RANCANG BANGUN PENYEIMBANGAN ARUS BEBAN PADA SISTEM 3 FASA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA 2560.

SKRIPSI

RANCANG BANGUN PENYEIMBANGAN ARUS

BEBAN PADA SISTEM 3 FASA MENGGUNAKAN

MIKROKONTROLER ATMEGA 2560

AGUS MARDIANA PUTRA

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN

2016

SKRIPSI

RANCANG BANGUN PENYEIMBANGAN ARUS

BEBAN PADA SISTEM 3 FASA MENGGUNAKAN

MIKROKONTROLER ATMEGA 2560

AGUS MARDIANA PUTRA NIM 1204405020

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN

2016

ii

RANCANG BANGUN PENYEIMBANGAN ARUS BEBAN PADA SISTEM 3 FASA MENGGUNAKAN

MIKROKONTROLER ATMEGA 2560

Tugas Akhir Ini Diajukan sebagai Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Starata1) Pada Jurusan Teknik Elektro dan Komputer

Fakultas Teknik Universitas Udayana

AGUS MARDIANA PUTRA NIM 1204405020

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN 2016

v

UCAPAN TERIMA KASIH

Om Swastyastu, puja dan puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa / Tuhan Yang Maha Esa karena berkat asung kertha wara nugraha-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Rancang Bangun Penyeimbangan Arus Beban pada Sistem 3 Fase menggunakan Mikrokontroler ATMEGA 2560” ini dengan baik. Skripsi ini disusun guna memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaiakan pendidikan sarjana strata satu (S1) Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana.

Saat penyususan proposal ini, penulis banyak memperoleh petunjuk dan bimbingan dari berbagai pihak. Oleh sebab itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, M.T., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana yang telah memberikan kesempatan bagi penulis bergabung dalam civitas akademika Fakultas Teknik Universitas Udayana. Bapak Wayan Gede Ariastina, S.T., M.Eng.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana yang telah memberikan kesempatan untuk menggunakan seluruh fasilitas yang ada di Jurusan Teknik Elektro dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana. Bapak I Gusti Agung Komang Diafari Djuni H, ST., MT. selaku Pembimbing Akademik yang telah memberikan motivasi dan pengarahan mengenai informasi yang berkaitan dengan akademik selama penulis menempuh perkuliahan. Bapak Ir. Cok Gede Indra Partha, M.Erg., MT. selaku Dosen Pembimbing 1 yang telah memberikan arahan dan saran-saran dalam penyusunan skripsi ini. Bapak Ir. I Nyoman Budiastra, M.Kes., MT. selaku Dosen Pembimbing 2 yang telah memberikan arahan dan saran-saran dalam penyusunan skripsi ini.

Pada kesempatan ini penulis juga menyampaikan terima kasih yang tulus disertai penghargaan kepada Bapak, Ibu, Adik dan Saudara yang telah memberikan dukungan moril dalam pennyusunan skripsi. Teman-teman Elektro 2012 yang senantiasa menghibur, memberikan semangat dan masukkan dalam pengerjaan skripsi ini. Serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu.

vi

Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih banyak kekurangnnya. Maka dari pada itu penulis mengharapkan saran dan kritik demi sempurnanya laporan ini. Akhir kata penulis mohon maaf apabila ada kesalah penulisan nama maupun kata-kata sehingga dapat menyinggung perasaan pembaca.

Bukit Jimbaran, Juni 2016

vii ABSTRAK

Rancang bangun penyeimbangan arus beban pada sistem 3 fasa menggunakan mikrokontroler ATMega 2560 merupakan suatu alat yang berfungsi untuk mengurangi rugi daya. Rugi daya akibat ketidakseimbangan arus beban adanya arus mengalir ke fasa netral pada sistem 3 fasa. Arus mengalir ke fasa netral di trafo distribusi menjadi kerugian bagi PT.PLN (Persero) karena daya terbuang ke bumi dan tidak dapat digunakan oleh konsumen. Sehingga alat ini akan menyeimbangkan arus beban untuk mengurangi nilai arus netral. Alat ini juga dilengkapi dengan sistem monitoring yang menampilkan besarnya arus tiap fasa termasuk fasa netral.

Metode dalam pembuatan alat ini dibagi menjadi dua bagian yaitu pertama perancangan perangkat keras (hardware) terdiri dari perancangan komponen elektronika yang digunakan dengan rangkaian sensor arus, relay, LCD (Liquid Crystal Display) dan yang lainya. Kedua, perancangan perangkat lunak (software) berupa program kerja alat termasuk program monitoring menampilkan arus tiap fasa pada LCD menggunakan Arduino IDE. Sensor arus menggunakan SCT013-030, output dari sensor arus dihubungkan dengan pin ADC (Analog to Digital Converter) mikrokontroler ATMega 2560. Selanjutnya mikrokontroler mengolah data dan menghasilkan nilai arus yang ditampilkan pada LCD. Hasil pengolahan selain nilai arus berupa perintah untuk mengaktifkan atau menonaktifkan relay yang menghubungkan sumber 3 fasa dengan beban 1 fasa.

Hasil dari pengujian rancang bangun penyeimbang arus beban pada sistem 3 fasa menggunakan mikrokontroler ATMega 2560 berhasil karena alat melakukan penyeimbangan arus beban dengan memindahkan saluran beban dari urutan nomor beban terkecil yang tersambung ke fasa dengan arus beban terbesar menuju fasa yang memiliki arus beban terkecil ketika arus netral melebihi batas yang diijinkan. Pada situasi ini arus netral tidak mungkin bernilai nol. Fakta arus maksimun untuk fasa netral bagi PT.PLN (Persero) sebesar 50 ampere dikalibrasi menjadi 1 ampere dan digunakan sebagai batas pada prototype ini. Jika arus netral pada monitoring LCD melebihi 1 ampere maka akan dilakukan penyeimbangan arus beban. Hasil pengukuran nilai sensor arus yang ditampilkan pada sistem monitoring mendekati hasil pengukuran menggunakan tang ampere.

Kata kunci : Penyeimbangan arus beban, sistem monitoring, SCT013-030, mikrokontroler ATMega 2560, saluran beban, arus netral.

viii

ABSTRACT

The design of balancing the load current on three-phase systems using a microcontroller ATMega 2560 is a tool that serves to reduce the power loss. Power loss due to the load current unbalance the current flows in the neutral phase on three-phase systems. Current flows in the neutral phase distribution transformer into a detriment to PT. PLN (Persero) for the power lost to the earth and can not be used by consumers. So that it will balanced the load current to reduce the value of neutral current. The tool is also equipped with a monitoring systems that displays current magnitude of each phase including the neutral phase.

The methods in making this tool is divided into two parts: first, the design of hardware consist of designing electronic components which are used by the current sensor circuits, relay, LCD (Liquid Crystal Display) etc. Second, the design of software is a tool listing program procedure including the monitoring program displays the current of each phase on LCD using the Arduino IDE. SCT013-030 current sensor used, the output of the current sensor is connected to the pin ADC (Analog to Digital Converter) microcontroller ATMega 2560. Then microcontroller process the data and generate a current value displayed on the LCD. The other result of processing current value is a command to enable or disable the relay that connects three-phase resource with single-phase loads.

