SISTEM DETEKSI PERBEDAAN FASA TEGANGAN DAN ARUS DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Memperoleh Ahli Madya NINING SRI RAHAYU : 112408019 PROGRAM STUDI D-III FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA MEDAN
2014
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan i Pernyataan ii Penghargaan iii Abstrak iv Daftar isi v BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang masalah 1 1.2 Rumusan Masalah 2 1.3 Tujuan Penulisan 3 1.4 Batas Masalah 3 1.5 Sistematika Penulisan 3 BAB 2. TINJAUAN TEORITIS 2.1 Mikrokontroler Atmega8535 5 2.1.1 Kontruksi Atmega8535 6 2.2.2 Pin-Pin pada Mikrokontroler Atmega8535 9 2.2 Faktor Daya 12 2.2.1 Faktor Daya Terbelakang (Langging) 13 2.2.2 Faktor Daya Mendahului (Leading) 13 2.2.3 Faktor Daya Unity 14 2.3 Bahasa Pemograman C 14 2.3.1 Aplikasih Bahasa C++ 16 2.3.2 Kelebihan dari Bahasa C++ 16 2.3.3 Kekurangan dari Bahasa C++ 16 2.3.4 Struktur Bahasa C++ 16 2.3.5 Pengenal 17 2.3.6 Tipe Data 18 2.3.7 Konstanta dan Variabel 18 2.4 Sensor Arus 19 2.5 Sensor teganga 21 2.6 Detektor Fasa 22 2.7 Display LCD 23 2.8 Komponen Pendukung 25 2.8.1 Resistor 25 2.8.2 Kapasitor 27 2.8.2.1 Fungsi Kapasitor 27 2.9 IC 339 31 BAB 3. RANCANGAN SISTEM 3.1. Diangram blok rangkaian 33 3.2. Perancangan Sensor Arus 33 3.3 Perancangan Sensor Tegangan 34 3.4 Perancangan Detektor Fasa 35
3.5 Perancangan Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535 36 3.6 Perancangan Display LCD 37 3.7 Flow Chatt 39 3.8 Langkah / Prosedur Perancangan 40 3.9 Perancangan program kendali alat ukur factor daya digital berbasis 41 Mikrokontroler dengan menggunakan sensor arus dan tegangan. 3.9.1 Langkah-langkah pembuatan program. 41 BAB 4. PENGUJIAN ALAT 4.1 Pengujian Program 51 4.2 Pengujian IC Mikrokontroler 53 4.3 Pengujian Display LCD 55 4.4 Pengukuran Grafik Keluaran Sensor-Sensor dan Rangkaian 56 Detektor Fasa 4.4.1 Grafik Keluaran Sensor Tegangan 56 4.4.2 Grafik Keluaran Sensor Arus 56 4.4.3 Grafik Keluaran Rangkaian Komparator Untuk Tegangan 57 4.4.4 Grafik Keluaran Rangkaian Komparator Untuk Arus 57 4.4.5 Grafik Keluaran Detector Pasa 58 4.4.6 Grafik Keluaran Selisi Fasa arus dan Tegangan 58 4.4.7 Grafik Selisih Fasa Arus dan Tegangan Keluaran Komparator 58 4.4.8 Grafik Keluaran Komparator untuk Tegangan 59 4.5. Analisa Hasil Pengukuran 60 BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 61 5.2 Saran 62 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Fungsi khusus port B 10 Tabel 2.2 Fungsi khusus port C 11 Tabel 2.3 Fungsi khusus port D 11 Tabel 2.4 Tipe data 18 Tabel 2.5 Keterangan gambar sensor arus ATMEGA 8535 19 Tabel 2.6 Kode warna resistor 27 Tabel 4.2 Pengukuran pin IC mikrokontroler ATMEGA 8535 53 Tabel 4.3 Pengukuran pin IC LCD 55 Tabel 4.4 Daftar hasil pengujian catu daya 56 Tabel 4.5 Hasil pengukuran cos φ keluaran display LCD 57
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Konfigurasi pin ATmega8535 (Data Sheet AVR) 9 Gambar 2.2 Faktor daya lagging 13 Gambar 2.3 Faktor daya leading 14 Gambar 2.4 Faktor daya unity 14 Gambar 2.5 Sensor arus 19 Gambar 2.6 Diagram blok IC ACS712 20 Gambar 2.7 Sensor tegangan dan pengkondisi sinyal 21 Gambar 2.8 Bentuk fisik LCD 16X2 24 Gambar 2.9 Konfigurasi pin LCD 24 Gambar 2.10 Resistor karbon 26 Gambar 2.11 IC Comparator LM 339 31 Gambar 2.12 Pin out LM 339 32 Gambar3.1 Rangkaian sensor arus 33 Gambar3.2 Rangkaian sensor tegangan 34 Gambar3.3 Rangkaian detector fasa 35 Gambar3.4 Rangkaian mikrokontroler