sistem monitoring telemetri pencatatan daya pada …
TRANSCRIPT
UNIVERSITAS INDONESIA
SISTEM MONITORING TELEMETRI PENCATATAN DAYA
PADA SISTEM MANAJEMEN PEMAKAIAN ENERGI
LISTRIK
SKRIPSI
Oleh
M. ADITYA VETO
0806365053
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS INDONESIA
2010
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
UNIVERSITAS INDONESIA
SISTEM MONITORING TELEMETRI PENCATATAN DAYA
PADA SISTEM MANAJEMEN PEMAKAIAN ENERGI
LISTRIK
SKRIPSI
Diajukan Untuk Melengkapi Persyaratan Memperoleh
Gelar Sarjana Fisika
Oleh
M. ADITYA VETO
0806365053
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS INDONESIA
2010
i
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
LEMBAR PENGESAHAN
SKRIPSI
Skripsi ini di ajukan oleh :
Nama : M. Aditya Veto
NPM : 0806365053
Program Studi : S1 Ekstensi Fisika Instrumentasi
Judul : SISTEM MONITORING TELEMETRI PENCATATAN
DAYA PADA SISTEM MANAJEMEN PEMAKAIAN
ENERGI.
Telah berhasil dipertahankan di hadapan dewan penguji dan di terima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Program Studi Sarjana Ekstensi Fisika Instrumentasi Elektro Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia
DEWAN PENGUJI
Pembimbing I : Drs.Lingga Hermanto.M.Si ( )
Pembimbing II: Sri Soeyati M.Si ( )
Penguji I : Dr.Prawito ( )
Penguji II : Dr.BEF da Silva,M.Sc ( )
Ditetapkan di : Universitas Indonesia, Depok
Tanggal : 08 Desember 2010
ii
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri,
dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk
telah saya nyatakan dengan benar.
Nama : M . Aditya Veto
NPM : 0806365053
Tanda Tangan :
Tanggal : 8 Desember 2010
iii
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kepada Allah SWT beserta Nabi
Muhammad SAW, yang telah melimpahkan segala rahmat dan karunia-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Walaupun
dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini penulis menemukan berbagai
macam kesulitan, tetapi Allah SWT senantiasa memberikan tetesan rahmat-Nya
sehingga semua rintangan dan tantangan dapat dilalui dengan ridha-Nya.
Tugas akhir dengan judul ”Sistem Monitoring Telemetri Pencatatan Daya
Pada Sistem Manajemen Pemakaian Energi Listrik” ini ditujukan untuk
memenuhi salah satu syarat kelulusan S1 EKSTENSI Fisika Instrumentasi
Elektronika DEPARTEMEN FISIKA Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Indonesia dan diharapkan dapat berperan-serta
dalam mengembangkan sistem peralatan yang berbasis digital.
Pada kesempatan ini pula Penulis dengan kesungguhan dan ketulusan hati ingin
menyampaikan Ucapan terima kasih dan maaf sebesar – besarnya kepada semua
pihakyang telah membantu atau terganggu baik secara langsung maupun secara
tidak langsung dalam mennyelesaikan tugas akhir ini :
1. Bapak dan Ibu yang telah memberikan doa dan bimbingannya serta
nasihatnya sehingga penulis mampu mandiri, selain itu nenek tercinta
beserta adik – adiku : M.Azzumar dan M.Saffaat yang meminjamkan
laptopnya untuk membuat tugas akhir ini.
2. Bapak Dr.Santoso Sukirno selaku ketua Departemen Fisika UI.
3. Bapak Dr Budhy Kurniawan selaku Sekretaris Departemen Fisika UI,
sekaligus sebagai dosen dan motivator untuk penulis sehingga penulis
menjadi lebih bersemangat menyelesaikan skripsinya dengan baik
4. Bapak Dr. Sastra Kusuma Wijaya,M.Sc selaku ketua Peminatan Program
Fisika Instrumentasi.
iv
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
5. Bapak Drs.Lingga Hermanto,MM,M.Si, dan Ibu Dra.Sri Soeyati M.Si
selaku dosen Pembimbing yang bersedia memberikan waktu dan curahan
ilmunya serta mendorong terselesainya tugas akhir ini.
6. Bapak Dr.Prawito dan Bapak Prof.Dr.BEF da Silva,M.Sc selaku Penguji
Sidang Skripsi S1 Ekstensi Fisika Instrumentasi
7. Seluruh Dosen di Departemen Fisika UI, yang dengan sabar memberi
ilmu pengetahuannya saat penulis kuliah dan menyusun data Skripsi ini.
8. Sigit,Banie.Pukis,Cungkring,Begeng,serta seluruh anak – anak Warkop
Instrument 2003 yang telah membantu dan memberikan motivasi untuk
penulis.
9. Pak Irwan,Pak Suprapto dan Ibu Siti selaku Manajer dan Koordinator
Unit Utilitas Power Plant yang telah memberikan izin penulis
Menyediakan tempat Pengambilan data serta penelitian di RSCM
10. Mba Heriyati,Pak Dwitanto, Mas Rizki yang selalu sabar membantu
kami dalam segala hal yang berhubungan dengan administrasi kuliah
kami selama ini.
11. Semua pihak yang secara tidak langsung terlibat dalam pembuatan tugas
akhir ini dan tidak mungkin dapat disebutkan satu persatu. Semoga amal
baik yang telah dilakukan dibalas oleh Allah SWT.
Akhir kata penulis menyadari keterbatasannya, oleh karena itu kritik dan saran
senantiasa diharapkan untuk perbaikan dikemudian hari. Semoga Allah SWT
senantiasa membalas dengan kebaikannya.
Wa’alaikum salam Wr, Wb.
Jakarta, November 2010
Penulis
v
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di
bawah ini:
Nama : M . Aditya Veto
NPM : 0806365053
Program Studi : Sarjana Ekstensi Fisika Instrumentasi Elektro
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Jenis karya : Skripsi
demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive
Royalty-Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :
SISTEM MONITORING TELEMETRI PENCATATAN DAYA PADA SISTEM MANAJEMEN PEMAKAIAN ENERGI LISTRIK
beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti
Noneksklusif ini Universitas Indonesia berhak menyimpan,
mengalihmedia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database),
merawat, dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan
nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di : Universitas Indonesia,Depok
Pada tanggal : 08 Desember 2010
Yang menyatakan
( M . Aditya Veto )
vi
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
ABSTRAK
NAMA : M.ADITYA VETO
PROGRAM STUDI : S1 EKSTENSI FISIKA INSTRUMENTASI
JUDUL : Sistem Monitoring Telemetri Pencatatan Daya Pada
Sistem Manajemen Pemakaian Energi
Sistem KWH meter digital ini menggunakan trafo-arus sebagai transduser yang
mendeteksi kapasitas penggunaan arus pada suatu lokasi. Data arus tersebut akan
dikonversikan oleh ADC internal ATMEGA8535 menjadi penggunaan daya
listrik (watt), dan kemudian data daya tersebut diolah berdasarkan waktu dengan
bantuan RTC untuk menjadi penggunaan daya listrik dalam suatu interval waktu
. Selanjutnya data tersebut dikirimkan ke Pusat monitoring data melalui jalur
GSM dengan menggunakan GSM Modem.
