commit to user
Gambar 2.13 Karakter
Sumber: Newtec.com, 2010
2.7 KEYPAD 4x4
Keypad diperlukan untuk berinteraksi dengan sistem pada saat dilakukan penyetingan set-point suatu kontrol umpan balik pada saat program masih
berjalan. Sebenarnya tiap program memiliki cara yang berbeda untuk berinteraksi dengan sistem. Bahkan untuk keypad secara hardware tiap pemograman dapat
berbeda. Hal ini lebih dikarenakan keperluan yang berbeda. Keypad 4x4 lebih sering digunakan oleh pemogram. Selain hardwarenya mudah, softwarenya juga
tidak sulit. Pada dasarnya keypad 4x4 adalah 16 push-button yang di rangkai secara matriks Iswanto, 2008.
II-21
commit to user
Gambar 2.14 Bentuk fisik keypad 4x4
Sumber: Iswanto, 2008
Gambar 2.15 Matriks keypad 4x4
Sumber: Iswanto, 2008
Gambar 2.15 menjelaskan tentang keypad matriks yang terdiri dari 4 kolom dan 4 baris yang disebut juga dengan keypad 4 x 4. penggunaan keypad
matriks memungkinkan jumlah input sampai 2 x lipat dari input sesungguhnya. Contoh hanya memiliki alokasi 8 port input mikrokontroler, sehingga
menggunakan keypad matriks dapat mengkombinasikan logika input hingga mencapai 16 input hanya dengan menggunakan 8 bit mikrokontroler. Caranya
dengan membagi port tersebut menjadi 4 baris dan 4 kolom4x4 seperti gambar 2.15 penggunaannya, sebagai berikut:
1. Jadikan port kolom sebagai sumber input tegangan. 2. Port baris berguna menscan tombol mana saja yang ditekan, gunakan perintah
dari mikrokontroler untuk melakukan scanning ini. Ketika SW13 ditekan maka arus mengalir dari kolom1 ke baris 4 dengan
begitu mikrokontroler dapat mengetahui tombol tersebut aktif sedangkan tombol lain mati. Teknik ini memudahkan para praktisi elektronika untuk menentukan
tombol mana yang ditekan dan prosedur program mana yang digunakan sebagai konsekuensi penekanan tombol bersangkutan.
2.8 ARUS SEARAH AC
II-22
commit to user Ada 2 macam arus listrik yaitu arus searah dc: direct current dan arus
bolakbalik ac: alternating current. Arus searah apabila elektro berpindah dalam arah yang tetap tidak berubah-ubah dan diberi tanda, sedangkan apabila pada saat
elektron berpindah terjadi perubahan yang bolak-balik saat tertentu ke atas atau ke kiri, kemudian ke bawah atau ke kanan kembali ke atas atau ke kiri lagi dan
seterusnya dinamakan arus bolak-balik.
2.8.1Arus Listrik
Arus listrik adalah mengalirnya elektron secara terus-menerus pada konduktor akibat perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlah
elektronnya tidak sama. Arus listrik ini diberi notasi I dalam satuan ampere A, diambil dari nama Andre Marie Ampere 1775 – 1836 menyatakan bahwa :
“Satuan ampere adalah jumlah muatan listrik dari 6,24 x 1018 elektron yang mengalir melalui suatu titik tertentu selama satu detik”. 1 A arus adalah
mengalirnya elektron sebanyak 628x10
16
atau sama dengan 1 Coulumb per detik meliwati suatu penampang konduktor.
……………………. …………………………persamaan 2.1
dengan;
i
= Arus listrik A q = Muatan listrik C
t = Lamanya waktu detik Muatan listrik dengan notasi Q dalam satuan Coulomb, yang diambil dari
nama Charless Aaugusti de Coulomb 1736 – 1806 menyatakan bahwa : Satu Coulomb adalah jumlah muatan listrik yang melalui suatu titik sebesar satu
ampere selama satu detik www.bops.pln-jawa-bali.co.id.
