Prototype ATS with Fuzzy Logic system.pd

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2. 1 Contoh matrik aturan dasar perancangan kontrol logika fuzzy [2] ...... 30 Tabel 3. 1 Data kerugian kWh PLTA Plengan tanggal 13 Desember 2015 [9] .... 36 Tabel 3. 2 Rule Logika Relai ATS ........................................................................ 39 Tabel 3. 3 Identifikasi PIN LCD Display 16 x 2 M1632 ...................................... 41

Tabel 4. 1 Rule Fuzzy ATS ................................................................................... 51 Tabel 4. 2 Hasil Pengukuran Tegangan kontak Relai ATS menggunakan

Multimeter Merk Heles UX-837 ........................................................................... 60 Tabel 4. 3 Selisih waktu switching daya PLN ke Genset sebelum dan sesudah

memakai ATS ....................................................................................................... 61

DAFTAR SINGKATAN DAN ISTILAH

AC = Alternating Current ADC = Analog to Digital Converter ATS = Automatic Transfer Switch AVR = Automatic Voltage Regulator BASCOM = Basic Compiler DC = Direct Current GGL = Gaya Gerak Listrik LCD = Liquid Crystal Display PLN = Perusahaan Listrik Negara PLTA = Pembangkit Listrik Tenaga Air

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

PLTA Plengan merupakan Pembangkit listrik yang menggunakan air sebagai energi primernya. Terdapat 5 (lima) Unit pembangkit dengan total kapasitas terpasang 6.875 kW. Hasil pembangkitan dari PLTA Plengan dikirim ke Gardu Induk dengan besar tegangan 6 kV yang kemudian dinaikkan oleh Trafo Step up menjadi 30 kV yang akan dikirim ke PLTA Lamajan. Pada Unit Pembangkit di PLTA Plengan, 1 unitnya memiliki 2 buah Motor yaitu Motor Inlet Valve yang berfungsi untuk mensuplai oli bertekanan ke Inlet Valve untuk menggerakkan (buka-tutup) Inlet Valve. Kedua yaitu Motor Governor yang berfungsi mengatur bukaan Sudu Atur masuknya debit air ke Turbin. Kedua Motor ini menggunakan suplai Pemakaian Sendiri 380 V yang tegangannya berasal dari luar atau Tegangan sistem 30 kV yang diturunkan menjadi 380 V oleh Trafo Step down. Apabila tegangan dari luar hilang, maka Unit pembangkit tidak dapat beroperasi karena tidak ada tegangan dari luar. Oleh karena itu, Unit PLTA Plengan harus bisa beroperasi Mode Line Charging / Black Start, dimana Unit beroperasi dengan tegangan untuk Peralatan bantu berasal dari Genset (Generator Set) 3 fasa 50 Hz untuk pengisian tegangan jaringan 30 kV. Pada tanggal 13 Desember 2015 di PLTA Plengan telah terjadi Blackout lokal selama 13 jam yang menyebabkan hilangnya produksi kWh sebesar 89.375 kWh.

Agar Unit pembangkit dapat dioperasikan Mode Black Start / Line charging, PLTA Plengan membutuhkan saklar otomatis untuk memindahkan catu daya listrik dari sumber listrik PLN ke sumber listrik Genset dan sebaliknya. Oleh karena itu, dibuatlah perangkat dari Mikrokontroller ATmega16 yang disebut dengan ATS (Automatic Transfer Switch).

Alat ini membantu pengguna / Operator agar dapat mengoperasikan Unit pada kondisi hilang tegangan sistem 30 kV.

1.2 Rumusan Masalah

PLTA Plengan memiliki Genset yang dapat mensuplai untuk 1 buah Motor Inlet Valve dan 1 buah Motor Governor pada saat terjadi Blackout 30 kV, akan tetapi PLTA Plengan tidak memiliki ATS untuk switching daya dari PLN ke Genset.

1.3 Batasan Masalah

1. ATS yang dibuat merupakan prototype dari ATS yang sebenarnya dengan diperbaiki respon sistemnya menggunakan Logika Fuzzy.

2. Rancang bangun Automatic Transfer Switch menggunakan Mikrokontroler ATmega16.

3. Tidak menggunakan Sensor Frekuensi sebenarnya, sehingga sebagai Sensor Frekuesi diambil dari tegangan suplai input 5 VDC yang dimasukkan ke Port ADC Mikrokontroler yang selanjutnya diolah di bahasa pemrograman BASCOM sebagai Input Sensor Frekuensi.

4. Tidak dibahas mengenai analisis pengaruh PLTA Plengan beroperasi Mode Line Charging pada jaringan 30 kV.

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian untuk pembuatan alat yang akan dibahas adalah agar Unit pembangkit di PLTA Plengan dapat beroperasi secara mandiri apabila tidak ada suplai tegangan 30 kV dan switching antara daya PLN ke daya Genset berlangsung secara otomatis dan responsif dengan menggunakan metode Logika Fuzzy.

1.5 Metode Penelitian

1. Studi Literatur Yaitu dengan membaca buku-buku referensi atau karya tulis serta mempelajari

dokumen / manual book dari perusahaan dan media internet yang berhubungan dengan topik yang akan dibahas.

2. Observasi Lapangan Metode ini digunakan untuk mendapatkan data dengan observasi langsung di

lapangan, dengan mencari sumber referensi tentang data teknik .perlatan yang bersangkutan.

3. Diskusi Metode ini dilakukan dengan cara mendiskusikan segala sesuatu yang

berhubungan dengan ATS pada dosen pembimbing serta karyawan dan pejabat terkait di PT. Indonesia Power.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan dalam penulisan tugas akhir, penulis membuat sistematika dalam 4 bab, yaitu :

BAB I PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian dan metode penelitian.

BAB II LANDASAN TEORI

Berisi tentang teori-teori penunjang yang mendukung terhadap penelitian dan analisa pada sistem yang akan dikembangkan.

BAB III METODE PENELITIAN

Berisi tentang penjabaran sistem yang akan dikerjakan dan dianalisa, sarana pengolahan seperti hardware dan software serta desain implementasi.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan dibahas tentang hasil analisa dari sistem yang akan dibuat dan telah dianalisa berdasarkan data yang didapat setelah melakukan penelitian terhadap alat yang akan dikerjakan.

BAB V SIMPULAN DAN SARAN

Berisi tentang kesimpulan hasil analisa dan data yang didapat dari hasil penelitian, sertan saran-saran yang terkait untuk memaksimalkan kerja sistem.

DAFTAR PUSTAKA

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air)

Pembangkit Listrik Tenaga Air atau disingkat PLTA adalah salah satu pembangkit listrik yang menggunakan tenaga air sebagai penggerak turbinnya. PLTA adalah pembangkit listrik yang memanfaatkan air sebagai energi primernya. Pada dasarnya energi air yang dimanfaatkan tersebut adalah energi potensial, yaitu energi yang berdasarkan pada perbedaan ketinggian. Energi potensial tersebut akan timbul jika air mengalir dari tempat yang tinggi menuju ke tempat yang lebih rendah. Energi aliran air tersebut dapat dimanfaatkan untuk memutar turbin air yang dihubungkan dengan sebuah generator listrik. Putaran Generator tersebut selanjutnya diubah menjadi energi listrik dan disalurkan melalui saluran Transmisi ke Gardu Induk untuk diolah tegangannya dan didistribusikan ke konsumen [10].

