VOLT AMPERE METER DIGITAL TIGA INPUT
| Main Author: | Habibi , dkk |
|---|---|
| Format: | PeerReviewed eJournal |
| Bahasa: | ind |
| Terbitan: |
PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA UM
, 2009
|
| Online Access: |
http://karya-ilmiah.um.ac.id/index.php/pkm/article/view/2170 |
Daftar Isi:
- RINGKASAN LAPORAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA VOLT AMPERE METER DIGITAL TIGA INPUT Bidang Kegiatan : PKM PENERAPAN TEKNOLOGI (PKMT) Oleh: Habibi (306531304904/ 2006) Tahta Amrillah (306532300511/ 2006) Matsuani (206513405545/ 2006) UNIVERSITAS NEGERI MALANG MALANG 2008 VOLT AMPERE METER DIGITAL TIGA INPUT Habibi, tahta Amrillah, Matsuani Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Malang ABSTRAK Alat ukur dan pengukuran tidak pernah lepas dalam dunia teknik khususnya dalam bidang elektronika. Untuk melakukan pekerjaan Elektronik, seperti memperbaiki peralatan dan menguji rangkaian elektronika selalu diperlukan alat ukur . Dan adanya keterbatasan dalam menampilkan suatu hasil pengukuran merupakan suatu kekurangan pada alat ukur itu sendiri. Suatu alat ukur biasanya hanya dapat menampilkan satu parameter dari hasil pengukuran, misalnya voltmeter hanya dapat menampilkan satu parameter pengukuran yaitu tegangan. Oleh sebab itu diperlukan suatu alat ukur yang dapat menampilkan beberapa hasil pengukuran dalam suatu tampilan berupa display. Oleh sebab itu maka kami buat alat ukur berbasis mikrokontroler Renesas R8C dengan display LCD sebagai penampil. Alat ini diharapkan dapat memudahkan dalam pengukuran. Ada beberapa rangkaian yang digunakan dalam perancangan alat ukur arus dan tegangan ini. Diantaranya adalah sensor arus, sensor tegangan AC dan DC, rangkaian pengkondisi sinyal (RPS), rangkaian mikrokontroler, keyped, dan LCD. Mikrokontroler diaplikasikan sebagai alat ukur yang mengubah tegangan menjadi data-datayang kemudian dihitung dan ditampilkan di LCD. Sensor tegangan membagi tegangan input dengan skala yang dihendaki,kemudian dikuatkan oleh rangkaian pengondisi sinyal sampai sesuai dengan input yang di kehendaki oleh mikrokontroler. Demikian juga sensor arus, akan tetapi sensor akan mengubah arus menjadi tegangan dulu sebelum masuk kerangkaian pengondisi sinyal. Hasil pembuatan dan perancangan Volt Ampere meter tiga input ini akan memberikan kemudahan saat melakukan pengukuran. LCD yang digunakan dapat menampilkan enam hasil pengukuran sekaligus berbeda. Tiga tampilan untuk tegangan dan tiga tampilan untuk arus. Sebelum melakukan pengukuran, perlu diatur batas ukur yang sesuai agar tidak menimbulkan kesalahan pada alat. Kesimpulan dari perancangan ini adalah: (1) Alat ini dapat mengukur tegangan maksimal 500Volt.AC/DC dan Arus 10Amp, (2) Dibandingkan dengan multimeter digital biasa yang hanya dapat mengukur untuk satu beban, multimeter yang dibuat dapat mengukur tiga beban sekaligus. Kata Kunci:Volt Ampere meter, input, Mikrokontroler, LCD PENDAHULUAN 1. Latar belakang Instrumentasi adalah satu cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari mengenai metode-metode pengukuran suatu besaran fisis yang terjadi akibat fenomena alam. Banyak instrument ataupun alat ukur yang telah ditemukan yang merupakan sumbangan nyata dari ilmu di bidang instrumentasi. Sebagai salah satu contoh dalam bidang elektro teknik dikenal dengan alat ukur arus listrik (Ampermeter), alat ukur tegangan listrik (Voltmeter), dan alat ukur yang lainnya. Umumnya suatu alat ukur mempunyai standarisasi yang telah disepakati bersama sehingga perbedaan antara beberapa alat ukur yang meninjau suatu besaran fisis yang sama tidak akan terlalu jauh berbeda. Apabila ada suatu alat ukur baru yang dibuat maka alat ukur tersebut harus sesuai dengan alat ukur