Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Spike Data Logger untuk Jala - Jala PLN
SPIKE DATA LOGGER UNTUK JALA JALA PLN
Oleh
Daniel Utama Pranatabudhi Kawab
NIM: 612011704
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Oktober 2015
INTISARI
Ketidak seimbangan lengan beban pada jalur listrik RST dan pemutusan beban
berat dapat memicu bangkitnya tegangan spike. Gangguan ini sulit dipantau dan dapat
mengakibatkan kerusakan pada mesin-mesin industri. Pemantauan oleh manusia dirasa
tidak mungkin tanpa dibantu alat khusus yang dapat memantau tegangan spike
mengingat durasi gangguan yang sangat singkat yaitu kurang dari 1ms.
Pada skripsi ini dirancang dan direalisasikan sebuah alat yang dapat memantau
secara waktu nyata durasi, nilai, dan kapan terjadinya tegangan spike. Alat ini pun
dilengkapi dengan kemampuan data logging, memiliki tingkat akurasi tinggi, serta
dapat diakses dari tempat yang jauh. Dengan adanya data hasil pantauan, diharapkan
kegagalan pada sebuah mesin atau sistem dapat diatasi bahkan diminimalisir.
Berdasarkan pengujian, alat yang dibuat dapat membaca tegangan 3 fasa hingga
500VAC, dapat menyimpan data tegangan serta waktu terjadinya tegangan spike, dapat
menampilkan data tercatat pada web-page guna memudahkan user untuk mengetahui
frekuensi dan durasi tegangan spike, dapat menyalin data yang telah disimpan ke media
penyimpan yang lain, dan dapat mempertahankan riwayat data selama
i
jam.
ABSTRACT
Imbalance arm load on the RST electrical lines and termination heavy load can
trigger the rise of the voltage spike. This disorder is difficult to monitor and can cause
damage to the industrial machines. Monitoring by humans is considered impossible
without the help of special tools that can monitor the voltage spike given the very short
duration of the interruption that is less than 1ms.
In this thesis a tool that can monitor the duration, value and timing of the voltage
spike in real time is designed and realized. The tool is also equipped with data logging
capability, high degree of accuracy, and can be accessed from distant places. With the
data monitoring results, the expected failure of a machine or system can be solved even
minimized.
Based on testing, this tool can read 3-phase voltage up to 500VAC, it can store
voltage data and the timing of the voltage spike, it can display the recorded data on a
web-page to allow user to know the frequency and the duration of voltage spike, it can
copy saved data to another storage media, and it can retain historical data for 3 × 24
hours.
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada TUHAN Yesus Kristus buat semua
berkat, perlindungan, penyertaan, dan damai sejahtera yang penulis rasakan dalam
menyelesaikan perancangan dan penulisan skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan
studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Penulis juga mau mengucapkan terimakasih kepada berbagai pihak yang secara
langsing maupun tidak telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
1. TUHAN Yesus Kristus buat segala-galanya. Damai sejahteraku melimpah
di dalam-Mu.
2. Ayah Bibar Irianto Kawab dan mamah Hetti Ratri Hartiningsih tercinta,
adik-adik tersayang Hana dan Vina untuk kasih sayang, semangat, dan
doa. Terima kasih buat keluarga yang indah.
3. Tim pujian dan penyembahan Salatiga untuk doa, semangat, dan
pemuridan. Terus bertumbuh dalam Yesus.
4. Bapak Ir. Lukas B.S., M.Sc. dan Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng
selaku pembimbing I dan pembimbing II, terima kasih atas bimbingannya
selama pengerjaan skripsi ini.
5. Seluruh staff dosen, laboran, karyawan FTEK.
6. Teman-teman Lab XT, terima kasih banyak buat ajakan CS dan Dota saat
perancangan dan pengujian alat memberi hasil yang mengecewakan.
Ari’04 buat SEAL onlinenya, Rino’07 buat RF Onlinenya, almarhum Pak
MBIR aka mas Erik buat RF onlinenya miss u buddy, oom Tris buat ilmu
akreliknya,
Waw’04
dan
Daniel-Dani’05
buat
jurus-jurus
pengkodingannya, Anton’04 buat disain box yang futuristic, Kumis’04 dan
Ipan’09 sebagai sesama penderita ‘mungkin dia sudah lelah’, “Jam waras
sudah habis!!”.