The KWH meter digital system is use current trafo ( power ) as transduser to delection cafasityof current energy in the location. Current data will be conversited by ADC internal ATMega 8535 in to capacity of electricity ( watt ), and then, capacity data will prossesed bused on the time interval . Then the data to send to monitoring center through traffic Gsm with Gsm modem
vii
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL............................................................................................i
LEMBAR PENGESAHAN..................................................................................ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS.................................................iii
KATA PENGANTAR..........................................................................................iv
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH.............................vi
ABSTRAK...........................................................................................................vii
DAFTAR ISI......................................................................................................viii
DAFTAR GAMBAR.............................................................................................x
DAFTAR TABEL................................................................................................xi
DAFTAR GRAFIK.............................................................................................xii
DAFTAR FOTO.................................................................................................xiii
1. PENDAHULUAN....................................................................................1
1.1 Latar Belakang.....................................................................................1
1.2 Tujuan Penelitian.................................................................................1
1.3 Pembahasan Masalah...........................................................................2
1.4 Metode Penelitian................................................................................2
1.5 Sistematika Penulisan..........................................................................4
2. TEORI DASAR.......................................................................................5
2.1 Daya Listrik.........................................................................................4
2.1.1 Pengukuran Daya...................................................................10
2.2 Trafo Arus..........................................................................................17
viii
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
2.3 Analog Digital Converter..................................................................19
2.3.1 Penghitungan ADC...............................................................19
2.3.2 ADC Pendekatan...................................................................19
2.3.3 ADC Komparator- Pararel.....................................................21
2.3.4 ADC Kemiringan- Ganda......................................................22
2.4 Mikrokontroler ATMega 8535.........................................................23
2.4.1 Fitur-fitur Dan Arsitektur ATMega 8535..............................23
2.4.2 Konfigurasi Pin ATMega 8535..............................................26
2.5 Perhitungan Instalasi Listrik..............................................................27
2.5.1 Perhitungan Rangkaian Arus Bolak-balik.............................27
3. PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM...........................29
3.1 Perancangan Alat..............................................................................29
3.2 Perancangan Sistem...........................................................................33
4. HASIL DAN PEMBAHASAN.............................................................50
5. KESIMPULAN DAN SARAN.............................................................53
5.1 Kesimpulan........................................................................................53
5.2 Saran..................................................................................................54
DAFTAR PUSTAKA.........................................................................................xiv
LAMPIRAN DATA SHEET SIM 300................................................................xv
ix
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Sketsa Blok Diagram Sistem Monitoring..........................................2
Gambar 1.2 Skematik Flowchart.................................................................3
Gambar 2.1 Rangkaian voltmeter dan amperemeter ..........................................11
Gambar 2.2 Hubungan Wattmeter pada pengukuran beban jaringan..................13
Gambar 2.3 Diagram Vektor dari Arus bolak-balik........................................13
Gambar 2.4 Bagian Hubungan Wattmeter elektrodinamis................................15
Gambar 2.5 Rangkaian equivalent CT………………………………………….18
Gambar 2.6 ADC cara menghitung ( Caunting ADC )........................................20
Gambar 2.7 ADC traking atau servo...................................................................20
Gambar 2.8 Bentuk gelombang keluaran ripple counter 4 tingkat......................22
Gambar 2.9 Bentuk gelombang keluaran dari integrator.....................................23
Gambar 2.10 Blok Diagram Mikrokontroler Atmega 8535...............................25
Gambar 2.11 Pin-Pin Pada ATMega 8535 .........................................................26
Gambar 2.12 Rangkaian Impedansi..............................................................27
Gambar 3.1 Rangkaian I to V ......................................................................30
Gambar 3.2 Pawer supply dan rangkaian 7805………………………………...30
Gambar 3.3 Rangkaian RTC..........................................................................31
Gambar 3.4 Rangkaian GSM Modem.................................................................31
Gambar 3.5 Rangkaian ATMega 8535..........................................................32
Gambar 3.6 Rangkaian Keseluruhan...................................................................32
x
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Kebenaran pengubah A/D....................................................................22
Tabel 4.1 Pengambilan data arus dan ADC pada sebuah bohlam.......................50
Tabel 4.2 Pengambilan data tegangan daya sesungguhnya.................................50
Tabel 4.3 Penarikan Grafik data ADC dengan daya............................................50
Tabel 4.4 Pengukuran daya diMikrokontroler Daya Hitungan Manual..............51
Tabel 5.1 Satuan..................................................................................................53
xi
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
DAFTAR GRAFIK
Grafik 2.1 (a) Kurva P VS I, (b) Kurva P VS V................................................10
Grafik 5.1 Perbandingan Pengukuran Daya Vs Data ADC.................................49
xii
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
DAFTAR FOTO
Foto 3.1 Alat Monitoring Telemetri Pengukuran Daya.......................................46
Foto 3.2 Pembuatan Alat.....................................................................................46
Foto 3.3 Keseluruhan Alat...................................................................................48
xiii
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
BAB 1
PENDAHULUAN
1. 1 Latar Belakang
Dampak positif yang paling penting dari kemajuan teknologi adalah semakin
memudahkan manusia dalam melaksanakan kegiatannya. Kemajuan
teknologi tersebut digunakan untuk membuat pekerjaan manusia menjadi
praktis,efisien, terutama pekerjaan menuntut ketelitian yang cukup tinggi
serta perhitungan yang akurat dalam penggunaan listrik. Salahsatu teknologi
yang akan diteliti adalah sistem monitoring telemetri pencatatan daya pada
sistem manajemen pemakaian energi listrik. Di beberapa unit-kerja
mengharuskan pemakaian listrik dipantau dan dicatat, serta dilaporkan
secara akurat dan teliti pemakaian daya listrik setiap bulannya. Terdapat
beberapa kendala selama pencatatan daya listrik dikarenakan banyaknya
unit-kerja dimana letak peralatan meteran kwh-nya jauh sehingga operator
pencatatnya tidak teliti. Selain itu, unit – unit kerja tidak mengetahui
pemakaian listrik tiapharinya karena pencatatan dilakukan manual setiap
bulan.
Untuk itu, penulis berinsiatif membuat alat untuk memudahkan pencatatan
daya listrik lebih termanajemen, dan termonitoring oleh semua unit. Bahkan,
diharapkan, bagian keuangan sebagai pusat monitoring data, dapat melihat
pemakaian dan mengontrol pemakaian daya listrik. Alat ini juga diharapkan
dapat terhubung dengan baik ke telepon seluler (HP) atau ke PC (komputer).
1.2 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk memonitoring pemakaian daya listrik yang
kita gunakan, serta nilai biaya listrik yang harus dibayar ke PLN dan
terpantau langsung oleh Unit – Unit kerja dan Pusat Monitoring.
1
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
1.3 Pembatasan Masalah
Penulis akan membatasi penelitian ini dimana pengiriman data penggunaan
daya listrik ini ke Pusat Monitoring. Untuk keamanan pengiriman data
tersebut, pemakaian daya tersebut hanya dapat diketahui oleh kalangan
internal saja sehingga pihak luar tidak dapat mengakses ataupun melihat
pemakaian daya listrik tersebut.
1.4 Metode Penelitian
a) Penelusuran literatur
Mengumpulkan literatur guna mendapatkan landasan teori yang
berkaitan dengan topik diatas.
b) Diskusi
Mendiskusikan masalah yang timbul pada penelitian dengan dosen dan
para ahli di bidangnya.
c) Desain Rancangan
Gambar 1.1. Sketsa Blok Diagram Sistem Monitoring
2
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
d) Flowchart
Gambar 1.2 Skematik Flowchart
3
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
e) Pengambilan data
Mengambil data berupa nilai daya yang dipakai dan nilai biaya
rupiahnya.
1.5 Sistematika Penulisan
Penulisan tugas akhir ini terbagi atas lima bab ditambah lampiran data –
data.
Masing – masing bab dapat dijelaskan sebagai berikut :
Bab 1 merupakan pendahuluan yang berisi latar belakang, tujuan dan
batasan masalah serta sistematika penulisan.
Bab 2 berisi tentang tinjauan pustaka yang mengemukakan konsep –
konsep dasar yang melandasi penelitian ini.
Bab 3 pada intinya menerangkan prinsip dasar kerja alat serta proses
perancangannya. Selain itu juga dikemukakan kendala – kendala
yang dihadapi penulis selama melakukan penelitian.
Bab 4 Membahas hasil yang diperoleh dari uji kerja alat.
Bab 5 merupakan bab terakhir berisi tentang kesimpulan penulis dari
hasil penelitian ini, serta memberikan saran terhadap kemungkinan
pengembangan alat tersebut.
4
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
BAB II
TEORI DASAR
Teori – teori yang melandasi penelitian ini, diantaranya :
1. DAYA LISTRIK
Daya listrik (P) didefinsikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam
rangkaian listrik dimana dapat dituliskan sebagai P=W.t atau P =V.I.t
(Watt).
Arus listrik (I) yang mengalir dalam rangkaian dengan hambatan listrik
(R) menimbulkan kerja (W), dimana terjadi hubungan I =V/R (Ampere)
Peranti berbasis daya listrik ini mengkonversi kerja kedalam berbagai
bentuk energi, seperti panas (pemanas listrik), cahaya (bolam),energi
kinetik ( motor listrik ), dan suara ( loudspeaker). Sumber listrik dapat
diperoleh dari pembangkit listrik atau penyimpan energi seperti baterai,
Aki.
Arus listrik bolak balik (AC) adalah arus listrik dimana besar, dan
arahnya berubah–ubah secara bolak–balik. Berbeda dengan arus listrik
searah (DC), dimana arus yang mengalir tidak berubah–ubah terhadap
waktu. Bentuk gelombang arus listrik bolak– balik biasanya berbentuk
gelombang sinusoidal, sehingga memungkinkan pengaliran energi yang
paling efisien. Namun didalam aplikasi tertentu, bentuk gelombang lain
pun dapat digunakan, misalnya bentuk gelombang segitiga (triangular
wave) atau bentuk gelombang kotak (square wave).
Secara umum, penyaluran arus listrik bolak-balik mengalir dari
sumbernya ( PLN ) ke kantor–kantor atau ke rumah–rumah penduduk .
Target yang ingin diperoleh dalam hal ini adalah pengambilan informasi
yanag termodulasi atau terkode di dalam sinyal arus bolak – balik
5
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
tersebut.
Faktor daya adalah perbandingan antara daya aktif (watt) terhadap daya
semu/daya total (Va), atau cosinus sudut antara daya aktif dan daya total.
Daya reaktif yang tinggi akan meningkatkan sudut ini, dan sebagai
hasilnya, faktor daya akan lebih rendah. Faktor daya selalu lebih kecil
atau sama dengan satu.
Secara teoritis, jika seluruh beban daya yang dipasok oleh PLN memiliki
faktor daya satu, maka daya maksimum yang ditransfer setara dengan
kapasitas sistem pendistribusian. Sehingga dengan beban yang terinduksi
serta faktor daya yang berkisar dari 0,2 hingga 0,5, maka kapasitas
jaringan distribusi listrik menjadi tertekan. Jadi daya reaktif ( VAR )
harus serendah mungkin untuk keluaran KW yang sama dalam rangka
meminimalkan kebutuhan daya total ( VA ).
Faktor daya menggambarkan sudut fasa antara daya aktif dan daya semu.
Faktor daya yang rendah sangat tidak diharapkan karena mengakibatkan
arus beban tinggi. Faktor daya tersebut dapat diperbaiki dengan
menggunakan kapasitor.
Faktor daya dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor pengoreksi
faktor daya pada sistem distribusi/instalasi listrik. Kapasitor bertindak
sebagai pembangkit, daya reaktif, dan oleh karenanya akan mengurangi
jumlah daya reaktif, juga daya semu yang dihasilkan oleh bagian utilitas.
Cara pemasangan instalasi kapasitor dapat dibagi menjadi 3 bagian yaitu
a. Global Compensation
Dengan metode ini, kapasitor dipasang di induk panel ( MDP ).
Arus yang turun dari pemasangan model ini hanya di penghantar
antara panel MDP dan transformator, sedangkan arus yang lewat
setelah MDP tidak turun sehingga tidak menguntungkan, akibat
terjadinya disipasi panas pada penghantar setelah MDP tidak
6
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
terpengaruh. Terlebih lagi, ditambah instalasi tenaga listrik
dengan penghantar cukup panjang, Delta Voltage-nya cukup
besar.
b. Sectoral Compensation
Dengan metode ini, kapasitor yang terdiri dari beberapa panel
kapasitor dipasang di panel SDP . Cara ini cocok diterapkan pada
industri dengan kapasitas beban terpasang besar sampai ribuan
kva dan terlebih jarak antara panel MDP dan SDP cukup
berjauhan.
c. Individual Compensation
Dengan metode ini, kapasitor langsung dipasang pada masing –
masing beban, khususnya yang mempunyai daya yang besar.
