TUGAS SCADA PROGRAM STUDI S1 PENDIDIKAN (1)
TUGAS SCADA
Sensor Arus, Tegangan, Frekuensi dan Daya
Disusun Oleh:
Subaidah
5115153350
PROGRAM STUDI S1 PENDIDIKAN VOKASIONAL TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA
2018
1. Sensor Arus
Sensor Arus ACS712 digunakan sebagai respon dari masukan yang berupa beban
listrik dengan analisis metode regresi. Sensor arus ACS712 digunakan untuk mengukur
arus dengan sumber arus bolak balik (AC/Alternative Current). Cara menggunakannya
adalah berbeda dengan penggunaan ampermeter atau multimeter, tetapi dengan cara
meletakkan ruang dari sensor ACS712 ke Konduktor pada rangkaian tanpa merusak
rangkaian dengan cara mehubungkannya secara seri. Penggunaan sensor ACS712 tidak
mengganggu rangkaian yang sudah ada. Terdiri dari rangkaian sensor efek-hall yang
linear, low-offset, dan presisi. Gambar dari driver sensor arus ACS712 adalah :
Gambar Sensor Arus ACS712
Total output error 1.5% pada Ta = 25 °C
Memiliki resistansi dalam 1.2 mΩ
Tegangan sumber operasi tunggal 5.0 V
Sensitivitas keluaran 66 sd 185 mV/A
Tegangan keluaran proporsional terhadap arus AC ataupun DC
Fabrikasi kalibrasi
Tegangan offset keluaran yang sangat stabil
Hysterisis akibat medan magnet mendekati nol
Rasio keluaran sesuai tegangan sumber
Rangkaian Sensor Arus :
Komponen Rangkaian
Rangkaian tersebut terdiri dari beberapa komponen yaitu=
a. Sumber tegangan AC
Digunakan sebagai pengkasil tegangan bolak balik
b. ACS 712
Digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi arus yang mengalir pada konduktor
rangkaian
c. Variabel Resistor
Digunakan sebagai penghambat arus dalam rangkaian listrik yang nilai resistansinya
dapat diatur
d. Lamp
Digunakan sebagai lampu indicator aktifnya Driver sensor arus ACS712
e. Kapasitor
Digunakan sebagai penyimpan tegangan listrik dalam bentuk muatan listrik
f. Op-Amp
Digunakan sebagai pengindra dan penguat sinyal sebagai peguat differensial impedansi
masukan tinggi dan penguat keluaran impedansi rendah
g. Diode
Digunakan sebagai penyearah arus listrik pengubah arus AC ke DC
h. Resistor
Digunakan sebagai penghambat arus listrik
Prinsip Kerja
Ketika sensor ACS712 mendeteksi arus, maka resistansi variable resistor otomatis
menurunkan nilainya menuju nol sehingga menyebabkan lampu indikator pada driver
sensor arus ACS712 menyala yang menandakan adanya arus yang terdeteksi.
Gambar Arus Terdeteksi
Dan ketika sensor ACS712 tidak mendeteksi arus, maka resistansi variable resistor
otomatis menaikkan nilainya sehingga menyebabkan lampu indikator pada driver sensor
arus ACS712 mati yang menandakan tidak adanya arus yang terdeteksi. Nilai arus yang
terdeteksi ditampilkan pada ampermeter sebagai media output yang menunjukkan
angkanya.
Gambar Arus Tidak Terdeteksi
2. Sensor Tegangan
Rangkaian Sensor Tegangan
Optocoupler adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghubung
berdasarkan cahaya optik. Pada dasarnya Optocoupler terdiri dari 2 bagian utama yaitu
Transmitter yang berfungsi sebagai pengirim cahaya optik dan Receiver yang berfungsi
sebagai pendeteksi sumber cahaya. Masing-masing bagian Optocoupler (Transmitter dan
Receiver) tidak memiliki hubungan konduktif rangkaian secara langsung tetapi dibuat
sedemikian rupa dalam satu kemasan komponen.
Gambar Optocoupler
Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa Arus listrik yang mengalir melalui IR LED
akan menyebabkan IR LED memancarkan sinyal cahaya Infra merahnya. Intensitas
Cahaya tergantung pada jumlah arus listrik yang mengalir pada IR LED tersebut.
