BAB IV ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT Setelah perancangan sistem tahap selanjutnya adalah pengujian, pengujian dilakukan apakah sistem sudah berjalan sesuai dengan perencanan. Pengujian peralatan dilakukan dengan dua cara yaitu secara simulasi pada setiap rangkaian dengan menggunakan software proteus dan pengujian realisasi sistem. 4.1 Simulasi Pengujian Dengan Software Proteus 4.1.1 Pengujian Sensor Level Air Pendeteksian level ketinggian air dilakukan dengan membaca nilai tegangan yang dihasilkan oleh masing-masing rangkaian pembagi tegangan yang tersusun oleh resistor R dan RAir. (RAir adalah tahanan yang dibentuk oleh tangkai sensor dan tangkai common (T1)). Nilai R dalam hal ini adalah 10K ohm. Vout 1 - Tegangan keluaran sensor LOW Vout 2 - Tegangan keluaran sensor HIGH Tegangan keluaran yang muncul ketika tangkai sensor tidak terkena air adalah sekitar 4,5 volt. Akan tetapi ketika tangkai sensor menyentuh air, nilai Vout turun antara 1-2 volt saja. Keluaran rangkaian pembanding ini dapat langsung 48
49 digunakan untuk menggerakkan LED atau sebagai masukan TTL pada arduino uno. Perbedaan tegangan yang cukup jauh inilah yang digunakan sebagai acuan pendeteksian dengan cara membandingkan nilai Vout dengan suatu tegangan referensi yang telah diset sebelumnya. gambar 4.1. Untuk simulasi pengujian sensor ketinggian air dengan proteus bisa lihat R101 5vdc VCC 5vdc VCC Test R106 10k RS1 R102 10k RINA1 R103 10k RINA2 R104 3 2 4 11 U1:A 1 LM324 UK1A R105 10k ROUT1 ( H1 ) VOUT +4.51 Volts 2k RA2 10k RA1 ELECTRODE T1 Gambar 4.1 Pengujian Sensor Level Air T1 adalah masukan dari rangkaian sensor diatas, bisa jadi Vout1 dan Vout2,. Pada gambar 4.1 port keluaran bertuliskan HI untuk sensor ketinggian HI. Ini berlaku sama persis untuk kedua sensor lainnya. Rangkaian pembagi tegangan yang disusun oleh resistor RA1 dan RA2 memberikan tegangan pembanding sebesar (10000/14700) * 5 volt = 3,4 Volt. Sehingga masuk dalam jangkauan keluaran sensor yang berada di kisaran 1-4,8 volt. Ketika sensor tidak terkena air, Vin(+) > Vin(-), oleh karenanya tegangan
50 keluaran op amp akan berada di kisaran 3,5-4,5V. Dan ketika sensor terkena air, Vin(+) < Vin(-), maka tegangan keluaran akan drop menjadi 0V. Pada pengujian ini, akan ditampilkan nilai tegangan yang keluar akan diolah pada mikrokontroller pada tabel 4.1 Tabel 4.1 Pengujian Nilai Sensor level Air Posisi Electrode T1 Terhubung dengan ground T1 Tidak terhubung dengan ground V out 0 vdc 4.5 vdc Berdasarkan Tabel pengujian diatas disimpulkan bahwa sensor ketinggian air dapat berfungsi dengan baik. 4.1.2 Pengujian Sensor Arus Sensor yang digunakan dalam rangkaian ini adalah menggunakan sensor arus ACS712. Pengujian dari sensor arus ini secara keseluruhan dilakukan setelah semua sistim minimum terpasang pada sensor ini. Pengujian dilakukan dengan memberikan masukan tegangan AC pada kaki input pada sensor ACS712. Sensor arus ACS712 sendiri sebenarnya sudah memiliki datasheet pengukuran. Karakteristik sensor arus ACS712 ini adalah jika tidak diberi beban listrik yang dilewatkan secara seri pada sensor arus tersebut maka tegangan
