Sistem Kendali dan Pembaca Arus, Tegangan, dan Rpm Pada Generator
Sistem Kendali dan
Pembaca Arus, Tegangan, dan Rpm Pada Generator
Imam Syaefudin1, Puji Rahayu Lestari2, Sofyan Adhi
Herlambang3
Samuel Beta4
Jurusan
Teknik Elektro, Program Studi D3 Teknik Elektronika
Politeknik
Negeri Semarang
Jln. Prof. H. Sudarto, S.H.,
Tembalang, Semarang, Jawa Tengah, Indonesia. 50275.
Abstrak – Sistem kendali dan pembaca arus, tegangan, dan rpm
pada generator menggunakan sensor arus ACS712, pembagi tegangan, dan sensor optocoupler. Dengan mikrokontroler ARM
NUC120 sebagai pemprosesnya, adapun komponen yang digunakan yaitu sensor arus
ACS702 sebagai pembaca arus yang keluar dari generator, pembagi tegangan
sebagai pembaca tegangan yang keluar dari generator, dan sensor optocoupler sebagai pembaca kecepatan
motor-generator. Led RGB digunakan sebagai indikator besar kecilnya tegangan
yang keluar dari generator. Lampu digunakan sebagai beban untuk mendapatkan
tegangan turun. Hasil dari pembacaan sensor akan ditampilkan pada LCD 16x2.
Kata kunci: Arduino Uno, sensor
arus ACS712, pembagi tegangan, dan sensor optocoupler, LCD,
LED RGB, tegangan, arus, kecepatan, rpm
Abstract - Current, voltage, and rpm
control and reader systems on generators using ACS712 current sensors, voltage
dividers, and optocoupler sensors. With the ARM NUC120 microcontroller as the
processor, the components used are the ACS702 current sensor as the current
reader coming out of the generator, the voltage divider as the voltage reader
coming out of the generator, and the optocoupler sensor as the motor-generator
speed reader. RGB LEDs are used as an indicator of the size of the voltage
coming out of the generator. The lamp is used as a load to get the voltage
down. The results of the sensor readings will be displayed on the 16x2 LCD.
Keywords: Arduino Uno, ACS712 current
sensor, voltage divider, and optocoupler sensor, LCD, RGB LED, voltage, current,
speed, rpm
I.
PENDAHULUAN
Energi listrik
telah menjadi kebutuhan penting dalam menjalankan aktifitas manusia. Manusia
membutuhkan energy listrik untuk keperluan rumah tangga, industry, transportasi
dan lainnya. Pada umumnya aliran listrik dari PLN yang mengalir ke industry,
rumah, dan alat transportasi masih kurang stabil. Hal tersebut dapat
menyebabkan kerusakan alat dan komponen yang sedang digunakan salah satunya
dengan menggunakan motor generator.
Perubahan suatu beban akan mempengaruhi tegangan keluaran generator.
Apabila beban naik maka tegangan keluaran generator turun dan apabila beban
turun maka tegangan keluaran generator naik. Supaya tegangan keluaran generator
tetap diperlukan suatu pengaturan tegangan keluaran generator. Dan perlu
dilakukan pengawasan arus, tegangan dan kecepatan rotasi motor-generator.
Sehingga tegangan yang dihasilkan akan stabil.
Kemudian muncul gagasan untuk membuat alat berupa sistem kendali dan
pembaca arus, tegangan, dan rpm pada generator. Memberikan solusi untuk masalah
ini. Dengan menggunkan modul ini, luaran yang dihasilkan generator akan tetap
stabil walaupun saat diberi beban. Dan dapat mengetahui dan mengawasi arus,
tegangan, dan kecepatan rotasi. Hasil dari pembacaan akan ditampilkan pada LCD
16x2.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A.
Sensor Optocoupler
Optocoupler adalah komponen elektronika yang
berfungsi sebagai penghubung berdasarkan cahaya optik. Pada dasarnya
Optocoupler terdiri dari 2 bagian utama yaitu Transmitter yang berfungsi
sebagai pengirim cahaya optik dan Receiver yang berfungsi sebagai pendeteksi
sumber cahaya.
Masing-masing bagian Optocoupler (Transmitter dan
Receiver) tidak memiliki hubungan konduktif rangkaian secara langsung tetapi
dibuat sedemikian rupa dalam satu kemasan komponen.
Pada prinsipnya, Optocoupler
dengan kombinasi LED-Phototransistor adalah Optocoupler yang terdiri dari
sebuah komponen LED (Light Emitting Diode) yang memancarkan cahaya infra merah
(IR LED) dan sebuah komponen semikonduktor yang peka terhadap cahaya
(Phototransistor) sebagai bagian yang digunakan untuk mendeteksi cahaya infra
merah yang dipancarkan oleh IR LED. Untuk lebih jelas mengenai Prinsip kerja
Optocoupler, silakan lihat rangkaian internal komponen Optocoupler dibawah ini
:
Gambar 2.1 Prinsip Kerja Optocoupler
B. Sensor
Arus
Sensor arus adalah perangkat
yang mendeteksi arus listrik (AC atau DC) di kawat, dan menghasilkan sinyal
sebanding dengan itu. Sinyal yang dihasilkan bisa tegangan analog atau arus
atau bahkan digital. Hal ini dapat kemudian digunakan untuk menampilkan arus
yang akan diukur dalam ammeter atau dapat disimpan untuk analisis lebih lanjut
dalam sistem akuisisi data atau dapat dimanfaatkan untuk tujuan kontrol.
