PERANCANGAN INSTRUMENT MINIATUR MONITORING ARUS LISTRIK PLN SKRIPSI RIENI KALESTA SITANGGANG

PERANCANGAN INSTRUMENT MINIATUR MONITORING ARUS LISTRIK PLN SKRIPSI RIENI KALESTA SITANGGANG 090801052 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETUAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

PERANCANGAN INSTRUMENT MINIATUR MONITORING ARUS LISTRIK PLN SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains RIENI KALESTA SITANGGANG 090801052 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETUAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

PERSETUJUAN Judul : Perancangan Instrument Miniatur Monitoring Arus Listrik PLN Kategori : Skripsi Nama : Rieni Kalesta Sitanggang Nomor Induk Mahasiswa : 090801052 Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA) Diluluskan di Medan, Agustus 2013 Komisi Pembimbing : Pembimbing 2 Pembimbing 1 Dr. Marhaposan Situmorang Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc NIP. 195510301980031003 NIP. 196006031986011002 Disetujui Oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003

PERNYATAAN PERANCANGAN INSTRUMENT MINIATUR MONITORING ARUS LISTRIK PLN SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Agustus 2013 RIENI KALESTA SITANGGANG 090801052

PENGHARGAAN Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Yang maha Kuasa melalui anak- Nya Yesus Kristus yang telah memberikan kekuatan, petunjuk dan anugerah-nya, Sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini, dengan judul : Perancangan Instrument Miniatur Monitoring Arus Listrik PLN. Penulis juga mengucapkan banyak terima kasih kepada : 1. Bapak Drs. Takdir Tamba M.Eng.Sc sebagai dosen pembimbing I dan Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika dan sebagai dosen pembimbing II saya yang telah banyak memberikan bimbingan, ide/masukan, dan nasehat dengan sabar demi sempurnanya skripsi ini. 2. Bapak Drs. Kurnia Brahmana, M.Si dan Bapak Junedi Ginting, S.Si, M.Si sebagai dosen penguji saya. Bapak Tulus Ikhsan Nasution,S.Si, M.Sc dan Ibu Dra.Sudiati, M.Si selaku dosen wali saya yang telah banyak memberikan motivasi selama perkuliahan, Ibu Dr. Zuriah Sitorus sebagai kepala laboratorium Instrumentasi Digital, Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika, beserta seluruh Civitas Akademika FMIPA USU khususnya seluruh staf pengajar dan pegawai yang selalu memperhatikan proses studi di Departemen Fisika FMIPA USU. 3. Orang tua saya (Ayahanda Kasman Sitanggang dan Ibunda Hottua br Naibaho ) yang sangat aku cintai dan sayangi terimakasih banyak atas kasih sayang, kesabaran, pengorbanan, doa dan motivasi yang diberikan kepada boru panggoaran kalian ini. 4. Adek adek yang sangat aku sayangi (Judihar Sitanggang, Saut Darwin Sitanggang, Febri Valentina Sitanggang, Kristina Rona Vita Sitanggang) yang memberi dukungan semangat dan mendoakan saya. 5. Keluarga Bapaktua Drs. Blekjon Simanjuntak dan keluarga (maktua Gokmauli Naibaho, Kak dr.novi Pretty, kak Winda Kartika dan Elisa Yosephine) atas kesabaran,materi,dan yang selalu mengingatkan saya agar selalu semangat dengan membrikan motivasi,nasehat dan doa yang tidak pernah berhenti kepada saya sampai saat ini.