Gambar 2. 1 Proses Bisnis PLTA [10]

2.1.1. Konversi Energi PLTA

Konversi energi pada PLTA bermula dari Energi Potensial yang berada di DAM. Air sebagai bahan baku PLTA dapat diperoleh dapat diperoleh dengan berbagai cara misalnya, dari sungai secara langsung disalurkan untuk memutar turbin, atau dengan cara ditampung dahulu (bersama – sama air hujan) dengan menggunakan kolam tando atau waduk sebelum disalurkan untuk memutar Turbin. Karena air ini ditampung dan juga pengaruh head antara air yang di bendung dengan turbin air maka air ini memiliki energi yaitu energi potensial. Kemudian dengan memanfaatkan gaya Gravitasi Bumi dengan ketinggian tertentu dari Penstock / saluran air, maka Energi Potensial berubah menjadi Energi Kinetik. Aliran air dengan kecepatan tertentu ini kemudian memutarkan Turbin yang dikopel ke Generator. Maka Energi Kinetik berubah menjadi Energi Mekanik oleh Turbin dan Energi Mekanik berubah menjadi Energi Listrik oleh Generator berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik.

Energi listrik yang dihasilkan kemudian disalurkan ke jaringan listrik atau jaringan transmisi. Sebelum disalurkan energi listrik ini dinaikan dahulu tegangan sesuai dengan kebutuhan dan jaringan transmisinya. Maksud dari dinaikan tegangan ini adalh untuk memperkecil arus yang mengalir pada proses pengiriman energi listrik ini. Dengan arus listrik yang mengalir pada jaringan Transmisi ini maka kawat penghantar yang digunakan untuk proses transmisi ini bisa diperkecil.

Gambar 2. 2 Prose Konversi Energi PLTA [10]

Untuk bisa menghasilkan energi listrik dari Air, maka harus melalui beberapa tahapan konversi energi, yaitu :

1. Energi Potensial

Energi potensial yaitu energi yang terjadi akibat adanya beda potensial, yaitu akibat adanya perbedaan ketinggian / head. Besarnya energi potensial yaitu :

.................................................. (2.1) Dimana : Ep

: Energi Potensial m

: Massa (kg)

g 2 : Gravitasi (9,8 kg/m )

h : Head (m)

2. Energi Kinetik

Energi kinetik yaitu energi yang dihasilkan akibat adanya aliran air sehingga timbul air dengan kecepatan tertentu.

................................................... (2.2) Dimana : Ek

: Energi kinetis m

: Massa (kg) v

: Kecepatan (m/s)

3. Energi Mekanik

Energi mekanik yaitu energi yang ditimbulkan akibat adanya pergerakan Turbin. Besarnya energi mekanik tergantung dari besarnya energi potensial dan energi kinetik.

...................................................... (2.3) Dimana : Em

: Energi mekanis T

: Torsi ω

: Sudut putar t

: Waktu (s)

4. Energi Listrik

Ketika Turbin berputar, maka Rotor juga berputar sehingga menghasilkan energi listrik sesuai dengan persamaan :

Dimana : El

: Energi Listrik v

: Tegangan (Volt) i

: Arus (Ampere) t

: Waktu (Sekon)

2.1.2. Komponen-komponen PLTA

1. Bendungan

Bendungan berfungsi sebagai penampung air dan untuk mengatur agar gerak jatuh air tetap stabil [8]. Hal demikian dimaksudkan untuk menjaga agar listrik tetap dalam kondisi yang sama, tidak cepat atau lambat dan banyak atau sedikitnya listrik yang dihasilkan.

Gambar 2. 3 Bendungan [10]

2. Turbin

Turbin ini digerakkan oleh gerak jatuh air yang akan mendorong baling- baling. Turbin pada umunya berbentuk seperti kincir angin. Prinsip cara kerja PLTA hampir sama dengan kincir angin. Hanya faktor penggeraknya diganti Turbin ini digerakkan oleh gerak jatuh air yang akan mendorong baling- baling. Turbin pada umunya berbentuk seperti kincir angin. Prinsip cara kerja PLTA hampir sama dengan kincir angin. Hanya faktor penggeraknya diganti

Gambar 2. 4 Turbin Francis [10]

Gambar 2. 5 Posisi Turbin Francis [10]

3. Generator

Generator dihubungkan dengan Turbin, sehingga pada saat Turbin berputar Generator juga akan ikut berputar. Kemudian Generator akan merubah energi mekanik yang dihasilkan Turbin menjadi energi elektrik sesuai dengan Hukum Faraday. Generator bekerja berdasarkan atas prinsip dasar Induksi elektromagnetik. Tegangan bolak-balik akan dibangkitkan oleh putaran medan Generator dihubungkan dengan Turbin, sehingga pada saat Turbin berputar Generator juga akan ikut berputar. Kemudian Generator akan merubah energi mekanik yang dihasilkan Turbin menjadi energi elektrik sesuai dengan Hukum Faraday. Generator bekerja berdasarkan atas prinsip dasar Induksi elektromagnetik. Tegangan bolak-balik akan dibangkitkan oleh putaran medan

Pada Generator terdapat Rotor dan Stator. Contohnya, Rotor terdiri dari 18 buah besi yang dililit oleh kawat dan dipasang secara melingkar sehingga membentuk 9 pasang kutub utara dan selatan. Jika kutub ini dialiri arus eksitasi DC dari Automatic Voltage Regulator (AVR), maka akan timbul medan magnet. Magnet yang berputar memproduksi tegangan di kawat setiap setiap kali sebuah kutub melewati coil yang terletak di Stator. Lalu tegangan inilah yang kemudian menjadi listrik atau disebut dengan Garis Gaya Listrik (GGL) induksi. Agar Generator bisa menghasilkan listrik, ada 3 hal yang harus diperhatikan yaitu :

 Putaran Putaran Rotor dipengaruhi oleh frekuensi dan jumlah pasang kutub pada Rotor, sesuai dengan persamaan :

....................................................... (2.5) Dimana : n : Putaran (Rpm)

f : Frekuensi P : Jumlah pasang kutub

Jumlah kutub pada Rotor di PLTA Plengan sebanyak 4 pasang dengan frekuensi sistem sebesar 50 Hertz, maka sesuai dengan rumus 2.5 didapat nilai putaran Rotor sebesar 750 Rpm.

 Magnet Magnet yang ada pada generator bukan magnet permanen, melainkan dihasilkan dari besi yang dililit kawat. Jika lilitan tersebut dialiri arus eksitasi dari AVR maka akan timbul magnet dari Rotor. Sehingga didapat persamaan :

Dimana :

E : Gaya Elektromagnet

B : Kuat medan magnet

V : Kecepatan putar L

: Panjang penghantar

Agar beban dihasilkan sesuai, maka yang bisa diatur adalah sifat kemagnetannya, sehingga agar beban yang dihasilkan sesuai, maka yang bisa diatur adalah sifat kemagnetannya yaitu dengan mengatur jumlah arus yang masuk. Makin besar arus yang masuk, makin besar pula nilai kemagnetannya begitu pula sebaliknya.

