilai cos phi atau cosinus beban lampu. Dari hasil perhitungan untuk pemakaian energy listrik pada sebuah apartemen, diperlukan energy listrik sebesar 508,47MWh untuk lampu LED, sedang untuk lampu TL elektronik 682,9 MWh per tahun. Dengan demikian penggunaan lampu LED lebih hemat 25,54 % dibandingkan lampu TL elektronik. Kata Kunci : Lampu LED, lumen, flux, jumlah titik lampu, energy listrik. 1. PENDAHULUAN Yang dimaksud lampu terhemat energi saat ini adalah lampu yang mengkonsumsi daya listrik (watt) seminimal mungkin, untuk menghasilkan cahaya tampak yang terpakai manusia sebesar mungkin. Saat ini penggunaan lampu neon / TL (Tabung Fluorescent) dan CFL (Compact Fluorescent Lamp) dianggap sudah merupakan lampu hemat energi. Sesuai perkembangan teknologi perlampuan terdapat lampu yang lebih hemat dibanding lampu neon, yaitu LED (Light Emitting Dioda). Oleh sebab itu perlu untuk melakukan penelitian perbandingan suatu produk, dalam hal ini akan melakukan penelitian perbandingan antara lampu TL, CFL dan LED. 2. DISTRIBUSI TEGANGAN RENDAH Pada Gambar 1 merupakan diagram sistem tenaga listrik yang mulai dari sistem pembangkitan (sebagai sumber pembangkit), lalu diberikan trafo step up untuk ditransmisikan ke gardu induk transmisi dan disubtransmisikan ke gardu distribusi, setelah itu diarahkan ke feeder primer ke trafo distribusi yang kemudian didistribusikan ke konsumen ataupun ke pelanggan. Kemudian daya tersebut dibagikan ke masing-masing sub panel, kemudian dari sub panel didistribusikan ke meter prabayar (kwh Meter) yang juga didistribusikan ke konsumen ataupun ke pelanggan sesuai dengan kebutuhan. Sistem Distribusi Pelanggan Sistem distribusi berguna menyalurkan tenaga listrik dari sumber daya listrik besar sampai ke konsumen. Gambar 2: Diagram Tenaga Listrik Pelanggan Gambar 1: Diagram Sistem Tenaga Listrik Pada Gambar 2 diatas adalah diagram sistem tenaga listrik untuk kosumen yang mulai dari Meter Prabayar (kwh Meter), lalu ditransmisikan ke MCB Box yang berfungsi sebagai pengaman untuk suatu instalasi. 1

7 Gambar 3: Diagram Sistem Tenaga Listrik Grouping Instalasi Untuk Konsumen Pada Gambar 3 diatas adalah diagram sistem tenaga listrik grouping instalasi untuk kosumen yang mulai dari MCB Utama yang berfungsi sebagai pengaman untuk suatu instalasi yang menjadi pusat pengaman sebelum dibagi MCB tersebut sesuai jalur yang telah ditentukan sesuai dengan kebutuhan pada grouping instalasi yang dibutuhkan oleh masing-masing beban. Gambar 4: Diagram Sistem Instalasi Penerangan Pada Gambar 4 diatas adalah diagram sistem instalasi penerangan untuk kosumen yang terdiri dari kabel instalasi yang postif, negatif serta pada suatu instalasi juga dilengkapi dengan grounding, pada instalasi penerangan memiliki saklar yang fungsinya sebagai pengaman dan juga untuk menghidup dan mematikan lampu, pada instalasi penerangan tersebut lampu sebagai beban yang dipakai. penerangan yang sama, lampu CFL menggunakan energi yang lebih sedikit, tidak sama borosnya dengan lampu bohlam. c. Lampu LED Lampu LED adalah dioda semikonduktor. Terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor diolah untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut pn (positif-negatif) persimpangan. Bila tersambung ke powersource maka arus mengalir dari sisi p-atau anoda ke sisi n, atau katoda, tetapi tidak dalam arah sebaliknya. Pembawa muatan (elektron dan lubang elektron) mengalir ke junction dari elektroda. Ketika elektron bertemu lubang, itu jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepaskan energi dalam bentuk foton (cahaya). Oleh karena itu tidak ada pemberat atau starter diperlukan, sehingga dibutuhkan daya listrik yang lebih kecil. 3.1 Karakteristik dari beberapa jenis lampu Karakteristik Jenis Lampu yang digunakan pada bangunan apartemen, diantaranya sebagai berikut : a. Lampu TL Lampu Fluorescent atau TL adalah jenis lampu yang di dalam tabungnya terdapat sedikit mercury dan gas argon dengan tekanan rendah, serbuk phosphor yang melapisi seluruh permukaan bagian dalam kaca tabung lampu tersebut. Tabung ini mempunyai dua elektroda pada masing-masing ujungnya, elektroda yang dimaksud adalah kawat pijar sederhana. Saat menyalakan lampu, arus mengalir pada elektroda kemudian elektronelektron di dalamnya akan berpindah tempat dari ujung yang satu ke ujung tabung yang lain. Energi listrik ini juga merubah mercury dari cairan menjadi gas sehingga pada saat bersamaan atom mercury yang berupa gas ini akan tertabrak oleh elektron. Tabrakan ini menyebabkan energi elektron meningkat. Ketika energi elektron kembali normal saat itulah elektron-elektron itu melepaskan energi menjadi cahaya ringan. 3. PENCAHAYAAN Pencahayaan didefinisikan sebagai jumlah cahaya yang jatuh pada permukaan. Satuannya adalah lux (1 lm/m 2 ), dimana lm adalah lumens atau lux cahaya. Beberapa jenis lampu dan istilah yang digunakan pada bangunan apartemen, diantaranya sebagai berikut : a. Lampu TL Lampu TL (Tubular lamp) yaitu jenis lampu pelepasan gas berbentuk tabung, berisi uap raksa bertekanan rendah. b. Compact Fluorescent (CFL) CFL (Compact Fluorescent Lamp) adalah jenis lampu fluorescent yang dibuat untuk menggantikan lampu incandescent / tungsram. Dibandingkan dengan lampu tungsram, dengan Gambar 5.a. Susunan Lampu TL Gambar 5.b. Rangkaian Lampu TL 2

8 Pengoperasian lampu fluorescent membutuhkan setidaknya tabung lampu fluorescent, starter, dan ballast dan opsional ditambah dengan kapasitor untuk memperbaiki faktor daya yang ditimbulkan ballast sebagai induktor. Starter merupakan komponen bimetal yang dibangun di dalam sebuah tabung vacuum yang biasanya diisi gas neon. Starter berguna untuk start-up sebagai switch untuk memanggil ballast agar mengeluarkan spike tegangan tinggi sehingga elektron dalam tabung bergerak dari elektroda satu ke elektroda yang lainnya. b. Lampu CFL Lampu CFL (Compact Fluorescent Lamp) adalah lampu fluorescent yang berbentuk seperti lampu tungsten, ataupun lampu pijar. Lampu CFL yang umum adalah menggunakan Vac 220 Volt. Gambar 7: Rangkaian Lampu CFL Pada Gambar 7 yaitu rangkaian lampu CFL, lampu tersebut terdiri dari glass discharge tube, tube reflextion clip, mounting plate, electronic ballast components, polycarbonate housing, ecison screw base, discharge path, phosphor coating, electrodes, bridge, base pins, rfi suppression capacitor dan starter, merupakan satu kesatuan yang tergabung dalam susunan lampu CFL. (a) (b) c. Lampu LED LED (Light Emitting Diode) merupakan lampu yang akhir-akhir ini muncul, dengan nilai lumen per watt nya lebih tinggi dibandingkan lampu TL dan CFL. Pada Gambar 8 yaitu macammacam lampu LED yaitu lampu LED dengan tipe atau berbentuk tabung, tipe bohlam (bulb) atau seperti lampu pijar, dan juga lampu LED dengan tipe downlight. (c) Gambar 6: Macam-macam lampu CFL a). Tipe Essential (lurus) b). Tipe Tornado (spiral) c). Tipe PL-S, PL-C dan PL-L Pada Gambar 6 yaitu macam-macam tipe lampu CFL, dari tipe lampu CFL ada beberapa bentuk yang berbeda-beda, diantaranya CFL Tipe Essential yaitu Lampu CFL yang berbentuk lurus, lalu ada juga CFL Tipe Tornado yaitu Lampu CFL yang berbentuk spiral dan ada juga lampu CFL dengan Tipe PL yaitu PL-S, PL-C dan PL-L. (c) Gambar 8: Macam-macam lampu LED a). Lampu LED Tipe Tabung (Tube) b). Lampu LED Tipe Bohlam (Bulb) c). Lampu LED Tipe Downlight 3

9 Tabel 1. Karakteristik Lampu TL, CFL dan LED Gambar 9: Contoh Rangkaian Lampu LED Pada Gambar 9 adalah contoh rangkaian lampu LED, pada rangkaian tersebut terdiri dari beberapa buah resistor, kapasitor, dan dioda. Fungsi resistor pada rangkaian untuk membatasi arus yang mengalir dalam rangkaian, sedangkan kapasitor pada rangkaian fungsinya untuk menyimpan muatan listrik dan untuk Dioda bersifat menghantarkan arus listrik hanya pada satu arah saja atau sebagai penyearah tegangan, dengan demikian beberapa komponen tersebut membantu proses menyalanya lampu LED. Gambar 11 Grafik Komparasi TL, CFL dan LED Pada Gambar 11 Grafik Komparasi Lampu TL, CFL dan LED dapat dilihat bahwa nilai lumen per watt pada lampu TL, CFL dan LED. Dari data tersebut jelas terlihat bahwa nilai lumen per watt pada lampu LED lebih besar dibandingkan lampu TL dan CFL. 3.2 Intensitas Penerangan yang sesuai dengan ketentuan SNI Tabel 2. Data Intensitas Ruangan Gambar 10: Contoh Rangkaian Lampu TL LED Pada Gambar 10 adalah contoh rangkaian lampu TL LED, dimana tidak menggunakan starter dan juga tidak menggunakan ballast (starter dan ballast dicabut atau dihilangkan). Pada Tabel 1 adalah karakteristik dari lampu TL, CFL dan LED, dapat dilihat pada tabel karakteristik tersebut terdiri dari jenis lampu, colour rendening index (Ra), colour temperature ( 0 K) dan lamp luminous flux EM (lm). Nilainya berbeda-beda atau bervariasi seperti nilai colour rendening index (Ra), colour temperature ( 0 K) dan lamp luminous flux EM (lm), nilai tersebut menyesuaikan dengan lampu yang dipakai. 4

10 Pada dasarnya dalam perhitungan jumlah titik lampu pada suatu ruang dipengaruhi oleh benyak faktor, antara lain : dimensi ruang, kegunaan/fungsi ruang, warna dinding, tipe armatur yang akan digunakan, dan masih banyak lagi. Intensitas Penerangan untuk beberapa ruang berbeda-beda. Pada Tabel 2 adalah data intensitas penerangan atau kebutuhan lux pada masing-masing ruangan yang sesuai dengan ketentuan SNI, dimana pada masing-masing ruangan tersebut jumlah kebutuhan intensitas atau besarnya lux yang dibutuhkan berbeda-beda (disesuaikan dengan kebutuhan ataupun kegunaan dari masing-masing ruangan tersebut). Rumus yang digunakan untuk menghitung jumlah sumber penerangan yang diperlukan (n) pada suatu ruangan adalah : E A n... (1) d Dengan : Ø = Arus cahaya tiap lampu (lumen) η = Efisiensi penerangan d = Faktor depresiasi akibat pengaruh pengotoran dan umur pemakaian A = Luas bidang yang diterangi (m 2 ) E = Kuat Penerangan (lux) n = Banyak lampu tiap sumber cahaya Rumus yang digunakan untuk menghitung indeks bentuk atau indeks ruang (k). Besarnya indeks ruang pada suatu ruangan adalah : l w k... (2) h ( l w) Dengan : l = Panjang ruang (m) w = Lebar ruang (m) h = Tinggi ruang (m) Sebelum menghitung nilai indeks ruang (k), tentukan dulu faktor reflektasi diantaranya nilai reflektasi dinding (pd), nilai reflektasi langit-langit (pll), dan nilai reflektasi lantai (pl). { k1 ( k2 k1) (( pd pll pl) / 3)}... (3) Dengan : η = Efisiensi penerangan k = Nilai indeks ruang pd = Nilai reflektasi dinding pll = Nilai reflektasi langit-langit pl = Nilai reflektasi lantai Daya nyata (watt), kadang kadang disebut daya sebenarnya atau daya rata-rata, daya listrik pada rangkaian arus AC adalah daya listrik yang sesungguhnya diubah menjadi panas atau kerja. Untuk rangkaian satu fasa: P V I cos (watt),... (4) Pada rangkaian arus DC daya dalam watt adalah tegangan dikalikan arus. Apabila daya tersebut dikalikan waktu maka sama dengan energi. Untuk rangkaian satu fasa: E V I cos t (watt-jam),... (5) Daya semu adalah daya yang biasanya dikenal sebagai daya terpasang dan merupakan hasil perkalian tegangan (volt) dan arus (I). S V I (VA),... (6) Daya reaktif (VAr), adalah daya yang kelihatannya menggunakan kapasitor atau induktor serta bersifat menyimpan energi. Q V I sin (VAr),... (7) Dengan : P = Besarnya daya nyata dalam watt S = Besarnya daya semu dalam VA V = Besarnya tegangan dalam volt I = Besarya arus dalam ampere Q = Besarnya daya reaktif dalam VAr Rumus yang digunakan untuk menghitung jumlah pemakaian energi listrik adalah : E P t (kwh),... (8) 4. PERHITUNGAN & ANALISIS Perhitungan jumlah lampu dikelompokan sesuai dengan bangunan atau ruangan masingmasing, pembagian bangunan atau ruangannya sebagai berikut : a. Bangunan Basement atau Area Parkir yang terdiri dari Parkir Basement dan Semi Basement, ruang servis, ruang mekanikal dan elektrikal atau ruang panel, ruang pompa, ruang storage, janitor, mushola dan tangga darurat. b. Ruang Ganti di Lantai Ground. c. Area Koridor dan Fasilitas yang terdiri dari area ruang koridor, ruang servis, ruang mekanikal dan elektrikal atau ruang panel, ruang storage, tangga darurat, ruang mesin lift di lantai atap dan area void. d. Unit Hunian atau Kamar yang terdiri dari 232 unit hunian. 4.1 Jumlah Lampu Dan Daya Yang Dibutuhkan 1. Area Parkir dan Sirkulasi (Basement) Besarnya luas suatu ruangan dan faktor kuat penerangan sangat menentukan banyakrnya jumlah lampu pada setiap ruangan tersebut. Perhitungan tersebut sebagai berikut : a. Lampu pada Basement 2 Untuk lampu TL 1 x 36 W, (Ø) = lm. Untuk lampu CFL 1 x 36 W, (Ø) = lm. Untuk lamp TLLED 1x36 W, (Ø) = lm A = 88 x 44 = m 2 E = 60 lux 5

11 η = Efisiensi penerangan d = Faktor depresiasi akibat pengaruh pengotoran dan umur pemakaian k = Nilai indeks ruang Sebelum menghitung nilai indeks (k), sebaiknya tentukan dulu faktor refleksi diantaranya nilai reflekasi dinding (pd), refleksi langit-langit (pll), dan reflekasi lantai (pl). pd = 0,5 ; pll = 0,7 ; pl = 0,1 dengan menggunakan rumus (2): k 9,78 3 (88 44) Sedangkan berdasarkan rumus (3) dengan: k 1, p 0,53dan k 2, p 0,68 sehingga : p 0,53 (0,68-0,53)(0,5 0,7 0,1)/3 0,59 Sesuai dengan persamaan (1) banyaknya jumlah lampu E A n d Untuk lampu TL 1 x 36 W : n 172,70 buah ,59 0,8 Hasil perhitungan jumlah lampu TL 1 x 36 W dibulatkan yaitu menjadi 173 buah. Untuk lampu CFL 1 x 36 W : n 169,73 buah ,59 0,8 Hasil perhitungan jumlah lampu CFL 1 x 36 W dibulatkan yaitu menjadi 170 buah. Untuk lampu TL LED 1 x 36 W : n 144,77 buah ,59 0,8 Hasil perhitungan jumlah lampu TL LED 1 x 36 W dibulatkan yaitu menjadi 145 buah Tabel 4.1 Hasil perhitungan jumlah lampu Nama Ruangan Area Parkir Basement: a. Basement 2 b. Basement 1 c. Semi Basement Total Lampu Basement Area : a. Ruang ME b. Tangga c. Utilitas (1 Tower = 32 Lantai) Area Fasilitas Publik Lampu TL 1 x 36 W = 173 bh = 173 bh = 173 bh = 519 bh 1 x 36 W = 32 buah 1 x 18 W = 32 bh 1 x 36 W = 32 buah 1 x 36 W = 28 buah (1 Tower = 7 Lantai) Area Koridor Apart (1 Tower = 29 Lantai) 1 x 18 W = 435 bh 5 Area Ruang Ganti 1 x 18 W = 15 bh 6 Unit Hunian Apart : 1 x 18 W a. Area Foyer = 232 bh b. Area Bedroom = 464 bh c. Area R. Pembantu = 232 bh d. Area R. Duduk makan = b e. Area Ruang Study = 696 bh f. Area Master Bedroom = b g. Area Km/WC Utama = 464 bh h. Area Km/WC = 464 bh i. Area Toilet Pembantu = 232 bh j. Area Pantry = 464 bh (1 Tower = 29 Lantai) (1 Lantai = 8 Unit) = b (29 Lantai =232 Unit) I II III Total Lampu 1 Tower (Basement, ME, Utilit, Fas. Publik / lobby lift) Total Lampu 1 Tower (Area Tangga) Total Lampu 1 Tower (Koridor Apartemen, Ruang Ganti dan Unit Hunian Apart) Total II + III LampTL 1 x 36 W = 611 bh LampTL 1 x 18 W = 32 bh LampTL 1 x 18 W = b = b Lampu CFL 1 x 36 W = 170 bh = 170 bh = 170 bh = 510 bh 1 x 36 W = 32 bh 1 x 18 W = 32 buah 1 x 36 W =32 buah 1 x 36 W = 28 buah 1 x 18 W = 435 bh 1 x 18 W = 15 bh 1 x 18 W = 232 bh = 464 bh = 232 bh = b = 696 bh = b = 464 bh = 464 bh = 232 bh = 464 bh = b Lp.CFL 1x36W = 602 bh Lp.CFL 1 x 18 W = 32 bh Lp.CFL 1x18 W = b = b Lampu LED ( TL & Bulb) 1 x 36 W = 145 bh = 145 bh = 145 bh = 435 bh (T. LED) 1 x 36 W = 32 buah 1 x 18 W = 32 buah 1 x 36 W = 32 buah (T. LED) 1 x 36 W = 21 bh (B.LED) 1 x 18 W = 319 bh (B.LED) 1 x 18 W = 11 bh B 1x18 = 232 bh = 464 bh = 232 bh = b = 464 bh = b = 232 bh = 232 bh = 232 bh = 464 bh = b Lp.LED 1x36 W = 520 bh Lp.LED 1x18 W = 32 bh Lp.Bulb 1x18W = b = b Berdasarkan hasil perhitungan maka didapatkan untuk jumlah lampu di Basement 2 pada lampu TL 1 x 36 W sebanyak 173 buah, sedangkan pada lampu CFL 1 x 36 W sebanyak 170 buah, dan untuk lampu TL LED 1 x 36 W dibulatkan yaitu menjadi 145 buah. Perhitungan jumlah lampu dengan menggunakan rumus dan tata cara yang sama seperti perhitungan di atas, dapat dilihat hasilnya pada Tabel 4.1 berikut ini: Tabel 4.1 Hasil perhitungan jumlah lampu, berdasarkan hasil hitungan yang diperoleh dari data seperti : luas ruangan, nilai kebutuhan lux pada suatu ruangan, efisiensi penerangan, faktor depresiasi akibat pengaruh pengotoran dan umur pemakaian dan nilai indeks ruang Perhitungan Daya Lampu Besarnya luas suatu ruangan dan faktor kuat penerangan sangat menentukan banyaknya jumlah lampu pada setiap ruangan dan juga mempengaruhi daya yang dipakai untuk lampu-lampu tersebut. 6