7. Berbagai pihak yang tidak dapat dituliskan satu persatu, penulis
mengucapkan terima kasih.
iii
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata “sempurna”, oleh karena
itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga
skripsi ini berguna bagi kemajuan teknik elektronika.
Salatiga, Oktober 2015
Penulis
iv
DAFTAR ISI
INTISARI ........................................................................................................................... i
ABSTRACT........................................................................................................................ ii
KATA PENGANTAR ........................................................................................................ iii
DAFTAR ISI....................................................................................................................... v
DAFTAR TABEL............................................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... viii
BAB I
PENDAHULUAN .............................................................................................. 1
1.1. Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2. Spesifikasi Alat ......................................................................................... 2
1.3. Sitematika penulisan ................................................................................. 3
BAB II
SPIKE DATA LOGGER UNTUK JALA JALA PLN ...................................... 4
2.1. Gambaran Spike Data Logger untuk Jala-jala PLN.................................. 4
2.2. Sistem Kerja Spike Data Logger untuk Jala-jala PLN ............................. 5
2.3. Komponen Pembentuk Sistem .................................................................. 6
BAB III PERANCANGAN SISTEM .............................................................................. 8
3.1. Perancangan Elektronik ............................................................................ 8
3.1.1. Sensor WB3V414U01................................................................... 8
3.1.2. Modul komparator tegangan dengan LM311P ............................. 9
3.1.3. Modul mikrokontroler ATMega32 ............................................... 11
3.1.4. Raspberry Pi ................................................................................. 13
3.1.5. Modul RTC DS1307 ..................................................................... 14
3.2. Perancangan Perangkat Lunak .................................................................. 14
3.2.1. Perancangan
perangkat
lunak
pada
mikrokontroler
ATMega32 .................................................................................... 14
3.2.2. Perancangan perangkat lunak pada Raspberry Pi ......................... 15
v
3.2.3. Perancangan perangkat lunak pada Web-server............................ 17
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ......................................................................... 18
4.1. Pengujian Spike Data Logger untuk Jala Jala PLN .................................. 18
4.1.1. Pengujian
tegangan
terukur
oleh
sistem
yang
dibandingkan dengan tegangan terukur oleh FLUKE 287 .......... 18
4.1.2. Pengujian halaman web sebagai media tatap muka
pengguna ....................................................................................... 23
1.
Halaman awal......................................................................... 23
2.
Halaman logger ...................................................................... 24
3.
Kecocokan data ...................................................................... 26
4.
Penyalinan data ke media penyimpan lain lewat jalur
USB. ....................................................................................... 27
4.2. Perangkat Keras atau Perangkat Lunak yang Diganti atau
Ditambah ................................................................................................... 30
4.2.1. Perangkat keras ............................................................................. 30
1.
Komparator
tegangan
dengan
LM741
menjadi
LM311P ................................................................................. 30
2.
Modul wifi dengan wifi router ............................................... 30
3.
Sensor tegangan diganti dengan sensor tegangan
sejenis dengan waktu tanggap yang lebih kecil ..................... 31
4.2.2. Perangkat lunak............................................................................. 31
1.
Qt Editor menjadi phyton....................................................... 31
2.
