RANCANG BANGUN PROTOTYPE ALAT PENDETEKSI ARUS MELALUI LAYANAN PESAN SINGKAT (SMS) SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER

(1)

ABSTRAK

RANCANG BANGUN PROTOTYPE ALAT PENDETEKSI ARUS MELALUI LAYANAN PESAN SINGKAT (SMS) SECARA OTOMATIS BERBASIS

MIKROKONTROLLER

Oleh FAJAR ARDIAN

Transformator merupakan peralatan yang sangat penting dalam penyaluran tenaga listrik. Kenaikan beban pada transformator dapat menyebabkan nilai arusnya ikut bertambah. Kerusakan transformator disebabkan arus berlebih yang tidak terdeteksi. Kerusakan bisa dihindari apabila pengguna mengetahui bahwa transformator telah mencapai arus yang tidak diizinkan.

Tujuan dari tugas akhir ini adalah membuat alat yang mampu membaca besar nilai arus listrik AC dan kemudian mengirim informasi nilai arus listrik pada objek yang diukur melalui layanan pesan singkat secara otomatis ke nomor tujuan. Alat ini menggunakan transformator arus untuk pengukuran arus listrik AC, pengkondisi sinyal untuk merubah dari tegangan AC ke tegangan DC, mikrokontroller sebagai pengendali utama, dan modem GSM berfasilitas AT Command sebagai pengirim SMS.

Hasil dari pembuatan alat ini adalah dapat memberikan informasi nilai arus listrik AC dari jarak jauh melalui layanan pesan singkat ke nomor handphone tujuan secara otomatis apabila nilai arus objek yang diukur sudah melebihi batas arus yang telah ditentukan.

Kata kunci : Arus Listrik, Transformator Arus, Modem GSM, Layanan Pesan Singkat (SMS).


(2)

ABSTRACT

PROTOTYPE DESIGN OF CURRENT DETECTOR DEVICE VIA SHORT MESSAGE SERVICE (SMS) AUTOMATICALLY BASED

MICROCONTROLLER By

FAJAR ARDIAN

Transformer is a very important device in electric power distributions. The increase of load on the transformer can cause the value of the rising current. It caused by overcurrent that was not detected. It could have been avoided if the user know the transformer has reached electric current that is not allowed.

The purpose of this final project is to create a device that is able to read AC current value, and then send the information value of the electric current on the object to be measured in a short message service automatically to the destination phone number. This device uses a current transformer for AC current measurement, signal conditioning to convert AC voltage to DC voltage, microcontroller as the main controller, and GSM modem as SMS sender.

The result of creating this device is to provide information about the value of the AC electric current from a distance via a short message service automatically to the destination phone number when the electric current value of the object being measured has exceeded a predetermined limit.

Key words : Electric Current, Current Transformer, GSM Modem, Short Message Service (SMS).


(3)

RANCANG BANGUN

PROTOTYPE

ALAT PENDETEKSI ARUS

MELALUI LAYANAN PESAN SINGKAT (SMS) SECARA

OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER

Oleh

FAJAR ARDIAN

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar

SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Lampung

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2014


(4)

(5)

(6)

(7)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Penulis dilahirkan di kota Bandar Lampung pada tanggal 3 Februari 1991, sebagai anak ketiga dari empat bersaudara, dari Bapak Drs. Soegiarto dan Ibu Susana Sri Kawuri, S.Pd. Penulis memasuki dunia pendidikan Taman Kanak-kanak di TK Al - Azhar, Sekolah Dasar (SD) di SD Al - Azhar Bandar Lampung, Sekolah Menengah Pertama (SMP) di SMP Negeri 2 Bandar Lampung, Sekolah Menengah Atas (SMA) di SMA Negeri 2 Bandar Lampung dan lulus tahun 2008.

Tahun 2008, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur Ujian Mandiri (UM). Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di Lembaga Kemahasiswaan yang ada di Jurusan Teknik Elektro yaitu Himatro (Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro) sebagai anggota Departemen Sosial Ekonomi (2009 – 2010), anggota Departemen Informasi dan Komunikasi (2010 – 2011).

Penulis melaksanakan Kerja Praktik (KP) selama 2 bulan yakni pada tanggal 3 September sampai 31 Oktober 2012 di P.T. Pupuk Sriwidjaja Palembang dan menyelesaikan laporan KP dengan judul: “Sistem Koordinasi Antara Over Current Relay Type MIF II dengan Vacuum Circuit Breaker Pada Prime Feeder Pabrik Pusri IV”.


(8)

(9)

! " #

! " #

! " #

! " #

" # " #" # " #

$% & ' " # ( )% $%$% & '& ' " # (" # ( )%)% $% & ' " # ( )% $ & ' " # ( )% $ & ' " $ & ' " # ( )% $ & ' " $ & ' " # ( )% $ & ' " $ & ' " # ( )% $ & ' " #(

#(#(

#( )%)%)%)% """" $$$$ & ' " # * )%

& ' " # *& ' " # * )%)% & ' " # * )%

+ , " #

+ , " #

+ , " #

+ , " #

-%%%%

. " # , '"

. " # , '"

. " # , '"

. " # , '"

/ . $% / . $% / . $%

/ . $% & ' " #& ' " #& ' " #& ' " #

' # " # $%

'' ## " #" # $%$%

' # " # $%

& ' " # # " #

& ' " #& ' " # ## " #" #

& ' " # # " #

$% & ' " # & & & % $%$% & ' " #& ' " # && && && %% $% & ' " # & & & %

/ & / & / & / & 0000 &&&& &&&& 1 1 &

1 1 & 1 1 & 1 1 & 2222

3 33


(10)

iii

SANWACANA

Assalamu’alaikum Wr . Wb

Puji syukur saya panjatkan kepada Sang Pencipta alam ini Allah SWT, karena berkat rahmat dan berkah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Sholawat serta salam senantiasa tercurah kepada Nabi Muhammad SAW sang penutup Nabi dan Rasul, kepada keluarga, para sahabat dan pengikutnya yang senantiasa setia sampai akhir zaman.

Skripsi yang berjudul “ RANCANG BANGUN PROTOTYPE ALAT PENDETEKSI ARUS MELALUI LAYANAN PESAN SINGKAT (SMS) SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER “ sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Selama proses pengerjaan skripsi ini, tak lupa penulis sampaikan penghargaan dan rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi dan menyusun laporan ini sehingga dapat terselesaikan dengan baik dan tepat waktu, khususnya kepada :


(11)

iv

1. Kedua Orang tua kandungku, Ayahanda Drs. Soegiarto dan Ibunda Susana Sri Kawuri, S.Pd, yang selalu senantiasa memberikan do‘a, kasih sayang, motivasi, serta dukungannya ;

2. Saudara kandungku Harmoko, S.Kel., M.Si., Adi Nugroho, S.Pi., dan Ary Ramadhan yang selalu memberikan dukungan dalam menjalani hidup baik secara materi, moral, maupun spiritual ;

3. Bapak Prof. Suharno, P.hD. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung ;

4. Bapak Agus Trisanto, Ph.D. selaku ketua jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung ;

5. Bapak Ir. Noer Soedjarwanto, M.T. selaku Dosen Pembimbing utama Tugas Akhir ;

6. Bapak M Komarudin, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing pendamping Tugas Akhir ;

7. Ibu Dr. Eng. Endah Komalasari, S.T., M.T. selaku Dosen Penguji utama Tugas Akhir ;

8. Bapak Ageng Sadnowo Repelianto, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik ;

9. Bapak serta ibu dosen Jurusan Teknik Elektro atas bimbingan dan ilmu pengetahuan yang telah diberikan ;

10. Mbak Dian Restiningsih (Mbak Ning) dan jajaran staff administrasi Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung ;


(12)

v

11. Shenta Roseheart Josephine, seseorang yang selalu memberikan dukungan, do’a, dan motivasi untuk menjadi yang terbaik dengan penuh kesabaran dan kasih sayang ; 12.Teman - teman di Lab. Terpadu Teknik Elektro (Adam, Novia, Ridholf,

Aryanto, Firman, Ridho, Rahmat, Ijonk, Arif, Nadhir, Bayu, Sigit, Adi, Edo, Giri, Yuday, Kang Eko dll) atas kebersamaan dalam canda dan tawa untuk mengisi malam - malam di Lab.

13.Teman – teman Loreng Hitam (Adam, Rizky, Komed, Dana, Bambang) atas kebersamaan menyalurkan kesukaan terhadap dunia musik semasa kuliah ; 14.Sahabat seperjuangan skuadron 2008 Elektro Unila yang sangat luar biasa ; 15.Serta pihak - pihak yang yang telah membantu ;

16.Almamater tercinta, atas kisah hidup yang penulis dapatkan semasa kuliah.

