Sensor Arus IC 339 TINJAUAN TEORITIS

2.3.7 Konstanta Dan Variabel

Konstanta dan variable merupakan sebuah tempat untuk menyimpan data yang berada di dalam memori.Konstanta berisi data yang nilainya tetap dan tidak dapat diubah selama program dijalankan, sedangkan variable berisi data yang bisa berubah nilainya pada saat program dijalankan.

2.4. Sensor Arus

Sensor arus adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik.Sensor arus ini menggunakan metode Hall Effect Sensor. Hall Effect Sensor merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi medan magnet. Gambar 2.5.Sensor arus ACS712 Hall Effect Sensor akan menghasilkan sebuah tegangan yang proporsional dengan kekuatan medan magnet yang diterima oleh sensor tersebut. Pendeteksian perubahan kekuatan medan magnet cukup mudah dan tidak memerlukan apapun selain sebuah inductor yang berfungsi sebagai sensornya. Kelemahan dari detector dengan menggunakan induktor adalah kekuatan medan magnet yang statis kekuatan medan magnetnya tidak berubah tidak dapat dideteksi. Oleh sebab itu diperlukan cara yang lain untuk mendeteksinya yaitu dengan sensor yang dinamakan dengan ‘hall effect’ sensor. Sensor ini terdiri dari sebuah lapisan silikon yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik. Dengan metode ini arus Universitas Sumatera Utara yang dilewatkan akan terbaca pada fungsi besaran tegangan berbentuk gelombang sinusoidal. Tabel 2.4. Keterangan gambar sensor arus ACS712 NO. Nama Keterangn 1 dan 2 IP+ Masukan arus 3 dan 4 IP- Keluaran Arus 5 GND Ground 6 N.C Terminal untuk kapasitor eksternal, untuk menentukan bandwidth 7 VOUT Keluaran Tegangan Analog 8 VCC Power Supplay 5 V Universitas Sumatera Utara Gambar 2.6 . Diagram blok dari IC ACS712 . Berikut ini adalah karakteristik dari sensor suhu ACS712. 1. Memiliki sinyal analog dengan sinyal-ganguan rendah low-noise 2. Ber-bandwidth 80 kHz 3. Total output error 1.5 pada Ta = 25°C 4. Memiliki resistansi dalam 1.2 mΩ 5. Tegangan sumber operasi tunggal 5.0V 6. Sensitivitas keluaran: 66 sd 185 mVA 7. Tegangan keluaran proporsional terhadap arus AC ataupun DC 8. Fabrikasi kalibrasi 9. Tegangan offset keluaran yang sangat stabil 10. Hysterisis akibat medan magnet mendekati nol 11. Rasio keluaran sesuai tegangan sumber

