PENGENDALI BEBAN GENERATOR OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER

PENGENDALI BEBAN GENERATOR OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER TUGAS AKHIR Irma Diyanti BP.1301042038 PROGRAM STUDI DIII TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI PADANG 2016

PENGENDALI BEBAN GENERATOR OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana muda Ahli Madya dari Politeknik Negeri Padang Irma Diyanti BP.1301042038 PROGRAM STUDI DIII TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI PADANG 2016

HALAMAN PERSETUJUAN PENGENDALI BEBAN GENERATOR OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER Oleh: Irma Diyanti BP. 1301042038 Telah disetujui oleh: Pembimbing I Pembimbing II Ir. Anton,M.T. NIP. 19631231 199303 1 022 Dra. Ifni Joi,M.Pd. Nip. 19580330 198603 2 001

HALAMAN PENGESAHAN Tugas akhir yang berjudul Pengendali Beban Generator Otomatis Berbasis Mikrokontroler ini telah disidangkan atau dipertanggungjawabkan di depan tim penguji sebagai berikut, pada hari Rabu, 28 September 2016 di Program Studi DIII Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang. No. Nama Jabatan Tanda Tangan 1. Zulharbi,ST.M.T. Nip. 19660921 199903 1 004 2. H. M. Irmansyah,ST.M.T. Nip. 19760710 200604 1 002 3. Yul Antonisfia,ST.M.T. Nip. 19680726 199303 1 002 4. Ir. Anton,M.T. Nip. 19631231 199303 1 002 Ketua Sekretaris Anggota Anggota Mengetahui: Ketua Jurusan Teknik Elektro Ketua Program Studi DIII Teknik Elektronika Afrizal Yuhanef, ST, M.Kom Herizon, ST.,SST.,MT Nip. 19640429 199033 1 001 Nip. 19690927 199903 1 001

ABSTRAK Pada penggunaan generator sebagai pembangkit listrik, beban yang tidak konstan dan selalu berubah menyebabkan tegangan dan frekuensi generator tidak stabil. Pengontrolan umumnya menggunaka perangkat ELC. Pada perangkat ELC masih banyak terdapat kekurangan, salah satunya dalam mencapai kestabilan yang kurang. Dengan kelemahan yang dimiliki perangkat ELC tersebut, tugas akhir ini dibuat dan dirancang untuk pengendali beban generator secara otomatis dengan sistem pengontrolan menggunakan Mikrokontroler Arduino Uno. Pada alat ini, beban konsumen yang tidak terpakai akan dialihkan pada beban komplemen, dengan tujuan agar tegangan dan frekuensi yang dihasilkan generator akan tetap stabil. Pada hasil pengujian, saat generator digunakan tanpa pengontrolan menggunakan mikrokontroler, tegangan, frekuensi, dan arus pada generator tidak stabil. Setelah dilakukan pengontrolan menggunakan mikrokontroler arduino uno, tegangan, frekuensi, dan arus dari generator stabil. Kata kunci : Sensor Tegangan ZMPT101B, pengendalian beban generator, Mikrokontroler Arduino Uno. iii

KATA PENGANTAR Puji dan Syukur kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia-nya, penulis telah dapat menyelesaikan laporan tugas akhir yang berjudul Pengendali Beban Generator Otomatis Berbasis Mikrokontroler. Shalawat beserta Salam tidak lupa penulis do a kan kepada Allah SWT agar selalu disampaikan-nya kepada Nabi Muhammad SAW, yang telah merubah akhlak manusia ketempat terpuji yang disinari Iman dan Islam berlandaskan Ilmu pengetahuan seperti yang sama-sama kita rasakan saat sekarang ini. Laporan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan program studi Diploma III Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang yang bertujuan untuk pengaplikasian ilmu mahasiswa yang telah diperoleh dibangku perkuliahan. Dalam menyelesaikan laporan ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dan dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Kedua orang tua yang telah memberikan dukungan moril dan material hingga terselesaikannya tugas akhir ini. 2. Bapak Aidil Zamri, ST., MT selaku Direktur Politeknik Negeri Padang. 3. Bapak Afrizal Yuhanef, ST., M.Kom selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang. 4. Bapak Herizon, ST., SST., MT selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Padang iv

5. Bapak Ir. Anton,M.T sebagai pembimbing 1 dan Ibuk Dra. Ifni Joi,M.Pd sebagai pembimbing 2, yang telah mengarahkan dan membimbing penulis dalam pembuatan tugas akhir dan penulisan laporan ini. 6. Semua teman-teman tanpa terkecuali yang telah membantu secara langsung maupun tidak langsung. 7. Untuk semua pihak yang telah membantu penulis sampai laporan ini selesai tepat pada waktunya. Penulis berharap semoga laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca umumnya. Sekiranya ada kesalahan dalam penulisan laporan ini, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan penulisan selanjutnya.. Padang, 28 September 2016 Penulis v

DAFTAR ISI Hal ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR...iv DAFTAR ISI...vi DAFTAR GAMBAR...ix DAFTAR TABEL... xii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Batasan Masalah... 2 1.4. Tujuan... 3 1.5. Manfaat Pembuatan Tugas Akhir... 3 1.6. Sistematika Penulisan... 3 1.6.1. Bagian Pelengkap Pendahuluan... 3 1.6.2. Bagian Isi... 6 1.6.3. Bagian Pelengkap Penutup... 8 BAB II LANDASAN TEORI... 9 2.1 Catu Daya... 9 2.1.1. Konversi AC ke DC... 10 2.1.2. Cara Kerja Power Supply... 11 2.2. Generator... 12 2.2.1. Pengertian Generator Arus Bolak-balik... 12 2.2.2. Konstruksi Generator Arus Bolak-balik... 13 vi

2.2.3. Prinsip Kerja Generator Arus Bolak-balik... 14 2.2.4. Jumlah Kutub... 14 2.2.5. Generator Tanpa Beban... 15 2.2.6. Generator Berbeban... 16 2.3. Sensor Tegangan ZMPT101B... 17 2.4. Arduino Uno... 20 2.4.1. Input dan Output... 22 2.4.2. Komunikasi... 23 2.4.3. Software arduino... 24 2.4.4. Bahasa Pemrograman Arduino Berbasis Bahasa C... 25 BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM... 28 3.1. Perancangan Sistem... 28 3.1.1. Perancangan Hardware... 29 3.1.2. Perancangan Power Supply... 30 3.1.3. Perancangan Kontaktor/Relay... 31 3.1.4. Perancangan Wiring Sensor Tegangan ke Mikrokontroler Arduino Uno... 32 3.1.5. Perancangan Rangkaian Wiring Kontaktor/Relay pada Beban Konsumen... 32 3.1.6. Perancangan Rangkaian Wiring Kontaktor/Relay pada Beban Komplemen... 33 3.2. Perancangan Software... 35 3.2.1. Alogaritma Pemograman (Flowchart)... 35 3.2.2. Pembuatan Program Mikrokontroler Arduino Uno... 38 vii

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA... 41 4.1. Peralatan Pengujian... 41 4.2. Pengujian Alat dan Hasil Pengukuran... 42 4.2.1. Pengujian Power Supply... 42 4.2.2. Pengujian Relay... 44 4.2.3. Pengujian Sensor Tegangan... 47 4.2.4. Pengujian Beban Generator Tanpa Menggunakan Beban Komplemen dan Mikrokontroler... 50 4.2.5.Pengujian Beban Menggunakan Beban Komplemen dan Mikrokontroler... 56 4.2.6. Analisa Hubungan Antara Pengujian Beban Tanpa Beban Komplemen dan Mikrokontroler dan Menggunakan Beban Komplemen dan Mikrokontroler... 64 BAB V PENUTUP... 69 5.1. Kesimpulan... 69 5.2. Saran... 70 DAFTAR PUSTAKA... 71 LAMPIRAN 1. BOX PANEL LAMPIRAN 2. RANGKAIAN LAMPIRAN 3. FOTO ALAT LAMPIRAN 4. FOTO KERJA ALAT LAMPIRAN 5. DATA SHEET LAMPIRAN 6. PROGRAM viii

DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 1. Diagram proses catu daya... 9 Gambar 2. Konstruksi Generator AC 1 Fasa... 13 Gambar 3. Skema lilitan Stator Generator Tiga Fasa... 14 Gambar 4. Hubungan dan Karakteristik Generator Tanpa Beban... 16 Gambar 5. Karakteristik Berbeban... 16 Gambar 6. Sensor tegangan... 18 Gambar 7. Bentuk tegangan DC dan AC... 18 Gambar 8. Spesifikasi sensor tegangan ZMPT101B... 19 Gambar 9. Board Arduino Uno... 20 Gambar 10. Tampilan IDE arduino dengan sebuah sketch... 25 Gambar 11. Blok Diagram Sistem Pengendali Beban Generator... 28 Gambar 12. Box Panel Sistem Pengendali Beban Generator... 30 Gambar 13. Skematik rangkaian power supply... 30 Gambar 14. Skematik rangkaian kontaktor/relay... 31 Gambar 15. Wiring Sensor Tegangan ke Mikrokontroler Arduino Uno... 32 Gambar 16. Wiring Rangkaian Relay/Kontaktor pada Beban Konsumen oleh Mikrokontroler... 33 Gambar 17. Wiring Rangkaian Kontaktor/relay pada beban Komplemen oleh Mikrokontroler... 35 Gambar 18. Flowchart Kerja Sistem... 36 Gambar 19. Tampilan awal software arduino... 38 Gambar 20. Contoh program pada Blink... 39 ix

Gambar 21. Memilih board yang sesuai dengan arduino... 40 Gambar 22. Memilih serial port yang sesuai dengan arduino... 40 Gambar 23. Tombol upload program yang akan dijalankan... 40 Gambar 24. Pengujian Rangkaian Power Supply... 42 Gambar 25. Pengujian Rangkaian Power Supply... 43 Gambar 26. Pengujian rangkaian Relay... 44 Gambar 27. Pengujian rangkaian Relay... 46 Gambar 28. Pengujian Sensor tegangan dan data mikrokontroler... 47 Gambar 29. Pengujian sensor Tegangan... 48 Gambar 30. Grafik hubungan tegangan input (VAC) dengan tegangan output (VDC) pada sensor......49 Gambar 31. Grafik hubungan tegangan output (VDC) dengan data serial Mikrokontroler... 50 Gambar 32. Pengujian beban secara langsung.........51 Gambar 33. Beban Konsumen.........51 Gambar 34. Grafik Tegangan Generator terhadap Arus Beban Konsumen tanpa mikrokontroler......53 Gambar 35. Grafik Frekuensi terhadap Arus Beban Konsumen tanpa mikrokontroler... 55 Gambar 36. Grafik Frekuensi terhadap Tegangan Generator tanpa mikrokontroler... 55 Gambar 37. Pengujian alat Secara Keseluruhan... 56 Gambar 38. Pengujian Keseluruhan... 57 Gambar 39. Rangkaian pembagi beban generator... 59 x