Semoga Allah SWT senantiasa memberikan rahmat dan hidayah-Nya, serta mencatat kebaikan kita menjadi suatu nilai ibadah, Amin.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak terlepas dari kesalahan dan jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu masukan serta saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan demi perbaikan dimasa yang akan datang. Akhirnya, semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Bandar Lampung, 10 Desember 2014 Penulis


(13)

DAFTAR ISI

COVER

ABSTRAK

DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR

DAFTAR TABEL

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ... 1

B. Tujuan ... 2

C. Manfaat ... 2

D. Rumusan Masalah ... 3

E. Batasan Masalah ... 3

F. Hipotesis ... 4

G. Sistematika Penulisan ... 4

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Transformator ... 6

A.1. Prinsip kerja transformator ... 6

A.2. Bagian utama transformator ... 7

A.3. Rugi - rugi pada transformator ... 10


(14)

A.3.2 Rugi Besi ... 10

A.3.3 Fluks bocor ... 11

B. Tranformator Arus ... 12

B.1. Fungsi Transformator Arus ... 12

B.2. Prinsip Kerja Transformator Arus... 12

B.3. Klasifikasi Transformator Arus ... 13

B.4. Bagian – bagian Transformator Arus ... 16

B.5. Hubungan dari Transformator Arus ... 16

B.6. Data Pengenal Transformator Arus ... 17

C. Kerapatan Fluks Magnet ... 19

D. Pengkondisian Sinyal ... 20

C.1. Rangkaian Penstabil Tegangan ... 20

C.2. Clamper ... 21

C.3. Rangkaian Dioda Tidak Seimbang ... 21

III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat . ... 24

B. Alat dan Bahan. ... 24

C. Metode Penelitian... 25

C.1. Mikrokontroller ... 25

C.1.1. Arsitektur Mikrokontroler ... 26

C.1.2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ... 27

C.1.3. Memori Mikrokontroler ... 30


(15)

C.1.5. Analog to Digital Converter (ADC) ... 32

C.2. Cara Kerja SMS ... 33

C.3. Perintah AT Comand ... 34

C.3.1. Perintah kirim SMS ... 35

C.4. Perancangan Alat ... 36

C.5. Perancangan program ... 38

C.6. Pembuatan Alat ... 39

C.7. Pengujian Alat ... 39

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Perancangan ... 43

1. Spesifikasi Alat ... 43

2. Pengujian Komponen ... 44

2.1. Pengujian Current Transformer ... 44

2.2. Pengujian Rangkaian Pengkondisi Sinyal ... 46

2.3. Pengujian Mikrokontroler ... 49

2.4. Pengujian Modem GSM ... 55

3. Perancangan Alat ... 62

3.1. Perancangan Current Transformer dengan Rangkaian Pengkondisi Sinyal ... 62

3.2. Perancangan Mikrokontroler dengan LCD ... 65

3.3. Perancangan Mikrokontroler dengan Modem GSM ... 67

3.4. Perancangan Keseluruhan Alat ... 78


(16)

4.1. Kalibrasi ... 79 4.2. Pengambilan Data ... 79 B. Pembahasan ... 87

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ... 92 B. Saran ... 92

DAFTAR PUSTAKA


(17)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prinsip kerja transformator ... 7

Gambar 2.2 Skematik Rangkaian Penstabil Tegangan ... 20

Gambar 2.3 Proses Clamper ... 22

Gambar 2.4 Rangkaian resistor kembalinya DC ... 23

Gambar 3.1 Pin Mikrokrontroler ATMega8535 ... 27

Gambar 3.2 Blok Diagram Cara Kerja SMS ... 34

Gambar 3.3 Prinsip kerja pengiriman SMS menggunakan Modem ... 35

Gambar 3.4 Blok Diagram Alir Sistem ... 39

Gambar 3.5 Diagram alir penelitian ... 41

Gambar 3.6 Diagram alir kerja system ... 42

Gambar 4.1 Rangkaian Skematik Keseluruhan Alat ... 43

Gambar 4.2 Current Transformer ... 45

Gambar 4.3 Gambar Rangkaian Penstabil Tegangan ... 46


(18)

Gambar 4.5 Bagian – Bagian Rangkaian Pengkondisi Sinyal ... 48

Gambar 4.6 Pengujian Modul Mikrokontroler ATMega8535 ... 55

Gambar 4.7 Tampilan awal HyperTerminal for Windows7 ... 56

Gambar 4.8 Tampilan software setelah mengisi nama negara dan kode area 56

Gambar 4.9 Mengisi nama koneksi modem ... 57

Gambar 4.10 Memilih Connect using ... 57

Gambar 4.11 Menentukan Bits per second, Data bits, dan Flow control ... 58

Gambar 4.12 Perintah AT Command bagian pertama ... 59

Gambar 4.13 Perintah AT Command bagian kedua ... 59

Gambar 4.14 Merubah Baudrate pada modem ... 60

Gambar 4.15 Tampilan menu Properties ... 60

Gambar 4.16 Tampilan menu Configure pada Properties ... 61

Gambar 4.17 Perintah AT&W ... 61

Gambar 4.18 Perancangan Current Transformer dengan Rangkaian Pengkondisi Sinyal ... 62

Gambar 4.19 Grafik hubungan antara arusdan tegangan pada current transformer dengan tegangan pada rangkaian pengkondisi sinyal ... 64

Gambar 4.20 Hasil Perancangan Mikrokontroler dengan LCD ... 66

Gambar 4.21 Koneksi Modem GSM ke Mikrokontroler ... 67


(19)

Gambar 4.23 Screenshot isi SMS dari modem ke nomor handphone operator

085279663334 ... 76 Gambar 4.24 Screenshot isi SMS dari modem ke nomor handphone operator

087782665333 ... 77 Gambar 4.25 Screenshot isi SMS dari modem ke nomor handphone operator

085768481333 ... 77 Gambar 4.26 Perancangan keseluruhan alat ... 78

Gambar 4.27 Screenshot isi SMS berupa besar nilai arus ke nomor

085279663334 ... 83 Gambar 4.28 Screenshot isi SMS berupa besar nilai arus ke nomor


(20)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kelas Ketelitian Current Transformer ... 19

Tabel 3.1 Fungsi pin mikrokontroler ... 27

Tabel 3.2 Pengaturan sumber clock ... 31

Tabel 4.1 Nilai output dari Current Transformer ... 45

Tabel 4.2 Tabel pengujian Rangkaian Penstabil Tegangan ... 46

Tabel 4.3 Hasil pengujian Current Transformer dengan Rangkaian Pengkondisi Sinyal ... 63

Tabel 4.4 UjiKecepatan SMS masing – masing nomor telepon pada modem 73

Tabel 4.5 Kecepatan pengiriman SMS dari alat dengan nomor telepon 085279663334 ke 3 buah nomor tujuan berbeda saat uji SMS ... 74

Tabel 4.6 Membandingkan data alat dan Clamp Meter ... 79

Tabel 4.7 Data hasil pengujian alat ... 79

Tabel 4.8 Pengujian respon SMS alat ... 81 Tabel 4.9 Hasil pengujian interval waktu pengiriman SMS oleh alat pada tanggal

27 Oktober 2014 pukul 05.47 WIB saat arus terbaca sebesar 2,836 A 84 Tabel 4.10 Hasil pengujian interval waktu pengiriman SMS oleh alat pada tanggal


(21)

27 Oktober 2014 pukul 11.17 WIB saat arus terbaca sebesar 2,836 A 85 Tabel 4.11 Hasil pengujian interval waktu pengiriman SMS oleh alat pada tanggal

27 Oktober 2014 pukul 18.00 WIB saat arus terbaca sebesar 3,423 A 85 Tabel 4.12 Hasil pengujian interval waktu pengiriman SMS oleh alat pada tanggal


(22)

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Salah satu peralatan yang sangat penting pada bagian distribusi yaitu

transformator distribusi. Transformator distribusi berfungsi untuk mengubah tenaga atau daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya, dan kemudian disalurkan ke konsumen. Karena transformator merupakan peralatan yang sangat penting dalam penyaluran tenaga listrik, maka diusahakan agar peralatan ini berusia panjang dan dapat lebih lama dipergunakan. Gangguan pada transformator distribusi dapat menyebabkan putusnya penyaluran listrik ke konsumen, kebakaran, dan kerugian materil baik itu pihak konsumen maupun di pihak produsen energi listrik itu sendiri. Salah satu penyebab kerusakan transformator adalah arus yang mengalir pada transformator melebihi dari nilai ratingnya.

