Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Adjustable Fuse T1 612012702 BAB II
BAB II
SISTEM DASAR ADJUSTABLE FUSE
2.1
Gambaran Alat
Adjustable Fuse yang dirancang merupakan smart device yang berperan
sebagai pengganti sekering konvensional. Sekering konvensional yang dimaksud
adalah sekering yang banyak beredar di pasaran saat ini. Macam-macam sekering
konvensional yang ada di pasaran seperti sekering keramik, sekering otomatis,
dan sekering model Mini Circuit Breaker. Sekering konvensional yang banyak
beredar di pasaran saat ini dapat ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Macam-macam sekering konvensional: (a) Sekering
keramik, (b) Sekering Otomatis, (c) Mini Circuit Breaker
Adjustable Fuse ini memiliki fungsi untuk membatasi besar arus yang
mengalir pada sebuah instalasi listrik sesuai dengan nilai batas arus yang dipilih.
Alat yang dirancang ini, memiliki empat buah nilai batas arus. Empat nilai batas
arus tersebut masing- masing adalah sebesar 2, 4, 6 dan 10 A. Keempat nilai
tersebut dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan pengguna. Untuk memilih nilai
4
5
batas arus, terdapat user interface yang berupa sebuah key-pad untuk
memasukkan nilai batas arus dan LCD penampil sebagai output untuk
menampilkan nilai batas arus yang dipilih pengguna. Untuk dapat membatasi
besarnya arus yang mengalir, alat ini dirancang hanya dapat bekerja pada jejala
listrik satu phase dengan dengan frekuensi 50 Hz.
Alat yang dirancang ini nantinya akan dipasang pada instalasi listrik
rumahan menggantikan sekering konvensional yang sudah ada. Pemasangan alat
ini diletakkan setelah kWh meter seperti pemasangan terminal sekering pada
umumnya.
2.2
Sistem Kerja Alat
Gambar 2.2. Cara kerja sistem
Nilai batas arus yang diinginkan, pertama-tama dimasukkan ke dalam alat
sebagai data masukan lewat unit antar muka. Kemudian data masukan ini diolah
oleh unit pemroses. Jika data masukan benar maka alat akan memulai siklus
pemeriksaan besar arus yang mengalir. Siklus pemeriksaan arus akan terus
berlangsung sampai saat di mana besarnya arus yang mengalir melebihi ketetapan
yang sudah ditentukan. Apabila besarnya arus yang mengalir melebihi ketetapan
6
yang berlaku, maka secara otomatis alat ini akan memutus aliran listrik. Selama
selang 60 detik, alat ini akan memberikan peringatan kepada pengguna berupa
sinyal suara melalui buzzer, sekaligus menampilkan data nilai arus dan tegangan
pada LCD penampil. Secara otomatis alat ini akan mengalirkan arus listrik
kembali setelah selang waktu 60 detik. Proses ini akan berulang sebanyak tiga
kali. Apabila alat ini sudah mengalami kondisi tripping sebanyak tiga kali, maka
secara otomatis alat ini akan memutus aliran listrik secara permanen dan alat ini
membutuhkan penekanan pada tombol reset agar dapat bekerja kembali. Alat ini
membutuhkan sumber tegangan 12 volt sebagai catu daya.
2.3
Unit Antarmuka Pengguna
Unit antarmuka adalah unit yang berperan sebagai jembatan untuk
terjadinya interaksi antara pengguna dan alat. Alat ini menggunakan keypad 4×4
dan LCD karakter 20×4 sebagai unit antarmuka pengguna.
Scanning keypad 4×4 digunakan sebagai media untuk memasukkan data.
LCD karakter 20×4 digunakan untuk menampilkan data masukan dan data
keluaran yang telah diolah oleh unit pemroses.
Gambar 2.3. Antarmuka pengguna pada Adjustable Fuse
7
2.4
Unit Pemroses
Unit pemroses adalah unit yang bertugas untuk mengolah data yang masuk
menjadi data keluaran yang dikehendaki oleh pengguna. Alat ini menggunakan
mikrokontroler ATmega32 sebagai unit pemroses. Berikut adalah spesifikasi dari
ATmega 32[7] :
1. 32kbytes Program Memory
2. 1024 bytes EEPROM
3. 2kbytes internal SRAM
4. Tegangan operasi 2.7-5.5Volt
5. Dapat dioperasikan dengan frekuensi: 0-16MHz
6. 32 I/O yang dapat diprogram secara terpisah
7. 9 sumber interrupt
8. Dilengkapi dengan tiga sumber Timer/Counter dengan satu buah lebar
data 16bit dan 2 buah lebar data 8bit.