2.8.2Rangkaian Arus Searah
Pada suatu rangkaian akan mengalir arus gambar, apabila dipenuhi syarat- syarat yaitu adanya sumber tegangan, adanya alat penghubung dan adanya
beban. Tiga syarat tersebut dapat dilihat pada gambar 2.16.
II-23
commit to user
Gambar 2.16 Rangkaian arus
Sumber: PLN.co.id, 2008
Pada kondisi saklar S terbuka maka arus tidak akan mengalir melalui beban. Apabila sakelar S ditutup maka akan mengalir arus ke beban R dan
Ampere meter akan menunjuk. Dengan kata lain syarat mengalir arus pada suatu rangkaian harus tertutup.
2.8.31Resistansi Dan Konduktansi
Gaya gerak listrik ggl pada suatu rangkaian tertutup akan menekan elektronelektro bebas dari atomnya dan membuatnya bergerak sepanjang
penghantar. Jalan elektron di dalam penghantar amat berliku-liku di antara berjuta-juta atom dan saling bertumbukan satu dengan yang lainnya termasuk juga
dengan atom. Rintangan yang terdapat di dalam penghantar ini disebut tahanan atau resistansi dari penghantar tersebut. Besar kecilnya tahanan tersebut diukur
dengan suatu alat ukur ohm meter dalam satuan ohm, disingkat dengan ? yang diambil dari huruf besar Yunani omega, sebagai penghargaan kepada seorang ahli
fisika Jerman bernama George Simon Ohm. Satu ohm adalah tahanan satu kolam air raksa yang panjangnya 1,063 m dengan penampang 1mm
2
pada suhu 0
O
celcius. Penghantar yang mempunyai tahanan yang kecil amat mudah dialiri arus
listrik, artinya daya kemampuan menghantarkan arus listriknya besar. Besarnya daya kemampuan untuk menghantarkan arus ini dinamakan daya antar arus atau
konduktansi. Jadi penghantar yang mempunyai tahanan kecil berarti mempunyai daya-antar arus kecil. Satuan untuk daya-antar arus adalah siemens atau mho
kebalikan ohm. Tahanan atau resistansi diberi simbol R, sedangkan daya antar atau konduktansi diberi simbol G. Berdasarkan keterangan di atas, maka tahanan
itu kebalikan dari daya-antar arus. Jika tahanan suatu kawat besarnya 5 ohm, maka daya-antar arus listriknya 15 siemens. Penghantar listrik seperti tembaga,
II-24
commit to user alumunium, dan perak mempunyai tahanan yang kecil atau mempunyai daya-antar
yang besar dan mudah dilalui arus listrik, sedangkan penyekat listrik seperti porselin, karet, dan mika mempunyai tahanan yang besar sekali atau daya-antar
yang kecil, sehingga sulit dialiri arus listrik www.bops.pln-jawa-bali.co.id.
2.8.4 Tegangan Listrik
Tegangan listrik dapat dimisalkan dengan tekanan air di dalam menara air. Di atas menara itu air disimpan dalam bak air dan dihubungkan dengan pipa
melalui suatu keran pembuka dan penutup. Apabila makin tinggi penempatan bak air makin besar tekanannya, begitu pula bila makin rendah posisi bak air makin
rendah pula tekanan air tersebut. Menurut teori elektron, jika sebuah benda bermuatan positif kalau benda tersebut kehilangan elektron dan jika bermuatan
negatif kalau benda tersebut kelebihan elektron. Dalam keadaan perbedaan muatan inilah timbul tenaga atau energi potensial yang berada di antara benda-
benda tersebut. Tenaga potensial tersebut dapat menunjukkan kemampuan untuk melaksanakan kerja, sehingga bila sepotong kawat penghantar dihubungkan di
antara kedua benda yang berbeda muatan tersebut akan menyebabkan terjadinya perpindahan energi di antara benda-benda itu. Peralihan energi ini akan
berlangsung terus menerus selama ada perbedaan tegangan. Terjadinya beda tegangan disebabkan karena setiap muatan mempunyai tenaga potensial untuk
menggerakan suatu muatan lain dengan cara menarik untuk muatan yang tidak sama atau tidak sejenis atau menolak untuk muatan yang sama atau sejenis.