standar, hal ini bertujuan agar tidak mengacaukan atau membingungkan pemakai alat ukur tersebut. Alat ukur memiliki batasan-batasan dalam spesifikasinya. Hal ini bertujuan untuk mencegah terjadinya kerusakan pada alat ukur tersebut. Dan adanya keterbatasan dalam menampilkan suatu hasil pengukuran merupakan suatu kekurangan pada alat ukur itu sendiri. Suatu alat ukur biasanya hanya dapat menampilkan satu parameter dari hasil pengukuran, misalnya voltmeter hanya dapat menampilkan satu parameter pengukuran yaitu tegangan. Oleh sebab itu diperlukan suatu alat ukur yang dapat menampilkan beberapa hasil pengukuran dalam suatu tampilan yang berupa display. Volt Ampere meter digital merupakan gabungan dari alat ukur arus listrik (ampermeter) dan alat ukur tegangan listrik (voltmeter) yang bisa digunakan secara bersamaan dalam setiap pengukuran. Alat ukur yang dirancang ini adalah alat ukur yang berbasis mikrokontroler Renesas R8C dengan display LCD, sebagai alat ukur yang dapat menampilkan enam tampilan yang sekaligus berbeda. Alat ukur ini akan memberikan kemudahan dalam kegiatan praktikum atau pengukuran arus dan tegangan. Hal ini disebabkan karena dengan enam parameter tadi (tiga parameter arus dan dua para meter tegangan) bisa digunakan secara bersamaan. Kapasitas pengukuran pada alat ini untuk tegangan AC/DC adalah 500 Volt dan untuk arus adalah 10 Ampere. 2. Rumusan masalah Berdasarkan latar belakang diatas, dapat dirumuskan masalah-masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana mengaplikasikan mikrokontroler Renesas R8C sebagai alat ukur?. Bagaimana cara mengkondisikan arus dan tegangan agar dapat diproses dengan menggunakan mikrokontroler?Bagaimana kinerja alat yang direncanakan? 3. Tujuan program Dari rumusan masalah diatas, maka penyusunan program kreatifitas mahasiswa (PKM) ini memiliki tujuan sebagai berikut : Merancang rangkaian aplikasi mikrokontroler Renesas R8C sebagai alat ukur tegangan dan arusMerancang rangkaian dengan cara mengkondisikan arus dan tegangan agar dapat diproses dengan menggunakan mikrokontroler.Merancang alat yang sesuai dengan kinerja yang direncanakan METODE PENDEKATAN 1. Model pengembangan Gambar 1 Blok Diagram Hardware. Fungsi masing masing blok a. LCD Menampilkan hasil pengukuran dan sekaligus menampilkan skala pengukuran. b. Keyped keyped adalah alat yang digunakan untuk memilih skala pengukuran. c. Mikrokontroler Mengkoreksi tegangan analog menjadi data digital, mengirimkan data ke LCD untuk ditampilkan, membaca input keyped, mengendalikan seluruh sistem. d. Sensor tegangan. Manyesuaikan antara besaran yang dengan besaran input rangkaian pengondisi sinyal. e. Sensor arus Untuk mengubah besaran arus menjadi besaran tegangan. f. Rangkaian pengondisi sinyal. Untuk menyesuaikan besaran yang akan masuk ke mikrokontroler. 2. pelaksanaan program Kegiatan ini dilaksanakan pada bulan Maret sampai Mei 2008 Tempat pelaksanaan : Laboratorium Digital Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Malang.Workshop Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri MalangTempat kost masing-masing anggota Untuk lebih jelasnya laporan pelaksanaan kegiatan Program Kreatifitas Mahasiswa rekayasa Teknologi ( PKMT ) kami buat dalam bentuk tabel. Tabel 1 Kegiatan Perancangan Volt Ampere Meter digital Kegiatan Bulan 1 Bulan 2 Bulan 3 Koordinasi dengan dosen pembimbing √ √ √ Membuat rangkaian sensor arus, sensor tegangan, RPS, keyped, LCD, dan mikrokontroler √ √ - Penggabungan dari setiap rangkaian √ - Pengujian masing-masing rangkaian √ √ √ Pengujian Alat - √ √ Pengepakan alat √ 4.2 Tahapan Pelaksanaan Langkah-langkah yang dilakukan dalam perancangan Volt Ampere Meter ini adalah: Langkah pertama, melakukan perencanaan volt ampere