Kelebihan Cahaya Infra Merah adalah pada ketahanannya yang lebih baik jika
dibandingkan dengan Cahaya yang tampak. Cahaya Infra Merah tidak dapat dilihat dengan
mata telanjang.
Cahaya Infra Merah yang dipancarkan tersebut akan dideteksi oleh Phototransistor
dan menyebabkan terjadinya hubungan atau Switch ON pada Phototransistor. Prinsip kerja
Phototransistor hampir sama dengan Transistor Bipolar biasa, yang membedakan adalah
Terminal Basis (Base) Phototransistor merupakan penerima yang peka terhadap cahaya.
Rangkaian sensor tegangan menggunakan Optocoupler adalah:
Gambar Rangkaian Sensor Tegangan
Komponen Rangkaian
Rangkaian tersebut terdiri dari beberapa komponen yaitu :
a. Sumber tegangan AC
Digunakan sebagai pengkasil tegangan bolak balik
b. Optocoupler
Digunakan sebagai pendeteksi arus dan tegangan yang mengalir pada konduktor
rangkaian
c. Variabel Resistro
Digunakan sebagai penghambat arus dalam rangkaian listrik yang nilai resistansinya
dapat diatur
d. LED
Digunakan sebagai lampu indikator aktifnya Driver sensor arus ACS712
e. Kapasitor
Digunakan sebagai penyimpan tegangan listrik dalam bentuk muatan listrik
f. Diode
Digunakan sebagai penyearah arus listrik pengubah arus AC ke DC
g. Resistor
Digunakan sebagai penghambat arus listrik
Prinsip Kerja
Ketika rangkaian mendeteksi adanya arus dan tegangan, maka resistansi variable
resistor akan menurunkan nilainya sehingga optocoupler akan aktif dan mengalirkan arus
ke output, menyebabkan lampu LED indikator pada rangkaian menyala yang menandakan
adanya arus dan tegangan yang terdeteksi.
Dan ketika rangkaian tidak mendeteksi adanya arus dan tegangan, maka resistansi
variable resistor akan menaikkan nilainya menuju maksimum sehingga optocoupler tidak
berfungsi dan tidak mengalirkan arus ke output, menyebabkan lampu LED indikator pada
rangkaian tidak menyala yang menandakan tidak adanya arus dan tegangan yang
terdeteksi. Nilai tegangan yang terdeteksi ditampilkan pada voltmeter sebagai media
output yang menunjukkan angkanya.
Gambar Tegangan Tidak Terdeteksi
3. Sensor Frekuensi
IC LM2917 merupakan chip IC yang di desain khusus sebagai Frequency to Voltage
Converter atau pengubah Frekuensi menjadi Tegangan. Dalam penggunaanya untuk
aplikasi Frequency to Voltage Converter IC LM2917 ini memerlukan sedikit komponen
eksternal. Ada beberapa contoh aplikasi Frequency to Voltage Converter dari IC LM2917
ini yang disertakan dalam datahseet IC LM2917 tersebut. Dalam artikel ini rangkaian
Frequency to Voltage Converter diambil juga dari datasheet IC LM2917. Kelebihan dari
single chip Frequency to Voltage Converter LM2917 ini adalah mampu memberikan
output o volt seketika pada waktu frekuensi berubah 0 Hz. Sangat mudah diaplikasikan
dalam pengukuran frekuensi dengan rumusan output single chip Frequency to Voltage
Converter ini VOUT = fIN x VCC x R1 x C1. Kemudian single chip Frequency to Voltage
Converter LM2917 ini hanya membutuhkan konfigurasi RC saja dalam doubling frequncy.
Dan memiliki zener regulator internal untuk menghasilkan akurasi dan stabilitas dalam
proses konversi frekuensi ke tegangan.