Kerusakan yang diakibatkan arus berlebih yang mengalir pada transformator

sebenarnya dapat dihindari apabila mampu mencegah arus transformator melebihi arus settingnya. Oleh karena itu, pembuatan alat pendeteksi arus pada transformator secara otomatis melalui layanan pesan singkat dapat menjadi suatu alternatif yang dapat mempermudah dalam mengetahui arus pada transformator sehingga dapat menghindari kerusakan transformator distribusi.


(23)

2

Akan tetapi untuk pengujiannya belum bisa untuk keadaan sesungguhnya karena keterbatasan, maka bentuk prototype menjadi pilihan.

Berdasarkan penelitian sebelumnya oleh Subkhi Abdul Aziz yang berjudul “Analisis Kualitas Minyak Transformator Daya 25 kVA Berdasarkan Data Citra Kamera Termal dan Data Hasil Uji Gas Chromatograph”, ketika transformator bertambah bebannya maka panasnya ikut bertambah. Daya

adalah nilai tegangan dikalikan nilai arus listrik [11]. Dengan keadaan tegangan

yang tetap dan daya (watt) yang bertambah, maka besar arus juga ikut bertambah. Oleh karena itu dengan bertambahnya nilai arus, maka suhu transformator juga ikut bertambah. Jika terjadi arus gangguan yang sangat besar, maka tidak menutup kemungkinan suhu transformator menjadi sangat berbahaya untuk keselamatan.

B. Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :

a. Membuat alat untuk membaca nilai arus listrik dengan tampilan digital ;

b. Membuat alat yang dapat memberikan informasi nilai arus yang mengalir

pada objek melalui layanan pesan singkat secara otomatis.

C. Manfaat

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah dengan berhasilnya pembuatan alat pendeteksi arus ini dapat memberikan informasi besar nilai


(24)

3

arus listrik AC yang mengalir pada objek yang diukur secara otomatis ke nomor tujuan pemakai.

D. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari penelitian ini adalah :

1. Bagaimana alat ini dapat mendeteksi arus ?

2. Bagaimana proses alat ini mengirimkan sms ke handphone pengguna ?

E. Batasan Masalah

Beberapa hal yang membatasi masalah dalam pembahasan tugas akhir ini adalah:

1. Hanya mendeteksi arus listrik AC ;

2. Menggunakan transformator arus (Current Transformer) untuk

pengukuran arus listrik AC ;

3. Arus maksimum yang mampu di deteksi adalah sebesar 5 AAC ;

4. Menggunakan rangkaian pengkondisi sinyal untuk menambah nilai dan

menyearahkan tegangan output Current Transformator agar mudah di

deteksi oleh ADC pada mikrokontroler ;

5. Pengendali yang digunakan adalah mikrokontroler ;

6. Komunikasi antara mikrokontroler dengan Modem GSM menggunakan

kabel RS232 ;

7. Pengiriman SMS menggunakan modem Wavecom GSM ;

8. Nomor telepon yang digunakan pada modem dalam mengirim SMS adalah


(25)

4

F. Hipotesis

Hipotesis dari penelitian ini adalah dengan adanya alat ini dapat membantu memberikan informasi nilai arus yang mengalir pada objek yang diukur secara otomatis melalui layanan pesan singkat sehingga memudahkan bagi penggunanya

G.Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan penulisan dan pemahaman mengenai materi tugas akhir ini, maka sistematika penulisan dibagi menjadi lima bab, yaitu:

BAB I PENDAHULUAN

Memuat latar belakang, tujuan penelitian, manfaat penelitian, rumusan masalah, batasan masalah, hipotesa, dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Memuat teori – teori yang mendukung untuk perancangan alat pendeteksi arus melalui layanan pesan singkat (SMS) secara otomatis berbasis mikrokontroler.

BAB III METODE PENELITIAN

Memuat metode pengerjaan tugas akhir, waktu dan tempat penelitian, jadwal pelaksanaan, alat dan bahan, langkah - langkah pengerjaan yang dilakukan, penentuan spesifikasi sistem, blok diagram alir fungsional serta pengembangannya berikut penjelasan masing - masing bagian blok diagram.


(26)

5

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Memuat perancangan, hasil, dan analisis mengenai alat pendeteksi arus melalui layanan pesan singkat (SMS) secara otomatis berbasis mikrokontroller ATmega8535.

BAB V PENUTUP

Memuat kesimpulan yang diperoleh dan saran - saran untuk pengembangan lebih lanjut.


(27)

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Transformator

Transformator merupakan suatu peralatan listrik yang berfungsi untuk memindahkan dan mengubah tenaga listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya, dengan frekuensi yang sama dan perbandingan transformasi tertentu melalui suatu gandengan magnet. Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis, dimana perbandingan tegangan antara sisi primer dan sisi sekunder berbanding lurus dengan perbandingan

jumlah lilitan dan berbanding terbalik dengan perbandingan arusnya.[1]

Dalam bidang tenaga listrik pemakaian transformator dikelompokkan menjadi:

1. Transformator daya ;

2. Transformator distribusi ;

3. Transformator untuk pengukuran.[18]

A.1. Prinsip Kerja Transformator

Transformator terdiri atas dua buah kumparan, yakni kumparan primer dan kumparan sekunder yang bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektris namun berhubungan secara magnetis melalui jalur yang

memiliki reluktansi (reluctance) rendah. Apabila kumparan primer


(28)

7

balik akan muncul di dalam inti yang dilaminasi, karena kumparan tersebut membentuk jaringan tertutup maka mengalirlah arus primer. Akibat adanya

fluks di kumparan primer, maka pada kumparan primer terjadi induksi (self

induction) dan terjadi pula induksi pada kumparan sekunder karena

pengaruh induksi dari kumparan primer atau disebut sebagai induksi

bersama (mutual induction) yang menyebabkan timbulnya fluks magnet di

kumparan sekunder. Kemudian arus sekunder akan mengalir jika rangkaian sekunder diberikan beban, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan (secara magnetisasi) seperti pada gambar 2.1 dibawah ini.

Gambar 2.1 Prinsip kerja transformator.[2]

A.2. Bagian utama transformator [3]

1. Bagian utama transformator, terdiri dari: a) Inti besi

Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluks yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Terbuat dari lempengan -


(29)

8

lempengan besi tipis yang berisolasi untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh arus pusar atau arus eddy (eddy current).

b) Kumparan transformator

Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan dan kumparan tersebut diisolasi, baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan menggunakan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain. Pada transformator terdapat kumparan primer dan kumparan sekunder. Jika kumparan primer dihubungkan dengan tegangan atau arus bolak - balik maka pada kumparan tersebut timbul fluks yang menimbulkan induksi tegangan. Apabila pada rangkaian sekunder ditutup (pada rangkaian beban) maka mengalir arus pada kumparan tersebut, sehingga kumparan ini berfungsi sebagai alat transformasi tegangan dan arus.

c) Minyak transformator

Sebagian besar dari transformator tenaga memiliki kumparan - kumparan dan inti yang direndam dalam minyak transformator. Terutama digunakan pada transformator - transformator tenaga berkapasitas besar. Karena minyak transformator mempunyai sifat sebagai media pemindah panas (disirkulasi), dan sebagai isolasi (karena memiliki daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.


(30)

9

Minyak transformator harus memenuhi persyaratan, yaitu :

1. Kekuatan isolasi tinggi ;

2. Penyalur panas yang baik dan berat jenis yang kecil,

sehingga partikel - partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat ;

3. Viskositas yang rendah, agar lebih mudah bersirkulasi dan

memiliki kemampuan pendinginan menjadi lebih baik ;

4. Titik nyala yang tinggi dan tidak mudah menguap yang dapat

menimbulkan bahaya. ;

5. Tidak merusak bahan isolasi padat ;

6. Sifat kimia yang stabil.

d) Bushing

Hubungan antara kumparan transformator ke jaringan luar melalui

sebuah bushing. Bushing yaitu sebuah konduktor yang diselubungi

oleh isolator dan berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki transformator.

e) Tangki dan Konservator

Pada umumnya bagian - bagian dari transformator yang terendam minyak transformator berada di dalam tangki. Untuk menampung pemuaian pada minyak transformator, tangki dilengkapi dengan sebuah konservator.


(31)

10

A.3 Rugi - Rugi Pada Transformator

Rugi – rugi pada transformator terdiri dari rugi tembaga (Pcu), rugi besi (Pi), dan fluks bocor.

A.3.1 Rugi Tembaga ( Pcu )

Rugi yang disebabkan arus mengalir pada kawat tembaga yang terjadi pada lilitan sekunder. Arus ini mengalir ketika transformator diberikan beban. Rumus rugi tembaga sebagai berikut :

Pcu = I2 R (2-1)

Keterangan :

Pcu : Rugi Tembaga

I : Arus

R : Hambatan [4]

A.3.2 Rugi Besi ( Pi )

Rugi besi terdiri atas :

a) Rugi histerisis (Ph), yaitu rugi yang disebabkan fluks bolak – balik

pada inti besi yang dinyatakan sebagai berikut :

Ph = Kh f Bmaks (2-2)

Keterangan :

Ph : Rugi histerisis

Kh : konstanta material inti

f : frekuensi (Hz)


(32)

11

b) Rugi arus eddy (Pe) , yaitu rugi yang disebabkan arus pusar pada inti besi.