Cara ini sebenarnya lebih efektif dan lebih baik dari segi
teknisnya. Namun, ada kekurangannya yaitu harus menyediakan
ruang/ tempat khusus untuk meletakkan kapasitor tersebut
sehingga mengurangi nilai estetika. Disamping itu, jika mesin
yang dipasang sampai ratusan buah berarti total biaya yang
diperlukan lebih besar dari metode diatas.
Komponen – komponen utama yang terdapat pada panel kapasitor yaitu
Main switch / load break switch
Main switch ini sebagai peralatan kontrol dan isolasi jika ada
pemeliharaan panel. Sedangkan untuk pengaman kabel / Instalasi
sudah tersedia disisi atasnya dari MDP. Main Switch atau lebih
dikenal Loadbreak adalah peralatan pemutus dan penyambung
yang sifatnya on-load yakni dapat diputus dan disambung dalam
keadaan berbeban, berbeda on-off switch model knife, yang
hanya dioperasikan pada saat tidak berbeban. Untuk menentukan
kapasitas yang dipakai dengan perhitungan minimal 25% lebih
besar dari perhitungannya Kvar terpasang. Sebagai contoh :
7
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Jika daya kvar terpasang 400 kvar dengan arus 600 ampere, maka
pilihan kita berdasarkan 600 A + 25%=757 Ampere, maka yang
akan digunakan ialah 800 ampere.
Kapasitor Breaker
Kapasitor breaker digunakan untuk mengamankan instalasi kabel
dari breaker ke kapasitor bank dan kapasitor itu sendiri.
Kapasitor breaker yang digunakan sebesar 1,5 kali dari arus
nominal dengan Im = 10 x Ir. Untuk menghitung besarnya arus
dapat digunakan rumus In = Qc/3 VL.
Misalnya, masing-masing steps dari 10 steps besarnya 20 kvar
maka dengan menggunakan rumus diatas didapat besarnya arus
sebesar 29 ampere. Maka pemilihan kapasitas breaker sebesar
29+50 = 43 A atau yang dipakai 40 A.
Selain breaker, dapat pula digunakan fuse. Pemakaian fuse ini
sebenarnya lebih baik karena respon dari kondisi over current dan
short circuit lebih baik namun tidak efisien dalam pengoperasian
karena jika dalam kondisi putus harus selalu ada penggantian
fuse. Jika memakai fuse, perhitungannya juga sama dengan
pemakain breaker.
Magnetik Contactor
Magnetik contactor sebagai peralatan pengontrol beban kapasitor
mempunyai arus puncak yang tinggi dari beban motor. Untuk
pemilihan magnetik contactor minimal 10 % lebih tinggi dari arus
nominal ( pada AC 3 dengan beban induktif / kapasitf ).
Pemilihan magnetik dengan range ampere lebih tinggi akan lebih
baik sehingga umur pemakaian contactor lebih lama.
Kapasitor Bank
Kapasitor Bank adalah peralatan listrik yang mempunyai sifat
8
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
kapasitif yang akan berfungsi sebagai penyeimbang sifat induktif.
Kapasitas kapasitor dari ukuran 5 Kvar sampai 60 Kvar,dari
tegangan kerja 230 V sampai 525 V. Kapasitor bank adalah
sekumpulan kapasitor yang disambung secara pararel untuk
mendapatkan kapasitas kapasitif tertentu. Besaran yang sering
dipakai adalah kvar (kilovolt ampere reaktif) meskipun
didalamnya terkandung besaran kapasitansi yaitu Farad atau
MikroFarad. Kapasitor ini mempunyai sifat listrik yang kapasitif
(leading) sehingga mempunyai sifat mengurangi/menghilangkan
sifat induktif (leaging).
Reaktive Power Regulator
Reaktive Power Regulator berfungsi untuk mengatur kerja
konduktor agar daya reaktif yang akan di supply ke jaringan /
sistem dapat bekerja sesuai kapasitas yang dibutuhkan. Dengan
acuan pembacaan besaran arus dan tegangan pada sisi utama
breaker, maka daya reaktif yang dibutuhkan dapat terbaca dan
regulator inilah yang akan mengatur kapan dan berapa daya
reaktif yang diperlukan. Peralatan ini mempunyai beberapa
macam steps dari 6 steps, 12 steps, sampai 18 steps.
Perumusan daya listrik arus bolak – balik dalam sistem listrik AC ada 3 jenis
daya yang dikenal, khususnya untuk beban yang memiliki Impedansi ( Z ), yaitu
Daya semu, S (Volt Ampere), daya aktif ,P (Watt ), daya reaktif, Q (Volt
Ampere Reaktif ).
Untuk rangkaian listrik AC, bentuk gelombang tegangan dan arus sinusoidal,
besarnya daya setiap saat tidak sama. Oleh karena itu, daya dihitung sebagai
daya rata–rata (dalam satuan Watt).
Daya ini membentuk energi aktif per satuan waktu dan dapat diukur dengan
Kwh meter dan juga merupakan daya nyata yang digunakan oleh beban untuk
melakukan tugas tertentu. Sedangkan daya semu dinyatakan dengan satuan Va,
menyatakan kapasitas peralatan listrik seperti tertera pada transformator.
9
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
2. PENGUKURAN DAYA
Daya yang digunakan oleh beban pada rangkaian besarnya
W= I2.R atau W= E.I dalam satuan Volt Ampere atau Watt. Berdasarkan
ketentuan rumus diatas dapat dipahami bahwa daya listrik mengandung
komponen tegangan dan arus
P P
I V
Grafik 2.1 : (a) Kurva P vs I, (b) kurva P vs V
Dalam sistem SI diperoleh bahwa I Watt = 1 Joule per detik.
Pengukuran besar daya yang dipakai oleh beban arus searah, pada dasarnya
dapat dilakukan dengan dua macam cara yaitu:
1) Menggunakan dua buah instrumen pengukur yang terdiri dari Voltmeter
dan Amperemeter. Hasil penunjukan ini belum merupakan hasil terakhir
yang perlu dihitung dahulu.
2) Mempergunakan sebuah instrumen pengukur yang berupa Wattmeter.
hasil penunjukannya dapat langsung dibaca dan merupakan hasil akhir.
Cara pertama yang menggunakan Voltmeter dan Amperemeter dapat dilakukan
dengan dua macam cara seperti gambar dibawah ini
10
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
R R
Gambar 2.1 Rangkaian voltmeter dan amperemeter
I : Arus Utama ; Ib : Arus pada beban
Iv : Arus pada voltmeter; Ia : Arus melalui amperemeter
Cara pengukuran menurut gambar (a) menunjukkan bahwa arus yang
diperlihatkan oleh amperemeter, Ia yaitu Ia =Iv +Ib. Artinya besar arus yang
tersebut menjadi terlampau besar, yang seharusnya besarnya adalah Ib. Oleh
karena itu pada penunjukkan daya tersebut terdapat kesalahan.
Apabila pengukuran dilakukan seperti gambar (b), maka tegangan yang
ditunjukkan Voltmeter menjadi Ev =Ea+Eb, sehingga dayanya Wb =Ev. Ib
atau Wb= (Ea+Eb)Ib yang seharusnya besar dayanya ialah Wb =Eb.Ib.
Nampak penunjukkan daya tersebut tetap lebih besar dari yang seharusnya.
Oleh sebab itu, Apakah menggunakan cara pertama atau kedua, akan tetap
mengalami kesalahan penunjukan. Kedua cara tersebut diatas digunakan dalam
pemakaiannya, dibedakan menjadi : Jika arus beban yang diukur besar maka
menggunakan cara pertama, sebaliknya jika arus beban kecil menggunakan
cara kedua. Berikut penjelasannya :
Cara pertama : Wb =Eb (Iv+Ib) pemakaian arus bagi voltmeter
tidaklah besar sedang arus yang diukur amperemeter besar sehingga
pemakaian arus bagi voltmeter dapat diabaikan
Cara yang kedua : Arus yang mengalir kecil daya yang ditunjukkan
Wb =(EA+Eb).Ib, karena arus yang mengalir melalui amperemeter kecil,
maka kerugian tegangan amperemeter juga kecil sehingga dapat diabaikan.
Teknik terbaik adalah menggunakan Wattmeter secara langsung karena
V
A
V
A
11
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
kesalahan yang timbul akibat penggunaan kumparan, pegas dan lainnya
telah diperhitungkan dengan kalibrasi. Selain itu, hasil pengukurannya
dapat langsung dibaca dan merupakan hasil akhir.
Apabila kita gunakan Wattmeter sebagai pengukur daya secara langsung
(dalam alat ini ada dua macam kumparan yaitu kumparan arus dan
kumparan tegangan), kopel yang dihasilkan oleh kedua macam kumparan
yang dialiri arus listrik akan menyebabkan simpangan jarum
penunjuknya berbanding lurus dengan hasil perkalian arus-arusnya yang
melalui kedua kumparan tersebut diatas.
Wattmeter arus searah yang biasa dipergunakan ialah menggunakan
prinsip kerja elektrodinamis. Pesawat elektrodinamis sangat peka
terhadap medan-medan luar sebagai peredam udara.
Untuk mencegah pengaruh medan magnet luar dibuat pesawat astatik
dengan cara sebagai berikut:
1. Wattmeter diselubungi dengan bahan sejenis besi, kerugian histerisis
dan permanen magnet pada besi kecil.
2. Kumparan-kumparannya dililitkan dalam gandar tersebut dari besi
nikel yang berlapis-lapis.
Kedua macam cara tersebut menimbulkan bentuk medan yang lain
sehingga penunjukkan skala tidak lagi sama rata.