Melengkapi program pada web dengan menambahkan
Java Script dan Cascading Style Sheets. ................................ 32
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................................... 33
5.1. Kesimpulan ............................................................................................... 33
5.2. Saran Pengembangan ................................................................................ 33
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................... 34
LAMPIRAN A .................................................................................................................... 35
LAMPIRAN B .................................................................................................................... 38
LAMPIRAN C .................................................................................................................... 46
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Konfigurasi pin yang digunakan pada mikrotontroler ATMega32 ................. 13
Tabel 4.1. Tabel hasil pengujian sensor tegangan pada fasa 1 .....................................35
Tabel 4.2. Tabel hasil pengujian sensor tegangan pada fasa 2 .....................................36
Tabel 4.3. Tabel hasil pengujian sensor tegangan pada fasa 3 .....................................37
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Tipe gangguan PQ berdasarkan durasinya, diuji selama 6 tahun
(1992-1997) di AS[3] .................................................................................. 1
Gambar 2.1. Gambaran Keseluruhan Spike Data Logger untuk Jala-jala PLN ............... 4
Gambar 2.2. Sensor tegangan 3 fasa WB3V414U01 ....................................................... 5
Gambar 3.1. Komparator tegangan dengan LM311P ...................................................... 9
Gambar 3.2. Denah hubungan komparator tegangan dengan sensor dan
mikrokontroler ATMega32 ......................................................................... 11
Gambar 3.3. Modul dan pinout mikrokontroler ATMega32 ........................................... 12
Gambar 3.4. Denah hubungan sensor tegangan, mikrokontroler, dan Raspberry
Pi ................................................................................................................. 12
Gambar 3.5. Pinput Modul Raspberry Pi[4] .................................................................... 13
Gambar 3.6. Modul DS1307[10] ..................................................................................... 14
Gambar 3.7. Diagram alir program pada mikrokontroler ATMega32 ............................. 15
Gambar 3.8. Diagram alir program pada Raspberry Pi .................................................... 16
Gambar 3.9. Diagram alir program pada web-server ....................................................... 17
Gambar 4.1. Grafik Vin vs Vout pada fasa 1 ................................................................... 20
Gambar 4.2. Grafik Vin vs Vout pada fasa 2 ................................................................... 21
Gambar 4.3. Grafik Vin vs Vout pada fasa 3 ................................................................... 22
Gambar 4.4. Tampilan welcomepage ............................................................................... 23
Gambar 4.5. Tampilan pengisian Username dan password............................................. 24
Gambar 4.6. Tampilan pada halaman logger ................................................................... 24
Gambar 4.7. Data yang dikirim oleh mikrokontroler ATMega32 dan diterima
oleh Rpi_server (atas). Data yang dicatat dan disimpan pada
Rpi_server (bawah) ..................................................................................... 26
viii
Gambar 4.8. Saat flashdisk memiliki serial number dan label yang dikenali oleh
sistem .......................................................................................................... 27
Gambar 4.9. Saat flashdisk tidak memiliki serial number dan label
yang
dikenali oleh sistem ..................................................................................... 29
ix
Oleh
Daniel Utama Pranatabudhi Kawab
NIM: 612011704
Skripsi
Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Oktober 2015
INTISARI
Ketidak seimbangan lengan beban pada jalur listrik RST dan pemutusan beban
berat dapat memicu bangkitnya tegangan spike. Gangguan ini sulit dipantau dan dapat
mengakibatkan kerusakan pada mesin-mesin industri. Pemantauan oleh manusia dirasa
tidak mungkin tanpa dibantu alat khusus yang dapat memantau tegangan spike
mengingat durasi gangguan yang sangat singkat yaitu kurang dari 1ms.
Pada skripsi ini dirancang dan direalisasikan sebuah alat yang dapat memantau
secara waktu nyata durasi, nilai, dan kapan terjadinya tegangan spike. Alat ini pun
dilengkapi dengan kemampuan data logging, memiliki tingkat akurasi tinggi, serta
dapat diakses dari tempat yang jauh. Dengan adanya data hasil pantauan, diharapkan
kegagalan pada sebuah mesin atau sistem dapat diatasi bahkan diminimalisir.
Berdasarkan pengujian, alat yang dibuat dapat membaca tegangan 3 fasa hingga
500VAC, dapat menyimpan data tegangan serta waktu terjadinya tegangan spike, dapat
menampilkan data tercatat pada web-page guna memudahkan user untuk mengetahui
frekuensi dan durasi tegangan spike, dapat menyalin data yang telah disimpan ke media
penyimpan yang lain, dan dapat mempertahankan riwayat data selama
i
jam.
ABSTRACT
Imbalance arm load on the RST electrical lines and termination heavy load can
trigger the rise of the voltage spike. This disorder is difficult to monitor and can cause
damage to the industrial machines. Monitoring by humans is considered impossible
without the help of special tools that can monitor the voltage spike given the very short
duration of the interruption that is less than 1ms.
In this thesis a tool that can monitor the duration, value and timing of the voltage
spike in real time is designed and realized. The tool is also equipped with data logging
capability, high degree of accuracy, and can be accessed from distant places. With the
data monitoring results, the expected failure of a machine or system can be solved even
minimized.