Gambar 40. Grafik Tegangan generator terhadap beban konsumen... 62 Gambar 41. Grafik frekuensi generator terhadap beban konsumen... 63 Gambar 42. Grafik Arus generator terhadap beban konsumen... 64 Gambar 43. Grafik Tegangan generator Terhadap Beban konsumen Menggunakan mikrokontroler dan Tanpa mikrokontroler... 65 Gambar 44. Grafik Frekuensi Generator Terhadap Beban Konsumen menggunakan mikrokontroler dan tanpa mikrokontroler... 66 xi

DAFTAR TABEL Hal. Tabel 1. Deskripsi Arduino Uno... 22 Tabel 2. Hasil Pengukuran Rangkaian Power Supply... 42 Tabel 3. Hasil Pengukuran pada transistor... 44 Tabel 4. Hasil pengukuran Sensor tegangan... 48 Tabel 5. Hasil pengujian tanpa menggunakan mikrokontroler... 52 Tabel 6. Hasil pengujian menggunakan mikrokontroler... 58 Table 7. Perbandingan hasil pengujian tegangan generator dengan mikrokontroler dan Tanpa mikrokontroler... 65 Table 8. Perbandingan hasil pengujian frekuensi generator dengan mikrokontroler dan Tanpa mikrokontroler... 67 xii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pada setiap pembangkit listrik diperlukan suatu sistem kontrol yang mengatur agar putaran turbin - generator tetap konstan, walaupun diberi beban yang bervariasi. Putaran turbin-generator yang fluktuasi akan berakibat hasil frekuensi dan tegangan dari generator tidak konstan. Untuk mengatasi problema itu ada dua cara yaitu menggunakan governor atau ELC (Electronic Lood Control). Governor berfungsi untuk mengatur putaran turbin-generator agar konstan, dengan cara mengatur debit air atau uap yang masuk ke runner turbin. Governor biasanya digunakan pada pembangkit tenaga air yang berdaya besar. ELC (Electronic Load Control) berfungsi untuk mengatur secara otomatis aliran listrik ke beban konsumen dan beban elektronik (beban komplemen). ELC banyak digunakan pada pembangkit tenaga air yang berdaya rendah sampai sedang seperti misalnya pada pembangkit listrik Mikrohidro. Pusat Listrik Tenaga Mikro-hydro (PLTMh) adalah pusat yang memanfaatkan aliran air untuk menghasilkan tenaga listrik. Dalam menstabilkan aliran listrik yang dihasilkan oleh generator, perlu dilakukan sebuah pengontrolan penggunaan beban pada generator. PLTMh yang ada pada saat ini hanya menggunakan pengontrolan dengan perangkat elektronis yang memiliki beberapa kelemahan antara lain: kestabilannya yang masih kurang baik dan harus dilakukannya pemantaun pada PLTMh 1

2 secara langsung dan terus menerus, sehingga akan membutuhkan biaya dan tenaga yang sangat banyak. Dengan adanya kelemahan tersebut, maka dilakukanlah pembaharuan dan pengembangan yang diharapkan bisa mengontrol PLTMh secara otomatis dengan system kontrol beban dari generator tersebut menggunakan Mikrokontroller, serta dari beban yang tidak terpakai atau beban berlebih dapat dialihkan ke beban komplemen sehingga Arus output tetap stabil. 1.2. Rumusan Masalah Untuk mendapatkan sistem pengendalian beban generator maka dirumuskan permasahalahan yaitu: 1. Bagaimana penghubung sensor tegangan ke Mikrokontroller? 2. Bagaimana hubungan generator antara menggunakan beban komplemen dan mikrokontroler dengan tidak menggunakan beban komplemen dan mikrokontroler? 3. Bagaimana merancang dan membuat pemograman Mikrokontroller? 4. Bagaimana komunikasi Mikrokontroller pada komputer? 1.3. Batasan Masalah Berdasarkan latar belakang dan rumusan masalah diatas maka batasan masalah yang akan dibahas sebagai berikut: 1. Sistem didesain untuk generator 1 phasa. 2. Sensor yang digunakan yaitu sensor tegangan ZMPT101B 3. Generator diputar dengan kecepatan konstan pada beban 350W. 4. Beban komplemen generator menggunakan 2 buah lampu 25W dan 3 buah lampu 100W.

3 5. Pengujian dilakukan dengan menggunakan beban konsumen generator yaitu 2 buah lampu 25W dan 3 buah lampu 100W. 6. Menggunakan Mikrokontroller Arduino Uno sebagai kontrol beban dengan mempertimbangkan perubahan tegangan dari generator. 1.4. Tujuan Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Mengontrol beban dari generator mengunakan Mikrokontroller dengan mempertimbangkan perubahan tegangan generator. 2. Merancang dan membuat program Mikrokontroller. 1.5. Manfaat Pembuatan Tugas Akhir Dari pembuatan tugas akhir ini diharapkan: 1. Dapat menggantikan pengontrol beban yang kurang stabil. 2. Dapat digunakan untuk menstabilkan arus keluaran generator listrik ukuran kecil seperti PLTMh. 1.6. Sistematika Penulisan 1.6.1 Bagian Pelengkap Pendahuluan Bagian pelengkap pendahuluan terdiri atas halaman judul (judul luar/cover dan judul dalam), halaman persetujuan, halaman pengesahan, halaman persembahan atau motto, kata pengantar, daftar isi, daftar gambar, dan daftar tabel, dan abstrak. A. Halaman Judul Halaman judul terdiri atas dua bagian, yaitu halaman judul dalam dan halaman judul luar. Halaman judul luar (cover) memuat

4 beberapa informasi, di antaranya: judul tugas akhir, nama laporan, nama penulis disertai dengan keterangan pelengkap (nomor BP), lambang/logo lembaga, nama lembaga dimulai dari program studi hingga nama lembaga, dan disertai tahun penulisan. Halaman judul dalam memuat informasi yang sama dengan halaman judul dalam, namun yang membedakannya adalah pada halaman judul luar menyebutkan nama laporan (tugas akhir), sedangkan pada halaman judul dalam membuat tujuan penulisan tugas akhir, yaitu sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana muda ahli madya B. Halaman Persetujuan Halaman ini berisi judul tugas akhir, nama penulis, dan tanda tangan dosen pembimbing yang disertai dengan nama dan identitas pelengkap. Halaman ini menginformasikan bahwa laporan tugas akhir ini telah melalui proses bimbingan dengan dua orang dosen pembimbing, yaitu pembimbing satu dan pembimbing dua selama proses pembuatan dan penulisannya. C. Halaman Pengesahan Halaman ini menginformasikan bahwa tugas akhir yang ditulis oleh mahasiswa telah disahkan oleh penguji melalui sidang tugas akhir. Halaman ini berisi pernyataan bahwa tugas akhir ini telah dipertanggungjawabkan yang disertai dengan hari dan tanggal pelaksanaan sidang.

5 D. Halaman Persembahan atau Halaman Motto Halaman persembahan atau halaman motto merupakan halaman bebas yang digunakan oleh si penulis untuk berekspresi menyampaikan berbagai hal seperti ungkapan persembahan, ucapan terima kasih, kalimat-kalimat motivasi, kata mutiara, dan sebagainya. E. Kata Pengantar Kata pengantar ditulis untuk memberikan gambaran umum kepada pembaca tentang penulisan yang dilakukan. Secara umum kata pengantar berisi tentang (1) ucapan puji syukur kepada Tuhan YME, (2) penjelasan tentang penulisan dan tujuan penulisan, (3) ucapan terima kasih kepada berbagai pihak, serta (4) penyampaian harapan dan manfaat penulisan laporan. F. Daftar Isi Daftar isi dibuat untuk memudahkan pembaca mencari isi laporan sehingga penulisannya disertai dengan nomor halaman. G. Daftar Gambar Penulisan daftar gambar sebagai judul halaman ditulis dengan menggunakan huruf kapital semuanya pada setiap huruf, berikut nomor urut gambar yang disusun satu per satu dan diikuti oleh nama gambar. Selanjutnya, juga disertakan nomor halaman tempat gambar itu berada guna memudahkan pembaca mencarinya. H. Daftar Tabel Berisi daftar tabel-tabel yang telah dibuat

6 I. Abstrak Abstrak merupakan rangkuman menyeluruh dari isi laporan yang terdiri atas tiga paragraf. 1.6.2 Bagian Isi A. Bab I Pendahuluan a. Latar Belakang Berisi tentang hal-hal yang melatar-belakangi dilakukan penelitian. b. Rumusan Masalah Rumusan masalah menjabarkan secara jelas permasalahanpermasalahan yang harus diselesaikan dalam mencapai tujuan TA atau yang termasuk dalam bahasan TA. c. Batasan Masalah Batasan masalah menyatakan hal-hal yang dibatasi atau tidak termasuk dalam pekerjaan TA, sehingga pembaca memahami sampai sebatas mana pekerjaan tersebut dilakukan. d. Tujuan Tujuan merupakan hal-hal yang ingin dicapai dalam TA tersebut, misalnya menjajaki, menguraikan, menerangkan, membuktikan atau menerapkan suatu gejala, konsep atau dugaan atau membuat suatu model. e. Manfaat Manfaat merupakan pengaruh positif atau kegunaan praktis dari hasil TA yang dilakukan bagi masyarakat ditinjau dari

7 berbagai sisi misalnya dari segi iptek, kemajuan ekonomi selama proses dan setelah TA berakhir. f. Sistematika Penulisan Bagian ini menjelaskan tentang struktur yang ada dalam penulisan laporan. B. Bab II Landasan Teori Bab ini berisikan teori-teori penunjang/dasar yang diperoleh dari referensi-referensi yang dipublikasikan secara resmi baik berupa buku teks, makalah, jurnal, media massa atau TA sebelumnya yang telah dilakukan sendiri atau orang lain yang dibutuhkan dalam rangka penyelesaian masalah. C. Bab III Perancangan dan Pembuatan Berisi perencanaan secara detil bagian-bagian sistem mulai dari proses perancangan, simulasi sampai dengan implementasi lengkap dengan penjelasannya, parameter-parameter sistem, blok diagaram, flow chart sub sistem, flow chart proses pekerjaan dan hal-hal lain yang berhubungan dengan proses perencanaan. D. Bab IV Pengujian dan Analisa Pengujian-pengujian yang dilakukan adalah untuk mengetahui performa dari sub sistem atau sistem yan telah dibuat. Hasil keluaran yang didapat bisa berupa grafik dari hasil simulasi maupun pengukuran, spesifikasi alat, nilai parameter yang sudah diukur dan lain sebagainya.