Beda tegangan dapat juga dihasilkan dengan memberikan tekanan listrik dari suatu pembangkit listrik kepada salah satu penghantar. Baterai atau generator
dapat bertindak sebagai pompa listrik untuk menghasilkan tegangan di antra dua titik. Satuan untuk mengukur tegangan ini adalah volt ditulis dengan notasi huruf
V, yang diambil dari nama seorang sarjana Italia Alessandro Volta 1775–1827. Beda tegangan di antara dua terminal dapat berubah-ubah, mulai dari seperjuta
volt sampai beberapa juta volt. Beda tegangan di antara terminal-terminal pada PLN ada yang 110 volt, 220 volt, 380 volt, 20 kVolt, 150 kvolt, 500 kvolt. Beda
tegangan diantara terminal aki adalah 6 volt, 12 volt, 24 volt, sedangkan beda tegangan pada terminal baterai umumnya 1,5 volt Fitzgerald, 1985.
II-25
commit to user
2.8.5Hukum Ohm
Hubungan antara arus listrik, tegangan listrik dan hambatan listrik dalam suatu rangkaian listrik dinyatakan dalam hukum Ohm. Nama Ohm ini diambil dari
seorang ahli fisika dan matematika Jermal bernama George Simon Ohm 1787-1854 dengan percobaan tentang listrik, yaitu:
1. Bila hambatan tetap, maka arus pada setiap rangkaian adalah berbanding langsung dengan tegangannya. Bila tegangan bertambah, maka aruspun
bertambah begitu pula bila arus berkurang, maka aruspun semakin kecil. 2. Bila tegangan tetap, arus dalam rangkaian menjadi berbanding terbalik
terhadap rangkaian itu, sehingga bila hambatan bertambah maka arus akan berkurang dan sebaliknya bila hambatan berkurang maka arus akan semakin
besar.
Gambar 2.17 Hubungan arus, tegangan dan hambatan
Sumber: ictsleman.com
2.8.6 Relay
Relay adalah saklar yang dikendalikan secara elektronik electronically switch. Arus listrik yang mengalir pada kumparan relay akan menciptakan medan
magnet yang kemudian akan menarik lengan relay dan mengubah posisi saklar, yang sebelumnya terbuka menjadi terhubung. Relay memiliki tiga jenis kontak :
COMMON = kutub acuan, NC Normally Close = kutub yang dalam keadaan awal terhubung pada COMMON, dan NO Normally Open = kutub yang pada
awalnya terbuka dan akan terhubung dengan COMMON saat kumparan relay diberi arus listrik KF ibrahim, 1986.
II-26
commit to user
Gambar 2.18 Relay
Sumber: andreasviklund, 2010
Gambar 2.19 Jenis-jenis kontak
Sumber: andreasviklund, 2010
Kontak Normally Open NO, saat coil dalam kondisi tidak energized kontak dalam posisi terbuka open, OFF dan saat coil diberikan arus listrik dan 1
maka kontak dalam posisi menutup ON. Kontak Normally Close NC, kebalikan dari kontak NO saat coil dalam kondisi tidak energized kontak dalam posisi
tertutup close, ON dan saat coil diberikan arus listrik dan energized maka kontak dalam posisi membuka OFF. Kontak Single pole double trough, memiliki satu
kontak utama dan dua kontak cabang, saat coil tidak energized kontak utama terhubung dengan cabang atas, dan saat coil energized justru kontak utama
terhubung dengan kontak cabang bawah.
II-27
commit to user
Gambar 2.20 Bentuk fisik kontak diam dan kontak bergerak
Sumber: andreasviklund, 2010
Gambar 2.21 Simbol dan bentuk fisik relay
Sumber: andreasviklund, 2010
Komponen relay bekerja secara elektromagnetis, ketika coil K terminal A1 dan A2 diberikan arus listrik angker akan menjadi magnet dan menarik lidah
kontak yang ditahan oleh pegas, kontak utama 1 terhubung dengan kontak cabang 4. Ketika arus listrik putus unenergized, elektromagnetiknya hilang dan kontak
akan kembali posisi awal Gambar 2.25 bentuk fisik kontak diam dan kontak bergerak karena ditarik oleh tekanan pegas, kontak utama 1 terhubung kembali
dengan kontak cabang 2. Relay menggunakan tegangan DC 12 V, 24 V, 48 V, dan AC 220 V.