12 Perhitungan tersebut sebagai berikut : 1. Daya pada lampu TL dan CFL dengan cos = 0,93 (Ballast Elektronik) : P V I cos = S cos φ (watt), untuk rangkaian fasa satu... (3.4) a. Untuk lampu TL dan CFL 1x36 W, daya beban instalasinya adalah : 36 S 38,7 VA 0,93 b. Untuk lampu TL dan CFL 1x18 W, daya beban instalasinya adalah : 18 S 19,35 VA 0,93 2. Daya pada lampu TL LED dan Bulb LED dengan cos = 0,95 dan cos = 0,90 untuk Lampu Bulb LED a. Untuk lampu TL LED 1x36 W, daya beban instalasinya adalah : 36 S 37,89 VA 0,95 b. Untuk lampu TL LED 1x18 W, daya beban instalasinya adalah : 18 S 18,94 VA 0,95 c. Untuk lampu Bulb LED 1 x 18 W, daya beban instalasinya adalah : 18 S 20 VA 0,90 3. Daya yang terpakai pada lampu TL, CFL dan LED untuk Basement 2 a. Untuk lampu TL 1 x 36 W, daya beban instalasinya adalah : Daya (S) untuk Lampu TL 1x36 W = 38,7 VA Daya Total (S Total di Basement 2) = 38,7 x 173 = 6.695,1 VA b. Untuk lampu CFL 1x36 W, daya beban instalasinya adalah : Daya (S) untuk Lampu CFL 1x36 W = 38,7 VA Daya Total (S Total di Basement 2) = 38,7 x 170 = VA c. Untuk lampu TL LED 1x36 W, daya beban instalasinya adalah : Daya (S) untuk Lampu TL LED 1x36 W = 37,89 VA Daya Total (S Total di Basement 2) = 37,89 x 145 = 5.494,05 VA Berdasarkan hasil perhitungan maka didapatkan untuk daya lampu di Basement 2 pada lampu TL 1 x 36 W sebesar 6.695,1 VA, sedangkan pada lampu CFL 1 x 36 W sebesar VA, dan untuk lampu TL LED 1x36 W sebesar 5.494,05 VA Hasil perhitungan dengan menggunakan rumus dan cara yang sama seperti di atas, dapat dilihat pada Tabel 4.2 berikut ini : Tabel 4.2 Hasil perhitungan daya lampu Nama Ruangan 1 AreaParkir Basement a. Basement 2 b. Basement 1 c. Semi Basement Daya Basement 2 Area : a. Ruang ME b. Tangga c. Utilitas (1Tower=32 Lantai) 3 Area Fas. Publik (1Tower = 7 Lantai) 4 AreaKor. Apartmen (1Tower=29 Lantai) I II III IV S.Lampu TL (VA) 1 x 36 W = 6.695,1 = 6.695,1 = 6.695,1 = ,3 1 x 36 W = 1.238,4 1 x 18 W = 619,2 1 x 36 W = 1.238,4 1 x 36 W = 1.083,6 1 x 18 W = 8.417,25 5 Area Ruang Ganti 1 x 18 W = 290,25 UnitHunian Apart: 6 Daya Unit Hunian 1 x 18 W (untuk 1 Tower) = Total Daya untuk 1 Tower (Basement, ME dll =29 lantai) Daya 1 Tower (Area Tangga) Daya1Tower, Ar Koridor Apart, Ar R. Ganti &UnitHun Apartement Daya Keseluruhan untuk 1 Tower Lamp TL 1 x 36 W = ,7 Lamp TL 1 x 18 W = 619,2 LampuTL 1 x 18 W = ,5 Lamp TL ,4 S.Lampu CFL (VA) 1 x 36 W = = = = x 36 W = 1.238,4 1 x 18 W = 619,2 1 x 36 W = 1.238,4 1 x 36 W = 1.083,6 1 x 18 W = 8.417,25 1 x 18 W = 290,25 1 x 18 W = Lam CFL 1 x 36 W = ,4 Lam CFL 1 x 18 W = 619,2 LampCFL 1 x 18 W = ,5 LampCFL ,1 Tabel 4.2 hasil perhitungan daya lampu, tabel tersebut berdasarkan hasil hitungan yang diperoleh dari data seperti : daya lampu, cos φ lampu dan jumlah lampu yang dipakai. 4.2 Perbandingan pemakaian energi listrik Untuk mendapatkan perbandingan pemakaian energi listrik, haruslah terlebih dahulu menghitung nilai pemakaian daya listrik dan waktu nyala pertahun. Perhitungan tersebut dapat diselesaikan berdasarkan rumus (4) dan (6) menjadi: P V I cos dan S V I maka P=S cosφ. S.Lampu LED (VA) 1 x 36 W = 5.494,05 = 5.494,05 = 5.494, ,15 1 x 36 W = 1.21,48 1 x 18 W = 606,08 1 x 36 W = 1.21,48 (TL LED) 1 x 36 W = 795,69 (B. LED) 1 x 18 W = W (B. LED) 1 x 18 W = 220 (B. LED) 1 x 18 W = L.TL LED 1 x 36 W = ,8 L.TL LED 1 x 18 W = 606,08 Lp.B.LED 1 x 18 W = LampLED ,88 7

13 Perhitungan nilai pemakaian energi listrik berdasarkan rumus (8) menjadi : a. Untuk lampu TL : E = ,4 x 0,93 x 12 x 365 x 10-6 = 682,9 MWh. b. Lampu CFL : E = x 0,93 x12 x 365 x 10-6 = 681,48 MWh. c. Lampu LED : E = ,88 x 0,90 x 12 x 365 x 10-6 = 508,47 MWh. Dari hasil perhitungan pemakaian energi listrik diatas didapatlah prosentase penghematan energi bila lampu TL sebagai referensi sebagai berikut : a. Untuk lampu CFL : ή = {(682,9 681,48) / 682,9} 100% = 0,208 % b. Lampu LED : ή = {(682,9 508,48) / 682,9} 100% = 25,54 % 5 SIMPULAN Dari pembahasan di atas dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Pemakaian energy listrik dari lampu yang dibutuhkan bangunan apartemen per tahun adalah: lampu LED sebesar 508,47 MWh lebih kecil dari enregy lampu CFL sebesar 681,48 MWh dan lampu TL sebesar 682,9 MWh. 2. Secara pembiayaan pembayaran rekening listrik, lampu LED dapat menghemat sebesar 25,54 % dibanding penggunaan lampu TL. DAFTAR PUSTAKA 1. Wrahatnolo, Tri dan Suhadi Teknik Distribusi Tenaga Listrik Jilid 1. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di Asia. Copyright United Nations Environtment Programme Standar Nasional Indonesia (SNI), Konservasi Energi pada Sistem Pencahayaan. ICS SNI Muhaimin Teknologi Pencahayaan. Bandung: Refika Aditama Lamps & Lighting Electronics Catalogue. Philips 6. Sunarno Mekanikal Elektrikal (Lanjutan). Yogyakarta: Andi Offset Perhitungan Return On Investment. Depok: Mega Jaya Internasional 8. (di akses pada 18 April 2016) 9. Arrival--36w-indoor-led_ html (di akses pada 6 September 2016) (di akses pada 6 September 2016) Kelistrikan-Gkb (di akses 5 Agustus 2016) 12. Santoso, Iksan Perancangan Instalasi Listrik pada Blok Pasar Modern dan Apartemen di Gedung Kawasan Pasar Terpadu Blimbing Malang. Malang: Universitas Brawijaya 13. Kamil, Ikhsan dan Indra.Z Analisis Sistem Instalasi Listrik Rumah Tinggal dan Gedung untuk Mencegah Bahaya Kebakaran (Jurnal Ilmiah Elite Elektro, Vol. 2, No. 1, Maret 2011: 40-44). Depok: Politeknik Negeri Jakarta 14. Setiono, Iman Jurnal Efisiensi Pemakaian Energi Listrik pada Lampu Penerangan. Tembalang Semarang: Universitas Diponegoro 15. Gunawan Jurnal Analisa Tingkat Isolasi Instalasi Listrik Pada Kelompok Beban Perumahan. Semarang: Universitas Islam Sultan Agung Semarang 16. Yunus, Yadi. Dkk Jurnal Analisis Faktor Daya Dan Kuat Penerangan Lampu Hemat Energi (ISSN ). Yogyakarta: Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir (Badan Tenaga Nuklir Nasional) 17. Uddin, Sohel Journal Investigation of Harmonic Generation from Dimmable LED Lamps. Malaysia: Universiti Kebangsaan on_of_harmonic_generation_from_dimmable _LED_lamps Design: Interior, Exterior Lighting and Controls, (Unified Facilities Criteria, UFC ). America: United States Of America 19. Yenchek, R Michael The potential impact of light emitting diode lighting on reducing mining injuries during operation and maintenance of lighting systems. America: John J. Sammarco National Institute for Occupational Safety and Health, Pittsburgh 8

14 Rancang Bangun Kalibrator Elektrokardiogram Design and construct of Electrocardiogram Calibrator Willa Olivia 1 dan Arfian Ahmad 2 1 Biomedical Engineering, RS Primer-Jatinegara, Jakarta. 2 Dosen Prodi Teknik Elektro, FTI-ISTN Jakarta. Abstrak- Elektrokardiogram (EKG) adalah alat diagnostik yang dapat merekam aktivitas kelistrikan jantung. Tidak presisinya peralatan EKG akan menyebabkan hasil perekaman aktivitas kelistrikan jantung yang tidak akurat. Akibatnya akan terjadi kesalahan dalam membaca hasil yang akan berakibat kesalaham dalam menentukan diagnosa penyakit. Untuk itu, secara berkala peralatan EKG harus dikalibrasi agar keakurasian pembacaannya terjamin. Oleh sebab itu dirancang-bangun suatu alat untuk kalibrasi EKG yang lebih umum disebut Kalibrator EKG. Dari hasil rancang-bangun tersebut dihasilkan kalibrator EKG dengan tingkat kesalahan yang kecil, yaitu sebesar 0,25% dan tingkat keakurasian yang tinggi yaitu sebesar 99,75%. Dengan demikian kalibrator EKG yang dirancang-bangun ini bisa digunakan sebagai Kalibrator Elektrokardiogram. Kata Kunci: Elektrokardiograf (ECG), Kalibrator Elektrokardiograf, Jantung, Mikrokontroller AT8951. Abstract Electrocardiogram (ECG) is diagnostic tool which record heart electrical impulse. Inaccuracy of ECG will result to false record and lead to misdiagnosis. Therefore, ECG tool need to be regularly calibrated for getting the best diagnosis. ECG Calibrator as a device to calibrate the ECG. This study of ECG Calibrator showed minimum error rate and accuracy level up to 99,75%. Keywords : Electrocardiograph (ECG), Electrocardiograph Calibrator, Heart, Microcontroller AT Pendahuluan Jantung (bahasa latin: cor) adalah organ muskular yang berperan dalam sistem peredaran darah yang terletak di dalam rongga dada (dibalik tulang dada).jantung memiliki beberapa ruang, seperti atrium kanan, atrium kiri, ventrikel kanan, ventrikel kiri. Elektrokardiogram (EKG) adalah alat diagnostik yang dapat merekam aktivitas kelistrikan jantung. Dengan melakukan analisa dari bentuk gelombang yang dihasilkan dari rekaman aktivitas kelistrikan jantung maka dapat diketahui hal-hal sebagai berikut: a. Mengetahui kelainan irama pada jantung, b. Mengetahui efek obat terhadap jantung, c. Menegetahui kelainan otot jantung, d. Memperkirakan pembesaran pada jantung e. Menilai fungsi pacu jantung. Oleh karena itu setiap perekaman yang dilakukan dengan EKG, EKG harus mempunyai kepresisian yang tinggi, karena apabila terjadi kesalahan dalam hasil diagnostik, berakibat kesalahan dalam membaca hasil yang juga akan berakibat kesalaham dalam menentukan diagnosa penyakit. Dengan demikian, untuk menjaga kepresisian dari alat EKG dalam membaca aktivitas kelistrikan jantung, maka secara periodik alat EKG harus dikalibrasi dengan alat pengkalibrasi (kalibrator). Dalam hal ini, kalibrator EKG sebagai alat pengkalibrasi EKG harus mempunyai luaran yang sama dengan yang dihasilkan oleh luaran aktivitas kelistrikan jantung. Untuk itu, dalam merancang kalibrator EKG harus memahami tentang kelistrikan jantung dan/atau kelistrikan tubuh manusia serta cara penyadapannya. 2. Jantung Pada saat berdenyut setiap ruang jantung mengendur dan terisi darah (diastol). Selanjutnya jantung berkontraksi dan memompa darah keluar ruang jantung (sistol). 9

15 Gbr.1.Anatomi Jantung Manusia Kedua atrium mengendur dan berkontraksi secara bersamaan, dan kedua ventrikel juga mengendur dan berkontraksi secara bersamaan. Darah yang kehabisan oksigen dan mengandung banyak karbondioksida (darah kotor) dari seluruh tubuh mengalir melalui dua vena berbesar (vena kava) menuju ke dalam atrium kanan. Setelah atrium kanan terisi darah, ia akan mendorong darah ke dalam ventrikel kanan melalui katup trikuspidalis. Darah dari ventrikel kanan akan dipompa melalui katup pulmoner ke dalam arteri pulmonalis menuju ke paru-paru. Darah akan mengalir melalui pembuluh darah kecil (pembuluh kapiler) yang mengelilingi kantong udara di paru-paru, menyerap oksigen, melepaskan karbondioksida dan selanjutnya dialirkan kembali ke jantung. Darah yang kaya akan oksigen mengalir di dalam vena pulmonalis menuju ke atrium kiri. Peredaran darah di antara bagian kanan jantung, paru-paru dan atrium kiri disebut sirkulasi pulmoner karena darah dialirkan ke paru-paru. Darah dalam atrium kiri akan didorong menuju ventrikel kiri melalui katup bikuspidalis/mitral, yang selanjutnya akan memompa darah bersih ini melewati katup aorta masuk ke dalam aorta (pembuluh darah besar). terangsang. Iramanya adalah sinus (sinus rhythm). b. Jalur internodus (traktus internodus) Jalur listrik antara nodus sinoatrial dan nodus arterio ventrikuler. c. AV Node (Atrio-ventricular node): Terletak di septum internodal bagian sebelah kanan, di atas katup tricuspid. Sel-sel dalam AV Node mengeluarkan impuls dengan frekuensi kali permenit. Oleh karena AV Node mengeluarkan impuls lebih rendah, maka dikuasai oleh SA Node yang mempunyai impuls lebih tinggi. Kalau SA Node rusak, maka impuls akan dikeluarkan oleh AV Node. Iramanya disebut junctional rhythm/ nodal rhytm. d. Berkas HIS (HIS Bundle): Terletak di dalam interventrikular dan bercabang 2 yaitu Cabang berkas kiri dan Cabang berkas kanan. Setelah melewati kedua cabang ini, impuls akan diteruskan lagi ke cabang-cabang yang lebih kecil yaitu serabut purkinje. e. Serat/serabut Purkinje: Serabut purkinje ini akan mengadakan kontak dengan sel-sel ventrikel. Dari sel-sel ventrikel impuls dialirkan ke sel-sel yang terdekat sehingga seluruh sel akan terangsang. Di ventrikel juga tersebar sel-sel pacemaker yang secara otomatis mengeluarkan impuls dengan frekuensi kali permenit. Iramanya idioventricular rhytm. Oleh karena frekuensinya lebih rendah dari AV Node, maka dalam keadaan normal sel-sel ventrikel tidak mengeluarkan impuls Sistem Konduksi Jantung Konduktor adalah bagian yang memiliki sifat penghantar listrik dan merupakan jalur listrik jantung mengalir. Dalam EKG perlu diketahui tentang sistem konduksi yang terdiri atas: a. SA Node (Sino-Atriale Node): Terletak di batas atrium kanan (RA) dan vena cava superior (VCS). Sel-sel dalam SA node ini secara otomatis dan teratur mengeluarkan impuls (rangsangan listrik) dengan frekuensi kali permenit. Kemudian menjalar ke atrium, sehingga menyebabkan seluruh atrium Gbr. 2. Sistem konduksi jantung Kontraksi otot disebabkan oleh perubahan listrik yang disebut depolar, dimana perubahan ini dapat dideteksi dengan memasang suatu elektroda pada permukaan tubuh pasien.walaupun jantung memiliki empat ruang, namun dilihat dari segi kelistrikan dapat dianggap memiliki dua ruang saja 10

16 yaitu atrium (kanan dan kiri) dan ventrikel (kanan dan kiri) yang berkontraksi bersamaan. Karena otot atrium relatif tipis, sehingga perubahan listrik yang muncul akibat kontraksinya juga kecil. Kontraksi atrium menimbulkan gelombang P. Otot ventrikel lebih tebal, maka defleksi gelombang elektrokardiogramnya juga besar yang disebut QRS. Sedangkan gelombang T muncuk akibat kembalinya otot ventrikel ke keadaan listrik istirahat (repolarisasi). Wilson. Untuk dapat membaca rekaman gelombang EKG, perlu memahami 12 sistem sadapan Sistem perekaman pada EKG EKG akan merekam sinyal sinyal listrik dimana perekaman ini akan menghasilkan visual dari gambar EKG yang permanen. Adapun proses perekaman dapat ditunjukkan oleh Gbr. 3. Langkah pertama perekaman EKG adalah menempatkan pasien dengan posisi tidur yang nyaman, menjauhkan benda berbahan logam dari pasien supaya hasil pembacaan grafik EKG tidak artefak (tidak adanya harmonic pada gelombang) yang disebabkan oleh interferensi logam. Kemudian meletakkan elektroda dipergelangan tangan kanan, tangan kiri, kaki kanan, kaki kiri, sisi kanan sternum iga keempat, sisi kiri sternum iga keempat, midklavikular kiri iga keempat, midklavikular kiri iga kelima, aksilaris anterior kiri iga kelima dan midaksilaris kiri iga kelima. Gbr. 3. Dasar Perekaman EKG Elektroda-elektroda tersebut menangkap sinyal biopotensial dari tubuh. Selanjutnya sinyal biopotensial akan dikonversi kedalam nilai elektrik untuk diteruskan kesistem perekaman. Sinyal biopotensial yang dihasilkan tubuh sangat kecil. Oleh karena itu sinyal biopotensensial dikuatkan dengan pre-amplifier dan amplifier kemudian difilter supaya tidak ada sinyal noise pada sistem perekaman yang akan menghasilkan bentuk grafik dari nilai tersebut. 3. Gelombang EKG Gelombang EKG yang digunakan pada saat ini menggunakan teori dari Einthoven dan Frank Gbr. 4. Hasil Perekaman EKG Adapun penempatan elektroda ini merupakan sadapan ekstremitas yang terdiri dari: a. Tiga sadapan standar (bipolar) b. Tiga sadapan tambahan (unipolar) c. Enam sadapan prekordial Setiap sadapan memiliki gambaran yang spesifik tentang jantung atau sudut orientasi yang spesifik. Sudut pada setiap sadapan dapat ditentukan dengan menarik sebuah garis lurus dari elektroda negatif ke elektroda positif Sadapan Bipolar Pada tahun 1903 Einthoven (seorang ahli ilmu faal Belanda) berasumsi bahwa : a. Sumber bioelektrik jantung (setiap membran sel yang berpolarisasi) ekuivalen dengan sebuah single current dipole. Arus listrik ini merambat dengan arah dari daerah depolarisasi ke daerah polarisasi, sehingga membentuk sebuah vektor yang dapat diukur beda potensialnya. b. Tiga ekstremitas akan membentuk puncak puncak sebuah segitiga sama sisi, dimana sumber bioelektrik jantung berada di tengahtengah. c. Semua jaringan dan cairan tubuh dianggap dapat menyalurkan potensial elektrik. Dengan asumsi ini, Einthoven menggunakan tiga pasang elektroda bipolar (satu positif dan satu negatif) yang ditempatkan pada pergelangan tangan dan pergelangan kaki, shingga terbentuklah segi tiga sadapan ektremitas bipolar untuk mencatat perbedaan potensial arus bioelektrik jantung. Orientasi polaritas dari sumbu sumbu sadapan ekstremitas bipolar adalah sebagai berikut: a. Sadapan I : Berasal dari elektroda lengan kanan (RA negatif) ke elektroda lengan kiri (LA positif). 11

17 b. Sadapan II : Berasal dari elektroda sebelah kanan (RA negatif) ke eleketroda kaki kiri (LL positif). c. Sadapan III : Berasal dari elektroda tangan kiri (LA negatif) ke elektroda kaki kiri (LL positif). Ruas kanan pada (6) menunjukan persamaan (2) sehingga, S I+S III=LL RA=S II (7) Persamaan (7) menyatakan bahwa satu periode amplitudo tegangan EKG pada sadapan II sama dengan jumlah amplitudo tegangan EKG pada sadapan I dan III. Gbr.5. Segitiga Einthoven Hubungan dari ketiga sadapan ekstremitas bipolar dari Einthoven secara sistematis dapat dituliskan dalam satu persamaan, yaitu: Sadapan I S I=LA RA (1) Sadapan II S II=LL RA (2) Sadapan III S III=LL LA (3) Dengan posisi demikian, maka sadapan II mencatat perbedaan potensial bioelektrik jantung yang paling besar, karena pasangan elektroda ini memiliki sumbu yang sejajar dengan vektor jantung dimana vektor jantung mengarah ke elektroda yang postif. Sadapan I dan III letaknya tidak sejajar tetapi tidak juga tegak lurus terhadap vektor jantung, maka sadapan tersebut mencatat perbedaan potensial yang kurang dari maksimum. Berdasarkan Hukum Kirchhoff tegangan, jumlah aljabar perbedaan potensial dari suatu lingkaran tertutup sama dengan 0. Apabila hukum ini diterap kan pada persamaan Einthoven, maka: S I S II+S III=0 (4) Karena sadapan II dipasang kebalikan dari sadapan I dan sadapan III, sehingga persamaan ini dapat ditulis: S II=S I+SIII (5) Dengan mensubstitusi persamaan (3) ke persamaan (1) menghasilkan S III+S I=LL RA (6) 3.2. Sadapan Unipolar2 Pada tahun 1932, Frank Wilson menciptakan sadapan ektremitas unipolar yang meletakkan tiga elektroda positif sama seperti metode Einthoven. Sadapan unipolar dibentuk dari pasangan elektroda positif dan pasangan elektroda negatif yang terdiri dari dua sambungan elektroda positif lainnya. Elektroda negatif ini digabung menjadi satu agar tegangan mereka masing masing saling meniadakan (Zero Potensial) dan dinamakan terminal sentral. Letak terminal sentral (karena memiliki zero potensial) dalam hubungannya dengan ujung jantung dapat diasumsikan sebagai pusat sistem triaksial Einthoven. Sadapan Unipolar merekam perbedaan potensial dari dua elektroda yang ditandai dengan: a. Lead avl : merekam potensial listrik pada tangan kiri (LA)yang bermuatan positif (+) dan muatan negatif (-) gabungan tangan kanan (RA) dan kaki kiri (LL). b. Lead avf dihasilkan dari perbedaan antara muatan LL yang dibuat bermuatan (+) dengan RA dan LA. c. Lead avr dihasilkan dari perbedaan antara muatan RA yang dibuat bermuatan (+) dengan LA dan LL. Gbr. 6. Sadapan Unipolar 3.3. Sadapan Prekordial3 Sadapan Prekordial merupakan elektroda positif yang diletakkan horizontal pada dada dan punggung mengelilingi jantung. Sedangkan negatifnya dihubungkan ke terminal sentral. Enam tempat yang umum dipakai untuk sadapan prekordial adalah: 12