meter digital tiga input dengan membuat blok diagramnya. Kemudian membuat rangkaian dari masing-masing blok untuk didesain ke PCB. Langkah yang kedua yaitu membuat rangkaian masing-masing blok (sensor arus, sensor tegangan, rangkaian pengkondisi sinyal, mikrokontroler, keyped, dan LCD) dan komponen-komponennya. pada PCB. Gambar 2 rangkaian mikrokontroler, sensor arus, Sensor tegangan DC dan RPS Langkah ketiga adlah merangkai masing-masing rangkaian pada PCB dengan cara menyolder komponen-komponen yang digunakan. Gambar 3 menyolder rangkaian Membuat program dan memasukkannya kedalam mikrokontroler Membuat rangkaian power suplay yang akan mengaktifkan masing-masing rangkaian Gambar 4 rangkaian power suplay Pembuatan rangkaian sensor teganga AC dengan menghubungkan dua buah trafo step down 240 volt secara seri Gambar 5 . rangkaian sensor tegangan AC Menghubungkan masing-masing rangkaian secara keseluruhan Gambar 6 . rangkaian Volt Ampere meter Setelah semua rangkaian selesai diproduksi langkah terakhir adalah pengepakan alat . Gambar 7. Volt Ampere meter Digital HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian Sensor tegangan dan sensor arus. Tujuan Tujuan dari pengujian rangkaian sensor tegangan dan sensor arus adalah untuk mengetahui berapa besar output dari sensor tegangan dan sensor arus. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut: - Rangkaian sensor tegangan dan sensor arus - Catu daya - Mutitester digital SANWA CD800a Metode Pengujian Langkah-langkah pengujian rangkaian ini adalah sebagai berikut: - Merangkai rangkaian seperti pada gambar1. - Mengaktifkan catu daya dan menghubungkan ke rangkaian, pada Vcc dan pada Vcc op amp - Catat hasil dari percobaan. Tabel 2 Penggujian sensor tegangan dan arus No Resistor AC/DC Perkiraan Arus Vout Sensor Arus(DC)(V) Skala Ampere 1 49/10W DC 0.191836735 2.3 0,4-0,08 2 49/10W DC 0.216326531 3.3 0,4-0,08 3 Lampu DOP 40W AC 0.194174757 3.6 0,4-0,08 4 Lampu DOP 75W AC 0.373134328 0.73 2-0,4 5 Lampu DOP 75W+40W AC 0.572139303 1.5 2-0,4 6 Dop 60W AC 0.295566502 0.5 2-0,4 7 Dop 60W+75W AC 0.668316832 1.6 2-0,4 Vbeban(V) Vsumber(V) Vout Sensor Tegangan(DC) Skala Tegangan Saklar AVO 9.4 9.6 1.8 4-20 DC digital 10.6 10.8 2.22 4-20 DC digital 206 207 2.05 (0,7-24) AC digital 201 202 1.93 (0,7-24) AC digital 201 202 2 (0,7-24) AC digital 203 204 2.05 (0,7-24) AC digital Pembahasan Kolom resistor menunjukkan beban yang dipakai, kolom AC/DC menunjukkan tegangan sumber, kolom perkiraan arus adalah daya beban dibagi dengan V beban. Vout sensor arus adalah keluaran sensor arus(DC), V beban adalah tegangan yang ada pada beban, V sumber adalah tegangan yang ada pada sumber, Vout sensor tegangan adalah keluaran sensor tegangan. Pengujian Alat Tujuan Tujuan dari pengujian untuk mengetahui apakah alat dapat bekerja dengan baik dan dibandingkan dengan AVO SANWA CD800a Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut: - Volt Ampere Meter Digital 3 input - Stavolt - Catu daya - Mutimeter digital SANWA CD800a - Beban lampu 40 Watt, 60 Watt, dan 75 Watt. Metode Pengujian Langkah-langkah pengujian rangkaian ini adalah sebagai berikut: - Siapkan alat dan bahan. - Hidupkan Catu Daya dan kalibrasi sesuai pengukuran. - Bandingkan hasil pengukuran menggunakan Volt Ampere Meter Digital 3 input dan multimeter Sanwa CD800a. - Catat hasil pengukuran. Tabel 3 Perbandingan Pengukuran Menggunakan Beban 40 Watt BEBAN 40W Volt Ampere Meter Digital 3 Input Multimeter Digital Sanwa CD800a AC DC AC DC 110 220 8 12 16 18 110 220 8 12 16 18 V1 119 119 8 11 15 16 103 208 8 12 16 18 V V2 121 121 8 11 15 16 - - - - - - V3 124 119 8 11 15 16 - - - - - - A1 1.53 1.52 0.00 0.00 0.00 0.00 0.36 0.18 0.003 0.005 0.008 0.008 A A2 1.52 1.48 0.00 0.00 