Dirumuskan sebagai :

Pe = Kh f2 t2 Bmaks (2-3)

Keterangan :

Pe : Rugi arus eddy (W/kg)

Kh : konstanta material inti

f : frekuensi (Hz)

t : ketebalan material (m)

Bmaks : Kerapatan fluks maksimum

Jadi, rugi besi ( rugi inti ) adalah :

Pi = Ph + Pe (2-4)

Rugi histerisis maupun rugi arus eddy bernilai tetap, tidak bergantung pada besarnya beban. [4]

A.3.3 Fluks bocor

Kebocoran fluks terjadi karena ada beberapa fluks yang tidak menembus inti besi dan hanya melewati salah satu kumparan transformator saja. Fluks yang bocor ini akan menghasilkan induktansi diri pada lilitan primer dan sekunder sehingga akan berpengaruh terhadap nilai daya yang disuplai dari sisi primer ke sisi sekunder transformator. [5]


(33)

12

B. Transformator Arus

Transformator arus (Current Transformer) merupakan jenis transformator

yang digunakan untuk pengukuran besar arus listrik.[19] Muatan listrik yang bergerak menghasilkan sebuah arus listrik. Satuan arus listrik adalah ampere, yang didefinisikan sebagai laju pergerakan muatan melewati suatu titik acuan tertentu (menembus suatu bidang acuan tertentu) sebesar satu coulomb perdetik. Besar arusnya sebagai berikut :

= ɸ (2-5)

Keterangan : I : arus listrik dɸ : perubahan fluks dt : perubahan waktu [17]

B.1. Fungsi Transformator Arus

Current Transformer berfungsi untuk :

1. Melakukan pengukuran besar arus listrik AC pada sistem tenaga listrik ;

2. Mengisolasi rangkaian sekunder terhadap rangkaian primer, yaitu

memisahkan instalasi pengukuran dan proteksi dari tegangan tinggi ;

3. Memungkinkan standarisasi rating arus untuk peralatan sisi sekunder.[6]

B.2. Prinsip Kerja Transformator Arus

Pada dasarnya prinsip kerja Current Transformer sama dengan


(34)

13

pada kumparan primer timbul gaya gerak magnet sebesar N1I1. Gaya

gerak magnet ini memproduksi fluks pada inti, kemudian

membangkitkan gaya gerak listrik (GGL) pada kumparan sekunder. Jika terminal kumparan sekunder tertutup, maka pada kumparan sekunder mengalir arus I2, arus ini menimbulkan gaya gerak magnet N1I1 pada kumparan sekunder. Bila transformator tidak mempunyai rugi-rugi (transformator ideal) berlaku persamaan :

N1 x I1 = N2 x I2 (2-6)

Atau

=

(2-7)

Keterangan :

N1 : Jumlah belitan kumparan primer

N2 : Jumlah belitan kumparan sekunder

I1 : Arus kumparan primer

I2 : Arus kumparan sekunder.[19]

B.3 Klasifikasi Transformator Arus

Dalam pemakaian sehari - hari, Current Transformer dibagi menjadi

beberapa jenis. Adapun pembagian jenis Current Transformer adalah

sebagai berikut :

Jenis Current Transformer menurut jumlah lilitan primer, yaitu :

1. Jenis Wound

Biasa digunakan untuk pengukuran pada arus rendah, burden yang


(35)

14

2. Jenis Bar

Konstruksinya mampu menahan arus hubung singkat yang cukup tinggi sehingga memiliki faktor thermis dan dinamis arus hubung singkat yang tinggi.[19]

Jenis Current Transformer menurut jumlah rasio, yaitu :

1. Jenis Rasio Tunggal

Rasio tunggal adalah Current Transformer dengan satu kumparan

primer dan satu kumparan sekunder.

2. Jenis Rasio Ganda

Rasio ganda diperoleh dengan membagi kumparan primer menjadi

beberapa kelompok yang dihubungkan secara seri atau paralel.[19]

Jenis Current Transformer menurut jumlah inti, yaitu :

1. Inti Tunggal

Digunakan apabila sistem membutuhkan salah satu fungsi saja, yaitu untuk pengukuran atau proteksi.

2. Inti Ganda

Digunakan apabila sistem membutuhkan arus untuk pengukuran dan proteksi sekaligus.[19]


(36)

15

Jenis Current Transformer menurut konstruksi isolasi, yaitu :

1. Isolasi Epoksi-Resin

Biasa dipakai hingga tegangan 110 kV. Memiliki kekuatan hubung singkat yang cukup tinggi karena semua belitan tertanam pada bahan isolasi.

2. Isolasi Minyak-Kertas

Isolasi minyak kertas ditempatkan pada kerangka porselen. Untuk tegangan tinggi yang digunakan pada gardu induk dengan pemasangan luar.

3. Isolasi Koaksial

Jenis Current Transformer dengan isolasi koaksial biasa ditemui pada kabel, bushing transformator, atau pada rel daya berisolasi gas SF6.[19]

Jenis Current Transformer menurut tipe pasangan, yaitu :

1. Pasangan dalam (indoor) ;

2. Pasangan luar (outdoor).

Jenis Current Transformer menurut tipe konstruksi, yaitu :

1. Tipe cincin (ring / window type) ;

2. Tipe cor - coran cast resin (mounded castresin type) ; 3. Tipe tanki minyak (oil tank type) ;


(37)

16

B.4 Bagian - bagian dari Transformator Arus

Current Transformer memiliki bagian – bagian sebagai berikut :

1. Bagian atas Current Transformer (transformer head) ;

2. Peredam perlawanan pemuaian minyak (oilresistant expansion bellows)

3. Terminal utama (primary terminals) ;

4. Penjepit (clamps) ;

5. Inti kumparan dengan belitan berisolasi utama (core and coil assembly

with primary winding and main insulation) ;

6. Inti dengan kumparan sekunder (core with secondary windings) ;

7. Tanki (tank) ;

8. Tempat terminal (terminal box) ;

9. Plat untuk pentanahan (earthing plate). [6]

B.5 Hubungan dari Transformator Arus

Umumnya hubungan dari Current Transformer terdiri dari tiga hubungan,

yaitu :

Hubungan Current Transformer.

Hubungan ini terdiri dari sebuah lilitan primer dan sebuah lilitan sekunder, yang mempunyai ratio.

Hubungan Current Transformerdengan dua buah lilitan sekunder.

Hubungan ini terdiri dari sebuah lilitan primer dan dua buah lilitan sekunder yang bekerja masing - masing lilitannya dengan inti ganda


(38)

17

(double core). Satu lilitan sekundernya untuk alat pengaman dan satu sisi

lagi untuk alat - alat pengukur.

Hubungan Current Transformer dengan dua buah lilitan primer dan dua

buah lilitan sekunder.

Hubungan ini terdiri dari dua buah lilitan primer yang sama dan dapat dihubungkan seri atau paralel sedangkan masing - masing lilitan sekunder terpisah. [6]

B.6. Data Pengenal Transformator Arus [19]

Setiap current transformer harus dilengkapi dengan spesifikasi pengenal. Data pengenal current transformer terdiri dari :

1. Arus Primer

Arus pengenal pada sisi primer antara lain adalah 50 A, 150 A, 200 A, 300 A, dan seterusnya.

2. Arus Sekuunder

Arus pengenal pada sisi sekunder biasanya sebesar 5 A, 2 A, atau 1 A. Arus pengenal sekunder sebesar 2 A dan 1 A biasanya digunakan jika kabel penghubung panjang, sehingga sehingga jumlah impedansi meter dengan impedansi kabel lebih besar daripada burden atau jika jumlah belitan sekunder sedikit sehingga rasio tidak dapat diubah.

3. Frekuensi

Frekuensi pengenal bernilai sama dengan frekuensi system, yaitu 50 Hz atau 60 Hz.


(39)

18

Arus thermal kontinyu adalah kontinyu tertinggi yang menimbulkan suhu

current transformer bernilai sama dengan suhu yang diizinkan. Jika

pengenal ini tidak diberikan, maka nilainya dapat ditetapkan sama dengan arus pengenal primer.

5. Daya Keluaran

Daya keluaran adalah daya (VA) yang diambil current transformer saat

arus sekunder bernilai sama dengan arus pengenal sekunder dan impedansi beban yang terhubung di terminal sekunder bernilai sama

dengan burden pengenal. Daya keluaran pengenal current transformer

antara lain adalah 2,5 VA; 3 VA; 7,5 VA; 10 VA; 15 VA; dan 30 VA.