51 keluarannya adalah 2,14 volt. Berikut gambar grafik dari sensor arus ACS712 30A. Gambar 4.2 Grafik karakteristik sensor arus ACS712 30A Pengujian karakteristik dari sensor arus ACS712 dilakukan sesuai susunan pada gambar 4.3. 220VAC. +2.00 AC Amps 1/2 3/4 BEBAN NOL U1 IP+ IP- VCC VIOUT FILTER GND 8 7 6 5 ACS712ELCTR-30A-T. R4 2k. 5VDC. R3 C2 1n. 5k2. C1 100n. V OUT PIN_A0 +2.23 Volts 220V 440 WATT NETRAL Gambar 4.3 Pengujian sensor arus ACS712 30 Pada pin V-out kita berikan volt meter, dan pada saat tidak ada arus yang melewati sensor tersebut, volt meter menunjukkan nilai tegangan sebesar 2,14
52 volt. Kemudian sensor diberi beban satu buah unit lampu 440 watt dan pada V-out tegangan bertambah menjadi 2,24 volt. Berdasarkan hasil dari pengujian tersebut maka data dari grafik pada gambar 4.1 diatas adalah valid. Tabel 4.2 Hasil Pengujian Sensor Arus Arus (A) V dc (IR) (Volt) 0 2.14 0.5 2.16 1 2.17 1.5 2.21 2 2.24 2.5 2.28 3 2.32 Berdasarkan Tabel pengujian diatas disimpulkan bahwa sensor arus dapat berfungsi dengan baik. 4.1.3 Pengujian Sensor Tegangan Dalam pengujian sensor tegangan ini yakni menggunakan trafo step-down 1 Ampere. Karakteristik dari trafo step-down adalah jika tegangan masukan
53 menurun maka tegangan keluaran dari trafo step-down juga akan menurun sesuai dengan perbandingan tersebut. 21% VR201 V-OUT DC FASA R INPUT TR1 D201 D202 V-OUT AC N INPUT +180 AC Volts C201 R201 +10.2 AC Volts +2.49 Volts TRAN-2P2S 1 A D203 D204 Gambar 4.4 Pengujian Sensor Tegangan Dalam pengujian sensor tegangan ini dilengkapi dengan volt meter. Tegangan yang terukur pada listrik AC dengan tegangan keluaran pada resistor variabel. Pada tabel 4.3 dan 4.4 di bawah ini merupakan hasil pengujian sensor tegangan. Pengujian ini dilakukan dengan cara pengukuran pada tegangan keluaran trafo dan tegangan keluaran pembagi tegangan. Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sensor Tegangan Potensial Transformer V in Potensial Transformer (Volt) V out (Pembagi Tegangan ) Sensor Tegangan (Volt) V ac V ac V ac V dc V dc V dc R-N S- N T-N R-N S- N T-N 180 180 180 10.21 10.21 10.21 190.2 190.2 190.2 10.8 10.8 10.8 200 200 200 11.39 11.39 11.39
54 V in Potensial Transformer (Volt) V ac V ac V ac R-N S- N T-N V out (Pembagi Tegangan ) Sensor Tegangan (Volt) V dc V dc V dc R-N S- N T-N 210 210 210 11.89 11.89 11.89 220 220 220 12.5 12.5 12.5 231 231 231 13 13 13 237 237 237 13.42 13.42 13.42 Tabel 4.4 Hasil Sensor Tegangan Pembagi Tegangan V in Potensial Transformer (Volt) V out (Pembagi Tegangan ) Sensor Tegangan (Volt) V ac V ac V ac V dc V dc V dc R-N S- N T-N R-N S- N T-N 10.21 10.21 10.21 2.49 2.49 2.49 10.8 10.8 10.8 2.77 2.77 2.77 11.39 11.39 11.39 2.92 2.92 2.92 11.89 11.89 11.89 3.06 3.06 3.06 12.5 12.5 12.5 3.22 3.22 3.22 13 13 13 3.37 3.37 3.37 13.42 13.42 13.42 3.49 3.49 3.49 Berdasarkan tabel pengujian diatas disimpulkan bahwa sensor Tegangan dapat berfungsi dengan baik.