The result of the test design of balancing load current on three-phase system using a microcontroller ATMega 2560 succeed balancing the load current by moving the channel load of sequence number load the smallest connected to the phase with the current biggest load toward a phase that has a load current smallest when neutral current exceeds the limit is permitted. In this situation the neutral current will not be possible be zero. In fact the maximum current value for the neutral phase for PT. PLN (Persero) 50 amperes calibrated to 1 ampere and is used as a limit on this prototype. If the neutral current on LCD monitor exceeds 1 ampere, then there will be balancing of the load current. The current sensor measurement result are displayed on a monitoring approach measurement result using pliers ampere.

Keywords : Balancing load current, monitoring system, SCT013-030, microcontroller ATMega 2560, channel load, neutral phase current.

ix DAFTAR ISI

Halaman

SAMPUL DALAM i

PRASYARAT GELAR ii

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS iii

LEMBAR PENGESAHAN iv

UCAPAN TERIMA KASIH v

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR GAMBAR xiii

DAFTAR ARTI LAMBANG, SINGKATAN DAN ISTILAH xv

DAFTAR LAMPIRAN xvi

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 2

1.3 Tujuan Penelitian 2

1.4 Manfaat Penelitian 2

1.5 Batasan Masalah 3

BAB II KAJIAN PUSTAKA 4

2.1 Tinjauan Mutakhir 4

2.2 Saluran Jaringan Tegangan Rendah 5

2.3 Penyeimbangan Arus Beban pada Sistem 3 Fasa 6

2.4 Blok Diagram Hardware 7

2.4.1 Mikrokontroler arduino 8

2.4.1.1 Arduino Mega 2560 R3 8

2.4.1.2 Arduino IDE 9

2.4.2 Sensor Arus SCT013-030 10

x

2.4.4 Relay 13

2.4.5 LCD (Liquid Crystal Display) 14

2.4.6 Transformator 15

2.4.7 Dioda 15

2.4.8 Kapasitor 16

2.4.9 Regulator Tegangan 17

BAB III METODE PENELITIAN 18

3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian 18

3.2 Data 18

3.2.1 Sumber data 18

3.2.2 Jenis data 18

3.2.3 Metode pengumpulan data 19

3.3 Bahan 19

3.4 Peralatan Kerja 19

3.5 Langkah Penelitian 20

3.6 Pemodelan Sistem 21

3.7 Metode Perancangan Rancang Bangun Penyeimbangan Arus Beban

pada Sistem 3 Fasa menggunakan Mikrokontroler ATMEGA 2560 22

3.7.1 Perancangan perangkat keras 22

3.7.1.1 Perancangan rangkaian catu daya 23

3.7.1.2 Perancangan rangkaian driver relay 23 3.7.1.3 Perancangan rangkaian sensor arus 24

3.7.1.4 perancangan rangkaian LCD 25

3.7.1.5 Perancangan rangkaian mikrokontroler 26

3.7.2 Perancangan perangkat lunak 26

3.7.3 Alur kerja switching beban pada sistem 3 fasa 32

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 34

4.1 Proses Penyeimbangan Arus Beban pada Sistem 3 Fasa

menggunakan Mikrokontroler ATMega 2560 34

4.2 Hasil Perancangan 34

xi

4.2.2 Penjelasan gambar blok pemodelan beban pada sistem 3 fasa 36 4.3 Pengujian dan Pembahasan Hasil Perancangan 37 4.3.1 Pengujian dan pembahasan rangkaian catu daya 37 4.3.2 Pengujian dan pembahasan rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) 39 4.3.3 Pengujian dan pembahasan rangkaian driver relay 41 4.3.4 Pengujian dan pembahasan rangkaian sensor arus 44 4.3.5 pengujian dan pembahasan rangkaian mikrokontroler 47

4.4 Pengujian Keseluruhan Sistem 48

4.4.1 Pengujian penyeimbangan arus beban dengan

arus beban terbesar pada fasa R 49

4.4.1.1 Pengujian dengan arus beban terkecil pada fasa S 49 4.4.1.2 Pengujian dengan arus beban terkecil pada fasa T 51 4.4.2 Pengujian penyeimbangan arus beban dengan

arus beban terbesar pada fasa S 54

4.4.2.1 Pengujian dengan arus beban terkecil pada fasa R 54 4.4.2.2 Pengujian dengan arus beban terkecil pada fasa T 57 4.4.3 Pengujian penyeimbangan arus beban dengan

arus beban terbesar pada fasa T 59

4.4.3.1 Pengujian dengan arus beban terkecil pada fasa R 60 4.4.3.2 Pengujian dengan arus beban terkecil pada fasa S 62

4.5 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem 64

BAB V SIMPULAN DAN SARAN 69

5.1 Simpulan 69

5.2 Saran 70

DAFTAR PUSTAKA 71

xii

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 4.1 Pengukuran Tegangan Keluaran Catu Daya 38 Tabel 4.2 Kondisi Awal Arus Beban Terbesar pada Fasa R dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa S 49

Tabel 4.3 Hasil Penyeimbangan Arus Beban Terbesar pada Fasa R dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa S 51

Tabel 4.4 Kondisi Awal Arus Beban Terbesar pada Fasa R dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa T 52

Tabel 4.5 Hasil Penyeimbangan Arus Beban Terbesar pada Fasa R dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa T 53

Tabel 4.6 Kondisi Awal Arus Beban Terbesar pada Fasa S dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa R 55

Tabel 4.7 Hasil Penyeimbangan Arus Beban Terbesar pada Fasa S dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa R 56

Tabel 4.8 Kondisi Awal Arus Beban Terbesar pada Fasa S dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa T 57

Tabel 4.9 Hasil Penyeimbangan Arus Beban Terbesar pada Fasa S dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa T 59

Tabel 4.10 Kondisi Awal Arus Beban Terbesar pada Fasa T dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa R 60

Tabel 4.11 Hasil Penyeimbangan Arus Beban Terbesar pada Fasa T dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa R 61

Tabel 4.12 Kondisi Awal Arus Beban Terbesar pada Fasa T dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa S 62

Tabel 4.13 Hasil Penyeimbangan Arus Beban Terbesar pada Fasa T dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa S 64

Tabel 4.14 Hasil Pengujian Arus Beban Terbesar pada Fasa R 65 Tabel 4.15 Hasil Pengujian Arus Beban Terbesar pada Fasa S 66 Tabel 4.16 Hasil Pengujian Arus Beban Terbesar pada Fasa T 67

xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Line Diagram Gardu Distribusi 5