Gambar 2.2 Sensor Arus
C.
Pembagi Tegangan
Pembagi Tegangan adalah suatu rangkaian sederhana yang mengubah
tegangan besar menjadi tegangan yang lebih kecil. Fungsi dari Pembagi Tegangan
ini di Rangkaian Elektronika adalah untuk membagi Tegangan Input menjadi satu
atau beberapa Tegangan Output yang diperlukan oleh Komponen lainnya didalam
Rangkaian.
Aturan Pembagi Tegangan sangat sederhana, yaitu Tegangan Input dibagi
secara proporsional sesuai dengan nilai resistansi dua resistor yang dirangkai
Seri.
D. ARM NUC120
DT-ARM NUC120 Board
merupakan modul pengembangan mikrokontroler NUC120RD2BN yang berbasis CPU ARM
Cortex-M0 dari Nuvoton. Modul ini dapat bekerja dengan kecepatan CPU sampai
dengan 48 MHz. Modul ini juga telah dilengkapi dengan bootloader internal,
sehingga tidak diperlukan lagi device programan eksternal. Pemrograman melalui
bootloader bisa dilakukan dengan menggunakan koneksi USB.
Gambar 2.4 ARM NUC120
Spesifikasi
:
•
Berbasis mikrokontroler NUC120RD2BN (64 KB APROM, 8 KB
SRAM, 4 KB Data Flash, CPU ARM Cortex-M0).
•
Terintegrasi dengan cystal eksternal 12 MHz.
•
Terintegrasi dengan osilator 32,768 KHz sebagai sumber
clock RTC.
•
Memiliki 1x Port USB.
•
Memiliki 1 port RS-485.
•
Memiliki 3 kanal UART dengan level tegangan TTL 3,3VDC
/ 5VDC.
•
Tersedia port USB yang berfungsi untuk antarmuka serial
sekaligus menuliskan program mikrokontroler, sehingga tidak membutuhkan
programmer eksternal.
•
Memiliki port Serial Wire Debug untuk proses debuging
dan programming.
•
Memiliki 45 jalur GPIO.
•
Terintegrasi dengan sensor suhu internal.
•
Memiliki port input 8 kanal ADC 12-bit.
•
Bekerja pada level tengan 3,3VDC / 5VDC dengan arus
maksimum 800mA.
•
Input catu daya untuk board : 6,5VDC - 12VDC / 3,3VDC -
5VDC.
E. Motor DC
Motor Listrik DC atau DC
Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi
kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor
Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan
tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya.
Gambar 2.5 Motor DC
Motor Listrik DC atau DC
Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan
istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam
maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada
Motor DC tersebut dibalikan.
F.
LED RGB
LED RGB adalah
LED yang berisikan tiga warna LED yang terintegrasi menjadi satu lampu LED. LED
RGB mengandung warna RED (merah), GREEN (hijau), dan BLUE (biru).
Pada pembuatan
alat ini LED RGB berfungsi sebagai indikator output indeks massa tubuh.
Gambar 2.6 LED RGB
G. LCD 16x2
LCD (Liquid
Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat
dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya
tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau
mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD berfungsi sebagai penampil data baik
dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara
lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk
tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika
elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang
panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan
sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya
horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang
dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri
dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data
yang ingin ditampilkan.
Gambar 2.8 LCD 16x2
III. PERANCANGAN
Bab ini
membahas keseluruhan dari perancangan sistem yang dibuat. Perancangan sistem
terdiri dari perancangan perangkat mekanik, perancangan perangkat keras, dan
perancangan perangkat lunak. Gambar 3.1 merupakan diagram blok sistem secara
keseluruhan.
A. Diagram Blok Sistem
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem
B. Cara Kerja Diagram Blok Sistem
Dalam menjalankan sistem seseorang
sebagai objek berdiri di prototype yang sudah dibuat untuk pembaca arus, tegangan dan kecepatan
putaran generator. Motor
disambungkan ke power supply di sambungkan ke sumber terlebih dahulu. Untuk
melakukan pengecekan seberapa kuat generator diberi beban, maka disediakan
lampu 2,5Volt. Dan sebagai indikasi besar kecilnya arus terdapat led RGB. Saat
lampu menunjukkan warna hijau maka tegangan yang keluar lebih dari atau sama
dengan 8Volt atau Rpm kurang dari 8Volt, apabila led menyala warna biru maka
tegangan yang keluar kurang dari 8Volt dan tegangan lebih dari atau sama dengan
4Volt, apabila led menyala warna merah maka tegangan yang keluar kurang dari.