Wattmeter elektrodinamis memiliki kumparan tetap yang dialiri arus utama dan
kumparan berputar yang dihubungkan pada tetanggannya. Kopel yang bekerja
pada sistem yang bergerak ditentukan oleh hasil perkalian kedua arusnya yang
mengalir pada kumparan-kumparannya. Penyimpangan jarum penunjuknya
berbanding lurus dengan kopel penggeraknya sehingga akan berbanding lurus
dengan kopel penggeraknya. Akibat akan berbanding lurus juga dengan
dayanya, sehingga Wattmeter elektrodinamis mempunyai skala yang hampir
sama rata.
12
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Untuk mengukur daya beban jaringan hubungan wattmeter dapat dilakukan
seperti gambar dibawah ini.
Im Ib
Beban
Gambar 2.2 : Hubungan Wattmeter pada pengukuran beban jaringan
Kedua macam hubungan diatas mengandung kerugian sebagaimana yang telah
diuraikan pada pengukuran daya dengan menggunakan Amperemeter dan
Voltmeter.
Pengertian daya pada arus bolak- balik tidaklah sederhana seperti pada arus
searah, demikian pula halnya tentang pengukurannya. Sesuai dengan daya listrik
arus searah, daya arus bolak-balik juga terdiri dari dua komponen pokok yaitu
arus dan tegangan. arus bolak-balik belum mampu mengingat sifat dari arus
bolak-balik itu sendiri dan pengaruh beban pada umumnya. Beban listrik
umumnya mengandung tiga macam unsur yaitu induktansi, kapasitansi, dan
tahanan, dimana ketiganya secara bersama disebut impedansi. Induktansi dan
kapasitansi ini secara bersama maupun sendiri-sendiri dapat disebut sebagai
reaktansi. Adanya reaktansi inilah yang menyebabkan terjadinya pergeseran fase
antara tegangan dan arusnya.
Sehingga dalam perhitungan faktor daya tersebut tidak dapat ditinggalkan begitu
saja.
o I cos ? E
? I Sin ?
I
Gambar 2.3 Diagram vektor dari arus bolak-balik
13
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Daya arus bolak-balik dinyatakan sebagai hasil perkalian arus dengan
tegangannya dan diperhitungkan faktor kerja (cosinus) dalam bentuk persamaan:
W = E . I . cos α
Dengan W= daya (Watt)
E = tegangan (Volt)
I = arus (Ampere)
Daya tersebut merupakan daya yang terpakai dari bebannya. Daya ini disebut
daya efektif atau daya yang digunakan. Vektor arus diatas dapat diuraikan
menjadi I cos α dan I sin α. Besar daya tidak langsung tergantung dari I, tetapi
dari I cos α, sedangkan I sin α seolah–olah diabaikan. Alasan inilah yang
menyebabkan cos α di sebut faktor kerja.
I cos α (Iw) = arus watt atau arus berguna
I sin α (Ib) = arus buta atau arus yang tidak berguna
E I cosα (Ww) = daya efektif
E I sinα (Wb) = daya buta atau daya hampa
E I (Ws) = daya semu (VoltAmpere atau kilovolt ampere)
Hendaklah diperhatikan bahwa uraian arus diatas hanya mempunyai arti analitis.
Dalam kenyataanya hanya ada satu arus yaitu I.
Wattmeter yang dipakai sebagai pengukur daya arus bolak-balik kebanyakan
menggunakan prinsip kerja elektrodinamis dan induksi.
14
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
I2
I1
I R Beban
Gambar 2.4 Bagian hubungan Wattmeter elektrodinamis
Dalam penggunaan sebagai Wattmeter, kumparan tetapnya dialiri arus I1 dan
kumparan yang bergerak dilalui I2. Kedua macam kumparan itu merupakan
kumparan yang disambungkan seri dengan tahanan R yang besar.
Wattmeter elektrodinamis digunakan untuk keperluan industri jika bekerja
pada frekuensi dan faktor kerja yang besar, tahanan dalam lingkungan
tegangannya menjadi sangat tinggi dibandingkan dengan reaktansinya. Oleh
karena itu, pengaruh reaktansi tersebut dapat diabaikan, sehingga I2 dianggap
sefase dengan tegangan E. Karena kumparan ini sebagai kumparan yang
bergerak, maka penunjukkanya menjadi I1 I2 = K E I cosα. Ternyata
penunjukkan Wattmeter elektrodinamis berbanding lurus dengan daya
bebannya. Pemilihan cara penyambungan (a) atau (b)yang ingin digunakan
akan sama dengan pengukuran daya dengan menggunakan Voltmeter dan
Amperemeter.
Wattmeter induksi juga memiliki sepasang kumparan yang dilalui arus utama
dan kumparan yang dihubungkan dengan tegangannya. Jika kumparan arus
dialiri arus listrik, terjadilah induksi pada kumparan tegangan dan
menyebabkan suatu kopel. Kumparan arus dengan kumparan tegangannya
dibuat berselisih fase sebesar 900. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan
kopel penggerak yang berbanding lurus dengan konstantanya, dapat dituliskan
15
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
sebagai berikut:
Kopel = K E I cosα
Pesawat induksi sangat terpengaruh oleh perubahan frekuensi dan akan
menyebabkan perubahan–perubahan arus Foucolt (Pusat) dan juga perubahan–
perubahan reaktansi pada kumparan–kumparannya. Akibatnya, arus I1 dan I2
mengalami perubahan pergeseran fasenya. Jika hal ini sampai terjadi, akan
menyebabkan kesalahan penunjukan. Untuk memperoleh ketelitian
pemakaiannya, perlulah dilakukan cara penyambungan agar selisih fase benar –
benar 90 0.
Hubungan ini dapat dilakukan dengan menambahkan suatu tahanan, R yang
diparalel dengan kumparan S yang mempunyai reaktansi, X dan tahanan, R.
Kedua rangkaian cabang ini disambung seri dengan sebuah kumparan peredam
(Kp).
Wattmeter pada dasarnya digunakan sebagai pengukur daya listrik selain
detektor. Jika pada komponen suatu unit terjadi kebocoran disebabkan
pembebanan, unit tersebut akan menyerap daya lebih banyak daripada saat
keadaan biasa. Hal semacam ini akan banyak terjadi pada unit elektronika
misalnya radio,televisi,amplifier, dan peralatan baik yang menggunakan arus
searah maupun arus bolak balik.
Besaran lain yang berkaitan dengan pengukuran daya adalah faktor kerja.
Besaran ini ikut menentukan besar daya pada arus bolak-balik. Faktor kerja
disebut pula cosinus alfa (cos α) . Sudut α ialah pergeseran fase antara besaran
arus dan tegangannya. Besar kecil sudut pergeseran fase tersebut dipengaruhi
oleh jenis muatan yang ada pada rangkaian listrik.
CARA PENGAMBILAN DATA
1) Pengukuran arus dan tegangan PLN dengan menggunakan tang
ampere agar data yang didapat akurat dan pengecekan bolam
16
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
yang dipakai apakah sesuai dengan nilai Wattnya
2) Setelah menghitung nilai tegangan di PLN dan bolam yang
diukur sudah sesuai Wattnya, proses selanjutnya pengambilan
data pemakaian biaya listrik dari alat yang dibuat.
3) Data mula-mula yang diambil yaitu data ADC (Analog Digital
Converter) , kemudian data ADC tersebut dikonversi ke Watt.
Selanjutnya mengambil data RTC (Real Time Clock) lalu
mengkonversi Kwhnya sehingga didapat biaya pemakaian listrik
per Kwh.
4) Untuk benar atau tidaknya penunjukan Kwhmeter maka
dilakukan dua cara yaitu :
1) Membandingkan Kwhmeter yang akan ditera dengan Kwhmeter
standard. Dengan pembebanan yang sama, dalam waktu tertentu
maka akan dapat dilihat perbedaan jumlah putaran (N) antara
Kwhmeter yang di tera dengan yang standard.
2)Mengoperasikan Kwh yang ditera pada pembebanan tersebut dan kemudian
mengukur besarnya daya yang mengalir, serta mengamati kerja dari Kwhmeter
tersebut. Jika daya yang digunakan dijaga tetap konstan selama selang waktu
tertentu, maka jumlah energi yang diserap akan dapat dihitung. Kedua hasil
tersebut selanjutnya dibandingkan satu dengan lainnya sehingga kesalahan-
kesalahan Kwhmeter yang ditera bisa diketahui.
2.TRAFO ARUS
Trafo arus /Current Transformers ( CT ) adalah suatu peralatan listrik yang
dapat memperkecil arus besar menjadi arus kecil, yang dipergunakan dalam
rangkaian arus bolak–balik.
Fungsi CT adalah untuk memperoleh arus yang sebanding dengan arus yang
sebanding dengan arus yang hendak di ukur (sisi sekunder 5 A atau 1 A) dan
unutk memisahkan sirkuit dari sistem yang arusnya hendak diukur (yang
17
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
selanjutnya disebut sirkuit Primer) terhadap sirkuit dimana instrumen
tersambung (yang selanjutnya disebut sirkuit Sekunder).
Berbeda dari transformator tenaga yang arusnya tergantung beban di sisi
sekunder, tetapi pada trafo arus seperti halnya amperemeter yang disisipkan
kedalam sirkuit primer, arusnya tidak tergantung beban disisi
sekunder,melainkan semata–mata tergantung pada arus disisi primernya.
Perbandingan antara lilitan primer dan sekunder pada trafo arus dapat dijelaskan
menurut persamaan :
IS NP
IP NS
Persamaan diatas adalah untuk trafo arus ideal dimana tegangan sekunder = nol
dan arus termagnetisasi diabaikan.
1.1 Rangkaian trafo arus
Trafo arus terdiri dari lilitan primer, lilitan sekunder dan inti mekanik. Jika
arus primer yang masuk ke CT ke terminal P1/K dan arus yang mengalir ke
sekunder dinamakan terminal S1/K, seperti terlihat pada gambar 1 (arah arus
sekunder Is yang masuk ke amperemeter).
