Sistem Perancangan Dan Pembuatan Alat Pendeteksi Panas Pada Transformator Distribusi Melalui Pesan Singkat Handphone Berbasis Mikrokontroler ATmega8535 LAPORAN TUGAS AKHIR Ditulis untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Progaram Diploma 3 oleh: ARI MAZMUR SEMBIRING RICKY GAFRIEL PURBA NIM: 1105042048 NIM: 1105042087 ONA SUTRA SEMBIRING NIM: 1105042084 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2014
ABSTRAK Tugas akhir ini bertujuan untuk merancang dan membuat suatu sistem pengantisipasian terhadap mesin listrik (Transformator Transmisi) dengan menggunakan pendeteksi panas pada mesin tersebut. Serta penggunaan modem (GSM Wavecom M1306B WM16919 Serial) sebagai pengirim data ke server dan server akan mengirim pesan melalui via SMS ke handphone pengguna, dilengkapi dengan sensor LM35 sebagai pendeteksi panas, dimana data yang diperoleh sensor tersebut dapat kita tampilkan pada LCD 16X2 untuk diproses langsung oleh mikrokontroller ATMEGA8535. Sistem ini merupakan bagian penting dari alat pemberitahuan kepada pemilik atau penggunanya. Data yang sudah diperoses mikrokontroller untuk mengaktifkan modem, dimana modem tersebut sudah kita aktifkan sebelumnya, sehingga modem akan berfungi dan kartu GSM yang sudah aktif akan bekerja menggirim SMS ke handphone yang sudah ditentukan (pengguna). Apabila pengguna menerima SMS maka pengguna dapat melakukan tindakan untuk pencegahan kerusakan mesin listrik tersebut (Transformator Transmisi). Kata kunci : GSM Wavecom M1306B WM16919 Serial, LCD, ATMEGA8535
ABSTRACK This final assignment aims to design and create an anticipating system of the electricity machines (Transfomator Transmission) by using a heat detector in that machine. And the usage a modem (GSM Wavecom M1306B WM16919 serial ) as a sender data to the server then the server will send a message via SMS to user s cell phone, it s equipped with LM35 sensor as a heat detector, where the obtained sensor can be sow in LCD 16X2. Which to be directly processed by microcontroller AT89S51. This system is an important section of the notification tools to the users or owners. The data that has been processed by the microcontroller to active the modem which the modem has been previously activated, so that the modem will be function and the activated GSM card will work sending SMS to the cell phone that has been determined by the users. When the user receives SMS thus the user can do an action to prevent the collapse of the electricity machines (Transfomator Transmission). KeyWords : GSM Wavecom WM16919 serial, LCD, ATMEGA8535
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan berkat, rahmat dan kasih sayang-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir, serta menyelesaikan penulisan tugas akhir ini. Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan Akademik dan untuk menyelesaikan Program Diploma 3 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Elektronika Politeknik Negeri Medan. Dalam laporan Tugas Akhir ini, penulis akan membahas tentang Perancangan dan Pembuatan Alat Pendeteksi Panas Pada transformator Transmisi Melalui Pesan Singkat Pada Handphone Berbasis Mikrokontroller AT89S51. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis banyak menghadapi hambatan dan kesulitan, namun berkat dan bimbingan dari berbagai pihak maka, Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Oleh kerena itu penulis banyak mengucapkan terimakasih kepada: 1. M. Syahruddin, ST., MT. Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Junaidi, ST.,MT. Ketua Jurusan Elektro Politeknik Negeri medan. 3. Berman P. Panjaitan, ST. MT. Kepala Program Studi Elektronika Politeknik Negeri Medan. 4. Ir. Mawan Ginting,MT. Dosen pembingbing. 5. Ing. Heru Pranoto, S.T. selaku dosen wali EK-6D. 6. Seluruh staf pengajar Politeknik Negeri Medan, khususnya staf pengajar Program Studi Teknik elektronika yang telah memberikan ilmunya sehingga penulis lebih mudah dalam menyusun tugas akhir ini. 7. Keluarga besar EK-6D yang telah memberikan dukungan selama penyusunan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa Laporan Tugas Akhir ini masih banyak sekali kekurangan dan jauh dari kesempurnaan. Oleh sebab itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun.
Semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi siapapun yang membacanya dan bermanfaat bagi masa yang akan datang. Medan, Agustus 2014 Homat kami, (Penulis)
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN...ii ABSTRAK... v ABSTRACT... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... x BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Maksud dan Tujuan... 2 1.4 Manfaat... 3 1.5 Batasan Masalah... 3 1.6 Metode Pengumpulan Data... 3 1.7 Sistematika Penulisan... 4 BAB 2 LANDASAN TEORI... 5 2.1 Mikrokontroler ATmega8535... 5 2.1.1 Kontruksi ATmega8535... 6 2.1.2 Pin Pada Mikrokontroler ATmega8535... 8 2.1.3 Blok Diagram Mikrokontroler ATmega8535... 11 2.1.4 Peta Memori ATmega8535... 12 2.1.5 Program Memori... 12 2.1.6 Data Memory... 13 2.1.7 EEPROM Data Memory... 13 2.1.8 Status Register (SREG).14
2.2 Sensor LM35... 15 2.3 MAX3235... 20 2.3.1 Blok Diagram MAX3235... 21 2.3.2 Konfigurasi PIN MAX3235... 22 2.4 Modem Wavecome... 23 2.4.1 AT-Command... 24 2.4.2 Short Message Service (SMS)... 25 2.5 Liquid Crystal Display (LCD)... 26 2.6 Transformator Distribusi... 29 2.6.1 Kontruksi Transformator... 31 2.6.2 Spesifikasi Trafo Distribusi... 32 2.6.3 Tegangan Pengenal dan Penyadapan... 32 2.6.4 Daya Pengenal... 33 2.6.5 Kelompok Vektor... 33 2.6.6 Tingkat Isolasi Dasar (TID)... 34 2.6.7 Minyak Transformator... 34 BAB 3 PEMBUATAN DAN PERANCANGAN SISTEM... 35 3.1 Perancangan Hardware... 35 3.2 Spesifikasi Alat... 35 3.3 Perancangan Rancangan dan Blok Diagram... 35 3.4. Bagian Pemproses... 38 3.5 Perancangan Software... 40 3.6 Perakitan Sistem... 41 3.6.1 Perancangan Flowchart... 41
3.6.2 Perancangan Kontruksi... 42 BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA... 43 4.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya... 43 4.2 Pengujian Sensor LM35... 44 4.3 Pengujian Mikrokontroller... 45 4.4 Pengujian MAX3235... 46 4.5 Pengukuran LCD... 47 4.6 Pengujian Modem Wavecome M1306B WM1619 Serial... 48 4.7 Pengujian Software... 49 BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN... 63 5.1 Kesimpulan... 63 5.2 Saran... 63 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR 2.1 Konfigurasi Pin ATmega8535... 8 2.2 Blok Diagram Mikrokontroller ATmega8535... 11 2.3 Peta Memori Program... 12 2.4 Peta Memori Data... 13 2.5 EEPROM Data Memory... 13 2.6 Status Register ATmega8535... 14 2.7 LM35 Basic Temperatur Sensor... 15 2.8 Rangkaian Pengukur Suhu... 15 2.9 Bentuk Fisik Sensor... 16 2.10 Skematik Rangkaian Dasar Sensor Suhu LM35-DZ... 18 2.11 Bentuk Fisik MAX3235... 20 2.12 Blok Diagram MAX3235... 21 2.13 Konfigurasi Pin MAX3235... 22 2.14 Bentuk Fisik Modem Wavecome M1360B WM16919 Serial... 24 2.15 Liquid Crystal Display... 26 2.16 Konfigurasi Pin LCD 16x2... 27 2.17 Metode Kendali Sebuah Segmen LCD... 28 2.18 Gardu Trafo Distribusi... 29 2.19 Kontruksi Transformator... 31 3.1 Rangkaian Keseluruhan... 36 3.2 Rangkaian Sensor Suhu LM35... 37 3.3 Rangkaian MAX3235 DB9... 37 3.4 Skematik Diagram Pemeroses... 38 3.5 Rangkaian Display LCD... 39
