ALAT UKUR LISTRIK AC (ARUS, TEGANGAN, DAYA) DENGAN PORT PARALEL
TUGAS AKHIR Ditulis dan Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Memperoleh Gelar Ahli Madya Ilmu Komputer
Disusun oleh: HERY KUSWANTO NIM. M3307011
PROGRAM DIPLOMA III ILMU KOMPUTER FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010
HALAMAN PERSETUJUAN
ALAT UKUR LISTRIK AC (ARUS, TEGANGAN, DAYA) DENGAN PORT PARALEL
Disusun oleh
HERY KUSWANTO M3307011
Tugas Akhir ini disetujui untuk dipertahankan dihadapan dewan penguji pada tanggal ____ ________ ____
Pembimbing Utama
Muhammad Asri Syafi’ie, S.Si NIDN. 0603118103
ii
HALAMAN PENGESAHAN ALAT UKUR LISTRIK AC (ARUS, TEGANGAN, DAYA) DENGAN PORT PARALEL
Disusun oleh: HERY KUSWANTO M3307011 Dibimbing oleh Pembimbing Utama
Muhammad Asri Syafi’ie, S.Si NIDN. 0603118103 Tugas Akhir ini telah diterima dan disahkan oleh dewan penguji Tugas Akhir Program Diploma III Ilmu Komputer pada hari ____________tanggal _______________ Dewan Penguji:
1.
Tanda Tangan
Muhammad Asri Syafi’ie, S.Si NIDN. 0603118103
(..........................................)
2.
Hartono, S.Si NIP. 19770828 200604 1 008
3.
Taufiqurrohman NH, S.Kom NIDN. 0622058201
(..........................................)
(..........................................) Surakarta, 10 Agustus 2010 Disahkan oleh : Dekan Fakultas MIPA
Ketua Program DIII
Prof. Drs. Sutarno, M.Sc. Ph.D NIP. 19600809 19812 1 001
Drs. Y. S. Palgunadi, M.Sc NIP. 19560407 198303 1 004
iii
ABSTRACT
Hery Kuswanto, 2010. AC ELECTRICAL MEASURING INSTRUMENT (CURRENT, VOLTAGE, POWER) USING PARALLEL PORT. Final Project. D3 Studies Program Computer Science Faculty of Mathematics and Natural Science University of Sebelas Maret Surakarta. Utilization of current computer technology has progressed rapidly. Computers are a vital tool in everyday life. Today, computers are not only used in offices, government or educational intitute course, but almost in every home. This is also supported with computer price level affordable to middle economic people. With computers, we can work on various tasks, can manage a piece of equipment, even with the computer we can make a measuring instrument, as to measure how much current, voltage, and power used by electrical equipment. The aim of this final project is to development AC electrical measuring instrument (current, voltage, power) using parallel port. This project made use of the parallel port functionality by creating a computer application program including equipment that could be used in the measurement of electrical devices. Making the application program to will be created using Delphi programming language and the driver circuit as detection sensor level voltage, current, and power. As for its implementation can be enforced on household electrical appliances. Concerning about this research attainment, we concluded that the use of electrical equipment measurement system using the parallel port enables users to monitor the voltage, current, and power used in electrical equipment.
iv
ABSTRAK
Hery Kuswanto, 2010. ALAT UKUR LISTRIK AC (ARUS, TEGANGAN, DAYA) DENGAN PORT PARALEL. Tugas Akhir. Program Studi D3 Ilmu Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta. Pemanfaatan Teknologi komputer saat ini telah mengalami kemajuan yang cukup pesat. Komputer merupakan perangkat vital dalam kehidupan sehari-hari. Komputer dewasa ini tidak hanya digunakan di perkantoran, pemerintahan atau institutsi pendidikan saja, tetapi hampir di setiap rumah. Hal ini juga didukung dengan terjangkaunya harga komputer ditingkat masyarakat ekonomi menengah ke bawah. Dengan komputer, kita dapat mengerjakan berbagai tugas, dapat mengatur sebuah peralatan, bahkan dengan komputer kita dapat membuat sebuah alat ukur, yakni untuk mengukur seberapa besar arus, tegangan, dan daya yang digunakan oleh peralatan listrik. Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk pengembangan alat ukur listrik AC (arus, tegangan, daya) dengan port parallel. Project yang dibuat ini memanfaatkan fungsi dari port paralel dengan membuat program aplikasi komputer beserta peralatan yang nantinya dapat digunakan dalam hal pengukuran perangkat listrik. Pembuatan program aplikasi tersebut akan dibuat dengan menggunakan bahasa pemrograman Delphi dan driver rangkaian sensor sebagai pendeteksi besaran tegangan, arus, dan daya. Adapun untuk implementasinya nanti bisa diterapkan pada peralatan listrik rumah tangga. Melalui penelitian yang telah dilakukan, diperoleh kesimpulan bahwa pemanfaatan sistem pengukuran peralatan listrik menggunakan port paralel memudahkan pengguna untuk memonitoring besarnya tegangan, arus, dan daya pada peralatan listrik yang digunakan. Kata Kunci : Port Paralel, ADC0809, Sensor Arus ACS712, Transformer, Borland Delphi.