8 E. Bab IV Penutup Bagian penutup berisi kesimpulan dan saran yang dibuat dalam sub bab terpisah. Kesimpulan berupa hal yang dapat disimpulkan dari hasil dan analisa yang telah dilakukan pada Bab IV. 1.6.3 Bagian Pelengkap Penutup A. Daftar Pustaka Daftar pustaka merupakan sebuah daftar yang berisi buku, makalah, artikel, dan bahan lainnya yang dijadikan sebagai sumber acuan dalam penulisan karangan ilmiah. B. Lampiran Lampiran yang dicantumkan dapat berupa contoh perhitungan, list program utama, data mentah, foto pengujian, disket/cd ROM, data lain yang dianggap perlu. Secara keseluruhan lampiran yang disertakan dalam laporan adalah segala sesuatu yang dibutuhkan selama pelaksanaan kegiatan sebelum dinyatakan dalam bentuk laporan.

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Catu Daya Power Supply adalah sebuah perangkat yang memasok energi listrik untuk satu atau lebih beban listrik atau alat atau sistem yang berfungsi untuk menyalurkan energy listrik atau bentuk energy jenis apapun yang sering digunakan untuk menyalurkan energy listrik. Untuk mengubah tegangan DC yang baik dan stabil diperlukan suatu tahapan proses yang secara umum di perlihatkan pada gambar 1. Gambar 1. Diagram proses catu daya Istilah ini paling sering diterapkan keperangkat yang mengkonversikan salah satu bentuk energi listrik yang lain, meskipun juga merujuk ke perangkat yang mengkonversi energy bentuk lain (misalnya mekanis, kimia, surya) menjadi energi listrik. Sebuah catu daya diatur adalah salah satu yang mengontrol tegangan output atau saat ini untuk nilai tertentu, nilai dikendalikan hampir konstan, meskipun variasi baik dalam beban arus atau tegangan yang diberikan oleh sumber energi catu daya. Secara prinsip rangkaian power supply adalah menurunkan tegangan AC, menyearahkan 9

10 tegangan AC sehingga menjadi DC, menstabilkan tegangan DC, Fungsi utamanya mengubah listrik bolak balik (AC) menjadi arus listrik searah (DC). Power supply diharapkan dapat melakukan fungsi berikut ini: 1. Rectification : Konversi input listrik AC menjadi DC. 2. Voltage transformation : memberikan keluaran tegangan/ voltage DC yang sesuai dengan yang dibutuhkan. 3. Filtering : menghasilkan arus listrik DC yang lebih bersih, bebas dari ripple ataupun noise listik yang lain. 4. Regulation : mengendalikan tegangan keluaran agar tetap terjaga, tergantung pada tingkatan yang diinginkan, beban daya, dan perubahan kenaikan temperature kerja juga toleransi perubahan tegangan daya input. 5. Isolation : memisahkan secara elektrik output yang dihasilkan dari sumber input. 6. Protection : mencegah lonjakan tegangan listrik (jika terjadi), sehingga tidak terjadi pada output, biasanya dengan tersedianya sekring untuk auto shutdown jika hal itu terjadi. 2.1.1 Konversi AC ke DC Untuk konversi listrik AC ke DC, ada dua metode yang mungkin digunakan. Pertama dengan linear power supply. Ini adalah rangkaian AC ke DC yang sangat sederhana. Serta listrik AC dari line input di stepdown oleh transformer, kemudian dijadikan DC secara sederhana dengan rangkaian empat diode penyearah. Komponen tambahan lain adalah kapasitor untuk meratakan tegangan. Tambahan komponen yang mungkin disetarakan adalah linear regulation, yang bertugas

11 menjaga tegangan sesuai yang diinginkan meski daya output yang dibutuhkan bertambah. Linear supply dapat ditemukan pada DC power adaptor sederhana. Ia memungkinkan diproduksi dengan ongkos yang minimum. Kelemahan utamanya pada tingkat power conversion dengan efensiensi yang rendah. Berikutnya adalah dibutuhkanya ukuran transformer yang besar, untuk daya ampere yang besar. Tingkat efisiensi konfersi yang rendah (sekitar 50%) juga menyebabkanya mengeluarkan panas yang besar saat beroperasi. 2.1.2 Cara Kerja Power Supply Dari adaptor atau power supply, tegangan jala-jala 220 volt dari listrik PLN diturunkan oleh transformator penurunan tegangan yang menerapkan perbandingan lilitan. Dimana perbandingan lilitan dari suatu tranformator akan mempengaruhi perbandingan tegangan yang dihasilkan. Tegangan yang dihasilkan oleh trafo masih berbentuk gelombang AC dan harus diserahkan dengan menggunakan penyearah. Rangkaian penyarah yang digunakan memanfaatkan 4 buah diode yang telah dirancang untuk bisa meloloskan kedua siklus gelombang AC menjadi satu arah saja. Gelombang dua arah yang telah diubah menjadi satu arah keluaran dari diode bridge masih memiliki riak atau masih memiliki amplitude tegangan yang tidak rata. Hal ini dikarenakan diode bridge hanya menghilangkan siklus negative dan menjadikanya siklus positive tetapi tidak merubah bentuk gelombang sama sekali dimana masih

12 memiliki lembah dan bukit. Untuk itu dimanfaatkan kapasitor yang mempunyai kapasitansi yang cukup besar untuk membuat rata gelombang tersebut. Hal ini dikarenakan lamanya proses pelepasan muatan oleh kapasitor sehingga seolah-olah amplitudo dari gelombang tersebut menjadi rata. Sebenarnya jika anda memahami cara kerja kapasitor anda bisa mengerti bahwa tingkat kerataan dari gelombang yang dihasilkan masih dipengaruhi oleh impedansi beban yang kelak akan dihubungkan dengan rangkaian power supply tersebut. Semakin kecil impedansi beban maka menjadikan proses pelepasan muatan pada kapasitor akan semakin cepat, sehingga dengan begitu maka bisa dipastikan gelombang yang semula rata akan berubah kemabali menjadi memiliki riak akhibat proses pelepasan muatan yang begitu cepat. 2.2 Generator 2.2.1 Pengertian Generator Arus Bolak-balik Generator arus bolak-balik berfungsi mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik arus bolak-balik. Generator Arus Bolak-balik sering disebut juga seabagai alternator, generator AC (alternating current), atau generator sinkron. Dikatakan generator sinkron karena jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator. Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator. Mesin ini tidak dapat dijalankan sendiri karena kutub-kutub rotor tidak dapat tiba-tiba

13 mengikuti kecepatan medan putar pada waktu sakelar terhubung dengan jala-jala. Generator arus bolak-balik dibagi menjadi dua jenis, yaitu: a. Generator arus bolak-balik 1 fasa b. Generator arus bolak-balik 3 fasa 2.2.2 Konstruksi Generator Arus Bolak-balik Konstruksi generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu: (1) stator, yakni bagian diam yang mengeluarkan tegangan bolak balik, dan (2) rotor, yakni bagian bergerak yang menghasilkan medan magnit yang menginduksikan ke stator. Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari baja yang berfungsi melindungi bagian dalam generator, kotak terminal dan name plate pada generator. Inti Stator yang terbuat dari bahan ferromagnetik yang berlapis-lapis dan terdapat alur-alur tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan. Sedangkan, rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder). Konstruksi dari generator sinkron ini dapat dilihat pada Gambar 2. Gambar 2. Konstruksi Generator AC 1 Fasa

14 2.2.3 Prinsip Kerja Generator Arus Bolak-balik Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik. Prinsip kerja generator arus bolakbalik tiga fasa (alternator) pada dasarnya sama dengan generator arus bolak-balik satu fasa, akan tetapi pada generator tiga fasa memiliki tiga lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya berbeda fasa 120 AC output pada masing-masing fasa seperti ditunjukkan pada Gambar 3 Gambar 3. Skema lilitan Stator Generator Tiga Fasa Besar tegangan generator bergantung pada : a. Kecepatan putaran (N) b. Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluk (Z) c. Banyaknya fluk magnet yang dibangkitkan oleh medan magnet (f) 2.2.4 Jumlah Kutub Jumlah kutub generator arus bolak-balik tergantung dari kecepatan rotor dan frekuensi dari ggl yang dibangkitkan. Hubungan tersebut dapat ditentukan dengan persamaan :

15... (1) dimana : f = frekuensi tegangan (Hz) p = jumlah kutub pada rotor n = kecepatan rotor (rpm) 2.2.5 Generator Tanpa Beban Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan I f, maka tegangan E 0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar:...(2) Dimana: c = Konstanta mesin n = Putaran sinkron Φ = fluks yang dihasilkan oleh I f Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban, arus jangkarnya kan nol (I a = 0) sehingga tegangan terminal V t = V a = V o. Karena besar ggl induksi merupakan fungsi dari flux magnet, maka ggl induksi dapat dirumuskan:...(3) Berarti pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi tanpa beban dalam keadaan saturasi seperti ditunjukkan pada Gambar 4.

16 Gambar 4. Hubungan dan Karakteristik Generator Tanpa Beban 2.2.6 Generator Berbeban Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator, yaitu: beban resistif, beban induktif, dan beban kapasitif. Akibat pembeban ini akan berpengaruh terhadap tegangan beban dan faktor dayanya. Gambar 5 menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu. Jika beban generator bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang (lagging). Sebaliknya, Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjadi kenaikan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya mendahului (leading). Gambar 5. Karakteristik Berbeban

17 Hubungan antara tegangan tanpa beban (E o ) dengan tegangan berbeban (V) disebut regulasi tegangan, yang dinyatakan sebagai berikut:...(4) 2.3 Sensor Tegangan ZMPT101B Sensor tegangan dapat digunakan untuk mengukur tegangan AC maupun DC, walau demikian algoritma pengukuran yang diterapkan tidaklah sama. Tegangan DC relatif bernilai konstan sehingga mudah untuk diukur, berbeda halnya dengan tegangan AC yang terus berubah sesuai bentuk gelombang sinus dan memiliki magnitude tegangan dalam wilayah positif dan negatif. Besaran tegangan efektif AC dapat diketahui apabila tegangan maksimum/puncak diketahui. Dengan menggunakan algoritma yang tepat dan persamaan matematis yang berkesesuaian, nilai maksimum dan nilai efektif tegangan AC dapat ditemukan. Sensor tegangan merupakan piranti yang umum digunakan pada perlatan elektronik. Secara sederhana sensor tegangan bisa didapatkan melalui perancangan rangkaian pembagi tegangan seperti terlihat pada gambar 8a, dan juga dapat didesain menggunakan transformator seperti terlihat pada gambar 8b. Sensor tegangan dengan menggunakan pembagi tegangan dapat digunakan pada tegangan AC maupun DC, sedangkan sensor yang menggunakan transformator hanya dapat digunakan untuk men-sensing tegangan AC.