Gambar 2.2 Blok Diagram Rangkaian 7

Gambar 2.3 Arduino Mega 2560 9

Gambar 2.4 Skema Transformator Arus 10

Gambar 2.5 Sensor Arus SCT013-030 11

Gambar 2.6 Simbol Transistor 12

Gambar 2.7 Rangkaian Transistor Sebagai Saklar 13

Gambar 2.8 LCD 16 x 2 Display 14

Gambar 2.9 Regulator Tegangan 17

Gambar 3.1 Alur Prosedur Penelitian 20

Gambar 3.2 Pemodelan Sistem 21

Gambar 3.3 Blok Diagram Rangkaian 22

Gambar 3.4 Rangkaian Catu Daya 23

Gambar 3.5 Rangkaian Driver Relay 24

Gambar 3.6 Rangkaian Sensor Arus SCT013-030 25

Gambar 3.7 Rangkaian LCD 16x2 25

Gambar 3.8 Flowchart Program Utama 27

Gambar 3.9 Flowchart Program Utama sub-1 28

Gambar 3.10 Flowchart Program Utama sub-2 29

Gambar 3.11 Flowchart Program Utama sub-3 30

Gambar 3.12 Alur Kerja Penyeimbangan Beban 32

Gambar 4.1 Realisasi Hasil Perancangan 35

Gambar 4.2 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Catu Daya 38 Gambar 4.3 Blok Diagram Pengujian Rangkaian

LCD (Liquid Crystal Display) 39

Gambar 4.4 Pengujian Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) 41 Gambar 4.5 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Driver Relay 41

Gambar 4.6 Pengujian Driver Relay 44

xiv

Gambar 4.8 Pengujian Sensor Arus 46

Gambar 4.9 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Mikrokontroler 47 Gambar 4.10 Monitor Pengujian Rangkaian Mikrokontroler 48 Gambar 4.11 Kondisi Awal Arus Beban Terbesar pada Fasa R dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa S 50

Gambar 4.12 Penambahan Beban pada Fasa R dengan Arus Beban Terbesar pada Fasa R dan Arus Beban Terkecil pada Fasa S 50 Gambar 4.13 Hasil Penyeimbangan Arus Beban Terbesar pada Fasa R dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa S 51

Gambar 4.14 Kondisi Awal Arus Beban Terbesar pada Fasa R dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa T 52

Gambar 4.15 Penambahan Beban pada Fasa R dengan Arus Beban Terbesar pada Fasa R dan Arus Beban Terkecil pada Fasa T 53 Gambar 4.16 Hasil Penyeimbangan Arus Beban Terbesar pada Fasa R dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa T 54

Gambar 4.17 Kondisi Awal Arus Beban Terbesar pada Fasa S dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa R 55

Gambar 4.18 Penambahan Beban pada Fasa S dengan Arus Beban Terbesar pada Fasa S dan Arus Beban Terkecil pada Fasa R 56 Gambar 4.19 Hasil Penyeimbangan Arus Beban Terbesar pada Fasa S dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa R 57

Gambar 4.20 Kondisi Awal Arus Beban Terbesar pada Fasa S dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa T 58

Gambar 4.21 Penambahan Beban pada Fasa S dengan Arus Beban Terbesar pada Fasa S dan Arus Beban Terkecil pada Fasa T 58 Gambar 4.22 Hasil Penyeimbangan Arus Beban Terbesar pada Fasa S dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa T 59

Gambar 4.23 Kondisi Awal Arus Beban Terbesar pada Fasa T dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa R 60

Gambar 4.24 Penambahan Beban pada Fasa T dengan Arus Beban Terbesar pada Fasa T dan Arus Beban Terkecil pada Fasa R 61

xv

Gambar 4.25 Hasil Penyeimbangan Arus Beban Terbesar pada Fasa T dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa R 62

Gambar 4.26 Kondisi Awal Arus Beban Terbesar pada Fasa T dan

Arus Beban Terkecil pada Fasa S 63

Gambar 4.27 Penambahan Beban pada Fasa T dengan Arus Beban Terbesar pada Fasa T dan Arus Beban Terkecil pada Fasa S 63 Gambar 4.28 Hasil Penyeimbangan Arus Beban Terbesar pada Fasa T dan

xvi

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG

AC = Alternating Curent

ACS = Alternating Curent Sensor ADC = Analog to Digital Converter DC = Direct Current

DPDT = Double Pole Double Throw DPST = Double Pole Single Throw FCO = Fuse Cut Out

GND = Ground

GPRS = General Packet Radio Service

GSM = Global System For Mobile Communication IC = Integrated Circuit

IDE = Integrated Development Environment JTR = Jaringan Tegangan Rendah

LA = Lightning Arrester LED = Light Emitting Diode LCD = Liquid Crystal Display

NC = Normally Close

NO = Normally Open

PCB = Printing Circuit Board PHB = Panel Hubung Bagi PLN = Perusahaan Listrik Negara RISC = Reduced Intrution Set Computer SCT = Split-core Current Transformer SLTR = Saluran Listrik Tegangan Rendah SPDT = Single Pole Double Throw SPST = Single Pole Single Throw

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1: Biodata 73

Lampiran 2: Jadwal Kegiatan 74

Lampiran 3: Daftar Anggaran Biaya 75

Lampiran 4: Data Sheet Arduino Mega 2560 R3 77

Lampiran 5: Data Sheet LCD 16x2 85

Lampiran 6: Data Sheet Relay 93

Lampiran 7: Data Sheet LED 95

Lampiran 8: Data Sheet TIP 31 105

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

PT. PLN (Persero) adalah perusahaan sekaligus merupakan perusahaan milik negara penyedia listrik umum untuk seluruh masyarakat di Indonesia. Listrik menjadi kebutuhan utama dalam menjalankan aktivitas yang memanfaatkan perkembangan teknologi. Listrik dihasilkan melalui konversi energi thermal dan non-thermal atau fosil dan non-fosil. Listrik yang dihasilkan kemudian dialirkan menuju rumah-rumah pelanggan masyarakat umum, industri dan komersial.

Salah satu permasalahan dari pihak PT. PLN (Persero) adalah losses saat mendistribusikan listrik menuju pelanggan karena ketidakseimbangan arus beban pada trafo distribusi. Arus beban tidak seimbang mengakibatkan adanya arus yang mengalir ke fasa netral sehingga harus dilakukan penyeimbangan arus beban. Berdasarkan data PT. PLN (Persero) Rayon Kuta, permasalahan ketidakseimbangan arus beban di trafo distribusipada bulan Juli 2015 tercatat 27 permasalahan dengan komposisi 15 permasalahan berhasil diselesaikan, 4 permasalahan batal dikerjakan karena arus netral turun dibawah nilai batas dan 8 permasalahan belum dapat diselesaikan. Sehingga terdapat 19 permasalahan terselesaikan dengan rata-rata arus pada fasa netral panel hubung bagi sebesar 81,47 ampere.

PT. PLN (Persero) memiliki bagian Pelayanan Teknik yang bertugas mengatasi masalah ketidakseimbangan arus beban di trafo distribusi. Salah satu tujuan dibentuknya bagian Pelayanan Teknik untuk mengurangi losses akibat arus beban tidak seimbang. Kenyataan dilapangan petugas membutuhkan banyak waktu saat menuju lokasi trafo, mengukur arus fasa utama dan arus tiap saluran kemudian memadamkan sistem sesaat untuk melakukan pemindahan saluran beban hanya terhadap jenis beban satu fasa dan beban non-essential. Semakin lama arus mengalir pada fasa netral, semakin banyak rugi-rugi daya yang dialami.

