BAB III PERANCANGAN ALAT 3. 1 Perencanaan Rangkaian Dalam menyelesaikan modul dan karya tulis ilmiah ini, untuk membantu mempermudah penulis melakukan beberapa langkah perencanaan sehingga diperoleh hasil seperti yang di inginkan. Adapun langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Merancang Sistem Notifikasi SMS Alat Pengaman Beban Tidak Seimbang Berbasis Arduino Pada Trafo Distribusi Sistem Tenaga Listrik secara blok diagram. 2. Menentukan komponen-komponen utama yang diperlukan. 3. Menentukan komponen-komponen pendukung dari komponen utama agar modul yang akan dibuat dapat bekerja dengan baik. 4. Pembuatan modul rangkaian. 5. Menentukan titik pengukuran dan melakukan pendataan pada titik yang telah ditentukan. 6. Melakukan pengujian alat dan melakukan perbaikan bila diperlukan. 7. Menyusun laporan data dalam bentuk karya tulis berdasarkan teori-teori dan hasil pendataan modul. Untuk memudahkan pengertian sistem kerja dari rangkaian secara keseluruhan, maka penulis membagi rangkaian menjadi beberapa bagian blok, dimana masing-masing blok mempunyai fungsi yang berbeda. Pada dasarnya kerja dari rangkaian ini dikelompokan menjadi beberapa bagian yang terdiri dari rangkaian Mikrokotroler Arduino Mega 2560, Catu daya 9 vdc, Modul Wavecom Fastrack M1306B, Alat Pengaman Beban Tidak Seimbang. 3. 2 Keaslian Tugas Akhir Terdapat beberapa perbandingan yang terkait dengan tugas akhir ini, yaitu : 27
1. Rifki Fildzahdri (2017) dalam tugas akhir yang berjudul Perancangan Alat Pengaman Beban Tidak Seimbang Berbasis Arduino pada Sistem Tenaga Listrik, menggunakan sensor ACS712 sebagai sensor arus dan relay 220V sebagai sensor tegangan, menggunakan Arduino Mega 2560 sebagai pengolah data dan arduino IDE untuk pemrogramannya. 2. Dyana Anggun (2017) dalam tugas akhir yang berjudul Sistem Peringatan Kebakaran Menggunakan Sms Gateway, menggunakan sensor smoke detector AF-18 untuk mendeteksi asap, menggunakan Arduino mega 2560 sebagai pengolah data dan arduino IDE untuk pemrogramannya. Modul SIM800 digunakan sebagai media pengiriman pesan singkat. 3. I Gede Muriarka (2015) dalam Jurnal yang berjudul Perancangan SMS gateway untuk Sistem Informasi Manajemen Keuangan STMIK STIKOM Bali, menggunakan SQL server 2008 sebagai database, menggunakan MySQL sebagai penjembatan SQL server dengan database Gammu, dan menggunakan Gammu sebagai media pengirim pesan. Alat yang telah dibuat dalam tugas akhir ini menggunakan alat pengaman beban tidak seimbang yang sudah terdapat sensor ACS712 sebagai sensor arus, relay 220V sebagai sensor tegangan, menggunakan arduino mega 2560 sebagai pengolah data dan arduino IDE untuk pemprogramannya. Modul wavecom fastrack digunakan sebagai media pengiriman pesan singkat. 3. 3 Diagram Blok Perangkat Keras Perancangan perangkat keras dari system notifikasi alat pengaman tidak seimbang digambarkan pada gambar 3.1 28
Alat Pengatur Beban Tidak Seimbang Catu Daya Mikrokontroller Arduino Fastrack Wavecom M1306B HP Penerima berupa SMS (Short Message Service) INPUT PROSES OUTPUT Gambar 3.1 Diagram Blok Perancangan sistem notifikasi Fungsi dari masing masing komponen tersebut adalah: 1. Alat pengatur beban tidak seimbang Pada alat pengatur beban, sudah dipasang sensor arus dan sensor tegangan. Sensor arus yang digunakan yaitu ACS-712 dan sensor tegangan yang digunakan yaitu relay 220 volt. 2. Catu Daya Sebagai sumber tenaga dari rangkaian. 3. Mikrokontroler Arduino Mikrokontroler arduino akan melakukan proses pengolahan data yang masuk baik tegangan maupun arus agar dapat diteruskan pada wavecom. 4. Wavecom Fastrack M1306B Di Wavecom fastrack, hasil olahan data arus dan tegangan pada arduino diteruskan menjadi sinyal digital yang akan mengirimkan SMS (Short Message Service) sebagai system notifikasi. 5. SMS (Short Message Service) Hasil keluaran dari Wavecom Fastrack M1306B 29