18 a. V1 : pada sisi kanan sternum disela iga keempat b. V2 : pada sisi kiri sternum iga keempat c. V3 : antara V2 dan V4 d.v4 : pada garis midklavikular kiri di sela iga kelima e. V5 : pada garis aksilaris anterior kiri setinggi V4 f. V6 : pada garis midaksilaris setinggi V4 Sadapan Dada V1 & V2 merekam ventrikel kanan dan septum interventrikular. Sadapan Dada V3 & V4 merekam dinding anterior jantung. Sadapan Dada V5 & V6 merekam dinding lateral jantung. sampling rate dari gambar tersebut, maka dibuatt 96 data digitasi EKG. Permasalahan yang timbul adalah bagaimana membuat data EKG dikonversi menjadi signal EKG analog dengan nilai BPM yang berbeda beda. Data digitasi ini digunakan untuk menetukan waktu delay pada masing masing pemilihan BPM dengan persamaan sebagai berikut; BPM=60 f (8), maka f=bpm60 (9) Karena T=1/f (10), sehingga Delay=T/96data (11) Waktu delay ini dibutuhkan untuk mengeluarkan setiap data digitasi EKG. Data digitasi ini disimpan pada mikrokontroler dalam bentuk binner. Luaran yang diharapkan adalah sinyal analog, oleh karena itu dibutuhkan rangkaian DAC untuk mengubah sinyal dijital menjadi analog. Gbr. 7. Posisi penempatan elektroda pada dada. Mode pemilihan gelombang yang digunakan pada kalibrator EKG ini adalah ; a. 30BPM (Bradikardia) b. 60BPM (Normal) c. 120BPM (Takikardia) d. Fibrilasi Atrium e. Takikardi Ventrikel f. Infark Miokard 4. Kalibrasi EKG Kalibrasi adalah kegiatan untuk menentukan kebenaran konvensional nilai penunjukkan alat ukur dan bahan ukur dengan cara membandingkan terhadap standar ukur yang mampu telusur (traceable) ke standar nasional maupun internasional. Definisi kalibrasi Menurut ISO/IEC Guide 17025:2005 dan Vocabulary of International Metrology (VIM) adalah serangkaian kegiatan yang membentuk hubungan antara nilai yang ditunjukkan oleh instrumen ukur atau sistem pengukuran, atau nilai yang diwakili oleh bahan ukur, dengan nilai-nilai yang sudah diketahui yang berkaitan dengan besaran yang diukur dalam kondisi tertentu. Hasil pengukuran yang tidak konsisten atau diluar ambang batas dapat berpengaruh pada hasil diagnostik kesehatan. EKG Kalibrator adalah alat yang dapat menghasil kan pulsa jantung serta bisa diatur sesuai kebutuhan pengujian. Hasil rekaman pulsa jantung yang direkam kemudian discan dan diperbesar, serta dicetak pada kertas millimeter. Dengan mengambil Gbr. 8. Grafik EKG pada kertas mm. Hasil gelombang EKG digambarkan pada kertas grafik mm seperti pada Gbr. 8, dimana kotak kecil mempunyai ukuran 1mm 1mm dan kotak besar mempunyai ukuran 5mm 5mm. Dalam EKG ada dua variabel yang digunakan yaitu waktu dan tegangan. Variabel waktu dinyatakan dalam arah mendatar, dan variabel tegangan dalam arah tegak. Skala untuk variabel waktu adalah 0,04s/mm atau 25mm/s. Skala untuk tegangan adalah 0,1mv/mm atau 10mm/mV. Heart Rate adalah besaran yang menyatakan kecepatan denyut jantung, yang dinyatakan dalam jumlah denyut per menit (beat per menit bpm). Heart rate dapat diperoleh dari EKG dengan menghitung jumlah gelombang R selama satu menit. Untuk mengetahui jumlah BPM yang 13

19 terbaca pada hasil perekaman EKG dapat dihitung dengan cara, atau BPM=300/jumlah kotak besar (12) BPM=1500/jumlah kotak kecil (13) 5. Teori Pendukung 5.1. Mikrokontroler Mikrokontroler tipe AT89S51 merupakan mikrokontroler keluarga MCS-51 dengan konfigurasi yang sama persis dengan AT89C51 yang dilengkapi dengan ISP (In-System Programmable Flash Memori). Fitur ini memungkinkan mikrokontroler dapat diprogram langsung dalam suatu sistem elektronik tanpa melalui Programmer Board atau Downloader Board. Mikrokontroler dapat diprogram langsung melalui kabel ISP yang dihubungkan dengan paralel port pada suatu Personal Computer LCD LCD merupakan sebuah display dot matriks yang berfungsi untuk menampilkan tulisan berupa huruf atau angka yang diingingkan sesuai dengan program yang ditentukan. Pada kalibrator elektrokardiogram, LCD sebagai display dengan mempunyai lebar display 2 baris 16 kolom atau biasa disebut LCD Character 2 16, dengan 16 pin konektor. Penggunaan LCD pada kalibrator elektrokar diogram bertujuan untuk menampilakan pemilihan BPM DAC DAC adalah perangkat elektronika yang berfungsi untuk mengubah data digital menjadi data analog. IC DAC terhubung ke Port 2.0 sampai Port 2.7 pada mikrokontroller. DAC Seri 0800 merupakan monolitik 8 bit yang mampu menghasilkan luaran dengan kecepatan tinggi. Rangkaian DAC ini dikenal sebagai DAC binary-weighted, yaitu sebuah variasi dari rangkaian op-amp pembalik dimana tegangan luaran merupakan kebalikan dari tegangan masukan. Untuk menentukan I ref dapat digunakan persamaan I ref v ref /R (14) Untuk menentukan nilai tegangan luaran maksimal, dapat digunakan persamaan V 0 = R 4 x I ref (A 1 /2+A 2 /4+A 3 /8 +A 4 /16+A 5 /32+A 6 /64 (15) +A 7 /128+A 8 /256), dimana A 1, A 2, A 3, A 4, A 5, A 6, A 7 dan A 8 menyatakan nilai digit dari luaran DAC yang terdiri dari 8 digit Inverting Rangkaian inverting merupakan penguat operasional sebagai penguat sinyal dengan karakteristik sinyal luaran memiliki fase yang terbalik dengan fase sinyal masukan. Pada dasarnya penguat operasional (Op-Amp) memiliki faktor penguat yang sangat tinggi ( kali) pada kondisi tanpa rangkaian umpan balik. Untuk menentukan nilai hambatan pada Op-Amp, maka digunakan persamaan berikut: 5.5. Software Rref=Vref/Iref (16) Pada alat kalibrator elektrokardiogram, mikro kontroller yang digunakan adalahat89s51 dengan perangkat lunak menggunakan bahasa assembly. Bahasa assembly adalah sebuah program terdiri dari intruksi-intruksi yang menggantikan kodekode biner dari bahasa mesin dengan mnemonik yang mudah diingat. Bahasa aasembly memiliki beberapa kelebihan, seperti ukuran memori yang lebih kecil, lebih efiesien (hemat memori) dan lebih cepat dieksekusi. 6. Rancang Bangun Kalibrator EKG Kalibrator EKG dibuat sebagai alat pendukung dalam pelaksanaan kalibrasi mesin EKG. Modul ini terdiri dari beberapa rangkaian seperti rangkaian catu daya, rangkaian DAC, rangkaian display, rangkaian mikrokontroler dan rangkaian attenuator. Prinsip kerja alat ini adalah bagaimana menghasilkan simulasi sinyal/pulsa jantung yang dapat diatur sesuai kebutuhan pengujian. Dalam hal ini, Kalibrator EKG memiliki beberapa pemilihan yaitu 30BPM, 60BPM, 120BPM, Fibrilasi Atrium, Takikardi Ventrikel dan Infark Miokard. Adapun diagram blok dari rangkaian kalibrator EKG diperlihatkan pada GBr. 9, sedangkan rangkaian lengkapnya ditunjukan oleh Gbr. 10. Rangkaian mikrokontroller berfungsi sebagai pengendali seluruh sistem dari rangkaian, dimana mikrokontroller yang digunakan adalah AT89S51. VCC pada mikrokontroller mendapatkan catu daya sebesar 5V dan ground mikrokontroller yang terhubung ke tubuh alat. Port 0 terhubung ke LCD, Port 2 terhubung ke DAC, Port 3.0 dan Port 3.1 terhubung ke tombol pemilihan, Port 3.6 terhubung ke LED indikator. Ketika mikrokontroller mendapat suplai tegangan sebesar 5V, maka LCD mendapatkan perintah dari 14

20 E Program Studi Teknik Elektro - ISTN mikrokontroller untuk melakukan tampilan awal. Pada LCD akan muncul tampilan untuk pemilihan BPM dimana dapat dipilih sesuai kebutuhan. Sebagaimana sudah dijelaskan di atas bahwa data digitasi kalibrator EKG untuk sebuah signal diambil sebanyak 96 data. Perbedaan BPM menunjukan perbedaan waktu tunda ketika mengeluarkan setiap data EKG. Data digitasi (hexa) ini disimpan pada mikrokontroler dalam bentuk binner. Untuk menentukan waktu tunda setiap pemilihan BPM dapat digunakan persamaan (9) sampai (11). Dengan program yang sudah ada dalam mikro kontroler, maka mikrokontroller mengeluarkan data digital sesuai dengan pilihan BPM yang dibutuhkan untuk menghasilkan grafik elektrokardiogram. Data luaran dijital dari mikrokontroler tersebut dimasukan ke IC DAC untuk dikonversi menjadi luaran analog. Luaran pada DAC masih dalam bentuk arus, oleh karena itu dibutuhkan rangkaian Op-Amp inverting untuk mengubahnya menjadi tegangan. Luaran Op- Amp dalam bentuk tegangan masuk kerangkaian attenuator untuk diturunkan menjadi tegangan setiap elektroda sadapan dari EKG. 7. Perangkat Lunak Dalam perancangan alat kalibrator EKG, selain diperlukan perancangan perangkat keras diperlukan juga perancangan perangkat lunak (software) untuk menunjang bekerjanya alat. Catu Daya Tombol Pemilihan BPM Tombol Mulai / Henti Microcontroller AT89S51 LCD Rangkaian DAC Luaran Elektroda Rangkaian Attenuator Rangkaian Op-Amp Inverting Gbr. 9. Diagram blok rangkaian kalibrator EKG LCD1 LM016L VCC RV1 POT VSS VDD VEE RS RW D0 D1 D2 10 D3 11 D4 12 D5 13 D6 14 D7 VCC C3 TR1(P1) C1 10u R1 8k2 TR1 33p C2 33p CRYSTAL U2 19 XTAL1 X1 18 XTAL2 9 RST 29 PSEN 30 ALE 31 EA VCC 1 P1.0 2 P1.1 3 P1.2 4 P1.3 5 P1.4 6 P1.5 7 P1.6 8 P1.7 AT89C51 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD U VI C5 3300u SELECT START / STOP D LED-YELLOW R VCC 3 VO GND C7 220n U1 12 D0 11 D1 10 D2 9 D3 8 D4 7 D5 6 D6 5 D7 R2 10k 14 VR+ 15 VCC VR- 16 COMP 1 VCC TC 13 V+ 3 V- R3 DAC k C4 VEE 100n VEE SW1 5V IOUT IOUT 4 2 R4 10k VCC U VEE VR1 10K R5 220k R6 220k R8 220k R9 220k R13 220k R16 220k R17 220k R20 220k R22 R7 330 R R R R R R18 1k R19 1K R21 RA LA LL V1 V2 V3 V4 V5 V6 TRAN-2P3S BR1 BRIDGE C6 3300u 2 VI GND VO 3 C8 220n SW-DPST - 5V 220k 1k LL U Gbr. 10. Rangkaian lengkap kalibrator EKG 15

21 Tabel 1. Kombinasi sadapan Elektrokardiogram SI SII SIII AVR AVL AVF V1 V2 V3 V4 V5 V6 RA LA RL LL V1 V2 V3 V4 V5 V6 INISIALISASI TAMPILAN STANDBY MULAI? YA TDK 30BPM, abnormal 1, abnormal 2 dan abnormal 3. Setelah salah satu BPM dipilih tekan mulai. Kemudian alat akan mulai bekerja dan indikator LED akan berkedip sesuai kecepatan BPM yang dipilih. Kalibrator akan terus bekerja mengeluarkan pulsa EKG. Jika ingin menghentikan alat, tekan tombol henti dan alat langsung berhenti mengeluarkan pulsa EKG kemudian display menunjukan tampilan BPM yang terakhir dipilih. TAMPILAN AWAL - Kalibrator EKG - Willa Olivia -ISTN Duren Tiga - BPM 120 PILIH? TDK MULAI? YA - 60 BPM - 30 BPM - ABNORMAL 1 - ABNORMAL 2 - ABNORMAL BPM TDK YA HENTI YA ALAT BERHENTI KERJA Gbr. 11. Diagram Alir Kalibrator EKG Adapun dalam pembuatan program ini didasarkan pada diagram alir yang ditunjukan oleh Gbr. 11. Berikut ini adalah penjelasan tentang Diagram Alir Kalibrator EKG. Saat menyalakan alat akan muncul tampilan awal, kemudian tekan mulai untuk masuk ke menu pemilihan BPM, tulisan yang muncul pada display adalah 120BPM. Jika yang dipilih 120BPM langsung tekan mulai, tetapi bila ingin memilih jenis BPM lainnya tekan pemilihan BPM kemudian display akan menampilkan pilihan BPM lainnya yaitu 60BPM, TDK 8. Analisa Data Berdasarkan pengamatan dan pengukuran yang dilakukan dengan menggunakan alat EKG, kemudian dilakukan perhitungan berdasarkan pengukuran dengan Kalibrator EKG terhadap Phantom EKG (Pabrik). Dari perbandingan terhadap hasil pengamatan dan perhitungan yang dilakukan, ternyata untuk 30 BPM didapat hasil sebagai berikur: - Penyimpangan atau tingkat kesalahan perbandingan anatara kalibrator EKG terhadap EKG sebesar 0,23%. - Penyimpangan atau tingkat kesalahan perbandingan antara kalibrator EKG terhadap Phantom sebesar 0,46%. Selanjutnya, perbandingan terhadap hasil pengamatan dan perhitungan yang dilakukan untuk 60 BPM didapat hasil sebagai berikur: - Penyimpangan atau tingkat kesalahan perbandingan anatara kalibrator EKG terhadap EKG sebesar 0,22%. - Penyimpangan atau tingkat kesalahan perbandingan antara kalibrator EKG terhadap Phantom sebesar 0,22%. Terakhir, perbandingan terhadap hasil pengamatan dan perhitungan yang dilakukan untuk 120 BPM didapat hasil sebagai berikur: - Penyimpangan atau tingkat kesalahan perbandingan anatara kalibrator EKG terhadap EKG sebesar 0,00%. 16

22 - Penyimpangan atau tingkat kesalahan perbandingan antara kalibrator EKG terhadap Phantom sebesar 0,058%. Adapun hasil keseluruhan perbandingan terhadap hasil pengamatan dan perhitungan yang dilakukan untuk ketiga; 30 BPM, 60 BPM dan 120 BPM ditampilkan pada Tabel 2.. Tabel 2. Tabel Persentase Kesalahan No. Pemilihan BPM Kalibrator EKG Phantom EKG (pabrik) BPM 0.23% 0.46% BPM 0.22% 0.22% BPM 0% % Tabel 3. Tabel Persentase Keakurasian No. Pemilihan BPM Kalibrator EKG Phantom EKG (pabrik) BPM 99.77% 99.54% BPM 99.78% 99.78% BPM 100% % Disisi lain bahwa keakurasian pengukuran dapat dilihat pada Tabel 3 dimana perbandingan antara Kalibrator EKG dan Phantom EKG (pabrik) menggunakan alat EKG masih dalam batas yang diizinkan. Dengan demikian Kalibrator EKG yang dirancang-bangun ini dapat digunakan untuk melakukan sebagai alat kalibrasi untuk peralatan EKG. DAFTAR PUSTAKA [1] Dharma, Surya. Pedoman Praktis Sistematika Interpretasi EKG. Cetakan Kedua. EKG. Jakarta [2] Malcolm S. Thaler, Alih Bahasa Prof. Dr. Dr. Samik Wahab, Sp. A. K, Satu Satunya Buku EKG Yang Anda Perlukan, Edisi Kedua, Cetakan Pertama, Hipokrates, [3] Dr. Sjukri Karim dan Dr. Peter Kabo EKG Dan Penanggulangan Beberapa Penyakit Jantung Untuk Dokter Umum, Fakultas Kedokteran UI, [4] Pearce, Evelyn C., Sri Yuliani Handoyo (Penterjemah) Anatomi dan fisiologi untuk paramedis. Jakarta: PT. Erlangga. [5] Laporan Akhir Penelitian Riset Pembinaan Tenaga Kesehatan, Pengujian Akurasi Luaran Gelombang Fisiologi Dari Rancang Bangun Simulator EKG Terhadap Jenis Masukan Gelombang Fisiologi. [6] Goldberger E. A simple indifferent electrocardiograpic electrode of zero potensial and technique of obtaining augumented unipolar extreamly leads. Am Heart J, 1942; 23: 483. [7] Goldberger AL and Goldberger E. Clinical Electrocardiography: A simplified Approach. St. Louis, Mosby Year Book, [8] Goldman MJ. Principles of Clinical Electrocardiography. Tenth Ed, Lange Medical Publications, San Francisco, [9] Cranefield PF. Ventricular fibrillation. N Engl J Med, 1973; 289: 732 [10] Olshanky B and Waldo AL. Atrial fibrillation : update on mechanism, diagnosis and management. Modern Concept of Cardiovacular Disease, 1987; 56:23 [11] [12] [13] [14] [15] 17

23 KEGAGALAN PROTEKSI PADA GARDU INDUK 150 kv AKIBAT SUPLAI TEGANGAN DC SUGIANTO, NASRUN LUBIS Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Sains dan Teknologi Nasional, Jakarta Jalan Moh. Kahfi II, Jagakarsa, Jakarta Selatan ABSTRAK Sistem proteksi merupakan hal yang sangat penting dalam sebuah gardu induk. Sistem proteksi di gardu induk disuplai dari sumber tegangan DC. Suplai tegangan DC tersebut didapat dari baterai 110 VDC. Relai proteksi dan mekanik tidak mendapatkan suplai tegangan DC maka akan berdampak pada PMT tidak bisa trip saat terjadi gangguan untuk mengamankan trafo. Tidak adanya suplai tegangan DC akibat dari baterai 110 VDC mengalami kelainan atau kerusakan. Untuk itu diperlukan pengujian kapasitas baterai pada baterai 110 VDC dengan alat uji Battery Capacity Test (BCT). Hasil pengujian kapasitas baterai yang didapat mengalami penurunan dari 400 Ah menjadi Ah. Penurunan tersebut terjadi karena kualitas cairan elektrolit yang mulai memburuk dan kutub baterai mengalami korosi. Untuk mengatasi hal tersebut, maka diperlukan pemeliharaan secara visual dan rekondisi baterai agar baterai normal kembali. Kata kunci : Tegangan DC, Baterai 110 VDC, Pemutus Tenaga, Sistem Proteksi, Gardu Induk ABSTRACT The protection system is the most important thing in a substation. Protection system in a substation is supplied with DC voltage source. The DC voltage is coming from battery 110 VDC. If protection relay and mechanic don t get supply from 110 VDC battery, then circuit breaker can t open when the fault system happen. Circuit breaker is used for save transformator. The damage 110 VDC battery can cause the DC voltage loss. In this condition, battery is needed battery capacity test using BCT tools. The test results of battery is decreased from 400 Ah become Ah. The decreasing capacity is caused by a worse liquid electrolyte and the poles of battery are getting corrosion. From this condition, it is needed visual maintenance and recondition of all damage battery. Keywords : DC Voltage, 110 VDC Battery, Circuit Breaker, Protection System, Substation 18

24 A. Latar Belakang Kebutuhan listrik disetiap tahunnya semakin meningkat. Untuk itu perusahaan listrik perlu menjaga keandalan listriknya agar tetap bisa menyuplai listrik ke konsumen. Untuk memenuhi hal tersebut, diperlukan sumber tenaga dalam mengoperasikan tenaga listrik.. Peranan baterai 110 V DC pada gardu induk sangatlah penting. Baterai perlu dipelihara setiap tahunnya agar tetap menjaga keandalan sumber DC. Karena jika baterai tidak dipelihara dengan baik maka akan mengakibatkan sumber tenaga DC tidak optimal sebagaimana mestinya. Memang sumber utama yang digunakan untuk menyuplai DC yaitu rectifier, namun bila trafo Pemakaian Sendiri (PS) padam maka baterai secara langsung memberikan sumber DC, sehingga peralatan bantu dapat terus bekerja. Jika baterai yang digunakan untuk menyuplai sumber teganagn DC pada sistem proteksi maupun mekanik tidak bekerja dengan baik, maka akan mengakibatkan gangguan yang besar pada gardu induk tersebut. Untuk itu perlu dilakukan pemeliharaan berupa pengujian baterai setiap tahunnya, agar baterai 110 V dapat menyuplai DC ke peralatan bantu ketika kondisi darurat. arus searah (Direct Current) yang digunakan untuk peralatan-peralatan kontrol, peralatan proteksi dan peralatan lainnya yang menggunakan sumber arus DC, baik untuk unit pembangkit dalam keadaan normal maupun dalam keadaan darurat. Pada beberapa unit pembangkit kecil, khususnya Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) maupun Pembangkit Listrik Tenagan Diesel (PLTD) dengan kapasitas daya terpasang kecil, sumber DC digunakan sebagai start-up unit. Dalam instalasi sumber tegangan/arus searah (DC) meliputi panel-panel kontrol, instalasi/pengawatan listrik, meter-meter, indikator dan perlengkapan lainnya seperti : charger, baterai dan inverter.[5] D. Instalasi Sistem DC 110 V Instalasi sistem DC 110 V digunakan untuk menyalurkan suplai DC 110 V yang dipasok dari rectifier atau charger serta dihubungkan dengan baterai untuk mengoperasikan peralatan pada instalasi gardu induk seperti : Motor-motor (PMT dan PMS) Relay proteksi dan meter-meter digital Sinyal, alarm dan indikasi Tripping dan Closing coil B. Pokok Permasalahan Pokok permasalahannya yaitu mengapa baterai 110 VDC dapat menyebabkan kegagalan proteksi mekanik dan kontrol pada gardu induk 150 kv. C. Sistem DC Power DC Power adalah alat bantu utama yang sangat diperlukan sebagai suplai Gambar 1. Diagram Satu Garus Pasokan DC 19

25 E. Baterai DC Baterai adalah suatu alat yang dapat menghasilkan energi listrik dengan proses kimia. Proses perubahan energi listrik berlangsung dengan cara elektro kimia yang bersifat reversible (dapat berbalik). Proses kimia reversible didalam baterai tersebut bisa berlangsung proses perubahan kimia menjadi energi listrik (proses pengosongan) maupun perubahan energi listrik menjadi energi kimia (proses pengisian). Proses elektro kimia reversible ini berlangsung dengan cara regenerasi dari elektroda-elektroda dengan melewatkan arus listik dalam (arah polaritas) yang berlawanan didalam sel. Pada susuanan baterai, satu unit baterai dapat terdiri dari satu sel saja atau beberapa sel. Tiap sel terdiri dari tiga bagian utama yaitu : elektroda positif, elektroda negatif dan elektroda baterai. Adapun jenis elektroda dan elektrolitnya yang digunakan tergantung dari pabrik yang mengeluarkannya. Menurut kapasitasnya suatu baterai menyatakan berapa lama kemampuannya untuk memberikan aliran listrik pada tegangan tertentu yang dinyatakan dalam Amper-Jam (Ah). [1] F. Fungsi Baterai di Gardu Induk Baterai merupakan salah satu sumber tegangan arus searah (DC) pada gardu induk maupun pusat pembangkit tenaga listrik, fungsi baterai yaitu : - Sumber tenaga untuk alat kontrol, pengawasan, sinyal dan indikator, - Sumber tenaga untuk PMT, PMS, tap charging, dan trafo tenaga, - Sumber tenaga untuk penerangan darurat, - Sumber tenaga untuk relay proteksi, - Sumber tenaga untuk peralatan telekomunikasi. G. Penggunaan Baterai di Gardu Induk Proses discharge pada sel berlangsung menurut skema Gambar 2. Bila sel dihubungkan dengan beban maka, elektron mengalir dari anoda melalui beban kekatoda, kemudian ionion negatif mengalir ke anoda dan ion-ion positif mengalir ke katoda. Gambar 2. Reaksi Elektrokimia Pada Sel Baterai (Discharger) a. Pada proses pengisian menurut skema Gambar 2.5 bila sel dihubungan dengan power supply maka, elektroda positif menjadi anoda dan elektroda negatif menjadi katoda dan proses kimia yang terjadi adalah sebagai berikut: 1) Aliran elektron menjadi terbalik, mengalir dari anoda melalui power supply ke katoda. 2) Ion-ion negatif mengalir dari katoda ke anoda 3) Ion-ion positif mengalir dari anoda ke katoda 20