3.6 RS232 Conektor Modem Dengan MAX3235... 39 3.7 Perancangan Flowchart... 41 3.8 Perancangan Kontruksi... 42 4.1 Rangkaian Catu Daya... 43 4.2 Rangkaian Pengukuran Display LCD... 47
DAFTAR TABEL 2.1 Fungsi Khusus Port B... 9 2.2 Fungsi Khusus Port C... 9 2.3 Fungsi Khusus Port D... 10 2.4 Tabel Set AT-Command... 25 3.1 Tabel Intruksi ATmega8535 dengan Pendefinisiannya... 40 4.1 Pengujian Tegangan Catu Daya... 44 4.2 Pengujian Sensor LM35... 44 4.3 Data Hasil Pengukuran Output Mikrokontroler... 45 4.4 Pengukuran Tegangan Kaki RX dan TX Pada MAX3235E... 47 4.5 Pengukuran Tegangan Kaki RX dan TX Pada MAX3235E... 47 4.6 Hasil Pengukuran LCD... 48 4.7 Pengujian Tegangan Wavecom... 49
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Baru-baru ini kita sering merasa terganggu dengan padamnya listrik. Menurut pengalaman dan yang penulis survei dilapangan khususnya tempat kami praktek kerja lapangan (PKL) di PLN ada beberapa hal yang menjadi kendala yang pertama adalah kurangnya daya listrik atau pembangkit listrik sedangkan konsumen terus bertambah khususnya dibidang perindustrian, dan yang kedua kerusakan pada transformator/trafo step down (penurun tegangan). Dengan perkembangan teknologi pada saat ini kemungkinan kerusakan transformator teggangan menengah tersebut dapat dikurangi. Dimana pada saat ini transformator tersebut rusaknya akibat beban yang dikeluarkan tidak stabil dari fasa ke-fasa (antar fasa) maupun fasa R, S dan T. Tidak stabilnya pembagian beban tersebut bisa menyebabkan fatal, menimbulkan ledakan kecil dan rusaknya transformator tersebut. Dan sering juga terjadi pada motor induksi 3 fasa, akibat dari tidak stabilnya kinerja atau berat dan speed yang digunakan maka motor induksi 3 fasa tersebut panas dan menimbulkan kerusakan. Selain itu tidak ketinggalan juga trafo pada sound sistem (penguat suara) terkhususnya bagi daya-daya yang kuat, tidak diketahui pengguna bahwa didalam penguat sound tersebut ada kabel korsleti (hubungan singkat) dan juga ada komponen yang akan putus, stabilizer tidak bagus dapat menyebabkan kerusakan pada trafo yang digunakan sebagai penguat suara. Maka dengan berkembangnya teknologi canggih pada jaman sekarang ini sangat membantu dalam mengatasi masalah dan mengantisipasi kerusakan barangbarang mahal tersebut. Timbul suatu ide yaitu sistem perancangan dengan menggunakan sensor suhu LM35 dimana fungsinya untuk mendeteksi panas dan dikontrol dengan mengirimkan pesan singkat (SMS) ke handphone pengguna, yang terhubung dengan rangkaian mikrokontroler sebagai pengendali sistem. Mengikuti perkembangan teknologi komunikasi jarak jauh sekarang ini penulis menggunakan
