MONITORING ARUS PLTMH UMM MELALUI JALA-JALA LISTRIK BERBASIS ATMEGA 16 TUGAS AKHIR Disusun oleh : EDO YUDHISTIRA PERMATA PUTRA NIM : 08530081 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2013 i
LEMBAR PERSETUJUAN MONITORING ARUS PLTMH UMM MELALUI JALA JALA LISTRIK BERBASIS ATMEGA16 Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang Disusun Oleh: EDO YUDHISTIRA PERMATA PUTRA 08530081 Diperiksa dan disetujui oleh: Pembimbing I Pembimbing II Ir. Nurkasan, MT Machmud Effendy, ST, M.Eng NIP : 10893030293 NIP: 10802030363 ii
LEMBAR PENGESAHAN MONITORING ARUS PLTMH UMM MELALUI JALA JALA LISTRIK BERBASIS ATMEGA16 Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar sarjana (S1) Universitas Muhammadiyah Malang Disusun Oleh : Edo Yudhistira Permata Putra NIM : 08530081 Tanggal Ujian : 26 Oktober 2013 Ir. Nurkasan, MT (Pembimbing I) NIP : 10893030293 Machmud Effendy, ST, M.Eng NIP : 10802030363 (Pembimbing II) Ir. Diding Suhardi, MT (Penguji I) NIP : 10892100286 Ir. Nur Alif Mardiyah, MT NIP : 10892030257 (Penguji II) Ketua Jurusan Ir. Nurkasan, MT NIP : 10893030293 iii
SURAT PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : EDO YUDHISTIRA PERMATA PUTRA Tempat/Tgl Lahir : Malang, 25 Desember 1987 NIM : 08530081 Fakultas / Jurusan : Teknik / Teknik Elektro Menyatakan bahwa tugas akhir kami yang berjudul : MONITORING ARUS PLTMH UMM MELALUI JALA JALA LISTRIK BERBASIS ATMEGA16 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 sebenarnya-benarnya dan apabila pernyataan ini tidak benar, kami bersedia mendapat sanksi akademis. Malang, 2 November 2013 Yang menyatakan, EDO YUDHISTIRA PERMATA PUTRA Mengetahui, Pembimbing I Pembimbing II Ir. Nurkasan, MT Machmud Effendy, ST, M.Eng NIP : 10893030293 NIP : 10802030363 iv
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh. Segala puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis mampu menyelesaikan hasil Tugas Akhir ini. Shalawat serta salam tak lupa penulis panjatkan kepada seorang revolusioner besar sepanjang sejarah peradaban manusia yaitu junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang telah memberikan pencerahan di muka bumi ini. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas Akhir yang berjudul Monitoring Arus PLTMH UMM Melalui Jala-Jala Listrik Berbasis ATMEGA16. Ini masih jauh dari kesempurnaan, namun penulis tetap berharap ada sebuah itikat baik bagi pembaca untuk lebih mengembangkan Tugas Akhir ini dengan aplikasi yang variatif dan semoga tulisan ini bermanfaat bagi semuanya. Selama proses penyusunan skripsi ini banyak hal yang menjadi kendala dan rintangan, tetapi dengan bantuan berbagai pihak Alhamdulillah telah terselesaikan satu kewajiban penulis sebagai Mahasiswa Universitas Muhammadiyah Malang. Ucapan terima kasih tidak lupa penulis haturkan kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan laporan ini sehingga dapat dijadikan bahan untuk pengembangan diri dalam mengikuti perkembangan teknologi pada saat ini, antara lain: vii
1. Ir. Nurkasan, MT dan Machmud Effendy, ST. M.Eng selaku Kepala Jurusan dan Sekretaris Jurusan Elektro. 2. Bapak Ir. Nurkasan, MT selaku Dosen Pembimbing I dan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya atas ilmu dan bimbingannya. 3. Bapak Machmud Effendy, ST. M.Eng selaku Dosen Pembimbing II terima kasih penulis haturkan atas saran, kritik dan bimbingannya. 4. Bapak Ir. Diding Suhardi, MT dan Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku Dosen Penguji terimakasih atas masukannya yang sangat membantu demi kesempurnaan tugas akhir ini. 5. Kedua Orang tua yang telah banyak membantu melalui do a, materi dan supportnya, saya mengucapkan terima kasih yang tak terhingga. 6. Benton, Joni, Ajek, dan teman-teman elektro khususnya angkatan 2008 kelas B yang tak dapat disebutkan namanya satu persatu Masih banyak pihak-pihak yang tidak penulis sebutkan dalam proses penyusunan laporan ini, semoga apa yang telah di berikan tercatat sebagai amal ibadah Amien. Wassalamu alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh. Malang, 2 November 2013 Penyusun viii