Berdasarkan fakta tersebut diperlukan solusi untuk mengurangi losses karena arus beban yang tidak seimbang. Solusinya adalah memasang sensor arus

2

yang terintegrasi dengan relay penghubung antara jalur beban pelanggan dan saluran fasa pada panel hubung bagi yang dikontrol dengan mikrokontroler. Dalam penelitian ini akan dibuat prototype rancang bangun penyeimbangan arus beban pada sistem 3 fasa menggunakan mikrokontroler ATMEGA 2560.

Alat ini akan bekerja dengan program yang sudah dibuat berdasarkan prosedur operasional bagian Pelayanan Teknik. Jika arus pada fasa netral melebihi batas maka relay detector akan memberikan informasi beban yang tersambung pada fasa dengan arus beban terbesar dan memindahkannya menuju fasa dengan arus beban terkecil. Pemindahan jalur beban menuju salah satu fasa dengan arus beban terkecil dilakukan dengan menggunakan relay. Sebagai interface pada LCD ditampilkan nilai arus fasa utama termasuk fasa netral dan keterangan sedang dilakukan penyeimbangan beban. Setelah penyeimbangan beban sensor arus kembali mendeteksi nilai arus pada fasa netral untuk menentukan jika perlu dilakukan penyeimbangan arus beban kembali.

1.2Rumusan Masalah

Adapun permasalahan yang dibahas dalam rancang bangun penyeimbangan arus beban pada sistem 3 fasa menggunakan mikrokontroler ATMega 2560 adalah: 1. Bagaimana merancang dan membangun penyeimbangan arus beban pada sistem 3 fasa menggunakan mikrokontroler ATMEGA 2560 untuk mengurangi losses akibat ketidakseimbangan arus beban?

2. Bagaimana hasil rancangan prototype penyeimbang arus beban pada sistem 3 fasa menggunakan mikrokontroler ATMEGA 2560 untuk mengurangi losses akibat ketidakseimbangan arus beban?

1.3Tujuan Penelitian

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini yaitu menyeimbangkan arus beban dengan memindahkan saluran beban yang tersambung pada fasa dengan arus beban terbesar menuju fasa dengan arus beban terkecil untuk mengurangi losses akibat ketidakseimbangan arus beban.

3

1.4Manfaat Penelitian

Setiap harinya masyarakat menggunakan energi listrik untuk menunjang berbagai aktivitas dan PLN sebagai penyedia sering mengalami kerugian yang diakibatkan ketidakseimbangan arus beban. Saat mendsitribusikan listrik sampai pelanggan digunakan sistem 3 fasa dengan jumlah saluran yang disesuaikan terhadap jumlah pelanggan. Sistem inilah yang sering mengalami ketidakseimbangan arus beban sehingga terdapat arus mengalir ke fasa netral. Karena adanya masalah tersebut, maka prototype rancang bangun sistem ini diharapkan dapat meringankan tugas dan mengurangi kerugian dari pihak PLN akibat dari lama waktu untuk melakukan penyeimbangan arus beban pada sistem 3 fasa.

1.5Batasan Masalah

Agar penelitian ini memperoleh hasil yang maksimal dan lebih terarah maka perlu kiranya membatasi masalah. Adapun batasan masalah dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Sistem yang dibangun merupakan sebuah prototype dengan arus maksimal sebesar 25 Ampere pada sistem 3 fasa.

2. Sistem yang dibuat pada penelitian ini berupa rangkaian switching. 3. Menggunakan modul mikrokontroler Arduino Mega 2560 R3.

4. Sensor arus yang digunakan untuk mengetahui besar arus yang mengalir pada suatu fasa adalah Sensor Arus SCT013-030.

5. Seluruh beban yang digunakan adalah beban 1 fasa dan beban non-essential. 6. Jumlah saluran tiap fasa dibuat hanya satu saluran.

7. Switching beban dilakukan secara terkontrol sesuai dengan aturan yang digunakan.

8. Nilai maksimum arus netral yang diijinkan sebesar 1 ampere +10%. 9. Sumber 3 fasa menyuplai daya dengan baik tanpa adanya gangguan.

10.Penurunan faktor daya dan drop tegangan akibat pemasangan beban tidak dianalisis dalam penelitian ini.

4 BAB II KAJIAN PUSTAKA

2.1Tinjauan Mutakhir

Pengembangan sistem penyeimbangan arus beban secara terkontrol untuk gardu distribusi belum banyak dilakukan, hingga kini PLN melakukan operasi penyeimbangan beban secara manual. Pengembangan yang banyak dilakukan hanya sebatas data logger yang dapat mencatat data historial arus yang mengalir pada setiap fasa gardu distribusi. Pada penelitian ini akan dilakukan pengembangan terhadap prototype rancang bangun penyeimbangan arus beban pada sistem 3 fasa menggunakan mikrokontroler ATMEGA 2560.

1. Penelitian yang dilakukan oleh Agus Eka Arditha (2015) dengan judul “Perancangan Sistem Kontrol Pemakaian Energi Listrik dengan Skala Prioritas Menggunakan ATMega 8535”. Pada penelitian tersebut dijelaskan cara merancang suatu sistem yang dapat memprioritaskan penggunaan peralatan elektronik dalam suatu rumah tangga untuk mengoptimalkan pemakaian daya listrik dan tercipta kondisi yang nyaman tanpa terjadi pemutusan daya listrik. 2. Penelitian yang dilakukan oleh Zainma Wiraisy (2014) dengan judul “Rancang

Bangun Alat Perekam Penggunaan Daya Listrik untuk Beban Rumah Tangga”. Pada penelitian ini dijelaskan cara memonitoring penggunaan daya listrik pada suatu rumah tangga dengan nilai masukkan berupa tegangan dan arus untuk mengetahui daya rata-rata.

3. Penelitian yang dilakukan oleh Hilman Hermawan Jufri (2011) dengan judul “Rancang Bangun Alat Ukur Daya Arus Bolak-balik Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535”. Pada penelitian ini dijelaskan cara menampilkan hasil pengukuran terhadap daya pada rangkaian AC dengan modul ACS712 dan mikrokontroler berbasis ATMEGA 8535 pada LCD.

5

2.2Saluran Jaringan Tegangan Rendah

Jaringan Tegangan Rendah (JTR) adalah saluran yang menghubungkan antara Saluran Udara Tegangan Menengah (SUTM) dengan Saluran tenaga Listrik Tegangan Rendah (SLTR) atau Tegangan Rumah (TR). Pada JTR terdapat gardu distribusi yang terdiri dari berbagai komponen untuk mendistribusikan tenaga listrik tergantung dari jenis konstruksinya. Komponen secara umum terdiri dari fuse cut-out, trafo step-down, lightning arrester, fuse utama, busbar/rel fasa, fuse saluran busbar/rel grounding.