Selanjutnya terdapat terminal kedua pada CT disisi primer yaitu P2/L adalah
terminal yang arusnya diperoleh dari P1/K yang dialirkan kebeban dan S2/l
sisi sekunder adalah terminal yang arusnya diperoleh dari S1/k
Ip P1/K P2/L
S1 /k Is S2/l
Gambar 2.5 Rangkaian equivalent CT
Aa
18
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Dalam hal ini, polarisasi sisi sekunder harus disesuaikan dengan datangnya
arus di terminal sisi primer.
Sesuai standar IEC, terminal S2/l harus ditanahkan sebagai pengamanan
sekunder CT terhadap tegangan tinggi akibat kopling kapasitif sehingga
sudut antara arus primer dan sekunder = nol.
Kalau S1/k yang ditanahkan maka sudut arus antara primer dan sekunder
menjadi = 1800
Pada gambar 3.7 diatas, nampak arus yang masuk ke sekunder (IS) diperoleh
dari arus primer ( Ip) dengan asumsi Ip tidak ada error.
3.ANALOG DIGITAL CONVERTER
Pengubah data analog ke digital sangat diperlukan oleh berbagai
instrumentasi.
Ada beberapa cara pengubah Analog ke Digital (ADC), antara lain counting
ADC, successive-approximation, komparator pararel dan dual-slope atau
rasiometrik.
3.1. Penghitung ADC (counting ADC)
Pengubah digital ke analog dengan cara menghitung ditunjukkan dalam
gambar 3.8 Pulsa Clear mereset penghitung ADC ke hitungan nol.
Penghitung ADC tersebut kemudian merekam jumlah pulsa dari jalur detak
(Clock) dalam bentuk tidak dapat berfungsi, sehingga menghentikan
penghitungan pada saat Va sama dengan Vd, dan penghitung tersebut dapat
membaca kata digital yang menyatakan tegangan input analog. Nilai
minimum tegangan analog dinyatakan oleh n pulsa dan periode waktu detak
dalam T detik, maka selang waktu antara cuplikan (atau waktu konversi)
sama dengan nT detik.
3.2. ADC pendekatan-berturutan (successive-approximation)
Untuk menghilangkan kekurangan pada ADC hitungan, yakni adanya
19
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
kerumitan rangkaian dengan adanya gerbang AND dan perintah START
(clear), maka digunakan ADC pendekatan-berturutan (successive-
approximation) seperti yang ditunjukkan dalam gambar 2.6
Clear keluaran Digital
clock
MSB
Vd LSB
Volt
Masukan analog
va
Gambar 2.6 ADC cara menghitung ( Caunting ADC )
Clock
Komparator MSB
Vd LSB
a
Masukan Analog
Gambar 2.7 ADC traking atau servo ( dengan penghitungan biner ) atau ADC
pendekatan berurutan ( succesive- approsimation ) (dengan programer).
Misalkan mula-mula keluaran DAC kurang dari input tegangan analog Va.
Selanjutnya keluaran komparator positif mengakibatkan penghitung tersebut
membaca NAIK (UP). Keluaran DAC akan naik setiap hitungan detak
penghitung
biner
D/A
penghitung
biner
D/A
20
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
(Clock) sampai saat melampaui Va. Jalur kontrol Up-Down berubah
keadaan hingga menghitung TURUN (DOWN) (tetapi hanya dengan satu
hitungan, LSB). Proses ini tetap berulang sehingga output berayun bolak-
balik +/- 1 LSB disekitar nilai yang benar.
Waktu konversi kecil untuk perubahan kecil sinyal analog yang dicuplik.
Konverter A/D ini dinamakan Tracking.
Kalau penghitung biner tersebut diatas diganti dengan satu pemograman,
maka terbentuklah ADC pendekatan-berurutan (successive-approximation).
Pemrogram mengeset MSB ke nilai 1, sedang bit lainnya nol. Komparator
membandingkan keluaran pengubah D/A dengan sinyal analog. Jika
keluaran D/A lebih besar, angka 1 hilang dari MSB, dan muncul kembali
pada MSB berikutnya. Kalau sinyal analog lebih besar, angka 1 tetap pada
bit tersebut. Jadi 1 selalu muncul pada tiap bit dekoder D/A sampai ekivalen
biner sinyal analog diperoleh pada akhir proses. Untuk sistem N-bit, waktu
konversi sama dengan periode N detak (clock), sedangkan pada ADC
counting diatas, intervalnya 2N pulsa.
3.3. ADC Komparator-pararel
Gambar 3.9 menunjukkan suatu ADC komparator-pararel yang merupakan
konverter tercepat. Seperti terlihat pada gambar.........., sinyal analog
dimasukkan bersamaan ke deretan komparator dengan beda tegangan
ambang yang sama (tegangan acuan VRI= V/8, VR2= 2V/8, dan seterusnya).
Jenis proses ini dinamakan ’pengubahan kotak’ (bin conversion), dimana
masukan analog dipilah-pilah kedalam kotak-kotak tegangan, masing-
masing kotak dengan batas tegangan tertentu, yang ditentukan oleh ambang
dua komparator yang berdekatan. Keluaran rendah W (logika O) pada
semua komparator dengan ambang diatas tegangan masukan dan keluaran
tinggi (logika 1) untuk masing-masing komparator yang ambangnya kurang
dari masukkan analog. Misalnya kalau 2/8 V<Va <3/8V, maka W1=1, W2=1
21
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
dan W lainnya 0. Dalam keadaan ini keluaran digital akan sama dengan 2
(Y2=0, Y1=0), yang ditafsirkan sebagai masukkan analog antara 2/8V dan
3/8V.
Tabel 10-1 menunjukkan tabel kebenaran dari pengubah A/D yang
ditunjukkan dalam gambar 10-5, dimana W merupakan masukkan dan Y
merupakan keluaran. Waktu konversi dibatasi oleh kecepatan komparator
dan priority encoder. Kekurangan ADC jenis ini adalah banyaknya
komparator yang digunakan. makin besar jumlah bit N, makin kompleks
pula priority encodernya.
TABEL 3.1 . Tabel Kebenaran Pengubah A/D
MASUKANKELUARAN
W7 W6 W5 W4 W3 W2 W1 Y2 Y1 Y0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 0 0 1
0 0 0 0 0 1 1 0 1 0
0 0 0 0 1 1 1 0 1 1
0 0 0 1 1 1 1 1 0 0
0 0 1 1 1 1 1 1 0 1
0 1 1 1 1 1 1 1 1 0
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
3.4. ADC Kemiringan –ganda (dual-slope) atau rasiometrik
Kalau digunakan penghitung-kerut (ripple counter) N-tingkat dan kalau
n1=2N, pada saat t2 (akhir integrasi Va) semua FLIP-FLOP dalam penghitung
membaca 0. Hal ini ditunjukkan dalam bentuk gelombang keluaran ripple
counter 4-tingkat pada gambar 3.10, di mana setelah n1=24=16 hitungan,
Q0, Q1=0, Q2=0 dan Q3 = 0.
Artinya secara otomatis, penghitung mereset ke nol, setelah interval T1.
22
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Pada pulsa ke 2N keadaan QN1 (MSB) berubah dari 1 ke 0 untuk pertama
kalinya. Perubahan keadaan ini digunakan sebagai sinyal kendali untuk
penyambung analog atau gerbang transmisi.
Pulsa masukan
Q0
Q1
Q2 Keluaran
Q3
Gambar 2.8 Bentuk gelombang Keluaran ripple counter 4 tingkat
V
T1 T2
t
t1 t2 t3 t4
Gambar 2.9 Bentuk gelombang keluaran dari integrator
Tegangan acuan VR secara otomatis terhubung kemasukkan integrator pada t=t2,
dimana penghitung membaca nol. Karena VR negatif, bentuk gelombang v
miring positif, seperti dalam gambar 3.12 telah dimisalkan bahwa /VR/ >Va.
sehingga waktu integrasi T2 kurang dari T1. karena v negatif, keluaran
komparator positif dan gerbang AND memungkinkan pulsa dihitung. Pada saat v
mencapai nol pada t=t3, gerbang AND terhalang tidak ada lagi pulsa yang dapat
masuk penghitung.
Pembacaan penghitung pada t=t3 sebanding dengan tegangan masuk analog.
Nilai v pada t3 adalah:
23
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
V = - ∫ = - ∫ = 0
4. Mikrokontroler ATmega8535
Mikrokontroller AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) standar memiliki
arsiketur 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit, dan
sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock. AVR
berteknologi RISC (Reduced Instruction set Computing), dan keluarannya
bisa mencapai hampir sekitar 1 MIPS (Millio Instruction Per Second) per
MHz, sehingga konsumsi daya bisa optimal dan kecepatan proses eksekusi
menjadi maksimal.
4.1 Fitur-Fitur dan Arsitektur Atmega 8535
Mikrokontroler Atmega 8535 memilki fitur-fitur utama, antara lain sebagai
berikut:
1. Saluran I/O ada 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.
2. ADC (Analog to Digital Converter) 10 sebanyak 8 channel.
3. 3 buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.
4. CPU yang terdiri dari 32 buah register.
5. 131 instruksi andal yang umumnya hanya membutuhkan 1 siklus clock.
6. Watchdog Timer dengan osilator internal.
7. 2 buah Timer/Counter 8 bit.
8. 1 buah Timer/Counter 16 bit.
9. Tegangan operasi 2,7V-5,5V pada ATmega 16L.
10. Internal SRAM sebesar 1KB.
11. Memori Flash sebesar 16 KB dengan kemampuan Read While Write.
24
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
12. Unit interupsi internal dan eksternal.
13. Port antarmuka SPI.
14. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
15. 4 Channel PWM.
16. 32X8 general purpose register.
17. Hampir mencapai 16 MIPS pada kristal 16 Mhz.
18. Port USART programmable untuk komunikasi serial.
Gambar 2.10 Blok Diagram Mikrokontroler Atmega 8535
25
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
4.2 Konfigurasi Pin Atmega 8535
Berikut ini adalah konfigurasi dari Pin Atmega16 antara lain sebagai
berikut :
1. VCC merupakan pin masukan positif catu daya.
2. GND sebagai pin Ground.
3. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan dapat diprogra
sebagai pin masukan ADC.
4. Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu Timer/Counter, komparator analog, dan SPI.
5. Port C (PC0...PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Osilator.
6. Port D (PD0...PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.
7. Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroller.
8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan suatu pin masukan clock eksternal.
Suatu mikrokontroler membutuhkan sebuah detak (clock) agar dapat
mengeksekusi instruksi yang ada dimemori.
9. AVCC sebagai pin masukan tegangan untuk ADC.
10. AREF sebagai pin masukan tegangan referensi.
Gambar 2.11 Pin-Pin Pada ATMega 8535
26
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
5. PERHITUNGAN INSTALASI LISTRIK
5.1 Perhitungan Rangkaian Arus Bolak – Balik
a. Impedansi
dalam rangkaian AC,arus di batasi oleh impedansi ( Z ). Impedansi di ukur
dalam Ohm dan tegangan = arus X impedansi
I
U
Gambar 2.12 Rangkaian Impedansi
b. faktor lumer,arus, dan tegangan gagal
faktor lumer = arus minimum yang dibutuhkan untuk memutuskan sekering
arus ternilai sekering bersangkutan
proteksi arus lebih
Uo= I2 X Zf
Uo = tegangan pada catu daya
I2 = arus sekring
Zf= Impedansi lalutan gagal
c. arus bocor tanah
arus bocor tanah dapat ditentukan dengan menggunakan rumus hukum Ohm modifikasi :
If = Uo
Ze
dengan If = arus bocor tanah ( A )
U = I X Z
Z
27
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Uo= tegangan pada sumber
Ze = impedansi loop bocor ( ohm )
d. Muatan, energi dan tarif listrik
muatan listrik yang diangkut oleh arus dalam selang waktu yang diketahui ialah
Q = I x t Coulomb
dengan I merupakan arus dalam ampere dan t merupakan waktu dalam detik
energi yang dicatu oleh suatu rangkaian listrik dalam selang waktu yang diketahui ialah
W = Pxt Joule
W = U2 X t
R
dengan P merupakan daya dalam watt dan t merupakan waktu dalam detik.
U dalam volt,R dalam Ohm,dan I dalam ampere
Tarif listrik
perusahaan listrik mengeluarkan berbagai tarif untuk catu energi listrik kepada konsumennya. Tarif ini mencerminkan biaya untuk memproduksi energi listrik di pembangkit listriknya, pendistribusian energi listrik ini melalui kabel bawah tanah atau atas kepala dan pemberian pelayanan kelingkungan milik konsumen termasuk meter dan lain – lain.
di samping beban – beban dasar yang disebutkan diatas untuk biaya pencatuan (sesuai pemakaian) dan biaya energi yang dikonsumsi,pemerintah memungut pajak pertambahan nilainya. Saat ini pajak besarnya 3 % dari beban total.
perusahaan listrik memungut biaya ini secara sebulan, tiga bulanan, atau dalam hal konsumen Industri atau komersial dalam selang waktu yang disetujui kedua pihak.
b. Menghitung kesalahan Kwhmeter
F = {( A – S ) / (S)} X 100 %
dimana
A= jumlah energi yang ditunjukan oleh Kwh meter
S= jumlah yang sehurusnya
28
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
BAB III
PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM
Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan sistem beserta cara
kerja dari masing-masing software dan Hardware yang digunakan penulis dalam
penyusunan alat. Dalam bab ini selain perancangan alat, juga akan dibahas
mengenai cara kerja alat.
3.1 Perancangan alat
Gambar 1.1 Sketsa blok diagram sistem monitoring
Sistem KWH meter digital ini menggunakan trafo-arus sebagai
transducer yang mendeteksi kapasitas penggunaan arus pada suatu
lokasi. Data arus tersebut akan dikonversikan oleh ADC internal
ATMEGA8535 menjadi penggunaan daya listrik (watt), dan
kemudian data daya tersebut diolah berdasarkan waktu dengan
bantuan RTC untuk menjadi penggunaan daya listrik dalam suatu
interval waktu . Selanjutnya data tersebut dikirimkan ke Pusat
monitoring data melalui jalur GSM dengan menggunakan GSM
Modem Sim 300.
29
i
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Gambar 3.1 Rangkaian I to V
Gambar 3.2 Pawer supply dan rangkaian 7805
VR1500K
R420K
3
21
411
IC3ALM324R6
10K
R2
20K
D1IN4148
D2IN4148
R120K
R5
10K
5
67
IC3BLM324
R3
20K
C110uF
C447uf
C5100n
12
J1TRAFO ARUS
R710K
+12
-12
PA0
+C18470uF
Vin1
GN
D2
+5V3
U3 LM7805CT
+ C19100uF
+ C204,7uF
C17100nF
VCCD44002
+
C6
220
0uF
+
C7
220
0uF
123
J2
R8 47
TR1TIP2955
R9 47
TR2TIP3055
C8330nF
+C12
100uF
C9330nF
+C13
100uF
123
J3
AC
1 +
AC
2
-
D3BRIDGE
+12
-12
Vin2 G
ND
1
-12V3
U2MC7912T
Vin1
GN
D2
+12V3
U1MC7812T
C11
330
nF
C1
03
30nF
+12
i
30
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
RTC
RTC (Real Time Clock): Sebagai rangkaian yang akan memberi informasi
waktu pada mikrokontroler.
Gambar 3.3 Rangkaian RTC
GSM Modem
GSM Modem: Sebagai perantara komunikasi antara sistem di lokasi
pengukuran dan di kantor PLN.
Gambar 3.4 Rangkaian GSM Modem
GSM MODEM
PD0
PD1
GSM MODEM
PC
X11
X2 2
VCC1 3
GND 4
VCC8
OUT7
SCL6
SDA5
IC2 DS1307
Y132.768KHz
C212pF
C312pF
VCC
PB3
PB1PB2
B2NiCd
B1LITHIUM
VCC1
31
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Gambar 3.5 Rangkaian ATMega 8535
Gambar 3.6 Rangkaian keseluruhan
Y28MHZ
C14 20pF
C15 20pF
R10
1K
SW1RST
VCCX1
X2RST
RST
PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7
PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7
PD0
PD2PD1
PD3PD4PD5PD6PD7 PC0
PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7
X1X2
C16
100nf
R12330
L2POWER
VCC
VCC
AREF
AGND31X1
13 X212
RESET9
PD2 (INT0)16
PD3 (INT1)17
PD4 (OC1B)18
PD5 (OC1A)19
PB0 (T0)1
PB1 (T1)2
PB2 (AIN0)3
PB3 (AIN1)4
PB4 (SS)5
PB5 (MOSI)6
PB6 (MISO)7
PB7 (SCK)8
PA0 (ADC0)40
PA1 (ADC1)39
PA2 (ADC2)38
PA3 (ADC3)37
PA4 (ADC4)36
PA5 (ADC5)35
PA6 (ADC6)34
PA7 (ADC7)33
PC022PC123PC224PC325PC426PC527(TOSC1) PC628(TOSC2) PC729
PD7 (OC2)21 PD6 (ICP)20
AREF32
AVCC30
PD1 (TDX)15 PD0 (RXD)14
IC1 AT MEGA 8535
PB5
PB6PB7
VCC LEDRST
12345678910
P1
ISP PROG
R11330
L1PROG
VCC
LED
VR1
10K
AREF
VCC
C171uF
Y28MHZ
C14 20pF
C15 20pF
R10
1K
SW1RST
VCCX1
X2RST
RST
PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7
PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7
PD0
PD2PD1
PD3PD4PD5PD6PD7 PC0
PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7
X1X2
+C18470uF
Vin1
GN
D2
+5V3
U3 LM7805CT
+ C19100uF
+ C204,7uF
C17100nF
VCCD44002
C16
100nf
R12
330
L2POWER
VCC
VCC
AREF
AGND31X1
13X2
12
RESET9
PD2 (INT0)16
PD3 (INT1)17
PD4 (OC1B)18
PD5 (OC1A)19
PB0 (T0)1
PB1 (T1)2
PB2 (AIN0)3
PB3 (AIN1)4
PB4 (SS)5
PB5 (MOSI)6
PB6 (MISO)7
PB7 (SCK)8
PA0 (ADC0)40
PA1 (ADC1)39
PA2 (ADC2) 38
PA3 (ADC3)37
PA4 (ADC4) 36
PA5 (ADC5)35
PA6 (ADC6)34
PA7 (ADC7)33
PC0 22PC1
23PC2
24PC325
PC426
PC5 27(TOSC1) PC6
28(TOSC2) PC7 29
PD7 (OC2)21PD6 (ICP)
20
AREF32
AVCC30
PD1 (TDX)15
PD0 (RXD)14
IC1 AT MEGA 8535
PB5
PB6PB7
VCCLEDRST
1 23 45 67 89 10
P1 ISP PROG
R11
330
L1PROG
VCCLED
X11
X22
VCC13
GND4
VCC8
OUT7
SCL6
SDA5
IC2 DS1307
Y132.768KHz
C212pF
C312pF
VCC
VCC1PB3
PB1PB2
B2NiCd
B1LITHIUM
VCC1
VR1500K
R420K
3
21
411
IC3ALM324R6
10K
R2
20K
D1IN4148
D2IN4148
R120K
R5
10K
5
67
IC3BLM324
R3
20K
C110uF
C447uf
C5100n
12
J1TRAFO ARUS
R710K
+12
-12
PA0
+
C6
2200
uF
+
C7
2200
uF
123
J2
R8 47
TR1TIP2955
R9 47
TR2TIP3055
C8330nF
+C12
100uF
C9330nF
+C13
100uF
123
J3
AC
1 +
AC
2
-
D3BRIDGE
+12
-12
Vin2 G
ND
1
-12V3
U2MC7912T
Vin1
GN
D2
+12V3
U1MC7812T
C11
330n
FC
1033
0nF
GSM MODEM
PD0
PD1
+12
GSM MODEM
PC
VR110KAREF
VCC
C171uF
32
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
3.2 Perancangan system
Pada bagian ini akan dijelaskan tentang perancangan perangkat lunak
dari sistem yang telah dibuat. Software yang digunakan yaitu BASCOM
AVR dengan menggunakan mikrokontroler ATMEGA8535
Gambar 1.2 Skematik Flowchart
Langkah kerja SISTEM MONITORING TELEMETRI PENCATATAN DAYA
PADA SISTEM MANAJEMEN PEMAKAIAN ENERGI LISTRIK adalah
1. Tegangan dan arus listrik yang terpakai yang berasal dari PLN yang terlebih
dahulu harus di tranducer terlebih dahulu oleh trafo arus agar dapat terdeteksi
data penggunaan daya tersebut kemudian
2. data tersebut dikonversikan oleh ADC menjadi daya listrik ( Watt)
33
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
3. setelah mendapatkan daya listrik tersebut dihitung waktu penggunan
listriknya seberapa lama.