26 digunakan pada baterai alkali. Gambar 3 Reaksi Elektrokimia Pada Sel Baterai (Charge) H. Bagian Utama Baterai a. Elektroda Tiap sel baterai terdiri dari 2 (dua) elektroda, yaitu elektroda positif dan negatif, direndam dalam suatu larutan kimia yang berfungsi sebagai media perpindahan elektron pada saat berlangsung charge discharge. Elektroda positif dan negatif tersusun dari beberapa Grid yang berupa rangka besi berfungsi sebagai tempat material aktif. Material aktif berfungsi sebagai material yang bereaksi secara kimia untuk menghasilkan energi listrik. b. Elektrolit Elektrolit adalah cairan atau larutan senyawa kimia yang berfungsi menghantarkan arus listrik, larutan tersebut dapat menghasilkan muatan listrik positif dan negatif. Bagian yang bermuatan positif disebut ion positif dan bagian yang bermuatan negatif disebut ion negatif. Makin banyak ion ion yang dihasilkan suatu elektrolit maka makin besar daya hantar listriknya. Jenis cairan elektrolit baterai terdiri dari 2 (dua) macam yaitu: - Larutan Asam Sulfat (H 2 SO 4 ) digunakan pada baterai asam. - Larutan Kalium Hidroxide (KOH) c. Sel Baterai Sel baterai berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan elektrolit dan elektroda. Bahan bejana (container) yang digunakan terdiri dari 2 (dua) macam: - Steel Container Sel baterai dengan bejana (container) terbuat dari steel ditempatkan dalam rak kayu, hal ini untuk menghindari terjadi hubung singkat antar sel baterai dan hubung tanah. - Plastic Container Sel baterai dengan bejana (container) terbuat dari plastik ditempatkan dalam rak besi yang diisolasi, hal ini untuk menghindari terjadi hubung singkat antar sel baterai atau hubung tanah apabila terjadi kerusakan/kebocoran elektrolit baterai. d. Terminal dan Penghubung Baterai Terminal dan klem pada sel baterai berfungsi untuk menghubungkan kutubkutub sel baterai, mengunakan bahan nickel plated steel atau cooper sedangkan penghubung antar unit atau grup baterai menggunakan bahan nickel plated atau berupa kabel yang terisolasi (Insulated Flexible Cable). I. Suplai DC dari Rectifier Charger sering juga disebut rectifier adalah suatu rangkaian peralatan listrik yang digunakan untuk mengubah arus listrik bolak balik (Alternating Current, disingkat AC) menjadi arus listrik searah (Direct Current, disingkat DC), yang berfungsi untuk pasokan DC power baik ke peralatan-peralatan yang menggunakan sumber DC maupun untuk mengisi baterai agar kapasitasnya tetap terjaga 21

27 penuh sehingga keandalan di gardu induk tetap terjamin. Dalam hal ini baterai harus selalu terhubung ke rectifier agar baterai selalu terisi penuh. Pada rectifier terdapat sebuah baterai yang berfungsi untuk menyimpan tegangan DC. Gambar 4. Instalasi Sistem DC Prinsip kerja dari rectifier yaitu sumber AC baik 1 fasa maupun 3 fasa masuk melalui terminal input rectifier itu ke trafo step-down dan tegangan 220 V / 380 V menjadi tegangan DC 110 V / 48 V dengan sedikit ripple (gelombang). Sehingga untuk memperbaiki ripple DC yang terjadi diperlukan suatu rangkaian penyaring (filter) yang dipasang sebelum ke terminal output. Rectifier dan baterai terpasang pada instalasi secara paralel dengan beban, sehingga dalam operasionalnya disebut sistem DC. [3] J. Pengisian Ulang Baterai yang Beroperasi - Cycle Charging Pengisian dengan cara cycle charging adalah mengisi kembali baterai setelah pengosongan sebagian atau pengosongan secara normal. Untuk pengisian cara ini biasanya dibutuhkan waktu antara 5 sampai 10 jam. Jika pengisian sudah penuh kemudian pengisian dihentikan, umumnya secara otomatis. - Boost and Quick Charging Pengisian denga cara boost and quick charging adalah untuk pengisian baterai yang dipakai di pabrik-pabrik, juga untuk baterai diesel dimana diperlukan tambahan pengisian dalam periode yang singkat misalnya pada jamjam istirahat. Pengisian cara ini cukup untuk pelayanan satu hari. - Floating Charging Pengisian dengan cara ini dimana baterai secara terus-menerus tersambung pada rangkaian luar (sumber AC), alat pengisi baterai dan beban. Alat pengisi baterai ini direncanakan untuk menjaga suatu tegangan konstan dari baterai yang tersambung ke beban. - Equalizing Charging Equalizing Charge dilaksanakan dengan cara menaikkan tegangan baterai sesuai dengan yang ditentukan dalam buku petunjuk masing-masing pabrikan. Pengisian ini berlangsung sampai semua sel berhenti mengeluarkan gas dan pembacaan tegangan serta berat jenis elektrolitnya menunjukkan bahwa baterai telah diisi penuh sesuai dengan nilai yang ditentukan. K. Pengujian Kapasitas Baterai Salah satu pemeliharaan rutin yang harus dilakukan yaitu pengujian kapasitas baterai. Menurut kapasitasnya suatu baterai menyatakan berapa lama kemampuannya untuk memberikan aliran listrik pada tegangan tertentu yang dinyatakan dalam Amper-Jam (Ah). [6] C = I x t (3-1) Keterangan : C = Kapasitas Baterai t = Waktu ( jam ) 22

28 I = Kuat Arus ( Ampere ) Efisiensi suatu baterai didefinisakan sebagai presentase rasio atau perbandingan dari kapasitas pengosongan terhadap kapasitas pengisian. Dirumuskan : (3-2) Keterangan : Efisiensi (%) Cd = Kapasitas discharger/uji Cc = Kapasitas charger baterai Tabel 1. Data Baterai di GIS Setiabudi L. Permasalahan Pada Baterai DC Salah satu penyebab dari baterai yang tidak terpelihara dengan baik atau jarang dilakukan pengujian kapasitas baterai yaitu dapat mengakibatkan PMT di GIS Mangga Besar gagal trip, sehingga menyebabkan GI lawan (GI Kemayoran) yang mentripkan PMT. Kronologi dari kegagalan sistem DC akibat dari baterai DC drop yaitu terjadi gangguan pada penyulang 20 kv yang disupply dari Trafo #1 dan Trafo #3. Gangguan tersebut tidak dapat diatasi oleh proteksi trafo, baik itu proteksi penyulang, incoming, maupun proteksi trafo sisi 150 kv. Akan tetapi gangguan tersebut diatasi oleh proteksi back-up (OCR) di GI Kemayoran. M. Analisis Kegagalan PMT Sistem proteksi yang terdiri dari proteksi mekanik dan kontrol harus bekerja secara efektif apabila terjadi gangguan. Relay seharusnya memberikan indikasi dan mengirimkan sinyal trip ke PMT. Hal tersebut bisa terjadi jika tegangan DC masih tetap menyuplai ke relai dan mekanik PMT. Seperti permasalahan yang terjadi pada GIS Mangga Besar dimana PMT 20 kv tidak bisa trip yang diakibatkan oleh sumber tegangan DC mengalami kelainan atau kegagalan menyuplai sumber tegangan DC ke relay proteksi dan mekanik. Kegagalan suplai tegangan oleh baterai 110 VDC tersebut diakibatkan oleh terminal pada baterai 110 VDC mengalami penggaraman yang jika dibiarkan terlalu lama akan menyebabkan terminal baterai menjadi korosi. Hal tersebut membuat tegangan tiap selnya menurun. Selain itu, terminal yang kendor dan lama tidak dikencangkan dapat memicu penurunan tegangan pada tiap selnya. Suhu elektrolit yang tinggi disebabkan karena adanya arus keluar atau arus yang masuk, dengan kata lain material aktif plat sel baterai dan cairan elektrolit bereaksi. Konektor dan kabel yang mengalami korosi atau kerusakan juga dapat membuat tegangan baterai menurun yang mengakibatkan baterai tidak mampu menyuplai tegangan DC ke relay proteksi dan mekanik untuk mentripkan PMT pada saat terjadi gangguan. Selain itu faktor umur dari baterai yang digunakan juga dapat berpengaruh terhadap kinerja baterai tersebut. Menurut Keputusan Direksi PT PLN (Persero) No. 149.K/DIR/2013 kriteria umur operasi penggantian peralatan utama gardu induk dihitung sejak peralatan beroperasi yaitu baterai kisaran tahun dikategorikan Tua, sedangkan >15 tahun dikategorikan Sangat Tua. 23

29 N. Standar Pengujian Kapasitas Baterai Standar yang digunakan dalam melaksanakan pengujian kapasitas baterai mengacu pada karakteristik baterai yang akan diuji antara lain sebagai berikut (IEC 60623) : [6] Parameter Test - Besarmya arus pengosongan (Discharge) : 0,2 x kapasitas baterai untuk baterai alkali, dan 0,1 x kapasitas baterai untuk baterai asam. - Setting waktu pengosongan : untuk baterai alkali 5 jam (C 5 ) dan unutk baterai asam selama 10 jam (C 10 ) - Tegangan akhir pengosongan per-sel : Baterai alkali sebesar 1 V dan untuk baterai asam sebesar 1.8 V. Kapasitas - Baterai baik : > 80 % - Baterai kurang baik : < 80 % (pabrikan), < 60 % (standar PLN) Hasil saat sebelum pengujian ini menggunakan data yang tertera pada baterai, jadi bukan hasil yang sebenarnya dari pengukuran tegangan baterai. Hasil sebelum diuji ditunjukkan pada tabel 3. Tabel 3. Hasil Sebelum Diuji Baterai Sebelum Teg. Baterai V Teg. Stop 84 V Arus 80 A Waktu 5 Jam Kapasitas 400 Ah Hasil tersebut masih ideal karena data yang diperoleh merupakan hasil pengukuran sesuai dengan data yang tertera pada baterai atau data dari pabrikan. Kapasitas baterainya pun masih sesuai seperti data pada baterai. Hasil pengujian ke-1 ditunjukkan pada tabel 4. Tabel 4. Hasil Pengujian Ke-1 Tegangan Baterai dengan Alat Uji BCT O. Hasil Pengujian Kapasitas Baterai Data yang didapat yaitu saat sebelum dilakukan pengujian dan data setelah pengujian kapasitas baterai, ditunjukkan pada tabel 2. Tabel 2. Hasil Pengukuran Tegangan Sebelum Diuji Dari hasil pengujian ke-1 dengan menggunakan alat uji BCT diperoleh hasil pengukuran tegangan yang turun dari rata-rata 1.38 V menjadi rata-rata 1.1 V. bahkan ada 3 (tiga) sel baterai yang nilai tegangannya turun hingga 0.9 V (sel baterai no 25, 47 dan 61). Ketiga baterai 24

30 tersebut sudah berada dibawah standar layak pakai untuk suatu baterai. Hasil pengujian ke-1 kapasitas baterai ditunjukkan pada tabel 5. Tabel 5 Hasil Pengujian Ke-1 Kapasitas Baterai Baterai Sebelum Sesudah Teg. Baterai 114 V 93 V Teg. Stop 84 V 84 V Arus 80 A 80 A Waktu 5 Jam 1.28 Jam Kapasitas 400 Ah Ah Dari data tersebut, maka dapat dihitung nilai efisiensi kapasitas suatu baterai dengan merunjuk pada persamaan 3-2 : Kapasitas baterai dapat dihitung sebagai berikut : C = 80 A x 1.28 jam = Ah Effisiensi kapasitas baterai dapat dihitung sebagai berikut : η = ( ) = 25.6 % Efisiensi yang didapat dari hasil perhitungan tersebut sangat rendah, yaitu 25.6 %. Hasil pengujian ke-2 tegangan baterai dengan alat uji BCT ditunjukkan pada tabel 6. Tabel 6. Hasil Pengujian Ke-2 Tegangan Baterai dengan Alat Uji BCT Setelah dilakukan pengujian ke-2 dengan menggunakan alat BCT diperoleh tegangan baterai yang lebih besar dibanding dengan pengujian ke-1. Hasil tegangan total yang didapat saat pengujian ke-1 tegangan baterai yaitu V, sedangkan saat pengujian ke-2 diperoleh V. Hasil pengujian ke-2 kapasitas baterai ditunjukkan pada tabel 7. Tabel 7. Hasil Pengujian Ke-2 Kapasitas baterai Baterai Sebelum Sesudah Teg. Baterai 114 V 101 V Teg. Stop 84 V 84 V Arus 80 A 80 A Waktu 5 Jam 1.57 Jam Kapasitas 400 Ah Ah Dari hasil pengujian tersebut, maka dapat dihitung nilai efisiensi kapasitas suatu baterai dengan merunjuk pada persamaan 3-2 : Kapasitas baterai dapat dihitung sebagai berikut : C = 80 A x 1.57 jam = Ah Efisiensi kapasitas baterai dapat dihitung sebagai berikut : η = ( ) = 31.4 % Jika dilihat dari hasil pengukuran tegangan tiap sel setelah dilakukan pengujian rata-rata 1.2 V. Sedangkan tegangan normal dari sel baterai tergantung dari kapasitas baterai tersebut. Karena kapasitas baterai tersebut 400 Ah dan tegangan baterainya 114 V, maka tegangan tiap selnya rata-rata 1.36 V. Hal tersebut menunjukkan bahwa kualitas kapasitas baterai sudah menurun dengan melihat hasil dari presentase hanya mencapai 31.4 %. Dari hasil efisiensi kapasitas baterai antara pengujian ke-1 dengan pengujian ke-2 mengalami kenaikan walaupun tidak 25

31 signifikan, dari 25.6% menjadi 39%. Tetap saja kenaikan tersebut tidak dapat membuat baterai bekerja optimal, dikarenakan hasil yang diperoleh berada dibawah standar PLN <60%. Penurunan kapasitas baterai ini bisa terjadi karena kondisi cairan elektrolit yang mulai memburuk, kutub baterai mengalami korosi karena cairan elektrolit yang bersifat asam, temperatur atau suhu yang terlalu tinggi dan fluktuasi temperatur yang lebar, baterai yang sering mengalami pengosongan atau pengisian dan penggunaan unit baterai pada beban tidak berimbang [7]. Untuk membuat kapasitas baterai menjadi normal kembali maka diperlukan rekondisi baterai. Tujuan dari rekondisi baterai yaitu usaha untuk meningkatkan kembali kapasitas baterai atau memperbaiki dan mengembalikan proses kimia didalam sel baterai dengan cara melakukan penggantian elektrolit. Jika setelah baterai di rekondisi dan diuji kembali hasil yang didapat masih tetap sama, maka idealnya baterai tersebut harus diganti, karena tidak sesuai dengan standar yang berlaku di PLN. P. Simpulan Simpulan yang diperoleh dari pembahasan mengenai Kegagalan Proteksi Pada Gardu Induk 150 kv Akibat Suplai Tegangan DC, yaitu baterai 110 VDC dapat menyebabkan kegagalan proteksi yang diakibatkan oleh tidak adanya tegangan DC yang menyuplai ke relay proteksi dan mekanik. Menyebabkan relay tidak mampu memberikan perintah trip ke PMT. Baterai 110 VDC mengalami penurunan tegangan dari 110 VDC menjadi 93 VDC akibat dari terminal mengalami korosi dan kendor, cairan elektrolit sudah tidak bagus, dan kurangnya pemeliharaan untuk menjaga agar baterai tersebut tetap mampu untuk menyuplai tegangan DC dalam keadaan normal maupun keadaan darurat. Daftar Pustaka [1] Aslimer, dkk Teknik Transmisi Tenaga Listrik Jilid 1. Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan. [2] Eqbal Asif Different Types Of Battery Used For Auxilary Power Supply In Substations And Power Plants, ( diakses pada 21 Maret 2016). [3] Kho Dickson Prinsip Kerja DC Power Supply (Adaptor), ( p-kerja-dc-power-supply-adaptor/, diakses pada 20 Maret 2016). [4] Hewiston Les, dkk Practical Power System Protection. Netherlands : Elsevier. [5] Ichsan Sistem Catu Daya Pada Gardu Induk, ( diakses pada 20 Maret 2016). [6] Mauludin Cecep, dkk Buku Pedoman Pemeliharaan Sistem Suplai AC/DC. Jakarta : PT PLN (Persero). [7] PT Catudaya Data Prakasa Training Battery. Bandung : ppt. 26

32 Studi Analisis Daya Hasil Proses Regeneratif Pada Motor Elevator Mohammad Dicky Rivandi 1), Abdul Multi 2) Teknik Elektro, Institut Sains dan Teknologi Nasional, Jakarta, Srengseng Sawah, Jagakarsa, Jakarta Selatan, ) 2) Abstrak Pada saat ini kemajuan teknologi sangat berkembang pesat diberbagai bidang, tak terkecuali di bidang transportasi gedung yaitu Eskalator dan Elevator. Perusahaan yang bergerak di bidang elevator berlomba lomba mencari inovasi inovasi baru yang bertujuan untuk kemajuan teknologi yang menghasilkan produk elevator yang efisien, ramah lingkungan, handal dan untuk mendapatkan keuntungan yang lebih besar. Sehingga ditemukan inovasi baru yang sangat bermafaat bagi perkembangan di bidang elevator yaitu penemuan pengereman Regeneratif. Pengereman regeneratif adalah sebuah sistem pengereman dengan menkonversikan energi mekanis mejadi energi listrik, sehingga energi yang dihasilkan dapat dimanfaatkan kembali. Dari proses pengereman regeneratif daya listrik yang dihasilkan akan disalurkan kembali ke jala jala listrik gedung. Proses regeneratif terjadi pada sistem kinerja elevator pada saat kondisi tanpa beban, posisi berjalan naik ke atas dan pada saat kondisi beban penuh, posisi berjalan ke bawah. Daya listrik yang dihasilkan dari proses regeneratif ini dapat dimanfaatkan kembali untuk suplai beban listrik. Lokasi pengujian beban terletak di proyek RSUD Bekasi yang memiliki empat unit elevator. Pengujian Pengereman regeratif pada 2 motor dengan kapasitas yang berbeda telah diperoleh hasilnya. Masing-masing pada total kedua daya motor 26,6 kw menghasilkan daya sebesar 18,2 kw dan pada total kedua daya motor berdaya 20,2 kw menghasilkan daya sebesar 16,8 kw. Kata Kunci : Motor Elevator, Pengereman Regeneratif, Daya Abstract At this time advances in technology have developed rapidly in various fields, not least in the field of transport, namely building escalator and elevator. Companies engaged in the field of elevators compete in the look for new innovations aimed at technological advances that bring out the product of elevators are efficient, environmentally friendly, reliable and to obtain greater profits. So that new innovations are discovered very helpful for developments in the field of elevators that is the invention of regenerative braking. Regenerative braking is a brake system to convert the mechanical energy to electrical energy form, so the energy produced can be reused. The regenerative braking power of the electricity generated will be supplying power back to the supply lines of building. Regenerative process occurs in the elevator system performance during whether the no load condition where the elevator is rising upwards or the full load condition where it goes down. The results of regenerative braking process can be reused for supplying an electric load. The load testing site is located in Bekasi regional hospital project which has four units of elevators. The result of regerative braking testing on 2 motors of different capacities has been obtained. The two motor total power of 26.2 kw produces power of 18.2 kw, while the two motor total power of 20.2 kw powered motor produces 16.8 kw of power. Keywords: Innovation, Elevator, Regenerative Braking 27

33 1. PENDAHULUAN Tenaga listrik saat ini menjadi kebutuhan primer bagi seluruh warga di dunia, tak terkecuali di Indonesia yang digunakan untuk kegiatan pembangunan infrastruktur dan sebagainya. Dalam membangun suatu infrastruktur sebagai contoh gedung gedung perkantoran, rumah sakit dan fasilitas publik lainya, sangat diperhitungkan tentang pemakaian sumber energy yang akan dipakai. Seiring dengan kemajuan di bidang teknologi telah menciptakan inovasi inovasi yang dapat membuat pemakaian sumber energy semakin efisien, tak terkecuali dibidang elevator. Perusahaan yang bergerak di bidang elevator berlomba lomba menciptakan Elevator yang efisien dan ramah lingkungan. Sistem kenerja elevator sama halnya dengan prinsip kerja sebuah timbangan di mana apabila satu sisi lebih berat maka sisi lainnya akan condong terangkat ke sisi yang lebih berat. Dengan cara memanfaatkan prinsip kerja tersebut perusahan elevator dapat membuat elevator yang efisien dalam hal pemakaian energy listrik. Penggunaan elevator pada gedung gedung bertingkat memiliki keuntungan yang di timbulkan dari perubahan daya motor menjadi generator, sehingga daya listrik yang digunakan lebih efisien dan ramah lingkungan, di karenakan elevator hanya memanfaatkan gaya mekanik dari beban pemberat elevator yang di timbulkan oleh kaya gravitasi untuk naik ke lantai di atasnya. 1.1 Motor Sinkron Motor sinkron adalah motor AC yang bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekuensi tertentu. Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan memiliki torque awal yang rendah [2]. Oleh karena itu motor sinkron cocok untuk penggunaan awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara, pengubah frekuensi dan generator motor. Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim, sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik dengan daya reaktif induktif Prinsip Kerja Motor Sinkron Pada motor sinkron, suplai listrik bolak-balik (AC) membangkitkan fluksi medan putar stator (B s ) dan suplai listrik searah (DC) membangkitkan medan magnet rotor (B s ). Rotor berputar karena terjadi interaksi tarik-menarik dan tolak menolak antara medan putar stator dan medan rotor [1]. Namun dikarenakan tidak adanya torka-start (torsi awal) pada rotor, maka motor sinkron membutuhkan prime-mover yang memutar rotor hingga kecepatan sinkron agar terjadi coupling antara medan putar stator (B s ) dan medan rotor (B r ). Dengan persamaan tegangan sebagai berikut (1) (2) P = 3 x V x I x cosθ (3) Dengan = Tegangan Input = Tegangan Eksitasi = Tahanan Stator = Reaktansi stator 1.3. PENGEREMAN REGENERATIF Secara etimologi regenerative berasal dari kata regenerate yang berarti dibangkitkan kembali. Sehingga secara garis besar pengereman regeneratif adalah sebuah sistem pengereman dengan menkonversikan energi mekanis sistem mejadi energi listrik sehingga energi yang dihasilkan dapat dimanfaatkan kembali [6]. Pada kondisi motor bekerja, motor diberikan tegangan tiga fasa yang berupa sinyal PWM (Pulse Width Modulation) adalah salah satu teknik modulasi dengan mengubah lebar pulsa (Duty cycle) dengan nilai ampitudo dan frekuensi yang tetap [6]. Sinyal PWM ini dihasilkan oleh rangkaian DC- link yang terhubung dengan enam buah saklar transistor daya IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) [9]. ProsesPengeremanRegeneratif 1. Pada rangkaian penyearah tegangan tiga fase, menunjukkan hanya satu dioda di bagian atas dari jembatan penyearah yang dapat bekerja pada satu waktu (D1, D3 atau D5). Diode yang konduksi akan memiliki anoda yang terhubung ke tegangan fase pada saat itu. (a) 28

