Monitoring Tegangan Arus dan Daya Pada C

TUGAS AKHIR SEMESTER 1
MIKROKONTROLLER DAN INTERFACE
MONITORING TEGANGAN, ARUS, DAN DAYA PADA
CHARGER BATERI

Oleh :

Mughni Syahid
NRP. 1310145014
Dosen :
Mohamad Safrodin B.Sc, MT

PROGRAM STUDI DIII TEKNIK ELEKTRO INDUSTRI
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA
Kampus ITS Keputih Sukolilo, Surabaya 60111, Jawa Timur, Indonesia
Telp.(031) 5947280 Fax:(031)5946114
© 2015

MONITORING TEGANGAN, ARUS DAN DAYA
PADA CHARGER BATERAI

I.

TUJUAN
1. Sebagai tugas akhir semester 1 mata kuliah mikrokontroller dan interface.
2. Dapat mengaplikasikan visual studio C# sebagai monitoring dan data base MySQL
sebagai media penyimpan data monitoring.

II.

DASAR TEORI
2.1 Sensor Tegangan
Rangkaian sensor tegangan yang dipakai adalah pembagi tegangan dengan
resistor dikarenakan tegangan yang diukur maksimal 27,72 V, sedangkan tegangan
yang diperbolehkan masuk ke ADC pada mikrokontroler maksimal 5 V. Gambar 2.1.
menunjukkan gambar rangkaian sensor tegangan dengan dua buah resistor R1 dan R2.

Gambar 2.1. Rangkaian Sensor Tegangan
Untuk mendapatkan nilai dari resistor yang digunakan adalah dengan rumus
pembagi teganagan seperti pada rumus 2.1 dibawah ini :
2=

Dimana :
R1
: Resistor R1
R2
: Resistor R2
Vi
: Tegangan Input
Vo
: Tagangan Output

∗( 1+

2)

(2.1)

2.2 Sensor Arus (ACS 712) 5A
ACS712 menyediakan solusi ekonomis dan tepat untuk pengukuran arus AC
atau DC di dunia industri, komersial, dan sistem komunikasi. Perangkat terdiri dari

rangkaian sensor efek-hall yang linier, low-offset, dan presisi. Saat arus mengalir di
jalur tembaga pada bagian pin 1-4, maka rangkaian sensor efek-hall akan
mendeteksinya dan mengubahnya menjadi tegangan dan outputnya pada pin 7.
Konfigurasi pin IC dan rangkaiannya seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. 1Konfigurasi Pin dari IC ACS7 12.
Sensor ACS712 ini pada saat tidak ada arus yang terdeteksi, maka keluaran
sensor adalah 2,5 V. Dan saat arus mengalir dari IP+ ke IP-, maka keluaran akan >2,5
V. Sedangkan ketika arus listrik mengalir terbalik dari IP- ke IP+, maka keluaran akan
< 2,5 V. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor suhu ACS712.
 Memiliki sinyal analog dengan sinyal-ganguan rendah (low-noise)
 Ber-bandwidth 80 kHz
 Total output error 1.5% pada Ta = 25°C
 Memiliki resistansi dalam 1.2 mΩ
 Tegangan sumber operasi tunggal 5.0V
 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
2.3 Daya DC
Daya DC adalah perkalian dari tegangan dan arus, sehingga :
=

Dimana :
P = Daya (Watt)
V = Tegangan ( Volt)
I = Arus (Ampere)

1

Datasheet of ACS712. Allegro, MicroSystems, LLC



(2.2)

III. GAMBAR BLOK DIAGRAM RANGKAIAN

PLN

TRAFO
5A

RECTIFIER
DAN
FILTER

BUCK

SENSOR

CONVERTER

ARUS

BATERAI
12V
7,2AH

REGULATOR

SENSOR

5V

TEGANGAN
PW M

VCC

ADC

M INSYS
LCD

M IKROKONTROLLER

DISPLAY

ATM EGA 16

TX

M AX 232

USB to SERIAL
CONVERTER

USB

KOM PUTER
VISUAL C#
DATA BASE

IV.