4. mengkonversikannya lagi antara daya dan waktu kemudian didapat biaya
per Kwhnya
5. setelah masing – masing biaya sudah diketahui kemudian biaya pemakaian
listriknya dikirim dan tercatat oleh computer di suatu sistem monitor dengan
menggunkan gsm modem.
Bahasa programnya yaitu:
$regfile = "m8535.dat"
$crystal = 8000000
$baud = 9600
Const Lcd_debug = 1
#if Lcd_debug
'===================================================
======LCD
$lib "lcd4busy.lib"
Const _lcdport = Portc
Const _lcdddr = Ddrc
Const _lcdin = Pinc
Const _lcd_e = 2
34
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Const _lcd_rw = 1
Const _lcd_rs = 0
Config Lcd = 16 * 2
Cursor Off
Cursor Noblink
Cls
#endif
'===================================================
======LCD
'=========================================RTC
Dim _sec As Byte
Dim _min As Byte
Dim _hour As Byte
Dim _day As Byte
Dim _month As Byte
Dim _year As Byte
Dim _weekday As Byte
Dim Sa As String * 2
35
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
'Addresses of Ds1307 clockDim Sb As String * 2
Config Sda = Portb.3
Config Scl = Portb.2
Const Ds1307w = &HD0
Const Ds1307r = &HD1
Config Portb.1 = Output
Portb.1 = 0
Declare Sub Getdatetime
Declare Sub Settime
Declare Sub Disptime
Declare Sub Setdate
'Declare Sub Subset
'Dim Flagset As Bit '0 = Waktu, 1 = Tanggal
'Dim Flagreset As Bit
'=========================================RTC
'========================================= ADC
Config Adc = Single , Prescaler = Auto
Start Adc
Dim Dataadc As Word
'========================================= ADC
36
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
'========================================= Kalkulasi
Const Block1 = 169
Const Block2 = 360
Const Block3 = 495
Dim Wattjam As Single
Dim Ttlbiaya1 As Single
Dim Ttlbiaya2 As Single
Dim Ttl_wattjam As Single
'Dim Ttl_watte As Eram Single
Dim Ttlbiaya As Single
Dim Kilo_wattjam As Single
Dim Lasttime As Byte
Dim Timesamp As Byte
'========================================= Kalkulasi
Dim S16 As String * 16
Declare Sub Kalkulasi
Declare Sub Dispkwh
37
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Dim Ssend1 As String * 16
Dim Ssend2 As String * 16
Dim Ssend3 As String * 16
Const A = 0.451
Const B = -2.814
'Const Timediv = 3600 '1detik
Const Timediv = 60 '1menit
Dim Buffb As Byte
'_sec = 0
'_min = 0
'_hour = 17
'Settime
Getdatetime
If _sec > 60 Then
_sec = 1
Settime
End If
#if Lcd_debug
38
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Disptime
#endif
#if Timediv = 60
Timesamp = _min
#elseif Timediv = 3600
Timesamp = _sec
#endif
Lasttime = Timesamp
Do
Getdatetime
#if Lcd_debug
Disptime
#endif
#if Timediv = 60
Timesamp = _min
#elseif Timediv = 3600
Timesamp = _sec
#endif
If Timesamp <> Lasttime Then
39
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Kalkulasi
#if Lcd_debug
Dispkwh
#endif
Lasttime = Timesamp
#if Timediv = 60
Print "AT+CMGS=" ; Chr(34) ; "+6285719281854" ; Chr(34)
Do
Buffb = Waitkey()
Loop Until Buffb = ">"
Buffb = Waitkey()
Print "M.Aditya" ; Chr(13) ; Chr(10) ; "Wh=" ; Ssend1 ; ", Kwh=" ;
Ssend2 ; ", Rp=" ; Ssend3 ; Chr(26)
#endif
End If
Waitms 200
Loop
End
Sub Kalkulasi
40
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Dim Persen As Single
Dataadc = Getadc(0)
If Dataadc > 9 Then
Wattjam = Dataadc * A
Wattjam = Wattjam + B
Wattjam = Wattjam / Timediv
Else
Wattjam = 0
End If
Ttl_wattjam = Ttl_wattjam + Wattjam
'Writeeeprom Ttl_wattjam , Ttl_watte
Kilo_wattjam = Ttl_wattjam / 1000
Select Case Kilo_wattjam
Case 0 To 30:
Ttlbiaya = Kilo_wattjam * Block1
Case 31 To 60
Ttlbiaya = Kilo_wattjam - 30
Ttlbiaya = Ttlbiaya * Block2
'tambah biaya full bolck1
Ttlbiaya1 = 30 * Block1
41
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Ttlbiaya = Ttlbiaya + Ttlbiaya1
Case Is > 60:
Ttlbiaya = Kilo_wattjam - 60
Ttlbiaya = Ttlbiaya * Block3
'tambah biaya full bolck1 + ful block2
Ttlbiaya1 = 30 * Block1
Ttlbiaya2 = 30 * Block2
Ttlbiaya = Ttlbiaya + Ttlbiaya1
Ttlbiaya = Ttlbiaya + Ttlbiaya2
End Select
'tambah biaya beban
Ttlbiaya = Ttlbiaya + 4950
Persen = 3 * Ttlbiaya
Persen = Persen / 100
Ttlbiaya = Ttlbiaya + Persen
Ssend1 = Fusing(ttl_wattjam , "#.###")
Ssend2 = Fusing(kilo_wattjam , "#.###")
Ssend3 = Fusing(ttlbiaya , "#.###")
End Sub
Sub Dispkwh
42
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
'S16 = Fusing(ttl_wattjam , "#.###")
Locate 1 , 10
Lcd Ssend1
'S16 = Fusing(kilo_wattjam , "#.###")
'Ssend = S16
Lowerline
Lcd Ssend2
Lcd " "
S16 = Fusing(ttlbiaya , "#.###")
Lcd Ssend3
End Sub
Sub Disptime
Locate 1 , 1
'Sa = Str(_day)
'Sb = Format(sa , "00")
43
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
'Lcd Sb ; "-"
'Sa = Str(_month)
'Sb = Format(sa , "00")
'Lcd Sb ; "-"
'Sa = Str(_year)
'Sb = Format(sa , "00")
'Lcd Sb ;
'Lcd ", "
'Lowerline
Sa = Str(_hour)
Sb = Format(sa , "00")
Lcd Sb ; ":"
Sa = Str(_min)
Sb = Format(sa , "00")
Lcd Sb ; ":"
Sa = Str(_sec)
Sb = Format(sa , "00")
44
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Lcd Sb
End Sub
'##########################################################
RTC
Sub Getdatetime:
I2cstart ' Generate start code
I2cwbyte Ds1307w ' send address
I2cwbyte 0 ' start address in 1307
I2cstart ' Generate start code
I2cwbyte Ds1307r ' send address
I2crbyte _sec , Ack
I2crbyte _min , Ack ' MINUTES
I2crbyte _hour , Ack ' Hours
I2crbyte _weekday , Ack ' Day of Week
I2crbyte _day , Ack ' Day of Month
45
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
I2crbyte _month , Ack ' Month of Year
I2crbyte _year , Nack ' Year
I2cstop
_sec = Makedec(_sec) : _min = Makedec(_min) : _hour =
Makedec(_hour)
_day = Makedec(_day) : _month = Makedec(_month) : _year =
Makedec(_year)
End Sub
Sub Settime:
_sec = Makebcd(_sec) : _min = Makebcd(_min) : _hour =
Makebcd(_hour)
I2cstart ' Generate start code
I2cwbyte Ds1307w ' send address
I2cwbyte 0 ' starting address in 1307
I2cwbyte _sec ' Send Data to SECONDS
I2cwbyte _min ' MINUTES
I2cwbyte _hour ' Hours
I2cstop
46
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
End Sub
Sub Setdate
_day = Makebcd(_day) : _month = Makebcd(_month) : _year =
Makebcd(_year)
I2cstart ' Generate start code
I2cwbyte Ds1307w ' send address
I2cwbyte 4 ' starting address in 1307
I2cwbyte _day ' Send Data to SECONDS
I2cwbyte _month ' MINUTES
I2cwbyte _year ' Hours
I2cstop
End Sub
'######################################################RTC
47
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Foto 3.1 Alat monitoring telemetri pencatatan daya
Foto 3.2 Pembuatan alat
48
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Foto 3.3 keseluruhan alat
49
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengamatan alat monitoring
I . Pengambilan data arus dan data ADC pada sebuah bohlam lampu
Tabel 4.1 Pengambilan data arus dan ADC pada sebuah bohlam
Lampu I Data ADC8 0,03 2015 0,06 2418 0,08 6440 0,15 8760 0,24 138
100 0,39 173
II. Pengambilan data tegangan dan daya sesungguhnya yang dipergunakan
Tabel 4.2 Pengambilan data tegangan daya sesungguhnya
III Penarikan grafik antara data ADC dengan Daya ( P )
Tabel 4.3 Penarikan Grafik data ADC dengan daya
Lampu V I Data ADC P= V.I8 217 0,03 20 6,51
15 222 0,06 24 13,3218 218 0,08 64 17,4440 214 0,16 87 35,0460 218 0,24 138 52,32100 216 0,39 173 84,24
adc p0 020 6,5124 13,3264 17,4487 35,04
138 52,32173 84,24
50
Ket : V: Tegangan listrik (Volt)
I: Arus listrik (Ampere)
P: Daya listrik (Watt)
Ket : Lampu : Daya
I : Arus
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Grafik 4.1 Perbandingan Pengukuran Daya di sumbu Y Vs Data ADC di sumbux
IV. Pengambilan data daya dialat mikro dengan perhitungan daya yang
sesungguhnya.