v
MUTIARA KATA
“Kegagalan dapat dibagi menjadi dua sebab. Yakni, orang yang berpikir tapi tidak pernah bertindak, dan orang yang bertindak tapi tidak pernah berpikir”. (W.A. Nance)
“Ancaman nyata sebenarnya bukan pada saat komputer mulai bisa berpikir seperti manusia, tetapi ketika manusia mulai berpikir seperti komputer”. (Sydney Harris)
“Keberhasilan tidak diukur dengan apa yang telah anda raih, namun kegagalan yang telah anda hadapi, dan keberanian yang membuat anda tetap berjuang melawan rintangan yang datang bertubi-tubi”. (Orison Swett Marden)
vi
KATA PENGANTAR
Bismillahirrohmanirrohim. Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat serta kemudahan sehingga dapat menyelesaikan naskah tugas akhir ini yang berjudul “ALAT UKUR LISTRIK (ARUS, TEGANGAN, DAYA) DENGAN PORT PARALEL” ini disusun sebagai salah satu syarat mencapai gelar Ahli Madya Program Diploma III Ilmu Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universita Sebelas Maret Surakarta. Terselesaikannya skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Prof. Drs. Sutarno, M.Sc, PhD selaku Dekan Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Bapak Drs. YS. Palgunadi, M.Sc, selaku ketua jurusan DIII Ilmu Komputer FMIPA UNS. 3. Bapak Muhammad Asri Syafi’ie, S.Si selaku dosen pembimbing yang telah membimbing dengan sabar dan selalu mengarahkan dengan penuh kesabaran selama penyusunan tugas akhir ini. 4. Ibu dan Bapak yang paling aku sayangi, atas bimbingan, do’a dan semangat yang tiada putus-putusnya selalu engkau berikan demi kesuksesan anakmu, Semoga kelak kita berkumpul dalam jannah-Nya. 5. Teman-teman Teknik Komputer angkatan 2007, terima kasih atas dukungan dan bantuannya. 6. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu dan telah membantu dalam penyusunan laporan Tugas Akhir ini baik secara moral maupun material, terima kasih banyak semuannya.
vii
Penyusun menyadari sepenuhnya bahwa tugas akhir ini masih sangat jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu Penyusun mengharapkan kritik dan saran yang membangun guna kesempurnaan tugas akhir. Penyusun berharap semoga tugas akhir ini dapat memberi manfaat bagi berbagai pihak dan dapat memberikan sumbangan kebaikan pada perkembangan ilmu pengetahuan.
Surakarta, Agustus 2010
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ………………………………………………………..….
i
HALAMAN PERSETUJUAN …………………………………………….…..
ii
HALAMAN PENGESAHAN ……………………………………………..…..
iii
ABSTRACT ……………………………………………………………….……
iv
INTISARI ………………………………………………………….……….…..
v
MUTIARA KATA …………………………………………………….……….
vi
KATA PENGANTAR ……………………………………………………….…
vii
DAFTAR ISI …………………………………………………………………....
ix
DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………...
xi
DAFTAR GAMBAR …………………………………………………………...
