RANCANG BANGUN ALAT PEMANTAU TEGANGAN LISTRIK PLN UNTUK MEMINIMALKAN KERUSAKAN PERALATAN LISTRIK/ELEKTRONIK RUMAH TANGGA
| Main Author: | INDRI YANTI, 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/2225 |
Daftar Isi:
- RINGKASAN LAPORAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA RANCANG BANGUN ALAT PEMANTAU TEGANGAN LISTRIK PLN UNTUK MEMINIMALKAN KERUSAKAN PERALATAN LISTRIK/ELEKTRONIK RUMAH TANGGA BIDANG KEGIATAN: PKMT OLEH: INDRI YANTI (305322481397/2005) HANDRI ARIK WIJAYA (405322480045/2005) MUHAMMAD NURDIN (305322481387/2005) UNIVERSITAS NEGERI MALANG MALANG 2008 RANCANG BANGUN ALAT PEMANTAU TEGANGAN LISTRIK PLN UNTUK MEMINIMALKAN KERUSAKAN PERALATAN LISTRIK/ELEKTRONIK RUMAH TANGGA Indri Yanti Handri Arik Wijaya Muhammad Nurdin Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Malang Malang ABSTRAK Sebuah sistem pemantau tegangan listrik PLN udara digunakan untuk memberikan informasi besar tegangan listrik yang masuk pada sistem listrik rumah tangga. Sistem ini menggunakan aplikas ipenguat operasional(op-amp) dengan bantuan gerbang NAND dan buzzer sebagai pembangkit alarm. Kegiatan PKMT ini bertujuan untuk mendapatkan rancang bangun alat pemantau stabilitas tegangan listrik PLN yang masuk sistem listrik rumah tangga. Diharapkan hasil kegiatan PKMT ini dapat memberikan solusi bagi masyarakat untuk memperoleh informasi kestabilan tegangan listrik dirumah. Kegiatan PKMT ini dilakukan di Laboraturium Elektroninika dan Istrumentasi (ELIN's) Jurusan Fisika Universitas Negeri Malang mulai bulan Maret sampai bulan Mei 2008. Secara keseluruhan hardware rancang bangun sistem ini terdiri dari sistem penyearah gelombang, penguat operasional, gerbang NAND, mikrokontroler ATMega8535, buzzer dan relay. Sistem ini berfungsi melakukan sensing terhadap tegangan yang masuk yang kemudian diolah oleh sistem penguat. Sistem alarm menggunakan buzzer dimana pada kondisi di atas batas ambang maupun kondisi dibawah ambang, maka alarm akan berbunyi dan dengan segera sistem akan memutus jaringan listrik. Dari kegiatan ini dihasilkan alat pemantau tegangan listrik dengan menggunakan alarm serta berbasis op-amp dan mikrokontroler ATMega8535. Berdasarkan hasil kegiatan PKMT ini, disarankan agar rancang bangun alat ini dapat dikembangkan secara luas. Seperti penempatan pada industri-industri yang merupakan pengguna jasa PLN yang paling vital. Kata Kunci : Tegangan, op-amp, gerbang NAND. PENDAHULUAN Energi listrik merupakan kebutuhan pokok saat ini, mulai dari kegiatan rumah tangga sampai industri - industri besar, semuanya menggunakan energi listrik. Karena itulah pencurian energi listrik, seperti penyadapan banyak dilakukan oleh para pengguna listrik dalam upaya untuk memenuhi kebutuhannya. Salah satu penyebab kecurangan ini adalah semakin meningkatnya tarif listrik yang diberikan oleh PLN. Pencurian listrik dengan cara penyadapan menyebabkan tegangan listrik yang disuplai PLN naik - turun. Naik - turunnya tegangan listrik juga dapat disebabkan oleh kabel - kabel dan timah - timah yang ditanahkan dicuri serta dapat disebabkan karena letak daerah konsumen jauh dari lokasi pembangkit tenaga listrik sehingga resistansi menjadi besar dan tegangan yang disuplai menjadi berkurang. Naik - turunnya tegangan menyebabkan alat - alat