Tabel 4.4 Pengukuran daya diMikrokontroler Daya Hitungan Manual
∆P1 = 0 – (- 2.814) = 2.814
%∆P = .
x 100% = 281.4 %∆
∆P2 = 6.51 – 6.6 = - 0.09
%∆P = .
. x 100% = - 1%
∆P3 = 13.32 – 9.81 = 3.51
y = 0,451x - 2,814
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 50 100 150 200
Series1
Linear (Series1)
Lampu Data ADC P ( Mikro ) I V P ( Perhitungan )0 0 -2,814 0 0 08 20 6,6 0,03 217 6,51
15 24 9,81 0,06 222 13,3218 64 29,65 0,08 218 17,4440 87 41,38 0,16 214 35,0460 138 65 0,24 218 52,32
100 173 82,23 0,39 216 84,24
51
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
%∆P = .. x 100% = 26 %
∆P4 = 17.44 – 29.65 = - 12.21
%∆P = .
. x 100% = - 70 %
∆P5 = 35.04 – 41.38 = -6.34
%∆P = .. x 100% = -18 %
∆P6 = 52.32 – 65 = -12.68
%∆P = .
. x 100% = -24 %
∆P7 = 84.24 – 82.32 = 2.01
%∆P = .. x 100% = 2 %
% rata-rata = ∑∆ %
=.
=28 %
Analisa
Dari pengamatan data yang didapat dan pengukuran maka penulis
menyimpulkan bahwa ukuran watt pada bohlam tidak selalu benar maka
sebelum melakukan pengukuran alat,terlebih dahulu penulis mengecek
kebenaran ukuran bohlam yang sesunggunya dengan menggunakan tang ampere
dan voltmeter setelah mendapat ukuran yang benar,penulis melakukan
pengambilan data penggunaan daya listrik pada beban bohlam yang
dipergunakan.
52
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Alat yang dibuat dapat melakukan pengukuran daya yang dikonsumsi oleh
beban. Adapun tingkat kesalahan rata-rata dari pengukuran adalah 28 %
Keberhasilan proses pengiriman informasi pengukuran daya pada, ditentukan
oleh beberapa faktor yaitu :
A. Komunikasi sensor mikrokontroller
i) Pembacaan arus melalui Trafo Arus
ii) Pengubah arus sekunder menjadi tegangan analog
iii) Pengubah tegangan analog menjadi tegangan digital untuk dibaca
oleh mikrokontroller
iv) Proses manipulasi data oleh mikrokontroller
B. Komunikasi mikrokontroller ke GSM
i) Pengubah level TTL ke RS 232 melalui Max.232
ii) Protokol komunikasi mikrokontroller dengan GSM
C. Komunikasi GSM Pengirim Ke GSM Penerima
Diproses ini Provider sangat menentukan pengiriman data maupun
penerimaan data
D. Komunikasi GSM Penerima ke PC
Penulis menggunakan perangkat lunak agar data dapat dibaca ke
PC,perangkat lunak tersebut bernama Herculles
53
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
5.2 Saran
bagaimana cara memilih trafo arus juga tidak sembarangan yaitu sebagai
berikut:
1.Pemilihan arus primer
diperhitungkan dengan persamaan SN = √3xUxI
dimana SN = daya dari pelanggan ( Kva )
U = tegangan
I = arus
Tabel 5.1 Satuan
untuk alat ukur Kwhmeter dianjurkan menggunakan CL0 2 S.
Selain itu pilih bohlam yang hemat Energi sehingga pemakaian listriknya tidak
begitu boros. Dan mematikan lampu bila tidak dipergunakan,
Ammeter dengan jarum besi 0,70 - 1,5 Vawatt meter 0,20 -5,00 VaCos meter 2,00 - 6,00 Vakwh Meter : - mekanik 0,40 - 3,5 Va - elektronik 0,40 - 1,5 Va
50
53
54
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Daftar Pustaka
1. Charles G.Siskind, Elektrical Machines,1959,Mc.Graw-Hill
Kogaskusha Ltd.
2. Zuhal,Dasar Tenaga Listrik,1977,ITB
3. Abdul Kadir, Penghantar Tenaga Listrik,1980; Jakarta
4. R.J Wakitson,Perhitungan Instalasi Listrik,1998;Jakarta
5. Ir.Amien Rahardjo,Teknik Tenaga Listrik,Departemen Elektro FT.UI
xiv
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Lampiran data sheet GSM SIM 300
1. Introduction
This document describes the design reference of the SIMCOM SIM300D
module that used to design for handset, include the dual-mode mobile phone,
PDA, and the others. The document mainly is about design notes, reference
circuit and PCB layout reference.
Reference document:
SIM300D_HD
2. Product concept
Designed for global market, SIM300D is tri-band GSM/GPRS engine that works
on frequencies, GSM 900 MHz, DCS 1800 MHz and PCS1900 MHz. SIM300D
provides GPRS multi-slot class 10 /Class 8 �
capability and supports the GPRS
coding schemes CS-1, CS-2, CS-3 and CS-4. �
SIM300D also provides GPRS multi-slot class 8, and the default is class
10.
With a tiny configuration of 33mm x 33mm x 3 mm, SIM300D can fit almost all
the space requirement in your applications, such as Smart phone, PDA
phone,Car Phone ,Wireless PSTN ,and other mobile device.
The hardware package is a 48 pins LCC package:
� 9*GND pins and 2*VBAT pins
� 1 pin is programmable as General Purpose I/O .This gives you the
flexibility to develop customized applications.
� Two audio channels include two microphones inputs and two speaker
outputs. This can be easily configured by AT command.
With the charge circuit integrated inside the SIM300D, it is very suitable for the
battery power application.
xv
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
SIM300D provides RF antenna interface. And customer’s antenna should be
located in the custom’s main board and connect to module’s antenna pad
through micro strip line or other type RF trace but the impendence must be
controlled in 50Ω.
The SIM300D is designed with power saving technique, the current
consumption to as low as 3mA in SLEEP mode (paging rate 5).
The SIM300D is integrated with the TCP/IP protocol, extended TCP/IP AT
commands are developed for customers to use the TCP/IP protocol easily, which
is very useful for those data transfer applications.
3. About Noise
Please pay attention to placement and PCB layout about the SIM300D
design.
1. The pin assignment of the SIM300D module is showed as the
following figure. The placement of module should be carefully
considered to make the Antenna pad as close to Antenna as possible to
reduce overall trace lengths and associated long lines can cause. In
addition, please keep the RF part and the antenna as far from the system
crystal and audio part on main board as possible to reduce possibility of
supply pushing of system clock due to transmit bursts from power
amplifier
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Pin assignment of the SIM300D
2. The analog part components should be placed keeping away from digital
part. The audio components such as microphone should be placed close
to audio interface of module.There is a recommendation of placement as
following figure showed, it can be viewed as generally applicable in
handset application.
Figure 2: recommendation of placement
3. The digital GND and analog GND can be connected by single point in
some main board designs of the handset. This can reduce the RF noise in
the audio signal. Showed in the following figure, the yellow part is
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
analog GND, the others is trace and digital GND. The white flag is the
single point connection between the digital GND and the analog GND by
copper plane.
Figure 3: Layout about analogy GND and digital GND
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
4. About power consumption
If the configuration of peripheral interface circuit is not match the voltage of
module internal interface, the power consumption of the system may be
increased, some can cause the module very hot.
1.If not matching voltage of the IO may cause the power consumption
increase. For example, the user’s IO level is 5V, but connect directly to
the module GPIO that work in 3V. We recommend to add the voltage
converter in the circuit.
2.If not matching the high or low level in the system may cause the power
consumption increase, even can cause the module very hot. For example,
the user’s IO is set low level and the module is high level. Showed in the
following figure.
Figure 4: Interface level of the GPIO
5. About status indication
If the user has some requirements about the module’s status indication, such
as indicating power on or indicating power down. We recommend the PIN5
(STATUS) to user. When power on procedure completed, STATUS pin will
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
drive to 2.8V and keep this level to indicate the module is ready to operate
.This pin can be set by AT command and custom-built software.
6. About serial interface and debug interface
The TXD、RXD、DBG_TXD、DBG_RXD、GND must be connected to IO
connector, when SIM300D is used in handset application design. the
TXD、RXD should be used for software upgrading and the
DBG_TXD、DBG_RXD for software debugging, and acoustic performance
adjusting. The PWRKEY pin is recommended to connect to the IO connector,
Otherwise the user’s controller should control the PWRKEY in case of software
upgrade. Please note that The PWRKEY should be pulled to GND or low level
when SIM300D is upgrading software. Please refer to SIM300D_HD for the
detail.
7. About SIM card
Showed in the following figure, if the 10uF capacitor is used in the
SIM_VDD line, the SIM card may not be detected. The 220nF capacitor is
recommended.
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
Figure 5: Circuit of the SIM card
8. About Sleep Mode
The DTR pin of the module is provided to exit the Sleep Mode. If the user want
to exit sleep mode quickly. We recommend the KBR0 (pin10) to control the
Sleep Mode. Normally, the module enters into Sleep Mode when the KBR0 pin
is externally pulled to a high level and exit when it is pulled to a low level.
9. About audio trace
We recommend that the audio trace should be put in the middle layer when
routing the handset board. We recommend that the audio trace is shielded with
GND, and the better method is both the upper layer and lower layer are ground
layers. In addition, it is recommended to add more vias with GND net for
reducing the RF noise.
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.
DATA
LAMPIRAN
Sistem monitoring..., M Aditya Veto, FMIPA UI, 2010.