55 4.1.4 Pengujian Arduino Uno Pengujian Arduino ini dilakukan dengan pengujian software progam bahasa C. Pengujian ini dilakukan dengan melihat hasil perhitungan pada mikrokontroller melalui progam dan ditampilkan pada serial monitor. Semua perhitungan parameter untuk menentukan gangguan tegangan dan overload dilakukan dengan pemrogaman. Pada pengujian nilai ADC (10 bit) yang nantinya akan digunakan sebagai parameter pengolahan pada mikrokontroller. Pengujian ini dilakukan dengan cara memberikan arus 0 sampai dengan 3 Ampere dengan keluaran adc sebesar 511 sampai 611. Pada pengujian ini, akan ditampilkan nilai adc yang akan diolah pada mikrokontroller pada tabel 4.5 Tabel 4.5 Hasil Pengujian Nilai ADC Pada Mikrokontroller IR Arus (A) ADC Vdc 0 511 2.14 0.5 514 2.16 1 520 2.17 1.5 528 2.21 2 536 2.24 2.5 544 2.28 3 562 2.32 Berdasarkan tabel hasil pengujian diatas disimpulkan bahwa Arduino Uno dapat berfungsi dengan baik.
56 4.2 Realisasi Sistem Pada pengujian gangguan ini merupakan pengujian seluruh prinsip kerja sistem kontrol dan pengaman motor pompa tiga fasa apakah dapat bekerja sebagai mestinya atau tidak. Jenis jenis gangguan yang diamankan yaitu tegangan lebih, tegangan kurang, arus lebih, beban lebih, dan control pompa. 4.2.1 Pengujian Sistem Kontrol Sensor Level Air Pengujian sistem kontrol sensor level air yang telah dilakukan adalah menganalisis tegangan keluaran rangkaian saat kondisi level air berada pada kondisi penuh atau kosong, Adapun untuk rangkaian sensor bisa lihat pada gambar dibawah ini. + R R T E2 E1 GROUND Gambar 4.5 Rangkaian Elektrode Sensor Level Air
57 Pada pengujian sensor level air, salah satu atau salah dua elektroda dicelupkan dalam sebuah bak yang berisi air sehingga pada arduino terbaca 0 volt oleh sensor level air. Berikut adalah tabel data hasil pengujian respon sistem terhadap level sensor air. Tabel 4.6 Data Pengujian Sistem Kontrol Sensor Level Air. Posisi Sensor Level Air Respon sistem kontrol Keterangan Ground,E1 dan E2 terhubung dengan Air Ground terhubung dengan Air,E1 dan E2 tidak terhubung dengan Air Ground dan E1 terhubung dengan Air, E2 tidak terhubung dengan Air Pompa Standby ( Tanki air Penuh ) Lampu led Air Penuh Hidup Pompa ON ( Tanki air kosong ) Pompa Standby ( Tanki air Sedang ) Kontrol berfungsi Kontrol berfungsi Kontrol berfungsi 4.2.2 Pengujian Gangguan Tegangan Lebih Untuk menguji pengamanan sistem terhadap gangguan tegangan lebih pengujian dilakukan dengan beban resistor variable 1 fasa. Dalam pengujian, tegangan input dari regulator tegangan 1 fasa di naikkan hingga lebih dari nilai tegangan seting nominalnya. Kemudian sumber tegangan di koneksikan dengan beban, menggunakan magnetik kontaktor. Hal ini di lakukan untuk mengetahui respon sistem pengaman terhadap adanya tegangan lebih secara mendadak.
58 Tabel 4.7 Data Pengujian Sistem Terhadap Gangguan Tegangan Lebih. Fasa Set Nominal Tegangan (V) VLL Regulator (V) Tegangan pada saat Trip secara teori Kondisi Tampilan Lampu Led Gangguan Tegangan Kondisi sistem R-N 213 237 237 Hidup Trip S-N 200 220 220 Hidup Trip T-N 231 230 231 Mati Tidak Trip R-N 220 237 242 Mati Tidak Trip Pada data hasil pengujian diketahui bahwa tegangan Trip pada sistem pengaman adalah diatas 110% dari set nominal tegangan. 4.2.3 Pengujian Gangguan Tegangan Kurang Sama seperti pada pengujian respon sistem terhadap gangguan tegangan lebih, pada pengujian gangguan tegangan kurang dilakukan dengan beban resistor variable tiga fasa. Dalam pengujian, tegangan input dari regulator tegangan tiga fasa di turunkan hingga kurang dari nilai tegangan seting nominalnya. Kemudian sumber tegangan di koneksikan dengan beban, menggunakan magnetik kontaktor.
