Perancangan Alat Ukur Arus dan Daya Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535

  `

  

TUGASAKHIR

PERANCANGANALAT UKUR ARUS DAN DAYA BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega 8535

  

YENI MARLINA

112411051

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

  

2014 ii

  PERANCANGANALAT UKUR ARUS DAN DAYA BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 TUGASAKHIR DiajukanUntuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Tugas akhir Pada Program Studi D-3 Metrologi Dan Instrumentasi

PROGRAM STUDI D3 METROLOGI INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

  

PERSETUJUAN

Yang bertanda tangan di bawah ini. Dosen pembimbing Tugas Akhir menyatakan

bahwa laporan Tugas Akhir dari : YENI MARLINA NIM: 112411051 Dengan Judul: “PERANCANGAN ALAT UKUR ARUS DAN DAYA BERBASIS

  

MIKROCONTROLER ATMega 8535”

Selesai diperiksa dan dinyatakan selesai, serta dapat diajukan dalam pengujian tanggungjawaban laporan Tugas Akhir.

  

DILULUSKAN PADA :

Medan, juli 2014

Diketahui/Disetujui Oleh : Departemen Dosen FISIKA FMIPA USU Pembimbing Tugas Akhir Ketua, Dr.Diana Alemin Barus M.Sc Dr.Nasruddin.M.N.M.Eng,Sc

NIP: 19660729 199203 2 002 NIP: 19550706 198102 1 002

  iii

PERNYATAAN PERANCANGAN ALAT UKUR ARUS DAN DAYA BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 TUGAS AKHIR

  Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

  Medan, Juli 2014

YENI MARLINA 112411051

  

PENGHARGAAN

  Bismillahirohmannirrohim, Segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan nikmat, serta barokah dan hidayah-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas proyek ini sesuai waktu yang telah ditetapkan. Sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah SAW sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis

  Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar sarjana pada Program Studi Metrologi dan Instrumentasi (D3) pada Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

  Adapun judul Tugas Akhir ini adalah

PERANCANGAN ALAT UKUR ARUS DAN DAYA BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

  Penulis menyadari bahwa tersusunnya Tugas Akhir ini dari Do’a, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada :

  1. Bapak Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

  2. Dr.Diana Alemin Barus M.Sc, Selaku Ketua Fisika FMIPA USU Program Studi D3 Metrologi Dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.

  3. Dr.Nasruddin.M.N.M.Eng,Sc, selaku Dosen Pembimbing, yang banyak membantu saya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini

  4. Ibu Drs. Ratna Askiah, M.Sc, selaku dosen pembimbing, yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  5. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D3 Metrologi Dan Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Dan tak lupa pula untuk orang-orang yang paling spesial; Kedua orang tua penulis

  

ibunda Siti Marlia dan ayahanda Nafsirul serta saudara kandung saya kakak-kakak

  dan abang saya ( Tuti Armayanti, Amk, Yusuf Abioso, Hilmawan Jufri) yang telah memberikan bantuan moril maupun materil, semangat dan do’a yang begitu besar kepada penulis.

  Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang sifat nya membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.

  Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca. Amin Yaa Rabbal’alamin

  Medan, Juli 2014

  Hormat kami, Penulis

  

ABSTRAK

  Telah dibuat alat ukur daya listrik berupa power meter digital berbasis mikrokontroller AVR ATmega 8535 dengan menggunakan perangkat keras berupa sensor arus ACS 712 5Ampere, perata tegangan DC, rangkaian sistem minimum mikrokontroler AVR ATmega 8535 dengan ADC (analog to digital) di dalamnya, dan LCD 2 x 16 karakter.. Alat ini dapat mengukur dan menampilkan daya listrik suatu peralatan elektronik rumah tangga. Sensor arus ACS 712 dengan keluaran maksimum

  5 Ampere dan berfungsi untuk mendeteksi arus AC yang mengalir pada beban dan memberikan output berupa tegangan AC yang kemudian diubah menjadi tegangan DC. ADC internal mikrokontroler AVR ATmega 8535 berfungsi untuk mengkonversi tegangan output sensor arus menjadi data digital agar dapat diolah dan ditampilkan pada LCD. Rangkaian sistem minimum mikrokontroler AVR ATmega 8535 dan tampilan LCD dikendalikan oleh program yang dibuat melalui software CodeVision AVR dan didownload ke mikrokontroler ATmega 8535 melalui software AVR Studio dengan menggunakan downloader ISP untuk AVR ATmega 8535. Dari pengujian dan kalibrasi yang telah dilakukan terhadap alat ukur daya listrik ini diperoleh hasil rata- rata persentase kesalahan sebesar 4,3214% dengan tingkat ketepatan pengukuran sebesar 95,67%.

  ABSTRACT

  

The electric power gauge has been made based digital power metre AVR

microcontroller ATMega 8535 using current sensor in the from of ACS 712 a number

of 5 amperes grading DC voltage,microcontroller AVR ATMega 8535 with

ADC(Analog to Digital Converter) in it, and also using LCD 2 x 16 characters it can

measure and display the electrical power of a household electronic appliances. ACS

712 current sensor with a maximum output a number of 5 amperes and server to

detect AC current flowing in the load and provide AC voltage output which is then

converted into DC voltage. Internal ADC microcontroller AVR ATMega 8535 server

to convert the output voltage of current sensor into digital data then can be processed

and displayed on the LCD. The series of minimum system microcontroller AVR

ATMega 8535 and the LCD display are controlled by a program that is created

through AVR studio software using the downloader ISP for AVR ATMega 8535. Based

on the testing and calibration that has been done to measure the electric obtained an

average yield of 4.3214% percentage error rate measurement accuracy of 95.67%.