xii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ……….…………………………………………….... 1 1.2 Perumusan Masalah………………………………………………….. 2 1.3 Batasan Masalah……………………………………………………... 2 1.4 Tujuan…………………………………...…………………………… 2 1.5 Manfaat………………………………………………………………. 3 1.6 Metodologi Penelitian……………………………………………….. 3 1.7 Sistematika Penulisan………………………………………………... 3
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Wattmeter ..…………………………………………………………. 5 2.2 Port Paralel ………..………………………………………………... 6 2.3 Mode-mode port parallel dalam BIOS……………………….……... 8 2.4 Register Alamat...………………………………………………….... 11 2.5 ADC 0804 …………………………………………..……………… 14 2.6 Pengertian Delphi ............................................................................... 16
ix
2.7 Sensor Arus.......................................................................................... 16 2.8 Sensor Tegangan.................................................................................. 18 2.9 Daya .................................................................................................... 18
BAB III DESAIN DAN PERANCANGAN 3.1
Alat dan Bahan……………………………………………………... 20
3.2
Tahap Penelitian……………………………………………………. 21
3.3
Perancangan Alat…………………………………………………… 24 3.3.1 Perancangan Perangkat Keras ............................................... 25 3.3.2 Perancangan Perangkat Lunak ............................................... 30
BAB IV IMPLEMENTASI DAN ANALISA 4.1 Hasil Pengujian .................................................................................. 33 4.1.1 Pengujian Masukan ADC0804 dan Port Paralel ................... 33 4.1.2 Pengujian Sensor Arus ACS712 …….…………….………. 34 4.1.3 Pengujian Sensor Tegangan…………….…………….…… 36 4.2
Pembahasan ...................................................................................... 37
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 39 5.2 Saran .................................................................................................... 39
DAFTAR PUSTAKA …………………………………...……………………… 40 LAMPIRAN …………………………………………...……………………… 41
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Port paralel komputer ……….…………………………………… 7 Gambar 2.2 Skema mode Bi-Directional dari port paralel komputer…………. 9 Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ADC 0804……………………………………….. 15 Gambar 2.4 Sensor arus ACS712 …………………………………………….. 17 Gambar 2.5 Sensor tegangan dan pengkondisi sinyal…………………………... 18 Gambar 3.1 Tahapan-tahapan penelitian………………………………………... 21 Gambar 3.2 Diagram alir pembacaan data …………………………………….. 23 Gambar 3.3 Skema alat ukur listrik…………………………………………….. 24 Gambar 3.4 Blok diagram rancangan alat ukur listrik …………………………. 25 Gambar 3.5 Rangkaian catu daya ………………..……………………………. 26 Gambar 3.6 Sensor tegangan dan pengkondisi sinyal…………..……………… 27 Gambar 3.7 Rangkaian sensor arus …...……………………………………….. 27 Gambar 3.8 Rangkaian ADC0804 …..………………………………………… 28 Gambar 3.9 Desain Layout PCB ……………………………………………… 30 Gambar 3.10 Tampilan perangkat lunak komunikasi data……………….…….. 31 Gambar 4.1 Grafik karakteristik sensor arus ACS712-30A……………………. 35 Gambar 4.2 Pengujian sensor arus ACS712-30A……………………………… 35 Gambar 4.3 Pengujian sensor tegangan………………………………………… 36 Gambar 4.4 Perhitungan nilai ketelitian ADC………………………………….. 37 Gambar 4.5 Perhitungan nilai tegangan………………………………………… 37 Gambar 4.6 Perhitungan nilai arus……………………………………………… 38 Gambar 4.7 Perhitungan nilai daya……………………………………………… 38
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Fungsi dari masing-masing pin pada port paralel …………………. 7 Tabel 2.2 Alamat-alamat pada EPP ……………………………………………. 11 Tabel 2.3 Daftar pin pada jalur data……………..……………………………… 12 Tabel 2.4 Daftat pin pada jalur status…………………………………………… 12 Tabel 2.5 Daftar pin pada jalur kontrol………….……………………………… 13 Tabel 2.6 Keterangan gambar sensor arus ACS712…..………………………… 21 Tabel 4.1 Hasil pengujian ADC0804…………….……………………………… 34 Tabel 4.2 Hasil pengujian sensor tegangan……….…………………………….. 37
xii
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Pemanfaatan Teknologi komputer pada saat ini telah mengalami kemajuan yang cukup pesat. Komputer merupakan perangkat vital dalam kehidupan sehari-hari. Kebanyakan komputer lebih sering digunakan untuk keperluan mengetik, film, musik, dan permainan. Padahal komputer juga bisa digunakan untuk memonitoring arus, tegangan dan daya pada sebuah instalasi listrik dengan memanfaatkan port paralel (Port printer) pada komputer. Port paralel ini mempunyai kelebihan-kelebihan. Hampir semua jenis komputer memiliki port paralel, baik yang jenis rakitan maupun build-up. Kecepatan transfer data pada port paralel ini mencapai 2 MB/s (dengan lebar data 8 bit) serta praktis penggunaannya. Port merupakan satu set instruksi dimana CPU (Central Processing Unit) menggunakannya untuk memindahkan data dari piranti yang satu ke piranti lain. Kebanyakan port komputer adalah berupa kode digital, dimana tiap-tiap sinyal atau bit adalah berupa kode biner 1 atau 0. Project yang dibuat yaitu mencoba memanfaatkan fungsi dari port paralel dengan membuat program aplikasi komputer beserta peralatan yang nantinya dapat digunakan untuk mengukur nilai arus, tegangan, dan daya pada jaringan instalasi listrik. Pembuatan program aplikasi akan dibuat dengan menggunakan bahasa pemrograman Delphi dan dari segi hardware yakni berupa sensor dan kemudian diumpankan pada ADC (Analog to Digital Converter) agar bisa terbaca oleh port paralel. Adapun untuk implementasinya nanti bisa diterapkan pada peralatan listrik rumah tangga atau pada sebuah perusahaan yang masih menggunakan listrik 1 phase.