2.8.7 Kontaktor
Motor listrik yang mempunyai daya besar harus dapat dioperasikan dengan momen kontak yang cepat agar tidak menimbulkan loncatan bunga api pada alat
penghubungnya. Selain itu, dalam pengoperasian yang dapat dilengkapi dengan beberapa alat otomatis paling mudah dengan menggunakan alat penghubung
saklar magnet yang dikenal dengan kontaktor. Kontaktor magnet adalah suatu alat
II-28
commit to user penghubung listrik yang bekerja atas dasar magnet yang dapat menghubungkan
antara sumber arus dengan muatan. Bila inti coil pada kontaktor diberikan arus, maka coil menjadi magnet dan menarik kontak sehingga arus mengalir.
Kontaktor magnet atau saklar magnet ialah saklar yang bekerja berdasarkan kemagnetan. Artinya saklar ini bekerja jika ada gaya kemagnetan.
Magnet berfungsi sebagai penarik dan pelepas kontak-kontak. Sebuah kontaktor harus mampu mengalirkan arus dan memutuskan arus dalam keadaan kerja
normal. Arus kerja normal ialah arus yang mengalir selama pemutusan tidak terjadi. Sebuah kontaktor dapat memiliki coil yang bekerja pada tengangan DC
atau AC. Pada tengangan AC, tegangan minimal adalah 85 tegangan kerja, apabila kurang maka kontaktor akan bergetar.
Ukuran dari kontaktor ditentukan oleh batas kemampuan arusnya. Pada kontaktor terdapat beberapa kontak yaitu kontak normal membuka Normally
Open = NO dan kontak normal menutup Normally Close = NC. Kontak NO berarti saat kontaktor magnet belum bekerja kedudukannya membuka dan bila
kontaktor bekerja kontak itu menutup atau menghubung. Kontak NC berarti saat kontaktor belum bekerja kedudukan kontaknya menutup dan bila kontaktor
bekerja kontak itu membuka. Jadi fungsi kerja kontak NO dan NC berlawanan. Kontak NO dan NC bekerja membuka sesaat lebih cepat sebelum kontak NO
menutup.
II-29
commit to user
Gambar 2.22 Kontaktor
Sumber: Budipurwa, 2009
Pada gambar 2.26 kontak 3 dan 4 adalah NC sedangkan kontak 1 dan 2 adalah NO. Apabila tidak ada arus maka kontak akan tetap diam. Tetapi apabila
arus dialirkan dengan menutup switch maka kontak 3 dan 4 akan menjai NO sedangkan kontak 1 dan 2 menjadi NC. Fungsi dari kontak-kontak dibuat untuk
kontak utama dan kontak bantu. Kontak utama tendiri dari kontak NO dan kontak bantu terdiri dan kontak NO dan NC. Konstruksi dari kontak utama berbeda
dengan kontak bantu, yang kontak utamanya mempunyai luas permukaan yang luas dan tebal. Kontak bantu luas permukaannya kecil dan tipis.
Kotaktor pada umumnya memiliki kontak utama untuk aliran 3 fasa. Dan juga memiliki beberapa kontak bantu untuk berbagai keperluan. Kontak utama
digunakan mengalirkan arus utama yaitu arus yang diperlukan untuk beban, misalnya motor listrik, pesawat pemanas. Sedangkan, kontak bantu digunakan
mengalirkan arus bantu yaitu arus yang diperlukan untuk kumparan magnet, alat bantu rangkaian, lampu indicator Budipurwa, 2009.
2.9 MOTOR INDUKSI AC TIGA FASA
Prinsip kerja motor induksi tiga fasa berdasarkan induksi elektromagnetis. Jika kumparan stator diberi tegangan sinusoida tiga fasa maka arus akan mengalir
yang memiliki beda fasa 120° tiap fasanya pada kumparan tersebut dan menimbulkan medan magnet putar dengan kecepatan putar sinkron. Hubungan
antara kecepatan medan magnet putar rpm dengan frekuensi tegangan stator dapat dirumuskan.