Based on testing, this tool can read 3-phase voltage up to 500VAC, it can store
voltage data and the timing of the voltage spike, it can display the recorded data on a
web-page to allow user to know the frequency and the duration of voltage spike, it can
copy saved data to another storage media, and it can retain historical data for 3 × 24
hours.
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada TUHAN Yesus Kristus buat semua
berkat, perlindungan, penyertaan, dan damai sejahtera yang penulis rasakan dalam
menyelesaikan perancangan dan penulisan skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan
studi di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Penulis juga mau mengucapkan terimakasih kepada berbagai pihak yang secara
langsing maupun tidak telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
1. TUHAN Yesus Kristus buat segala-galanya. Damai sejahteraku melimpah
di dalam-Mu.
2. Ayah Bibar Irianto Kawab dan mamah Hetti Ratri Hartiningsih tercinta,
adik-adik tersayang Hana dan Vina untuk kasih sayang, semangat, dan
doa. Terima kasih buat keluarga yang indah.
3. Tim pujian dan penyembahan Salatiga untuk doa, semangat, dan
pemuridan. Terus bertumbuh dalam Yesus.
4. Bapak Ir. Lukas B.S., M.Sc. dan Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng
selaku pembimbing I dan pembimbing II, terima kasih atas bimbingannya
selama pengerjaan skripsi ini.
5. Seluruh staff dosen, laboran, karyawan FTEK.
6. Teman-teman Lab XT, terima kasih banyak buat ajakan CS dan Dota saat
perancangan dan pengujian alat memberi hasil yang mengecewakan.
Ari’04 buat SEAL onlinenya, Rino’07 buat RF Onlinenya, almarhum Pak
MBIR aka mas Erik buat RF onlinenya miss u buddy, oom Tris buat ilmu
akreliknya,
Waw’04
dan
Daniel-Dani’05
buat
jurus-jurus
pengkodingannya, Anton’04 buat disain box yang futuristic, Kumis’04 dan
Ipan’09 sebagai sesama penderita ‘mungkin dia sudah lelah’, “Jam waras
sudah habis!!”.
7. Berbagai pihak yang tidak dapat dituliskan satu persatu, penulis
mengucapkan terima kasih.
iii
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata “sempurna”, oleh karena
itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga
skripsi ini berguna bagi kemajuan teknik elektronika.
Salatiga, Oktober 2015
Penulis
iv
DAFTAR ISI
INTISARI ........................................................................................................................... i
ABSTRACT........................................................................................................................ ii
KATA PENGANTAR ........................................................................................................ iii
DAFTAR ISI....................................................................................................................... v
DAFTAR TABEL............................................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... viii
BAB I
PENDAHULUAN .............................................................................................. 1
1.1. Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2. Spesifikasi Alat ......................................................................................... 2
1.3. Sitematika penulisan ................................................................................. 3
BAB II
SPIKE DATA LOGGER UNTUK JALA JALA PLN ...................................... 4
2.1. Gambaran Spike Data Logger untuk Jala-jala PLN.................................. 4
2.2. Sistem Kerja Spike Data Logger untuk Jala-jala PLN ............................. 5
2.3. Komponen Pembentuk Sistem .................................................................. 6
BAB III PERANCANGAN SISTEM .............................................................................. 8
3.1. Perancangan Elektronik ............................................................................ 8
3.1.1. Sensor WB3V414U01................................................................... 8
3.1.2. Modul komparator tegangan dengan LM311P ............................. 9
3.1.3. Modul mikrokontroler ATMega32 ............................................... 11
3.1.4. Raspberry Pi ................................................................................. 13
3.1.5. Modul RTC DS1307 ..................................................................... 14
3.2. Perancangan Perangkat Lunak .................................................................. 14
3.2.1. Perancangan
perangkat
lunak
pada
mikrokontroler
ATMega32 .................................................................................... 14
3.2.2. Perancangan perangkat lunak pada Raspberry Pi ......................... 15
v
3.2.3. Perancangan perangkat lunak pada Web-server............................ 17
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ......................................................................... 18
4.1. Pengujian Spike Data Logger untuk Jala Jala PLN .................................. 18
4.1.1. Pengujian
tegangan
terukur
oleh
sistem
yang
dibandingkan dengan tegangan terukur oleh FLUKE 287 .......... 18
4.1.2. Pengujian halaman web sebagai media tatap muka
pengguna ....................................................................................... 23
1.