2
1.2. Perumusan Masalah Dari latar belakang yang telah dijelaskan diatas, maka rumusan masalah ini adalah: 1. Bagaimana membuat suatu program aplikasi yang user friendly untuk menentukan nilai arus, tegangan, dan daya pada suatu jaringan instalasi listrik agar dapat termonitoring dengan baik. 2. Bagaimana membuat sebuah perangkat hardware yang bertugas untuk mengetahui besarnya nilai yang dihasilkan dari sebuah sensor yang kemudian dapat terbaca komputer melalui port paralel.
1.3. Batasan Masalah Berdasarkan latar belakang dan rumusan masalah diatas, maka penulis membatasi ruang lingkup penelitian dan proyek yakni program aplikasi sistem pengukuran arus, tegangan, dan daya pada sebuah perangkat listrik dirancang menggunakan Delphi 7.0 sebagai bahasa pemrograman yang bersifat GUI (Graphic User Interface). Menggunakan rangkaian hardware dengan batas pengukuran maksimal 230 volt untuk tegangan dan 30 ampere untuk arus dan hanya dapat digunakan pada instalasi listrik arus listrik bolak-balik (AC) 1 phase dengan mengabaikan faktor daya.
1.4. Tujuan Tujuan dari penelitian yang dilakukan adalah membuat piranti alat ukur listrik untuk mengukur nilai arus, tegangan, dan daya dengan antarmuka port paralel pada komputer.
3
1.5. Manfaat Setelah dilakukan penelitian, maka hasil yang diperoleh dapat bermanfaat sebagai berikut: 1. Dapat menjadi piranti untuk mengukur nilai tegangan, arus, dan daya. 2. Mengoptimalkan
fungsi
kerja
komputer
pribadi
sebagai
sarana
pengantarmukaan untuk teknik pengukuran.
1.6. Metode Penelitian Metode penelitian menggambarkan tahapan penelitian yang akan dilakukan dalam pemecahan masalah yang ada. Tahapan kegiatan tersebut sebagai berikut : 1. Metode Studi Literatur Yaitu merupakan metode pengumpulan data dari buku-buku yang berhubungan dengan Tugas Akhir. 2. Analisa Data Dari data yang diperoleh berdasarkan kondisi sekarang dan data study pustaka maka didapatkan bahan dan analisa sistem yang nantinya akan dibangun.
1.7. Sistematika Penulisan Untuk memberikan gambaran tentang pembahasan laporan tugas akhir ini, maka secara garis besar pembahasan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: BAB I
PENDAHULUAN, meliputi latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II
LANDASAN TEORI, Bab ini berisi landasan teori yang menjelaskan tentang sistem operasi yang digunakan, perangakat hardware, software dan beberapa istilah yang ada dalam proyek tugas akhir ini.
BAB III
DESAIN DAN PERANCANGAN, meliputi analisa penelitian dan perancangan dari server autentifikasi yang akan dibangun dalam proyek tugas akhir ini.
4
BAB IV
IMPLEMENTASI DAN ANALISA, meliputi pembahasan mengenai langkah-langkah pembuatan server autentifikasi serta pengujiannya.
BAB V
PENUTUP, meliputi kesimpulan dan saran mengenai proyek tugas akhir ini.