6. Burden

Burden adalah impedansi dan cosφ beban yang membuat arus sekunder bernilai sama dengan arus pengenal sekunder saat arus di sisi primer sama dengan arus pengenal primer.

7. Arus thermal waktu singkat

Besar arus thermal waktu singkat ditentukan lebih besar atau sama dengan arus hubung singkat tertinggi yang diperkirakan akan mengalir pada sisi primer current transformer, atau tidak boleh kurang dari arus

pemutus daya yang bekerja sama dengan current transformer tersebut.

8. Arus dinamis waktu singkat

Arus dinamis waktu singkat tidak boleh bernilai kurang dari 2,5 kali arus thermal waktu singkat.


(40)

19

9. Tingkat isolasi

Untuk tegangan pengenal yang sama, tingkat isolasi current transformer

sama dengan transformator tegangan. 10. Ketelitian

Kelas ketelitian dan galat yang diizinkan terlihat pada tabel 2.1. berikut ini :

Tabel 2.1. Kelas Ketelitian Current Transformer

Kelas γ (%) δ (menit) Arus

0,1 0,2 0,5 1,0 3,0 5,0 ± 0,1 ± 0,2 ± 0,5 ± 1,0 ± 3,0 ± 5,0 ± 5 ± 10 ± 30 ± 60 - -

100 % arus nominal

Ketelitian current transformer yang digunakan untuk proteksi

ditentukan oleh galat komposisi tertinggi yang diizinkan pada saat batas ketelitian arus primer sama dengan yang ditetapkan untuk kelasnya.

C.Kerapatan Fluks Magnet

Kerapatan fluks magnet adalah fluks magnet per satuan luas pada bidang yang tegak lurus dengan fluks magnet tersebut. Kerapatan fluks magnet dinyatakan sebagai berikut :


(41)

20

Keterangan :

B : Kerapatan fluks (T)

ɸ : fluks magnet (weber)

A : luas penampang (m2) [17]

D. Pengkondisian Sinyal

Pengkondisian sinyal ini terdiri dari 2 tahap, yaitu rangkaian penstabil tegangan dan rangkaian pengkondisi sinyal.

D.1. Rangkaian Penstabil Tegangan

Rangkaian ini berfungsi untuk membuat tegangan pada sisi output

rangkaian ini bernilai tetap atau stabil. Berapa pun besar tegangan DC dari sumber tegangan, nilai tegangan pada output rangkaian ini tetap bernilai sama. Rangkaian skematik penstabil tegangan seperti pada gambar 2.2.


(42)

21

Untuk menentukan besar nilai tegangan output rangkaian ini dapat

menggunakan persamaan sebagai berikut :

= 1,25 1 + 21 + 2

(2-9) Keterangan :

Vo : Tegangan output (V)

R1 dan R2 : Resistansi resistor (Ω)

Iadj : Arus pada kaki adjustment IC regulator tegangan (A) [14]

D.2. Clamper

Rangkaian clamper adalah rangkaian yang digunakan untuk

memberikan tegangan offset tegangan DC, agar tegangan yang

dihasilkan adalah tegangan input ditambahkan dengan tegangan DC.

Semua clamper melakukan penambahan komponen DC pada sinyal.

Clamper tersusun atas dioda, kapasitor, dan komponen resistif. Pada

gambar 2.3., sinyal input adalah gelombang sinus dengan harga puncak

ke puncak sebesar 20 V. Clamper mendorong sinyal ke atas, sehingga

puncak negatif jatuh pada level 0 V. Bentuk sinyal asli tetap dipertahakankan.[16]


(43)

22

Gambar 2.3. Proses Clamper.

D.3. Rangkaian Dioda Tidak Seimbang

Sumber yang dikopel secara kapasitif akan menyebabkan aksi clamping

yang tidak diinginkan apabila beban tidak seimbang. Beban tidak seimbang yaitu beban yang menyebabkan arus tidak sama selama

selang setengah siklus. Seperti pada rangkaian clamper, kapasitor

bermuatan akan mendorong sinyal AC ke atas atau ke bawah tergantung pada polaritas tegangan kapasitor.

Diantara rangkaian dioda, berikut ini adalah beban – beban tidak

seimbang seperti penyearah setengah gelombang, clipper, detektor

puncak, clamper, dan detektor puncak ke puncak. Untuk clamper dan

detektor puncak ke puncak memang melakukan clamp sinyal, oleh

karena itu komponen ini bekerja baik dengan sumber yang dikopel

secara kapasitif. Untuk mengatasi clamping dengan menambahkan

resistor kembalinya DC (DC return resistor) pada input rangkaian tidak


(44)

23

C

Gambar 2.4. Rangkaian resistor kembalinya DC.

Resistor membolehkan kapasitor mengosongkan diri selama diode off.

Dengan kata lain, muatan yang disimpan pada plat kapasitor dihilangkan selama setengah siklus berikutnya. Besarnya RD tidaklah

kritis. Yang paling utama dalam mencegah aksi clamping adalah

menjaga agar resistansi pengosongan RD lebih kecil dari atau sama dengan resistansi yang seri dengan dioda.

(2-10)

Jika persyaratan ini terpenuhi, tegangan kapasitor tidak dapat bertambah dengan mencolok dan hanya terjadi sedikit clamping saja. Apabila mungkin, maka RD dibuat lebih kecil dari sepersepuluh RL. [16]

=10 1

(2-11)

RD RL

D C


(45)

III. METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat

Penelitian dan perancangan tugas akhir dilakukan di Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas Lampung pada tanggal 4 Juni 2013 hingga 23 September 2014.

B. Alat dan Bahan

Adapun peralatan yang akan digunakan adalah :

1. Notebook HP Pavilion DV4 3106-TX ;

2. Solder ;

3. Timah ;

4. Bor ;

5. Sistem Minimum dan Downloader AVR untuk mikrokontroller;

6. Power Supply 5 VDC ;

7. Clamp Meter ;

8. Papan projek (project board) ;

9. Kabel ;

Komponen - komponen utama yang dibutuhkan adalah :


(46)

25

2. Modem GSM RS232 ;

3. Current Transformer ;

4. Rangkaian pengkondisi sinyal ;

5. Handphone ;

6. LCD 16 x 2.

Adapun komponen pendukung untuk perancangan ini adalah :

1. PCB ;

2. Akrilik ;

3. Aluminium siku.

C. Metode Penelitian

Metodologi penetilian pada tugas akhir ini, yaitu : C.1. Mikrokontroller

Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai

masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Mikrokontroler banyak digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara otomatis.

Secara teknis hanya ada 2 macam mikrokontroler yang masing - masing mempunyai keturunan atau keluarga sendiri – sendiri, yaitu :

1. RISC kependekan dari Reduced Instruction Set Computer : instruksi

terbatas tapi memiliki fasilitas yang lebih banyak ;

2. CISC kependekan dari Complex Instruction Set Computer : instruksi


(47)

26

Tentang jenisnya banyak sekali ada keluarga Motorola dengan seri 68xx, keluarga MCS51 yang diproduksi Atmel, Philip, Dallas, keluarga PIC dari Microchip, Renesas, Zilog. Masing - masing keluarga juga masih terbagi lagi dalam beberapa tipe. Jadi sulit sekali untuk menghitung jumlah

mikrokontroler.[7]

C.1.1. Arsitektur Mikrokontroler

Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) merupakan

mikrokontroler keluaran Atmel, yang mempunyai arsitektur RISC 8 bit. Semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar

instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock. Mikrokontroler banyak

digunakan untuk sistem yang kompleks, memiliki input sinyal analog,

dan membutuhkan memori yang relatif lebih besar. Berikut ini adalah fitur - fitur mikrokontroler :

Memori Flash 8 Kbytes untuk program Memori EEPROM 512 bytes untuk data Memori SRAM 512 bytes untuk data Maksimal 32 pin I/O

20 interrupt

8 channel ADC 10 bit terletak pada port A Komunikasi serial melalui SPI dan USART Analog komparator

4 I/O PWM


(48)

27

C.1.2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler

Konfigurasi pin mikrokontroler terdapat pada gambar 3.1. berikut ini :

Gambar 3.1.Pin Mikrokontroler ATMega8535.[8]

Pada Tabel 3.1. merupakan fungsi dari setiap pin yang ada pada mikrokontroler.

Tabel 3.1Fungsi pin mikrokontroler.[9]

Nama Pin Fungsi

VCC Catu daya

GND Ground

Port A

(PA7..PA0)

Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal.

Juga berfungsi sebagai masukan analog ke ADC (ADC0 s.d. ADC7)

Port B

(PB7..PB0)

Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal.