Rangkaian Dasar Frequency To Voltage Converter IC LM2917
Feature yang dimiliki single chip Frequency to Voltage Converter LM2917
Referensi ke ground secara langsung dengan variabel reluctance
Op Amp/komparator dengan output transistor
Arus maksimal output 50 mA untuk aplikasi langsung ke beban
Frequency doubling untuk ripel rendah
Buid in zener
Output yang linier kurang lebih 0.3%
Aplikasi single chip Frequency to Voltage Converter LM2917
Frequency to voltage converter
Aplikasi sensor kecepatan putaran
Speedometer
Tachometer
Cruise control
Cluth control
Dan aplikasi-aplikasi lain yang berhubungan dengan pengukuran kecepatan
putaran atau pengukuran frekuensi
4. Sensor Daya
Sensor INA219 adalah alternatif sensor untuk modul sensor ACS712 guna mengukur
arus DC. Modul sensor ini merupakan modul yang didukung dengan kemampuan ukur
yang mampu mengukur sumber beban yang sampai 26 Vdc dan arus 3,2 Ampere. Ini
merupakan modul sensor yang berukuran kecil tapi keren dikarenakan tidak hanya
mengukur arus, tapi juga tegangan lewat komunikasi I2C dengan tingkat presisi 1%.
Dengan memanfaatkan perkalian hukum ohm, dapat juga menghitung daya watt-nya juga.
Besaran daya yang mampu diukur menggunakan modul ini yaitu dapat mencapai lebih
dari 75 watt daya. Modul ini secara original didesain oleh Adafruit sehingga sudah tersedia
library untuk koding pemrogramannya.
Gambar modul sensor INA219
Untuk saat ini dipasaran tersedia beberapa varietas modul sensor dc yang sejenis
tetapi secara konsep pada dasarnya sama. Pada tutorial kali ini akan dibahas tutorial cara
menghitung tegangan, arus dan watt pada DC menggunakan modul sensor INA219 secara
mudah.
Pin Out
Spesifikasi
Tegangan masukan dari 0 sampai 26 V
Dapat mengukur arus, tegangan dan daya
Memiliki 16 alamat programmable
High Accuracy
Memiliki filtering Options
Calibrasi Register
Package modul: SOT23-8 dan SOIC-8 paket
Ukuran modul 25.5x22.3 mm
Fitur yang terdapat pada modul ini
Produk presisi tinggi menggabungkan keunggulan resolusi 12 bit
Memerlukan solder pin header
Ukur tegangan sisi tinggi dan arus DC drawgreat untuk melacak masa pakai baterai
atau panel surya yang didukung dengan library arduino dari adafruit
Dapat diaplikasikan untuk proyek arduino solar cell atau baterai
Sensor Arus, Tegangan, Frekuensi dan Daya
Disusun Oleh:
Subaidah
5115153350
PROGRAM STUDI S1 PENDIDIKAN VOKASIONAL TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA
2018
1. Sensor Arus
Sensor Arus ACS712 digunakan sebagai respon dari masukan yang berupa beban
listrik dengan analisis metode regresi. Sensor arus ACS712 digunakan untuk mengukur
arus dengan sumber arus bolak balik (AC/Alternative Current). Cara menggunakannya
adalah berbeda dengan penggunaan ampermeter atau multimeter, tetapi dengan cara
meletakkan ruang dari sensor ACS712 ke Konduktor pada rangkaian tanpa merusak
rangkaian dengan cara mehubungkannya secara seri. Penggunaan sensor ACS712 tidak
mengganggu rangkaian yang sudah ada. Terdiri dari rangkaian sensor efek-hall yang
linear, low-offset, dan presisi. Gambar dari driver sensor arus ACS712 adalah :
Gambar Sensor Arus ACS712
Total output error 1.5% pada Ta = 25 °C
Memiliki resistansi dalam 1.2 mΩ
Tegangan sumber operasi tunggal 5.0 V
Sensitivitas keluaran 66 sd 185 mV/A
Tegangan keluaran proporsional terhadap arus AC ataupun DC
Fabrikasi kalibrasi
Tegangan offset keluaran yang sangat stabil
Hysterisis akibat medan magnet mendekati nol
Rasio keluaran sesuai tegangan sumber
Rangkaian Sensor Arus :
Komponen Rangkaian
Rangkaian tersebut terdiri dari beberapa komponen yaitu=
a. Sumber tegangan AC
Digunakan sebagai pengkasil tegangan bolak balik
b. ACS 712
Digunakan sebagai sensor untuk mendeteksi arus yang mengalir pada konduktor
rangkaian
c. Variabel Resistor
Digunakan sebagai penghambat arus dalam rangkaian listrik yang nilai resistansinya
dapat diatur
d. Lamp
Digunakan sebagai lampu indicator aktifnya Driver sensor arus ACS712
e. Kapasitor
Digunakan sebagai penyimpan tegangan listrik dalam bentuk muatan listrik
f. Op-Amp
Digunakan sebagai pengindra dan penguat sinyal sebagai peguat differensial impedansi
masukan tinggi dan penguat keluaran impedansi rendah
g. Diode
Digunakan sebagai penyearah arus listrik pengubah arus AC ke DC
h. Resistor
Digunakan sebagai penghambat arus listrik
Prinsip Kerja
Ketika sensor ACS712 mendeteksi arus, maka resistansi variable resistor otomatis
menurunkan nilainya menuju nol sehingga menyebabkan lampu indikator pada driver
sensor arus ACS712 menyala yang menandakan adanya arus yang terdeteksi.