34 Tabel 1 Name Plat Motor 1 (b) Gambar 3.7 Rangkaian DC Link Dual Inverter (a) Rangkaian inverter saat mengkonsumsi daya listrik. (b) Rangkaian inverter saat pengereman regeratif 2. Hanya satu dioda di bagian bawah dari jembatan yang dapat bekerja pada satu waktu (D2, D4 atau D6). Dioda yang bekerja akan memiliki katoda yang terhubung ke tegangan fase yang terendah pada saat itu. 3. Sebagai konsekuensi dari pengamatan 1 dan 2 di atas, D1 dan D2 tidak dapat dilewati arus secara bersamaan. Demikian juga pada dioda D3 dan D4 atau dioda D5 dan D6. 4. Keluaran tegangan adalah salah satu line to line tegangan dari sumber. Misalnya, ketika D1 dan D6 on, tegangan keluaran V L1L3. Selanjutnya, urutan dioda yang aktif secara bergantian akan ditentukan oleh tegangan yang tertinggi saat itu. Misalnya, ketika VL1L3 memiliki garis tegangan gelombang tertinggi maka output tegangan V L1L3. 5. Tegangan yang telah disearahkan difilter kembali dengan kapasitor bertujuan untuk mendapatkan tegangan yang konstan. 6. Tegangan DC dari hasil penyearah disalurkan ke rangkaian inverter tiga fase yang menggunakan Transistor IGBT sebagai saklar untuk mengatur tegangan yang akan diberikan ke motor. 7. Satu Transistor IGBT di bagian atas, dari rangkaian inverter yang dapat bekerja pada satu waktu (UHi, VHi atau WHi) 8. Satu Transistor IGBT di bagian bawah, dari rangkaian inverter yang dapat bekerja pada satu waktu (ULo, VLo atau Wlo). 9. Transistor IGBT UHi dan ULo tidak dapat bekrja secara bersamaan, demikian juga VHi dan VLo atau WHi dan WLo. 10. Ketika rangkaian inverter akan memberikan tegangan line to line pada terminal U dan W maka transistor IGBT UHi memberikan tegangan positif menuju belitan U dan kembali menuju transistor IGBT WLo. Selanjutnya, siklus kerja transistor IGBT bekerja secara bergantian. No. Data Motor Nilai 1. Machinery type - 2. Motor nominal rotation speed rpm 3. Motor nominal frekuensi Hz 4. Motor nominal output power kw 5. Motor nominal voltage 270 V 6. Motor nominal current A 7. Motor power factor Motor Source Voltage 210 V 9. Traction sheave diameter 480 mm 10. Tahanan Resistor 0.34 Ω 11. Reaktansi stator 1.90 Ω 2. PENGUJIAN, PERHITUNGAN DAN ANALISIS Pada tabel 1 dan tabel 2 di bawah ditunjukkan data motor yang digunakan sebagai motor elevator, data bersumber dari name plat motor elevator yang digunakan di proyek. Pengambilan data diambil di proyek RSUD BEKASI yang beralamatkan di Jalan Mayor Oking Bekasi Kota. Proyek rumah sakit tersebut menggunakan dua jenis elevator yang berbeda yaitu elevator service dan elevator passenger dengan jumlah total elevator 4 unit dimana terdiri dari 2 unit elevator service dan 2 unit elevator passenger. Tabel 2 Name plat motor 2 No. Data Motor Nilai 1. Machinery type - 2. Motor nominal rotation speed 159,10 rpm 3. Motor nominal frekuensi 66,30 Hz 4. Motor nominal output power 10,10 kw 5. Motor nominal voltage 322 V 6. Motor nominal current 22,90 A 7. Motor power factor Motor Source Voltage 281 V 9. Traction sheave diameter 420 mm 10. Tahanan Resistor 0.6 Ω 11. Reaktansi stator 4.60 Ω 2.1. Hasil Pengujian Pada table 3 dan 4 diperlihatkan data hasil pengukuran yang diambil pada pengujian beban elevator di proyek tersebut. Data pada table 3 dan 4 merrupakan hasil pengukuran diambil dengan cara mencatat dari layar LCD CPU elevator yang terdapat di panel ruang mesin dan multi tester Hioki seri DT Pengukuran diambil dengan tiga tahap pengambilan data yaitu. 29

35 1. Pada pengujian tahap pertama saat kapasitas tanpa beban (0%) pengambilan data pengukuran diambil sebanyak dua kali yaitu pada saat posisi elevator berjalan dari lantai dasar menuju ke lantai teratas dan pada saat posisi elevator menuju dari lantai teratas menuju ke lantai dasar. 2. Pada pengujian tahap kedua saat kapasitas beban 50 % pengambilan data pengukuran diambil sebanyak dua kali yaitu pada saat posisi elevator berjalan dari lantai dasar menuju ke lantai teratas dan pada saat posisi elevator dari lantai teratas menuju ke lantai dasar. 3. Pada pengujian tahap ketiga saat kapasitas beban penuh (100%), pengambilan data pengukuran dilakukan sebanyak dua kali yaitu pada saat posisi elevator berjalan dari lantai dasar menuju ke lantai teratas dan pada saat posisi elevator dari lantai teratas ke lantai dasar Perhitungan Daya Pada Motor 13,3 kw 1. Perhitungan Daya ketika beban 0 % (0 kg) posisi elevator berada pada lantai dasar dari gedung menuju ke lantai teratas gedung. Dapat dihitung menggunakan persamaan (3). Daya starting: P = 3 x V x I x cosθ = 3 x 110 x 15,6 x 0,87 = 2585,813 watt S = P / cos φ = 2585,813 / 0,87 = 2972,18 VA Daya Running: P = 3 x V x I x cosθ = 3 x 206 x 21,6 x 0,87 = 6705,031 watt S = P / cos φ = 6705,031 / 0,87 = 7706,9 VA Daya regeneratif yang disuplai ke gedung dapat dihitung dengan cara daya run dikurang daya start. S Reg = Daya Run Daya Start = 7706,9 2972,18 = 4734,72 VA Dari hasil pengukuran pada table 3 yang telah diperoleh saat pengujian beban elevator dapat menghasilkan perhitungan daya pada saat daya start awal motor mengkonsumsi daya listrik gedung sebesar 2972,18 VA untuk menarik sangkar ke lantai teratas. Saat motor berputar konstan (sinkron) motor perlahan berubah fungsi menjadi generator dengan menghasilkan daya listrik sebesar 7706,9 VA. Dikarenakan efek dari pengereman regeneratif pada motor elevator. Daya regeneratif yang dihasilkan sebesar 4734,72 VA dialirkan kembali ke jala jala listrik gedung untuk disalurkan ke beban beban lain di elevator dan gedung Perhitungan Daya pada Motor 10,1 kw 1. Perhitungan Daya ketika beban 0 % (0 kg) posisi elevator berada pada lantai terbawah dari gedung menuju ke lantai teratas gedung. Dapat dihitung dengan persamaan (2.4) dan persamaan (2.5). Daya starting: P = 3 x V x I x cosθ = 3 x 115 x 8,7 x 0,93 = 1611,61 watt S = P / cos φ = 1611,61 / 0,93 = 1732,91 VA Daya Running: P = 3 x V x I x cosθ = 3 x 238 x 15,2 x 0,93 = 5827,26 watt S = P / cos φ = 5827,26 / 0,93 = 6265,87 VA Daya Regeneratif yang disuplai ke gedung dapat dihitung dengan cara daya run dikurang daya start. S Reg = Daya Run Daya Start = 6265, ,91 = 4532,96 VA Dari hasil pengukuran pada table 4 yang telah diperoleh saat pengujian beban elevator dapat menghasilkan perhitungan daya pada saat daya start awal motor mengkonsumsi daya listrik gedung sebesar 1732,91 VA untuk menarik sangkar ke lantai teratas. Saat motor berputar konstan (sinkron) motor berlahan berubah fungsi menjadi generator dengan menghasilkan daya listrik sebesar 6265,87 VA. Dikarenakan efek dari pengereman regeneratif pada motor elevator, Daya regeneratif yang dihasilkan sebesar 4532,96 VA dialirkan kembali ke jala jala listrik gedung untuk disalurkan ke beban beban lain di elevator dan gedung. 30

36 Tabel 4.5 Hasil pengujian dan perhitungan daya pada motor 1 dengan daya 13,3 kw Car Load % kg Dir Up Dn Up Dn Up Dn Motor Current Start (A) Run (A) Source Voltage Start (V AC ) Run (V AC) Perhitungan Daya (kw) 15,6-21, ,59 6,7 Perhitungan Daya Semu (kva) P Start P Run S Start S Run 2,97 S Reg (kva) 7,71 4,73 41,2 32, ,2 12,18 11,77 14,00-12,7 5, ,53 1,71 2,90 1,96-15,1 4, ,91 1,59 3,35 1, , ,82 12,4 12,44 14,23-13,7-21, ,57 6,58 1,80 7,57 5, Perhitungan Daya Regeneratif Di gedung tersebut digunakan dua jenis elevator yang berbeda yaitu 2 unit elevator service dengan daya 13,30 kw dan 2 unit elevator passenger dengan daya 10,10 kw. Setelah mendapatkan hasil perhitungan daya yang dihasilkan regeneratif dari kedua motor elevator, maka dapat dihitung, daya total yang dikeluarkan oleh motor elevator saat motor melakukan pengereman regeneratif. - Total daya regeneratif pada motor elevator dengan daya 13,3 kw. Total S Reg = S Reg Beban 0 %+ S Reg Beban 100 % Total S Reg = 4734, ,65 = VA Total P Reg Motor 1 = 2 x 10,5 kva = 21 kva - Total daya regeneratif pada motor elevator dengan daya 10,1 kw. Total S Reg = S Reg Beban 0 %+ S Reg Beban 100 % Total S Reg = 4532, ,77 = 9096,73 VA Total P Reg Motor 2 = 2 x 9,1 kva = 18,2 kva 2.5. Perhitungan Daya yang Dikunsumsi Oleh Motor Kondisi dimana motor elevator mengkonsumsi daya listrik yaitu saat kondisi beban 0 % elevator berjalan turun, saat kondisi beban 50 % elevator berjalan naik ataupun turun dan saat kondisi beban 100 % elevator berjalan naik. Daya listrik yang dikonsumsi oleh motor elevator saat bekerja dapat dihitung. - Pada elevator dengan motor 1 berdaya 13,3 kw daya yang dikonsumsi sebesar. Daya Total = ( S Run saat beban 0 % elevator ) + (S start saat beban 50 % elevator + S start saat beban 50 % elevator ) + (S Run saat beban 100% elevator ) P Total = (14.003,22) + (2903, ,7 ) + (14.229,19) = 34,48 kva Tabel 4.6 Hasil pengujian dan perhitungan daya pada motor 2 dengan daya 10,1 kw Car Load % kg Dir Motor Current Star t (A) Run (A) Source Voltage Start (V AC ) Run (V AC) Perhitungan Daya (W) Perhitungan Daya Semu (kva) P Start P Run S Start S Run S Reg (kva) Up 8,7-15, ,61 5,83 1,73 6,27 4,53 Dn 28,5 21, ,26 9,88 8,89 10,63 Up 11,3 3, ,1 2,29 1,23 2,47 1,33 Dn 10,4 3, ,3 2,08 1,32 2,23 1, Up 32,7 22, ,69 10,23 10,42 10,99 31

37 - Pada elevator dengan motor 2 berdaya 10,1 kw daya yang dikonsumsi sebesar. Daya Total = ( S Run saat beban 0 % elevator ) + (S start saat beban 50 % elevator + S start saat beban 50 % elevator ) + (S Run saat beban 100% elevator ) P Total = (10.625,096) + (2466, ,66) + (10.985,91) = 26,31 kva P Total 2 = 2 unit elevator X 26,31 kva = 52,62 kva 2.6. Analisis Dari hasil pengujian yang dilakukan di lapangan dapat diperhitung daya listrik yang dikonsumsi oleh motor elevator untuk beroperasi dan motor elevator mensuplai daya listrik ke jala-jala listrik gedung. Dari hasil perhitungan daya motor elevator dapat dianalisis: 1. Saat kondisi beban sangkar elevator lebih ringan dibandingkan dengan bandul pemberat (counterweight) dan dimana kondisi sangkar bergerak naik keatas dari lantai dasar menuju ke lantai teratas. Motor elevator mengalami proses pengereman regeneratif yang bertujuan untuk menjaga kecepatan tidak melebihi kecepatan normal elevator. Pada saat itu menghasilkan daya regeneratif sementara yang dapat disalurkan kembali ke jala jala listrik gedung. Pada motor 1 menghasilkan daya regeneratif sebesar 21 kva dan pada motor 2 menghasilkan daya regeneratif sebesar 18,2 kva. 2. Saat kondisi dimana motor elevator mengkonsumsi daya listrik yaitu: - saat kondisi beban 0 % elevator berjalan turun. - saat kondisi beban 50 % elevator berjalan naik ataupun turun. - Saat kondisi beban 100 % elevator berjalan naik. Jumlah daya yang dibutuhkan pada motor 1 sebesar 68,96 kva dan pada motor 2 dibutuhkan daya sebesar 52,62 kva. 3. SIMPULAN Setelah proses pengujian, pengukuran dan analisa data diatas, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: - Proses pengereman regeneratif pada sistem kinerja motor elevator membuat pemakaian daya listrik lebih efisien. - Sampel motor ke 2 lebih efisien dalam melakukan proses regeneratif dibandingkan sempel motor ke 1. - Pada sempel motor ke 1 menghasilkan daya regeneratif sebesar 23 % dari jumlah total daya yang digunakan. - Pada sempel motor ke 2 menghasilkan daya regeneratif sebesar 26 % dari jumlah total daya yang digunakan. - Pengereman regeratif pada 2 motor dengan kapasitas yang berbeda telah diperoleh hasilnya, masing-masing pada pada motor berdaya 26,6 kw menghasilkan daya sebesar 18,2 kw dan pada motor berdaya 20,2 kw menghasilkan daya sebesar 16,8 kw. DAFTAR PUSTAKA [1] Chapman, Stephen J Electric Machinery Fundamental. New York : Higher Education. [2] Kadir, Abdul Mesin Sinkron. Jakarta: Djambatan. [3] Rashid, H. Muhammad Elekronika Daya. Jakarta: PT Prenhallindo. [4] Djatmiko, Istanto W Elektronika Daya. Yogyakarta: Universitas Negeri Yogyakarta. [5] Mislan, Dwi Aryono Pemakaian Timer Pada Pengereman Dinamik Motor Induksi Rotor Sangkar Tiga Phasa. Surabaya : Universitas Negeri Surabaya. [6] Dity, Deny Faturrahman Perancangan Dan Implementasi Sistem Pengereman Regeneratif Pada Mobil Listrik Dengan Penggerak BLDC Menggunakan Kontrol Logika Fuzzy. Bandung : Universitas Telkom. [7] Sofian, Edy Studi Bentuk Rotor Magnet Permanen Pada Generator Sinkron Magnet Permanen Fluks Aksial Tanpa Listrik Stator. Depok: Universitas Indonesia. [8] Wulansari, Nieke Pengendali Tegangan DC Link Pada Pengereman Regeneratif Motor Induksi Tiga Fasa. Depok : Universitas Indonesia. [9] Team, Training Center KDM Drive Special Technology. Hyvinkaa : Kone Corporation. [10] Team, Training Center KDM System For Mini Space Installation. Hyvinkaa : Kone Corporation. 32

38 ANALISIS PERBAIKAN FAKTOR DAYA UNTUK MEMENUHI PENAMBAHAN BEBAN 300 kva TANPA PENAMBAHAN DAYA PLN 1. Ir. H. Mohammad Amir., M.Eng 2. Aji Muharam Somantri Konsentrasi Teknik Tenaga Listrik, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Institut Sains & Teknologi Nasional Jl. Moch Kahfi II, Srengseng Sawah, Jagakarsa, Jakarta Selatan, ajimuharamsomantri@ymail.com Abstrak Permasalahan yang terjadi pada penelitian ini adalah banyaknya beban-beban induktif yang diakibatkan oleh beban-beban yang terpasang. seperti penerangan dengan menggunakan lampu TL, motor listrik untuk menjalankan lift dan tenaga listrik untuk chiller. Kondisi ini membuat nilai faktor dayanya menjadi rendah, disisi lain total daya terpasang masih jauh di bawah kapasitas daya suplai PLN. Perhitungan besar daya reaktif dan kapasitas kapasitor bank yang sesuai dengan kebutuhan beban ini akan membantu meminimalkan nilai faktor daya yang rendah yang akan berpengaruh pada optimalisasi suplai tenaga listrik dan kenyamanan aktifitas operasional. Analisa pada penelitian ini sangat penting dilakukan untuk mengetahui berapa besar perbaikan faktor daya yang harus dipasang pada sistem tenaga listrik sehingga pembebanan daya terhadap kapasitas suplai PLN berada pada kondisi optimal. Dengan melakukan perbaikan faktor daya sebesar 565 kvar dapat menurunkan nilai daya reaktif dan meningkatkan nilai daya semu, sehingga total konsumsi daya semu dan reaktif hampir berada pada nilai yang sama dan penambahan daya baru dapat dilakukan tanpa penambahan suplai daya PLN. Kata kunci : Daya reaktif, Faktor daya, Kapasitor Bank. 33

39 Pendahuluan PT. Toyota Motor Manufacturing Indonesia adalah sebuah perusahaan otomotif internasional yang memproduksi assembly mobil dan service part baik untuk kebutuhan domestik maupun export. Total kapasitas produksi perbulan mencapai unit untuk mobil dan lebih dari service part diproduksi untuk kebutuhan domestik dan export. Untuk memenuhi kebutuhan listriknya, PT. Toyota Motor Manufacturing Indonesia disuplai oleh PLN dan mempunyai backup sumber daya sendiri berupa diesel generator. Area kebutuhan listrik ini terbagi menjadi dua bagian yakni Main Office area dan Manufacturing area. Dalam penelitian ini, penulis akan melakukan perhitungan dan analisis perbaikan faktor daya, analisis mengenai prinsip kerja dan pengaruh jenis beban yang dipasang terhadap kualitas listrik (tegangan, arus, power factor, rugi-rugi daya), persentase optimalisasi pemanfaatan daya, pengaruh terhadap denda daya reaktif bulanan serta analisis terhadap hal-hal yang harus diperhatikan dalam pemasangan kapasitor (seperti kondisi beban, lokasi pemasangan). Optimalisasi perbaikan faktor daya ini dilakukan dengan memasang kapasitor bank di sisi sumber dengan melakukan perhitungan dan analisis yang tepat guna mendapatkan nilai optimal untuk kapasitor yang akan dipasanag. Disamping untuk mengoptimalakan konsumsi daya aktif, penelitian ini bertujuan untuk menghitung dan menganalisa penambahan beban baru tanpa penambahan suplai baru dari PLN, sehingga menjadi lebih ekonomis dan efisien tanpa mengurangi kualitas energi listrik yang digunakan. Permasalahan Permasalahan dalam penelitian ini adalah Suplai daya PLN sebesar 1250 kva yang ada pada konstruksi lama tidak mampu menanggung penambahan beban baru sebesar 300 kva dikarenakan daya listrik PLN (kva) yang terpasang belum pada kondisi optimal, nilai cos dibawah 0.85 dan beban yang ada hampir mencapai batas arus yang diijinkan, sedangkan daya (kw) yang terpasang masih dibawah daya kontrak PLN. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah : 34

40 1. Mengoptimalkan konsumsi daya dengan melakukan kompensasi daya reaktif pada sistem kelistrikan gedung. 2. Menganalisa perbaikan faktor daya dengan menentukan nilai kapasitor bank yang akan dipasang. 3. Mengetahui pengaruh perbaikan faktor daya terhadap konsumsi total beban, arus dan daya yang terpasang. Lokasi Penelitian PT. Toyota Motor Manufacturing Indonesia 4. Perencanaan instalasi capacitor bank pada beban 860 kw/380v. Faktor Daya Faktor daya yang dinotasikan cos φ didefinisikan sebagai perbandingan antara arus yang dapat menghasilkan kerja didalam suatu rangkaian terhadap arus total yang masuk kedalam rangkaian atau dapat dikatakan sebagai perbandingan daya aktif (kw) dan daya semu (kva) (Rizal, 2012). Batasan masalah Agar penulisan skripsi ini lebih terarah dan tepat sasaran, maka penulis melakukan pembatasan masalah yaitu : 1. Pembahasan aplikasi kapasitor bank sebagai upaya untuk perbaikan faktor daya/ perhitungan koreksi faktor daya. 2. Perhitungan kompensasi daya reaktif yang dibutuhkan oleh PT. Toyota Motor Manufacturing Indonesia. 3. Perhitungan nilai kapasitor bank yang akan dipasang disimulasikan pada sistema distribusi jaringan dengan menggunakan bantuan ETAP 12.6 simulator. Gambar 1. Segitiga Daya Dimana : P : Daya Aktif ( kw ) Q : Daya Reaktif ( kvar) S : Daya Semu (kva) Hubungan ketiga jenis daya adalah sebagai berikut : S2 = P2 + Q2..(1) kva2 = kw2 + kvar2...(2) kw = kva Cos.. (3) kvar = kva Sin.. (4) 35