........................................................................persamaan 2.2
dengan;
n
s
= Kecepatan medan magnet putar stator rpm s f
= frekuensi tegangan stator
II-30
commit to user P
= Jumlah kutub motor induksi
Garis gaya fluks stator tersebut berputar memotong penghantar rotor sehingga pada penghantar tersebut timbul GGL atau tegangan induksi. Arus yang
mengalir pada penghantar rotor tersebut berada dalam medan putar stator sehingga menghasilkan gaya-gaya yang berpasangan dan berlawanan arah. Gaya-
gaya itu akan menimbulkan torsi yang cenderung memutar rotor sehingga rotor akan berputar dengan kecepatan n
r
. Perbedaan putaran relatif antara rotor dan stator disebut Slip. Slip yang timbul karena perbedaan kecepatan medan putar
stator dengan kecepatan putaran rotor dapat dinyatakan dengan persamaan Yusivar, 2008.
……………………………………..………… persamaan 2.3
dengan; S = Slip n
s
= Kecepatan medan putar stator n r
= Kecepatan putar rotor Pada saat rotor diam maka frekuensi rotor f
r
sama dengan frekuensi stator f
s
. Pada saat rotor berputar maka frekuensi rotor dipengaruhi oleh slip dengan persamaan.
Suatu motor induksi tiga fasa dapat diwakili oleh suatu rangkaian ekivalen satu fasa seperti ditunjukkan pada gambar 2.18.
Gambar 2.23 Rangkaian ekivalen satu fasa motor induksi
Sumber: Yusivar, 2008
II-31
commit to user Pada sistem tenaga listrik 3 fasa, idealnya daya listrik yang dibangkitkan,
disalurkan dan diserap oleh beban semuanya seimbang, P pembangkit = P pemakaian, dan tegangan yang seimbang. Pada tegangan yang seimbang terdiri
dari tegangan 1-fasa yang mempunyai magnitude dan frekuensi yang sama tetapi antara 1-fasa dengan yang lainnya mempunyai beda fasa sebesar 120° listrik.
Secara fisik mempunyai perbedaan sebesar 60°, dan dihubungkan secara bintang Y, wye atau segitiga delta, Δ, D.
2.9.1Hubungan Bintang Y, wye
Pada hubungan bintang Y, wye, ujung-ujung tiap fasa dihubungkan menjadi satu dan menjadi titik netral atau titik bintang. Tegangan antara dua
terminal dari tiga terminal a–b–c mempunyai besar magnitude dan beda fasa yang berbeda dengan tegangan tiap terminal terhadap titik netral. Tegangan V
a
, V
b
dan V
c
disebut tegangan “fasa” atau V
f
.
Gambar 2.24 Hubungan bintang Y, wye
Sumber: Dunia listrik.com, 2010
Adanya titik netral maka besaran tegangan fasa dihitung terhadap titik netralnya, juga membentuk sistem tegangan 3 fasa yang seimbang dengan
magnitudenya akar 3 dikali magnitude dari tegangan fasa.
Vline = akar 3 Vfasa = 1,73Vfasa
Sedangkan arus yang mengalir pada semua fasa mempunyai nilai yang sama,
ILine = Ifasa Ia = Ib = Ic
II-32
commit to user
2.9.2Hubungan Segitiga
Pada hubungan segitiga delta, Δ, D ketiga fasa saling dihubungkan sehingga membentuk hubungan segitiga 3 fasa.
Gambar 2.25 Hubungan segitiga
Sumber: Dunia listrik.com, 2010
Tidak adanya titik netral, maka besarnya tegangan saluran dihitung antar fasa, karena tegangan saluran dan tegangan fasa mempunyai besar magnitude
yang sama, maka:
Vline = Vfasa
Tetapi arus saluran dan arus fasa tidak sama dan hubungan antara kedua arus tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan hukum Kirchoff, sehingga:
Iline = akar 3 Ifasa = 1,73Ifasa
2.10 METODE FAST