9. AREF AREF adalah kaki masukan referensi bagi AD Converter. Untuk operasionalisasi
ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus dibeikan ke kaki ini. 10. AGND
AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki anlaog ground yang terpisah.
2.3. Liquid Crystal Display LCD
LCD Liquid cristal display adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. Jenis LCD
yang dipakai pada alat ini adalah LCD M1632. LCD terdiri dari dua bagian, yang pertama merupakan panel LCD sebagai media penampil informasi dalam bentuk
hurufangka dua baris, masing–masing baris bisa menampung 16 hurufangka.LCD Liquid Crystal Display adalah modul penampil yang banyak digunakan karena
tampilannya menarik. LCD yang umum, ada yang panjangnya hingga 40 karakter 2x40 dan 4x40, dimana kita menggunakan DDRAM untuk mengatur tempat
penyimpanan tersebut.Gamayel.Rizal, 2007. Di bawah ini adalah gambar LCD 2x16 karakter.
Gambar 2.4. LCD karakter 2x16
Bagian kedua merupakan sebuah sistem yang dibentuk dengan mikrokontroler yang ditempel dibalik pada panel LCD, berfungsi mengatur tampilan LCD. Dengan
demikian pemakaian LCD M1632 menjadi sederhana, sistem lain cukup mengirimkan kode – kode ASCII dari informasi yang ditampilkan.
Spesifikasi LCD M1632: 1. Tampilan 16 karakter 2 baris dengan matrik 5 x 7 + kursor.
2. ROM pembangkit karakter 192 jenis. 3. RAM pembangkit karakter 8 jenis diprogram pemakai .
Universitas Sumatera Utara
4. RAM data tampilan 80 x 8 bit 8 karakter . 5. Duty ratio 116.
6. RAM data tampilan dan RAM pembangkit karakter dapat dibaca dari unit mikroprosesor.
7. Beberapa fungsi perintah antara lain adalah penghapusan tampilan display clear, posisi kursor awal crusor home , tampilan karakter kedip display
character blink, penggeseran kursor crusor shift dan penggeseran tampilan display shift.
8. Rangkaian pembangkit detak. 9. Rangkaian otomatis reset saat daya dinyalakan.
10. Catu daya tunggal +5 volt. Andi, N. Paulus, 2004.
2.4. Komponen-komponen Pendukung
2.4.1 Sensor Arus
Sensor arus adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik.Sensor arus ini menggunakan metode Hall Effect Sensor. Hall Effect Sensor
merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi medan magnet
Gambar 2.5 Sensor arus ACS712 Hall Effect Sensor akan menghasilkan sebuah tegangan yang proporsional
dengan kekuatan medan magnet yang diterima oleh sensor tersebut. Pendeteksian perubahan kekuatan medan magnet cukup mudah dan tidak memerlukan apapun selain
sebuah inductor yang berfungsi sebagai sensornya.
Universitas Sumatera Utara
Kelemahan dari detektor dengan menggunakan induktor adalah kekuatan medan magnet yang statis kekuatan medan magnet nya tidak berubah tidak dapat
dideteksi. Oleh sebab itu diperlukan cara yang lain untuk mendeteksi nya yaitu dengan sensor yang dinamakan dengan ‘hall effect ’ sensor. Sensor ini terdiri dari sebuah
lapisan silikon yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik. Dengan metode ini arus yang dilewatkan akan terbaca pada fungsi besaran tegangan berbentuk gelombang
sinusoidal.
Tabel 2.3 Keterangan gambar sensor arus ACS712
No Nama
Keterangan
1 dan 2 IP+ Masukan arus
3 dan 4 IP-
Keluaran arus
5 GND
Ground
6 N.C.
Terminal untuk kapasitor eksternal, untuk menentukan bandwidth
7
VOUT tegangan keluaran analog
8
VCC Power suplay 5 volt
Universitas Sumatera Utara
BAB III PERANCANGAN SISTEM
3.1 Perancangan Alat 3.1.1 Diagram Blok Rangkaian
Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang, seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1 di bawah ini.
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Sistem Gambar 3.1 menunjukkan sketsa perangkat keras pendukung sistem. Dimulai dari
jala-jala listrik ada dua pendeteksi yang bekerja pada alat yaitu sensor tegangan yang dipasang secara paralel dan sensor arus yang dipasang secara seri ke beban.
Sensor tegangan yang berupa trafo ct beserta pembagi tegangan yang menurunkan tegangan dari jala-jala listrik PLN yang bernilai 240 VAC pada tegangan primer
menjadi 6V pada tegangan sekunder trafo kemudian dipasanglah pembagi tegangan untuk membagi 6V menjadi tegangan yang diinginkan sesuai dengan tegangan
maksimum yang bisa dibaca ADC mikrokontroler. Jala –
jala listrik PLN
Sensor tegangan
Sensor arus
Mikroko ntroler
AVR ATMEGA
8535
P= VI LCD
Beban
Universitas Sumatera Utara
AC 330ohm
5 Volt 12 Volt
LM7805CT Vreg
out IN
10uf 1uf
+ +
2200uf TIP32C
100ohm 1N5392GP
1N5392GP 220V
50Hz +
12V 12V
Kemudian pedeteksi arus yaitu sensor arus ACS 712 yang keluarannya berupa tegangan DC bisa langsung diproses di ADC internal mikrokontroler. Kedua
pendeteksi tersebut diolah di ADC internal mikrokontroler. Di mikrokontroler data ADC diolah menggunakan bahasa C dengan mengalikan dua variabel yang telah
terdeteksi oleh sensor tegangan V dan sensor arus I sehingga didapatkan daya yaitu P=VI dan hasil tersebut tampil di LCD sebagai output dari alat ukur daya tersebut
3.1.2 Rangkaian Power Supplay PSA
Adapun rangkaian Power Supplay PSA dari sistem yang dirancang, seperti yang diperlihatkan gambar 3.2 di bawah ini.
Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay PSA
Gambar 3.2 menunjukkan rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke
seluruh rangkaian, termasuk sebagai inputan sensor arus ACS 712. Rangkaian tersebut berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian
tersebut bermula dari tegangan AC dari PLN sebesar 220VAC masuk ke trafo. Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220
volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor
2200 μF. Regulator tegangan 5 volt LM7805CT digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya.
Universitas Sumatera Utara
LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk memasok arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian,
sehingga regulator tegangan LM7805CT tidak akan panas ketika rangkaian butuh
arus yang cukup besar.
Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah. IC LM7805 membutuhkan tegangan ±7.5 V dan arus ±100 mA. Jadi dipakai resistor
100 Ω dimana tegangan dari trafo stepdown sebesar 12 V, namun sebuah dioda dapat menurunkan tegangan sebesar 0.6 V. Jadi jika dua dioda digunakan maka tegangan
dapat diturunkan menjadi 1.2 V. Perhitungannya adalah sebagai berikut :
Vtrafo = 12V – 1,2V = 10,8V Sehingga bila dipakai resistor 100Ω maka,
I = VR = 10.8 V 100Ω = 0.108 A = 108mA
Untuk menghidupkan LED yang arusnya 1.5 mA maka R= Vout 78051,5 mA = 333.33
Ω
3.1.3 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA 8535 dapat dilihat pada gambar 3.3 di bawah ini :
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3 Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA 8535 Dari gambar 3.3, Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari
seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega8535. Semua program diisikan pada memori dari IC ini
sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 8 MHz dan dua buah kapasitor 30 pF.
XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler ATMega8535 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset aktif
rendah. Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini. Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck,
Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai
Universitas Sumatera Utara
konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel.
Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP
Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon.
3.1.4 Perancangan Rangkaian LCD Liquid Crystal Display
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD Liquid Crystal Display 16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat
memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter.
Pemasangan potensio sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang tampil.
Gambar 3.4 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler.
Gambar 3.4. Rangkaian LCD
Dari gambar 3.4, rangkaian ini terhubung ke PB.0... PB.7, yang merupakan pin IO dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai TimerCounter, komperator analog
dan SPI mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh
Mikrokontroller ATMega8535
.
Universitas Sumatera Utara
3.1.5 Perancangan Sensor Arus
Pengukuran arus biasanya membutuhkan sebuah resistor shunt yaitu resistor yang dihubungkan secara seri pada beban dan mengubah aliran arus menjadi
tegangan. Tegangan tersebut biasanya diumpankan ke current transformer terlebih
dahulu sebelum masuk ke rangkaian pengkondisi signal.
Teknologi Hall effect yang diterapkan oleh Allegro menggantikan fungsi resistor shunt dan current transformer menjadi sebuah sensor dengan ukuran yang
relatif jauh lebih kecil. Aliran arus listrik yang mengakibatkan medan magnet yang menginduksi bagian dynamic offset cancellation dari ACS712 ELC-5A. bagian ini
akan dikuatkan oleh amplifier dan melalui filter sebelum dikeluarkan melalui kaki 6 dan 7, modul tersebut membantu penggunaan untuk mempermudah instalasi arus ini
ke dalam sistem.
Agar ouput sensor berupa tegangan AC tanpa komponen DC 2,5 volt, maka digunakan rangkaian yang baru setelah dilakukan beberapa percobaan. Menggunakan
power supply yang dimodifikasi untuk menghasilkan tegangan ± 2,5 volt dan ground. Power supply menggunakan trafo CT yang dikontrol dengan transistor agar
menghasilkan tegangan ± 2,5 volt dan ground. Dengan demikian maka tegangan input sensor VCC-GND tetap 5 volt dan output sensor hanya berupa tegangan AC tanpa
komponen DC.
Gambar 3.5. Rangkaian aplikasi sensor arus ACS 712 ,5 Ampere
Dari gambar 3.5 rangkaian aplikasi IC ACS 712 diatas. Setiap perubahan 1 ampere arus input maka hasil output berupa tegangan AC akan berubah tiap 100 mV.
Universitas Sumatera Utara
Rangkaian penguatan berupa Op- Amp LM321.
output
C 0,1uf
a1 1
a2 2
3 a3
4 a4
b1 b2
b3 b4
5 6
7 8
AC IP+
IP- IP-
IP+ VCC
VOUT FILTER
GND ACS712
+5V CBYP
0,1uf R1
100K R2
100K +
- Rf
1K Cf
0,01uf 1
2 3
4 5
R3 3,3K
Gambar 3.6. Konfigurasi pin LM321 dan rangkaian inverting amplifier
Gambar 3.7 menunjukkan rangkaian sensor arus ACS 712 dengan keluaran 5 ampere lengkap dengan rangkaian inverting amplifier. Karena siyal tegangan output
dari IC ACS712 5 Ampere inverting maka menggunakan rangkaian inverting amplifier dengan gain 3 kali. Maka dalam perhitungan Rf dan R3 sebagai berikut:
�
���
=
�
�
�
3
× �
��
Jika penguatan gain sebesar 3 kali maka: �
���
�
��
= 3 Sehingga
�
�
�
3
= �
���
�
�� �
�
�
3
= 3 �
�
= 3 �
3
Ditetapkan terlebih dahulu �
�
= 1 �Ω maka �
3
= 3 × 1000 Ω
�
3
= 3 �Ω
Universitas Sumatera Utara
3.2 Perancangan Program