3. 4 Perencanaan Rangkaian Keseluruhan Sistem Notifikasi SMS Alat Pengaman Beban Tidak Seimbang Gambar 3.2 Rangkaian Keseluruhan Inisial pin pada Rangkaian Arduino: Pin A0 = ACS712 Pin A1 = ACS712 Pin A2 = ACS712 Pin 2 = RELAY IN1 TRIPPING COIL Pin 3,4,5 = INPUT VOLTAGE Pin 6 = RELAY IN4 LAMPU KUNING Pin 7 = RELAY IN3 LAMPU MERAH Pin 8 = RELAY IN2 BUZZER Pin 12, 13 = Serial (Tx,Rx) Pin SDA, SCL = LCD Rancangan alat pengaman beban tidak seimbang ini mencakup 2 hal, yaitu perancangan perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras meliputi perancangan dari system notifikasi itu sendiri yaitu wavecom terhadap sistem mikrokontroler arduino mega. Perangkat lunak dirancang meliputi pembuatan program pengolahan data pada mikrokontroler. 30
Sensor arus dari alat pengaman beban tidak seimbang (ACS712) mendeteksi bahwa arus unbalance >80%, kemudian mikrokontroler mengolah data yang didapat dari ACS712 tersebut. Arus yang tidak seimbang tersebut mengaktifkan perintah yang sudah di program di mikrokontroler Arduino Mega 2560, kemudian diteruskan ke modul wavecom berupa pesan singkat atau SMS kepada nomor telepon selular yang sudah di set di dalam mikrokontroler Arduino mega. Dan jika relay 220v mendeteksi ada salah satu tegangan yang hilang dari sumber tegangan R/S/T, maka relay 220V akan mengaktifkan perintah yang sudah di program di mikrokontroler Arduino Mega 2560, kemudian diteruskan ke modul wavecom berupa pesan singkat atau SMS kepada nomor telepon selular yang sudah di set di dalam mikrokontroler Arduino mega. Dihasilkan sebuah sistem notifikasi sms alat pengaman beban tidak seimbang berbasis arduino pada trafo distribusi sistem tenaga listrik. 3. 5 Perancangan Perangkat Keras Setelah diagram blok dirancang, kemudian disusun sehingga terbentuklah rangkaian lengkap hardware daripada sistem notifikasi sms alat pengaman beban tidak seimbang. Sistem notifikasi ini diperlihatkan pada gambar 3.3. Gambar 3.3 Alat Simulasi pengaman beban tidak seimbang 3.5.1 Perancangan pada Wiring Wavecom ke Arduino 31
Arduino mega 2560 tidak memiliki port serial RS232, dan komunikasi serialnya menggunakan standard level TTL, untuk itu diperlukan rangkaian konverter komunikasi serial TTL ke serial RS232 denagn menggunakan IC max 232 sebagai jembatan komunikasi tersebut. Gambar 3.4 Wiring Antara Wavecom ke Arduino Dan berikut rancangan pada rangkaian untuk koneksi dari port db9 mikrokontroler ke port db15 atau yang biasa disebut dengan port VGA yang menjadi port komunikasi serial pada modem wavecom Gambar 3.5 Wiring pada Port DB15 ke DB9 serial 32
Gambar 3.6 Kabel Serial terhubung ke konverter TTL 3. 6 Perancangan Perangkat Lunak Pada perancangan perangkat lunak, terdapat dua macam sensor yang saling terintegrasi, sehingga terdapat dua proses yaitu pada pembacaan tegangan dan pembacaan arus yang akan dijelaskan pada diagram alir berikut. 33
3.6.1 Diagram Alir Sistem Notifikasi SMS Alat Pengaman Tidak Seimbang saat Pembacaan Tegangan Gambar 3.7 Diagram alir pada keluaran sensor Tegangan 34
3.6.2 Diagram Alir Sistem Notifikasi SMS Alat Pengaman Tidak Seimbang saat Pembacaan Arus Gambar 3.8 Diagram alir pada keluaran sensor Arus 3.6.3 Pengolahan Data Dari Sensor Tegangan Pada diagram alir Gambar 3.2 menjelaskan tentang proses pengolahan data dengan variabel sensor tegangan pada perancangan system notifikasi alat pengaman beban tidak seimbang. Pada proses ini, tegangan pada masing masing phasa akan di deteksi keberadaaanya dengan menggunakan relay 220V. Jika salah satu fasa mengalami hilang tegangan, relay akan membaca dan diteruskan ke arduino dan hasil pengolahan nya akan diteruskan menjadi notifikasi SMS (short message service) melalui wavecom fastrack. Jika dalam 1 menit, arduino masih 35
membaca salah satu fasa maupun ada fasa yang hilang, wavecom akan mengirim notifikasi kembali. 3.6.4 Pengolahan Data Dari Sensor Arus Pada diagram alir Gambar 3.3 menjelaskan tentang proses pengolahan data dengan variabel sensor arus pada perancangan system notifikasi alat pengaman beban tidak seimbang. Pada proses ini, arus akan dideteksi dan dibaca nilainya melalui sensor arus ACS712. Apabila arus nilai beda fasanya lebih dari 80%, maka sensor akan membaca dan diteruskan ke Arduino, dan hasil dari pengolahan nya akan diteruskan menjadi notifikasi SMS (short message service) melalui wavecom fastrack. Jika dalam 1 menit, arduino masih membaca nilai beda fasa beban nya masih >80%, wavecom akan mengirim notifikasi kembali. 