PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM MONITORING TENAGA LISTRIK DAN PENGONTROLAN PANEL 3 PHASE MENGGUNAKAN WIRELESS FM (TRANSMITTER) TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM MONITORING TENAGA LISTRIK DAN PENGONTROLAN PANEL 3 PHASE MENGGUNAKAN WIRELESS FM (TRANSMITTER) TUGAS AKHIR Disusun Oleh : VINDI HERMAWAN NIM: JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2011

2 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM MONITORING TENAGA LISTRIK DAN PENGONTROLAN PANEL 3 PHASE MENGGUNAKAN WIRELESS FM (TRANSMITTER) TUGAS AKHIR Diajukan kepada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik dalam Menyelesaikan Program Sarjana (S-1) Teknik Disusun Oleh : VINDI HERMAWAN NIM: JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2011

3 LEMBAR PENGESAHAN PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM MONITORING TENAGA LISTRIK DAN PENGONTROLAN PANEL 3 PHASE DI UMM GKB 3 MENGGUNAKAN WIRELESS FM (TRANSMITTER) Tugas Akhir ini Disusun Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (ST) di Universitas Muhammadiyah Malang Disetujui oleh : Oleh : VINDI HERMAWAN NIM : Tanggal Ujian : 21 Januari 2011 Periode Wisuda : Februari Ir. Nur Alif Mardiyah., MT (Pembimbing I) NIP Machmud Effendy, ST., MEng (Pembimbing II) NIP Ir. Nurhadi., MT (Penguji I) NIP Ir. Diding Suhardi., MT (Penguji II) NIP Mengetahui, Ketua Jurusan Ir. Nur Kasan, MT NIP ii

4 SURAT PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Vindi Hermawan Tempat/Tgl Lahir : Surabaya, 12 April 1988 NIM : Fakultas / Jurusan : Teknik / Elektro Menyatakan bahwa tugas akhir kami yang berjudul : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM MONITORING TENAGA LISTRIK DAN PENGONTROLAN PANEL 3 PHASE DI UMM GKB 3 MENGGUNAKAN WIRELESS FM (TRANSMITTER) adalah bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalam bentuk kutipan yang kami sebutkan sumbernya. Demikian surat pernyataan ini kami buat dengan sebenar-benarnya dan apabila pernyataan ini tidak benar, kami bersedia mendapat sangsi akademis. Malang, Januari 2011 Yang menyatakan, Vindi Hermawan Pembimbing I Mengetahui, Pembimbing II Ir. Nur Alif Mardiyah., MT NIP iii Machmud Effendy, ST., Meng NIP

5 iv

6 UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Jl. Raya Tlogomas 246 Telp (0341) psw. 128 Fax: (0341) LEMBAR PERSETUJUAN PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM MONITORING TENAGA LISTRIK DAN PENGONTROLAN PANEL 3 PHASE DI UMM GKB 3 MENGGUNAKAN WIRELESS FM (TRANSMITTER) Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Meraih Gelar Sarjana Program Strata Satu (S-1) Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Oleh : VINDI HERMAWAN Diperiksa dan Disetujui Oleh, Pembingbing I Pembimbing II Ir. Nur Alif Mardiyah., MT Machmud Effendy, ST., MEng NIP NIP i

7 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Esa, atas rahmat, hidayah, dan berkat dari segala kemurahan-nya telah memperkenankan penulis sehingga bisa menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul: PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM MONITORING TENAGA LISTRIK DAN PENGONTROLAN PANEL 3 PHASE DI UMM GKB 3 MENGGUNAKAN WIRELESS FM (TRANSMITTER) Tugas Akhir ini merupakan perpaduan teori yang didapat selama kuliah dibidang tenaga listrik. Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak sangat kami butuhkan guna melengkapi Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembacanya. Amin yaa robbal aalamiin. Malang, Januari 2011 Penulis vi

8 Ucapan Terima Kasih Dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini tidak lepas dari peran banyak pihak, untuk itu dalam kesempatan ini saya menyampaikan terima kasih yang tulus kepada: 1. Allah SWT Atas segala cinta kasih dan berkah-nya. 2. Orang Tuaku, Bapak, Ibuk, Ayah, Mbahbuk, Bude, OM, Kakak dan Adekku Mas Eko, Mbak Asti, Rizal, Firdha, Linda, Kiki, Dinda, Mitha, dan semua keluarga besarku atas segala do a dan perjuangan kalian yang tak henti-hentinya. Terima kasih banyak atas semangat, bantuan, serta kebanggaan yang selalu kalian berikan untukku. 3. Fika Golda Novrinda yang menemani dalam senang maupun sedih serta memberikanku doa dan semangat dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, Semoga semua cobaan yang terjadi bisa kita ambil hikmahnya untuk kedewasaan kita berdua agar lebih baik dalam kedepannya. Untuk Ayah dan Mama yang terlalu baik dan sudah mempercayaiku. Nana yang selalu bisa membuat orang tertawa, dan semua keluarga besar. 4. Merah Hitam N 6162 FR yang sudah mengantarkanku kemana-mana pagi, siang, malam, panas, maupun hujan pokoke di Gass bersama Helm dark black. 5. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT dan Machmud Effendy, ST., MEng selaku dosen Pembimbing I dan Pembimbing II. 6. Ir. Nurhadi., MT dan Ir. Diding Suhardi., MT selaku dosen Penguji I dan II. 7. Mas Djulon, Mas Yudi, Om Bayu selaku para staff ahli dari SSB yang telah memberikan curahan pikiran dan dorongan moral maupun fasilitas yang telah membantu proses terlaksananya tugas akhir ini, dari kalian aku bisa belajar banyak tidak hanya ilmu tapi juga persaudaraan. 8. Bu Nana selaku TU Teknik Elektro sangat membantu kita dan mewujudkan keinginan kita. vii