(49)

28

Port PinFungsi lain

PB0 T0 (Timer/Counter0 External Counter Input)

PB1 T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)

PB2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input)

PB3 AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

PB4 SS (SPI Slave Select Input)

PB5 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)

PB6 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)

PB7 SCK (SPI Bus Serialock)

Port C

(PC7..PC0)

Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal.

Dua pin yaitu PC6 dan PC7 berfungsi sebagai oscillator

luar untuk Timer/Counter2.

Port D

(PD7..PD0)

Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal.

Fungsi khusus masing-masing pin :

Port PinFungsi lain

PD0 RXD (UART Input Line)


(50)

29

PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input)

PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)

PD4 OC1B (Timer/Counter1 Output CompareB

Match Output)

PD5 OC1A (Timer/Counter1 Output CompareA

Match Output)

PD6 ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

PD7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare

Match Output)

RESET Masukan reset. Sebuah reset terjadi jika pin ini diberi

logika rendah melebihi periode minimum yang diperlukan.

XTAL1 Masukan ke inverting oscillator amplifier dan masukan

ke rangkaian clock internal.

XTAL2 Keluaran dari inverting oscillator amplifier.

AVCC Catu daya untuk port A dan ADC.

AREF Referensi masukan analog untuk ADC.


(51)

30

C.1.3. Memori Mikrokontroler [9]

Mikrokontroler memiliki 3 jenis memori, yaitu memori program, memori data, dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah.

a. Memori program

Mikrokontroler memiliki kapasitas memori progam sebesar 8 Kbyte yang terpetakan dari alamat 0000h – 0FFFh dimana masing - masing alamat memiliki lebar data 16 bit. Memori program ini terbagi

menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian program

aplikasi.

b. Memori data

Mikrokontroler memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan

SRAM. Mikrokontroler memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte

register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instruksi LD atau ST) atau dapat juga diakses sebagai

I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 512 byte digunakan

untuk memori data SRAM.

c. Memori EEPROM

Mikrokontroler memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses dengan menggunakan


(52)

register-31

register I/O yaitu register EEPROM Address, register EEPROM Data,

dan register EEPROM Control. Untuk mengakses memori EEPROM

ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan mengakses data dari SRAM.

C.1.4. Sistem Clock [8]

Clock digunakan untuk mengontrol keserempakan operasi perangkat - perangkat yang ada di dalam mikrokontroler. Semakin besar frekuensi

clock yag dipakai, maka semakin cepat mikrokontroler dalam mengeksekusi suatu perintah. Pada mikrokontroler terdapat lima buah

sumber clock yang dapat diatur melalui bit flash fuse CKSEL3..0.

Pengaturan sumber clock ditunjukan pada tabel 3.2 berikut.

Tabel 3.2Pengaturan sumber clock.

CKSEL3..0 Sumber clock

1111-1010 Kristal eksternal/resonator keramik

1001 Kristal eksternal frekuensi rendah

1000-0101 Osilator RC eksternal

0100-0001 Osilator RC Internal terkalibrasi

0000 Clock eksternal

Osilator RC internal terkalibrasi memiliki kemampuan untuk mensuplai

sinyal clock maksimal hingga frekuensi 8 MHz. Untuk memperoleh


(53)

32

sebagai sumber clock yang dapat membangkitkan clock hingga frekuesi

16 MHz.

C.1.5. Analog to Digital Converter (ADC) [8]

ADC adalah kepanjangan dari Analog to Digital Converter yang artinya

pengubah dari analog ke digital. Fungsi dari ADC adalah untuk mengubah data analog menjadi data digital yang nantinya akan masuk ke suatu komponen digital yaitu mikrokontroler.

Beberapa parameter yang menentukan mutu sebuah ADC, yaitu kesalahan kuantisasi, ketidaklineran, kode tidak lengkap atau hilang, dan waktu konversi. Resolusi suatu ADC yang dinyatakan dengan bit, menunjukkan tingkat ketelitian ADC di dalam mengubah sinyal analog ke digital. Semakin banyak bitnya, maka semakin peka ADC tersebut terhadap perubahan masukan analognya. Misalnya untuk ADC 8 bit dengan jangkauan masukan 10 Volt, tegangan terkecil yang dapat dibedakan adalah 10/256 = 39.0625 mV, sedangkan pada ADC 12 bit adalah 10/4096 = 2.44 mV.

Kesalahan kuantisasi muncul karena keterbatasan variasi bit yang tersedia terhadap nilai - nilai analognya. Misalnya pengukuran besaran analog dengan menggunakan konverter 8 bit. Besaran itu sendiri dapat mempunyai nilai sembarang yang bersifat malar. Sedangkan konverter 8 bit tersebut hanya dapat mengeluarkan nilai yang terbatas jumlahnya untuk mewakili nilai - nilai besaran analog tersebut.


(54)

33

Karakteristik linier didekati dengan karakteristik bentuk tangga, sehingga timbul kesalahan kuantisasi sebesar setengah dari tinggi anak tangga. Karena tinggi anak tangga adalah sama dengan bit penting

terendah (Least Significant Bit, LSB) dalam bilangan biner, maka

kesalahan tersebut sama dengan setengah LSB. Kesalahan ini diperkecil dengan memperbanyak posisi biner.

C.2. Cara Kerja Short Message Service (SMS) [10]

SMS dikirim dari pengirim ke penerima melewati Short Message Service

Center (SMSC) dengan prinsip Store and Forward, dimana pesan yang dikirim ke SMSC akan disimpan terlebih dahulu hingga masa validitas tertentu terpenuhi jika ponsel nomor yang dituju dalam keadaan mati ataupun diluar jangkauan operator, setelah ponsel nomor yang dituju sudah aktif atau berada dalam jangkauan operator maka pesan akan diteruskan oleh SMSC kepada penerima. Apabila pesan yang tersimpan di SMSC sudah melewati masa validitas yang ditentukan, pesan tersebut akan dihapus dan tidak akan diteruskan kepada nomor yang dituju.

SMSC adalah sistem yang mengelola pesan singkat dalam jaringan tanpa kabel. Cara kerja SMSC ketika pengguna ponsel mengirim pesan singkat maka pesan singkat tersebut akan masuk ke SMSC terlebih dahulu. Tugas utama SMSC adalah mengatur proses pesan singkat, bila penerima dalam kondisi memungkinkan maka pesan singkat tersebut dikirimkan ke tujuan dan bila tidak memungkinkan (seperti ponsel dalam keadaan mati) maka pesan singkat tersebut akan disimpan terlebih dahulu di SMSC


(55)

34

menunggu tujuan pesan dalam kondisi memungkinkan SMSC juga

dinamakan Store dan Forward Operation. Terlihat seperti pada gambar

3.2.

Gambar 3.2.Blok Diagram Cara Kerja SMS.[10]

C.3. Perintah AT Command [10]

AT Command adalah perintah yang dapat diberikan kepada handphone

atau Global System for Mobile Communications (GSM) dan Code Division

Multiple Access (CDMA) modem untuk melakukan sesuatu hal, termasuk untuk mengirim dan menerima SMS. Dengan memprogram pemberian perintah ini di dalam komputer/mikrokontroller maka perangkat kita dapat melakukan pengiriman atau penerimaan SMS secara otomatis untuk mencapai tujuan tertentu. Komputer ataupun mikrokontroller dapat

memberikan perintah AT Command melalui hubungan kabel data serial

ataupun bluetooth. AT Command setiap SMS device bisa berbeda-beda,

tapi pada dasarnya sama. Beberapa AT Command yang penting untuk SMS

yaitu sebagai berikut :

1. AT + CMGS : untuk mengirim SMS

2. AT + CGML : untuk memeriksa SMS


(56)

35

4. AT + CMGR : untuk membaca SMS

Antara perangkat handphone dan GSM/CDMA modem bisa memiliki

AT-Command yang berbeda - beda, namun biasanya mirip antara satu perangkat dengan perangkat lainnya. Prinsip kerja SMS terlihat pada gambar 3.3.

Gambar 3.3.Prinsip kerja pengiriman SMS menggunakan Modem.[10]

C.3.1. Perintah kirim SMS

Untuk mengirim sebuah SMS perintah yang digunakan yaitu AT+CMGS = x dimana x adalah jumlah pasang karakter data

Protocol Data Unit (PDU) yang ingin dikirimkan. Dalam data PDU nanti akan tersimpan nomor tujuan pengiriman dan pesan SMS yang ingin dikirimkan. Handphone atau GSM/CDMA modem kemudian akan merespon untuk mempersilakan memasukkan data PDU yang harus diakhiri dengan karakter CTRL-Z. Untuk menerima SMS yang masuk perintah yang digunakan yaitu AT+CMGR=x, dimana x

adalah nomor index SMS yang ingin dibaca dalam memori tempat


(57)

36

Handphone atau GSM/CDMA modem akan merespon dengan memberikan data PDU dari SMS yang diinginkan, dimana di dalamnya memuat nomor pengirim, waktu kirim, dan pesan SMS yang dikirim. PDU ini kemudian dikonversi ke mode teks kemudian dapat diterjemahkan oleh komputer/mikrokontroller sehingga didapatkan informasi yang ingin diketahui.