Hasil pengukuran tegangan, arus dan kecepatan dari sensor akan dimasukkan ke
dalam rumus. LCD 16x2 akan menampilkan tegangan, arus, dan kecepatan putaran
(rpm) yang keluar dari generator.
Gambar Pengawatan
Gambar 3.2 Pengawatan pada Fritzing
Gambar 3.3 Pengawatan Dalam
C. Gambar Rangakain Lengkap
D. Gambar Diagram Alir
Gambar 3.4 Gambar Diagram Alir pada Arduino
IV. PERANCANGAN
MEKANIK
Pada alat ini menggunakan kotak sebagai tempat komponen – komponen
diletakkan. Kotak ini dipasang pada sebuah papan dan akan dipasang terpisah
dengan modul sensor ultrasonik dan sensor loadcell. Pada kotak
antar komponen akan dipasang pada PCB dengan menggunakan kabel penghubung.
Sensor ultrasonik akan dihubungkan ke kotak dengan kabel IDC
Gambar 4.4 Gambar Alat
V. PENGUJIAN DAN ANALISA
Dalam proyek yanng kami buat, perlu diuji
untuk menentukan kesesuaian alat sebagai alat display penampil teks, adapun
langkah - langkah cara pengujian yang akan kami lakukan adalah :
1. Mengupload program ke alat yang
dibuat, apakah sudah sesuai dengan yang
diinginkan atau belum.
2. Menguji alat sesuai cara kerja
VI.
KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini berisi kesimpulan dan saran dari keseluruhan alat yang telah
dirancang pada proyek arduino ini.
A. Kesimpulan
1. Dengan adanya Dengan adanya Alat sistem kendali dan pembaca arus, tegangan, dan
rpm pada generator ini, dapat
memudahkandalam pengawasan dan pembacaan arus, tegangan dan kecepatan rotasi
pada luaran generator.
2. Alat ini dapat digunakan sebagai objek
pembelajaran bagi mahasiswa, khususnya mahasiswa teknik elektronika. Karena pada alat ini terdapat banyak
komponen elektronika yang masih dapat dikembangkan lagi fungsinya.
B. Saran
- Untuk proyek selanjutnya dapat
dikembangkan lagi untuk desain mekanik agar lebih rapi
- Penambahan komponen yang lebih bagus
dan terkini, serta bermanfaat.
VII. DAFTAR PUSTAKA
Terimananda, Gerha. “Studi Pengaturan Arus Eksitasi untuk
Mengatur Tegangan Keluaran Generator di PT Indonesia Power” Institut Teknologi Nasional Bandung.
Chapallaz, 2002, J.M., J.Dos Ghali, P. Eichenberger, G. Fisher, Manual on
Induction Motors Used as Generators, GTZ, Eschborn.
ESDM, 2003, “Kebijakan Pengembangan Energi Terbarukan dan Konservasi
Energi (Energi Hijau)”, Departemen ESDM, Jakarta, Indonesia.
Machmud Effendy,” Rancang Bangun Motor Induksi Sebagai Generator (Misg)
Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro” Universitas Muhammadiyah Malang
LAMPIRAN
1. PPT, klik disini
2. Jurnal, klik disini
3. Program klik disini
4. Skematik, klik disini
5. Pengawatan, Keseluruhan klik disini ...Dalam klik disini ...Luar klik disini
6. Diagram Alir, klik disini
7. Diagram Blok, klik disini
BIODATA PENULIS
Imam
Syaefudin. Penulis dilahirkan di
Semarang, 18 April 1998.
Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Islam Darul Huda Semarang, SMPN 20 Semarang, dan SMKN 3 Semarang. Pada tahun 2017 penulis
mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri
Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik
Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.17.1.11.
Apabila terdapat
kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui
E-mail : imamsyaefudin9@gmail.com
Puji Rahayu
Lestari. Penulis dilahirkan di Serang, 20 April 1999. Penulis
telah menempuh pendidikan formal di SD YPKS IV Cilegon, SMP Negeri 2 Cilegon, dan SMK Negeri I Cilegon. Pada tahun 2017 penulis mengikuti seleksi
mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines)
dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis
terdaftar dengan NIM. 3.32.17.1.18.
Apabila terdapat
kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui
E-mail : rzakpujirar@gmail.com
Sofyan
Adhi Herlambang. Lahir di Semarang, 7 November 1998. Riwayat pendidikan formal
di SD N Peterongan, SMP Angkasa Lanud Husein Sastra Negara Bandung, SMA Bina
Tunggal Bekasi. Pada tahun 2017 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru
diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru di kampus Politeknik Negeri
Semarang (POLINES) denga program studi D3 Elektronika, jurusan Teknik Elektro.
Penulis terdaftar dengan NIM.3.32.17.1.22.
Apabila ada kritik, saran,
dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email: sofyanadhi9@yahoo.com
Tidak ada komentar: