BAB II LANDASAN TEORI Pada bab ini akan dijelaskan mengenai teri teri yang digunakan dalam perancangan, pembuatan dan implementasi Sistem Kntrl AMF Berbasis Arduin. Teri yang digunakan meliputi teri Genset, Arduin Un, Mcb, Relay. 2.1 Genset Generatr adalah mesin yang dapat mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik melalui prses induksi elektrmagnetik. Generatr ini memperleh energi mekanis dari prime mver. Generatr arus blak-balik (AC) dikenal dengan sebutan alternatr. Generatr diharapkan dapat mensuplai tenaga listrik pada saat terjadi gangguan, dimana suplai tersebut digunakan untuk beban priritas. Sedangkan genset (generatr set) merupakan bagian dari generatr. Genset merupakan suatu alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Genset atau sistem generatr penyaluran adalah suatu generatr listrik yang terdiri dari panel, berenergi slar dan terdapat kincir angin yang ditempatkan pada suatu tempat. Genset dapat digunakan sebagai sistem cadangan listrik atau "ff-grid" (sumber daya yang tergantung atas kebutuhan pemakai). Genset sering digunakan leh rumah sakit dan industri yang mempercayakan sumber daya yang mantap, seperti halnya area pedesaan yang tidak ada akses untuk secara kmersial menghasilkan listrik. 5
6 Generatr terpasang satu prs dengan mtr diesel, yang biasanya menggunakan generatr sinkrn (alternatr) pada pembangkitan. Generatr sinkrn terdiri dari dua bagian utama yaitu: sistem medan magnet dan jangkar. Generatr ini kapasitasnya besar,medan magnetnya berputar karena terletak pada rtr. Knstruksi generatr AC adalah sebagai berikut: 2.1.1 Rangka statr Terbuat dari besi tuang, rangka statr maerupakan rumah dari bagian bagian generatr yang lain. 2.1.2 Statr Statr memiliki alur-alur sebagai tempat meletakkan lilitan statr. Lilitan statr berfungsi sebagai tempat GGL induksi. 2.1.3 Rtr Rtr adalah bagian yang berputar, pada bagian ini terdapat kutub-kutub magnet dengan lilitannya yang dialiri arus searah, melewati cincin geser dan sikatsikat. 2.1.4 Cincin geser Terbuat dari bahan kuningan atau tembaga yang yang dipasang pada prs dengan memakai bahan islasi. Slip ring ini berputar bersama-sama dengan prs dan rtr.
7 2.1.5 Generatr Penguat Generatr penguat merupakan generatr arus searah yang dipakai sebagai sumber arus. Pada umumnya generatr AC ini dibuat sedemikian rupa, sehingga lilitan tempat terjadinya GGL induksi tidak bergerak, sedangkan kutub-kutub akan menimbulkan medan magnet berputar. Generatr itu disebut dengan generatr berkutub dalam, dapat dilihat pada gambar berikut. Gambar 2.1 Bagian-bagian generatr 2.1.6 Cara Kerja Generatr Prinsip kerja dari generatr sesuai dengan hukum Lens, yaitu arus listrik yang diberikan pada statr akan menimbulkan mmen elektrmagnetik, yang bersifat melawan putaran rtr sehingga menimbulkan EMF pada kumparan rtr. Tegangan EMF ini akan menghasilkan suatu arus jangkar. Jadi diesel sebagai prime mver akan memutar rtr generatr, kemudian rtr diberi eksitasi agar menimbulkan medan magnet yang berptngan dengan knduktr pada statr dan menghasilkan tegangan pada statr. Karena ada dua kutub yang berbeda, utara dan
8 selatan, maka tegangan yang dihasilkan pada statr adalah tegangan blak-balik. Generatr AC bekerja dengan prinsip induksi elektrmagnetik. Generatr AC terdiri dari statr yang merupakan elemen diam dan rtr yang merupakan elemen berputar dan terdiri dari belitan-belitan medan. Pada generatr AC jangkamya diam sedangkan medan utamanya berputar dan lilitan jangkarnya dihubungkan dengan dua cincin geser. 2.2 Arduin Un Arduin adalah bard berbasis mikrkntrler pada ATmega328. Bard ini memiliki 14 digital input / utput pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai utput PWM), 6 input analg, 16 MHz silatr kristal, kneksi USB, jack listrik tmbl reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrkntrler, hanya terhubung ke kmputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptr AC-DC atau baterai untuk menggunakannya. Bard Arduin Un memiliki fitur-fitur baru sebagai berikut : 1,0 pinut: tambah SDA dan SCL pin yang dekat ke pin aref dan dua pin baru lainnya ditempatkan dekat ke pin RESET, dengan IO REF yang memungkinkan sebagai buffer untuk beradaptasi dengan tegangan yang disediakan dari bard sistem. Pengembangannya, sistem akan lebih kmpatibel dengan Prsesr yang menggunakan AVR, yang berperasi dengan 5V dan dengan Arduin karena yang berperasi dengan 3.3V. Yang kedua adalah pin tidak terhubung, yang disediakan untuk tujuan pengembangannya.