Gambar 2.1 Line Diagram Gardu Distribusi

(Sumber: Anonim, 2010)

Pada gambar 2.1 dapat dilihat dari saluran udara tegangan menengah 20 kV sebelum menuju trafo distribusi yang menggunakan trafo step-down terdapat fuse cut-out yang berfungsi sebagai pengaman trafo. Selain itu juga terdapat lightning arrester yang berfungsi untuk mengamankan trafo dan peralatan gardu distribusi lainnya bila terjadi tegangan lebih termasuk surja petir. Pada sisi sekunder dari trafo distribusi terdapat saklar utama dan fuse utama sebagai pengaman. Selanjutnya terdapat busbar atau rel fasa utama yang akan dibagi menjadi beberapa saluran

6

sesuai dengan jumlah beban yang dibebankan pada trafo. Fuse saluran dipasang untuk mengamankan jalur setiap saluran apabila terdapat arus berlebih. Peralatan pengaman lainnya seperti grounding trafo dan grounding lightning arrester (Anonim, 2010).

2.3Penyeimbangan Arus Beban pada Sistem 3 Fasa

Arus beban yang tidak seimbang disebabkan oleh mendominasinya pelanggan dengan beban satu fasa dibandingkan pelanggan yang menggunakan beban tiga fasa. Sehingga pelanggan dengan beban satu fasa disambungkan ke salah satu fasa yang terdapat dalam sistem tiga fasa. Penggunaan energi listrik pelanggan satu fasa seringkali memiliki jam operasi yang berbeda, akibatnya arus beban yang mengalir di setiap fasa tidak akan sama. Situasi ini menyebabkan adanya arus yang cukup besar mengalir pada fasa netral. Efek lain yang ditimbulkan adalah sudut fasa yang dibentuk tidak lagi 120º dan membuat arus beban trafo menjadi tidak seimbang. Definisi keadaan seimbang adalah suatu keadaan dimana :

1. Ketiga vektor arus atau tegangan sama besar.

2. Ketiga vektor arus/tegangan membentuk sudut 120º satu sama lain.

Sedangkan yang dimaksud dengan keadaan tidak seimbang apabila salah satu dari dua syarat tidak terpenuhi atau kedua syarat tidak terpenuhi sama sekali, sehingga terdapat tiga kemungkinan yang menyebabkan situasi beban tidak seimbang seperti:

1. Ketiga vektor sama besar dan tidak membentuk sudut 120º satu sama lain. 2. Ketiga vektor tidak sama besar dan membentuk sudut 120º satu sama lain. 3. Ketiga vektor tidak sama besar dan tidak membentuk sudut 120º satu sama lain.

Akibat dari arus beban tidak seimbang hanya mempengaruhi sisi sekunder dari trafo distribusi (fasa-R, fasa-S, fasa-T dan fasa-N) dan mengalirnya arus pada fasa netral yang merupakan losses atau rugi daya bagi pihak penyedia listrik. Situasi ini dapat diatasi dengan melakukan switching beban. Penyeimbangan arus beban dilakukan dalam beberapa tahap yaitu pengukuran awal, pemetaan dan pemindahan saluran pelanggan dan pengukuran akhir. Pengukuran awal dimaksudkan untuk mengetahui kondisi arus yang mengalir pada setiap fasa dan ketidakseimbangan

7

arus beban yang terjadi. Selanjutnya dilakukan pemindahan beban dengan memindahkan saluran pelanggan yang terhubung ke fasa yang memiliki arus beban terbesar menuju fasa dengan arus terkecil. Tahap terakhir dengan mengukur arus pada setiap fasa untuk mengetahui apakah arus beban sudah seimbang (Prasetya, 2008).

2.4Blok Diagram Hardware

Perencanaan rancang bangun yang akan dilakukan adalah penyeimbangan arus beban pada sistem 3 fasa menggunakan mikrokontroler ATMEGA 2560. Berikut merupakan blok diagram alat :

SENSOR ARUS SCT013-030 (FASE-R, FASE-S, FASE-T DAN FASE-N)

RELAY (FASE-R, FASE-S DAN

FASE-T) SUMBER 3 Ø

380 VAC

PENDETEKSI KEADAAN RELAY

BEBAN 1 Ø

MIKROKONTROLER

DRIVER RELAY INTERFACE LCD

SUMBER 1 Ø 220 VAC CATU DAYA

12 V / 5 A

Gambar 2.2 Blok Diagram Rangkaian

Pada blok diagram terdapat beberapa rangkaian yang dibutuhkan dalam melakukan rancang bangun yang dibuat, seperti :

1. Arduino Mega 2560 R3 2. Sensor arus SCT013-030 3. Driver relay

4. LCD 16 x 2 5. Catu daya

8

2.4.1 Mikrokontroler arduino

Arduino adalah mikrokontroler singleboard yang dirancang untuk memudahkan penggunanya karena sifatnya yang open-source. Mikrokontroler jenis Atmel AVR adalah mikrokontroler yang digunakan pada arduino. Mikrokontroler AVR menggunakan basis arsitektur AVR RISC (Reduced Intrution Set Computer) mengacu pada arsitektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel tahun 1996. Adapun kelebihan yang dimiliki adalah (Arduino, 2016):

1) Lintas platform yaitu software arduino dapat dijalankan pada sistem operasi windows, macintosh OSX dan linux, sementara platform lain umumnya terbatas hanya pada Windows.

2) Sangat mudah dipelajari dan digunakan karena bahasa pemrogramannya masih sama seperti bahasa C.

3) Open source, baik dari sisi hardware maupun softwarenya.

4) Memiliki modul siap pakai (shield) yang bisa ditancapkan pada board arduino yaitu shield GSM/GPRS, GPS, Ethernet, SD Card dan lain-lain.

2.4.1.1 Arduino Mega 2560 R3

Arduino Mega 2560 R3 adalah mikrokontroler dengan ATmega 2560 pada papan dasarnya. Modul ini memiliki 54 pin input dan output diantaranya 15 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 16 pin input analog, 4 UARTs untuk port serial hardware, crystal oscillator 16 MHz, koneksi USB, input power, ICSP header dan tombol reset. Hal ini sudah termasuk semua yang dibutuhkan untuk mengaktifkan sebuah mikrokontroler seperti menghubungkan ke komputer dengan kabel USB atau dengan sumber yang berasal dari adaptor AC ke DC atau baterai. Arduino Mega 2560 R3 dapat digabungkan dengan perangkat atau modul yang di pasangkan pada Arduino Uno, Duemilanover atau Diecimila (Arduino, 2016).

9

Gambar 2.3 Arduino Mega 2560 (Sumber: Arduino, 2016) 2.4.1.2 Arduino IDE

Arduino IDE (Intergrated Development Environment) merupakan software yang digunakan untuk membuat kode program dilengkapi dengan fitur pada toolbar memiliki fungsi yang dapat membantu dalam menghubungkan program dengan mikrokontroler arduino. Program yang dibuat dengan arduino IDE disebut dengan sketches. File sketches yang dibuat selanjutnya akan disimpan dengan menggunakan format .ino. Berbagai fitur yang dapat digunakan dalam membuat kode program seperti copy, paste, cut, searching dan replace text. Sketches yang sudah dibuat akan diperiksa dan menampilkan pesan error saat proses exporting. Pesan error juga memberikan informasi letak dari kesalahan pada sketches. Arduino IDE juga dilengkapi dengan pilihan jenis mikrokontroler yang digunakan nantinya. Fitur-fitur lainnya seperti verify, upload, new, open, save dan serial monitor memiliki fungsinya masing-masing (Arduino, 2016).