Gambar Arus Terdeteksi
Dan ketika sensor ACS712 tidak mendeteksi arus, maka resistansi variable resistor
otomatis menaikkan nilainya sehingga menyebabkan lampu indikator pada driver sensor
arus ACS712 mati yang menandakan tidak adanya arus yang terdeteksi. Nilai arus yang
terdeteksi ditampilkan pada ampermeter sebagai media output yang menunjukkan
angkanya.
Gambar Arus Tidak Terdeteksi
2. Sensor Tegangan
Rangkaian Sensor Tegangan
Optocoupler adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghubung
berdasarkan cahaya optik. Pada dasarnya Optocoupler terdiri dari 2 bagian utama yaitu
Transmitter yang berfungsi sebagai pengirim cahaya optik dan Receiver yang berfungsi
sebagai pendeteksi sumber cahaya. Masing-masing bagian Optocoupler (Transmitter dan
Receiver) tidak memiliki hubungan konduktif rangkaian secara langsung tetapi dibuat
sedemikian rupa dalam satu kemasan komponen.
Gambar Optocoupler
Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa Arus listrik yang mengalir melalui IR LED
akan menyebabkan IR LED memancarkan sinyal cahaya Infra merahnya. Intensitas
Cahaya tergantung pada jumlah arus listrik yang mengalir pada IR LED tersebut.
Kelebihan Cahaya Infra Merah adalah pada ketahanannya yang lebih baik jika
dibandingkan dengan Cahaya yang tampak. Cahaya Infra Merah tidak dapat dilihat dengan
mata telanjang.
Cahaya Infra Merah yang dipancarkan tersebut akan dideteksi oleh Phototransistor
dan menyebabkan terjadinya hubungan atau Switch ON pada Phototransistor. Prinsip kerja
Phototransistor hampir sama dengan Transistor Bipolar biasa, yang membedakan adalah
Terminal Basis (Base) Phototransistor merupakan penerima yang peka terhadap cahaya.
Rangkaian sensor tegangan menggunakan Optocoupler adalah:
Gambar Rangkaian Sensor Tegangan
Komponen Rangkaian
Rangkaian tersebut terdiri dari beberapa komponen yaitu :
a. Sumber tegangan AC
Digunakan sebagai pengkasil tegangan bolak balik
b. Optocoupler
Digunakan sebagai pendeteksi arus dan tegangan yang mengalir pada konduktor
rangkaian
c. Variabel Resistro
Digunakan sebagai penghambat arus dalam rangkaian listrik yang nilai resistansinya
dapat diatur
d. LED
Digunakan sebagai lampu indikator aktifnya Driver sensor arus ACS712
e. Kapasitor
Digunakan sebagai penyimpan tegangan listrik dalam bentuk muatan listrik
f. Diode
Digunakan sebagai penyearah arus listrik pengubah arus AC ke DC
g. Resistor
Digunakan sebagai penghambat arus listrik
Prinsip Kerja
Ketika rangkaian mendeteksi adanya arus dan tegangan, maka resistansi variable
resistor akan menurunkan nilainya sehingga optocoupler akan aktif dan mengalirkan arus
ke output, menyebabkan lampu LED indikator pada rangkaian menyala yang menandakan
adanya arus dan tegangan yang terdeteksi.