2.5. Sensor Tegangan

Sensor tegangan berupa sebuah transformer step-down pada umumnya besar transformer ialah 1 Ampere.Keluaran dari sensor ini berupa tegangan berbentuk gelombangsinusoidal. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.7. Sensor tegangan dan pengkondisi sinyal Dari transformator tegangan yang dikonversi tegangan 220V menjadi 4,5Vkemudian sinyal disearahkan dengan penyearah gelombang penuh.Kalibrasitegangan dilakukan dengan menempatkan resistor variable 50k sehingga teganganyang dihasilkan dapat diatur, pada ujung rangkaian dipasang sebuah filter kapasitoruntuk menghasilkan tegangan DC murni yang kompatibel terhadap tegangan yangdibutuhkan oleh ADC. 2.6.Detektor Fasa Sebuah detektor fasa PSD menghasilkan tegangan output yang tergantung pada hubungan fase antara kedua sinyal input. Jika dua sinyal, dalam fase pada frekuensi yang sama persis, yang dicampur dalam mixer dioda-cincin konvensional dengan port output dc-digabungkan, salah satu produk adalah arus searah 0 Hertz. Jika hubungan fase antara sinyal perubahan, perubahan tegangan output dc mixer itu. Dengan kedua sinyal dalam fase, output paling banyak positifnya, dengan sinyal 180° keluar dari fase, output paling banyak negatif. Ketika perbedaan fasa 90° ,Sinyal dikatakan dalam quadrature, output adalah 0 V.Detektor fasa yang paling umum digunakan sederhana hanya satu OR-exclusive XOR gerbang logika. Sirkuit ini memberikan logika 1 keluaran hanya bila salah satu masukan adalah pada logika 1, jika kedua input yang sama, output adalah logika 0. hampir dalam fase, output akan rendah sepanjang waktu, dan nilai rata- rata akan disaring yang dekat dengan tingkat logika 0. Jika A dan B hampir di fase berlawanan, output akan menjadi tinggi hampir sepanjang waktu, dan tegangan rata-rata akan mendekati logika 1. sirkuit ini sangat mirip dengan mixer. Bahkan, Universitas Sumatera Utara sirkuit internal ECL gerbang XOR merupakan rangkaian transistor yang sama ditemukan di MC1496 dan mixer yang sama, dengan beberapa tingkat ditambahkan pergeseran. Seperti detektor fasa lain sederhana, menghasilkan output cyclic, tetapi karena masukan sinyal gelombang persegi, sehingga menghasilkan sinyal keluaran segitiga. Untuk mencapai keadaaan sirkuit full output-voltage range ini, penting bahwa referensi dan VCO sinyal diterapkan beroperasi dengan siklus kerja 50. 2.7.Display LCD LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai banyak digunakan.Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari penampil CRT Cathode Ray Tube yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan manusia sebagai penampil gambar text baik monokrom hitam dan putih, maupun yang berwarna.Teknologi LCD memberikan lebih keuntungan dibandingkan dengan teknologi CRT, karena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan sebelum transistor ditemukan. Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT adalah komsusmsi daya yang relatif kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD. LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang menampilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah : Universitas Sumatera Utara 1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan. 2. Mudah dihubungkan dengan port IO karena hanya menggunakan 8 bit data dan 3 bit control. 3. Ukuran modul yang proporsional 4. Daya yang digunakan relatif sangat kecil. Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD, mulai jenis LCD biasa, Passive- Matrix LCD PMLCD, hingga Thin-Film Transistor Active-Matrix LCD TFT- AMLCD.Kemampuan LCD juga telah ditinggkatkan, dari yang monokrom hingga yang mampu menampilkan ribuan warna. Gambar 2.7. Bentuk fisik LCD 16X2 Untuk rangkaian interfacing, LCD 16×2 tidak banyak memerlukan komponen pendukung.Hanya diperlukan satu variable resistor untuk memberi tegangan kontras pada matriks LCD.Dengan menggunakan CodeVision AVR, pemrograman untuk menampilkan karakter atau string ke LCD 16×2 sangat mudah karena didukung library yang telah disediakan oleh CodeVision AVR itu sendiri.Kita tidak harus memahami karakteristik LCD secara mendalam, perintah tulis dan inisialisasi sudah disediakan oleh library dari CodeVision AVR. Universitas Sumatera Utara Konfigurasi pin dari LCD ditunjukkan pada Gambar dibawah ini Gambar 2.8. Konfigurasi pin LCD Modul LCD memiliki karakteristik sebagai berikut: 1. Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan. 2. Setiap huruf terdiri dari 5x7 dot-matrix cursor. 3. Terdapat 192 macam karakter. 4. Terdapat 80 x 8 bit display RAM maksimal 80 karakter. 5. . Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit. 6. Dibangun dengan osilator lokal. 7. Satu sumber tegangan 5 volt. 8. Otomatis reset saat tegangan dihidupkan. 9. Bekerja pada suhu 0oC sampai 55oC. 2.8.Komponen-komponen pendukung 2.8.1. Resistor resistor adalah salah satu komponen elekronika yang berfungsi sebagai penahan arus yang mengalir dalam suatu rangkaian dan berupa terminal dua komponen elektronik yang menghasilkan tegangan pada terminal yang sebanding Universitas Sumatera Utara dengan arus listrik yang melewatinya sesuai dengan hukum Ohm V = IR. Sebuah resistor tidak memiliki kutub positif dan negatif, tapi memiliki karakteristik utama yaitu resistensi, toleransi, tegangan kerja maksimum dan power rating. Karakteristik lainnya meliputi koefisien temperatur, kebisingan, dan induktansi. Ohm yang dilambangkan dengan simbol ΩOmega merupakan satuan resistansi dari sebuah resistor yang bersifat resistif. Fungsi resistoradalah sebagai pengatur dalam membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian.Dengan adanya resistor menyebabkan arus listrik dapat disalurkan sesuai dengan kebutuhan. Adapun fungsi resistor secara lengkap adalah sebagai berikut : 1. Berfungsi untuk menahan sebagian arus listrik agar sesuai dengan kebutuhan suatu rangkaian elektronika. 2. Berfungsi untuk menurunkan tegangan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh rangkaian elektronika. 3. Berfungsi untuk membagi tegangan. 4. Berfungsi untuk membangkitkan frekuensi tinggi dan frekuensi rendah dengan bantuan transistor daan kondensator kapasitor. Karakteristik utama resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Sementara itu, karakteristik lainnya adalah koefisien suhu, derau listrik noise dan induktansi. Resistor juga dapat kita integrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit, bahkan bisa juga menggunakan sirkuit terpadu.Ukuran dan letak kaki resistor tergantung pada desain sirkuit itu sendiri, daya resistor yang dihasilkan juga harus sesuai dengan kebutuhan agar rangkaian tidak terbakar. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.8. Resistor karbon Tabel 2.4. Kode warna Resistor Warna Gelang 1 Gelang 2 Gelang 3 Gelang 4 Hitam 1 Coklat 1 1 10 Merah 2 2 100 Orange 3 3 1000 Kuning 4 4 10000 Hijau 5 5 100000 Biru 6 6 1000000 Ungu 7 7 10000000 Abu-abu 8 8 100000000 Putih 9 9 1000000000 Perak 0,1 10 Emas 0,01 5 Tanpa warna 20 Universitas Sumatera Utara