elektronik tidak dapat bekerja maksimal dan cepat rusak, misalnya setrika yang tidak panas saat sedang digunakan, ricecooker dalam kondisi normal yang dapat memasak nasi dalam waktu 30 menit menjadi lebih lama 45 menit atau lebih dan lain sebagainya. Mengingat kerugian yang dapat ditimbulkan oleh naik - turunnya tegangan listrik, maka konsumen perlu mengetahui secara pasti berapakah tegangan listrik PLN yang sedang digunakan. Sehingga konsumen dapat melakukan tindakan-tindakan untuk meminimalkan kerugian berupa kerusakan peralatan listrik/elektronik mereka. Dalam upaya itu, maka perlu dirancang suatu alat yang dapat memberikan informasi kepada konsumen tentang kestabilan tegangan listrik yang sedang digunakan. Alat yang akan dibuat ini terintegrasi dalam satu unit yang dilengkapi dengan alarm yang akan aktif jika tegangan yang diterima kurang atau melebihi kebutuhan. Sehingga konsumen mendapatkan peringatan dini dan dapat meminimalkani kerugian kerusakan alat elektronik mereka Alat ini dapat memantau tegangan listrik PLN dan memberi peringatan seperti alarm yang kemudian segera memutuskan jaringan listrik jika tegangan yang digunakan jauh dari normal. Berdasarkan fenomena tersebut diatas, kegiatan ini bertujuan untuk: 1. Mengaplikasikan penguat peresional dalam rangkaian alat. 2. Mengaplikasikan mikrokontroler ATMega8535 sebagai pusat pemroses sistem. Kegunaan alat ini antara lain: § Untuk Masyarakat 1. Memberikan informasi dengan mudah mengenai nilai tegangan listrik PLN yang digunakan 2. Meminimalkan kerugian karena kerusakan alat elektronik § Untuk Pengembangan Ilmu Pengetahuan 1. Memanfaatkan dan memfungsikan penguat operasoinal dalam aplikasi teknologi yang tepat guna. 2. Memanfaatkan dan memfungsikan mikrokontroler ATMega8535 dalam aplikasi teknologi yang tepat guna Untuk Pemerintah Memberikan pelayanan yang lebih baik kepada masyarakat, khususnya PLN. Penguat Tak Membalik Pada penguat tak membalik (non-inverting), sumber isyarat dihubungkan dengan masukan tak membalik (+), sehingga tegangan keluaran (Vout) mempunyai polaritas yang sama dengan tegangan masukan (Vin). Sebuah rangkaian penguat tak membalik ditunjukkan pada gambar di bawah ini: Gambar 1. Rangkaian Penguat Tak Membalik (Non Inverting) (Sumber: Coughlin 1987) Besarnya penguatan (gain) adalah: (2-5) Penguat membalik Pada penguat tak membalik (inverting), sumber isyarat dihubungkan dengan masukan tak membalik (-), sehingga tegangan keluaran (Vout) mempunyai polaritas yang berlawanan dengan tegangan masukan (Vin). Jika penguatan (gain) pada penguat tak membalik adalah , maka pada penguat membalik penguatannya adalah Mikrokontroler ATMega8535 Spesifikasi mikrokontroler ATMega 8535 adalah sebagai berikut: § Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C dan port D.. § ADC 10 bit sebanyak 8 saluran. § Tiga buah timer/counter dengan kemampuan pembandingan. § CPU yang terdiri dari 32 buah register. § Watchdog Timer dengan osilator internal. § SRAM sebesar 512 byte. § Memori flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write. § Unit interupsi internal dan eksternal. § Port antarmuka SPI. § EEPROM sebesar 512 byte yang dapat deprogram saat operasi. § Antarmuka komputer analog. § Port USART untuk komunikasi serial. Konfigurasi pin mikrokontroler ATMega 8535 ditunjukkan dalam gambar berikut: Gambar 2.