0.00 0.00 - - - - - - A3 1.56 1.42 0.00 0.00 0.00 0.00 - - - - - - Tabel 4. Perbandingan Pengukuran Menggunakan Beban 60 Watt BEBAN 60W Volt Ampere Meter Digital 3 Input Multimeter Digital Sanwa CD800a AC DC AC DC 110 220 8 12 16 18 110 220 8 12 16 18 V1 119 217 8 11 15 16 103 208 8 12 16 18 V V2 121 219 8 11 15 16 - - - - - - V3 119 227 8 11 15 16 - - - - - - A1 1.52 1.52 0.00 0.00 0.00 0.00 0.54 0.27 0.003 0.005 0.008 0.008 A A2 1.48 1.4 0.00 0.00 0.00 0.00 - - - - - - A3 1.42 1.58 0.00 0.00 0.00 0.00 - - - - - - Tabel 5. Perbandingan Pengukuran Menggunakan Beban 75 Watt BEBAN 75W Volt Ampere Meter Digital 3 Input Multimeter Digital Sanwa CD800a AC DC AC DC 110 220 8 12 16 18 110 220 8 12 16 18 V1 119 217 8 11 15 16 103 208 8 12 16 18 V V2 121 219 8 11 15 16 - - - - - - V3 119 227 8 11 15 16 - - - - - - A1 1.52 1.52 0.00 0.00 0.00 0.00 0.68 0.34 0.003 0.005 0.008 0.008 A A2 1.48 1.4 0.00 0.00 0.00 0.00 - - - - - - A3 1.59 1.59 0.00 0.00 0.00 0.00 - - - - - - Gambar 8 Grafik perbandingan pengukuran Tegangan DC. Gambar 25 Grafik perbandingan pengukuran Tegangan AC. Gambar 26 Grafik perbandingan pengukuran Arus AC. Analisa Hasil pengukuran tegangan pada alat apabila tegangan yang ukur semakin besar maka error alat semakin besar. Sedangkan pada pengukuran arus tegangan AC terjadi error sekitar 1 A pada alat jika dibandingkan dengan AVO SANWA 800a. Dari hasil pengukuran yang saya lakukan dengan manggunakan beban lampu 40 Watt, 60 Watt, 75 Watt didapat perbandingan nilai tegangan dan arus yang errornya kecil. Dapat disimpulkan bahwa alat ini bekerja dengan baik. KESIMPULAN Alat Ukur Volt Anpere meter Digital tiga input ini mempunyai kemampuan untuk mengukur parameter atau besaran listrik diantaranya tiga parameter arus dan tiga parameter tegangan. Akurasi atau ketelitian pengukuran alat ini hanya berbeda atau sedikit meleset dari pengukuran-pengukuran alat ukur seperti AVO meter. Semua alat ukur memiliki batas kemampuan baik dari skala pengukuran maupun dari sudut ketelitian, begitu juga alat ukur Volt Ampere meter ini, memiliki skala pengukuran maksimum kurang lebih 500 Volt untuk tegangan dan 10 Ampere untuk arus, dengan persentase kesalahan bergantung pada jenis beban yang diukur. Untuk beban lampu Pijar 40 W terjadi kesalahan sekitar 4,8 %, lampu 60W adalah 4,5% dan lampu Pijar 75 W sekitar 3,21 %. Penyebab utama ketidakakuratan pengukuran dan atau kelemahan alat ukur volt ampere meter ini antara lain: Tidak stabilnya catu daya yang menyediakan sumber tegangan bagi rangkaian sistem secara keseluruhan. Hilangnya sebahagian sinyal tegangan dari sensor akibat tahapan-tahapan masukan, pada setiap bagian rangkaian sistem. Saran Penggunaan peralatan Volt Ampere meter Tiga Input ini dapat dikembangkan lagi baik dari segi konstruksi maupun kapasitasnya. Dengan demikian alat ini diharapkan dapat digunakan sebagai sarana penelitian dan pengabdian kepada masyarakat. Dengan adanya alat ukur ini diharapkan dapat mengatasi kekurangan-kekurangan yang ada pada alat ukur sebelumnya. DAFTAR PUSTAKA Aswan, H. 2004. Operational Amplifier. Jurnal Elektronika Dasar, (Online), Jilid 1 No.1-5, (http://www.electroniclab.ac.id, diakses 26 april 2006). Ibram. 2006. Prinsip Kerja Catu Daya Linier. Jurnal Elektronika Dasar, (Online), Jilid 1 No.1-6, (http://www.electroniclab.ac.id, diakses 26 april 2006). Malcom, P., Stuart, J. 1983. Pengantar Ilmu Teknik Instrumentasi. Terjemahan oleh Ignatius Hartono. 1984. Jakarta: PT Gramedia. Petruzella, Frank D. 1996. Elektro Industri. Terjemah oleh Sumanto.2001. Yogyakarta :Andi Panjaitan, R. 2000. Mesin Listrik Bolak Balik. Bandung :Tarsito Seiko Instruments Inc. 1987. Liguid Crystal Display Modulay M 1632 Used Manual, Japan : Seiko Instruments Inc.