  

DAFTAR ISI

  2.1.1 Wattmeter ............................................................................................. 7

  2.3. Liquid Crystal Display (LCD) .......................................................... 17

  2.2.5. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AVR ATMEGA8535 .................... 13

  2.2.4. Status Register .................................................................................. 12

  2.2.3. Peta Memory ATMega8535 ............................................................. 11

  2.2.2. Arsitektur Mikrokontroler AVR ATMEGA8535 ............................. 9

  2.2.1. Mikrokontroler ATMEGA8535 ........................................................ 9

  2.2 Perangkat Keras ................................................................................. 9

  2.1.2 Arus Daya ............................................................................................ 8

  2.1. Umum .................................................................................................... 7

  Halaman PERSETUJUAN ...................................................................................................... .i PERNYATAAN ....................................................................................................... ii PENGHARGAAN ................................................................................................... iii ABSTRAK ................................................................................................................ v DAFTAR ISI ........................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ x DAFTAR TABEL .................................................................................................... xi

  BAB 2 Tinjauan Pustaka

  1.7. Sistematika Penulisan ....................................................................... 5

  1.6. Metodologi Penulisan ....................................................................... 4

  1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................ 4

  1.4. Tujuan Penelitian .............................................................................. 4

  1.3. Batasan Masalah ............................................................................... 3

  1.2. Permasalahan .................................................................................... 3

  1.1. Latar Belakang ................................................................................. 1

  BAB I Pendahuluan

  2.4. Komponen-komponen Pendukung ................................................... 18

  2.4.1. Catu Daya ......................................................................................... 18

  2.4.2. Sensor Tegangan .............................................................................. 18

  2.4.3. Sensor Arus ..................................................................................... 19

  2.5. Perangkat Lunak .............................................................................. 20

  2.5.1 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) ........................ 20

  2.5.2 Software Downloader ...................................................................... 21

  BAB 3 Perancangan Sistem

  3.1 Perancangan Alat ................................................................................ 22

  3.1.1 Diagram Blok Rangkaian .................................................................... 22

  3.1.2 Rangkaian Power Supplay (PSA) ........................................................ 23

  3.1.3 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535 .......................................... 24

  3.1.4 Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) ..................... 26

  3.1.5 Perancangan Sensor Tegangan ............................................................ 27

  3.1.6 Perancangan Sensor Arus .................................................................... 28 3.2 . Perancangan Program ......................................................................... 31

  BAB 4 Pengujian dan Hasil

  4.1 Pengujian Rangkaian ............................................................................ 33

  4.1.1 Pengujian Rangkaian Power Supplay ................................................... 33

  4.1.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller ATMega 8535 ......................... 33

  4.1.3 Pengujian Rangkaian LCD ................................................................... 36

  4.1.4 Pengujian Sensor Tegangan ................................................................. 39

  4.1.5 Pengujian Sensor Arus ......................................................................... 39

  4.2. Pengujian Keseluruhan Sistem ............................................................. 42

  BAB 5 Kesimpulan dan Saran

  5.1. Kesimpulan ............................................................................................ 44

  5.2. Saran ...................................................................................................... 45 DAFTAR PUSTAKA

  .............................................................................................. 46 Lampiran A: Gambar alat keseluruhan

  

DAFTAR GAMBAR

  Halaman

Gambar 2.1 Arsitektur ATMEGA8535 ................................................................... 11Gambar 2.2 Memori AVR ATMega8535 ................................................................ 12 Gambar 2.3 Status Register ......................................................................................

  12 Gambar 2.4 IC Mikrokontroler ATMEGA8535 ...................................................... 14 Gambar 2.5. LCD karakter 2x16 ..............................................................................

  17 Gambar 2.6 Rangkaian Penurun Tegangan dan Penghasil Tegangan DC ............... 18

Gambar 2.7 Rangkaian Sensor Tegangan ................................................................ 19Gambar 2.8 Sensor arus ACS712 ............................................................................ 19 Gambar 2.9 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) ............................................

  20 Gambar 2.10 ISP- Flash Programmer .............................................................21

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Sistem ......................................................... 22Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA) ........................................................ 23

  Gambar 3.3: Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA 8535 ........... 25

Gambar 3.4. Rangkaian LCD .................................................................................. 26Gambar 3.5 rangkaian sensor tegangan ................................................................... 27Gambar 3.5 Rangkaian aplikasi sensor arus ACS 712 ,5 Ampere .......................... 29Gambar 3.7 Konfigurasi pin LM321 dan rangkaian inverting amplifier ................ 29Gambar 3.8 Diagram Alir Program ......................................................................... 31Gambar 4.1 Grafik keluaran sensor arus ................................................................. 41

  DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 2.1 fungsi port B ................................................................................ 15

  Tabel 2.2: fungsi port D ............................................................................... 16