Gambar 2. 6 Turbin Air [10]

Gambar 2. 7 Stator [10]

Gambar 2. 8 Rotor [10]

4. Jalur Transmisi

Jalur Transmisi berfungsi untuk menyalurkan energi elektrik tadi menuju ke rumah-rumah atau tempat lainnya. Listrik yang dihasilkan oleh Pembangkit listrik secara Interkoneksi menuju ke SUTET (Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi) diturunkan tegangannya oleh Trafo Step Down agar bisa dipakai ke Perumahan.

Gambar 2. 9 Skema Jalur Transmisi Listrik [10]

2.1.3. Proses Bisnis Unit

Gambar 2. 10 Gambar Jaring-jaring air PLTA Plengan [14]

PLTA Plengan terletak di kecamatan Pangalengan Kabupaten Bandung, 40 km kearah selatan kota Bandung tepatnya berada di kampung Kiara Sanding RT

01 RW 06 Desa Pulosari pada ketinggian 1246.70 meter di atas permukaan laut.

Sejarahnya PLTA Plengan mulai di bangun pada tahun 1918 dan beroperasi pada tahun 1922 sebanyak 3 (tiga) unit pembangkit dengan kapasitas (3 x 1050 kW), pada tahun 1960 di tambah 1 (satu) unit pembangkit dengan kapasitas (1 x 2000 kW). Pada tanggal 15 Agustus 1995 unit 1,2,3 & 4 PLTA Plengan direnovasi dengan kapasitas terpasang berubah menjadi unit 1,2 & 3 (3 x 1080 kW) dan unit 4 menjadi 2025 kW. Pada tahun 1996 PLTA Plengan di tambah 1 (satu) unit lagi dengan kapasitas terpasang 1610 kW relokasi dari PLTA Susukan. Jadi jumlah unit di PLTA Plengan ada 5 (lima) unit dengan total kapasitas terpasang 6875 kW [14].

PLTA Plengan adalah suatu pembangkit dengan sistem aliran langsung yang sumber utamanya memanfaatkan air dari sungai Cisangkuy & Cisarua dan di tambah dari bukaan Situ Cileunca melalui 2 (dua) buah Torn yaitu Pulo dan Palayangan. Situ Cileunca mendapat air dari situ Cipanunjang, kali Cilaki Beet dan kali Cibuniayu, sedangkan situ Cipanunjang mendapat air dari kali Cilaki, Cibolang, Cihurangan, Cikuningan dan Citambaga. air dari Pulo bergabung dengan sungai Cisangkuy dan air dari Torn Palayangan bergabung dengan sungai Cisarua, kemudian masing-masing sungai di bendung lalu di alirkan ke Kolam penerima, dari kolam penerima di alirkan ke lima turbin melalui dua buah Penstock. Listrik yang di hasilkan dari Generator Plengan di teruskan ke Gardu Induk dan di naikkan melalui Trafo daya 6/30 kV kemudian di salurkan ke Gardu Induk Lamajan.

2.2 Relay

Relay adalah saklar elektronik yang didasarkan atas elektrik dan mekanik. Kontrol elektrik diterapkan untuk mendapatkan gerakan mekanik. Ada banyak tipe relay yang konstruksinya juga berbeda tergantung jenis kontaknya. Gambar di bawah ini menunjukkan berbagai jenis simbol relay.

Gambar 2. 11 Simbol relay [3]

1. Relay SPST (Single Pole SingleThrough ) Relay dengan satu induk saklar dengan satu saluran kontak (normally closed).

2. Relay DPST (Double Pole SingleThrough) Sama seperti SPST tetapi mempunyai dua buah saklar terpisah yang

bekerjanya serentak/bersamaan dan satu saluran kontak (normally closed) untuk tiap saklar.

3. Relay SPDT (Single Pole Double Through) Merupakan relay yang mempunyai satu induk saklar untuk menghubungkan

dua saluran kontak (normally closed dan normally open) yang dihubung bergantian.

4. Relay DPDT (Double Pole Double Through) Sama seperti SPDT tetapi mempunyai dua buah saklar terpisah yang bekerja

serentak dan dua saluran kontak (normally closed dan normally open) untuk tiap saklar.

2.3 Transformator (Trafo)

Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut, ketika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik [3].

Gambar 2. 12 Hubungan kumparan primer dan sekunder trafo [3]

Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan :

Keterangan : Vp

: Tegangan primer (volt) Vs

: Tegangan sekunder (volt) Np

: Jumlah lilitan primer Ns

: Jumlah lilitan sekunder

2.4 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer lengkap dalam satu chip. Mikrokontroler lebih dari sekedar sebuah mikroprosesor karena sudah terdapat atau berisikan ROM (Read-Only Memory), RAM (Read-Write Memory), beberapa port masukan maupun keluaran, dan beberapa peripheral seperti pencacah / pewaktu, ADC (Analog to Digital converter), DAC (Digital to Analog converter) dan serial komunikasi. Salah satu mikrokontroler yang banyak digunakan saat ini yaitu mikrokontroler AVR. AVR adalah mikrokontroler RISC (Reduce Instuction Set Compute) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard. Secara umum mikrokontroler AVR dapat dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu keluarga AT90Sxx, ATmega dan ATtiny. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fiturnya. Seperti mikroprosesor pada umumnya, secara internal mikrokontroler ATMega16 terdiri atas unit-unit fungsionalnya ALU (Arithmetic and Logical Unit), himpunan register kerja, register dan dekoder instruksi, dan pewaktu serta komponen kendali lainnya. Berbeda dengan mikroprosesor, mikrokontroler menyediakan memori dalam chip yang sama dengan prosesornya (in chip) (Suryana, Rizal, 2013, p. 21).

Gambar 2. 13 Konfigurasi pin ATmega16 [12]

2.4.1. Arsitektur ATmega16

Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan memori program dari memori data, baik bus alamat maupun bus data, sehingga pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan (concurrent), adapun blog diagram arsitektur ATMega16. Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :

1) Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16 Mhz.

2) Memiliki kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, dan SRAM

1 Kbyte.

3) Saluran I/O 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.

4) CPU yang terdiri dari 32 buah register.

5) User interupsi internal dan eksternal.

6) Port antarmuka SPI dan Port USART sebagai komunikasi serial.

7) Fitur Peripheral.  Dua buah 8-bit timer/counter dengan prescaler terpisah dan mode compare .  Satu buah 16-bit timer/counter dengan prescaler terpisah, mode compare, 7) Fitur Peripheral.  Dua buah 8-bit timer/counter dengan prescaler terpisah dan mode compare .  Satu buah 16-bit timer/counter dengan prescaler terpisah, mode compare,

 Watchdog timer dengan osilator internal.