41 Kapasitor Daya Kapasitor terdiri dari dua pelat metal yang dipisahkan satu sama lain dengan bahan isolasi. Sistem penghantar kapasitor dibuat dari lapisan alumunium murni atau semprotan logam. Sistem dielektrik kapasitor dapat dibuat dari : 1. Keseluruhan dielektriknya dari kertas (kondensator kertas tissue), 2. Lapisan campuran kertas plastik, 3. Lapisan plastic dengan cairan perekat yang dipadatkan. Dalam kondisi di lapangan, kapasitor ini di desain dapat menahan kuat medan berkisar 15V per micron. Rugi dayanya berkisar antara 2,4 3,5 watt/kvar. daya reaktif untuk memperbaiki faktor daya dan tegangan, karenanya akan menambah kapasitas sistim dan mengurangi kehilangan energi. Dalam kapasitor seri, daya reaktif berbanding lurus dengan kuadrat arus beban, sedangkan pada kapasitor parallel, berbanding lurus dengan kuadrat tegangannya. Berikut adalah faktorfaktor yang mempengaruhi pemilihan kapasitor parallel dan seri. Perbaikan Faktor Daya Beban listrik gedung atau industri umumnya berupa beban induktif dengan faktor daya 80% tertinggal ( lagging ). Oleh karena itu, jenis beban seperti ini yang distribusi arusnya mengikuti terhadap tegangannya, seperti yang terlihat pada gambar 2.4. Cosinus dari sudut yang dibentuk antara arus dan tegangan terima (Vt) dikenal sebagai faktor daya (Power Factor). Gambar 2. Struktur Kapasitor Pemilihan Jenis Kapasitor Pemakaian kapasitor seri dan parallel pada sistem tenaga akan menimbulkan Gambar 3. Diagram Phasor Perbaikan faktor daya 36

42 Gambar 4. Segitiga Daya Perbaikan Faktor Daya Dengan Daya Aktif Tetap Bila faktor daya semula kita sebut Cos 1 dan diperbaiki menjadi Cos 2 maka besarnya kapasitor = Qc, dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan : Qc = P ( tan 1 - tan 2 ) kvar Dimana : Qc = Daya Reaktif ( kvar ) P = Daya Aktif ( kw ) Rencana Perbaikan Faktor Daya Berdasarkan rencana penambahan daya sebesar 300 kva yang telah dijelaskan pada permasalahan, secara perhitungan matematis daya PLN terpasang saat ini tidak mampu untuk mensuplai penambahan daya baru. Tabel 1. Kondisi Daya Awal No. Data Beban Total Daya 1 S max (PLN) 1250 kva 2 S terpakai (Bangunan 1131,64 kva Lama) Sisa Daya Tidak Terpakai kva Berdasarkan kondisi pada tabel diatas, maka penulis akan mencoba melakukan analisa perbaikan faktor daya dengan target nilai Cos sebagai berikut : 1 = Sudut fasa awal Tabel 2. Target Cos Perbaikan Faktor Daya Dengan Daya Semu Tetap Daya reaktif kapasitif (kvar) yang dipasok oleh kapasitor dalam rangka perbaikan faktor daya adalah Cos 2 = Qc Target Cos Target Cos Target Cos Target Nilai Cos 1 Target nilai faktor daya 1 (Cos 1) sebagai bahan analisa pertama 37

43 penulis menentukan nilai cos = 0.9 lagging. Tabel 3. Perhitungan Kompensasi Daya 1 Faktor Daya 1 Faktor Daya 2 (Lama) (Baru) 0.76 lagg 0.90 lagg Pengukuran Kondisi Beban Tertinggi ( Tabel 3 ) Cos 1 = 76% = 0.76 lagg Cos 2 = 90% = 0.90 lagg S = j735.5 = kva Sehingga : Q1 = P tan = P tan (arc cos ) = tan ( arc cos 0.76 ) = tan ( ) = kvar Faktor daya yang diinginkan = 0.90, maka perhitungannya menjadi : Q2 = P tan = P tan (arc cos ) = tan ( arc cos 0.90 ) = tan ( ) = kvar Sehingga nilai Qc yang digunakan untuk perbaikan faktor daya adalah : Qc = Q 1 Q 2 Qc = kvar kvar Qc = kvar 320 kvar Jika dilakukan perhitungan dengan pengurangan nilai cos, maka perhitungannya sebagai berikut : Tabel 4. Perbaikan nilai Faktor Daya Cos 1 Cos lagg 0.90 lagg Tan 1 Tan Dari tabel 4 diperoleh : = Tan 1 - Tan 2 = = 0.37 Sehingga Perbaikan faktor dayanya adalah : Qc = P x 0.65 Qc = x

44 Qc = kvar 320 kvar Target Nilai Cos 2 Perhitungan nilai Daya Semu (S) setelah perbaikan faktor daya : Target nilai faktor daya 2 ( Cos 2 ) sebagai bahan analisa kedua penulis menentukan nilai cos = 0.95 lagging. Tabel 5. Perhitungan Kompensasi Daya Faktor Daya 1 2 Faktor Daya 2 (Lama) (Baru) 0.76 lagg 0.95 lagg Pengukuran Kondisi Beban Tertinggi Dari perhitungan diketahui bahwa nilai faktor daya dari hasil pengukuran dan perhitungan pada beban kw menunjukan nilai rata-rata 0.76 lagging. Dengan menggunakan persamaan (3), diperoleh nilai daya reaktif kvar. Setelah dilakukan perbaikan nilai faktor daya menjadi 0.90, diperoleh Power Factor Correction sebesar 320 kvar. ( Tabel 5 ) Cos 1 = 76% = 0.76 lagg Cos 2 = 95% = 0.95 lagg S = j735.5 = kva Sehingga : Q1 = P tan = P tan (arc cos ) = tan ( arc cos 0.76 ) = tan ( ) = kvar Faktor daya yang diinginkan = 0.95, maka perhitungannya menjadi 39

45 Q2 = P tan = P tan (arc cos ) = tan ( arc cos 0.95 ) = tan ( ) Sehingga Perbaikan faktor dayanya adalah : Qc = P x 0.53 Qc = x 0.65 = kvar Sehingga nilai Qc yang digunakan Qc = kvar 456 kvar untuk perbaikan faktor daya adalah : Qc = Q 1 Q 2 Perhitungan nilai Daya Semu (S) setelah perbaikan faktor daya : Qc = kvar kvar Qc = kvar 455 kvar Jika dilakukan perhitungan dengan pengurangan nilai cos, maka perhitungannya sebagai berikut : Tabel 6. Perbaikan nilai Faktor Daya Cos 1 Cos lagg 0.95 lagg Tan 1 Tan Dari tabel 4.8 diperoleh : = Tan 1 - Tan 2 = = 0.53 Berdasarkan perhitungan diatas dapat diketahui bahwa nilai faktor daya dari hasil pengukuran dan perhitungan pada beban kw menunjukan nilai rata-rata 0.76 lagging. Dengan menggunakan persamaan (3) dan perbaikan faktor daya menjadi 0.95, diperoleh nilai daya reaktif

46 kvar dengan nilai Power Factor Correction sebesar 455 kvar. = tan ( ) = kvar Faktor daya yang diinginkan = 0.98, Target Nilai Cos 3 Target nilai faktor daya 3 ( Cos 3 ) sebagai bahan analisa ketiga penulis menentukan nilai cos = 0.98 lagging. Tabel 7. Perhitungan Kompensasi Daya 3 Faktor Daya 1 Faktor Daya 2 (Lama) (Baru) 0.76 lagg 0.98 lagg Pengukuran Kondisi Beban Tertinggi ( Tabel 7 ) Cos 1 = 76% = 0.76 lagg Cos 2 = 98% = 0.98 lagg maka perhitungannya menjadi : Q2 = P tan = P tan (arc cos ) = tan ( arc cos 0.98 ) = tan ( ) = kvar Sehingga nilai Qc yang digunakan untuk perbaikan faktor daya adalah : Qc = Q 1 Q 2 Qc = kvar kvar Qc = kvar 560 kvar Jika dilakukan perhitungan dengan pengurangan nilai cos, maka perhitungannya sebagai berikut : Tabel 8. Perbaikan nilai Faktor Daya S = j735.5 = kva Sehingga : Q1 = P tan = P tan (arc cos ) = tan ( arc cos 0.76 ) Cos 1 Cos lagg 0.98 lagg Tan 1 Tan Dari tabel 8 diperoleh : 41

47 = Tan 1 - Tan 2 = = 0.65 Sehingga Perbaikan faktor dayanya adalah : Qc = P x 0.65 Qc = x 0.65 diperoleh nilai daya reaktif kvar. Setelah dilakukan perbaikan nilai faktor daya menjadi 0.98, diperoleh Power Factor Correction sebesar 560 kvar. Setelah dilakukan analisa perhitungan perbaikan faktor daya dapat Qc = kvar 560 kvar diketahui nilai perbaikan faktor daya Perhitungan nilai Daya Semu (S) setelah perbaikan faktor daya : yang dibutuhkan adalah sebagai berikut : Tabel 9. Total Perhitungan & perbandingan perbaikan faktor daya Perbaikan Pf Correction Faktor Daya Cos 1 (0.76) - Cos 1 (0.90) Cos 2 (0.95) Cos 3 (0.98) 320 kvar 455 kvar 560 kvar Dari perhitungan dapat diketahui bahwa nilai faktor daya dari hasil pengukuran dan perhitungan pada beban kw menunjukan nilai rata-rata 0.76 lagging. Dengan menggunakan persamaan (3), Perhitungan Instalasi Kapasitor Bank Setelah menentukan target nilai cos baru menjadi 0.95 lagging, langkah selanjutnya adalah melakukan analisa 42

48 perbandingan metode instalasi kapasitor Qc = Q 1 Q 2 bank Instalasi Kapasitor Bank Terpusat ( Global Compensation ) Qc Qc = 910,56 kvar 349,95 kvar = kvar 565 kvar Jika dilakukan perhitungan Pengukuran Kondisi Beban Lama ditambah beban baru Cos 1 = 76% = 0.76 lagg Cos 2 = 95% = 0.95 lagg S = j = kva Sehingga : Q1 = P tan dengan pengurangan nilai cos, maka perhitungannya sebagai berikut : Tabel 10. Perbaikan nilai Faktor Daya Cos 1 Cos lagg 0.95 lagg Tan 1 Tan = P tan (arc cos ) = tan ( arc cos 0.76 ) = tan ( ) = kvar Faktor daya yang diinginkan = 0.95, maka perhitungannya menjadi : Q2 = P tan = P tan (arc cos ) = tan ( arc cos 0.95 ) Dari tabel 4.20 diperoleh : Tan 1 - Tan 2 = = 0.53 Sehingga Perbaikan faktor dayanya adalah : Qc = P x 0.53 Qc = x 0.53 = tan ( ) = 349,95 kvar Sehingga nilai Qc yang digunakan untuk perbaikan faktor daya adalah : Qc = kvar 565 kvar 43

49 SIMPULAN Dari perhitungan dan analisis yang telah dilakukan pada bab IV, maka dapat diambil beberapa simpulan diantaranya: 1. Usaha perbaikan faktor daya dari 0,76 lagging menjadi 0,95 lagging dapat mengatasi dan menanggung penambahan beban baru sebesar 300 kva dengan tanpa melakukan penambahan suplai daya dari PLN. 2. Perbaikan faktor daya menjadi 0.95 lagging membutuhkan kapasitor bank untuk kompensasi daya reaktif sebesar 565 kvar. Namun dikarenakan kapasitas kapasitor bank yang ada dipasaran rata-rata sebesar 50 kvar, maka kapasitor bank yang akan dipasang menjadi 600 kvar yang dipasang sebanyak 12 step dengan nilai kapasitor masingmasing step sebesar 50 kvar. 3. Perbaikan faktor daya dari 0,76 lagging menjadi 0,95 lagging dapat menurunkan nilai arus total sebesar 20 %, dari total konsumsi arus 1683 A menjadi 1347 A. DAFTAR PUSTAKA [1] Basri, Hasan. Ir.. Sistem Distribusi Daya Listrik. Jakarta: Desember, [2] A.Salam, Abdelhaay. Electric Distribution System. Willey Publication [3] Abdillah, Margiono. Kapasitor Bank Untuk Jaringan Listrik. YKT Pontianak [4] Tohir, Toto, ST., MT. Analisa Sistem Tenaga Politeknik Negeri Bandung [5] Hayt, William H. Kemmerly, Jack E. Durbin, Steven M.., Rangkaian Listrik Jilid 1, Erlangga. Jakarta [6] Al Naseem, Osamaa. A. Impact Of Power Factor Correction In The Electrical Distribution System. Journal. Kuwait University [7] Tiwari, Anant Kumar. Automotive Power Factor Correction Using Capacitor Bank. Journal. Insttitu Science and Technology Bilaspur. February

50 MANAJEMEN TRAFIK PADA SISTEM GSM DENGAN METODE LAYERING Traffic Management for GSM System by Layering Method Mufti Gafar & Zainal Arifin Prodi Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Sains Dan Teknologi Nasional Jakarta / Abstrak: Optimalisasi dengan cara perubahan parameter layering adalah salah satu solusi untuk manajemen trafik pada sistem GSM dual band. Daerah studi kasus yang akan diteliti adalah semua BTS dalam cakupan BSC fb_supratman di wilayah Bengkulu Sumatera Selatan dengan operator Telkomsel dan Teknologi perangkat Nokia. Dengan total jumlah cellnya terdiri dari : 69 Makro GSM1800, 96 Makro GSM900 dan satu Indoor GSM1800. Parameter kinerja yang akan di bandingkan dalam penelitian ini meliputi TCH Traffic, TCH Blocking Rate, dan TCH Utilization Rate. Hasil dari analisa pada tugas akhir ini di harapkan akan mampu memberikan solusi dalam mengurangi TCH Blocking Rate serta mendistribusikan utilisasi cell secara lebih baik. Manajemen trafik dengan metode layering adalah melakukan perubahan parameter pada level cell. Parameter yang dilakukan perubahan antara lain parameter untuk cell selection dan reselection dan parameter untuk handover pada saat dedicated mode. Hasil yang didapatkan setelah dilaksanakan manajemen trafik adalah trafik pada GSM900 mengalami penurunan dari 2, erlang menjadi erlang. Sedangkan untuk band GSM1800 mengalami kenaikan dari 1235 erlang menjadi 1356 erlang. Jika dijumlahkan total traffic (GSM900 ditambahkan dengan GSM1800) didapatkan hasil pengukuran dari 3, erlang menjadi 3, erlang. Adapun untuk inikator kinerja adalah TCH Traffic mengalami kenaikan sebesar 1,27%, TCH Blocking Rate sebesar 2.94% dan TCH Utilization sebesar 14,09%. Kata kunci: GSM, BTS, Dual Band, Trafik, Utilization, Blocking Abstract : Optimize by network layering parameter changing is one of solution for traffic sharing on dual band GSM network. Regional case studies that already examined are all base stations in the BSC fb_supratman in Bengkulu region of South Sumatra with operator Telkomsel and Nokia vendor Technology. Total numbers of cell are: 69 Macro of GSM1800, 96 Macros of GSM900 and one of GSM1800 Indoor. Performance parameters that will be compared in this study include TCH Traffic, TCH Blocking Rate and TCH Utilization Rate. The results of the analysis in this final project is expected to be able to provide solutions to reduce TCH Blocking cell utilization rate and distribute them better. Traffic management by layering method is change parameters cell level. Parameters that do change among other parameters for cell selection and re-selection and handover parameters for the time dedicated mode. The results obtained after execution of management traffic is traffic on the GSM900 decreased from 2, erlang 1, erlang. GSM1800 band increased from 1,235 erlang into 1,356 erlang. If the sum of total traffic (GSM900 and GSM1800) obtained from the measurement results from 3, erlang into 3, erlang. The key performance indicator is increased by 1.27%, TCH Blocking Rate by 2.94% and TCH Utilization is improved 14.09%. Keywords: GSM, BTS, Dual Band, Traffic, Utilization, Blocking 45

51 1. Pendahuluan Sistem komunikasi semakin berkembang dengan banyaknya pengguna yang menghendaki terjaminnya kontinuitas hubungan telekomunikasi, tidak terbatas saat pemakai dalam keadaan diam ditempat juga ketika mereka dalam keadaan bergerak. Untuk itu lahirnya komunikasi bergerak dimana pengguna komunikasi tidak lagi terbatas oleh ruang gerak merupakan solusi yang baik untuk menjamin kontinuitas hubungan komunikasi yang saat ini sangat penting. Setiap penyedia layanan (service provider) jaringan komunikasi bergerak, termasuk jaringan GSM, berusaha memberikan pelayanan yang terbaik. Akan tetapi, seringkali ditemukan berbagai permasalahan pada jaringan tersebut. Salah satu permasalahan utama ialah kualitas panggilan suara yang kurang bagus. Hal ini selain merugikan pelanggan juga penyedia jaringan GSM yang bersangkutan. Indikatorindikator yang menunjukkan terjadinya permasalahan yang berkaitan dengan kualitas panggilan antara lain terjadinya dropped call, blocked call, kegagalan handover (handover failure), dan sebagainya. Analisa dan manajemen trafik pada jaringan GSM diharapkan dapat membantu mengatasi permasalahan- ahan permasalahan yang dihadapi oleh operator serta peningkatan pelayanan yang dihadapi oleh operator serta pelayanan yang dirasakan oleh pelanggan. Ada beberapa metode yang digunakan dalam rangka peningkatan kualitas jaringan pada GSM, antara lain penambahan kapasitas jaringan, optimalisasi database parameter, percepatan perbaikan dan pencegahan terjadinya gangguan pada perangkat, optimalisasi coverage, pembagian trafik antar jaringan (traffic sharing) dan manajemen trafik dengan layering pada sistem multi band. 2. Deskripsi Pembahasan 2.1. GSM Network GSM (Global System for Mobile Communication) merupakan standar internasional untuk komunikasi seluler digital pada rentang penggunaan frekuensi MHz untuk band GSM900 dan MHz untuk GSM1800 yang digunakan secara luas saat ini. Konsep layanan seluler itu sendiri ialah penggunaan transmitter daya rendah dengan pembagian rentang frekuensi yang dapat digunakan ulang (reuse) dalam cakupan geografis tertentu. Gambar 1. adalah arsitektur jaringan GSM, terdiri beberapa sub-system yaitu mobile station (MS), Base Station Subsystem (BSS) yang terdiri dari BSC dan BTS, Networking Switching System (NSS) yang terdiri dari MSC, VLR, HLR, EiR dan Auc serta Operation and Support Subsystem (NMC/OMC) Mobile Station Mobile system (MS) merupakan perangkat komunikasi pada sisi pelanggan. Fungsi utama MS sebagai transmit dan receive data dan suara pada air interface dalam sistem GSM. MS menunjukkan fungsi pengolahan sinyal yaitu digitizing, encoding, error protecting, encrypting dan modulasi pada pentransmisian sinyal dan menerima sinyal dari BTS. Gambar 1 Arsitektur Jaringan GSM Base Station Subsystem Base Station Subsystem (BSS) merupakan bagian dari arsitektur GSM yang menghubungkan antara MS dengan NSS. BSS berfungsi sebagai pengirim dan penerima sinyal radio baik dari maupun menuju mobile station (MS). BSS yang biasanya dikenal sebagai radio subsystem adalah penyedia dan pengatur transmisi radio dari sistem selular Network Switching Subsystem Network Switch Subsystem (NSS) berfungsi sebagai pengendalian dan control switch pada BSS, mengoneksikan antar user dalam sebuah jaringan ataupun menuju jaringan lainnya (misalnya dengan PSTN) Operation and Support Subsystem Operation and Support Subsystem (OSS) digunakan untuk melakukan remote monitoring dan manajemen jaringan. Pada OSS terdapat Operation and Monitoring Center (OMC) yang berfungsi melakukan monitoring unjuk kerja jaringan dan melakukan konfigurasi remote dan pengaturan aktivitas kesalahan seperti alarm pada jaringan GSM Konsep Kanal pada Jaringan GSM Pada jaringan GSM kanal terdiri dari 2 jenis yaitu : a. Kanal Fisik (Physical Channel) Kanal fisik memiliki lebar pita tertentu, dengan rate tertentu yang disediakan untuk mengirim informasi (suara atau data) maupun informasi kontrol kanal fisik didefinisikan sebagai suatu timeslot. b. Kanal Logic (Logical Channel) Kanal Logic adalah tipe data yang dilewatkan pada kanal fisik baik berupa data trafik, maupun data kontrol dan signaling. Kanal logic berfungsi untuk membawa trafik dan control, dengan fungsi yang berbeda untuk tiap kanal logic yang berbeda Control Channel [2] Control channel merupakan kanal logic yang digunakan untuk manajemen komunikasi, mobility dan resource (koreksi frekuensi dan sinkronisasi). Control channel terbagi 3 yaitu Broadcast Channel (BCH), Common Control Channel (CCCH) dan Traffic Channel (TCH) Parameter Kinerja Pada Sistem GSM Sangat penting untuk mengetahui parameter kinerja suatu jaringan GSM. Dengan nilai kinerja yang didapatkan bisa dilakukan kegiatan optimalisasi untuk meningkatkan parameter kinerjanya. Parameter kinerja yang utama antara lain TCH Traffic Carried, TCH Blocking Rate dan TCH Utlization Rate TCH Traffic Carried Dapat didefinisikan sebagai jumlah dari data atau banyaknya pesan (messages) pada suatu sirkit selama suatu periode waktu tertentu. Pengertian TCH traffic carried disini termasuk hubungan antara kedatangan panggilan (call) ke perangkat telekomunikasi dengan kecepatan perangkat tersebut memproses panggilan sampai berakhir. Satuan TCH Traffic Carried adalah Erlang. Satu erlang sama berarti menunjukan pendudukan kanal selama 60 menit TCH Blocking Rate TCH Blocking Rate adalah probabilitas (peluang) panggilan ditolak (diblok) selama periode waktu tertentu untuk mendapatkan TCH. Secara sederhana pengertiannya adalah sebagai berikut, untuk TCH blocking rate sebesar 2% berarti dalam 100 panggilan akan terdapat 2 panggilan yang tidak mendapatkan TCH atau di blok oleh sistem. TCH Blocking Rate umumnya dihitung saat jam sibuk. Dengan mendapatkan profil parameter kinerja pada saat jam sibuk bisa dijaminkan bahwa diluar waktu tersebut layanan yang 46