ALAT DAN BAHAN
Software

1. Microsoft Visual Studio 2008 C#
2. XAMPP ( Apache dan MySQL )
3. MySql Connector
4. Code Vision AVR
5. Khazama AVR Programmer
Hardware
1. Transformator 5A
2. Rectifier dan Filter
3. Minimum sistem mikrokontroller Atmega 16
4. LCD Display16X2
5. DC – DC Converter ( Buck Converter )
6. Sensor Tegangan ( Voltage Devider )
7. Sensor Arus (ACS712) 5A
8. MAX 232 dan USB to serial
9. Baterai 12V / 7,2Ah
10. Downloader
11. Kabel Penghubung

V.

PROSEDUR PERCOBAAN
A. Membuat Program di Mikrokontroller
1. Buka Code Vsision AVR

2. Setting konfigurasi I/O

3. Buat Program

4. Download ke Mikrokontroller dengan Khazama AVR Programmer

B. Membuat Program di PC / Komputer
1. Membuat Program Data Base My SQL ( Aktifkan Aphace dan MySQL)

2. Buka Admin, Buat folder db_data dan new data_charger dan buat tabel

3. Untuk koneksi data base dengan visual C# maka instal MySQL Connector

4. Buat Program monitoring di Visual C#

New Project -> windows form aplication

5. Buat desain Form dan Program

6. Untuk menambahkan Grafik tambahkan Zedgraph

7. Membuat koneksi Data Base MySQL dengan Visual C#

VI. HASIL PERCOBAAN
1. Tampilan monitoring Visual C#

Keterangan :
1. Grafik Tegangan, Arus, Daya yang ditampilkan per detik / real time
namun tidak disimpan di data base.
2. Grafik Tegangan / Arus / Daya dari data base yang ditampilkan per menit.
3. Tabel untuk melihat data yang tersimpan di data base.
4. Setting COM serial dan tombol connect.
5. Tombol tools untuk grafik dan data base.
2. Membaca data base dan menampilkan grafik tegangan

Grafik tegangan naik menandakan proses pengisian. Pada saat arus tegangan

naik maka menggunakan charger metode Arus Konstan sehingga tegangan baterai
yang akan berubah. Saat tegangan baterai mecapai 14,4 V maka metode yang
digunakan Tegangan Konstan sehingga tegangan charger konstan di 14,4V. Karena
kondisi kontrol PI yang tidak stabil serta skala pembacaan sensor sehingga
menyebabkan output menjadi osilasi diantara setpoint 14,4 V.
3. Membaca data base dan menampilkan grafik arus

Saat awal pengisian baterai maka charger menggunkan metode Arus Konstan
sehingga arus sesuai set point 1,44 A. Namun karena kondisi kontrol PI yang tidak
stabil dan skala pembacaan sensor arus yang besar menyebabkan output dari kontrol
PI osilasi di antara setpoint arus 1,44 A. Setelah Tegangan Charger menjadi 14,4 V
maka metode berubah menjadi Tegangan Konstan set point 14,4V dan arus pengisian
akan turun. Jika arus pengisian turun dan mencapai steady maka menandakan baterai
sudah dalam kondisi penuh dan pengisian selesai.
4. Membaca data base dan menampilkan grafik daya
Daya yang terbaca dari proses pengisian baterai ini adalah daya dari perkalian
Tegangan dan Arus ( VxI ). Daya pengisian baterai pertama kali adalah dari arus
charger 1,44 V x tegangan terendah baterai. Setelah pengisian maka daya akan naik
dan mencapai tertingginya saat tegangan 14,4 V dan arus 1,44 A. Setelah itu daya
akan turun kareana arus mengalami penurunan , daya yaitu tegangan charger 14,4V
x Arus Charger. Jika arus sudah steady maka daya kan kecil dan daya akan steady
pula sehingga juga bisa diasumsikan sebagai indikasi baterai penuh selain dari data
arus.