Gambar 2. 14 Arsitektur Mikrokontroller [12]

2.4.2. ADC (Analog to Digital Converter)

Sebagaian besar data yang ada di dunia ini merupakan data analog, misalnya: temperatur, tekanan, tegangan listrik dll. Sebagai contoh temperatur di dalam boiler sebesar 800 0

C, saat boiler dinyalakan, temperatur tersebut tidak akan langsung menunjukkan angka 800 0

C, tetapi akan naik secara bertahap dari

0 0 temperatur normal, 400 0 C, 500 C hingga mencapai 800 C. Data analog yang ada akan diproses menggunakan sebuah sinyal prosessing,

sebagai input sinyal analog, akan tetapi pemrosesan sinyal analog, kurang efiisien dikarenakan akurasi nya relatif kecil, error yang cukup besar dan kecepatan pemrosesan sendiri yang relatif lambat. Sehingga data analog yang hendak diproses perlu diubah ke data bentuk digital menggunakan Analog to Digital Converter (ADC) [6].

Gambar 2. 15 Proses pengakuisisian sinyal [6]

Proses akuisisi sinyal terdiri dari tiga tahap, pada tahap pertama adalah tahap pengindraan / sensing, oleh sensor terhadap besaran fisis yang akan di ukur atau diproses secara lanjut, dimana sensor sendiri adalah sebuah komponen yang Proses akuisisi sinyal terdiri dari tiga tahap, pada tahap pertama adalah tahap pengindraan / sensing, oleh sensor terhadap besaran fisis yang akan di ukur atau diproses secara lanjut, dimana sensor sendiri adalah sebuah komponen yang

Pada mikrokontroler keluarga AVR seri ATMEGA 8/16/32/8535, fitur ADC sudah build in di dalam chip. Fitur internal ADC inilah yang menjadi salah satu kelebihan mikrokontroler ini jika dibandingan dengan beberapa jenis mikrokontroler lainnya, sehingga tidak perlu menggunakan rangkaian ADC eksternal tambahan. Atmega memiliki resolusi ADC 10 bit yang berarti nilai ADC

memiliki rentang nilai 2 pangkat 10 (2 10 ) = 1024. Hal tersebut artinya ADC akan memiliki rentang nilai antara 0 hingga 1024. Selain itu, resolusi ADC juga dapat

menggunakan ADC 8 bit dan Jika ADC 8 bit, maka nilai ADC nya adalah 2 8 . Dengan 8 channel (PA0 – PA7), rangkaian internal ADC memiliki catu daya tersendiri yaitu pin AVCC. Dimana fitur lebih lengkapnya dapat dilihat pada

gambar berikut :  10 – bit Resolution

 5 LSB Integral Non-Liniearity  ± 2 LSB Absolute Accuracy  13 – 260 µs Conversion Time  Up to 15 kSPS at maximum Resolution  8 Multiplexed Single Ended Input Channels  7 Differential Input Channels with Optional Gain of 10x and 200x  Optional left adjustment for ADC result Readout  0 – Vcc ADC input Voltage Range  Selectable 2,56 V ADC reference Voltage  Free running or Single Conversion Mode

 ADC Start Conversion by Auto triggering on Interrupt Sources  Interrupt on ADC Conversion Complete  Sleep Mode Noise Canceler

Rumus konversi nilai sinyal analog menjadi besarnya tegangan dengan nilai ADC adalah sebagai berikut :

.......... (2.8) Pada rumus di atas, System voltage merupakan besarnya tegangan input

ADC atau AVCC. Sebagai contoh, jika sistem kita menggunakan tegangan 5 V, menggunakan resolusi ADC 10 bit dan tegangan analog sebesar 2,12 V, maka berapakah nilai ADC ?

2.5 BASCOM AVR

Bahasa pemrograman Basic terkenal didunia sebagai bahasa pemrograman yang handal. Sangat bertolak belakang dari namanya Basic, bahasa ini sebenarnya bahasa yang memiliki kemampuan tingkat tinggi. Bahkan banyak para programmer terkenal dunia memakai bahasa pemrograman ini sebagai senjata ampuhnya. Bahasa pemrograman Basic banyak digunakan untuk aplikasi mikrokontroler karena kompatibel oleh mikrokontroler jenis AVR dan didukung dengan compiler pemrograman berupa software BASCOM AVR. Bahasa Basic memiliki penulisan program yang mudah dimengerti walaupun untuk orang awam sekalipun, karena itu bahasa ini dinamakan bahasa basic. Jenis perintah programnya seperti do, loop, if, then, dan sebagainya masih banyak lagi.

BASCOM AVR sendiri adalah salah satu tool untuk pengembangan / pembuatan program untuk kemudian ditanamkan dan dijalankan pada mikrokontroler terutama mikrokontroler keluarga AVR. BASCOM AVR juga bisa disebut sebagai IDE (Integrated Development Environment) yaitu lingkungan kerja yang terintegrasi, karena disamping tugas utamanya meng-compile kode program menjadi file hex / bahasa mesin, BASCOM AVR juga memiliki kemampuan / fitur lain yang berguna sekali seperti monitoring komunikasi serial dan untuk menanamkan program yang sudah di compile ke mikrokontroler.

BASCOM AVR menyediakan pilihan yang dapat mensimulasikan program. Program simulasi ini bertujuan untuk menguji suatu aplikasi yang dibuat dengan pergerakan LED yang ada pada layar simulasi dan dapat juga langsung dilihat pada LCD, jika kita membuat aplikasi yang berhubungan dengan LCD. Intruksi yang dapat digunakan pada editor BASCOM AVR relatif cukup banyak dan tergantung dari tipe dan jenis AVR yang digunakan.

Gambar 2. 16 Aplikasi BASCOM AVR

2.6 Logika Fuzzy

Merupakan peningkatan dari logika Boolean yang mengenalkan konsep kebenaran sebagian. Di mana logika klasik menyatakan bahwa segala hal dapat Merupakan peningkatan dari logika Boolean yang mengenalkan konsep kebenaran sebagian. Di mana logika klasik menyatakan bahwa segala hal dapat

Logika Fuzzy memungkinkan nilai keanggotaan antara 0 dan 1, tingkat keabuan dan juga hitam dan putih, dan dalam bentuk linguistik, konsep tidak pasti seperti "sedikit", "lumayan", dan "sangat". Dia berhubungan dengan set fuzzy dan teori kemungkinan. Fuzzy diperkenalkan oleh Dr. Lotfi Zadeh dari Universitas California, Berkeley pada 1965.

Logika fuzzy adalah suatu cara yang tepat untuk memetakan suatu ruang input ke dalam suatu ruang.

Gambar 2. 17 Prinsip Kerja Logika Fuzzy [2]

2.6.1. Himpunan Fuzzy

Dalam teori logika fuzzy dikenal himpunan fuzzy (fuzzy sets) pengelompokan sesuatu berdasarkan variabel bahasa (linguistic variable), yang dinyatakan dalam fungsi keanggotaan. Didalam semesta pembicaraan (Universe of dicourse), Fungsi keanggotaan dari suatu himpunan fuzzy tersebut bernilai 0 sampai dengan 1 [2].

Contoh dari himpunan variabel bahasa antara lain : Himpunan suhu atau temperatur dapat dinyatakan dengan dingin, sejuk, normal, hangat, dan panas.Grafik dari himpunan suhu ini ditunjukkan pada ganbar ini.