Gambar 2.4. Modul Mikrokontroler Atmega32
8
2.5
Unit Keluaran
Unit ini menampilkan data masukan yang telah diproses oleh unit pemroses.
Data yang ditampilkan adalah sebuah sinyal ON/OFF ke sebuah Solid State Relay
untuk memutuskan aliran listrik dan Buzzer sebagai keluaran suara.
Gambar 2.5. Unit keluaran pada Adjustable Fuse
Solid State Relay berfungsi seperti saklar otomatis. Fungsi ini terjadi ketika
unit pemroses mendapatkan bacaan data pada sensor arus yang masih di bawah
atau sudah melewati besarnya batas arus terpilih. Saat arus yang terbaca masih di
bawah batas nilai yang terpilih unit pemroses akan mengirimkan logika On ke
Solid State Relay, sebaliknya apabila arus yang terbaca melebihi batas nilai
terpilih unit pemroses akan mengirimkan logika Off ke Solid State Relay.
9
Dalam unit keluaran ini, terdapat juga sebuah buzzer yang akan
memperingatkan pengguna ketika terjadi kondisi tripping. Tanda peringatan yang
dikeluarkan oleh buzzer berlangsung selama 60 detik. Selain Solid State Relay dan
Buzzer, terdapat juga data logger dalam unit keluaran ini. Data logger ini
berfungsi sebagai pencatat data saat terjadi kondisi tripping. Data yang terdapat
dalam data logger berisi mengenai nilai arus, nilai tegangan, tanggal dan waktu
saat terjadinya tripping. Data ini akan disimpan dengan format file.txt pada kartu
memory.
2.6
Komponen Pembentuk Sistem
Untuk merancang dan merealisasikan Adjustable Fuse sistem mempunyai
beberapa komponen yang memiliki fungsi masing-masing.
1. Mikrokontroler
2. Keypad 4×4
3. LCD 20×4
4. Transistor
5. Solid State Relay
6. Buzzer
7. Sensor Arus ACS712
8. AC Voltage Tranducer model AVS075-SD-420E
9. Modul Real Time Clock DS1307
10. Modul SD Card
11. Catu daya
SISTEM DASAR ADJUSTABLE FUSE
2.1
Gambaran Alat
Adjustable Fuse yang dirancang merupakan smart device yang berperan
sebagai pengganti sekering konvensional. Sekering konvensional yang dimaksud
adalah sekering yang banyak beredar di pasaran saat ini. Macam-macam sekering
konvensional yang ada di pasaran seperti sekering keramik, sekering otomatis,
dan sekering model Mini Circuit Breaker. Sekering konvensional yang banyak
beredar di pasaran saat ini dapat ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Macam-macam sekering konvensional: (a) Sekering
keramik, (b) Sekering Otomatis, (c) Mini Circuit Breaker
Adjustable Fuse ini memiliki fungsi untuk membatasi besar arus yang
mengalir pada sebuah instalasi listrik sesuai dengan nilai batas arus yang dipilih.
Alat yang dirancang ini, memiliki empat buah nilai batas arus. Empat nilai batas
arus tersebut masing- masing adalah sebesar 2, 4, 6 dan 10 A. Keempat nilai
tersebut dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan pengguna. Untuk memilih nilai
4
5
batas arus, terdapat user interface yang berupa sebuah key-pad untuk
memasukkan nilai batas arus dan LCD penampil sebagai output untuk
menampilkan nilai batas arus yang dipilih pengguna. Untuk dapat membatasi
besarnya arus yang mengalir, alat ini dirancang hanya dapat bekerja pada jejala
listrik satu phase dengan dengan frekuensi 50 Hz.
Alat yang dirancang ini nantinya akan dipasang pada instalasi listrik
rumahan menggantikan sekering konvensional yang sudah ada. Pemasangan alat
ini diletakkan setelah kWh meter seperti pemasangan terminal sekering pada
umumnya.