ATmega 8535 37 Gambar3.5 Rangkaian display LCD 38 Gambar3.6 Flow chatt alat ukur factor daya 39 Gambar3.7 Tampilan awal code visio AVR 41 Gambar3.8 Tampilan Create new file windows 41 Gambar3.9 Tampilan confirm window 42 Gambar 3.10 Tampilan SPI setting window 42 Gambar 3.11 Tampilan saving window 43 Gambar 3.12 Tampilan programmer setting window 43 Gambar 3.13 Tampilan programmer setting 44 Gambar 3.14 Tampilan configure project 44 Gambar 3.15 Tampilan cara kompilasi 45 Gambar 3.16 Tampilan dialog kompilasi 45 Gambar 3.17 Tampilan progress bar unduh ke mikrokontroler ATmega8535 46 Gambar 4.1 Grafik keluaran sensor tegangan 56 Gambar 4.2 Grafik keluaran sensor arus 56 Gambar 4.3 Grafik keluaran rangkaian komparator untuk tegangan 57 Gambar 4.4 Grafik keluaran rangkaian komparator untuk arus 57 Gambar 4.5 Grafik keluaran detector pulsa 58 Gambar 4.6 Grafik keluarn selisi fasa arus dan tegangan 58 Gambar 4.7 Grafik selisih fasa arus dan tegangan keluaran komparator 59 Gambar 4.8 Grafik keluaran komparator untuk tegangan 59
PERSETUJUAN Judul Kategori Nama : SISTEM DETEKSI PERBEDAAN FASA TEGANAN DAN ARUS DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 : TUGAS AKHIR : NINING SRI RAHAYU No. Induk Mahasiswa : 112408019 Program Studi Departemen : D3 FISIKA : FISIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, 27 Juni 2014 Disetujui Oleh: Program Studi D3 Fisika Ketua, Pembimbing, (Dr. Susilawati, M.Si) NIP.197412072000122001 (Drs. Marhaposan Situmorang,Ph.D) NIP.
PERNYATAAN SISTEM DETEKSI PERBEDAAN FASA TEGANAN DAN ARUS DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 TUGAS AKHIR Saya mengakui bahwa tugas proyek ini adalah hasil karya sendiri.kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Juni 2014 NINING SRI RAHAYU 112408019
ABSTRAK Pada tugas akhir ini penulis membahas masalah yang berjudul SISTEM DETEKSI PERBEDAAN FASA TEGANAN DAN ARUS DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535. Pada alat ini akan digunakan sebuah mikrokontroler AT8535, sensor arus, sensor tegangan dan detector fasa. Mikrokontroler AT8535 sebagai otak dari sistem yaitu memproses sinyal selisi tegangan dan arus sekaligus mengkalibrasi kenilai sebenarnya dan menampilkannya pada sebuah display LCD.Sensor arus mendeteksi besar arus sekaligus fasa tersebut.dan sensor tegangan untuk memberikan besaran tegangan dan fasa.
PENGHARGAAN Puji dan Syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas berkat kasih dan karunia-nya, Sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dalam waktu yang telah ditetapkan. Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada Bapak Drs. Marhaposan Situmorang,Ph.Dselaku dosen pembimbing pada penyelesaian Tugas Akhir ini, yang telah meluangkan waktunya selama penyusunan tugas akhir ini. Terimakasih kepada Ibu Dr. Susilawati, M.Si dan bapak Dr. Perdinan Sinuaji,M.Si selaku Ketua Jurusan program studi D3 Fisika dan Sekretaris Jurusan program studi D3 Fisika FMIPA-USU Medan, Dekan Dan Pembantu Dekan FMIPA-USU, seluruh Staff dan Dosen Fisika FMIPA USU. Akhirnya tidak terlupakan kepada kedua orang tua saya atas doa dan kasih sayang serta bantuan yang berupa materi maupun nonmateri yang telah diberikan kepada penulis selama ini, serta buat teman spesial saya Muhammad Armen Syam yang tidak bosan-bosannyaselama ini selalu memberikan bantuan dan dorongan kepada penulis. Serta rekan rekan mahasiswa/i D3 Fisika yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.