Gambar 2. 18 Contoh keanggotaan himpunan temperatur atau suhu [2]

Himpunan umur dapat dinyatakan dengan muda, parobaya, tua, dan sangat tua.Grafik dari himpunan umur ini ditunjukan pada gambar ini.

Gambar 2. 19 Contoh keanggotaan himpunan umur [2]

Himpunan dari kecepatan dapat dinyatakan dengan lambat, normal, cepat, dan sangat cepat.Grafik dari himpunan umur ini ditunjukan pada gambar ini.

Gambar 2. 20 Contoh keanggotaan himpunan kecepatan [2]

Dalam sistem kontrol logika fuzzy terdapat beberapa tahapan operasional meliputi:

1. Fuzzifikasi.

2. Mesin penalaran atau inference engine.

3. Aturan dasar (fuzzy rule).

4. Defuzzifikasi.

Blok diagram kontrol logika fuzzy ditunjukkan pada gambar

Gambar 2. 21 Blok Diagram Kontrol Logika Fuzzy [2]

Kerangka operasional kontrol logika fuzzy ditunjukkan pada gambar :

Gambar 2. 22 Kerangka kerja kontrol logika fuzzy [2]

Dari gambar 2.22 sinyal masukan dari kontrol logika fuzzy dapat berupa nilai tegas. Sinyal masukan kontrol logika fuzzy dapat diambilkan dari.

1. Selisih antara nilai rujukan (reference) dengan nilai keluaran nyata dari kontrol logika fuzzy yang berupa nilai kesalahan (error = E).

2. Turunan pertama dari nilai error yang dikenal dengan delta error = dE

2.6.2. Fuzzifikasi

Fuzzifikasi yaitu suatu proses untuk mengubah suatu masukan dari bentuk tegas (crisp) menjadi fuzzy (variabel linguistik) yang biasanya disajikan dalam bentuk himpunan-himpunan fuzzy dengan suatu fungsi kenggotaannya masing- masing. Contoh dari proses Fuzzification adalah seperti yang ditunjukkan di gambar 2.23. Sebuah sistem fuzzy untuk mengukur suhu mempunyai 5 buah membership function yang mempunyai label sangat dingin, dingin, hangat, panas, sangat panas. Kemudian input yang diperoleh dari crisp input adalah 47° C maka pengambilan fuzzy input-nya adalah seperti pada gambar 2.23.

Gambar 2. 23 Proses perubahan dari crisp/nilai tegas menjadi fuzzy input [2]

Sehingga didapat 2 fuzzy input yang masing-masing adalah: dingin (x2) dan hangat (x1). Nilai x1 dan x2 dapat dicari dengan rumus persamaan garis.Yang menentukan sistem anda sensitif atau tidak adalah membership function ini. Jika membership function -nya banyak maka sistem anda menjadi sensitif. Yang dimaksud dengan sensitif dalam hal ini adalah jika input-nya berubah sedikit saja maka sistem akan cepat merespon dan menghasilkan suatu output lain. Output dari proses fuzzification ini adalah sebuah nilai input fuzzy atau yang biasanya dinamakan fuzzy input.

2.6.3. Aturan Dasar Logika Fuzzy

Aturan dasar atau rule base pada kontrol logika fuzzy merupakan suatu bentuk aturan relasi/implikasi “Jika-Maka” atau “If-Then” seperti pada pernyataan

berikut: “JIKA” X = A dan “JIKA” Y = B “MAKA” Z = C ............................. (2.9)

Contoh dari aturan jika-maka ini pada pengendalian suhu ruangan dengan pengaturan kecepatan kipas angin melalui frekuensi variabel adalah sebagai berikut :

1. “JIKA” suhu panas dan

2. “JIKA” kecepatan kipas sangat lambat

3. “MAKA” sumber frekuensi dinaikkan sangat tinggi agar kecepatan kipas tinggi.

Jadi aturan dasar kontrol logika fuzzy ditentukan dengan bantuan seorang pakar yang mengetahui karakteristik objek yang akan dikendalikan. Aturan dasar tersebut dapat dinyatakan dalam bentuk matrik aturan dasar kontrol logika fuzzy. Contoh aturan dasar pengaturan suhu ruangan dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 2. 1 Contoh matrik aturan dasar perancangan kontrol logika fuzzy [2]

x/y B S K

Dimana, X= Suhu, Y= Kecepatan Kipas.

2.6.4. Mesin Penalaran Kontrol Logika Fuzzy (Inference Engine)

Mesin penalaran (Inference Engine) adalah proses implikasi dalam menalar nilai masukan guna penentuan nilai keluar sebagai bentuk pengambil keputusan. Salah satu model penalaran max-min. Dalam penalaran max-min proses pertama yang dilakukan adalah melakukan operasi operasi min sinyal keluaran lapisan fuzzifikasi, yang diteruskan dengan operasi max untuk mencari nilai keluaran yang selanjutnya akan difuzzifikasikan sebagai bentuk keluaran pengontrol. Operasional max-min tersebut dinyatakan sebagai berikut :

1. Operasi min (irisan) a∩ b = min (a,b) = a if ≤ b

2. Operasi max (union)

a U b = max (a,b) = a if Proses penalaran max-min dapat dijelaskan dengan gambar 2.24

Gambar 2. 24 Operasi max-min secara grafis [2]

2.6.5. Defuzzifikasi

Defuzzifikasi merupakan proses pemetaan himpunan fuzzy kemampuan tegas (crisp) proses ini merupakan kebalikan dari proses fuzzifikasi.

Metode dalam defuzzifikasi antara lain :

a. Metode Max Solusi himpunan fuzzy diperoleh dengan cara mengambil nilai maksimum

aturan, kemudian menggunakannya untuk memodifikasi daerah fuzzy, dan mengaplikasikannya ke output dengan menggunakan operator OR (union). Secara umum dapat dituliskan :

μ sf [xi] = max( μ sf [xi], μ kf [xi] ) ............................................. (2.10) μ sf [xi] = max( μ sf [xi], μ kf [xi] ) ............................................. (2.10)

terhadap semua output daerah fuzzy. Secara umum dapat dituliskan : μ sf [xi] = min ( 1,μ sf [xi] + μ kf [xi] ) ....................................... (2.11)

c. Metode Probabilistik OR (probor) Solusi himpunan fuzzy diperoleh dengan cara melakukan product terhadap

semua output daerah fuzzy. Secara umum dapat dituliskan : μ sf [xi] = ( μ sf [xi] + μ kf [xi]) - (μ sf [xi] * μ kf [xi] ) .............................. (2.12)

Keterangan : μ sf [xi] : nilai keanggotaan solusi fuzzy sampai aturan ke-i

μ kf [xi] : nilai keanggotaan konsekuen aturan ke-i

2.6.6. Metode Fuzzy Mamdani

Metode Mamdani sering juga dikenal dengan nama Metode Max-Min. Metode ini diperkenalkan oleh Ebrahim Mamdani pada tahun 1975. Untuk mendapatkan output, diperlukan 4 tahapan :