18 Gambar 6. Sensor tegangan a. menggunakan teknik pembagi tegangan b. menggunakan transformator Terlepas dari jenis sensor tegangan yang digunakan, dalam aplikasi berbasis mikroprosesor teknik pembacaan tegangan AC dan DC sangatlah berbeda. Tegangan DC seperti terlihat pada gambar 7 memiliki sifat nilai yang relatif konstan, selain itu tegangan DC pada umumnya hanya berada pada satu kuadran (positif saja atau negatif saja). Dengan sifat/karakteristik tegangan seperti di atas pembacaan tegangan DC menjadi mudah untuk terapkan. Berbeda dengan tegangan AC, bentuk tegangannya tidak konstan melainkan mengikuti bentuk sinus. Gambar 7. Bentuk tegangan DC dan AC

19 Sensor tegangan dapat diaplikasikan pada berbagai instrumentasi seperti: Alat recorder (data logger) kualitas daya, Meteran listrik (KWh meter) digital, Peralatan kontrol untuk proteksi jaringan listrik, dsb Adapun spesifikasi dari sensor tegangan ZMPT101B adalah : Model ZMPT101B Rated input current 2mA Rated output current 2mA turns ratio 1000:1000 phase angle error 20 (input 2mA,sampling resistor 100Ω) linear range 0~1000V 0~10mA(sampling resistor 100Ω) linearity 0.2%(20%dot~120%dot) Permissible error -0.3% f +0.2%(input 2mA,sampling resistor 100Ω) isolation voltage 4000V application Encapsulation voltage and power measurement Epoxy installation PCB mounting(pin Length>3mm) Operating temperature -40ºC~+70ºC Gambar 8. Spesifikasi sensor tegangan ZMPT101B

20 2.4 Arduino Uno Arduino adalah sebuah boardmicrocontroler yang berbasis ATmega328. Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu men-support microcontroler; dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB. Gambar 9. Board arduino uno Arduino adalah merupakan sebuah board minimum sistem microcontroler yang bersifat open source. Didalam rangkaian board arduino terdapat microcontroler AVR seri ATMega 328 yang merupakan produk dari Atmel. Arduino memiliki kelebihan tersendiri dibanding board microcontroler yang lain selain bersifat open source, arduino juga mempunyai bahasa pemogramannya sendiri yang berupa bahasa C. Selain itu dalam board arduino sendiri sudah terdapat loader yang berupa USB sehingga memudahkan ketika memprogrammicrocontroler didalam arduino.

21 Sedangkan pada kebanyakan boardmicrocontroler yang lain yang masih membutuhkan rangkaian loader terpisah untuk memasukkan program ketika kita memprogram microcontroler. Port USB tersebut selain untuk loader ketika memprogram, bisa juga difungsikan sebagai port komunikasi serial. Arduino menyediakan 20 pin I/O, yang terdiri dari 6 pin input analog dan 14 pin digitalinput/output. Untuk 6 pin analog sendiri bisa juga difungsikan sebagai output digital jika diperlukan output digital tambahan selain 14 pin yang sudah tersedia. Untuk mengubah pin analog menjadi digital cukup mengubah konfigurasi pin pada program. Dalam board kita bisa lihat pin digital diberi keterangan 0-13, jadi untuk menggunakan pin analog menjadi output digital, pin analog yang pada keterangan board 0-5 kita ubah menjadi pin 14-19. dengan kata lain pin analog 0-5 berfungsi juga sebagi pin output digital 14-16. Sifat open source arduino juga banyak memberikan keuntungan tersendiri untuk kita dalam menggunakan board ini, karena dengan sifat open source komponen yang kita pakai tidak hanya tergantung pada satu merek, namun memungkinkan kita bisa memakai semua komponen yang ada dipasaran. Bahasa pemograman arduino merupakan bahasa C yang sudah disederhanakan syntax bahasa pemogramannya sehingga mempermudah kita dalam mempelajari dan mendalami microcontroler.

22 Tabel 1.Deskripsi arduino uno. Microcontroller ATmega 328 Tegangan Pengoperasian Tegangan Input yang 5 V 7-12 V disarankan Batas Tegangan Input Jumlah Pin I/O digital 6-20 V 14 pin digital (6 diantaranya menyediakan keluaran PWM) Jumlah pin input Analog Arus DC tiap pin I/O Arus DC untuk pin 3,3 V 6 pin 40 ma 50 ma Memori Flash 32 KB (ATmega 328) sekitar 0,5 KB digunakan untuk bootloader SRAM 2 KB (ATmega 328) EPROM 1 KB (ATmega 328) Clock Speed 16 z 2.4.1 Input dan Output Setiap 14 pin digital pada arduino dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinmode(), digitalwrite(), dan digitalread(). Input/output dioperasikan pada 5 volt.setiap pin dapat menghasilkan atau menerima maximum 40 ma dan memiliki internal pull-up resistor (disconnected oleh default) 20-50 KΩ.

23 Beberapa pin memiliki fungsi sebagai berikut: 1. Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirim (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung pada pin yang koresponding dari USB ke TTL chip serial. 2. Interupt eksternal : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasikan untuk trigger sebuah interap pada low value, rising atau falling edge, atau perubahan nilai. 3. PWM : 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Mendukung 8-bit output PWM dengan fungsi analogwrite(). 4. SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mensuport komunikasi SPI, yang mana masih mendukung hardware, yang tidak termasuk pada bahasa arduino. 5. LED : 13. Ini adalah dibuat untuk koneksi LED ke digital pin 13. Ketika pin bernilai high, LED hidup, ketika pin low, LED mati. 2.4.2 Komunikasi Arduino uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau microcontroler lain. ATmega328 ini menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX).Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Namun, pada windows, file. Ini diperlukan. Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke board Arduino. RX dan TX LED di board akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chipusb-to-

24 serial dan koneksi USB ke komputer. 2.4.3 Software Arduino Arduino Uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino. Pada ATMega328 di Arduino terdapat bootloader yang memungkinkan untuk meng-upload kode baru tanpa menggunakan programmer hardware eksternal. IDE Arduino adalah software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan Java. IDE Arduino terdiri dari: 1. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan editprogram dalam bahasa Processing. 2. Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa processing) menjadi kode biner. Bagaimanapun sebuah microcontroler tidak akan bisa memahami bahasa Processing. Yang bisa dipahami oleh microcontroler adalah kode biner. Itulah sebabnya compiler diperlukan dalam hal ini. 3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory didalam papan Arduino. Sebuah kode program Arduino umumnya disebut dengan istilah sketch.kata sketch digunakan secara bergantian dengan kode program dimana keduanya memiliki arti yang sama.

25 Gambar 10. Tampilan IDE arduino dengan sebuah sketch. 2.4.4 Bahasa Pemograman Arduino Berbasis Bahasa C Seperti yang telah dijelaskan diatas program Arduino sendiri menggunakan bahasa C. walaupun banyak sekali terdapat bahasa pemrograman tingkat tinggi (high level language) seperti pascal, basic, cobol, dan lainnya. Walaupun demikian, sebagian besar dari paraprogramer profesional masih tetap memilih bahasa C sebagai bahasa yang lebih unggul, berikut alasan-alasannya: 1. Bahasa C merupakan bahasa yang fleksibel yang telah terbukti dapat menyelesaikan program-program besar seperti pembuatan sistem operasi, pengolah gambar (seperti pembuatan game) dan juga pembuatan kompilator bahasa pemrograman baru. 2. Bahasa C merupakan bahasa yang portabel sehingga dapat dijalankan di beberapa sistem operasi yang berbeda. Sebagai contoh program yang kita tulis dalam sistem operasi windows dapat kita kompilasi didalam sistem operasi linux dengan sedikit ataupun tanpa perubahan sama sekali.

26 3. Bahasa C merupakan bahasa yang sangat populer dan banyak digunakan oleh programer berpengalaman sehingga kemungkinan besar library pemograman telah banyak disediakan oleh pihak luar/lain dan dapat diperoleh dengan mudah. 4. Bahasa C merupakan bahasa yang bersifat modular, yaitu tersusun atas rutin-rutin tertentu yang dinamakan dengan fungsi (function) dan fungsi-fungsi tersebut dapat digunakan kembali untuk pembuatan program-program lainnya tanpa harus menulis ulang implementasinya. 5. Bahasa C merupakan bahasa tingkat menengah (middle level language) sehingga mudah untuk melakukan interface (pembuatan program antar muka) ke perangkat keras. 6. Struktur penulisan program dalam bahasa C harus memiliki fungsi utama, yang bernama main(). Fungsi inilah yang akan dipanggil pertama kali pada saat proses eksekusi program. Artinya apabila kita mempunyai fungsi lain selain fungsi utama, maka fungsi lain tersebut baru akan dipanggil pada saat digunakan. Bahasa C merupakan bahasa prosedural yang menerapkan konsep runtutan (program dieksekusi per baris dari atas ke bawah secara berurutan), maka apabila kita menuliskan fungsi-fungsi lain tersebut dibawah fungsi utama, maka kita harus menuliskan bagian prototype, hal ini dimaksudkan untuk mengenalkan terlebih dahulu kepada kompiler daftar fungsi yang akan digunakan di dalam program. Namun apabila kita menuliskan fungsi-fungsi lain tersebut diatas atau

27 sebelum fungsi utama, maka kita tidak perlu lagi untuk menuliskan bagian prototype diatas.