3.6.5 Setting AT Command Pada awalnya, Baudrate (jumlah data yang dapat ditransfer melalui sebuah interface) modem wavecom M1306B defaultnya 115200 bps. Untuk menyamakan baudrate agar sama dengan Arduino, maka baudrate dari default modem wavecom diganti dari 115200 bps menjadi 9600 bps menggunakan aplikasi hyperterminal. Berikut langkahnya: 1. Setting lokasi lalu klik OK, akan muncul jendela, klik OK sekali lagi. Nama koneksi terserah pada user, (kali ini diberi nama WAVECOM). Pilih Port Communication dimana modem ditancapkan Gambar 3.9 Menu setting port Hyperterminal 36
2. Pilih Baudrate Modem wavecom tersebut, Standar pabrikannya adalah 115200 bps (Baudrate tidak dirubah terlebih dahulu). Pilih Flow Control sebagai None Gambar 3.10 Menu setting baudrate awal pada Hyperterminal 3. Ketik AT dan tekan [Enter] maka modem akan membalas OK Gambar 3.11 Menu command pada hyperterminal 4. Perintah AT+IPR? Berguna untuk mengecek Baudrate saat ini Untuk mengubah baudrate ke 9600 bps maka diketik AT+IPR=9600 [enter]. 37
Gambar 3.12 Menu command saat setting baudrate di Hyperterminal 5. Selanjutnya klik icon Disconnect, klik ikon Properties dan sesuaikan Baudrate sesuai setting yang baru yaitu 9600 bps. Setelah Baudrate dirubah, agar dapat terkoneksi dengan modem ini, Baudrate dari perangkat PC atau laptop harus disesuaikan dengan Baudrate pada Modem yang sudah dirubah tadi yaitu 9600 bps. Gambar 3.13 Setting pada komputer di Hyperterminal 38
3.6.6 Cara Kerja Program Program untuk tujuan penerima dan inisialisasi komunikasi serial Penjelasan Program : Baris 87 pengaturan inisialisasi serial default dengan baudrate 9600 Baris 88 pengaturan inisialisasi gsm dengan baudrate 9600 Baris 89 untuk nomor telepon selular yang akan dituju untuk penerimaan pesan Program untuk instalasi gsm Penjelasan Program : Baris 35 pengaturan pin 13 untuk Rx Baris 36 pengaturan pin 12 untuk Tx Program untuk instalasi counter dan interrupt Penjelasan Program : Baris 69 menonaktifkan interrupt Baris 71 set timer register 1a bernilai 0 Baris 72 set timer register 1b bernilai 0 Baris 73 set timer 1 counter initial value to 0 39
Baris 75 set pembanding timer Baris 78 set Timer dalam mode CTC menghitung dari 0 sampai nilai yang di set ke OCR1A Baris 80 set 256 prescaler Baris 84 set Timer/Counter Interrupt Mask Register Baris 85 set interupsi Baris 96 inisial interrupt Baris 97 set flag untuk UIR Baris 98 set counter saat detik ke 3, buzzer ON Baris 99 set counter dan saat detik ke 5, flag kirim SMS on Baris 100 set penulisan dalam SMS saat beban tidak seimbang Baris 101 set flag kirim SMS off Baris 106 set counter UIR kembali ke detik 0 Baris 107 set flag Orout OFF Baris 108 set counter saat detik ke 3, buzzer ON Baris 109 set counter saat detik ke 5, flag kirim sms ON Baris 110 set penulisan SMS saat salah satu fasa hilang Baris 111 set flag kirim sms OFF Baris 112 set counter Orout detik ke 15, tripping coil ON 40
Baris 113 set batas counter sampai detik ke 17 Baris 114 set counter orout Baris 116 set counter orout ke detik 0 Baris 118 set flag UIR Baris 119 set flag UIR Baris 120 set counter waktu Baris 121 set counter waktu Baris 122 set counter waktu Baris 123 set penulisan SMS saat beban tidak seimbang lebih dari 80% Baris 125 set counter Baris 127 set flag orout Baris 128 set counter waktu Baris 129 set counter waktu Baris 130 set counter waktu Baris 131 set penulisan sms saat salah satu tegangan fasa hilang Baris 133 set counter waktu Baris 135 set timer counter on 41
Program untuk inisiasi Gsm Baris 323 inisiasi kirim sms Baris 325 command AT+CMGS untuk mengirim sms Baris 326 eksekusi pengiriman pesan Baris 327 nomor tujuan penerima Baris 328 eksekusi pengiriman pesan Baris 329 set gsm print Baris 330 set waktu tunda Baris 331 set gsm print Baris 332 set gsm print Baris 333 eksekusi pengiriman pesan (26 merupakan kode ASCII yang fungsinya sama dengan Ctrl+Z) Baris 334 set gsm print Baris 335 set waktu tunda Baris 336 set waktu tunda Baris 337 tulisan pada serial 42