PERANCANGAN KONTROL DAN MONITORING DAYA PERALATAN LISTRIK MELALUI JARINGAN INTERNET MENGGUNAKAN FPGA SKRIPSI

Transkripsi

1 PERANCANGAN KONTROL DAN MONITORING DAYA PERALATAN LISTRIK MELALUI JARINGAN INTERNET MENGGUNAKAN FPGA SKRIPSI Oleh : Ngurah Satriawan JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015

2 LEMBAR PERSETUJUAN Perancangan Kontrol dan Monitoring Daya Peralatan Listrik Melalui Jaringan Internet Menggunakan FPGA Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang Disusun Oleh: Ngurah Satriawan Diperiksa dan disetujui oleh: Pembimbing I Pembimbing II Dr. Ir. Lailis Syafa ah, MT NIDN: Ir. Nur Kasan, MT NIDN:

3

4 Yang bertanda tangan dibawah ini : NAMA LEMBAR PERNYATAAN : NGURAH SATRIAWAN Tempat/Tgl Lahir : Denpasar, 26 Nopember 1987 NIM : FAK./JUR. : TEKNIK/ELEKTRO Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir kami dengan judul PERANCANGAN KONTROL DAN MONITORING DAYA PERALATAN LISTRIK MELALUI JARINGAN INTERNET MENGGUNAKAN FPGA beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku Malang, 21 Januari 2015 Yang Membuat Pernyataan Mengetahui, (Ngurah Satriawan) Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Dr. Ir. Lailis Syafa ah, MT NIDN Ir. Nur Kasan, MT NIDN

5 LEMBAR PERSEMBAHAN Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Nur Kasan, MT dan Ibu Dr. Ir. Lailis Syafa ah, MT selaku pembimbing tugas akhir. 2. Bapak Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. 3. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. 4. Seluruh dosen Elektro Universitas Muhammadiyah Malang yang mengajari ilmu dan pengalaman di dunia elektro masa kini 5. Kedua orang tua yang sabar membimbing saya untuk belajar ilmu elektro di Malang 6. Istri saya yang tercinta dan setia menemani saya hingga selesai kuliah 7. Sahabat teknik elektro angkatan 2010, terkhusus kelas C yang selalu mewarnai kehidupanku baik suka maupun duka dalam perkuliahan atau touring mania 8. Rekan P2KK, PKN, HMJ Elektro, dan KKN 9. Bapak dan Ibu kost Margo Utomo dalam gg Baru no 6 yang baik dan ramah, dan juga anak kost dari berbagai era. 10. Ibu penjual pecel depan warnet jetis dan Bapak penjual lalapan dengan sambal uleg andalannya, harga dan rasanya menguntungkan mahasiswa perantauan jauh 11. Warga Malang yang selalu kurindukan keramahan, kebersihan, toleransi dan perdamaian, Salam satu jiwa ker!!

6 KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayah-nya sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul : PERANCANGAN KONTROL DAN MONITORING DAYA PERALATAN LISTRIK MELALUI JARINGAN INTERNET MENGGUNAKAN FPGA Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi pembacaan besaran tegangan dan arus pada browser serta kendali tegangan, dan penggunaan FPGA sebagai server. Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi berkembangan ilmu pengetahuan kedepan. Malang, 21 Januari 2015 Penulis

7 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR JUDUL... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii SURAT PERNYATAAN... iv ABSTRAK... v LEMBAR PERSEMBAHAN... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... x BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Batasan Masalah Metodologi Penelitian... 2 BAB II. DASAR TEORI 2.1 Daya Daya Aktif(Watt) Daya Reaktif(VAr) Daya Nyata(VA) FPGA IC FPGA Spartan 3E Family Fitur Board Starter Kit Spartan 3E... 6

8 2.3.2 Mikrokontroller Microblaze Fitur Microblaze Xilinx ISE Webpack Sensor Arus Optoisolator TRIAC HTML(Hyper Text Markup Language) Motor Induksi Konstruksi Motor Induksi 3 Fasa Prinsip Kerja Motor Induksi 3 Fasa BAB III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1 Perancangan Hardware Sensor Arus ACS Sensor Tegangan Kendali Tegangan Optoisolator TRIAC FPGA Motor Induksi Motor Induksi 3 Fasa Perancangan Software Perancangan Arsitektur Perancangan Aplikasi BAB IV. PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengujian Hardware Pengendali Tegangan... 36

9 4.1.2 Sensor Arus Sensor Tegangan Pengujian Software Arsitektur Aplikasi BAB V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