1. Verify

Verify berfungsi melakukan pemeriksaan terhadap kode program yang dibuat agar tidak terdapat kesalahan baik secara struktur maupun perintah yang digunakan.

2. Upload

Upload memiliki fungsi untuk mengkompilasi kode program serta mengunduh kode program dari dalam modul mikrokontroler yang digunakan.

3. New

10

4. Open

Fungsi dari fitur ini untuk membuka file kode program yang sudah pernah dibuat sebelumnya dan tersimpan dengan format .ino.

5. Save

Save digunakan untuk menyimpan kode program atau sketches yang sudah dibuat.

6. Serial monitor

Serial monitor adalah fitur yang digunakan untuk monitoring kode program apakah sudah berfungsi sesuai dengan yang direncanakan.

2.4.2 Sensor Arus SCT013-030

Splilt-core Current Transformer adalah sensor arus yang menggunakan konsep kinerja dari trafo arus. Transformator arus dirancang untuk menghasilkan nilai arus sekunder yang lebih kecil dibandingkan sisi primernya. Trafo arus mengubah nilai arus pada suatu saluran transmisi ke nilai yang lebih kecil sehingga lebih aman untuk dilakukan pengukuran. Gambar 2.4 akan menjelaskan cara kerja dari trafo arus.

Gambar 2.4 Skema Transformator Arus (Sumber: Stephen, 2005)

Trafo arus terdiri dari lilitan sekunder yang terdapat pada cicin ferromagnetic, dengan lilitan primer yang melewati bagian tengah dari cicin. Cicin ferromagnetic menahan sedikit fluks dari lilitan primer. Fluks ini menginduksi

11

tegangan dan arus ke dalam lilitan sekunder. Rasio trafo arus antara lilitan primer dan sekunder mempengaruhi arus yang dihasilkan. Rasio transfomator arus biasanya berkisar antara 600:5, 800:5 atau 1000:5 ampere dengan rasio standar pada lilitan sekunder sebesar 5 ampere (Stephen, 2005).

Gambar 2.5 Sensor Arus SCT013-030

Gambar 2.5 adalah gambar jenis trafo arus SCT013-030 dengan batas maksimum arus yang dapat diukur sebesar 30 ampere. Transformator arus ini menggunakan magnet permanen sebagai cincin ferromagnetic (YHDC, 2011). Adapun spesifikasi yang dimiliki oleh SCT013-030 sebagai berikut.

1. Input current 0-30 Ampere

2. Output voltage 0-1 Volt

3. Non-linearity ± 1%

4. Build in sampling resistance (RL) 62 Ω 5. Turn ratio 1800:1

6. Resistance grade B

7. Work temperature -25ºC~+70ºC

8. Dielectric strength (between shell and output) 1500V AC/1min 5 mA

2.4.3 Transistor

Transistor adalah komponen semikonduktor yang terbuat dari bahan silikon ataupun germanium. Transistor merupakan komponen semikonduktor yang terdiri dari 3 lapisan diantaranya bahan semikonduktor tipe N yang diapit dengan bahan

12

semikonduktor tipe P (PNP-transistor) ataupun bahan semikonduktor tipe P yang diapit dengan bahan semikonduktor tipe N (NPN-transistor). Komponen ini mempunyai tiga buah kaki yaitu basis, kolektor dan emitor (Kusuma, 2012).

Gambar 2.6 Simbol Transistor (Sumber: Kusuma, 2012)

Pada pengaplikasiannya transistor memiliki tiga siklus kerja yang menentukan fungsi dari komponen tersebut diantaranya daerah mati (cut off), daerah aktif dan daerah jenuh (saturasi).

1. Daerah mati (cut off).

Daerah cut off adalah daerah kerja transistor mengalami penyumbatan antara kolektor dan emitor. Daerah cut off disebut sebagai daerah mati karena komponen ini tidak dapat mengalirkan arus dari kolektor menuju emitor. Pada daerah ini transistor berfungsi sebagai saklar terbuka.

2. Daerah aktif.

Daerah aktif merupakan daerah kerja transistor biasa digunakan sebagai penguat. Transistor bekerja pada daerah aktif karena komponen ini selalu mengalirkan arus dari kolektor menuju emitor, walaupun tidak dalam proses penguatan sinyal. Daerah aktif berada diantra siklus daerah mati (cut off) dan daerah jenuh (saturasi).

3. Daerah jenuh (saturasi).

Daerah jenuh merupakan daerah kerja transistor dapat mengalirkan arus secara penuh dari kolektor menuju emitor dengan tenggang waktu tertentu. Situasi ini tidak dapat berlangsung lama karena mengakibatkan suhu kerja dari transistor menjadi tinggi. Daerah jenuh merupakan daerah dimana transistor bekerja sebagai saklar tertutup.

13

Gambar 2.7 Rangkaian Transistor sebagai Saklar (Sumber: Kusuma, 2012)

2.4.4 Relay

Di dunia elektronika relay merupakan komponen yang paling sering digunakan untuk memutuskan atau menghubungkan suatu rangkaian secara terkontrol. Relay adalah saklar elektronik yang bekerja dengan memanfaatkan medan magnet. Komponen ini terdiri dari lilitan dan lempengan yang berfungsi sebagai saklar. Saat lilitan dialiri arus listrik maka akan timbul medan magnet dan menarik lempengan. Adapun berbagai jenis relay berdasarkan kutubnya (Boylestad, 2007):

1. COMMON yaitu kutub acuan.

2. NC (Normally Close) adalah kutub yang posisi awalnya terhubung dengan COMMON.

3. NO (Normally Open) adalah kutub dengan posisi awal terbuka dan akan terhubung dengan COMMON jika kumparan relay diberi arus listrik.

Berdasakan jumlah kutub pada relay, maka relay dibedakan menjadi empat jenis: 1. SPST = Single Pole Single Throw

2. SPDT = Single Pole Double Throw 3. DPST = Double Pole Single Throw 4. DPDT = Double Pole Double Throw

Pole adalah jumlah COMMON, sedangkan Throw adalah jumlah terminal output (NO dan NC).

14

2.4.5 LCD (Liquid Crystal Display)

Penampil (display) elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi untuk menampilkan angka, huruf atau simbol-simbol lainnya. LCD (Liquid Crystal Display) adalah salah satu display elektronika yang umum digunakan. LCD dibuat dengan CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya melainkan memantulkan cahaya yang ada di sekitarnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. Jumlah karakter yang dapat ditampilkan oleh sebuah LCD tergantung dari spesifikasi yang dimiliki (Revolution Education Ltd, 2016).