modem wavecom untuk pengiriman data langsung ke handphone pengguna agar jarak pengguna tidak dibatasi. Adapun judul tugas akhir ini adalah Sistem Perancangan dan Pembuatan alat Pendeteksi Panas Pada Transformator Distribusi Melalui Pesan Singkat Pada Handphone Berbasis ATMEGA8535 Dalam tugas akhir ini mikrokontroler sebagai pengendali penggunaan sensor LM35 dan GSM modem wavecom. 1.2. Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah tugas akhir ini adalah: a. Perancangan dan pembuatan alat pendeteksi panas pada trafo, b. Alat ini bekerja pada pada suhu tertentu yang akan ditempelkan pada trafo (Tranformator) Distribusi tegangan menengah, c. Menggunakan sensor suhu LM35 sebagai pendeteksi panas dan GSM modem wavecom serial sebagai sarana pengirim pesan melalui SMS ke handphone, d. Sistem ini bekerja pada daerah outdoor (diluar ruangan). 1.3 Maksud dan Tujuan Maksud dan tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah : a. Merancang dan membuat Alat Pendeteksi Panas Trasformator Distribusi Melalui Pesan Singakat (SMS) Handphone mengetahui hubungan dan pengaplikasian mikrokontroler ATMEGA8535 dengan modem wavecom. b. Sebagai syarat untuk menyelesaikan perkuliahan di Politeknik Negeri Medan. 1.4 Manfaat Tugas akhir ini sekiranya akan berguna untuk : a. Membantu karyawan PLN khususnya bagian pendistribusian, dan dengan alat ini panas pada trafo yang melebihi diatas normal dapat diketahui oleh pihak PLN, sehingga kerusakan pada trafo dapat dicegah.
b. Mahasiswa dan mahasiswi dapat menambah pengetahuan dan wawasan dalam melaksanakan proyek tugas akhir. c. Alat ini juga dapat difungsikan untuk pendeteksi perangkat listrik (alat-alat listrik) yang lain. Contohnya: motor induksi 3 fasa, trafo sound sistem, dll. 1.5. Batasan Masalah a. IC mikrokontroler yang digunakan pada proyek ini adalah mikrokontroler ATmega8535, dan MAX3235, b. Sensor yang digunakan adalah LM35, c. Pengontrol yang digunakan adalah GSM modem wavecom M1306B WM16919 serial. 1.6. Metode Pengumpulan Data Dalam Penulisan Tugas Akhir ini penulis mengumpulkan data yang dilakukan sebagai berikut : a. Pengumpulan data dengan cara melakukan studi ke perpustakaan dan mencari buku-buku atau informasi yang berhubungan dengan alat ini. b. Mengadakan konsultasi dan arahan/bimbingan dari dosen pembimbing serta sumber-sumber lain yang dapat dijadikan sebagai acuan dan perbandingan dalam merancang alat ini. c. Mencari data-data yang diperlukan dalam pembuatan proyek ini dengan menggunakan fasilitas internet. 1.7. Sistematika Penulisan Dalam sistematika penulisan akan dijelaskan isi dari tiap-tiap bab pada laporan tugas akhir ini, adapun sistematika penulisannya adalah:
BAB 1 : PENDAHULUAN Bab ini adalah pendahuluan yang berisikan latar belakang, rumusan masalah, maksud dan tujuan, batasan masalah, metode pengumpulan data, serta sistematika penulisan laporan. BAB 2 : TEORI DASAR Pada bab ini dijelaskan landasan toeri pada tiap-tiap komponen yang akan digunakan pada rangkain. BAB 3 : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN Bab ini berisikan tentang bagaimana sistem, blok diagram secara keseluruhan serta realisasi rangkaian beserta cara kerjanya. BAB 4 : PENGUJIAN DAN ANALISA Pada bab ini akan membahas hasil-hasil pengujian alat sebagai pembuktian pembahasan pada bab-bab sebelumnya, penjelasan rangkaian-rangkaian yang digunakan. BAB 5 : PENUTUP Bab ini berisikan kesimpulan dari pembahasan bab-bab sebelumnya serta memberikan saran yang dapat membangun pengembangan tugas akhir ini.