Mode PDU adalah format pesan dalam hexadecimal octet dan

semidecimal. Kelebihan menggunakan mode PDU adalah dapat

melakukan encoding sendiri yang tentunya harus pula didukung oleh

hardware dan operator GSM, melakukan kompresi data, menambahkan nada dering dan gambar pada pesan yang akan dikirim.

C.4. Perancangan alat

Tahapan dalam proses perancangan alat sebagai berikut :

a. Perancangan model sistem

Pada tahap ini dilakukan perancangan diagram blok rangkaian pendeteksi arus.

b. Perancangan rangkaian

Tahap ini berisi perancangan rangkaian dari masing - masing blok yang ada pada perancangan model sistem. Perancangan dibuat sehingga antar blok dapat terhubung dengan benar dan sesuai dengan


(58)

37

kriteria yang dibutuhkan. Dalam perancangan ini terbagi dalam beberapa tahap, yaitu :

1. Perancangan antara Current Transformer dengan rangkaian

pengkondisi sinyal ;

2. Perancangan antara mikrokontroler dengan LCD 16x2 ;

3. Perancangan antara mikrokontroler dengan modem GSM RS232 ;

4. Perancangan keseluruhan alat.

b.1. Pembacaan Nilai Arus Listrik

Kabel atau objek yang akan diukur dilewatkan pada lubang

Current Transformer. Kemudian medan listrik yang ada pada menyebabkan timbulnya gaya gerak magnet pada sisi primer

Current Transformer. Gaya gerak magnet ini menimbulkan fluks pada inti, kemudian membangkitkan gaya gerak listrik gaya gerak listrik pada sisi sekunder. Saat terminal sisi sekunder dihubungkan dengan rangkaian pengkondisi sinyal, maka pada terminal sisi sekunder mengalir arus listrik AC dan tegangan

listrik AC. Besar nilai arus listrik output Current Tranformer ini

berkisar antara 0 A sampai 5 A. Dari output Current

Transformer kemudian di clamper oleh rangkaian penstabil

tegangan. Setelah di clamper kemudian disearahkan oleh

rangkaian penyearah tegangan agar dihasilkan berupa tegangan

DC. Tegangan DC output dari rangkaian pengkondisi sinyal ini


(59)

38

mikrokontroler merubah dari tegangan DC menjadi bilangan biner. Kemudian data bilangan biner ini diolah oleh

mikrokontroler sesuai program yang sudah dibuat pada software

CodeVision. Kemudian output mikrokontroler pada PORTC terhubung dengan LCD 16x2 untuk menampilkan data berupa besar nilai arus listrik yang dibaca oleh alat. Dan output pada PORTD yaitu PIN TX dan PIN RX terhubung dengan ICMAX232 yang merupakan koneksi RS232.

b.2. Pengiriman SMS

Pada program di setting ketika arus yang terbaca oleh alat lebih

besar dari sama dengan 2 A, maka mikrokrontroler baru akan memberikan perintah ke Modem GSM untuk mengirimkan SMS ke nomor tujuan. Proses pengiriman SMS ini bergantung dengan keadaan jaringan layanan operator yang dipakai pada modem dan pada nomor tujuan.

C.5. Perancangan program

Perancangan program pembacaan arus dan pengiriman informasi melalui pesan singkat, sehingga didapatkan algoritma dari program tersebut.


(60)

39

Gambar 3.4.Blok Diagram Alir Sistem

Dari gambar diatas, arus dari transformator distribusi akan dibaca oleh transformator arus. Keluaran transformator arus berupa arus listrik AC dan tegangan AC kemudian masuk ke rangkaian pengkondisi sinyal, kemudian tegangan output dari rangkaian pengkondisi sinyal akan menjadi inputan ADC pada modul kit mikrokontroler. Mikrokontroler di program sehingga akan mengirimkan sinyal aktif kepada modem apabila telah mengetahui arus yang telah ditetapkan sebelumnya. Kemudian modem secara otomatis akan mengirimkan pesan singkat ke nomor tujuan.

C.6. Pembuatan alat

Tahap realisasi pembuatan alat dari rancangan yang telah dibuat.

C.7. Pengujian alat

Menguji alat apakah telah sesuai dengan yang diinginkan. Pengujian akan dibagi menjadi 2 tahap, yaitu :

a.Kalibrasi alat

CT

Modem Handphone

ATmega8535 Objek

Yang diukur

LCD

Pengkondisi sinyal


(61)

40

Pengkalibrasian dilakukan dengan cara menyamakan nilai yang terukur

pada alat yang telah dibuat dengan nilai yang terukur pada Clamp Meter.

b.Pengujian Alat

Alat akan diuji untuk mengetahui apakah alat telah berfungsi dengan baik. Bila terdapat kesalahan, maka akan dilakukan perbaikan.

Pada gambar 3.5. merupakan diagram alir penelitian dalam pembuatan alat ini. Dimulai dengan pengumpulan literatur atau teori yang berhubungan dengan pembuatan alat, kemudian melakukan perancangan model sistem dan menentukan komponen apa saja yang diperlukan. Setelah komponen terkumpul, tahapan selanjutnya adalah melakukan perancangan instrumen. Setelah alat selesai dirancang kemudian ke tahap pengujian. Apabila alat dapat bekerja dengan benar dan sesuai, maka kemudian melakukan pengumpulan data hasil pengujian alat. Namun apabila alat belum bekerja dengan benar dan sesuai, maka akan dilakukan perbaikan.

Diagram alir kerja sistem dapat terlihat pada gambar 3..6. Dimulai dengan pengaturan arus target, kemudian memasukkan data dari rangkaian pengkondisi sinyal. Selanjutnya mikrokontroler akan mengolah data tersebut. Apabila hasilnya nilai arus lebih besar dari sama dengan 2 A, maka mikrokontroler akan memberikan perintah kepada modem untuk mengirimkan SMS ke nomor tujuan.


(62)

41

Gambar 3.5. Diagram Alir Penelitian Mulai

Selesai

Perbaikan Perbaikan

Instrumen bekerja

Studi Literatur

Seluruh sistem

bekerja Terkumpul Perancangan model sistem

Pemilihan Komponen

Perancangan instrumen

Realisasi perancangan

Analisa pengujian model sistem Pengujian instrumen

Pengujian model sistem Tidak

Ya

Tidak

Tidak Ya


(63)

42

Gambar 3.6Diagram alir kerja sistem

Mulai

Pengaturan arus target

arus ≥ 2 A Input data dari rangkaian

pengkondisi sinyal

Mikrokontroler terima data

Modem

Kirim sms

Sms masuk

Tidak

Ya


(64)

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Dari perancangan prototype alat pendeteksi arus melalui layanan pesan singkat (SMS) secara otomatis berbasis mikrokontroler, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Alat yang dibuat sudah mampu mendeteksi arus yang mengalir pada objek yang diukur ;

2. Alat sudah mampu mengirimkan nilai arus yang terukur melalui SMS ke

nomor tujuan secara otomatis ;

3. Proses pengiriman SMS ke nomor telepon seluler tujuan sangat

tergantung dengan operator yang dipakai pada modem dan juga operator yang dipakai pada nomor tujuan.

B. Saran

Berdasarkan dari hasil perancangan alat dan penelitian, maka ada beberapa saran yang didapat yaitu :

1. Melakukan penelitian lebih lanjut agar mendapatkan akurasi nilai arus yang lebih baik lagi ;


(65)

93

2. Menggunakan cara lain selain SMS untuk mengirimkan informasi data berupa nilai arus yang terukur kepada nomor tujuan ;

3. Menggunakan rangkaian penyearah gelombang penuh pada signal


(66)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Sulasno. 2001. Distribusi Tenaga Listrik. Semarang : Badan Penerbit Universitas Diponegoro.

[2] Barazili, Sigit. 2013. Rancang Bangun Alat Pendeteksi Panas Untuk Aplikasi Transfotmator Distribusi 20kV Melalui Layanan Pesan Singkat (SMS)

Secara Otomatis Menggunakan Mikrokontroler ATMega8535.

Lampung : Teknik Elektro Universitas Lampung.