9 9. Konco se alat Endra Hermawan yang banyak membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir dan meminjamkan kamar tanpa uang sewa untuk meluruskan punggung. 10. Antok Pribadi yang mau diajak joint printernya dan mau kamarnya dijadikan seperti kapal pecah. Untuk ibunya mbah Antok makasi banyak sampun kulo repotaken, ngapunten sanget nggih Bu. 11. Kawan D9 kawan perjuangan Mandra, Mbah Antok, Gobber, Bajul, Su ud, Ucup, Prima yang sudah melewati masa kecut dan senang bersamasama. 12. Temen-temen S1 sekelas dan temen seujian yang sudah banyak memberikan dukungan doa maupun semangat. 13. Assisten Lab yang sudah meminjamkan Kunci Lab untuk kalibrasi sensor. 14. Compac Presario C300 tanpamu ga bakalan jadi laporan skripsiku ini. 15. Vivi yang sudah membantu kita untuk mentranslate Abstraksi menjadi Abstrack. 16. Kepada semua pihak yang tidak sempat disebutkan semuanya, terima kasih banyak atas dukungan doa serta semangatnya. Sekali lagi kepada mereka, penulis dengan tulus mengucapkan terima kasih atas bantuannya, semoga amal baik Bapak, Ibu, dan saudara/i semua mendapat balasan yang sepantasnya dari Allah SWT dan hubungan kita selalu terjaga dalam keridhoan-nya. Amin Penulis sadar sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, kritik serta saran yang bersifat membangun sangat kami harapkan. Akhirnya penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan pengetahuan bagi pembaca. Wassalam Malang, Januari 2011 Penulis viii

10 MOTTO DAN PERSEMBAHAN Semua makhluk hidup pasti berjuang, dalam hal apapun baik maupun buruk, disadari maupun tidak. Perjuangan dilakukan demi untuk kelangsungan hidup ataupun untuk meraih kesuksesan dan kenikmatan. Kadang kala seseorang berjuang tanpa sadar bahwa yang ia perjuangkan adalah salah, Semoga manusia selalu mengingat Allah S.W.T agar ditunjukkan kejalan yang benar Amiin.. Dalam perjuangan tidak jarang menemukan banyak halangan dan rintangan, maka disitu janganlah mudah PUTUS ASA CAYOOO Semangat Tugas akhir ini kupersembahkan kepada orang-orang terdekat di hidupku: Orang Tuaku serta seluruh keluarga besar Orang Terdekatku Icha dan keluarga Seluruh Teman-teman Elektro Angkatan 2006 ix

11 DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL LEMBAR PERSETUJUAN... i LEMBAR PENGESAHAN... ii SURAT PERNYATAAN... iii ABSTRAKSI... iv ABSTRACT... v KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xvi BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Maksud dan Tujuan Rumusan Masalah Batasan Masalah Metodelogi Penulisan Sistimatika Pembahasan... 5 BAB II. DASAR TEORI 2.1. Monitoring Komunikasi data Half Duplex (Dua arah bergantian)... 7 x

12 2.2. MCB (Miniature Circuit Breaker) Jenis-Jenis MCB Sekering atau Fuse Kontaktor Rangkaian Tiga fasa Driver kontaktor TRIAC Detektor V I f Sensor frekuensi Zero Crossing Optoisolator 4N Sensor Tegangan Sensor Arus Hall Effek Pengkondisi sinyal (Operasional amplifier) Non Inverting Amplifier Amplifier Diferensial Penyearah dengan Filter Kapasitor Mikrokontroler AT89S Konfigurasi Mikrokontroler AT89S Memori Program Memori Data SFR (Special Function Register) xi

13 2.12. Bahasa Assembler Analog to Digital Converter (ADC) Komunikasi Serial Asinkron Driver serial IC MAX Modul LCD (Liquid Crystal Display) Konfigurasi Pin LCD DTMF (Dual Tone Multi Frequency) DTMF TRANSCEIVER Walkie Talkie Pemrograman Visual Basic BAB III. PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1. Perancangan Hardware Perancangan Dan Pembuatan Mekanika Alat Perancangan Mekanika Pada Panel Listrik Blok Diagram Prinsip Kerja diagram blok Perancangan Dan Pembuatan Sistem Elektronika Monitoring dan Pengontrol Panel Listrik Perancangan Software Flowchart Prinsip Kerja sistem flowchart xii