Gambar 2.8 LCD 16 x 2 Display

(Sumber: www.rev-ed.co.uk, 2016)

Terdapat beberapa pin yang penting untuk memberi perintah pada LCD, yakni:

1. Pin data adalah jalur data karakter yang ingin ditampikan dalam LCD, pin ini dapat dihubungkan dengan rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.

2. Pin RS (register select) adalah pin yang berfungsi sebagai indikator untuk menentukan perintah yang masuk merupakan sebuah perintah atau data. Apabila logika nol (low) ini mengindikasikan bahwa yang masuk adalah perintah, sedangkan apabila logika satu (high) menandakan bahwa yang masuk adalah data.

3. Pin R/W (read write) adalah pin yang berfungsi untuk membedakan perintah yang diberikan pada LCD untuk membaca data atau menulis data.

4. Pin E (enable) adalah pin yang berfungsi untuk memegang data yang masuk maupun keluar.

15

5. Pin VLCD adalah pin yang berfungsi untuk mengatur kecerahan dari tampilan LCD, pin ini biasanya dihubungkan dengan trimpot 10 kΩ dan tegangan 5 V digunakan sebagai sumber LCD.

2.4.6 Tansformator

Transformator adalah peralatan listrik yang mampu mengubah energi listrik pada suatu nominal ke energi listrik dengan nominal lain menggunakan prinsip medan magnet. Transformator sering disingkat dengan istilah trafo. Trafo terdiri dari dua buah lilitan kawat berisolasi pada suatu inti besi. Lilitan pada sisi primer akan terhubung dengan sumber selanjutnya disebut dengan lilitan input dan lilitan sekunder berfungsi sebagai lilitan output. Saat lilitan primer diberi tegangan maka timbul fluks, hal ini sesuai dengan hukum Faraday. Fluks yang berubah akan menginduksi tegangan pada lilitan sekunder dari transformator. Akibat dari induksi akan timbul beda potensial pada sisi sekunder, transfomator memiliki rasio perbandingan jumlah lilitan primer dan lilitan sekunder.

Apabila jumlah lilitan primer lebih banyak dibandingkan dengan lilitan sekunder maka trafo tersebut dikatakan sebagai trafo stepdown dan begitu juga sebaliknya, jika lilitan sekunder lebih banyak dibandingkan dengan lilitan primer maka trafo tersebut merupakan trafo step up. Transformator stepdown biasanyya digunakan untuk peralatan listrik yang membutuhkan input tegangan yang rendah, sisi primer akan dihubungkan dengan tegangan jala-jala 220 volt dan sisi sekunder akan menghasilkan output sebesar 6 volt, 9 volt dan 12 volt sesuai dengan spesifikasi yang dimiliki (Stephen, 2005).

2.4.7 Dioda

Dioda adalah komponen semikonduktor berfungsi sebagai pengantar dalam mengalirkan arus listrik. Dioda memiliki dua buah terminal pada setiap ujungnya yakni katoda dan anoda. Komponen semikonduktor ini dapat bekerja sebagai saklar tertutup apabila diberi tegangan maju (forward bias) dan akan berfungsi sebagai saklar terbuka apabila diberi tegangan mundur (reverse bias). Forward bias adalah kondisi dimana tegangan pada anoda lebih positif dibandingkan dengan katoda,

16

sedangkan reverse bias adalah suatu kondisi dimana tegangan katoda lebih positif dibandingkan anoda. Ada beberapa jenis dioda yang biasanya digunakan dalam bidang elektro sesuai dengan yang dibutuhkan, seperti (Boylestad, 2007):

1. Dioda penyearah yang berfungsi sebagai penyearah arus AC menjadi arus DC. 2. Dioda zener yang berfungsi sebagai pengaman sebuah rangkaian dan juga

digunakan sebagai penstabil tegangan.

3. LED (Light Emitting Diode) yang dapat digunakan sebgai indikator.

4. Photodiode berfungsi sebagai sensor cahaya yang cara kerjanya dengan menyerap cahaya yang ada di sekitarnya.

2.4.8 Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika dengan fungsi untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitor terdiri dari dua buah konduktor yang memiliki sekat berupa lempengan yang kemudian disebut dengan keping. Terdapat dua jenis yang berbeda dari komponen ini, jenis tanpa polaritas dimana tidak mempunyai terminal positif dan negatif sedangkan jenis dengan polaritas mempunyai terminal positif dan negatif. Sisi positif dan sisi negatif pada kapasitor polar dipisahkan oleh sebuah keping, sebuah kapasitor memiliki satuan Farad. Umumnya pemasangan kapasitor polar disesuaikan dengan jalur positif dan negatif pada rangkaian, jika pemasangannya terbalik kapasitor yang dipasang akan menimbulkan ledakan. Kapasitor dapat mengalami kegagalan kerja jika kesalahan pemasangan terminalnya dan tegangan yang digunakan pada kapasitor melebihi tegangan kerjanya. Berikut merupakan fungsi lain dari sebuah kapasitor pada rangkaian elektronika (Boylestad, 2007):

1. Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lainnya. 2. Perata tegangan DC pada rangkaian penyearah.

3. Pembangkit gelombang AC atau osilator. 4. Sebagai filter dalam rangkaian penyearah.

17

2.4.9 Regulator tegangan

Regulator tegangan adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan pada nominal tertentu. Regulator tegangan memiliki tiga buah terminal yaitu terminal input (Vin) yang terhubung ke sumber, terminal output (Vout) yang dihubungkan ke beban dan terminal ground (GND) yang terhubung ke ground.

Gambar 2.9 Regulator Tegangan (Sumber: Boylestad, 2007)

Sesuai dengan fungsinya komponen ini biasanya digunakan untuk menstabilkan atau menurunkan suatu nominal tegangan menjadi nominal tegangan tertentu tanpa dipengaruhi oleh tegangan input. Regulator yang umum digunakan pada rangkaian elektronika adalah IC LM7805, LM7809 dan LM7812 pemasangannya disesuaikan denga kebutuhan (Boylestad, 2007).

Gambar 2.6 Simbol Transistor (Sumber: Kusuma, 2012)

Pada pengaplikasiannya transistor memiliki tiga siklus kerja yang menentukan fungsi dari komponen tersebut diantaranya daerah mati (cut off), daerah aktif dan daerah jenuh (saturasi).

1. Daerah mati (cut off).

Daerah cut off adalah daerah kerja transistor mengalami penyumbatan antara kolektor dan emitor. Daerah cut off disebut sebagai daerah mati karena komponen ini tidak dapat mengalirkan arus dari kolektor menuju emitor. Pada daerah ini transistor berfungsi sebagai saklar terbuka.

2. Daerah aktif.

Daerah aktif merupakan daerah kerja transistor biasa digunakan sebagai penguat. Transistor bekerja pada daerah aktif karena komponen ini selalu mengalirkan arus dari kolektor menuju emitor, walaupun tidak dalam proses penguatan sinyal. Daerah aktif berada diantra siklus daerah mati (cut off) dan daerah jenuh (saturasi).