52 dirasakan pelanggan lebih baik TCH Utilization Rate TCH utilization Rate merupakan indikator seberapa besar dan efisien trafik pada jumlah kanal tertentu dalam sitem jaringan. TCH utilization secara relatif berkorelasi dengan TCH blocking. Semakin tinggi TCH utilization akan semakin tinggi pula kemungkinan TCH mengalami blocking. Untuk perhitungan TCH utilization adalah dengan persamaan sebagai berikut: TCH utilization Rate = 100% x (traffic carried) / (traffic offered) TCH offered dengan menggunakan standar GoS yang ditetapkan, untuk tugas akhir ini menggunakan nilai 2% untuk TCH Dedicated Mode Dedicated mode adalah saat dimana MS melakukan komunikasi setelah jaringan memberikan satu kanal traffic (TCH) ke MS dan MS bisa mengadakan komunikasi, SACCH akan tetap menyertai TCH pada dedicated mode untuk mengawasi pergerakan dan status proses komunikasi yang terjadi. Jika MS bergerak dari satu daerah ke daerah lain dan kebetulan terdapat BTS yang berlainan pula dan jika tingkatan dan kualitas sinyal yang diterima MS sudah turun di bawah ambang batas yang diperbolehkan, maka MS harus berpindah dari BTS yang melayani sekarang ke BTS yang mempunyai kuat sinyal atau kualitas sinyal yang lebih baik. Proses ini disebut dengan handover Penentuan Level Sinyal Terima Untuk menentukan level sinyal terima, faktor-faktor yang mempengaruhi adalah daya pancar, rugi-rugi lintasan (pathloss), penguatan (gain) serta redaman dari antena pengirim maupun penerima. Faktor tipe daerah yang menggambarkan kepadatan bangunan juga akan mempengaruhi rugi-rugi lintasan sehingga pada akhirnya mempengaruhi kuat sinyal yang diterima. Salah satu model perkiraan pathloss untuk daerah urban dapat dipergunakan adalah model standar okumura-hatta [1]: PL = A + B log(d) + C.. (2.1) A = log(fc) log(hb) a(hm).. (2.3) B = log(hb) (2.4) Untuk kota kecil, perhitungan yang dipergunakan adalah sebagai berikut: a(hm) = (1.1 log(fc) 0.7)hm (1.56 log(fc) 0.8)..... (2.5) C = (2.6) Untuk kota Metropolotian, perhitungan yang dipergunakan adalah sebagai berikut: A(hm) = 8.29(log(1.54hm)2 1.1 for f 200 MHz.(2.7) A(hm) = 3.2(log(11.75hm) for f 400 MHz (2.8) C= (2.9) Untuk suburban, perhitungan yang dipergunakan adalah sebagai berikut: C = 2[log(fc/28)] (2.10) Sedangkan untuk daerah rural, perhitungan yang dipergunakan adalah sebagai berikut: C = 4.78[log(fc)] log(fc) (2.11) fc adalah frekuensi kerja (MHz) d adalah Jarak antara BTS dan MS (km) hb adalah tinggi antenna (m) hm adalah tinggi MS (m) Rx Lev (dbm) Distance Vs Rx Level 8.5 Distance (Km) Gambar 2 Perbandingan level siyal terima pada GSM900 dan GSM GSM900 GSM1800 Gambar 2 adalah garfik perbedaan antara sinyal yang diterima oleh MS dari BTS dari lokasi yang sama dengan tinggi dan seting antena sama. Pada setiap jaraknya kurang lebih perbedaan sinyal terima antara GSM900 dan GSM1800 adalah 10 db dengan GSM900 lebih kuat. 3. Manajemen Tafik Pada Sistem GSM Dual Band 3.1 Konsep Layering Pada Sistem GSM Dengan adanya perbedaan alokasi frekuensi pada sistem GSM yaitu GSM900 dan GSM1800, akan mempengaruhi jangkauan cakupan wilayah untuk masing-masing band tersebut. Pada gambar 3.1 dijelaskan tentang konsep layering pada sistem GSM beserta strategy handovernya [2]. Pengertian layer adalah tingkatan luas jangkauan coverage dari masing-masing band. GSM900 dengan jangkauan cakupan paling besar berada pada layer paling atas, sedangkan untuk layer di bawahnya adalah GSM1800 dengan cakupan lebih kecil seperti yang tergambar pada gambar 3. Layer micro merupakan layer dimana cakupan layanannya sangat terbatas, misalnya untuk melayani wilayah jalan yang padat trafik ataupun indoor (di dalam gedung). GSM900 dengan jangkauan cakupan paling besar berada pada layer paling atas, sedangkan untuk layer di bawahnya adalah GSM1800 dengan cakupan lebih kecil. Layer micro merupakan layer dimana cakupan layanannya sangat terbatas, misalnya untuk melayani wilayah jalan yang padat trafik ataupun indoor (di dalam gedung). LayerMacroGSM900 LayerMacroGSM1800 LayerMicro Gambar 3 Konsep Layering Pada GSM dan Strategy Handover 3.2 Konsep Manajemen Trafik Optimalisasi jaringan dengan manajemen trafik adalah dengan mendistribusikan beban trafik ke cell-cell di lokasi yang sama atau di sekitarnya pada jaringan dual band (GSM900 dan GSM1800) sehingga bisa mengurangi beban trafik yang berlebihan yang cell-cell tertentu. Hal ini dapat dilakukan dengan memindahkan koneksi trafik baik yang sedang idle maupun yang sedang aktif ke cell tetangga yang mempunyai kanal trafik yang 47

53 sedang tidak terpakai atau bisa dari cell-cell yang mempunyai utilisasi trafik tinggi ke utilisasi trafik rendah. Beban trafik pada sebuah cell seringkali menjadi sangat tinggi pada saat-saat tertentu dalam waktu singkat. Jika pada suatu saat sebuah cell mempunyai beban trafik tinggi, mungkin pada saat yang sama cell yang lain mempunyai beban trafik yang rendah. Sehingga pada sebuah jaringan dual band GSM perlu dilakukan optimasi untuk bisa menurunkan resiko jumlah trafik yang tidak bisa dilayani. Gambar 4 Proses Manajemen Trafik Pada Jaringan Dual Band Proses manajemen trafik secara umum dijelaskan pada gambar 3 [2], proses awal terjadinya trafik adalah pada saat kondisi idle mode. Pada posisi ini manajemen distribusinya dapat dilakukan dengan menggunakan parameter C1/C2. Untuk proses call setup adalah proses pada saat MS melakukan permintaan kanal, dalam hal ini masih tahap pensinyalan. Adapun untuk manajemen trafiknya menggunakan parameter Direct Access to Desired Layer.Band. Setelah pengguna tersambung dengan lawn bicara, kondisi ini disebut dengan In Call. Parameter yang digunakan untuk manajemen trafiknya adalah Umbrella or PBGT HO, FMMS Detect, Advance Multilayer Handling, Adjacent Cell Priorities & Load Factor dan DB MS not allowed to access IUO Super Layer Pengaturan Jaringan Pada Idle Mode C1 dan C2 kriteria dapat digunakan untuk memaksa mobile station dual band (MS) untuk memonitor di cell tertentu ketika ponsel berada dalam modus siaga. Parameter C2 dapat digunakan, misalnya, untuk memaksa dual band MSS mendukung GSM1800 cell dalam modus siaga, meskipun mereka mungkin memiliki tingkat kekuatan sinyal lebih rendah dari GSM900. Dengan menggunakan C2 bahwa offset akan menjadi tetap nilainya. Hal ini dapat mengakibatkan pada saat bergerak MS tidak menduduki GSM900 meskipun jauh lebih baik, dan mungkin kosong. Hal ini bisa jadi menyebabkan kurangnya dari kualitas panggilan yang optimal. Masalah seperti ini dapat dihindari sebagian dengan menetapkan nilai yang cukup tinggi untuk tingkat akses minimum untuk cell Pengaturan Jaringan pada Dedicated Mode Pada kondisi dedicated mode, proses untuk melakukan traffic sharing adalah dengan mengoptimalkan handover. Semua jenis handover di perangkat Nokia dapat digunakan untuk mentransfer transaksi antar band. Handover yang paling cocok sangat tergantung pada struktur jaringan untuk setiap kasusnya. Beberapa jenis handover disarankan adalah: Umbrella handover dapat digunakan untuk memindahkan trafik dari GSM900 ke GSM1800 Band, karena hal ini hanya memperhitungkan kinerja dalam cell target. Jika memenuhi kriteria yang ditentukan (ambang batas dari cell target), serah terima dilakukan. Negative power budget handover juga dapat digunakan untuk memindahkan trafik dari GSM900 ke GSM1800. Jika algoritma Fast Moving digunakan untuk mengarahkan trafik dari GSM900 ke microcell, umbrella handover algoritma handover tidak dapat digunakan dan negative handover adalah satu-satunya solusi yang mungkin. Setelah panggilan pada band GSM1800, harus diusahan untuk tetap terjaga di sana, jika mungkin. Hal ini paling baik dilakukan oleh yang normal handover (yaitu, panggilan disimpan dalam cell terkuat). Metode yang sama digunakan dalam GSM900 Band. Mengurangi jumlah handover pada saat kualitas sinyak baik memperbesar kemungkinan untuk tidak terjadi terputusnya panggilan. Dan begitu juga terjadi sebaliknya. Panggilan dapat dikembalikan ke band GSM900 dengan tingkat sinyal / kualitas / gangguan (Handover Radio Resource) handover. Prioritas dapat digunakan dengan HO Radio Resource untuk memberikan prioritas yang lebih tinggi untuk GSM1800 atau microcell. MS Speed Detection atau Fast Moving MS dapat digunakan untuk mengarahkan trafik bergerak lambat ke microcell dan untuk menjaga ponsel bergerak cepat di cell makro. Power Budget Handover (PBGT), handover berikut biasanya digunakan untuk menjaga panggilan dalam satu band. Idenya adalah untuk menjaga MS di cell terkuat. Dalam sebuah jaringan standar, yang tidak diinginkan serah terima PBGT berturut-turut antara sumber dan cell target dihindari dengan menggunakan margin positif. Namun, margin negatif dapat digunakan untuk konfigurasi multilapisan khusus, misalnya ketika bergerak lalu lintas dari GSM900 ke GSM1800. Handover PBGT harus dinonaktifkan dari GSM1800 ke GSM900 dalam hal ini (margin PBGT tinggi). Dengan menyeimbangkan parameter handover antar setiap band dimungkinkan untuk menyeimbangkan beban trafik di masing-masing band. Untuk strategi handover di area yang menjadi pengamatan cukup komplek dengan beberapa jenis handover diaktifkan. Beberapa Jenis handover ini bisa menyebabkan handover pingpong dan juga menyebabkan distribusi trafik tidak seimbang antara GSM900 & GSM1800. Perilaku MS adalah acak dan karenanya handover tidak dapat diprediksi dengan strategi saat ini. Sebuah strategi sederhana untuk handover diperlukan untuk memindahkan trafik ke band GSM1800 dan pada akhirnya untuk meningkatkan kinerja jaringan. Jenis handover yang diaktifkan sebelum pelaksanaan optimalisasi: a. Power budget handover - di lapisan yang sama b. Level handover digunakan untuk antar lapisan c. Quality handover - antar lapisan d. Slow Moving MS handover - dari atas ke lapisan bawah Level Handover ditemukan menyebabkan pergeseran trafik dari GSM1800 ke GSM900 dan menghasilkan Ping-Pong handover antar lapisan. Hal ini mengakibatkan lebih banyak lalu lintas pada jaringan GSM900 dibandingkan dengan GSM1800 berdasarkan kapasitas. Gambar 5 menjelaskan tentang strategi handover yang ada pada saat data diambil. Pada sistem dual band ini dibagi menjadi empat layer yaitu layer makro GSM900 (MG), makro GSM1800 (MD), micro outdoor GSM1800 (OD) dan indoor GSM900/GSM1800 (IG/ID). Panah hitam menunjukan handover dengan power budget, sedangkan panah merah menunjukan handover dengan quality level. Gambar 5 Strategi Handover dengan Layering 48

54 3.3 Pemilihan Daerah Studi Kasus Wilayah studi kasus yang digunakan pada tugas akhir ini adalah wilayah Bengkulu. Secara geografis pusat kota Bengkulu. Secara operasional area ini masuk ke area PT. Telkomsel Sumatra Bagian Selatan (Sumbagsel). Penyedia perangkat jaringan BTS untuk daerah tersebut adalah Nokia.. Sedangkan BSC yang akan dipilih adalah BSC fb_supratman seperti pada gambar 6. optimalisasi yang dilakukan adalah dengan melakukan standarisasi semua parameter. jika suatu cell berada pada kuadran II optimalisasi yang dilakukan adalah dengan melakukan standarisasi parameter untuk cell yaitu rxlevaccessmin dan menaikan nilai parameter untuk cellreselectoffset serta handover yaitu hotldlrxlevel dan hotlulrxlevel. Pada kuadran IV optimalisasi yang dilakukan adalah dengan melakukan standarisasi parameter untuk cell yaitu rxlevaccessmin dan mengurangi nilai parameter untuk cellreselectoffset serta handover yaitu hotldlrxlevel dan hotlulrxlevel. Tabel 1 Optimalisasi untuk setiap kuadran Parameter Object rxlevaccessmin Cell cellreselectoffset hotldlrxlevel Handover hotlulrxlevel Kuadran I II III IV Standarisasi Standarisasi Standarisasi Standarisasi Parameter Parameter Parameter Parameter Standarisasi Menaikan nilai Mengurangi nilai Parameter Mengurangi nilai Standarisasi Standarisasi Menaikan nilai Parameter Parameter Mengurangi nilai Standarisasi Standarisasi Menaikan nilai Parameter Parameter Mengurangi nilai Gambar 6 Peta Cakupan Wilayah BSC fb_supratman 3.5 Metode Layering Metode layering yang di gunakan adalah berdasarkan TCH Blocking dan TCH Utilization dengan data yang diambil melalui OSS maupun juga dengan perhitungan. Metode layeringyang dipakai secara umum untuk prosesnya mengacu pada tabel 1. Adapun untuk BTS yang akan dilakukan perubahan parameter dalam rangka kegiatan optimalisasi adalah sesuai pada lampiran A. Total jumlah cellnya terdiri dari : 69 Makro GSM1800, 96 Makro GSM900 dan satu Indoor GSM Menentukan Nilai Parameter Jaringan Gambar 7 adalah kuadran untuk menentukan sebuah cell berada di posisi nilai TCH blocking rate dan TCH utilization. Sebagai contoh pada Kuadran I, kinerja cell yang terukur mempunyai TCH blocking rate yang tinggi dan TCH utization rendah. kuadran II adalah posisi dimana suatu cell dengan kinerja perfomansi TCH blocking rate dan TCH utilization rate rendah. Kuadran III, kinerja cell yang terukur mempunyai TCH blocking rate yang rendah dan TCH utization tinggi. kuadran IV adalah posisi dimana suatu cell dengan kinerja perfomansi TCH blocking rate dan TCH utilization rate tinggi. Gambar 7 Kuadran TCH Blocking Rate vs Utilization Adapun untuk optimalisai yang dilakukan bisa dijelaskan sesuai pada tabel 3.1. Sebagai contoh pada pada tabel tersebut jika suatu cell berada pada kuadran I optimalisasi yang dilakukan adalah dengan melakukan standarisasi parameter untuk cell yaitu rxlevaccessmin dan untuk handover yaitu hotldlrxlevel dan hotlulrxlevel. pada kuadran II Gambar 8 Flowchart manajemen trafik dengan metode layering Alur pada gambar 8 bisa dijelaskan sebagai berikut: 1. Pengambilan data kinerja jaringan melalui OSS. Adapun data kinerja yang diambil adalah TCH Traffic dan TCH Blocking. 49

55 2. Dari data TCH Traffic dan dengan jumlah kanal yang tersedia bisa dihitung TCH Utilization Rate. 3. Proses selanjutnya adalah dengan membandingkan data TCH Utilization yang terukur dengan threshold yang sudah ditetapkan. Pada tuga akhir ini threshold yang digunakan adalah 80%. 4. Jika cell tersebut adalah GSM1800 makan proses yang dilakukan optimalisasi sesuai dengan tabel 1, sedangkan jika cell tersebut adalah GSM900 proses yang dilakukan adalah standarisasi parameter. 5. Setelah dilakukan perubahan parameter, selanjutkan dilakukan pengambilan data yang sama seperti di awal. Data yang diambil dibandingkan dengan data awal untuk melihat apakah terjadi peningkatan kinerja. Jika kinerja meningkat proses selesai, jika terjadi sebaliknya perlu dilakukan proses dari awal lagi. 3.6 Implementasi Parameter Layering Proses implementasi pelaksanaan manajemen trafik dilakukan pada semua cell sesuai pada lampiran A. Adapun untuk proses pelaksaannya mengacu dengan alur sesuai gambar 8. Sehingga didapatkan perubahan parameter layering jaringan untuk BTS pada object cell dan handovernya. 3.7 Konfigurasi Pengukuran Selanjutnya untuk pengambilan data akan dilakukan pada performansi jaringan yang meliputi: 1. TCH Blocking Rate (%) 2. TCH Utilization Rate (%) 3. TCH Traffic (Erlang) Untuk data yang diambil, diolah dan dianalisa adalah data pada jam sibuk (busy hour). Hal ini dilakukan untuk mengetahui kinerja jaringan pada saat beban pada jaringan berada pada nilai tertinggi Pengukuran and Analisa TCH Traffic Pengambilan dan pengukuran nilai kinerja jaringan diambil pada saat jam tersibuk. Gambar 10 memperlihatkan total TCH Traffic berdasarkan masing-masing band (GSM900 dan GSM1800). Untuk GSM900 total TCH Traffic mengalami penurunan dari 2, erlang menjadi 1, erlang. Sedangkan total TCH Traffic untuk band GSM1800 mengalami kenaikan dari 1,235 erlang menjadi 1,356 erlang. Jika dijumlahkan total TCH traffic (GSM900 ditambahkan dengan GSM1800) didapatkan hasil pengukuran dari 3, erlang menjadi 3, erlang. Meskipun total TCH Traffic pada band GSM900 mengalami penurunan tapi total TCH Traffic untuk satu area tersebut mengalami kenaikan. GSM1800 GSM900 TCHTrafficSeb elumdansesudahimplementasi(erlang) GSM900 GSM1800 Sesudah Sebelum Gambar 10 Perbandingan TCH Traffic Sebelum dan Sesudah Implementasi Pada tabel 2 dijelaskan bahwa terjadi penurunan pada band GSM900 sebesar 3,94% dan kenaikan pada GSM1800 sebesar 9,80%. Akan tetapi secara total masih mengalami peningkatan sebesar 1,27% Tabel 2 Perubahan TCH Traffic per Band Band Perubahan GSM900 Turun 3.94% GSM1800 Naik 9.80% Total Naik 1.27% Gambar 9 Alur proses pengambilan dan pengolahan data OSS Pada gambar 4.1 dijelaskan alur proses pengambilan dan pengolahan data OSS. Pengambilan data meliputi data harian. Parameter tersebut akan di jadikan sebagai acuan dalam menganalisa performansi jaringan dual band sebelum dan setelah dilakukan kegiatan optimalisasi. Data yang akan diambil adalah data TCH Traffic dan TCH Blocking. 3.8 Pengukuran Hasil Analisa Kegiatan Seperti yang dijelaskan pada gambar 4.1 bahwa data untuk pengukuran hasil kegiatan ini diambil melauli OSS. Data yang diambil adalah data pada tanggal 12 Januari 2016 untuk melihat nilai kinerja jaringan sebelum kegiatan dan tanggal 19 Januari 2016 untuk melihat kinerja setelah dilakukan kegiatan manajemen trafik pada jaringan. Hasil kinerja jaringan ditentukan berdasarkan nilai pada total kinerja suatu wilayah, tidak berdasarkan sel per sel. Dari hasil diatas bisa di jelaskan bahwa manajemen trafik pada dual band dengan metode layering di BSC fb_supratman memberikan hasil yang positif yaitu kenaikan trafik pada jam sibuk sebesar 41,43 Erlang Pengukuran dan Analisa TCH Blocking Rate Untuk data TCH Blocking Rate sebelum dan sesuah pelaksanaan kegiatan bisa ditampilkan pada lampiran C. Gambar 4.3 memperlihatkan total TCH Blocking Rate berdasarkan masing-masing band (GSM900 dan GSM1800). Untuk GSM900 TCH Blocking Rate mengalami penurunan dari 5.82% menjadi 1.75%. Sedangkan untuk band GSM1800 mengalami penurunan dari 2.10% menjadi 0.71% erlang. 50