5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Wattmeter Wattmeter adalah alat ukur untuk mengukur daya yang terdapat dalam suatu komponen elektronik. Wattmeter ini mengukur daya listrik pada beban yang sedang beroperasi dalam suatu sistem kelistrikan dengan beberapa kondisi beban seperti beban DC, beban AC satu phase serta beban AC tiga phase. Wattmeter merupakan instrument pengukur daya listrik yang pembacaannya dalam satuan watt dimana merupakan kombinasi dari voltmeter dan amperemeter. Dalam pengoperasiannya harus memperhatikan petunjuk yang ada pada manual book atau tabel yang tertera. Demikian juga dalam hal pembacaan data harus mengacu pada manual book yang ada. Pengukuran daya listrik secara langsung adalah dengan menggunakan wattmeter, ada beberapa jenis wattmeter antara lain wattmeter elektrodinamik, wattmeter induksi, wattmeter elektrostatik dan sebagainya. Pada wattmeter elektrodinamik cukup familiar dalam desain dan konstruksi elektrodinamometer tipe ammeter dan voltmeter analog. Kedua koilnya dihubungkan dengan sirkuit yang berbeda dalam pengukuran power. Untuk prinsip kerja wattmeter induksi sama dengan prinsip kerja ampermeter dan voltmeter induksi. Perbedaan dengan wattmeter jenis dinamometer adalah wattmeter induksi hanya dapat dipakai dengan suplai listrik bolak-balik sedangkan wattmeter jenis dinamometer dapat dipakai baik dengan suplai listrik bolak-balik atau searah. Pengukuran daya arus searah dapat dilakukan dengan alat ukur wattmeter. Di dalam instrument ini terdapat dua macam sensor yaitu sensor arus dan sensor tegangan (Suryatmo, 1999).
6
2.2. Port Paralel Port paralel merupakan salah satu saluran atau port penghubung antara komputer dengan piranti di luar komputer. Proses pengantarmukaan dapat dilakukan dengan memanfaatkan port paralel ini. Pada umumnya port paralel berfungsi sebagai jalur penghubung antara komputer dengan printer dan biasa disebut dengan port printer atau Line Printer Terminal (LPT). Arti istilah Port dianggap berkaitan erat dengan komputer jaringan, istilah ini dianggap sebagai sebuah kanal dalam sistem komunikasi. Port adalah tempat, saluran, tujuan. Suatu alat yang dapat digunakan untuk menghubungkan komputer dengan peripheral lainnya. Interface yang memungkinkan sebuah PC dapat mengirimkan atau menerima informasi ke atau dari piranti external, seperti printer atau modem. Sebuah PC umumnya terdiri dari port serial, port paralel dan beberapa port USB. Pada komputer, port ini terletak di bagian belakang komputer dengan tipe konektor pin female yang di dalamnya terdapat 25 buah pin atau kaki. Kaki-kaki ini dibagi dalam 3 kelompok jalur yaitu sebagai jalur data, jalur kontrol dan jalur status yang masing-masing mempunyai alamat register yang berbeda. Jalur data mempunyai alamat register 378h yang disebut sebagai alamat dasar, jalur status mempunyai alamat 379h, sedangkan kontrol status mempunyai alamat 37Ah. Gambar port paralel pada komputer ditunjukkan oleh gambar 1 (Agfianto, 2002).
7
PIN PIN PIN PIN PIN PIN PIN PIN PIN PIN PIN PIN
25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14
PIN 13 PIN 12 PIN 11 PIN 10 PIN 9 PIN 8 PIN 7 PIN 6 PIN 5 PIN 4 PIN 3 PIN 2 PIN 1
S4 S3 S2 S1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 C1
GND
C4 C3 S5 C2
Gambar 2.1 Port paralel komputer (Agfianto, 2002)
Dari 25 pin konektor tersebut, hanya 17 pin yang digunakan untuk saluran pembawa informasi dan yang berfungsi sebagai ground 8 pin. Ketujuh belas saluran informasi itu terdiri dari 3 bagian, yakni data 8 bit, status 5 bit, dan control 4 bit. Bit control dan status berfungsi dalam “jabat tangan” dalam proses penulisan data ke port paralel. Table 1 berikut menggambarkan fungsi dari pin konektor DB-25.