6. Opung doli saya Timbo Sitanggang dan opung boru Bunga Uli. Sigiro yang tak pernah berhenti untuk memberikan nasehat dan mendoakan kepada saya. 7. Augustin Sagala ST dan keluarga (maktua Gokmaria Naibaho, B Fransiscus, B Roganda, K Lili) atas dukungan motivasi, dan doanya. 8. Teman teman seperjuangan dalam menyelesaikan skripsi Valentina Ginting, Kalam TT Siregar, Esrawati Siregar, Kak Irma Sika Girsang, B Nawawi yang saling membantu dan sama sama diskusi. 9. Teman-teman asisten Laboratorium Instrumentasi Digital (Poltak Simarmata, Ferdy Aulia, Hiras Sitanggang, dan Metar Hutauruk). 10. Sahabatku yang selalu bersamaku dalam sedih maupun susah selama kuliah Septiana X Manurung, Suhartina Malau, Silviana Simbolon, Sabam Simbolon, David, Natanael, Zainalludin, Fitri Yuniati, Agus, Monora, Enra, Eldo,Agus Ningsih, Istas, Arvilla, Novi, Herdiana, Soni, Ade, Nurzannah, Resdina, Andrian, Stevani, Yosua, Helen, Emy, Yenny, Andico, Wenny, Masria dan stambuk 09 (Stambuk Breaving) lainnya yang seperjuangan. 11. B Mangara, B Donal, Ryadi, Jekson, Juan, Amin, Widya Susanty, Yoel dan seluruh Ikatan Mahasiswa Fisika USU. 12. Teman teman BS3 Samosir (Mawar Siringo ringo, Tumpal Simbolon, dkk) 13. Teman teman di LCE (kak Debora Simatupang, Teti Betesda Sagala, Elisabeth Turnip), dan yang selalu mendukung aku ada Okto Situmorang, Rimdah Tampubolon, Dharma Yoga Putra Simbolon, Rita Sinurat, Fernando Turnip dan Bernike Ginting. 14. Dan buat seluruh keluarga, saudara saudari, teman teman, abang/kakak dan rekan rekan lainnya yang tidak dapat saya ucapkan satu persatu, trima kasih buat doa, perhatian dan dukungannya. Semoga Tuhan selalu memberkati kita semua. Menyadari akan keterbatasan ilmu yang dimiliki penulis dan juga keterbatasan waktu, saya merasa bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu dengan segala kerendahan hati, penulis mengharapkan kritk dan saran yang bersifat membangun demi menyempurnakan tugas akhir ini. Penulis

PERANCANGAN INTRUMENT MINIATUR MONITORING ARUS LISTRIK PLN ABSTRAK Telah dilakukan perancangan instrument miniatur untuk memonitoring arus listrik dengan masukan arus listrik sebesar 2 A dan 4 A, dengan menggunakan beberapa beban sebagai ganti dari pelanggan. Alat yang dirancang adalah transformator yang dililiti kawat email 1,2 mm untuk mendeteksi arus dan mikrokontroler ATMega 8535 yang telah diisi program untuk mengubah besaran tegangan analog keluaran transformator menjadi besaran digital dan kemudian ditampilkan pada PC berupa grafik sesuai jumlah arus listrik yang digunakan beban, jumlah arus yang tidak digunakan dalam skala waktu, dan jika terjadi penggunaan arus melebihi dari masukan arus listrik maka di monitor akan ditampilkan Overload Detected. Kata kunci : Instrument, miniatur, monitoring, arus listrik.

PERANCANGAN INTRUMENT MINIATUR MONITORING ARUS LISTRIK PLN ABSTRACT Already designed miniaturized instruments for monitoring the electrical current to the input electrical current of 2 A and 4 A, using some of the load instead of the customer. Instrument designed transformer email surrounded 1.2 mm wire to detect the flow of microcontroller ATMega 8535 and completed the program to change the scale analog voltage output transformer into a digital scale and then displayed on the PC in the form of graphs appropriate amount of electrical current used load, number of current is not used in the time scale, and the event of the use in current exceeds the electric current in the monitor will display "Overload Detected". Keywords: Instrument, miniature, monitoring electrical current.

DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran Halaman i ii iii v vi vii ix x xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 2 1.3 Batasan Masalah 2 1.4 Tujuan Penelitian 3 1.5 Mamfaat Penelitian 3 1.6 Sistematika Penulisan 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Arus Listrik 5 2.1.1 Macam Macam Arus 6 2.2 Tegangan Listrik 7 2.3 Daya Listrik 7 2.4 Induksi Listrik 8 2.5 Transformator 10 2.5.1 Prinsip Kerja Transformator 12 2.5.2 Hubungan Antara Daya, Tegangan dan Arus pada Transformator 12 2.6 Mikrokontroler ATMega8535 16 2.6.1 Fitur ATMega8535 17 2.6.2 Konfigurasi Pin ATmega8535 17 2.6.3 Peta Memori 18 2.7 Komunikasi Serial USART 19 2.7.1 Pengiriman Data 20 2.7.2 Penerimaan Data 20 2.8 ADC (Analog to Digital Converter) 20 2.9 Komunikasi Serial RS 232 21 2.9.1 Karekteristik Sinyal Serial Port 22 2.9.2 Serial Port pada PC 23 2.9.3 Konfigurasi Serial Port 23 2.9.4 Konfigurasi Null Modem 24 2.9.5 Transmisi Data pada RS232 25

2.9.6 Keuntungan Menggunakan Komunikasi Serial 25 2.9.7 Converter Logika RS232 27 BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) 28 3.1.1 Perangkat Blok Rangkaian 28 3.1.2 Perancangan Rangkaian Sensor Arus 29 3.1.3 Perancangan Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535 30 3.1.4 Perancangan Rangkaian RS 232 32 3.1.5 Perancangan Catu Daya 32 3.1.6 Perancangan PC 33 3.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software) 34 3.2.1 Diagram Flowchart pada Mikrokontroler 34 3.2.2 Diagram Alir pada PC (Personal Komputer) 35 BAB VI HASIL DAN ANALISIS 4.1 Pengujian Alat 36 4.1.1 Pengujian Sensor Arus 36 4.2 Pengujian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega 8535 37 4.3 Pengujian RS 232 38 4.4 Pengujian Alat Keseluruhan 38 4.2. Analisa Alat 41 4.2.2Analisa Sensor Arus 41 4.2.2 Analisa Data ADC dari Output Sensor 42 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 43 5.2 Saran 43 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Tabel Tabel 2.1 Konfigurasi Pin dan Nama Sinyal KonektorSerial DB9 24 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sensor Arus 37

DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman Gambar Gambar 2.1 Simbol Transformator Step-Up 11 Gambar 2.2 Simbol Transformator Step-Down 11 Gambar 2.3 Blok Diagram Fungsional ATMega8535 16 Gambar 2.4 Pin ATMega8535 18 Gambar 2.5 Peta Memori Program AVR ATMega8535 19 Gambar 2.6 RS232 DB9 23 Gambar 2.7 Menghubungkan Dua DTE dengan Diagram Pengkabelan 25 Gambar 2.8 IC HIN 232 27 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian 28 Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Arus 30 Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535 31 Gambar 3.4 Rangkaian RS 232 32 Gambar 3.5 Rangkaian Catu Daya 32 Gambar 3.6 Perancangan Monitoring pada PC 33 Gambar 3.7 Diagram Flowchart pada Mikrokontroler 34 Gambar 3.8 Diagram Alir pada PC 35 Gambar 4.1 Hasil Monitoring Arus Listrik Menggunakan Setrika 39 Gambar 4.2 Hasil Monitoring Arus Listrik Menggunakan Kompor Listrik 39 Gambar 4.3 Hasil Monitoring Arus Listrik Menggunakan Setrika dan Kompor Litrik 40 Gambar 4.4 Grafik Arus Sensor, Tegangan Trafo dan Tegangan Dioda 41

DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul Halaman Lampiran Lampiran A Gambar Perancangan Instrument Miniatur Monitoring Arus Listrk PLN 46 Lampiran B Gambar Sensor Arus Yang Dililiti Kawat Email 1,2 mm 47 Lampiran C Program Bahasa C Pada Sofware Code Vision AVR 48 Lampiran D Program Visual Basic 6.0 Pada PC 50 Lampiran E Gambar Monitoring Pada PC Untuk Pengujian Keseluruhan 54 Lampiran F Data Arus Pengujian Instrument Miniatur Monitoring Arus Listrik PLN Yang Di Simpan Di Microsoft Excel 58