56 GSM1800 GSM900 TCHBlockingRateSebelumdanSesudahImplementasi(%) GSM900 GSM1800 Sesudah Sebelum Gambar 11 Perbandingan TCH Blocking Rate Sebelum dan Sesudah Implementasi Dari hasil implementasi bisa di jelaskan bahwa manajemen trafik pada dual band dengan metode layering di BSC fb_supratman memberikan hasil yang positif yaitu penurunan pada rata-rata TCH Blocking Rate pada jam sibuk sebesar 2.94%. Hal ini tentunya juga meningkatkan kualitas layanan yang dirasakan oleh pelanggan Pengukuran dan Analisa TCH Utilization Untuk data TCH Utilization sebelum dan sesuah pelaksanaan kegiatan bisa ditampilkan pada lampiran D. Gambar 4.3 memperlihatkan total TCH Utilization Rate berdasarkan masing-masing band (GSM900 dan GSM1800). Untuk GSM900 TCH Utilization mengalami penurunan dari 86.28% menjadi 55.88%. Sedangkan untuk band GSM1800 mengalami kenaikan dari 68.26% menjadi 73.25% erlang. GSM1800 GSM900 TCHU liza onratesebelumdansesudahimplementasi(%) GSM900 GSM1800 Sesudah Sebelum Gambar 12 Perbandingan TCH Utilization Sebelum dan Sesudah Implementasi Dari hasil yang didapatkan bisa dijelaskan bahwa manajemen trafik pada dual band dengan metode layering di BSC fb_supratman juga memberikan memberikan hasil yang positif yaitu penurunan pada rata-rata TCH Utilization pada jam sibuk sebesar 14,09%. Untuk memberikan dampak yang lebih baik lagi perlu dilakukan kegiatan optimalisasi dengan melaksanakan aktifitas tambahan seperti perubahan antenna setting untuk mendapatkan cakupan wilayah yang optimal dan sebaiknya dilakukan pengukuran lapangan (drive test) untuk mendapatkan hasil yang riil di lapangan. 4. Kesimpulan Berdasarkan pembahasan dan analisa pada makalah ini, dapat di simpulkan beberapa hal sebagai berikut : Manajemen trafik dengan metode layering berhasil cukup baik dengan adanya kenaikan indikator kinerja jaringan pada sistem dual band yaitu TCH Traffic sebesar 1,27%, TCH Blocking Rate sebesar 2.94% dan TCH Utilization sebesar 14,09%. Untuk implementasi di BSC fb_supratman menunjukan bahwa metode ini mampu memindahkan trafik dari GSM900 ke GSM1800 Perpindahan Trafik banyak terjadi pada kondisi idle mode atau pada saat melakukan call setup. Adanya kapasitas pada GSM1800 yang lebih besar dimungkinkan untuk memindahkan trafik baik pada kondisi idle mode maupun dedicated mode GSM1800 yang mempunyai jumlah alokasi frekuensi lebih besar (22.5 MHz) sehingga lebih diprioritaskan untuk menampung trafik lebih besar untuk mendapatkan kualitas yang lebih baik dibandingkan dengan GSM900 (7.5 MHz) 5. Daftar Istilah Adjacent : Sel yang berdekatan/berbatasan pada jaringan GSM BTS: Bagian dari network element GSM yang berhubungan langsung dengan Mobile Station (MS). BTS berhubungan dengan MS melalui air-interface dan berhubungan dengan BSC dengan menggunakan A-bis interface. BTS berfungsi sebagai pengirim dan penerima (transciver) sinyal komunikasi dari/ke MS serta menghubungkan MS dengan network element lain dalam jaringan GSM (BSC, MSC, SMS, IN, dsb) dengan menggunakan radio interface CI: Cell Identity, adalah identifikasi sebuah cell dalam jaringan seluler. Dalam sebuah PLMN, CI yang sama dapat digunakan untuk 2 (atau lebih) cell yang berbeda, asalkan dalam LAC yang berbeda Handover: Proses perubahan pelayanan/peng-handle-an sebuah Mobile Station (MS) dari suatu cell ke satu cell lain dikarenakan adanya pergerakan MS yang menjauhi cell awal dan mendekati cell baru. Hand Over hanya terjadi pada saat MS sedang melakukan hubungan dengan MS lain LAC (Location Area Code): mewakili sekumpulan cell yang digroup menjadi satu, dimana penomorannya dilakukan dengan sebuah kode 16 bit yang disebut dengan Location Area Code (LAC). Sebuah LAC dapat digunakan untuk beberapa cell yang berada dalam BSC yang berbeda, asalkan masih dalam satu MSC yang sama. Neighbour : Sel target yang potensial 6. Daftar Pustaka [1] Andreas F. Molisch (2011). Wireless Communications, Second Edition. USA: John Wiley & Sons, Ltd. [2] Nokia Siemens Networks Oy, GSM/EDGE BSS, rel. RG20(BSS), operating documentation, issue 03. [3] Ericsson, GSM System Survey, Student Text EN/LZT R2C, Training Document. [4] Chunjie, Yang (2013). GSM BSS Network KPI (Paging Success Rate) Optimization Manual. China: Huawei Technologies Co,Ltd. [5] Gunnar Heine (1999). GSM Networks: Protocols, Terminology, and Implementation. Boston: Artech House, Inc. [6] Jian, Du (2010). GSM BSS Network KPI (SDCCH Drop Call Rate ) Optimization Manual. China: Huawei Technologies Co,Ltd. [7] Mikko Sa ily, Guillaume Se bire, Dr. Eddie Riddington, (2011). GSM/EDGEEVOLUTION AND PERFORMANCE. India: John Wiley & Sons, Ltd. [8] Nokia, Base Station Sub System (BSS) Parameter Planning, Training Material. [9] Siegmund Redl, Matthias Weber, Malcolm Oliphant (1998). GSM and Personal Communications Handbook. Boston: Artech House, Inc. [10] Jörg Eberspächer, Hans-Jörg Vögel, Christian Bettstetter, 51

57 Christian Hartmann (2009). GSM Architecture, Protocols and Services, Third Edition. Great Britain: A John Wiley & Sons, Ltd. 52

58 RANCANG BANGUN PENGAMANAN AKSES MASUK PERKANTORAN BERBASISKAN PIN DAN RFID Reza Restu Pratama,dan Irmayani Program Studi Teknik Elektro, Telekomunikasi, Fakultas Teknologi Industri Institut Sains dan Teknologi Nasional, Jakarta ABSTRACT The security system is so needed to protect the important assets and Data which are belong to a company. The high traffic of goods and people create a worry of assets and Data. Minimal security system will make them easily stolen. Additional security system such as utilization technology of PIN and RFID could minimize the crime of those assets. The implementation of security systems is on the door for employee s entrance access. This system is applied into a control system using microcontroller equipped with keypad interface and LCD. The integrated software with supporting equipment that allows the system to operates automatically. Employee s security system before entering the room, will be read by microcontroller. The data will be processed to determine the work of the system and the instructions will be displayed on LCD. The keypad as a tool for pin setting. Entrance access security system based on PIN work by using radio frequency to read the information from a small device called tag or transponder (transmitter + responder). Tag RFID will recognize itself when it detects signals from a compatible device, that is RFID reader. So that the identification process more flexible and easy to use. The control of microcontroller which is ATMega 8535, produce system of open-close door automatically. Keywords: RFID, tag, reader, PIN, keypad, LCD, microcontroller 1. PENDAHULUAN Hubungan peralatan elektronika dengan manusia sebagai user tidak lebih sebagai interaksi langsung antara pemakai dengan alat. Tingkat kebutuhan manusia semakin tinggi dan kemajuan teknologi semakin canggih. Hal tersebut membuat peralatan elektronika semakin berkembang yang ditandai dengan bermunculannya berbagai inovasi baru. Diantaranya adalah peralatan elektronika yang berbasis chip khususnya mikrokontroler maupun peralatan yang berbasis kode-kode akses identitas. Chip berbasis mikrokontroler dan peralatan yang berbasis kode-kode akses identitas ini dapat dimanfaatkan sebagai alat pengendali buka-tutup pintu ruangan secara otomatis. Untuk menjamin terjaganya asset atau data yang dimiliki, sehingga diperlukan suatu pemanfaatan dan pengoptimalan peralatan yang dapat memberikan tingkat keamanan yang tinggi, termasuk kemudahan dan kenyamanan dalam penggunaannya. 2. TEORI DASAR RFID (Radio Frequency Identification) Radio Frequency Identification (RFID) adalah proses identifikasi suatu objek dengan menggunakan frekuensi transmisi radio. Frekuensi radio digunakan untuk membaca informasi dari sebuah device kecil yang disebut tag atau transponder (Transmitter + 53

59 Responder). Tag RFID akan mengenali diri sendiri ketika mendeteksi sinyal dari device yang kompatibel, yaitu pembaca RFID (RFID Reader). Teknologi RFID fleksibel, mudah digunakan, dan sangat cocok untuk operasi otomatis. RFID dapat disediakan dalam device yang hanya dapat dibaca saja (Read Only) atau dapat dibaca dan ditulis (Read/Write), tidak memerlukan kontak langsung maupun jalur cahaya untuk dapat beroperasi, dapat berfungsi pada berbagai kondisi lingkungan, dan menyediakan tingkat integritas data yang tinggi. RFID adalah teknologi wireless yang komplit. Gambar 2.1 merupakan gambar proses komunikasi antara reader dan transponder (tag) Tag aktif mempunyai sumber tenaga seperti baterai dan dapat dilakukan komunikasi untuk dibaca dan ditulis. Tag semi-pasif mempunyai baterai tetapi hanya dapat merespon transmisi yang datang (incoming transmissions). Tag pasif menerima tenaga dari reader, antena yang akan menjadi sumber tenaga dengan memanfaatkan medan magnet yang ditimbulkan dari pembaca (reader). Tabel 2.1 merupakan bentuk klasifikasi dari tag. Sumber daya Tabel 2.1. Klasifikasi tag Pasif Pasif Semipasif Aktif Baterai Baterai Transmitter Pasif Pasif Aktif Jangkauan Maksimal 10 meter 100 meter 1000 meter Gambar 2.1. Komunikasi antara reader dan transponder (tag) Tag RFID Tag (kartu/label) secara fisik ditempelkan pada barang. Tag tersusun dari microchip yang berfungsi untuk menyimpan dan komputasi, yang disatukan dengan lilitan antena yang berfungsi untuk komunikasi. Pada Gambar 2.2 terlihat bagian bagian tag RFID. Gambar 2.2 Bagian bagian Tag RFID Menurut klasifikasi tag dibedakan menjadi tiga yaitu : aktif, semi-pasif dan pasif. Tag Reader Tag reader berfungsi untuk membaca data yang ada pada tag melewati RF interface. Untuk menambah fungsi reader dilengkapi dengan internal storage, dan aplikasi perangkat lunak untuk menyimpan data pada server database. Pada prakteknya tag reader dapat berupa perangkat keras yang terletak pada suatu tempat yang tetap. Pada aplikasinya tag reader dapat membaca sendiri tag yang dideteksi (smart self). Tag reader smart self dapat mendeteksi ketika ada penambahan tag atau ada tag yang keluar. Pada dasarnya tag reader merupakan suatu peralatan yang sederhana dan dapat digabungkan kedalam perlengkapan mobile seperti telepon selular atau PDAs. 54

60 Cara Kerja RFID Telah dijelaskan bahwa tag ada yang memiliki sumber listrik sendiri dan ada yang tidak. Cara kerja untuk tag yang tidak memiliki energi antenalah yang mengambil tenaga dari reader akan memodulasi medan magnet untuk berkomunikasi mengirim data ke reader. Data yang diterima reader akan diteruskan menuju host komputer atau server database. Data yang masuk pada host komputer akan diolah sesuai dengan program aplikasi yang ada di komputer. Gambar 2.3 adalah bagan rangkaian reader. Gambar 2.3. Bagan rangkaian reader Reader yang digunakan oleh RFID memiliki bagian antena yang berfungsi untuk pemancar. Keypad Gambar 2.4. Skema rangkaian keypad. LCD (Liqud Crystal Display) Pengertian LCD LCD merupakan media tampilan yang digunakan untuk menampilkan angka, huruf, dan grafik. LCD banyak digunakan karena memiliki keuntungan diantaranya dapat menampilkan data digital maupun analog dalam bentuk grafik dan dapat menampilkan berbagai karakter. Liquid Crystal Display (LCD) merupakan cairan tipis dari dari suatu jenis kristal cair yang transparan yang berada diantara dua keping kaca. Bagian dalam dari keping-keping tersebut dilapisi oleh bahan penghantar. Penghantar pada bagian diatas dibuat tembus cahaya. Gambar 2.5 adalah gambar dari bentuk fisik LCD. Pada dasarnya keypad adalah sejumlah tombol yang disusun sedemikian rupa sehingga membentuk susunan tombol angka dan beberapa menu lainnya. Keypad digunakan sebagai sarana untuk memasukan setting konstanta increment dan decrement sebagai kontrol proporsional sistem. Keypad digunakan untuk memasukkan nilai dari frekuensi kerja yang diharapkan. Pada keypad ini digunakan tipe matrik 4 x 4. Skema rangkaian keypad diperlihatkan pada Gambar 2.4. Gambar 2.5. Bentuk Fisik LCD Mikrokontroler AVR ATMega 8535 Pengenalan Mikrokontroler AVR ATMega 8535 AVR (Alf and Vegard s Risc processor) menggunakan arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mempunyai lebar bus data 8 bit. Frekuensi kerja AVR 55

61 sama dengan frekuensi osilator. Secara umum AVR dibagi menjadi 4 kelas yaitu ATtiny, AT90Sxx, ATMega, AT86RFxx. Perbedaan antar type AVR terletak pada fitur-fitur yang ditawarkan, sementara dari segi arsitektur dan set instruksi yang digunakan hampir sama. Arsitektur Mikrokontroler AVR ATMega8535 AVR termasuk kedalam jenis mikrokontroler RISC (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit. Berbeda dengan mikrokontroler keluarga MCS-51 yang berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Pada mikrokontroler dengan teknologi RISC semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit (16 bits words) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 clock, sedangkan pada teknologi CISC seperti yang diterapkan pada mikrokontroler MCS-51, untuk menjalankan sebuah instruksi dibutuhkan waktu sebanyak 12 siklus clock. Gambar 2.6 merupakan arsitektur dari ATMeg saluran I/O (Port A, Port B, Port C dan Port D) bit 8 Channel ADC (Analog to Digital Converter) 3. 4 Channel PWM 4. 6 Sleep Modes : Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-Down, Standby and Extended Standby 5. 3 buah timer/counter. 6. Analog Compararator 7. Watchdog timer dengan osilator internal byte SRAM byte EEPROM kb Flash memory dengan kwmampuan Read While Write 11. Unit interupsi (internal dan external) 12. Port antarmuka SPI8535 memory map 13. Port USART untuk komunikasi serial dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps 14. 4,5 V sampai 5,5 V operation, 0 sampai 16 MHz Motor DC Gambar 2.6. Arsitektur ATMEGA8535 Secara garis besar, arsitektur mikrokontroler ATMEGA8535 terdiri dari : Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai sumber tenaganya. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut, motor akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula. Polaritas dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor sedangkan besar dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan motor. Motor DC memiliki 2 bagian dasar : Bagian yang tetap/stasioner yang disebut stator. Stator ini menghasilkan medan magnet, 56

62 baik yang dibangkitkan dari sebuah koil (elektro magnet) ataupun magnet permanen. Bagian yang berputar disebut rotor. Rotor ini berupa sebuah koil dimana arus listrik mengalir. Gaya elektromagnet pada motor DC timbul saat ada arus yang mengalir pada penghantar yang berada dalam medan magnet. Medan magnet itu sendiri ditimbulkan oleh megnet permanen. Garis-garis gaya magnet mengalir diantara dua kutub magnet dari kutub utara ke kutub selatan. Menurut hukum gaya Lourentz, arus yang mengalir pada penghantar yang terletak dalam medan magnet akan menimbulkan gaya. Gaya F, timbul tergantung pada arah arus I, dan arah medan magnet B. Gambar 2.7 adalah konstruksi motor dc. Gambar 2.7. Konstruksi Motor DC Belitan stator membangkitkan elektromagnet, dengan penguat magnet terpisah F1-F2. Belitan jangkar ditopang oleh poros dengan ujung-ujungnya terhubung ke komutator dan sikat arang A1-A2. Arus listrik DC pada penguat magnet mengalir dari F1 menuju F2 menghasilkan medan magnet yang memotong belitan jangkar. Belitan jangkar diberikan listrik DC dari A2 menuju ke A1. Sesuai kaidah tangan kiri jangkar akan berputar berlawanan jarum jam. Gaya elektromagnet pada motor DC timbul saat ada arus yang mengalir pada penghantar yang berada dalam medan magnet. Medan magnet itu sendiri ditimbulkan oleh megnet permanen. Garis-garis gaya magnet mengalir diantara dua kutub magnet dari kutub utara ke kutub selatan. Menurut hukum gaya Lourentz, arus yang mengalir pada penghantar yang terletak dalam medan magnet akan menimbulkan gaya. Gaya F, timbul tergantung pada arah arus I, dan arah medan magnet B. Arah gaya F dapat ditentukan dengan aturan tangan kiri seperti pada gambar 2.8. Gambar 2.8. Penentuan Arah Gaya Pada Kawat BASCOM AVR BASCOM-AVR adalah program basic compiler berbasis windows untuk mikrokontroler keluarga AVR merupakan pemrograman dengan bahasa tingkat tinggi BASIC yang dikembangkan dan dikeluarkan oleh MCS elektronika sehingga dapat dengan mudah dimengerti atau diterjemahkan. Dalam program BASCOM-AVR terdapat beberapa kemudahan, untuk membuat program software ATMEGA 8535, seperti program simulasi yang sangat berguna untuk melihat, simulasi hasil program yang telah dibuat, sebelum program tersebut di download ke IC atau ke mikrokontroler. BASCOM-AVR menyediakan pilihan yang dapat mensimulasikan program. Program simulasi ini bertujuan untuk menguji suatu aplikasi yang dibuat dengan pergerakan LED yang ada pada layar simulasi dan dapat juga langsung dilihat pada LCD, jika dibuat aplikasi yang berhubungan dengan LCD. Intruksi yang dapat digunakan pada editor Bascom-AVR relatif cukup banyak dan tergantung dari tipe dan jenis AVR yang digunakan. Tabel 2.2 merupakan beberapa instruksi-instruksi dasar yang dapat digunakan pada mikrokontroler ATMEGA

63 Tabel 2.2. Beberapa instruksi dasar Bascom AVR Rangkaian Mikrokontroller Mikrokontroller ATmega 8535 Untuk menggunakan mikrokontroller, harus dibuat sebuah rangkaian minimum yang dikenal dengan sistem minimum (gambar 3.2) 3. PERANCANGAN SISTEM Perancangan Perangkat Keras Rangkaian RFID Reader Pada rangkaian ini akan digunakan RFID Reader jenis ID 12. RFID Reader jenis ini dapat langsung dihubungkan rangkaian lain dengan komunikasi serial. Jenis ID 12 ini memiliki keunggulan daripada jenis ID 2, yaitu memiliki jangkauan pembacaan yang lebih jauh dan tidak membutuhkan antenna tambahan seperti ID 2. Rangkaian ini membutuhkan catu daya DC +12 Volt. Gambar 3.1 merupakan rangkaian RFID Reader. JP4 2 1 Input DC+5Volt JP5 2 1 Antena 100pF VCC C3 Cap ID VCC LS1 buzzer R2 R3 1k 100 R1 TX RX TX RX JP1 D1 Diode 1N4002 1K Q1 NPN BC Serial Output JP Serial Output Gambar 3.1. Rangkaian RFID Reader 10K P ISP PROG VCC VR0 VCC PB5 PB6 PB7 RST AREF C17 10uF PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7 X2 X1 RST X1 Y X IC1 PB0 (T0) PB1 (T1) PB2 (AIN0) PB3 (AIN1) PB4 (SS) PB5 (MOSI) PB6 (MISO) PB7 (SCK) PD0 (RXD) PD1 (TDX) PD2 (INT0) PD3 (INT1) PD4 (OC1B) PD5 (OC1A) PD6 (ICP) PD7 (OC2) X2 X1 RESET AT MEGA 8535 C1 30pF C2 30pF VCC PA0 (ADC0) PA1 (ADC1) PA2 (ADC2) PA3 (ADC3) PA4 (ADC4) PA5 (ADC5) PA6 (ADC6) PA7 (ADC7) (TOSC2) PC7 (TOSC1) PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 AREF AGND AVCC R1 100 SW0 RST C3 Gambar 3.2. Rangkaian Sistem Minimum ATmega 8535 Display LCD LCD dalam perancangan ini digunakan sebagai indikator/output dari data yang diinputkan (kunci atau pesan). LCD yang digunakan adalah LCD ukuran 2x16 (2 baris, 16 kolom). Pada perancangan ini LCD dipasang ke port 1 mikrokontroler. Gambar 3.3 adalah konfigurasi LCD dengan mikrokontroler. PA0 PA1 PA2 PA4 PA5 PA6 PA7 RS RW En D4 D5 D6 D7 LCD1 LCD 16 x 2 4 BIT LCD16X2(4BIT) VO An Ca 5K VR1 VR2 500 Gambar 3.3. Konfigurasi LCD dengan Mikrokontroler VCC PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 PC7 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0 AREF RST VCC 58

64 Rangkaian Driver Rangkaian driver ini berfungsi sebagai penerus dari rangkaian microcontroller menuju plant yang dikendalikan. Cara kerja rangkaian ini seperti saklar On Off. Untuk mengaktifkan pintu dipakai relay yang berfungsi sebagai saklar otomatis. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3.4 yaitu rangkaian driver motor dc. PC0 R17 10K D3 IN4007 TR3 BC RL1 HKE + MTR_DC M1 A RL1 HKE TR3 BC547 R17 10K D3 IN4007 Gambar 3.4. Rangkaian driver motor dc Perancangan Perangkat Lunak/Software Setelah merancang perangkat keras, langkah selanjutnya adalah merancang program yang dapat diaplikasikan ke sistem tersebut. Adapun pembuatan program pada mikrokontroller menggunakan BASCOM AVR (Basic PC1 Compiler untuk mikrokontroller seri ATmega 8535). 4. PENGUJIAN DAN ANALISA HASIL Pengujian dan Analisa Port Output Microcontroller Proses pengujian port output Mikrokontroller Atmega8535 ini dilakukan dengan menjalankan program sederhana untuk mengetahui keluaran dari port mikrokontroller apakah berjalan baik atau tidak. Keluaran port mikrokontroller dihubungkan ke led sebagai indikator apakah ada keluaran atau tidak. Berikut ini adalah contoh program LED akan nyala dan mati secara bergantian setiap 2 detik pada port A. Listing program led $regfile = "80s52.dat" $baud = 9600 $crystal = Dim A As Byte Do P0 = 0 Wait 2 For A = 1 To 200 P0 = 255 Wait 2 Loop Next Hasil pengujian pada tegangan output pada port A: Tabel 4.1Hasil pengukuran tegangan pada PortA 59

65 Gambar 4.1. koneksi baru pada hiperterminal. Port Tegangan output pada saat logic 1 Kondisi LED Tegangan output pada saat logic 0 Kondisi LED Penentuan port serial yang digunakan pada komputer/pc, PortA. 0 PortA. 1 PortA. 2 PortA. 3 PortA. 4 PortA. 5 PortA. 6 PortA V 4.95 V 4.95 V 4.95 V 4.95 V 4.95 V 4.95 V 4.95 V On On On On On On On On 0.04 V 0.04 V 0.04 V 0.04 V 0.04 V 0.04 V 0.04 V 0.04 V Off Off Off Off Off Off Off Off Gambar 4.2. port serial yang digunakan Pengaturan properti setingan port Dari data-data yang diperoleh pada saat pengujian yang ditunjukan oleh tabel 3.1, dalam kondisi ideal tegangan output yang dihasilkan adalah 5 volt karena didalamnya terdapat regulator tegangan 5 volt, sehingga dapat disimpulkan port I/O khususnya porta mikrokontroller dalam kondisi baik karena masih dalam batas toleransi dan membuat led menyala. Pengujian dan Analisa Komunikasi Serial Antara RFID Reader dengan Komputer/PC Pengujian ini dilakukan dengan cara menghubungkan RFID Reader dengan komputer melalui jalur komunikasi serial. Setelah RFID Reader dihubungkan dengan port serial komputer, selanjutnya program hiperterminal pada Windows dibuka dan dibuat koneksi baru. Gambar 4.3. Properti port serial yang digunakan Pada jendela hiperterminal akan muncul kode yang terdapat pada Kartu tersebut seperti yang terlihat pada gambar 4.4. Gambar 4.4. Hasil koneksi reader dengan computer 60