Tabel 2.1 Fungsi dari masing-masing pin pada port paralel
DB-25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
In/Out Out Out Out Out Out Out Out Out Out In In In
Register Control Data 0 Data 1 Data 2 Data 3 Data 4 Data 5 Data 6 Data 7 Status Status Status
Sinyal SPP nStrobe Data Data Data Data Data Data Data Data nAck Busy Paper Out/End
Sifat Logika Inverted Non Inverted Non Inverted Non Inverted Non Inverted Non Inverted Non Inverted Non Inverted Non Inverted Non Inverted Inverted Non Inverted
8
13 14
In In/Out
Status Control
15 16 17 18-25
In In/Out In/Out ↔
Status Control Control Ground
Select nAutoLinefeed nError / nFault nInitialize nSelect Printer -
Non Inverted Inverted Non Inverted Non Inverted Inverted -
Pin-pin yang memiliki sifat logika inverted adalah pin yang mempunyai karakteristik ketika mendapat masukan berupa nilai logika tinggi atau rendah, maka nilai logika yang keluar pada pin tersebut adalah kebalikannya. Misalkan pin 1 yang termasuk kelompok register control, apabila diperintah untuk mengeluarkan sinyal dengan logika rendah, maka keluaran dari pin 1 ini akan memiliki logika tinggi. Sedangkan pada pin dengan sifat non inverted, nilai logika keluaran sama dengan nilai logika masukannya. Dari ke-25 pin pada port paralel terdapat 4 buah pin yang sifat logikanya adalah inverted. Yaitu pin 1, pin 11, pin 14 dan pin 17 (Dwi Sutadi, 2002).
2.3. Mode-mode port paralel dalam BIOS Saat ini kebanyakan port paralel merupakan port – port dengan beragam mode dan normalnya dapat dikonfigurasi melalui perangkat lunak. Mode – modenya meliputi : 1. Mode Printer (Default / Normal Mode) Mode Printer merupakan mode yang paling dasar dan merupakan port parallel standard satu arah. Tidak ada fitur dwi – arah sehingga bit-5 pada port kontrol tidak digunakan 2. Mode Standard & Bi-directional (SPP) Mode ini merupakan mode dwi-arah. Menggunakan mode ini berarti bit-5 difungsikan untuk membalikkan arah port sehingga dapat membaca kembali nilai yang diberikan pada jalur port data parallel. Seperti yang telah dijelaskan, pada umumnya jalur data port paralel difungsikan sebagai jalur pengiriman data dari
9
komputer ke piranti luar. Namun jalur ini juga dapat digunakan sebagai jalur untuk memasukkan atau membaca data dari piranti ke komputer. Jalur data yang dapat digunakan untuk mengirim dan memasukkan data ini disebut dengan mode Bi-Directional. Jalur data pada port paralel komputer merupakan hasil keluaran dari 74LS374 dan 74LS244 seperti pada gambar di bawah. Pada keadaan standar kaki
OE dari 74LS374 diberi logika rendah. Sehingga jalur data ini hanya berfungsi untuk mengirimkan data dari komputer ke piranti. Jalur data ini akan berubah fungsi menjadi jalur masukan ketika 74LS374 dinonaktifkan terlebih dulu. Yaitu dengan memberi logika tinggi pada kaki OE atau bit 5 pada jalur kontrol. Sehingga yang berfungsi sekarang adalah 74LS244 yang hanya dapat memasukkan data ke komputer. ISA ISA ISA ISA ISA ISA ISA ISA
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
Control Bit 5 IOW Base
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA
0 1 2 3 4 5 6 7
OE CLK 74 LS 374 1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 1Y5 1Y6 1Y7 1Y8
IOR BASE
Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
1A1 1A2 1A3 1A4 1A5 1A6 1A7 1A8
G 74 LS 244
Gambar 2.2 Skema mode Bi-Directional dari port paralel komputer (Agfianto, 2002)
Sehingga dengan memberi perintah dengan logika 00100000 atau 20h pada jalur kontrol dengan alamat 37Ah, jalur data pada port paralel akan berubah fungsi
10
menjadi jalur masukan data. Ini berarti port paralel komputer bisa diguakan untuk membaca data dari piranti luar dengan lebar data 8 bit (Agfianto, 2002). 3. Mode EPP1.7 and SPP Mode ini merupakan suatu kombinasi dari mode EPP1.7 (Enhanched Parallel Port) dan SPP. Pada mode ini diperbolehkan untuk mengakses register – register SPP (data, status, kontrol) serta register – register EPP. Pada mode ini juga diperbolehkan untuk membalikkan arah port menggunakan bit-5 dari register kontrol. EPP1.7 merupakan versi awal dari EPP yang belum dilengkapi dengan bit untuk time-out. 4. Mode EPP1.9 and SPP Seperti mode sebelumnya, hanya saja EPP-nya menggunakan versi 1.9 yang sudah dilengkapi dengan bit time-out. Mode ECP Mode ini mempunyai kemampuan tambahan (Extended Capabilities Port). Mode ini dapat diset melalui register kontrol tambahan (Extended Control Register) dari ECP. Hanya saja pada mode ini tidak tersedia mode EPP. 5. Mode ECP and EPP1.9 Pada kedua mode diatas, tetap menggunakan ECP yang dikombinasi dengan EPP, akan tetapi mode EPP yang digunakan bisa ditentukan lewat ECR (Extended Control Register) nya apakah menggunakan Versi 1.7 atau Versi 1.9 (Dwi Sutadi, 2002).