1. Pembentukan himpunan fuzzy

2. Aplikasi fungsi implikasi (aturan)

3. Komposisi aturan

4. Penegasan (deffuzy)

2.6.7. Metode Fuzzy Sugeno

Penalaran dengan metode Sugeno hampir sama dengan penalaran Mamdani, hanya saja output (konsekuen) sistem tidak berupa himpunan fuzzy, melainkan berupa konstanta atau persamaan linear. Michio Sugeno mengusulkan penggunaan singleton sebagai fungsi keanggotaan dari konsekuen. Singleton adalah sebuah himpunan fuzzy dengan fungsi keanggotaan yang pada titik tertentu Penalaran dengan metode Sugeno hampir sama dengan penalaran Mamdani, hanya saja output (konsekuen) sistem tidak berupa himpunan fuzzy, melainkan berupa konstanta atau persamaan linear. Michio Sugeno mengusulkan penggunaan singleton sebagai fungsi keanggotaan dari konsekuen. Singleton adalah sebuah himpunan fuzzy dengan fungsi keanggotaan yang pada titik tertentu

a. Model Fuzzy Sugeno Orde-Nol

Secara umum bentuk model fuzzy Sugeno Orde Nol adalah: IF (x1 is A1) o (x2 is A2) o (x3 is A3 ) o… o (xN is AN) THEN z=k ...... (2.13) Dengan Ai adalah himpunan fuzzy ke-I sebagai antesenden, dan k adalah

suatu konstanta (tegas) sebagai konsekuen.

b. Model Fuzzy Sugeno Orde-Satu

Secara umum bentuk model fuzzy Sugeno Orde-Satu adalah : IF (x1 is A1) o… o (xN is AN) THEN z = p1*x1+… + pN*xN+q ........ (2.14)

Dengan Ai adalah himpunan fuzzy ke-i sebagai antesenden, dan pi adalah suatu konstanta (tegas) ke-i dan q juga merupakan konstanta dalam konsekuen.

2.6.8. Metode Fuzzy Tsukamoto

Metode Tsukamoto merupakan salah satu metode yang dimiliki oleh logika fuzzy selain daripada metode sugeno dan metode mamdani. Pada metode Tsukamoto, setiap aturan direpresentasikan menggunakan himpunan-himpunan fuzzy, dengan fungsi keanggotaan yang monoton pada hasilnya. Untuk menentukan nilai output crisp/hasil yang tegas (Z) dicari dengan cara mengubah input (berupa himpunan fuzzy yang diperoleh dari komposisi aturan-aturan fuzzy) menjadi suatu bilangan pada domain himpunan fuzzy tersebut. Cara ini disebut dengan metode defuzzifikasi (penegasan). Metode defuzzifikasi yang digunakan dalam metode Tsukamoto adalah metode defuzzifikasi rata-rata terpusat (Center Average Defuzzyfier) [11].

Maksudnya adalah pada metode Tsukamoto setiap konsekuen pada aturan yang berbentuk IF-THEN harus direpresentasikan dengan himpunan fuzzy dengan fungsi keanggotaan yang monoton sebagai hasilnya. Output hasil inferensi

(penalaran) dari tiap- tiap aturan diberikan secara tegas (crisp) berdasarkan α- predikat (fire strength). Hasil akhirnya diperoleh dengan menggunakan rata-rata terbobot.

Ada 2 var input: var-1 (x), dan var-2 (y); serta 1 var output: var-3 (z). Dimana var-1 terbagi atas himpunan A1 & A2; var-2 terbagi atas himpunan B1 & B2; var-3 terbagi atas himpunan C1 & C2 (C1 dan C2 harus monoton). Arti monoton adalah satu saja. Hasil yang diperoleh dari perhitungan logika fuzzy hanya ada satu. Jika hasilnya banyak maka akan di hitung dengan cara dibagi rata hingga diperoleh hasil output (z).

Gambar 2. 25 Grafik Metode Fuzzy Tsukamoto [11]

Terlihat jelas di kurva ini hasil z yang monoton di dapat setelah penghitungan rata-rata terbobot.

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Studi Literatur

Studi Literatur dilaksanakan dengan cara mencari referensi yang berkaitan dengan perancangan maupun aplikasi dari Automatic Transfer Switch. Sudah banyak pembuatan Automatic Transfer Switch dari daya PLN ke Genset, akan tetapi mahalnya peralatan yang digunakan dan banyak yang menggunakan peralatan kendali konvensional membuat para engineer bidang elektro kesulitan dalam pengaplikasiannya. Adapun penelitian yang pernah dibuat mengenai ATS

diantaranya ialah Eko Susanto (2013), Judul penelitian ini adalah “Automatic Transfer Switch (Suatu Tinjauan)” dalam penelitian ini dibahas pembuatan ATS

dengan merangkaikan beberapa alat seperti Relay, Timer, Kontaktor, dan MCB. Alat – alat tersebut pada prinsipnya adalah sebagai sakelar ataupun pemutus hubungan.

Dalam tinjauan pustaka yang ditemukan, peneliti masih menggunakan relay - relay konvensional dalam membuat Automatic Transfer Switch. Oleh karena itu, Automatic Transfer Switch yang akan dibuat pada penelitian ini menggunakan Mikrokontroller.

3.2 Observasi Lapangan

Observasi lapangan dilakukan dengan mengunjungi PLTA Plengan yang berada di Pangalengan Kabupaten Bandung. Di PLTA tersebut terdapat Genset dengan kapasitas 10 kVA yang hanya digunakan sebagai penerangan apabila terjadi Blackout 30 kV. Melihat kapasitas Genset yang cukup besar, maka dapat disimpulkan bahwa Genset tersebut dapat mensuplai Motor Governor yang berkapasitas 4 kW dan Motor Inlet Valve berkapasitas 1,1 kW.

Didapat data dari bidang operasi bahwa telah terjadi kerugian kWh dari tidak beroperasinya Unit pembanngkit akibat dari hilangnya tegangan sistem 30 kV selama 13 jam pada tanggal 13 Desember 2015 sebesar 89.375 kWh.

Tabel 3. 1 Data kerugian kWh PLTA Plengan tanggal 13 Desember 2015 [9]

JAM PLTA PLENGAN

PLTA PLENGAN

PLTA PLENGAN

KWH KWH KWH KWH KWH TOTAL/JAM 01:00

ST ST ST ST ST 0.00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ST ST ST ST ST 0.00 0 0 0 0 0 1,080 1,080 1,080 2,025 1,610 6,875