2.8.2. Kapasitor

Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi untuk menyimpan arus listrik dalam bentuk muatan, selain itu kapasitor juga dapat digunakan sebagai penyaring frekuensi.Kapasitas untuk menyimpan kemampuan kapasitor dalam muatan listrik disebut Farad F sedangkan simbol dari kapasitor adalah C kapasitor. sebuah kapasitor pada dasarnya terbuat dari dua buah lempengan logam yang saling sejajar satu sama lain dan diantara kedua logam tersebut terdapat bahan isolator yang sering disebut dielektrik. Bahan dielektrik tersebut dapat mempengaruhi nilai dari kapasitansi kapasitor tersebut.adapun bahan dielektrik yang paling sering dipakai adalah keramik, kertas, udara, metal film dan lain-lain. Kapasitor sering juga disebut sebagai kondensator.Kondensator diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung.Sedangkan jenis yang satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih rendah, tidak mempunyai kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan berbentuk bulat pipih berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau kancing baju yang sering disebut kapasitor capacitor. Kapasitor memiliki berbagai macam bentuk dan ukuran, tergantung dari kapasitas, tegangan kerja, dan lain sebagainya. Suatu kapasitor mempunyai satuan yaitu Farad F, yang menemukan adalah Michael Faraday1791-1867 pada dasarnya kapasitor dibagi menjadi 2 bagian yaitu kapasitor Polar dan Non Polar, berikut penjelasanya : 1. Kapasitor Polar adalah kapasitor yang kedua kutubnya mempunyai polaritas Universitas Sumatera Utara positif dan negatif, biasanya kapasitor Polar bahan dielektriknya terbuat dari elketrolit dan biasanya kapasitor ini mempnyai nilai kapasitansi yang besar dibandingkan dengan kapasitor yang menggunakan bahan dielektrik kertas atau mika atau keramik. 2. Kapasitor Non Polar adalah kapasitor yang yang pada kutubnya tidak mempunyai polaritas artinya pada kutup kutupnya dapat dipakai secara berbalik. biasanya kapasitor ini mempunyai nilai kapasitansi yang kecil dan bahan dielektriknya terbuat dari keramik, mika dll.Satuan-satuan yang sering dipakai untuk kapasitor adalah : 1 Farad = 1.000.000 µF mikro Farad. 1 µFarad = 1.000 nF nano Farad. 1 nFarad = 1.000 pF piko Farad. Sifat dasar sebuah kapasitor adalah dapat menyimpan muatan listrik, dan kapasitor juga mempunyai sifat tidak dapat dilalui arus DC direct Current dan dapat dilalui arus AC alternating current dan juga dapat berfungsi sebagai impedansi resistansi yang nilainya tergantung dari frekuensi yang diberikan. kapasitor berdasarkan nilai kapasitansinya dibagi menjadi 2 bagian: a kapasitor tetap adalah seperti yang telah saya jelaskan diatas. b kapasitor variable adalah kapasitor yang dapat diubah nilainya. Biasanya kapasitor ini digunakan sebagai tuning pada sebuah radio. Ada 2 macam kapasitor variable yaitu varco variable Capacitor dengan inti udara dan varaktor dioda varaktor. Pada dasarnya varaktor adalah sebuah Dioda tetapi dipasang terbalik, dioda varaktor dapat mengubah kapasitansi dengan memberikan Universitas Sumatera Utara tegangan reverse kepada ujung anoda dan katodanya. Biasanya varaktor digunakan sebagai tuning pada radio digital dengan fasilitas auto search.