9 Circuit Reset Gambar 2.2 Bard Arduin Un Gambar 2.3 Kabel USB Bard Arduin Un
10 Deskripsi Ardui UNO: Tabel 2.1 Deskripsi Arduin Un Mikrkntrller Operasi Vltage Input Vltage Input Vltage I/O Arus Flash Memry Btlader EEPROM Kecepatan Atmega328 5V 7-12 V (Rekmendasi) 6-20 V (limits) 14 pin (6 pin untuk PWM) 50 ma 32KB SRAM 2 KB 1 KB 16 Mhz Catu Daya Un Arduin dapat diaktifkan melalui kneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber listrik dipilih secara tmatis. Eksternal (nn-usb) daya dapat datang baik dari AC-DC adaptr atau baterai. Adaptr ini dapat dihubungkan dengan cara menghubungkannya plug pusat-psitif 2.1mm ke dalam bard clkan listrik. Lead dari baterai dapat dimasukkan ke dalam header pin Gnd dan Vin dari knektr Pwer. Bard dapat berperasi pada paskan daya dari 6-20 vlt. Jika diberikan dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat menyuplai kurang dari 5 vlt dan bard mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulatr
11 tegangan bisa panas dan merusak bard. Rentang yang dianjurkan adalah 7-12 vlt. Pin catu daya adalah sebagai berikut: VIN. Tegangan input ke bard Arduin ketika menggunakan sumber daya eksternal (sebagai lawan dari 5 vlt dari kneksi USB atau sumber daya lainnya diatur). Anda dapat menyediakan tegangan melalui pin ini, atau, jika memask tegangan melalui clkan listrik, mengaksesnya melalui pin ini. 5V. Catu daya diatur digunakan untuk daya mikrkntrler dan kmpnen lainnya di bard. Hal ini dapat terjadi baik dari VIN melalui regulatr nbard,atau diberikan leh USB. 3,3 vlt paskan yang dihasilkan leh regulatr n-bard Menarik arus maksimum adalah 50 ma. GND Memry ATmega328 ini memiliki 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk lading file. Ia juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM Input & Output Masing-masing dari 14 pin digital pada Un dapat digunakan sebagai input atau utput, menggunakan fungsi pinmde(), digitalwrite(), dan digitalread(). Mereka berperasi di 5 vlt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 ma dan memiliki resistr pull-up internal dari 20-50 K_. Selain itu,beberapa pin memiliki fungsi khusus:
12 Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) data TTL serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip ATmega8U2 USB-t-Serial TTL. Eksternal Interupsi: 2 dan 3. Pin ini dapat diknfigurasi untuk memicu interupsi pada nilai yang rendah, tepi naik atau jatuh, atau perubahan nilai. Lihat attachinterrupt () fungsi untuk rincian. PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan 8-bit utput PWM dengan analgwrite () fungsi. SPI: 10 (SS), 11 (msi), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung kmunikasi SPI menggunakan perpustakaan SPI. LED: 13. Ada built-in LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin adalah nilai TINGGI, LED menyala, ketika pin adalah RENDAH, itu ff. Un memiliki 6 input analg, diberi label A0 melalui A5, masingmasing menyediakan 10 bit reslusi yaitu 1024 nilai yang berbeda. Secara default sistem mengukur dari tanah sampai 5 vlt. TWI: A4 atau SDA pin dan A5 atau SCL pin. Mendukung kmunikasi TWI Aref. Referensi tegangan untuk input analg. Digunakan dengan analgreference (). Reset. Lihat juga pemetaan antara pin Arduin dan ATmega328 prt. Pemetaan untuk ATmega8, 168 dan 328 adalah identik.