59 Hal ini di lakukan untuk mengetahui respon sistem pengaman terhadap adanya tegangan lebih secara mendadak. Tabel 4.8 Data Pengujian Gangguan Tegangan Kurang Kondisi Set Tegangan Tampilan Nominal VLL pada saat Lampu Kondisi Fasa Tegangan Regulator (V) Trip secara Led sistem (V) teori Gangguan Tegangan R-N 220 190 198 Mati Tidak Trip S-N 220 198 198 Hidup Trip T-N 220 190 198 Hidup Trip R-N 230 230 207 Mati Tidak Trip S-N 230 207 207 Hidup Trip T-N 210 210 189 Mati Tidak Trip R-N 210 180 189 Hidup Trip Pada data hasil pengujian diketahui bahwa tegangan Trip pada sistem pengaman adalah dibawah 90% dari set nominal tegangan.
60 4.2.4 Pengujian Gangguan Tegangan Fasa Hilang Pada pengujian gangguan fasa hilang, salah satu atau salah dua tegangan input tegangan yang diukur oleh sensor tegangan akan sengaja di hilangkan sehinnga fasa tersebut terbaca 0 volt oleh sensor tegangan. Berikut adalah tabel data hasil pengujian respon sistem terhadap tegangan fasa hilang. Tabel 4.9 Data Pengujian Gangguan Fasa Hilang Kondisi Tampilan No Fasa yang dilepas dalam Lampu Led Respon sistem pengujian Gangguan Tegangan 1 R Hidup TRIP 2 R dan S Hidup TRIP 3 S Hidup TRIP 4 S dan T Hidup TRIP 5 T Hidup TRIP 6 T dan R Hidup TRIP Pada pengujian sistem pengaman terhadap gangguan tegangan fasa hilang, didapat data bahwa sistem akan mengamankan gangguan ketika terdapat salah satu atau dua fasa yang tegangannya hilang atau sama dengan nol. Namun ketika ketiga fasa dilepas sistem pengaman menganggap hal tersebut bukan sebagai gangguan sehingga sistem pengaman akan standby dengan kondisi kontaktor yang open. 4.2.5 Pengujian Gangguan Arus Lebih Untuk menguji respon terhadap gangguan arus lebih dan beban lebih, maka arus yang mengalir melalui sensor harus di naikkan sehingga melebihi arus
61 nominalnya. Pengujian dilakukan dengan regulator 1 fasa yang terhubung dengan resistor variabel 1 fasa. Arus yang mengalir pada rangkaian penguji diatur terlebih dahulu tanpa menghubungkan sensor dengam sistem pengaman. setelah itu, arus nominal di pada sistem pengaman di atur lebih kecil dari arus yang mengalir pada beban. Kemudian untuk pengujian respon sistem pengaman, sensor di hubungkan dengan sistem pengaman menggunakan switch. Berikut adalah tabel data hasil pengujian respon sistem terhadap gangguan arus lebih. Tabel 4.10 Hasil Pengujian Sistem Terhadap Arus Lebih Phasa Arus (A) Respon sistem Kondisi Tampilan Lampu Led Arus Lebih R 1 Tidak Trip Mati R 1.2 Tidak Trip Mati R 1.5 Tidak Trip Mati R 2 Trip Hidup R 2.5 Trip Hidup R 3 Trip Hidup Keterangan tidak Bekerja tidak Bekerja tidak Bekerja Bekerja Bekerja Bekerja Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa semakin besar arus yang lewat dan melebihi setting point, maka proteksi bekerja.