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii ABSTRAK... iv ABSTRACT... v KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI... vii DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR TABEL... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG... 1 1.2 RUMUSAN MASALAH... 2 1.3 TUJUAN... 3 1.4 BATASAN MASALAH... 3 1.5 METODE PEMECAHAN MASALAH... 3 1.6 SISTEMATIKA PENULISAN TUGAS AKHIR... 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 ARUS... 6 2.1.1 Rumus Untuk Menghitung Arus Listrik Perhitungan Kuat Arus Listrik... 6 a. Rumus Arus Listrik Yang Dihitung Dengan Muatan Listrik (Q) 6 b. Rumus Arus Listrik Yang Dihitung Dengan Tegangan Listrik... 7 c. Rumus Arus Listrik Yang Dihitung Dengan Daya Listrik... 7 ix
2.1.2 Arus Listrik... 7 2.1.3 Sumber Arus Listrik... 8 2.1.4 Kesimpulan Yang Bisa Ditarik Secara Sederhana Tentang Arus Listrik... 8 2.2 ATMEGA16... 9 2.2.1 Port SebagaiInput/Output Digital... 12 2.2.2 Timer... 14 a. GambaranUmum... 14 b. Timing Diagram Timer Counter... 15 2.2.3 Deskripsi Register Timer/Counter 8 Bit... 17 a. Bit 7 FOCO : Perbandingan Kemampuan Output... 17 b. Bit 6,3 WGM01:0 Waveform Generation Mode... 18 c. Bit 5,4 COM01:0 PenyesuaianPembanding Mode Output... 18 2.2.4 Register Timer/Counter TCNT0... 20 2.2.5 Register Timer/Counter... 21 2.2.6 Register Timer/Counter Interupt Mask... 21 a. Bit 1-OCIE0: Output Timer Counter Menyesuaikan Dengan Kesesuaian Interrupt Yang Aktif... 21 b. Bit 0-TOIE0: Timer/Counter 0 Overflow Interupt Enable... 21 2.2.7 Register Timer/Counter Register TIFR... 22 a. Bit 1-OCF0: Output Compare Flag 0... 22 b. Bit 0-TOV0: Timer/Counter Overflow Flag... 22 2.2.8 Serial Pada ATMEGA16... 23 2.2.9 Generator Clock... 23 2.3 DTMF Encoder... 25 2.4 DTMF Decoder... 26 2.5 LCD... 27 2.5.1 SusunanBagian LCD... 27 x
a. Front Panel Display... 27 b. Backlight Dan Inverter... 28 c. TCON FRC Board/Matrix... 29 d. Main PCB / Main Board... 30 e. LVDS... 30 f. Scaler... 31 g. Power Board / Power Supply LCD... 31 BAB III PERANCANGAN SISTEM... 32 3.1 Perencanaan Hardware... 32 3.1.1 Blok Diagram... 33 3.1.2 PrinsipKerja... 33 3.1.3 DesainRangkaian Current Trafo... 34 3.1.4 DesainRangkaian Unit PenyearahPresisiGelombangPenuh... 36 3.1.5 DesainRangkaianPengontrol ATMEGA16... 38 3.1.6 DesainRangkaianPowerline... 39 3.1.7 DesainRangkaian RS232 Converter... 40 3.2 Perencanaan Software... 41 3.2.1 AlgoritmaPembacaan ADC... 41 3.2.2 AlgoritmaPengiriman Data Serial Ke PC... 43 3.3.3 AlgoritmaPermintaan Data Serial Dari PC... 44 BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN... 45 4.1 Pengujian Serial RS232 Converter... 45 4.1.1 Tujuan... 45 4.1.2 Alat Dan Bahan... 46 4.1.3 ProsedurPengujian... 46 xi
4.1.4 Diagram Pengujian... 47 4.1.5 Data HasilPengujian... 47 4.1.6 Analisa Data... 48 4.2 Pengujian Modem Powerline KQ130F... 48 4.2.1 Tujuan... 48 4.2.2 Peralatan Yang Digunakan... 48 4.2.3 Langkah langkahpengujian... 49 4.2.4 Rangkaian Pengujian... 50 4.2.5 Hasil Pengujian... 51 4.2.6 Analisa Hasil Pengujian... 52 4.3 Pengujian Sensor Arus... 53 4.3.1 TujuanPengukuran... 53 4.3.2 Diagram Pengukuran... 53 4.3.3 Langkah langkahpengukuran... 53 4.3.4 HasilPengukuran Sensor Arus... 55 4.3.5 Analisa... 56 4.4 Pengujian Keseluruhan... 57 4.4.1 Tujuan Pengukuran... 57 4.4.2 Peralatan Yang Digunakan... 57 4.4.3 Langkah langkah Pengujian... 57 4.4.4 Hasil Pengujian... 58 4.4.5 Analisa... 58 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 60 5.1 Kesimpulan... 60 5.2 Saran... 61 xii