[3] A.Arismunandar, S.Kuwarahara. 1979, Buku Pegangan Teknik Tegangan Listrik, Jilid III, Jakarta : Pradnya Paramita

[4] McPherson, George dan Robert D.Laramore. 1990. An Introductions to electrical Machines And Transformers. Inggris : Wiley.

[5] Tarigan, Joana Prana. 2012. Tranformator Distribusi.

http://anak-elektro-ustj.blogspot.com/2012/08/transformator-distribusi.html. Diakses pada tanggal 21 Mei 2013

[6] Sutanto, Edi. 2012. Transformator Arus dan Transformator Tegangan. http://edisutantodotcom.wordpress.com/2012/11/27/transformator-arus-dan-transfomator-tegangan/. Diakses pada tanggal 21 Mei 2013

[7] Heryanto, M Ary dan Wisnu Adi P. 2008. Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler ATMega8535. Yogyakarta : Penerbit Andi.

[8] Atmel Corporation. 2006. AVR ATMega 8535 Datasheet. San Jose : Atmel Corporations.

[9] Wardhana, Lingga. 2007. Belajar Sendiri Mikrokontroler ATMega8535

Simulasi, Hardware, Dan Simulasi. Jakarta : Andi Publisher.

[10] Ridho, Muhammad. 2013. Rancang Bangun Pendeteksi Getar dan Panas Pada Motor Listrik Melalui Layanan Pesan Singkat (SMS)

Menggunakan Mikrokontroler ATMega8535. Lampung : Teknik


(67)

[11] A.Z. Subkhi, Lystianingrum Vita Budiharto Putri, dan Priyadi Ardyono.

2012. Analisis Kualitas Minyak Transformator Daya 25KVA

Berdasarkan Kamera Thermal dan Data Hasil Uji Coba Gas

Chromatograph, JURNAL TEKNIK POMITS Vol.1, No.1, (2012) 1-6.

Surabaya : Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS).

[12] Sigid, Purnama. 2008. Analisa Pengaruh Pembebanan Terhadap Susut Umur

Transformator Tenaga. Semarang : Teknik Elektro Universitas Diponegoro.

[13] Allegro Micro Systems. 2011. ACS712 Datasheet. Massachusetts : Allegro Micro Systems, Inc.

[14] User, Super. 2012. IC Regulator Tegangan. [Online].

http://pcb.hol.es/index.php?option=com_content&view=article&id=51: ic-regulator-tegangan-voltage&catid=10&Itemid=104. Tanggal unggah 11 Maret 2012.

[15] STMicroelectronics. 1999. LM117/217 LM317. Italy : STMicroelectronics Group of Companies.

[16] Gunawan, Hanapi. 1992. Prinsip – prinsip Elektronika. Jilid Kedua, Jakarta : P.T. Gelora Aksara Pratama.

[17] Hayt, William H dan John A Buck. 2006. Elektromagnetika Edisi Ketujuh. Jakarta : Erlangga.

[18] Zuhal. 1991. Dasar Tenaga Listrik. Bandung : Penerbit ITB.

[19] Tobing, Bonggas L. 2003. Peralatan Tegangan Tinggi. Jakarta : P.T. Gramedia Pustaka Utama.


(1)

Gambar 3.5. Diagram Alir Penelitian

Mulai

Selesai

Perbaikan Perbaikan

Instrumen bekerja Studi Literatur

Seluruh sistem

bekerja Terkumpul Perancangan model sistem

Pemilihan Komponen

Perancangan instrumen

Realisasi perancangan

Analisa pengujian model sistem Pengujian instrumen

Pengujian model sistem Tidak

Ya

Tidak

Tidak Ya


(2)

42

Gambar 3.6

Diagram alir kerja sistem

Mulai

Pengaturan arus target

arus ≥ 2 A Input data dari rangkaian

pengkondisi sinyal

Mikrokontroler terima data

Modem

Kirim sms

Sms masuk

Tidak

Ya


(3)

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

A.

Kesimpulan

Dari perancangan

prototype

alat pendeteksi arus melalui layanan pesan

singkat (SMS) secara otomatis berbasis mikrokontroler, dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut :

1.

Alat yang dibuat sudah mampu mendeteksi arus yang mengalir pada

objek yang diukur ;

2.

Alat sudah mampu mengirimkan nilai arus yang terukur melalui SMS ke

nomor tujuan secara otomatis ;

3.

Proses pengiriman SMS ke nomor telepon seluler tujuan sangat

tergantung dengan operator yang dipakai pada modem dan juga operator

yang dipakai pada nomor tujuan.

B.

Saran

Berdasarkan dari hasil perancangan alat dan penelitian, maka ada beberapa

saran yang didapat yaitu :

1.

Melakukan penelitian lebih lanjut agar mendapatkan akurasi nilai arus


(4)

93

2.

Menggunakan cara lain selain SMS untuk mengirimkan informasi data

berupa nilai arus yang terukur kepada nomor tujuan ;

3.

Menggunakan rangkaian penyearah gelombang penuh pada

signal


(5)

DAFTAR PUSTAKA

[1]

Sulasno. 2001.

Distribusi Tenaga Listrik.

Semarang : Badan Penerbit

Universitas Diponegoro.

[2] Barazili, Sigit. 2013. Rancang Bangun Alat Pendeteksi Panas Untuk Aplikasi

Transfotmator Distribusi 20kV Melalui Layanan Pesan Singkat (SMS)

Secara

Otomatis

Menggunakan

Mikrokontroler

ATMega8535.

Lampung : Teknik Elektro Universitas Lampung.

[3]

A.Arismunandar, S.Kuwarahara. 1979, Buku Pegangan Teknik Tegangan

Listrik, Jilid III, Jakarta : Pradnya Paramita

[4] McPherson, George dan Robert D.Laramore. 1990.

An Introductions to

electrical Machines And Transformers. Inggris : Wiley.

[5]

Tarigan, Joana Prana. 2012.

Tranformator Distribusi.

http://anak-elektro-ustj.blogspot.com/2012/08/transformator-distribusi.html.

Diakses pada tanggal 21 Mei 2013

[6]

Sutanto, Edi. 2012.

Transformator Arus dan Transformator Tegangan.

http://edisutantodotcom.wordpress.com/2012/11/27/transformator-arus-dan-transfomator-tegangan/. Diakses pada tanggal 21 Mei 2013

[7]

Heryanto, M Ary dan Wisnu Adi P. 2008.

Pemrograman Bahasa C untuk

Mikrokontroler ATMega8535. Yogyakarta : Penerbit Andi.

[8]

Atmel Corporation. 2006.

AVR ATMega 8535 Datasheet. San Jose : Atmel

Corporations.

[9]

Wardhana, Lingga. 2007.

Belajar Sendiri Mikrokontroler ATMega8535

Simulasi, Hardware, Dan Simulasi. Jakarta : Andi Publisher.

[10] Ridho, Muhammad. 2013.

Rancang Bangun Pendeteksi Getar dan Panas

Pada Motor Listrik Melalui Layanan Pesan Singkat (SMS)

Menggunakan Mikrokontroler ATMega8535. Lampung : Teknik

Elektro Universitas Lampung.


(6)

[11] A.Z. Subkhi, Lystianingrum Vita Budiharto Putri, dan Priyadi Ardyono.

2012.

Analisis Kualitas Minyak Transformator Daya 25KVA

Berdasarkan Kamera Thermal dan Data Hasil Uji Coba Gas

Chromatograph, JURNAL TEKNIK POMITS Vol.1, No.1, (2012) 1-6.

Surabaya : Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut

Teknologi Sepuluh Nopember (ITS).

[12] Sigid, Purnama. 2008. Analisa Pengaruh Pembebanan Terhadap Susut Umur

Transformator Tenaga.

Semarang : Teknik Elektro Universitas

Diponegoro.

[13]

Allegro Micro Systems. 2011.

ACS712 Datasheet. Massachusetts : Allegro

Micro Systems, Inc.

[14]

User,

Super.

2012.

IC

Regulator

Tegangan.

[Online].

http://pcb.hol.es/index.php?option=com_content&view=article&id=51:

ic-regulator-tegangan-voltage&catid=10&Itemid=104. Tanggal unggah

11 Maret 2012.

[15] STMicroelectronics. 1999.

LM117/217 LM317. Italy : STMicroelectronics

Group of Companies.

[16] Gunawan, Hanapi. 1992. Prinsip – prinsip Elektronika. Jilid Kedua, Jakarta :

P.T. Gelora Aksara Pratama.

[17] Hayt, William H dan John A Buck. 2006.

Elektromagnetika Edisi Ketujuh.

Jakarta : Erlangga.

[18] Zuhal. 1991. Dasar Tenaga Listrik. Bandung : Penerbit ITB.

[19] Tobing, Bonggas L. 2003.

Peralatan Tegangan Tinggi. Jakarta : P.T.

Gramedia Pustaka Utama.