13 Kmunikasi Un Arduin memiliki sejumlah fasilitas untuk berkmunikasi dengan kmputer, Arduin lain, atau mikrkntrler lain. ATmega328 ini menyediakan UART TTL (5V) kmunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah ATmega16U2 pada saluran bard ini kmunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai cm prt virtual untuk perangkat lunak pada kmputer. Firmware Arduin menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Namun, pada Windws, file. Inf diperlukan. Perangkat lunak Arduin termasuk mnitr serial yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke bard Arduin. RX dan TX LED di bard akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-t-serial dan kneksi USB ke kmputer. ATmega328 ini juga mendukung kmunikasi I2C (TWI) dan SPI. Fungsi ini digunakan untuk melakukan kmunikasi inteface pada sistem. Prgramming Un Arduin dapat diprgram dengan perangkat lunak Arduin.Pilih Arduin Un dari Tl lalu sesuaikan dengan mikrkntrler yang digunakan. Para ATmega328 pada Un Arduin memiliki btlader yang memungkinkan Anda untuk meng-uplad prgram baru untuk itu tanpa menggunakan prgrammer hardware eksternal. Ini berkmunikasi menggunakan prtkl dari bahas C. Sistem dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel (Windws) atau prgrammer
14 DFU (Mac OS X dan Linux) untuk memuat firmware baru. Atau Anda dapat menggunakan header ISP dengan prgrammer eksternal. Perangkat Lunak (Arduin IDE) Lingkungan pen-surce Arduin memudahkan untuk menulis kde dan meng-uplad ke bard Arduin. Ini berjalan pada Windws, Mac OS X, dan Linux. Berdasarkan Penglahan, avr-gcc, dan perangkat lunak sumber terbuka lainnya. Gambar 2.4 Perangkat Lunak Otmatis Sftware Reset Tmbl reset Un Arduin dirancang untuk menjalankan prgram yang tersimpan didalam mikrkntrller dari awal. Tmbl reset terhubung
15 ke Atmega328 melalui kapasitr 100nf. Setelah tmbl reset ditekan cukup lama untuk me-reset chip, sftware IDE Arduin dapat juga berfungsi untuk meng-uplad prgram dengan hanya menekan tmbl uplad di sftware IDE Arduin. 2.3 Push Buttn Push Buttn adalah kmpnen listrik yang berfungsi untuk menyambung dan memutuskan arus listrik, Push Buttn ini merupakan kntak yang bekerja tanpa pengunci sehingga jika tekanan dilepaskan maka kntak akan kembali ke psisi semula atau bekerja menyambung dan memutuskan arus listrik hanya sesaat. Jenis kntak ini ada NO atau NC. Simbl sakelar tekan (push buttn) sebagai berikut: NO (Nrmally Open) Cntact NO (Nrmally Open) Cntact adalah saklar yang pada kndisi nrmal kntaknya terbuka. Apabila saklar ditekan mengakibatkan kntaknya tersambung. Simbl Nrmally Open cntact dapat dilihat pada gambar 2.5 Gambar 2.5 Simbl Nrmaly Open Cntact
16 NC (Nrmally Clsed) Cntact NC (Nrmally clsed) Cntact adalah saklar yang pada kndisi nrmal kntaknya tertutup. Apabila saklar ditekan mengakibatkan kntaknya terputus. Simbl Nrmally Clsed cntact dapat dilihat pada gambar 2.6. Gambar 2.6 Simbl Nrmaly Clsed Cntact 2.4 Miniatur Circuit Breaker (MCB) MCB merupakan peralatan switching dan pemutus arus yang berfungsi untuk memutuskan tenaga listrik baik pada saat perasi nrmal maupun dalam keadaan tidak nrmal. MCB biasanya dilengkapi dengan pengaman thermis untuk beban lebih dan pengaman relay untuk hubung singkat. Pada perasi nrmal, MCB dipergunakan untuk membuka suatu rangkaian listrik, misalnya untuk keperluan perawatan. Pada keadaan perasi tidak nrmal, misalnya pada saat terjadi gangguan arus lebih maka pada keadaan ini MCB akan membuka kntaknya secara tmatis sehingga rangkaian yang terganggu akan segera dilkalisasi.
17 2.5 Relay Relay adalah suatu alat yang digunakan dalam suatu rangkaian cntrl untuk melengkapi system pengntrlan yang tmatis. Relay berfungsi untuk memnitr besaran-besaran ukuran sesuai dengan batas-batas yang dikehendaki. Relay bekerja pada tegangan dan arus yang kecil jadi berbeda dengan kntaktr. Cil AB CD Cil A B C D Set Set Gambar 2.7 Simbl Relay 2.6 Lampu Indikatr Lampu indikatr berfungsi untuk memberitahukan/menandakan suatu sistem dalam keadaan bekerja atau terjadi gangguan. Lampu tanda/indikatr mempunyai beberapa warna dan warna pada lampu indikatr itu mempunyai makna dan maksud tertentu yaitu ; Lampu tanda warna merah menandakan bahwa sistem/kmpnen dalam keadaan terjadi gangguan/berhenti. Lampu tanda warna hijau menandakan bahwa sistem dalam keadaan siap kerja atau sedang bekerja dan lampu kuning menandakan terjadi gangguan pada sistem.