DAFTAR GAMBAR Gambar2.1 Pin pin ATMEGA16 DenganKemasan 40 Pin... 12 Gambar2.2 Blok Diagram Timer/Counter... 14 Gambar2.3 Timing Diagram Timer/Counter, TanpaPrescaling... 15 Gambar2.4 Timing Diagram Timer/Counter, DenganPrescaling... 15 Gambar 2.5 Timing Diagram Timer/Counter, Menyeting OCFODenganPrescaler (fclk_i/o/8)... 16 Gambar2.6 Timing diagram timer/counter, menyeting OCFO, pengosongan data timersesuaidengan data pembanding,denganpescaler (fclk_i/o/8)...... 17 Gambar 2.7 Regiter timer counter 8 bit... 17 Gambar 2.8 Register timer TCNT0... 20 Gambar 2.9 Blok diagram clock generator logic... 24 Gambar 2.10 Front panel Display... 28 Gambar 2.11 Backlight Dan Inverter... 28 Gambar 2.12 TCON FRC Board / Matrix... 29 Gambar 2.13 Main PCB / Main Board... 30 Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem... 33 Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Arus... 34 Gambar 3.3 RangkaianPenyearahPresisiGelombangPenuh... 36 Gambar 3.4 Rangkaian Minimum Sistem ATMEGA16... 38 Gambar 3.5 Powerline KQ330... 39 Gambar 3.6 DesainRangkaianPowerlineterhadap ATMEGA16... 39 Gambar 3.7 DesainRangkaianPowerlineTerhadap RS232... 40 Gambar 3.8 AlgoritmaPembacaan ADC Internal... 42 Gambar 3.9AlgoritmaPengiriman Data Dari Mikrokontroller... 43 Gambar 3.10 AlgoritmaPermintaan Data Serial Dari PC... 45 xiii
Gambar 4.1 Diagram RangkaianPengujiKonverter... 47 Gambar 4.2 Pengujian Serial Konverter... 47 Gambar 4.3 RangkaianPengujianKirim Serial Powerline Dari Mikrokontroller... 48 Gambar 4.4 RangkaianPengujianPenerimaan Serial Powerline Dari PC... 51 Gambar4.5 Hasil Print Screen Pengujian Serial TX MenggunakanHyperterminal... 51 Gambar4.6 Rangkaian Sensor Arus... 52 Gambar4.7 (a),(b),(c) PengujianRangkaian Sensor Arus... 55 Gambar4.8 PengujianArusPadaHyperterminal... 56 Gambar 4.9 (a),(b),(c) HasilPembacaanArus PLN PadaPotongan Program DELPHI... 58 xiv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Konfigurasi Pin Port... 13 Tabel 2.2 Deskripsi Bit Mode PembangkitBentukGelombang... 18 Tabel 2.3 Mode Output Pembanding, tanpa PWM... 19 Tabel 2.4 Mode Output Pembanding, Mode fast PWM... 19 Tabel 2.5 Mode Output Pembanding, Mode phase correct PWM... 19 Tabel 2.6 Deskrpsi Bit Clock Select... 20 Tabel 2.7 Pasangan Nada keluaran DTMF encoder TP5089... 25 Tabel 2.8 Keluaran MT8870... 26 xv
DAFTAR PUSTAKA Wikipedia. 2013. Multimeter. Diakses melalui http://en.wikipedia.org/wiki/multimeter pada tanggal 27 September 2013 pukul 18.00 Hadi, Sholihul, Mokh. 2013. Mengenal Mikrokontroller AVR ATmega16. Diakses melalui www.atmel.com Datasheet AVR ATmega16 Wikipedia. 2013. Diakses melalui http://en.wikipedia.org/wiki/power_line_communication pada tanggal 27 September 2013 pukul 18.40 Siswandi, Dony. 2013 Pengertian Encoder dan Decoder Diakses melalui http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/digital-encoder/ pada tanggal 27 September 2013 pukul 18.40 Dian Agung H., 2013, Decoder & Encoder Diakses melalui http://dianagungh.blogspot.com/2011/12/decoder-encoder.html pada tanggal 27 September 2013 pukul 18.40 Dasar Teknik Elektro, 2008, Diakses melalui http://dunialistrik.blogspot.com/2009/01/sistem-3-fasa.html pada tanggal 27 September 2013 pukul 18.40 Hidayat, Andry. 2012 Sistem Listrik 3Phase, Diakses melalui http://www.instalasilistrikrumah.com/sistem-listrik-3-phase/ pada tanggal 27 September 2013 pukul 18.40 http://denimulyadi.wordpress.com/adc pada tanggal 27 September 2013 pukul 18.40 Suhana, Ir. Teknik Telekomunikasi :1987. 78