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM 3.1 Perancangan sistem Perancangan dan pembuatan sistem pengendalian beban generator dengan pengontrol Mikrokontroler bertujuan untuk memberikan gambaran terhadap rancangan mekanik, rancangan elektronik, rancangan software, blok diagram sistem, serta flow chart sistem kerja alat pengontrol beban generator dari awal hingga akhir yang pada akhirnya sudah dapat digunakan untuk mengendalikan beban generator dengan baik. Sistem pengendalian beban generator otomatis ini menggunakan Arduino Uno. Sistem pengontrolan beban generator ini akan mengalihkan beban yang tidak terpakai atau beban berlebih ke beban komplemen. Untuk dapat merancang suatu sistem dengan lebih baik, terlebih dahulu merancang blok diagram sistem yang akan dibuat. Blok diagram sistem yang akan dibuat digambarkan pada gambar. KONTAKTOR / RELAY BEBAN KONSUMEN PENGGERAK / PRIME MOVER GENERATOR SENSOR TEGANGAN MIKROKONTROLER KONTAKTOR / RELAY BEBAN KOMPLEMEN Gambar 11. Blok Diagram Sistem Pengendali Beban Generator 28

29 Blok diagram diatas menjelaskan sistem kerja pengendalian beban generator otomatis menggunakan arduino uno. Pada blok diagram, motor listrik digunakan sebagai Penggerak/Prime Mover untuk memutar generator. Motor listrik yang digunakan akan berputar dengan kecepatan stabil. Putaran yang dihasilkan motor listrik akan memutar generator sehingga generator dapat menghasilkan energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan generator akan di kontrol dengan pengontrolan menggunakan arduino uno sebelum energi listrik tersebut dialirkan ke konsumen.energi listrik yang tidak terpakai maupun berlebih akan di alirkan ke beban komplemen, sehingga energi listrik yang dihasilkan generator tetap terpakai. 3.1.1 Perancangan Hardware Pada bagian ini yaitu perancangan hardware untuk box panel yang akan digunakan. Box panel menggunakan plat besi dengan ketebalan 1mm. Box ini digunakan untuk meletakkan komponen-komponen pengontrol beban generator seperti, power supply, mikrokontroler, amperemeter, frekuensimeter, relay, dan sensor tegangan ZMPT101B. Dengan penggunaan box panel, akan lebih membuat komponen-komponen dalam keadaan aman. Gambar 12 dibawah ini memperlihatkan rancangan box panel. Dimana,box panel berukuran panjang 25 cm,lebar 15 cm dan tinggi 35 cm.ukuran rancangan dari box panel digambarkan pada gambar 12 dibawah ini.

30 Gambar 12. Box Panel Sistem Pengendali Beban Generator 3.1.2 Perancangan Power supply Rangkaian power supply digunakan untuk mensupply daya bagi mikrokontroler. Rangkaian ini menggunakan IC regulator 7805 untuk menghasilkan tegangan output menuju mikrokontroler sebesar 5 V. Gambar rangkaian power supply ini dapat dilihat pada gambar 13 dibawah ini. Gambar 13. Skematik rangkaian Power Supply

31 3.1.3 Perancangan Kontaktor/Relay Rangkaian kontaktor/relay digunakan untuk penghubung dan pemutus hubungan antara mikrokontroler dan lampu pada beban konsumen maupun komplemen. Gambar rangkaian kontaktor/relay dapat dilihat pada gambar 14 dibawah ini : Gambar 14. Skematik rangkaian kontaktor/relay

32 3.1.4 Perancangan Wiring Sensor Tegangan ke Mikrokontroler Arduino Uno Sistem pengontrolan beban ini menggunakan mikrokontroler Arduino Uno. Dimana, sensor tegangan akan menggunakan 2 pin yang terdapat pada Arduino Uno sebagai input. Gambar 15. Wiring Sensor Tegangan ke Mikrokontroler Arduino Uno 3.1.5 Perancangan Rangkaian Wiring Kontaktor/Relay pada Beban Konsumen Tegangan yang masuk pada beban konsumen adalah tegangan yang telah konstan/stabil 220 VAC, tegangan yang konstan inilah yang di kontrol dengan menggunakan mikrokontroler Arduino Uno. Relay untuk memutus dan menghubungkan aliran listrik ke konsumen digunakan untuk kondisi awal sistem dihidupkan dan pada saat kondisi darurat. Sebelum sistem dihidupkan, putaran generator harus sudah konstan.

~ AREF PB5/SCK PB4/MISO PB3/MOSI/OC2A ~ PB2/SS/OC1B ~ PB1/OC1A PB0/ICP1/CLKO 1121 ATMEGA328P-PU A0 A1 A2 A3 A4 A5 RESET PC0/ADC0 PC1/ADC1 PC2/ADC2 PC3/ADC3 PC4/ADC4/SDA PC5/ADC5/SCL PD7/AIN1 ~ PD6/AIN0 ~ PD5/T1 PD4/T0/XCK ~ PD3/INT1 PD2/INT0 TX PD1/TXD 7 6 5 4 3 2 1 0 13 12 11 10 9 8 33 DIGITAL (~PWM) RX PD0/RXD DUINO1 ARDUINO UNO R3 RELAY KONSUMEN G2RL-1A-CF-DC5 APK-TECH techno-apk.blogspot.com ANALOG IN Gambar 16. Wiring Rangkaian Relay/Kontaktor pada Beban Konsumen oleh Mikrokontroler 3.1.6 Perancangan Rangkaian Wiring Kontaktor/Relay pada Beban Komplemen Beban komplemen digunakan sebagai beban pengalihan daya atau kelebihan daya dari perubahan yang terjadi pada beban yang sebenarnya dengan tujuan agar menjaga tegangan output dari generator tetap konstan sehingga tegangan listrik yang masuk pada beban konsumen stabil 220 VAC. Beban komplemen yang digunakan disini adalah berupa lampu pijar, dimana saat tegangan generator naik, maka beban komplemen ini akan aktif, sehingga kelebihan daya yang dihasilkan oleh generator tadi akan stabil kembali.

34 Pengaktifan beban komplemen menggunakan relay yang terkendali oleh pin-pin yang ada pada Mikrokontroler. Beban komplemen yang dipakai berupa lampu pijar 100W dan 25W. Agar beban komplemen memiliki variasi yang cukup banyak, berdaya tinggi, dan hanya memerlukan sedikit relay dan port, maka dirancang sebuah strategi dimana beban pada relay pertama adalah lampu pijar 25W, relay kedua adalah lampu pijar 25W, relay ketiga adalah lampu pijar 100W, relay keempat adalah lampu pijar 100W dan relay kelima adalah lampu pijar 100W. Beban-beban tersebut aktif dengan pola: 50W = 2 buah lampu pijar 25W (relay 1 dan 2) 100W = 1 buah lampu pijar 100W (relay 3) 150W = 2 buah lampu pijar 25W (relay 1 dan 2) dan 1 buah lampu pijar 100W (relay 3) 200W = 2 buah lampu pijar 100W (relay 3 dan 4) 250W = 2 buah lampu pijar 25W (relay 1 dan 2) dan 2 buah lampu pijar 100W (relay 3 dan 4) 350W = 2 buah lampu pijar 25W (relay 1 dan 2) dan 3 buah lampu pijar 100W (relay 3, 4 dan 5).

~ ~ PB5/SCK PB4/MISO PB3/MOSI/OC2A PB2/SS/OC1B ~ PB1/OC1A PB0/ICP1/CLKO 1121 ATMEGA328P-PU A0 A1 A2 A3 A4 A5 RESET PC0/ADC0 PC1/ADC1 PC2/ADC2 PC3/ADC3 PC4/ADC4/SDA PC5/ADC5/SCL TX AREF PD7/AIN1 ~ PD6/AIN0 ~ PD5/T1 PD4/T0/XCK ~ PD3/INT1 PD2/INT0 PD1/TXD 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 35 RX PD0/RXD DUINO1 ARDUINO UNO R3 KOMPLEMEN5 G2RL-1A-CF-DC5 DIGITAL (~PWM) KOMPLEMEN4 G2RL-1A-CF-DC5 APK-TECH techno-apk.blogspot.com ANALOG IN KOMPLEMEN3 G2RL-1A-CF-DC5 KOMPLEMEN2 G2RL-1A-CF-DC5 KOMPLEMEN 1 G2RL-1A-CF-DC5 3.2 Perancangan Software Gambar 17. Wiring Rangkaian Kontaktor/relay pada beban Komplemen oleh Mikrokontroler Dalam perancangan system kontrol menggunakan mikrokontroler, tentunya tidak dapat berjalan sendiri tanpa terlebih dahulu diprogram. Pada system yang akan dibuat akan diprogram dengan menggunakan mikrokontroler Arduino Uno. 3.2.1 Alogaritma Pemograman (Flowchart) Flowchart digunakan untuk menggambarkan alogaritma pemograman atau proses kerja suatu sistem sehingga dapat dimengerti oleh orang lain. Flowchart sistem kerja program (alogaritma pemograman) dari sistem pengendalian beban generator otomatis ditampilkan pada gambar dan di bawah ini.

36 START Inisialisasi pembacaan data ADC Arduino,tegangan generatot Sensor Tegangan Tegangan <220V T Beban Komplemen 1 Terhubung Y Beban Komplemen 1 Terputus Tegangan <220V T Beban Komplemen 2 Terhubung Y Beban Komplemen 2 Terputus Tegangan <220V T Beban Komplemen 3 Terhubung Y Beban Komplemen 3 Terputus Tegangan <220V T Beban Komplemen 4 Terhubung Y Beban Komplemen 4 Terputus Tegangan <220V T Beban Komplemen 5 Terhubung Y Beban Komplemen 5 Terputus START Gambar 18. Flowchart Kerja Sistem

37 Dari flowchart diatas dapat dijelaskan sistem kerja dari sistem pengendalian beban generator otomatis ini sebagai berikut: A. Sebelum sistem dihidupkan, dipastikan dahulu generator telah berputar pada kecepatan yang stabil. Setelah generator berputar pada kecepatan stabil, sistem dihidupkan.pada awal sistem dihidupkan,semua arus dan beban diserap oleh beban komplemen. Tegangan yang keluar dari generator akan masuk pada sensor tegangan ZMPT101B,tegangan yang masuk tersebut akan diturunkan menjadi 0-5VDC,tegangan ini yang akan masuk pada mikrokontroler. B. Tegangan yang masuk selanjutnya akan diprogram menggunaka software mikrokontroler arduino uno. Tegangan yang masuk tersebut pada sofware akan dikonversi menjadi data dengan range 0-1023 yang mewakili tegangan 0-5VDC. C. Pada pemograman,dibuat beberapa kemungkinan dalam pembagian pembacaan tegangan unttuk menghidupkan kontaktor ke beban komplemen, yaitu: Jika tegangan ynag terbaca oleh ADC mikrokontroler turun dari 220 VAC maka program akan memutus hubungan pada beban konsumen dan akan mengaktifkan hubungan pada beban komplemen. Jika tegangan terbaca oleh ADC mikrokontroler mencapai 220VAC, maka program akan memutus hubungan pada beban komplemen dan akan mengaktifkan hubungan pada beban

38 konsumen. Jika tegangan yang terbaca oleh ADC mikrokontroler naik dari 220VAC, maka program akan mengaktifkan beban konsumen dan mengaktifkan beban komplemen sesuai data yang telah terbaca oleh ADC mikrokontroler. 3.2.2 Pembuatan Program Mikrokontroler Arduino Uno Program mikrokontroler dibuat menggunakan software pemograman Arduino Uno. Software ini merupakan software yang digunakan untuk memprogram mikrokontroler. Untuk menjalankan program ini, dapat mengikuti langkah-langkah sebagai berikut: Jalankan program arduino uno dengan mengklik Start > All Program > arduino. Maka akan terbuka jendela seperti di bawah ini: Gambar 19. Tampilan awal software arduino

39 Buat program atau dapat mengambil dari data pada example, contoh sketsa: File > Examples > 1.Basics > Blink. Gambar 20. Contoh program pada Blink Pilih Board yang dipakai dengan memilih entri dalam menu Tools > Board yang sesuai dengan Arduino Anda. Gambar 21. Memilih board yang sesuai dengan arduino Pilih port serial serial Arduino dari menu Tools Serial Port. Biasanya Port akan otomatis terdeteksi, jika masih bingung untuk mengetahuinya, dapat memutuskan papan Arduino dan buka kembali menu Tools Serial Port. Entri yang hilang merupakan papan Arduino. Hubungkan kembali papan dan pilih port serialnya.