5. Membaca data base di MySQL

Membaca data di MyAdmin SQL yang sudah tersimpan. Karena daya yang banyak
maka ditampilkan yang 500 baris.
6. Membuat tampilan gafik di MySQL
Untuk mempermudah menganalisa data maka di MySQL data base dapat
ditampilkan ke grafik. Dari tampilan grafik hasilnya sama dengan tampilan grafik di
monitoring Visul C# namun di MySQL data Tegangan, Arus dan Daya ditampilkan
di satu grafik sehingga data arus yang nilainya kecil sulit untuk dianalisa nilainya.
Warna coklat adalah data Daya, Warna biru adalah data Tegangan, sedangkan
warna Orange adalah data arus.

VII.

KESIMPULAN
Dari percobaan ini maka dapat diambil keimpulan diantaranya :
1. Dengan monitoring data yang ditampilkan di grafik dapat mempermudah
melihat dan menganalisa perubahan data dari sensor.
2. Dengan penyimpanan data di data base maka akan mempermudah
pengambilan sensor data karena tidak perlu mencatat tiap waktu dan
mengurangi resiko error dan kesalahan saat pengambilan data manual.
3. Waktu sampling penyimpanan data ke data base harus memperhatikan waktu
lama sistem bekerja karena semakin banyak data yang disimpan maka semakin
besar memori dan waktu eksekusi menjadi lama, sehingga kadang menjadi
error dan kendala saat menampilkan data.

VIII. LAMPIRAN PROGRAM
1. Program di Mikrokontroller
/*****************************************************
Project : Monitoring Tegangan, Arus, dan Daya pada Charger Baterai
Version : rev 1
Date : 28/10/2015
Author : Mughni Syahid
Company : PENS
Comments: bismillah project mikrokontroller dan interface
Chip type
: ATmega16
Program type
: Application
AVR Core Clock frequency: 16,000000 MHz
Memory model
: Small
External RAM size
:0
Data Stack size
: 256
*****************************************************/
#include
#include
#include
#include
#define adc_teg read_adc(0)
#define adc_ars read_adc(1)
#define pwm OCR1A
#define on 1
#define off 0
#define bts_ars_pnh 0.650
#define kp_t 8
#define ki_t 0.9
#define kd_t 0
#define tst 1
#define sp_t 14.4
#define kp_a 8
#define ki_a 0.9
#define kd_a 0
#define tsa 1
#define sp_a 1.44
// Declare your global variables here
#define ADC_VREF_TYPE 0x00
unsigned char lcd[16];
float nilaitt, nilaiaa;
int kirima, kirimv;
float nilai_t, Inte_t=0, error_t=0, P_t=0 , I_t=0 , PI_t=0;
float nilai_a, Inte_a=0, error_a=0, P_a=0 , I_a=0 , PI_a=0;
int da[51], a=0, na=0, aa;
int dt[26], t=0, nt=0, tt;

int m=0, o=1, p=0, q=0, ca=1, ct=1, cs=1, charger=0, ;
// Read the AD conversion result
unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)
{
ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);
// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage
delay_us(10);
// Start the AD conversion
ADCSRA|=0x40;
// Wait for the AD conversion to complete
while ((ADCSRA & 0x10)==0);
ADCSRA|=0x10;
return ADCW;
}
void baca_sensor()
{
//////////// sensor tegangan //////////////
t++;
dt[t]=adc_teg;
nt=nt+dt[t];
if(t==24) { nt=nt/25; tt=nt; t=0; }
nilaitt=((tt*5.0/1023)*12200)/2200;
//////////// sensor arus ////////////////
a++;
da[a]=adc_ars;
na=na+da[a];
if(a==49) { na=na/50; aa=na; a=0; }
nilaiaa=((aa*5.0/1023)-2.5)/0.185;
//if(nilaiaa200) { Inte_a=200; }
if(PI_a>200) { PI_a=200; }
if(PI_a200) { Inte_t=200; }
if(PI_t>200) { PI_t=200; }
if(PI_t