ST ST ST ST ST 0.00 0 0 0 0 0 1,080 1,080 1,080 2,025 1,610 6,875

ST ST ST ST ST 0.00 0 0 0 0 0 1,080 1,080 1,080 2,025 1,610 6,875

ST ST ST ST ST 0.00 0 0 0 0 0 1,080 1,080 1,080 2,025 1,610 6,875

ST ST ST ST ST 0.00 0 0 0 0 0 1,080 1,080 1,080 2,025 1,610 6,875

SUB TTL PLENGAN 0 0 0 0 0 5,400 5,400 5,400 10,125 8,050 34,375

ST ST ST ST ST 0.00 0 0 0 0 0 1,080 1,080 1,080 2,025 1,610 6,875

ST ST ST ST ST 0.00 0 0 0 0 0 1,080 1,080 1,080 2,025 1,610 6,875

ST ST ST ST ST 0.00 0 0 0 0 0 1,080 1,080 1,080 2,025 1,610 6,875

ST ST ST ST ST 0.00 0 0 0 0 0 1,080 1,080 1,080 2,025 1,610 6,875

ST ST ST ST ST 0.00 0 0 0 0 0 1,080 1,080 1,080 2,025 1,610 6,875

ST ST ST ST ST 0.00 0 0 0 0 0 1,080 1,080 1,080 2,025 1,610 6,875

ST ST ST ST ST 0.00 0 0 0 0 0 1,080 1,080 1,080 2,025 1,610 6,875

ST 1.00 1.00 ST ST 2.00 0 0 824

SUB TTL PLENGAN

ST 1.00 1.00 ST ST 2.00 0 997 997

ST 1.00 1.00 1.00 ST 3.00 0 997 997

ST 1.00 1.00 1.00 ST 3.00 0 997 997 1,002 0 0 0 0 0 0

ST 1.00 1.00 1.00 ST 3.00 0 997 997 1,002 0 0 0 0 0 0

ST 1.00 1.00 1.00 ST 3.00 0 996 996 1,002 0 0 0 0 0 0

ST 1.00 1.00 1.00 ST 3.00 0 996 996 1,002 0 0 0 0 0 0

ST 1.00 1.00 1.00 ST 3.00 0 996 996 1,003 0 0 0 0 0 0

SUB TTL PLENGAN

ST 1.00 1.00 1.00 ST 3.00 0 996 997 1,002 0 0 0 0 0 0

ST 1.00 1.00 1.00 ST 3.00 0 996 997 1,002 0 0 0 0 0 0

ST 1.00 1.00 1.00 ST 3.00 0 997 996 1,003 0 0 0 0 0 0

SUB TTL PLENGAN

Dari hasil Observasi tersebut, maka perlu dibuat Switching otomatis dari Genset ke PLN.

3.3 Diskusi

Diskusi dilakukan dengan pihak terkait dari pihak perusahaan dan pihak Universitas yaitu Dosen Pembimbing. Diskusi dengan pihak perusahaan yaitu diskusi mengenai kendala yang selama ini terjadi dan system kerja dari Black

Start yang ada di PLTA Saguling untuk dapat dimplementasikan di PLTA Plengan.

Diskusi dengan Dosen Pembimbing ialah diskusi mengenai konsep, perancangan dan analisis dari Automatic Transfer Switch.

3.4 Perancangan ATS

Perancangan ATS dilakukan secara perhitungan matematis berdasarkan materi dan referensi yang diperoleh dari hasil studi pustaka. Perancangan meliputi semua aspek yang menunjang kerja sistem baik dari segi perangkat keras komponen elektrik (hardware) maupun perangkat lunak (software). Langkah pertama adalah merancang cara kerja sistem modul ATS. ATS ini dirancang untuk melakukan switching dari sumber listrik PLN ke Genset dan sebaliknya yang dikondisikan oleh kontroler dan disempurnakan respon sistemnya menggunakan Logika Fuzzy.

BATERAI UNIT

TEGANGAN

TEGANGAN MIKROKONTROLER 5 VDC

SENSOR TEGANGAN

Gambar 3. 1 Blok Diagram ATS

BEBAN TEGANGAN

L E RELAI

TRANSFORMER

GENSET

SENSOR TEGANGAN

Gambar 3. 2 Blok Diagram ATS Secara Rinci

Langkah berikutnya menentukan komponen elektrik yang akan digunakan pada ATS serta merangkai komponen-komponen tersebut sesuai perancangan ATS. Pengendalian ATS dilakukan dengan menggunakan Mikrokontroler yang diprogram sesuai dengan perancangan kondisi ATS. Diagram alir penelitian Rancang bangun ATS ini ialah :

MULAI

IDENTIFIKASI SISTEM ATS

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ATS

PEMROGRAMAN ATS PADA MIKROKONTROLER ATMEGA16 MENGGUNAKAN BASCOM

PENGUJIAN ATS TIDAK

SUDAH RELEVAN?

YA TAMPILAN :

TEGANGAN : 0 – 30 KV FREKUENSI : 0 – 50 HZ

SELESAI

Gambar 3. 3 Flowchart Perancangan pembuatan ATS

Perancangan meliputi identifikasi sistem dari ATS yang ada di PLTA Saguling sebagai referensi yang akan diterapkan di ATS PLTA Plengan. Pemrograman dibuat pada aplikasi Basic Compiler dan di simulasikan pada aplikasi Proteus versi 8.4. Kemudian dilakukan pengujian ATS berdasarkan Rule yang telah dibuat sesuai dengan Tabel 3.2. Jika ATS sudah relevan denga Rule, maka ATS selesai dibuat. Jika belum relevan maka dilakukan pemrograman ulang.

Tabel 3. 2 Rule Logika Relai ATS

Tegangan

WARNING NORMAL Frekuensi

LOW

LOW

SWITCH SWITCH

3.5 Pembuatan ATS

Dalam hal ini dibuat Prototype ATS yang mendekati kinerja ATS yang sebenarnya dengan disempurnakan Respon sistemnya menggunakan Logika Fuzzy.

3.5.1. Komponen-komponen yang digunakan dalam pembuatan prototype ATS

1. Catu daya

Catu daya yang digunakan pada ATS berbasis mikrokontroler ATmega16 adalah 5 Volt. Supply tegangan pada LCD tegangan catu daya adalah sebesar 5 Volt DC. Digunakan IC regulator 7805 untuk mencatu tegangan sebesar 5 Volt.

Rangkaian dari catu daya yang digunakan dapat dilihat seperti pada Gambar berikut ini :

TR2

110 V

OUTPUT INPUT

0V GBPC3501

TRAN-2P2S

Gambar 2. 26 Catu Daya Unit

2. Mikrokontroler ATmega16

Mikrokontroler ATmega16 digunakan dalam pembuatan ATS ini. Dengan memanfaatkan ADC yang ada sebagai penerima sinyal analog +5 VDC dan sebagai Sensor Tegangan.

Gambar 3. 4 Mikrokontroler ATMega16

3. LCD

M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 16X2 baris dengan konsumsi daya yang rendah. Modul ini dilengkapi dengan mikrokontroler yang M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 16X2 baris dengan konsumsi daya yang rendah. Modul ini dilengkapi dengan mikrokontroler yang

Gambar 2. 27 LCD Display 16x2 M1632

Tabel 3. 3 Identifikasi PIN LCD Display 16 x 2 M1632

Nama PIN

In/Out/Pwr PIN

Fungsi

1 VSS Ground Voltage Power

2 VCC +5V Power

3 VEE

Contrast voltage

Analog

Register Select

4 RS

0 = Instruction Register Input

1 = Data register Read/Write

5 R/W

0 = write mode Input

1 = read mode Enable

6 E 0 = start lo lacht data to LCD character Input

1 = disable

7 DB0

Data bit ke -0 (LSB)

I/O

8 DB1

Data bit ke-1

I/O

9 DB2

Data bit ke-2

I/O

10 DB3

Data bit ke-3

I/O

11 DB4

Data bit ke-4

I/O

12 DB5

Data bit ke-5

I/O

13 DB6

Data bit ke-6

I/O

14 DB7

Data bit ke-7 (MBS)

I/O

15 BPL Back Plane Light Power

16 GND Ground Voltage Power

4. Relai 5 VDC

Relai 5 VDC digunakan sebagai output dari Mikrokontroller, karena output Mikrokontroler hanya sampai 5 VDC.