40 Gambar 22. Memilih serial port yang sesuai dengan arduino Upload Program, cukup klik tombol "Upload". Tunggu beberapa detik, akan melihat led RX dan TX pada papan berkedip. Jika proses upload berhasil, akan muncul pesan "Selesai mengupload". Beberapa detik setelah selesai upload. Gambar 23. Tombol upload program yang akan dijalankan

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1. Peralatan Pengujian Peralatan yang digunakan saat pengujian alat pengendali beban generator menggunakan mikrokontroler ini adalah: 1. Mikrokontroler Arduino Uno 2. Generator 1 phase 3. Komputer/laptop 4. Amperemeter 5. Frekuensimeter 6. Voltmeter 7. Beban konsumen berupa lampu 100 watt 3 buah dan 50 watt 2 buah. 8. Beban komplemen berupa lampu 100 watt 3 buah dan 50 watt 2 buah. Seluruh Peralatan dan modul (modul beban komplemen dan beban konsumen) dihubungkan ke mikrokontroler melalui relay yang telah dihubungkan ke pin keluaran mikrokontroler sesuai dengan alamat yang ditentukan. Setiap peralatan dihubungkan sesuai dengan fungsi masingmasing alamat dan kerja alat, agar kerja peralatan mendukung sistem kerja alat yang ingin diuji. 41

42 4.2. Pengujian Alat dan Hasil Pengukuran 4.2.1. Pengujian Power Supply Pengukuran dilakukan pada titik pengukuran (TP) pada output dari rangkaian, yaitu pada output IC 7805. Pengukuran menggunakan multimeter. Gambar 24. Pengujian Rangkaian Power Supply Hasil pengujian rangkaian power supply dengan multimeter dapat dilihat pada tabel 2. Tabel 2. Hasil Pengukuran Rangkaian Power Supply Tegangan Output TP1 (V) TP2 (V) TP3 (V) 12 V AC 15 V DC 5 V DC

43 Keterangan : TP1 = Keluaran Trafo 12 Volt TP2 = Keluaran Dioda jembatan TP3 = Keluaran IC Regulator 7805 Gambar 25. Pengujian Rangkaian Power Supply Analisa : Rangkaian power supply merupakan rangkaian yang menjadi sumber tegangan dan sumber arus yang dibutuhkan bagi rangkaian lainnya dalam sistem. Rangkaian power supply mengubah tegangan bolak balik (AC) menjadi tegangan searah (DC). Berdasarkan pengukuran yang dilakukan diketahui bahwa keluaran transformator sebesar 12 VAC, kemudian disearahkan oleh penyearah gelombang penuh sehingga keluarannya menjadi 15 VDC. Rangkaian catu daya mengeluarkan tegangan output sebesar 5 VDC setelah melewati IC

44 regulator 7805 yang berfungsi menjaga tegangan keluaran agar tetap stabil setiap perubahan beban. Hasil pengukuran dapat dibuktikan dengan rumus : Tegangan Sekunder = 12 VAC Vp = 12V / 0,707 = 16,97V Jika dibandingkan dengan hasil pengukuran dan hasil perhitungan, makan hasil perhitungan pada keluaran dioda adalah 16,97V dan hasil pengukuran yang terukur adalah 15V, ini berarti terdapat selisih hasil sebesar 1,97V. 4.2.2. Pengujian Relay Pengukuran dilakukan pada titik pengukuran (TP) yang terdapat pada transistor dan relay. Gambar 26. Pengujian Rangkaian Relay

45 Hasil pengujian rangkaian relay dengan multimeter dapat dilihat pada tabel 3. Tabel 3. Hasil Pengukuran Pada Transistor Titik Pengukuran (TP) Saat Saturasi ( 1 ) Saat Cut off ( 0 ) TP1 5 0 TP2 (V BE ) 0,7 0 TP3(V CE ) 0,4 5 Keterangan : TP1 = Tegangan pada INPUT (V) TP2 = Tegangan pada kaki basis - emitor transistor (V BE ) TP3 = Tegangan pada kaki kolektor emitor transistor (V CE ) Gambar 27. Pengujian Rangkaian Relay

46 Analisa : Rangkaian relay merupakan rangkaian yang menjadi kontaktor pemutus dan penghubung pada modul lampu. Terdapat transistor TIP31 pada rangkaian relay. Pada saat diberi logika 1, tegangan pada input sebesar 5V, tegangan V BE adalah 0,7V, sedangkan tegangan pada V CE terukur sebesar 0,4V, pada kondisi ini, driver dalam keadaan aktif, maka relay akan aktif serta lampu yang terhubung pada output relay akan hidup. Pada saat diberi logika 0, tegangan pada input sebesar 0V, tegangan pada V BE terukur 0V, sedangkan tegangan pada V CE terukur sebesar 5V, pada kondisi ini, driver dalam keadaan tidak aktif, maka relay akan tidak aktif serta lampu yang terhubung pada output relay akan mati. Hasil Pengukuran dapat dibuktikan dengan rumus : Saat berlogika 1 (Relay aktif dan lampu hidup) Vce = Vcc Ic. Rc = 5V 0,07. 72.7 ohm = 5V 5V = 0V besarnya arus kolektor (I B ) adalah : I B = (VB - VBE) / RB = (5V 0,7V) / 4,7KOhm = 0,914 ma

47 Saat berlogika 0 (Relay tidak aktif dan lampu mati) Vce = Vcc Ic.Rc = 5V 0. 72,7 ohm = 5V Vce = Vcc 4.2.3. Pengujian Sensor Tegangan Pembacaan tegangan dilakukan dengan melewatkan aliran listrik dari generator ke konsumen melalui sensor tegangan ZMPT101B. Sensor ini akan mengeluarkan tegangan variabel sesuai dengan nilai tegangan yang mengalir di sensor tersebut. Pengujian sensor dilakukan pada beberapa variasi tegangan dari generator guna untuk pembacaan data serial pada mikrokontroler.pengujian sensor tegangan dilakukan berdasarkan gambar 28 dibawah ini: GENERATOR V SENSOR TEGANGAN V MIKROKONTROLER Gambar 28. Pengujian Sensor tegangan dan data mikrokontroler Gambar 29. Pengujian Sensor tegangan

48 Berikut ini merupakan hasil pengukuran rangkaian sensor tegangan dengan menggunakan multimeter dan pengamatan pada data mikrokontroler. Tabel 4. Hasil pengukuran Sensor tegangan Tegangan (VAC) Output Sensor (VDC) Data Serial Mikrorkontroler 40 1,1 221 80 1,33 273 120 2,12 439 160 2,86 582 200 3,21 635 220 3,59 757 240 3,97 813 Analisa : Pengujian sensor tegangan dilakukan untuk menguji hasil output sensor bekerja dengan baik. Sensor tegangan memilki input AC dari tegangan output yang dihasilkan oleh generator. Gambar 30 di bawah ini menunjukkan grafik hubungan antara tegangan input sensor (AC) dengan tegangan output sensor (DC).

49 4.5 4 Tegangan Output Sensor(VDC) Data Serial Mikrokontroler 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 40 80 120 160 200 220 240 Tegangan Input Sensor(VAC) Gambar 30. Grafik hubungan tegangan input (VAC) dengan tegangan output (VDC) pada sensor 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1.1 1.33 2.12 2.86 3.21 3.59 3.97 Tegangan Output (Vdc) Gambar 31. Grafik hubungan tegangan output (VDC) dengan data serial mikrokontroler

50 Pada gambar grafik 30 terlihat bahwa tegangan input yang masuk dari generator menuju sensor (VAC) berbanding lurus dengan tegangan output yang keluar dari sensor. Hal ini membuktikan bahwa sensor dapat bekerja dengan baik. Pada gambar 31, data serial yang didapat merupakan data yang didapat dari keluaran mikrokontroler Arduino Uno. Data serial yang terbaca berbanding lurus dengan tegangan input yang masuk pada mikrokontroler dari tegangan output pada sensor. 4.2.4. Pengujian Beban Generator Tanpa Menggunakan Beban Komplemen dan Mikrokontroler Pengujian beban generator tanpa menggunakan beban komplemen dan mikrokontroler ini untuk membuktikan dan membandingkan pengujian dengan menggunakan beban komplemen dan mikrokontroler.pengujian ini dilakukan langsung dari generator ke beban konsumen tanpa beban komplemen seperti gambar 32 dibawah ini. A AC v F BEBAN KONSUMEN Gambar 32. Pengujian beban secara langsung

51 Gambar 33. Beban Konsumen Tabel 5. Hasil pengujian tanpa menggunakan mikrokontroler Beban Arus Beban Tegangan Frekuensi No. Konsumen Konsumen Generator Generator (W) (A) (V) (Hz) 1 50 0,17 249 50,7 2 100 0,35 248 50,7 3 150 0,53 242 50,4 4 200 0,7 237 50,3 5 250 0,89 231 50,1 6 350 1,52 220 49,9 Analisa : Pengujian beban generator tanpa menggunakan beban komplemen dan mikrokontroler yaitu dari tegangan generator disalurkan langsung pada beban konsumen, dalam keadaan ini beban generator tersebut

52 tidak dikontrol. Berdasarkan data hasil pengujian yang telah dilakukan, dapat dilihat bahwa, tegangan dan frekuensi generator tidak konstan pada 220 V/50 Hz. Hal ini dikarenakan generator akan menghasilkan tegangan dan frekuensi 220V/50 Hz saat generator dalam keadaan terbebani penuh (dengan beban 350W). Sehingga saat beban dikurangi maka kecepatan putaran generator akan cenderung naik dan menyebabkan frekuensi dan tegangan dari generator akan ikut naik. Gambar 34 memperlihatkan hubungan antara arus beban konsumen dan tegangan generator tanpa menggunakan mikrokontroler. 255 250 245 240 235 Tegangan Generator (V) 230 225 220 215 210 205 0.17 0.35 0.53 0.7 0.89 1.52 Arus Beban Konsumen (A) Gambar 34. Grafik Tegangan Generator terhadap Arus Beban Konsumen tanpa mikrokontroler

53 Pada grafik 34 diatas terlihat bahwa tegangan generator berbanding terbalik dengan besar arus pada beban konsumen. Hal ini dapat dirumuskan dengan : I = P / V Saat beban diberikan 50 W I = P / V = 50 W / 249 V = 0,2 A Saat beban diberikan 100 W I = P / V = 100 W / 248 V = 0,4 A Saat beban diberikan 150 W I = P / V = 150 W / 242 V = 0,62 A Saat beban di berikan 200 W

54 I = P / V = 200 W / 237 V = 0,84 A Saat beban diberikan 250 W I = P / V = 250 W / 231 V = 1,08 A Saat beban diberikan 350 W I = P / V = 350 W / 220 V = 1,59 A Sedangkan hubungan arus beban konsumen terhadap frekuensi generator berdasarkan tabel pengukuran diperlihatkan pada gambar 35 di bawah ini. Dan hubungan tegangan generator dengan frekuensi generator berdasarkan tabel pengukuran diperlihatkan pada gambar 36 dibawah ini.

Tegangan Generator (VAC) Frekuensi Generator (Hz) 55 Gambar 35. Grafik Frekuensi terhadap Arus Beban Konsumen tanpa mikrokontroler 50.8 50.6 50.4 50.2 50 49.8 49.6 49.4 0.17 0.35 0.53 0.7 0.89 1.52 Arus Beban Konsumen (A) Gambar 36. Grafik Frekuensi terhadap Arus Beban Konsumen tanpa mikrokontroler 255 250 245 240 235 230 225 220 215 210 205 50.7 50.7 50.4 50.3 50.1 49.9 Frekuensi Generator (Hz)

56 Pada gambar grafik 35 terlihat bahwa besar arus yang terukur berbanding terbalik dengan frekuensi. Semakin kecil arus yang terukur makan semakin besar nilai frekuensi yang di dapat. Pada grafik 36 terlihat bahwa hubungan antara tegangan generator dan frekuensi yang terukur berbanding lurus. Saat tegangan generator naik maka frekuensi generator akan ikut naik. Dan sebaliknya, saat tegangan generator turun, makan frekuensi generator akan juga turun. 4.2.5. Pengujian Beban Menggunakan Beban Komplemen dan Mikrokontroler Pengujian dengan menggunakan beban komplemen dan mikrokontroler ini untuk mengamati dan menguji apakah alat bekerja dengan baik. Pada pengujian ini, dilakukan pengujian terhadap tegangan, frekuensi dan arus dengan menggunakan variasi pada beban konsumen yaitu pada beban 50W hingga beban 350W. Gambar 37 dibawah ini menjelaskan pengujian alat secara keseluruhan. Gambar 37. Pengujian alat Secara Keseluruhan A A AC v F MIKROKONTROLER BEBAN KONSUMEN KONTAKTOR / RELAY BEBAN KOMPLEMEN

57 Gambar 38. Pengujian keseluruhan Berikut adalah hasil pengujian beban generator dengan menggunakan rangkaian mikrokontroler, dimana dengan merubah beban konsumen dari 50W hingga mencapai 350W. Tabel 6 dibawah ini menunjukkan hasil pengujian alat.

58 Tabel 6. Hasil pengujian menggunakan mikrokontroler No. Beban Konsumen (W) Arus Beban Konsumen (A) Arus Beban Generator (A) Tegangan Generator (V) Frekuensi Generator (Hz) Data ADC Mikrokontroler 1 50 0,216 1,49 220,2 49,9 1023 2 100 0,437 1,49 220,6 50,2 975 3 150 0,651 1,5 222,7 50,6 928 4 200 0,897 1,5 220,3 50,1 892 5 250 1,104 1,5 220,1 49,8 834 6 350 1,52 1,5 222,4 50,4 740 Analisa : Berdasarkan hasil pengukuran alat secara keseluruhan dimana generator dengan beban maksimal 350 watt yang terbagi atas 3 buah lampu pijar dengan daya 100 watt dan 2 buah lampu pijar dengan daya 25W. Gambar 39 di bawah ini memperlihatkan wiring diagram pembebanan generator.

59 A AC GENERATOR MIKROKONTROLER 25W 25W 100W 100W 100W BEBAN KONSUMEN 25W 25W 100W 100W 100W KONTAKTOR / RELAY BEBAN KOMPLEMEN Gambar 39. Rangkaian pembagi beban generator Perubahan pada beban konsumen akan memutuskan-hubungkan hubungan listrik ke beban komplemen, dimana arus yang diserap pada beban komplemen akan di dialihkan pada beban konsumen. Pada gambar 39. Menunjukkan bahwa rangkaian mikrokontroler bekerja untuk membagi beban generator secara otomatis, yaitu dengan membaca tegangan yang dipakai beban konsumen menggunakan rangkaian sensor tegangan. Untuk kondisi awal, semua beban dialihkan ke beban komplemen sehingga arus yang mengalir diserap oleh beban komplemen tersebut dengan beban 350 watt. Hal ini dapat dibuktikan dengan pencarian secara matematis, yaitu : Saat kondisi normal 220Vac/50Hz Tegangan komplemen (V komplemen ) = 220V Daya komplemen (P komplemen ) = 350W

60 Arus komplemen (I komplemen ) = P komplemen / V komplemen = 350W / 220V = 1,5909 A Kemudian saat semua beban dialihkan atau digunakan oleh beban konsumen maka arus yang diserap oleh komplemen tadi, juga akan dialihkan ke beban konsumen. Secara matematis untuk menentukan arus konsumen adalah : Tegangan konsumen (V konsumen ) = 220V Daya konsumen (P konsumen ) = 350W Arus konsumen (I konsumen ) = P konsumen / V konsumen = 350W / 220V = 1,5909A Arus konsumen yang sudah didapat untuk total beban 350W adalah 1,59A adalah untuk 5 buah lampu pijar, sedangkan jika ingin mengetahui arus masing-masing lampu jika beban pada konsumen adalah 200W yaitu 2 buah lampu pijar. Hal ini untuk membuktikan hasil pengkuran alat dengan perhitungan matematis, adalah : Tegangan konsumen (V konsumen ) = 220,3V Daya konsumen (P konsumen ) = 200W

61 Arus konsumen (I konsumen ) = P konsumen / V konsumen = 200W/ 220,3V = 0,907A Kemudian arus untuk masing-masing lampu pijar : I = I konsumen / 2 buah lampu pijar = 0,907A/ 2 = 0,4535A Ini berarti lampu L1 dan L2 akan mendapat arus masing-masing 0,4535A. Saat beban konsumen ini terpakai 200W maka sisa dari arus konsumen ini akan di serap oleh beban komplemen, yaitu komplemen dalam keadaan menggunakan beban sebesar 150W, sehingga arus yang didapat oleh beban komplemen adalah : Arus komplemen = arus konsumen beban penuh arus beban terpakai = 1,5909 A 0,907 A = 0,6839 A Pada saat beban konsumen yang terpakai 100 W maka kedaan beban komplemen sedang menggunakan beban sebesar 250W, sehinggan sisa dari arus konsumen yang di serap oleh beban komplemen adalah :

Tegangan generator (V) 62 Arus komplemen = arus konsumen beban penuh arus beban terpakai = 1,5909 A 0,4535 A = 1,1374 Gambar grafik 40 dibawah ini menunjukkan hubungan antara beban konsumen dan tegangan generator yang terukur, seperti gambar 40 berikut : 240 220 200 180 160 140 120 100 50 100 150 200 250 350 Beban konsumen (W) Gambar 40. grafik tegangan generator terhadap beban konsumen Berdasarkan gambar 40 terlihat bahwa tegangan generator cenderung konstan terhadap perubahan beban konsumen dari 50W hingga 350W, dan nilai tegangannya berkisar antara 220,1V sampai 222,7V. Hal ini terbukti bahwa tegangan generator akan tetap konstan terhadap

Frekuensi generator (Hz) 63 perubahan beban generator. Berikut adalah grafik hubungan antara frekuensi generator dengan beban konsumen. 70 60 50 40 30 20 10 0 50 100 150 200 250 350 Beban konsumen (W) Gambar 41. grafik frekuensi generator terhadap beban konsumen Gambar 41 menunjukkan bahwa hubungan antara frekuensi generator dengan perubahan beban konsumen. Berdasarkan grafik tersebut, terlihat bahwa, frekuensi akan cenderung konstan terhadap perubahan beban konsumen. Frekuensi generator berkisar antara 49,8Hz sampai 50,6Hz sehingga aman bagi pemakaian untuk beban rumah tangga. Berikut adalah grafik hubungan antara arus generator dengan beban konsumen.

64 Arus generator (A) 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 50 100 150 200 250 350 Beban konsumen (W) Gambar 42. Grafik Arus generator terhadap beban konsumen Gambar 42 menunjukkan bahwa hubungan antara arus generator dengan perubahan beban konsumen. Berdasarkan grafik tersebut, terlihat bahwa, arus akan cenderung konstan terhadap perubahan beban konsumen. Arus generator berkisar antara 1,49A sampai 1,5A. 4.2.6. Analisa Hubungan Antara Pengujian Beban Tanpa Beban Komplemen dan Mikrokontroler dan Menggunakan Beban Komplemen dan Mikrokontroler Perbandingan antara menggunakan mikrokontroler dan beban komplemen dan tanpa mikrokontroler dan beban komplemen dalam mengatur beban generator ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Gambar grafik 43 menunjukkan hubungan antara beban konsumen dan tegangan generator baik menggunakan mikrokontroler dan beban

Tegangan generator (V) 65 komplemen, maupun tidak menggunakan mikrokontroler dan beban komplemen. 255 250 245 240 235 230 225 220 215 210 205 50 100 150 200 250 350 Beban konsumen (W) Gambar 43. Grafik Tegangan Generator Terhadap Beban Konsumen Menggunakan mikrokontroler Dan Tanpa mikrokontroler Tabel 7. Perbandingan hasil pengujian tegangan generator dengan mikrokontroler dan Tanpa mikrokontroler Beban Tegangan Generator Tegangan Generator No. Konsumen dengan mikrokontroler Tanpa mikrokontroler (W) (V) (V) 1 50 220,2 249 2 100 220,6 248 3 150 222,7 242 4 200 220,3 237 5 250 220,1 231 6 350 222,4 220