11
2.4. Register Alamat Enhanced parallel port umumnya mempunyai beberapa alamat dasar yang dijelaskan pada tabel berikut: Tabel 2.2 Alamat-alamat pada EPP Alamat
Nama Port
Read/Write
Base +0
Data Port (SPP)
Write
Base +1
Status Port (SPP)
Write
Base +2
Kontrol Port (SPP)
Write
Base +3
Alamat Port (EPP)
Read/Write
Base +4
Data Port (EPP)
Read/Write
Base +5
Tidak didefinisikan
-
Base +6
Tidak didefinisikan
-
Base +7
Tidak didefinisikan
-
Pin-pin port paralel dapat dapat digolongkan menjadi 3 jalur, yaitu sebagai berikut: a. Jalur Data Pin-pin pada jalur ini berfungsi untuk mengalirkan data dari atau ke komputer. Pada mode standar port paralel, jalur data ini hanya berfungsi untuk mengirimkan data dari komputer ke piranti luar. Namun kebanyakan komputer untuk generasi sekarang, jalur data ini dapat difungsikan juga sebagai jalur memasukkan data dari piranti ke komputer. Ini lebih dikenal dengan mode Bi-Directional. Pin-pin yang berfungsi sebagai jalur data seperti yang terdaftar pada Tabel 2 berikut :
12
Tabel 2.3 Daftar pin pada jalur data Offset
Nama
No Bit
No Pin
Properties
Alamat
Port Data
Bit 7
Pin 9
Data 7
dasar + 0
Bit 6
Pin 8
Data 6
(378h)
Bit 5
Pin 7
Data 5
Bit 4
Pin 6
Data 4
Bit 3
Pin 5
Data 3
Bit 2
Pin 4
Data 2
Bit 1
Pin 3
Data 1
Bit 0
Pin 2
Data 0
b. Jalur Status Pin yang ada pada register status berfungsi sebagai jalur masukan informasi tentang piranti luar yang dihubungkan ke komputer melalui port paralel. Pinpin yang termasuk ke dalam jalur ini hanya dapat berfungsi sebagai masukan dan tidak dapat difungsikan untuk mengirimkan data dari komputer. Daftar pin-pin yang termasuk jalur status terdapat pada Tabel 3 berikut : Tabel 2.4 Daftar pin pada jalur status Offset
Nama
No Bit
No Pin
Alamat
Status Port
Bit 7
Pin 11
dasar + 1
Bit 6
Pin 10
(379h)
Bit 5
Pin 12
Bit 4
Pin 13
Bit 3
Pin 15
Bit 2
Pin IRQ
Bit 1
Cadangan
13
Bit 0
Cadangan
c. Jalur Kontrol Pin-pin pada jalur ini pada umumnya berfungsi sebagai keluaran, akan tetapi pin-pin tersebut dapat dimanfaatkan sebagai masukan karena bersifat kolektor terbuka. Pin-pin yang berfungsi sebagai jalur kontrol adalah seperti yang terdaftar pada Tabel 4. (Agfianto, 2002) Tabel 2.5 Daftar pin pada jalur kontrol Offset
Nama
No Bit
No Pin
Alamat
Control Port
Bit 7
-
dasar + 2
Bit 6
-
(37Ah)
Bit 5
Mode Bi-Directional
Bit 4
Pin IRQ
Bit 3
Pin 17
Bit 2
Pin 16
Bit 1
Pin 14
Bit 0
Pin 1
Bit 4 dan bit 5 merupakan kontrol internal. Bit 4 digunakan untuk mengaktifkan IRQ dan bit 5 digunakan untuk mengaktifkan mode Bi-directional, yang artinya port data dapat digunakan sebagai masukan 8 bit (Dwi Sutadi, 2002).