10 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Diagram blok FPGA Spartan 3E(Xilinx,2006)... 6 Gambar 2.2 Board Starter Kit Spartan 3E(Xilinx,2006)... 8 Gambar 2.3 Diagram blok sistem embedded Mikroblaze prosesor (Xlinx,2006)... 9 Gambar 2.4 Grafik perbandingan tegangan keluar dengan arus (Allegro,2006) Gambar 2.5 Optoisolator(Motorola,1995) Gambar 2.6 Komponen TRIAC(Philips,2001) Gambar 2.7 Karakteristik TRIAC(Muhammad Rashid,1999) Gambar 2.8 Penulisan HTML dengan notepad(sidik,2000) Gambar 2.9 Contoh penulisan tag yang benar(sidik,2000) Gambar 2.10 Contoh penulisan xttribute(sidik,2000) Gambar 2.11 Contoh penulisan element HTML(Sidik,2000) Gambar 2.12 Contoh penulisan element head(sidik,2000) Gambar 2.13 Contoh penulisan element title(sidik,2000) Gambar 2.14 Contoh penulisan elemen body(sidik,2000) Gambar 2.15 Konstuksi motor induksi 3fasa(Sumanto,2009) Gambar 2.16 Proses induksi medan putar stator pada rotor (Sumanto,2009) Gambar 2.17 Konduktor yang dialiri arus dalam medan magnet (Sumanto,2009)... 22

11 Gambar 3.1 Diagram blok peralatan yang dirancang(xilinx,2006) Gambar 3.2 Rangkaian Kontrol dan Monitoring Daya (Deddy Andi Susilo,2010) Gambar 3.3 Konfigurasi pin dari IC ACS712 (Allegro Microsystems,2012) Gambar 3.4 Rangkaian sensor arus untuk masukan ADC 3,3 Volt (Allegro Microsystems,2012) Gambar 3.5 Rangkaian sensor tegangan(deddy Andi Susilo,2010) Gambar 3.6 Rangkaian kendali tegangan 3 fasa (Deddy Andi Susilo,2010) Gambar 3.7 Port Spartan 3E yang terhubung ke rangkaian luar (Xilinx,2006) Gambar 3.8 Menentukan source untuk Microblaze Gambar 3.9 Soft core dan ukuran memory yang telah ditentukan dengan XPS Gambar 3.10 Tempat generate netlist pada XPS Gambar 3.11 Menambah beberapa port pada file UCF Gambar 3.12 Flowchart Program Fungsi Utama Gambar 3.13 Perancangan aplikasi menggunakan software SDK Gambar 4.1 Hasil pengukuran tegangan PWM ketika bernilai 80% Gambar 4.2 Gelombang keluaran dan PWM ketika bernilai 30% pada oscilloscope Gambar 4.3 Gelombang keluaran fasa R dan fasa S ketika PWM bernilai 30% pada oscilloscope Gambar 4.4 Gelombang keluaran fasa T dan fasa S ketika PWM bernilai 30% pada oscilloscope Gambar 4.5 Diagram pengujian sensor tegangan Gambar 4.6 Hasil generate netlist pada XPS... 41

12 Gambar 4.7 Hasil generate programming file pada ISE Project Navigator Gambar 4.8 Hasil compile pada Xilinx SDK Gambar 4.9 (a) Tampilan download program; (b) Tampilan persiapan sebelum run Gambar 4.10 Tampilan web server Gambar 4.11 Hasil terhubungnya client dan server... 45

13 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1 Data hasil pengendali tegangan Tabel 4.2 Data hasil sensor arus Tabel 4.3 Data hasil sensor tegangan... 40

14 DAFTAR PUSTAKA Malvino, Albert Paul, Jakarta, 1994 Aproksimasi rangkaian Semikonduktor, Erlangga, Maxfield, C. 2004, The Design Warrior s Guide to FPGAs. USA : Mentor Graphics Corporation and Xilinx, Inc. Microsystems, Allegro, 2012, Datasheet ACS712, Worcester Pedroni, Volnei A (2004), Circuit Design with VHDL, MIT Press Cambridge, assachusetts, London, England Rashid, Muhammad, 1999, Elektronika Daya, Jilid 1, PT. Prenhallindo, Jakarta Spartan-IIE LC Development Board User s Guide version 1.2. (MEMEC Design, 2004) Sidik, B., Ir., Dasar Pemrograman Web, CV Informatika : Bandung Sumanto,Motor Arus Bolak Balik, Perc ANDI, Yogyakarta Susilo, Deddy Andi jam Kupas Tuntas Mikrokontroller MCS51 & AVR. Yogyakarta:penerbit Andi. ISBN : Xilinx,2006, Spartan-3E Starter Kit Board User Guide,San Francisco.