Frekuensi Generator (Hz) 66 Gambar grafik 44 di bawah ini merupakan hubungan antara beban konsumen dengan frekuensi menggunakan mikrokontroler dan beban komplemen serta dengan tidak menggunakan mikrokontroler dan beban komplemen. Tabel 8 dibawah juga menunjukkan hubungan antara beban konsumen dengan frekuensi menggunakan mikrokontroler dan beban komplemen serta dengan tidak menggunakan mikrokontroler dan beban komplemen 60 50 40 30 Menggunakan beban komplemen dan mikrokontroler 20 10 Tanpa menggunakan beban komplemen dan mikrokontroler 0 50 100 150 200 250 350 Beban konsumen (W) Gambar 44. Grafik Frekuensi Generator Terhadap Beban Konsumen Menggunakan mikrokontroler Dan Tanpa mikrokontroler

67 Tabel 8. Perbandingan hasil pengujian frekuensi generator dengan mikrokontroler dan Tanpa mikrokontroler Beban Frekuensi Generator Frekuensi Generator No. Konsumen dengan mikrokontroler Tanpa mikrokontroler (W) (V) (V) 1 50 49,9 50,7 2 100 50,2 50,7 3 150 50,6 50,4 4 200 50,1 50,3 5 250 49,8 50,1 6 350 50,4 49,9 Berdasarkan gambar 43 dan 44, terlihat jelas perbedaan antara pengendalian beban generator menggunakan mikrokontroler dan tanpa menggunakan mikrokontroler. Tanpa menggunakan mikrokontroler, saat beban konsumen dikurangi maka tegangan dan frekuensi generator akan naik sedangkan arus akan turun, generator akan stabil apabila terbebani penuh dengan beban 350W,tegangan generator akan stabil pada 220,2V, frekuensi pada 49,9Hz dan arus pada 1,52A, berbeda halnya dengan menggunakan mikrokontroler, tegangan generator akan tetap konstan terhadap perubahan beban konsumen. Dalam pengendalian beban inilah mikrokontroler sangat berperan penting dalam mengatur beban komplemen untuk menstabilkan tegangan dan frekuensi generator, baik berupa

68 tegangan maupun frekuensi generator saat arus beban yang tidak konstan. Berapa pun beban konsumen yang terpakai, tegangan serta frekuensi generator akan tetap stabil.

BAB V PENUTUP Pada bagian terakhir ini penulis mengambil beberapa kesimpulan dari perancangan, pengujian, simulasi, analisa, serta aplikasinya. Serta beberapa saran yang berkaitan dengan pengembangan lebih lanjut. 5.1 Kesimpulan 1. Pada saat beban berlebih atau tidak terpakai pada beban konsumen akan dialihkan pada beban komplemen, sehingga tegangan pada generator akan tetap stabil. 2. Tanpa pengendali mikrokontroler, tegangan generator akan naik pada saat beban konsumen dikurangi. Tegangan berkisar pada 220,2V hingga 296,4V. 3. Tanpa pengendali mikrokontroler, frekuensi generator akan naik pada saat beban konsumen dikurangi. Frekuensi berkisar pada 49,9Hz hingga 54,9 Hz. 4. Tanpa pengendali mikrokontroler, hanya pada saat terbebani penuh (350W) tegangan akan konstan pada 220,2V. 5. Tanpa pengendali mikrokontroler, hanya pada saat terbebani penuh (350W) frekuensi akan konstan pada 50Hz. 6. Tegangan generator akan cenderung konstan pada saat dikendalikan oleh mikrokontroler. Tegangan berkisar pada 220V. 7. Frekuensi generator akan cenderung konstan pada saat dikendalikan oleh mikrokontroler. Frekuensi pada 50Hz. 8. Pada saat dikendalikan mikrokontroler,arus akan konstan pada 1,5A 69

70 5.2 Saran Dalam pembuatan tugas akhir ini, penulis menemukan beberapa kelemahan kelemahan yang terdapat dalam sistem ini. Untuk kesempurnaan alat ini, penulis memberikan beberapa saran dalam penyempurnaan alat ini. 1. Penggunaan beban komplemen agar dapat dimanfaatkan, karena beban komplemen sendiri adalah sebagai beban untuk mengalihkan kelebihan beban dari beban konsumen, sehingga saat beban komplemen digunakan hanya terbuang percuma. 2. Gunakan sensor tergangan, arus, dan frekuensi sekaligus untuk menyempurnakan sistem pengendalian beban. 3. Gunakan beban komplemen yang lebih variatif atau menggunakan rangkaian pengatur sudut penyalaan.

DAFTAR PUSTAKA [1] Arduino.2016, ArduinoUno, (online), (https://www.arduino.cc/en/main/arduinoboarduno,diakses 01 Agustus 2016) [2] Atmodipuro, Subarjo. 2003. Teknik Dasar Generator. Yogyakarta. [3] Circuit Today.2008,12V & 5V Combo power supply, (online), (http://www.circuitstoday.com/12v-5v-combo-power-supply, diakses 01 Agustus 2016) [4] Hardiansyah., Eka Firmansyah., dan M Isnaeni BS. 2012. Pengendalian Beban Generator Secara Otomatis Dengan Alogaritma PID Pada PLTMH Berbasis PLC. Jurnal Teknologi, 5(2): 114-121. [5] Ikhsan, Muhammad. 2015. Pembacaan Tegangan AC menggunakan Arduino. (http://sentroino.blogspot.com/2015/12/pembacaantegangan-ac-menggunakan.html) [6] SUJATNO. 2013. Analisis Sistem Kendali Beban Elektronik (ELC) Sebagai Stabilisasi Energi Listrik Berbasis Mikrokontroler. Dipresentasikan pada Seminar Nasional VIII,Yogyakarta,31 Oktober.177-183. 71

LAMPIRAN 1 BOX PANEL

I II III Nama Bagian No. Bag Bahan Ukuran Keterangan Rancangan Box Panel POLITEKNIK NEGERI PADANG Skala Dgbr Irma Diyanti 1:1 Dprs Tim Penguji No. BP : 1301042038

LAMPIRAN 2 RANGKAIAN

I II III Nama Bagian No. Bag Bahan Ukuran Keterangan Gambar Skematik dan Board Power Supply POLITEKNIK NEGERI PADANG Skala Dgbr Irma Diyanti 1:1 Dprs Tim Penguji No. BP : 1301042038

I II III Nama Bagian No. Bag Bahan Ukuran Keterangan Gambar Skematik Rangkaian Relay POLITEKNIK NEGERI PADANG Skala Dgbr Irma Diyanti 1:1 Dprs Tim Penguji No. BP : 1301042038

I II III Nama Bagian No. Bag Bahan Ukuran Keterangan Gambar Tata Letak Board Relay POLITEKNIK NEGERI PADANG Skala Dgbr Irma Diyanti 1:1 Dprs Tim Penguji No. BP : 1301042038

I II III Nama Bagian No. Bag Bahan Ukuran Keterangan Gambar Skematik dan Board Shild Arduino Uno POLITEKNIK NEGERI PADANG Skala Dgbr Irma Diyanti 1:1 Dprs Tim Penguji No. BP : 1301042038

LAMPIRAN 3 FOTO ALAT

I II III Nama Bagian No. Bag Bahan Ukuran Keterangan Foto Beban Konsumen POLITEKNIK NEGERI PADANG Skala Dgbr Irma Diyanti 1:1 Dprs Tim Penguji No. BP : 1301042038

I II III Nama Bagian No. Bag Bahan Ukuran Keterangan Foto Beban Komplemen POLITEKNIK NEGERI PADANG Skala Dgbr Irma Diyanti 1:1 Dprs Tim Penguji No. BP : 1301042038

I II III Nama Bagian No. Bag Bahan Ukuran Keterangan Foto Box Panel POLITEKNIK NEGERI PADANG Skala Dgbr Irma Diyanti 1:1 Dprs Tim Penguji No. BP : 1301042038

LAMPIRAN 4 FOTO KERJA ALAT

I II III Nama Bagian No. Bag Bahan Ukuran Keterangan Foto Kerja Alat POLITEKNIK NEGERI PADANG Skala Dgbr Irma Diyanti 1:1 Dprs Tim Penguji No. BP : 1301042038

I II III Nama Bagian No. Bag Bahan Ukuran Keterangan Foto Kerja Alat POLITEKNIK NEGERI PADANG Skala Dgbr Irma Diyanti 1:1 Dprs Tim Penguji No. BP : 1301042038

LAMPIRAN 5 DATA SHEET

LAMPIRAN 6 PROGRAM

double sensorvalue=0; double sensorvalue1=0; int crosscount=0; int climbhill=0; double VmaxD=0; double VeffD; double Veff; int a = 1; int b = 2; int c = 3; int d = 4; int e = 5; int f = 6; void setup() { pinmode(a, OUTPUT); pinmode(b, OUTPUT); pinmode(c, OUTPUT); pinmode(d, OUTPUT); pinmode(e, OUTPUT); pinmode(f, OUTPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { sensorvalue1=sensorvalue;

delay(100); sensorvalue = analogread(a0); if (sensorvalue>sensorvalue1 && sensorvalue>511){ climbhill=1; VmaxD=sensorValue; } if (sensorvalue<sensorvalue1 && climbhill==1){ climbhill=0; VmaxD=sensorValue1; VeffD=VmaxD/sqrt(2); Veff=(((VeffD-420.76)/-90.24)*-210.2)+210.2; Serial.print("Veff "); Serial.println(Veff); VmaxD=0; } if (Veff >=976) { digitalwrite (a, HIGH); digitalwrite (b, HIGH); digitalwrite (c, HIGH); digitalwrite (d, HIGH); digitalwrite (e, LOW); digitalwrite (f, LOW); delay (1000); }

else if (Veff >=929 && Veff <=975) { digitalwrite (a, HIGH); digitalwrite (b, HIGH); digitalwrite (c, HIGH); digitalwrite (d, LOW); digitalwrite (e, HIGH); digitalwrite (f, HIGH); delay (1000); } else if (Veff >=893 && Veff <=928) { digitalwrite (a, HIGH); digitalwrite (b, HIGH); digitalwrite (c, HIGH); digitalwrite (d, LOW); digitalwrite (e, LOW); digitalwrite (f, LOW); delay (1000); } else if (Veff >=835 && Veff <=892) { digitalwrite (a, HIGH); digitalwrite (b, HIGH); digitalwrite (c, LOW); digitalwrite (d, LOW);

digitalwrite (e, HIGH); digitalwrite (f, HIGH); delay (1000); } else if (Veff >=741 && Veff <=834) { digitalwrite (a, HIGH); digitalwrite (b, HIGH); digitalwrite (c, LOW); digitalwrite (d, LOW); digitalwrite (e, LOW); digitalwrite (f, LOW); delay (1000); } else if (Veff <=833) { digitalwrite (a, HIGH); digitalwrite (b, LOW); digitalwrite (c, LOW); digitalwrite (d, LOW); digitalwrite (e, HIGH); digitalwrite (f, LOW); delay (1000); } }