Halaman awal......................................................................... 23
2.
Halaman logger ...................................................................... 24
3.
Kecocokan data ...................................................................... 26
4.
Penyalinan data ke media penyimpan lain lewat jalur
USB. ....................................................................................... 27
4.2. Perangkat Keras atau Perangkat Lunak yang Diganti atau
Ditambah ................................................................................................... 30
4.2.1. Perangkat keras ............................................................................. 30
1.
Komparator
tegangan
dengan
LM741
menjadi
LM311P ................................................................................. 30
2.
Modul wifi dengan wifi router ............................................... 30
3.
Sensor tegangan diganti dengan sensor tegangan
sejenis dengan waktu tanggap yang lebih kecil ..................... 31
4.2.2. Perangkat lunak............................................................................. 31
1.
Qt Editor menjadi phyton....................................................... 31
2.
Melengkapi program pada web dengan menambahkan
Java Script dan Cascading Style Sheets. ................................ 32
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................................... 33
5.1. Kesimpulan ............................................................................................... 33
5.2. Saran Pengembangan ................................................................................ 33
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................... 34
LAMPIRAN A .................................................................................................................... 35
LAMPIRAN B .................................................................................................................... 38
LAMPIRAN C .................................................................................................................... 46
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Konfigurasi pin yang digunakan pada mikrotontroler ATMega32 ................. 13
Tabel 4.1. Tabel hasil pengujian sensor tegangan pada fasa 1 .....................................35
Tabel 4.2. Tabel hasil pengujian sensor tegangan pada fasa 2 .....................................36
Tabel 4.3. Tabel hasil pengujian sensor tegangan pada fasa 3 .....................................37
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Tipe gangguan PQ berdasarkan durasinya, diuji selama 6 tahun
(1992-1997) di AS[3] .................................................................................. 1
Gambar 2.1. Gambaran Keseluruhan Spike Data Logger untuk Jala-jala PLN ............... 4
Gambar 2.2. Sensor tegangan 3 fasa WB3V414U01 ....................................................... 5
Gambar 3.1. Komparator tegangan dengan LM311P ...................................................... 9
Gambar 3.2. Denah hubungan komparator tegangan dengan sensor dan
mikrokontroler ATMega32 ......................................................................... 11
Gambar 3.3. Modul dan pinout mikrokontroler ATMega32 ........................................... 12
Gambar 3.4. Denah hubungan sensor tegangan, mikrokontroler, dan Raspberry
Pi ................................................................................................................. 12
Gambar 3.5. Pinput Modul Raspberry Pi[4] .................................................................... 13
Gambar 3.6. Modul DS1307[10] ..................................................................................... 14
Gambar 3.7. Diagram alir program pada mikrokontroler ATMega32 ............................. 15
Gambar 3.8. Diagram alir program pada Raspberry Pi .................................................... 16
Gambar 3.9. Diagram alir program pada web-server ....................................................... 17
Gambar 4.1. Grafik Vin vs Vout pada fasa 1 ................................................................... 20
Gambar 4.2. Grafik Vin vs Vout pada fasa 2 ................................................................... 21
Gambar 4.3. Grafik Vin vs Vout pada fasa 3 ................................................................... 22
Gambar 4.4. Tampilan welcomepage ............................................................................... 23
Gambar 4.5. Tampilan pengisian Username dan password............................................. 24
Gambar 4.6. Tampilan pada halaman logger ................................................................... 24
Gambar 4.7. Data yang dikirim oleh mikrokontroler ATMega32 dan diterima
oleh Rpi_server (atas). Data yang dicatat dan disimpan pada
Rpi_server (bawah) ..................................................................................... 26
viii
Gambar 4.8. Saat flashdisk memiliki serial number dan label yang dikenali oleh
sistem .......................................................................................................... 27
Gambar 4.9. Saat flashdisk tidak memiliki serial number dan label
yang
dikenali oleh sistem ..................................................................................... 29
ix