2.8.2.1. Fungsi Kapasitor

Fungsi kapasitor pada rangkaian elektronika biasanya adalah sebagai berikut: 1. Kapasitor sebagai kopling, dilihat dari sifat dasar kapasitor yaitu dapat dilalui arus ac dan tidak dapat dilalui arus dc dapat dimanfaatkan untuk memisahkan 2 buah rangkaian yang saling tidak berhubungan secara dc tetapi masih berhubungan secara acsignal, artinya sebuah kapasitor berfungsi sebagai kopling atau penghubng antara 2 rangkaian yang berbeda. 2. Kapasitor berfungsi sebagai filter pada sebuah rangkaian power supply, yang saya maksud disini adalah kapasitor sebagai ripple filter, disini sifat dasar kapasitor yaitu dapat menyimpan muatan listrik yang berfungsi untuk memotong teganganripple. 3.Kapasitor sebagai penggeser fasa. 4. Kapasitor sebagai pembangkit frekuensi pada rangkaian oscilator. 5. Kapasitor digunakan juga untuk mencegah percikan bunga api pada sebuah saklar. Namun kebiasaan dan kondisi serta artikulasi bahasa setiap negara tergantung pada masyarakat yang lebih sering menyebutkannya. Kini kebiasaan orang tersebut hanya menyebutkan salah satu nama yang paling dominan digunakan atau lebih sering didengar. Pada masa kini, kondensator sering disebut kapasitor capacitor ataupun sebaliknya yang pada ilmu elektronika disingkat dengan huruf C.Satuan dalam kondensator disebut Farad. Universitas Sumatera Utara Adapun cara memperluas kapasitor atau kondensator dengan jalan: 1. Menyusunnya berlapis-lapis. 2. Memperluas permukaan variabel 3. Memakai bahan dengan daya tembus besar Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan energi listrik.Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator.Sedangkan bahan yang digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik.Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energy listrik disimpan pada tiap elektrodanya.Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap - tiap kapasitor adalah dielektriknya.

2.9. IC 339

IC lm 339 yaitu IC yang mempunya fungsi khusus sebagai komparator pembanding tegangan , beserta rangkaian dalamnya. Fungsinya membandingkan tegangan input, di input “+” dan input “-” hasilnya akan ditampilkan di “output”. Gambar 2.9. IC comparator LM 339 Universitas Sumatera Utara Berikut adalah penjelasan dari ic yang lebih detail yaitu : Gambar 2.10.pin out LM 339 Dalam ic lm 339 terdapat 4 buah comparator tegangan apa itu komparator nanti akan kita bahas berikutnya . setiap komparator selalu ada 3 buah pin atau kaki. yaitu kaki “input +”, input “-” dan “output”.jika dikupas lebih dalam lagi setiap set komparator terbentuk dari kumpulan transistor, dioda dan komponen lain yang terangkai sehingga terbentuk fungsi tertentu, yatu sebagai komparator tegangan. Universitas Sumatera Utara

BAB 3 RANCANGAN SISTEM

3.1.Rangkaian Perangkat Keras Hardware Dalam tahap perancanganperangkat keras ini, akan dilakukan perancangan fisik dari sensor dan perancangan PCB dari rangkaian. Untuk perancangan PCB, akan dibuat sebuah rangkaian yang memiliki fitur-fitur yang diperlukan dalam menjalankan sistem ini. 3.1.1 Perancangan Sensor arus Rangkaian ini berfungsi untuk mendeteksi besar arus sekaligus fasa tersebut. Rancangan ini menggunakan sensor efek holl yang berupa modul yaitu ACS712, sensor memberikan output tegangan yang ekivalen dengan besar arus. Output dari sensor diberikan pada masukan ditektor pada fasa.Rangkaian sensor arus ditunjukkan pada gambar 3.1 berikut ini : ACS712 Sensor arus 100uF25V 10k 100k470k 1n2 - + LM324 100K - + 100K Gambar 3.1. Rangkaian Sensor Arus Jenis penguat yang digunakan pada pengolah sinyal arus diatas merupakan penguat non inverting.Hall Effect Sensor akan menghasilkan sebuah tegangan yang proporsionaldengan kekuatan medan magnet yang diterima oleh sensor tersebut. Pendeteksianperubahan kekuatan medan magnet cukup mudah dan tidak Universitas Sumatera Utara