Gambar 3. 5 Relai 5 VDC Merk Songle

5. Motor 5 VDC

Motor dengan input 5 VDC ini disimulasikan sebagai Motor Governor dan Inlet Valve.

Gambar 3. 6 Motor 5 VDC

6. Potensio 1 KΩ

Potensio (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensio merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variabel Resistor. Secara struktur, Potensio terdiri dari 3 kaki Terminal dengan sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya.

Potensio disini digunakan sebagai adjust tegangan dari suplai 5 VDC ke ADC Mikrokontroller sebagai simulasi naik-turun Tegangan dan Frekuensi.

Gambar 3. 7 Potensio 1 K Ω

3.6 Pembuatan ATS secara Software

3.6.1. Pembuatan Rangkaian di Proteus versi 8.4

110 V TR2

BR1 U3 7805

OUTPUT

LCD1 LM016L

0V TRAN-2P2S GBPC3501

380V 380V

PC1/SDA PC0/SCL

0 12 XTAL1 XTAL2

PC2/TCK PC3/TMS

37 PA1/ADC1 PA0/ADC0

40 39 PC4/TDO

PC6/TOSC1 PC7/TOSC2

PC5/TDI

29 28 12V SW2 12V R.PLN2

1k

36 35 PA3/ADC3

38 PA2/ADC2

33 34 PA5/ADC5 PA6/ADC6 PA4/ADC4

PD0/RXD PD1/TXD PD2/INT0

15 A

PA7/ADC7

PD4/OC1B PD3/INT1

17 16 B GENSET SW1 PLN

1 2 PB0/T0/XCK

PD5/OC1A

19 20 18 C SW-SPST

5 4 3 6 PB4/SS PB5/MOSI PB3/AIN1/OC0 PB2/AIN0/INT2 PB1/T1

PD6/ICP1 PD7/OC2

21 +5VDC D

ATMEGA16 PB7/SCK

8 7 PB6/MISO

5V START SW 5V 5V R.PLN

UNIT BATTERY

12V

Gambar 3. 8 Rangkaian ATS

Pada aplikasi Proteus 8.4 dan aplikasi di lapangan, Mikrokontroler yang digunakan adalah Mikrokontroler ATmega16. Tegangan dari jala-jala 220 VAC Power Suplai Unit menjadi 5 VDC yang digunakan sebagai Suplai Mikrokontroler dan input ADC. ADC pada Mikrokontroler digunakan sebagai input tegangan dan frekuensi sebagai Anggota himpunan pada Rule Logika Fuzzy yang digunakan pada ATS.

Input berupa anggota himpunan tegangan dan frekuensi dari Power Suplai

5 VDC pada Mikrokontroler dikonversi melalui bahasa pemrograman menjadi 0-

30 kV untuk tegangan dan 0 - 51,5 Hz untuk Frekuensi yang disesuaikan dengan kondisi di PLTA Plengan. Tegangan yang masuk ke Mikrokontroler diatur besarannya oleh Potensio dengan rasio 5 kΩ untuk mengatur naik dan turunnya

tegangan dan frekuensi untuk simulasi kinerja ATS. Port C Output Mikrokontroler digunakan untuk LCD sebagai penampil tegangan, frekuensi dan status operasi. Port D digunakan untuk Output Relai Ignition, Genset, Switch dan PLN. Sedangkan input ADC pada ATMega16 ada pada Port A.

3.6.2. Pembuatan script Program ATS

START

INPUT : F = 0-50 HZ V = 0-30 KV

TAMPILAN :

TAMPILAN :

TEGANGAN = 0-30 KV FREKUENSI = 0-50 HZ

READ ADC

TEGANGAN = 0-30 KV FREKUENSI = 0-50 HZ

YA

V <= 7 KV

F <= 47,5 HZ?

F = 47,5 HZ – 49 HZ?

TIDAK PLN = 1 PLN = 1

V <= 7 KV

& F = 47,5 HZ – 49

HZ? YA &

V = 7 KV – 27 KV

F = 49 HZ – 51,5 HZ?

TIDAK TIDAK PLN = 1

TEGANGAN GENSET = 1

YA

NORMAL SWITCH = 1

F = 49 HZ – 51,5

GENSET = 0 TEGANGAN

TIDAK

F = 47,5 HZ

– 49 HZ? NORMAL

SWITCH = 0 PLN = 1

& F = 47,5 HZ?

F = 49 HZ SWITCH = 0 – 51,5 HZ? PLN = 1

PLN = 1 TIDAK

& F <= 47,5 HZ?

TIDAK

PLN = 1

Gambar 3. 9 Flowchart Prinsip kerja pada script ATS

3.7 Prinsip Kerja ATS

1. Sumber listrik yang digunakan untuk mengoperasikan Motor Inlet Valve dan Governor berasal dari dua sumber listrik, yakni sumber PLN sebagai sumber listrik primer dan Genset sebagai sumber listrik sekunder.

2. Sensor Tegangan dari ADC dari Mikrokontroler sebagai pendeteksi ada atau tidak adanya tegangan pada sumber listrik PLN, menerima tegangan 220 VAC kemudian diturunkan oleh Power Supply Unit menjadi +5 VDC yang merepresentasikan sinyal masukan utama ke mikrokontroler ATmega16.

3. Sensor Frekuensi yang berasal dari Power Supply +5 VDC yang merepresentasikan sinyal masukan utama ke ADC Mikrokontroler ATmega16.

4. Mikrokontroler ATmega16 sebagai pengolah data menerima masukan tegangan dari Power Supply Unit menuju ke Analog Digital Converter (ADC) pada Mikrokontroller melakukan perhitungan internal berupa logika digital sebagai bentuk sinyal pemicu ke Relai.

5. Input Frekuensi masuk ke Port Analog Digital Converter (ADC) pada Mikrokontroller melakukan perhitungan konversi menjadi Input Frekuensi.

6. Untuk kinerja logika Relai Genset dan Relai PLN maka dibuat Logika Fuzzy metode Mamdani pada aplikasi Matlab dengan Rule sesuai dengan tabel Rule

7. Pada Perancangan ATS, untuk Genset akan dibuat 4 Relai yaitu Relai Ignition untuk pengapian Genset, Relai Start/Genset untuk mengoperasikan Genset, Relai Switch untuk switching dari daya PLN ke Genset dan Relai PLN untuk switch daya Genset ke PLN.

3.7.1. Pembuatan Logika Fuzzy untuk ATS di MATLAB

Untuk memperbaiki respon sistem switching secara otomatis maka aplikasi logika Fuzzy digunakan. Dalam hal ini digunakan pada Automatic Transfer Switch antara Daya PLN dengan Genset untuk mempercepat respon sistem dari ATS. Pembuatan Logika Fuzzy dengan anggota himpunan berupa Tegangan dan