14 BAB IV. PENGUJIAN ALAT 4.1. Pengujian Sensor Tegangan Langkah-langkah Pengujian Hasil Pengujian Sensor Tegangan Pengujian Sensor Arus Langkah-langkah Pengujian Hasil Pengujian Sensor Arus Pengujian Sensor frekuensi Langkah-langkah Pengujian Hasil Pengujian Sensor Frekuensi Pengujian Mikrokontroler AT89S Pengujian LCD Pengujian sistem secara keseluruhan Langkah-langkah Pengujian BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Komunikasi Data Dua Arah Bergantian... 8 Gambar 2.2. Konstruksi MCB... 9 Gambar 2.3. Bagian-bagian MCB... 9 Gambar 2.4. Fuse Breaker NF63A-CW Gambar 2.5. Kontruksi Kontaktor Gambar 2.6. Bagian-bagian Kontaktor Gambar 2.7. Simbol Kontak-kontak Gambar 2.8. Simbol TRIAC dan Ekivalensi Gambar 2.9. Karakteristik TRIAC Gambar Rangkaian Zero Crossing Gambar Rangkaian Optoisolator 4N Gambar Rangkaiang Dasar Trafo Gambar Konfigurasi UGN Gambar Efek Hall Gambar Skema Sensor Efek Hall Gambar Simbol diagram Op-Amp LM Gambar Rangkaian Non Inverting Gambar Amplifier Diferensial Gambar Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan filter C Gambar Konfigurasi pin AT89S Gambar Diagram blok mikrokontroler AT89S Gambar Konfigurasi pin ADC xiv

16 Gambar Karakter Komunikasi Serial Asinkron Gambar Rangkaian IC MAX Gambar Modul LCD karakter 2x Gambar Modul LCD karakter 2x Gambar DTMF Transceiver Gambar Blok Arsitektur DTMF Transceiver Gambar Konfigurasi Pin DTMF Transceiver IC MT Gambar Walkie Talkie FR Gambar 3.1. Rancangan Sistem Monitoring Receiver Gambar 3.2. Rancangan Sistem Monitoring Transmitter Gambar 3.3. Rancangan Sistem Monitoring Transmitter Gambar 3.4. Blok Diagram Perancangan Sistem Monitoring dan Pengontrolan Gambar 3.5. Diagram Blok Dasar Sistem Elektronika Monitoring Gambar 3.6. Schematic Mikrokontoller AT89S Gambar 3.7. Schematic DTMF MT Gambar 3.8. Schematic ADC Gambar 3.9. Schematic Shift Register 74LS Gambar Schematic Clock LM Gambar Schematic LCD 16x Gambar Schematic sensor Tegangan 3 fasa Gambar Schematic sensor Arus Gambar Schematic sensor frekuensi xv

17 Gambar Schematic driver kontaktor Gambar Flowchart Perancangan Sistem Sistem Monitoring dan Pengontrolan Gambar 4.1. Diagram blok pengujian sensor tegangan Gambar 4.2. Diagram blok pengujian sensor arus Gambar 4.3. Diagram blok pengujian sensor frekuensi Gambar 4.4. Gelombang frekuensi dari sumber PLN Gambar 4.5. Rangkaian Pengujian Mikrokontroler Gambar 4.6. Tampilan Nama Dan Nim Gambar 4.7. Tampilan Fakultas Dan Unversitas Gambar 4.8. Diagram blok pengujian sistem secara keseluruhan xvi

18 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Fungsi pengganti Port 3 AT89S Tabel 2.2. Pemetaan Sinyal DTMF ke Biner 4 bit Tabel 2.3. Pilihan Channel/Frekuensi Walkie Talkie FR Tabel 4.1. Hasil Pengujian Sensor Tegangan R Tabel 4.2. Hasil Pengujian Sensor Tegangan S Tabel 4.3. Hasil Pengujian Sensor Tegangan T Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Error Pada Tegangan R Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Error Pada Tegangan S Tabel 4.6. Hasil Perhitungan Error Pada Tegangan T Tabel 4.7. Pengujian sensor arus R Tabel 4.8. Pengujian sensor arus S Tabel 4.9. Pengujian sensor arus T Tabel Perhitungan Error sensor arus R Tabel Perhitungan Error sensor arus S Tabel Perhitungan Error sensor arus T Tabel Hasil Pengujian Mikrokontroler Tabel Hasil pengujian keseluruhan sensor tegangan R S T Tabel Hasil pengujian keseluruhan sensor arus R S T Tabel Tabel 4.16 hasil error pada sensor tegangan R S T Tabel Tabel 4.17 hasil error pada sensor arus R S T xvii

19 77 DAFTAR PUSTAKA Gopel, W., dan Hesse, J., 1989,Sensors A Comprehensive Survey Magnetic Sensor, Weinhem, VCH Harten, Van. Setiawan Instalasi Listrik Arus Kuat 1. Bina Cipta: Bandung Malvino, Albert Paul Prinsip- prinsip Elektronika. Jakarta: Salemba Teknika. Nalwan, P, A Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89S51. Jakarta: PT.Elex Media Komputindo. Wafa,ali sistem monitoring tenaga listrik.umm : malang.