Dan ketika rangkaian tidak mendeteksi adanya arus dan tegangan, maka resistansi
variable resistor akan menaikkan nilainya menuju maksimum sehingga optocoupler tidak
berfungsi dan tidak mengalirkan arus ke output, menyebabkan lampu LED indikator pada
rangkaian tidak menyala yang menandakan tidak adanya arus dan tegangan yang
terdeteksi. Nilai tegangan yang terdeteksi ditampilkan pada voltmeter sebagai media
output yang menunjukkan angkanya.
Gambar Tegangan Tidak Terdeteksi
3. Sensor Frekuensi
IC LM2917 merupakan chip IC yang di desain khusus sebagai Frequency to Voltage
Converter atau pengubah Frekuensi menjadi Tegangan. Dalam penggunaanya untuk
aplikasi Frequency to Voltage Converter IC LM2917 ini memerlukan sedikit komponen
eksternal. Ada beberapa contoh aplikasi Frequency to Voltage Converter dari IC LM2917
ini yang disertakan dalam datahseet IC LM2917 tersebut. Dalam artikel ini rangkaian
Frequency to Voltage Converter diambil juga dari datasheet IC LM2917. Kelebihan dari
single chip Frequency to Voltage Converter LM2917 ini adalah mampu memberikan
output o volt seketika pada waktu frekuensi berubah 0 Hz. Sangat mudah diaplikasikan
dalam pengukuran frekuensi dengan rumusan output single chip Frequency to Voltage
Converter ini VOUT = fIN x VCC x R1 x C1. Kemudian single chip Frequency to Voltage
Converter LM2917 ini hanya membutuhkan konfigurasi RC saja dalam doubling frequncy.
Dan memiliki zener regulator internal untuk menghasilkan akurasi dan stabilitas dalam
proses konversi frekuensi ke tegangan.
Rangkaian Dasar Frequency To Voltage Converter IC LM2917
Feature yang dimiliki single chip Frequency to Voltage Converter LM2917
Referensi ke ground secara langsung dengan variabel reluctance
Op Amp/komparator dengan output transistor
Arus maksimal output 50 mA untuk aplikasi langsung ke beban
Frequency doubling untuk ripel rendah
Buid in zener
Output yang linier kurang lebih 0.3%
Aplikasi single chip Frequency to Voltage Converter LM2917
Frequency to voltage converter
Aplikasi sensor kecepatan putaran
Speedometer
Tachometer
Cruise control
Cluth control
Dan aplikasi-aplikasi lain yang berhubungan dengan pengukuran kecepatan
putaran atau pengukuran frekuensi
4. Sensor Daya
Sensor INA219 adalah alternatif sensor untuk modul sensor ACS712 guna mengukur
arus DC. Modul sensor ini merupakan modul yang didukung dengan kemampuan ukur
yang mampu mengukur sumber beban yang sampai 26 Vdc dan arus 3,2 Ampere. Ini
merupakan modul sensor yang berukuran kecil tapi keren dikarenakan tidak hanya
mengukur arus, tapi juga tegangan lewat komunikasi I2C dengan tingkat presisi 1%.
Dengan memanfaatkan perkalian hukum ohm, dapat juga menghitung daya watt-nya juga.
Besaran daya yang mampu diukur menggunakan modul ini yaitu dapat mencapai lebih
dari 75 watt daya. Modul ini secara original didesain oleh Adafruit sehingga sudah tersedia
library untuk koding pemrogramannya.
Gambar modul sensor INA219
Untuk saat ini dipasaran tersedia beberapa varietas modul sensor dc yang sejenis
tetapi secara konsep pada dasarnya sama. Pada tutorial kali ini akan dibahas tutorial cara
menghitung tegangan, arus dan watt pada DC menggunakan modul sensor INA219 secara
mudah.
Pin Out
Spesifikasi
Tegangan masukan dari 0 sampai 26 V
Dapat mengukur arus, tegangan dan daya
Memiliki 16 alamat programmable
High Accuracy
Memiliki filtering Options
Calibrasi Register
Package modul: SOT23-8 dan SOIC-8 paket
Ukuran modul 25.5x22.3 mm
Fitur yang terdapat pada modul ini
Produk presisi tinggi menggabungkan keunggulan resolusi 12 bit
Memerlukan solder pin header
Ukur tegangan sisi tinggi dan arus DC drawgreat untuk melacak masa pakai baterai
atau panel surya yang didukung dengan library arduino dari adafruit
Dapat diaplikasikan untuk proyek arduino solar cell atau baterai