3. Daerah jenuh (saturasi).

Daerah jenuh merupakan daerah kerja transistor dapat mengalirkan arus secara penuh dari kolektor menuju emitor dengan tenggang waktu tertentu. Situasi ini tidak dapat berlangsung lama karena mengakibatkan suhu kerja dari transistor menjadi tinggi. Daerah jenuh merupakan daerah dimana transistor bekerja sebagai saklar tertutup.

Gambar 2.7 Rangkaian Transistor sebagai Saklar (Sumber: Kusuma, 2012)

2.4.4 Relay

Di dunia elektronika relay merupakan komponen yang paling sering digunakan untuk memutuskan atau menghubungkan suatu rangkaian secara terkontrol. Relay adalah saklar elektronik yang bekerja dengan memanfaatkan medan magnet. Komponen ini terdiri dari lilitan dan lempengan yang berfungsi sebagai saklar. Saat lilitan dialiri arus listrik maka akan timbul medan magnet dan menarik lempengan. Adapun berbagai jenis relay berdasarkan kutubnya (Boylestad, 2007):

1. COMMON yaitu kutub acuan.

2. NC (Normally Close) adalah kutub yang posisi awalnya terhubung dengan COMMON.

3. NO (Normally Open) adalah kutub dengan posisi awal terbuka dan akan terhubung dengan COMMON jika kumparan relay diberi arus listrik.

Berdasakan jumlah kutub pada relay, maka relay dibedakan menjadi empat jenis: 1. SPST = Single Pole Single Throw

2. SPDT = Single Pole Double Throw

3. DPST = Double Pole Single Throw

4. DPDT = Double Pole Double Throw

Pole adalah jumlah COMMON, sedangkan Throw adalah jumlah terminal output

dapat ditampilkan oleh sebuah LCD tergantung dari spesifikasi yang dimiliki (Revolution Education Ltd, 2016).

Gambar 2.8 LCD 16 x 2 Display (Sumber: www.rev-ed.co.uk, 2016)

Terdapat beberapa pin yang penting untuk memberi perintah pada LCD, yakni:

1. Pin data adalah jalur data karakter yang ingin ditampikan dalam LCD, pin ini dapat dihubungkan dengan rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.

2. Pin RS (register select) adalah pin yang berfungsi sebagai indikator untuk menentukan perintah yang masuk merupakan sebuah perintah atau data. Apabila logika nol (low) ini mengindikasikan bahwa yang masuk adalah perintah, sedangkan apabila logika satu (high) menandakan bahwa yang masuk adalah data.

3. Pin R/W (read write) adalah pin yang berfungsi untuk membedakan perintah yang diberikan pada LCD untuk membaca data atau menulis data.

4. Pin E (enable) adalah pin yang berfungsi untuk memegang data yang masuk maupun keluar.

5. Pin VLCD adalah pin yang berfungsi untuk mengatur kecerahan dari tampilan LCD, pin ini biasanya dihubungkan dengan trimpot 10 kΩ dan tegangan 5 V digunakan sebagai sumber LCD.

2.4.6 Tansformator

Transformator adalah peralatan listrik yang mampu mengubah energi listrik pada suatu nominal ke energi listrik dengan nominal lain menggunakan prinsip medan magnet. Transformator sering disingkat dengan istilah trafo. Trafo terdiri dari dua buah lilitan kawat berisolasi pada suatu inti besi. Lilitan pada sisi primer akan terhubung dengan sumber selanjutnya disebut dengan lilitan input dan lilitan sekunder berfungsi sebagai lilitan output. Saat lilitan primer diberi tegangan maka timbul fluks, hal ini sesuai dengan hukum Faraday. Fluks yang berubah akan menginduksi tegangan pada lilitan sekunder dari transformator. Akibat dari induksi akan timbul beda potensial pada sisi sekunder, transfomator memiliki rasio perbandingan jumlah lilitan primer dan lilitan sekunder.

Apabila jumlah lilitan primer lebih banyak dibandingkan dengan lilitan sekunder maka trafo tersebut dikatakan sebagai trafo stepdown dan begitu juga sebaliknya, jika lilitan sekunder lebih banyak dibandingkan dengan lilitan primer maka trafo tersebut merupakan trafo step up. Transformator stepdown biasanyya digunakan untuk peralatan listrik yang membutuhkan input tegangan yang rendah, sisi primer akan dihubungkan dengan tegangan jala-jala 220 volt dan sisi sekunder akan menghasilkan output sebesar 6 volt, 9 volt dan 12 volt sesuai dengan spesifikasi yang dimiliki (Stephen, 2005).

2.4.7 Dioda

Dioda adalah komponen semikonduktor berfungsi sebagai pengantar dalam mengalirkan arus listrik. Dioda memiliki dua buah terminal pada setiap ujungnya yakni katoda dan anoda. Komponen semikonduktor ini dapat bekerja sebagai saklar tertutup apabila diberi tegangan maju (forward bias) dan akan berfungsi sebagai saklar terbuka apabila diberi tegangan mundur (reverse bias). Forward bias adalah kondisi dimana tegangan pada anoda lebih positif dibandingkan dengan katoda,

4. Photodiode berfungsi sebagai sensor cahaya yang cara kerjanya dengan menyerap cahaya yang ada di sekitarnya.

2.4.8 Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika dengan fungsi untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitor terdiri dari dua buah konduktor yang memiliki sekat berupa lempengan yang kemudian disebut dengan keping. Terdapat dua jenis yang berbeda dari komponen ini, jenis tanpa polaritas dimana tidak mempunyai terminal positif dan negatif sedangkan jenis dengan polaritas mempunyai terminal positif dan negatif. Sisi positif dan sisi negatif pada kapasitor polar dipisahkan oleh sebuah keping, sebuah kapasitor memiliki satuan Farad. Umumnya pemasangan kapasitor polar disesuaikan dengan jalur positif dan negatif pada rangkaian, jika pemasangannya terbalik kapasitor yang dipasang akan menimbulkan ledakan. Kapasitor dapat mengalami kegagalan kerja jika kesalahan pemasangan terminalnya dan tegangan yang digunakan pada kapasitor melebihi tegangan kerjanya. Berikut merupakan fungsi lain dari sebuah kapasitor pada rangkaian elektronika (Boylestad, 2007):

1. Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lainnya. 2. Perata tegangan DC pada rangkaian penyearah.

3. Pembangkit gelombang AC atau osilator. 4. Sebagai filter dalam rangkaian penyearah.

2.4.9 Regulator tegangan

Regulator tegangan adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan pada nominal tertentu. Regulator tegangan memiliki tiga buah terminal yaitu terminal input (Vin) yang terhubung ke sumber, terminal output

(Vout) yang dihubungkan ke beban dan terminal ground (GND) yang terhubung ke ground.

Gambar 2.9 Regulator Tegangan (Sumber: Boylestad, 2007)

Sesuai dengan fungsinya komponen ini biasanya digunakan untuk menstabilkan atau menurunkan suatu nominal tegangan menjadi nominal tegangan tertentu tanpa dipengaruhi oleh tegangan input. Regulator yang umum digunakan pada rangkaian elektronika adalah IC LM7805, LM7809 dan LM7812 pemasangannya disesuaikan denga kebutuhan (Boylestad, 2007).