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega8535 (Sumber: http://www.alldatasheet.com/datasheet.pdf/pdf/77367/atmel/ATMega8535) LCD M1632 LCD (Liquid Crystal Display) merupakan suatu jenis tampilan visual yang menggunakan daya rendah dengan pengontrol kontras dan kecerahan. LCD M1632 mempunyai kemampuan menampilkan 16x2 karakter dengan pembangkit karakter ROM/RAM, sehingga dapat dengan mudah di-interface-kan dengan mikrokontroler (Seiko Instrumen Inc 1987). Deskripsi pin LCD ditunjukkan dalam gambar di bawah ini: Gambar 2.3 Deskripsi Pin LCD Tipe M1632 (Sumber: LCD Module M1632 User Manual) LCD tipe M1632 memiliki 16 penyemat dengan fungsi masing-masing pin yaitu: a. DB0-DB7 : Saluran data dan perintah yang akan ditampilkan pada LCD. b. E (Enable) : Sinyal operasi awal yang akan mengaktifkan data tulis atau baca. c. R/W : Sinyal seleksi instruksi, yaitu low (0) untuk instruksi tulis dan high (1) untuk insruksi baca. d. RS : Sinyal seleksi register, yaitu low (0) untuk input instruksi (tulis) dan high (1) untuk input data (tulis dan baca). e. Vss : Mengendalikan kontras dari tampilan LCD. f. Vcc : Tegangan suplai +5 Volt. g. Vee : Ground. h. V+ BL : Digunakan saat menampilkan backlight pada LCD dengan menghubungkan tegangan sebesar 4,3V dengan arus 50-200mA i. V- BL : Pada penggunaan tampilan backlight pada LCD, pin ini dihubungkan dengan ground. METODE PENDEKATAN Waktu dan tempat pelaksanaan : Bulan Februari - Juni 2008 di Laboratorium Elektronika dan instrumentasi Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang Secara garis besar bahan yang digunakan adalah: Rangkaian penyearah gelombang penuhPenguat operasionalOsilator berpintu dengan gerbang NANDMikrokontroler ATMega8535LCDRelayBuzer Instrumen pelaksanaan : Osiloskop dan multimeterSuper slide regulatorDT-HiQ ProgrammerSistem Minimum ATMega 8535Komputer Pada perancangan sistem alat, terlebih dulu dibuat diagram blok sistem alat sebagai berikut: Sensing tegangan Pengkondisi sinyal Alarm Pengolah Sinyal Relay LCD Gambar 1. Diagram Blok Alat HASIL DAN PEMBAHASAN Sistem pengolahan sinyal pada alat adalah sebagai berikut: Penyearah gelombang penuh Sensing tegangan Op-Amp Relay LED Gambar 2. Diagram blok alat 1 Penyearah gelombang penuh Sensing tegangan Buzzer ATMega8535 Relay LCD Gambar 3. Diagram blok alat 3 Pembuatan program sumber assembly mengacu pada flowchart yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini: Gambar 3.2 Flowchart Program Untuk angkaian Alat Unit 1 Rangkaian Sistem pemantau tegangan listrik unit 1 Gambar 4 Kerangka alat unit 1 Rangkaian Sistem pemantau tegangan listrik unit 2 Gambar 5. Kerangka alat unit 2 Pada rangkaian gambar 5, Port 0 pada mikrokontroller digunakan sebagai data masukan dari ADC. Port 1 digunakan sebagai data keluaran ke LCD. Port 2.1-2.7 digunakan untuk inisialisasi ADC. Port 3.0-3.1 digunakan untuk komunikasi serial dengan ponsel, dan port 3.5-3.7 digunakan untuk insialisasi LCD. Gambar 6. Alat Pemantau Tegangan Listrik unit 1 Gambar 7. Alat Pemantau Tegangan Listik unit 2 Dari hasil rancang bangun alat pendeteksi tegangan listrik PLN didapatkan sensor dengan spesifikasi sebagai berikut: Tegangan PLN (V) Kondisi Buzzer Kondisi Relay V