2.2
Sistem Kerja Alat
Gambar 2.2. Cara kerja sistem
Nilai batas arus yang diinginkan, pertama-tama dimasukkan ke dalam alat
sebagai data masukan lewat unit antar muka. Kemudian data masukan ini diolah
oleh unit pemroses. Jika data masukan benar maka alat akan memulai siklus
pemeriksaan besar arus yang mengalir. Siklus pemeriksaan arus akan terus
berlangsung sampai saat di mana besarnya arus yang mengalir melebihi ketetapan
yang sudah ditentukan. Apabila besarnya arus yang mengalir melebihi ketetapan
6
yang berlaku, maka secara otomatis alat ini akan memutus aliran listrik. Selama
selang 60 detik, alat ini akan memberikan peringatan kepada pengguna berupa
sinyal suara melalui buzzer, sekaligus menampilkan data nilai arus dan tegangan
pada LCD penampil. Secara otomatis alat ini akan mengalirkan arus listrik
kembali setelah selang waktu 60 detik. Proses ini akan berulang sebanyak tiga
kali. Apabila alat ini sudah mengalami kondisi tripping sebanyak tiga kali, maka
secara otomatis alat ini akan memutus aliran listrik secara permanen dan alat ini
membutuhkan penekanan pada tombol reset agar dapat bekerja kembali. Alat ini
membutuhkan sumber tegangan 12 volt sebagai catu daya.
2.3
Unit Antarmuka Pengguna
Unit antarmuka adalah unit yang berperan sebagai jembatan untuk
terjadinya interaksi antara pengguna dan alat. Alat ini menggunakan keypad 4×4
dan LCD karakter 20×4 sebagai unit antarmuka pengguna.
Scanning keypad 4×4 digunakan sebagai media untuk memasukkan data.
LCD karakter 20×4 digunakan untuk menampilkan data masukan dan data
keluaran yang telah diolah oleh unit pemroses.
Gambar 2.3. Antarmuka pengguna pada Adjustable Fuse
7
2.4
Unit Pemroses
Unit pemroses adalah unit yang bertugas untuk mengolah data yang masuk
menjadi data keluaran yang dikehendaki oleh pengguna. Alat ini menggunakan
mikrokontroler ATmega32 sebagai unit pemroses. Berikut adalah spesifikasi dari
ATmega 32[7] :
1. 32kbytes Program Memory
2. 1024 bytes EEPROM
3. 2kbytes internal SRAM
4. Tegangan operasi 2.7-5.5Volt
5. Dapat dioperasikan dengan frekuensi: 0-16MHz
6. 32 I/O yang dapat diprogram secara terpisah
7. 9 sumber interrupt
8. Dilengkapi dengan tiga sumber Timer/Counter dengan satu buah lebar
data 16bit dan 2 buah lebar data 8bit.
Gambar 2.4. Modul Mikrokontroler Atmega32
8
2.5
Unit Keluaran
Unit ini menampilkan data masukan yang telah diproses oleh unit pemroses.
Data yang ditampilkan adalah sebuah sinyal ON/OFF ke sebuah Solid State Relay
untuk memutuskan aliran listrik dan Buzzer sebagai keluaran suara.
Gambar 2.5. Unit keluaran pada Adjustable Fuse
Solid State Relay berfungsi seperti saklar otomatis. Fungsi ini terjadi ketika
unit pemroses mendapatkan bacaan data pada sensor arus yang masih di bawah
atau sudah melewati besarnya batas arus terpilih. Saat arus yang terbaca masih di
bawah batas nilai yang terpilih unit pemroses akan mengirimkan logika On ke
Solid State Relay, sebaliknya apabila arus yang terbaca melebihi batas nilai
terpilih unit pemroses akan mengirimkan logika Off ke Solid State Relay.
9
Dalam unit keluaran ini, terdapat juga sebuah buzzer yang akan
memperingatkan pengguna ketika terjadi kondisi tripping. Tanda peringatan yang
dikeluarkan oleh buzzer berlangsung selama 60 detik. Selain Solid State Relay dan
Buzzer, terdapat juga data logger dalam unit keluaran ini. Data logger ini
berfungsi sebagai pencatat data saat terjadi kondisi tripping. Data yang terdapat
dalam data logger berisi mengenai nilai arus, nilai tegangan, tanggal dan waktu
saat terjadinya tripping. Data ini akan disimpan dengan format file.txt pada kartu
memory.
2.6
Komponen Pembentuk Sistem
Untuk merancang dan merealisasikan Adjustable Fuse sistem mempunyai
beberapa komponen yang memiliki fungsi masing-masing.
1. Mikrokontroler
2. Keypad 4×4
3. LCD 20×4
4. Transistor
5. Solid State Relay
6. Buzzer
7. Sensor Arus ACS712
8. AC Voltage Tranducer model AVS075-SD-420E
9. Modul Real Time Clock DS1307
10. Modul SD Card
11. Catu daya