14
2.5. ADC 0804 Piranti-piranti dan sistem logika hanya mengenal besaran analog, sehingga sebelum diumpankan ke sistem digital, besaran ini harus diubah ke dalam bentuk digital. ADC adalah kepanjangan dari Analog to Digital Converter yang artinya pengubah dari analog ke digital. Suatu pengubah analog ke digital (ADC) adalah suatu alat yang mampu mengubah sinyal masukan analog menjadi keluaran digital. Data-data digital yang dihasilkan ADC hanyalah merupakan pendekatan proporsional terhadap masukan analognya. Hal ini karena tidak mungkin melakukan konversi secara sempurna berkaitan dengan kenyataan bahwa informasi digital berubah dalam step-step, sedangkan analog berubahnya secara kontinyu (Agfianto, 2002). Fungsi dari ADC adalah untuk mengubah data analog menjadi data digital yang nantinya akan masuk ke suatu komponen digital. Inputan dari ADC ini ada 2 yaitu input positif (+) dan input negatif (-). ADC 0804 ini terdiri dari 8 bit microprocessor Analog to Digital Converter. V (+) dan V (-) adalah inputan tegangan analog differensial sehingga data tegangan yang akan diproses oleh ADC adalah selisih antara Vi (+) dan Vi (-). Vref adalah tegangan referensi ADC yang digunakan untuk mengatur tegangan input pada Vi+ dan Vi-. Besarnya tegangan referensi ini adalah setengah dari tegangan input maksimal. Hal ini bertujuan agar pada saat inputan maksimal data digital juga akan maksimal. Chip select fungsinya untuk mengaktifkan ADC yang diaktifkan dengan logika low. Read adalah inputan yang digunakan untuk membaca data digital hasil konversi yang aktif pada kondisi logika low. Write berfungsi untuk melakukan start konversi ADC diaktifkan pada kondisi logika low. Instruksi berfungsi untuk mendeteksi apakah konversi telah selesai atau tidak, jika sudah selesai maka pin instruksi akan mengeluarkan logika low. Data output-an digital sebanyak 8 byte (DB0-DB7) biner 0000 0000 sampai dengan 1111 1111, sehingga kemungkinan angka desimal yang akan muncul adalah 0 sampai 255 dapat diambil pada pin D0 sampai D7. DB0-DB7 mempunyai sifat latching.
15
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ADC 0804 Deskripsi Fungsi Pin ADC 0804 a. WR, pulsa transisi high to low pada input input write maka ADC akan melakukan konversi data, tegangan analog menjadi data digital. b. INT, bila konversi data analog menjadi digital telah selesai maka pin INT akan mengeluarkan pulsa transisi high to low. Perangkat ADC dapat diopersikan dalam mode free running dengan menghubungkan pin INT ke input WR. c. CS, agar ADC dapat aktif melakukan konversi data maka input chip select harus diberi logika low. d. RD, agar data ADC data dapat dibaca oleh sistem mikroprosessor maka pin RD harus diberi logika low. e. Tegangan analog input deferensial, input Vin (+) dan Vin (-) merupakan input tegangan deferensial yang akan mengambil nilai selisih dari kedua input. Dengan memanfaatkan input Vin maka dapat dilakukan offset tegangan nol pada ADC.
16
f. Vref, tegangan referensi dapat diatur sesuai dengan input tegangn pada Vin (+) dan Vin (-). g. CLOCK, clock untuk ADC dapat diturunkan pada clock CPU atau RC eksternal dapat ditambahkan untuk memberikan generator clock dari dalam CLK In menggunakan schmitt triger.
2.6. Pengertian Delphi Program Delphi merupakan pengembangan dari pemrograman berbasis bahasa pascal. Karena pemrograman Windows dengan Borland Pascal masih dirasa cukup sulit, maka sejak tahun 1993 Borland mengembangkan bahasa pascal yang bersifat visual. Kemudian dirilislah Delphi 1 pada tahun 1995 yang kemudian terus berkembang hingga saat ini. Perangkat lunak ini sangat terkenal di lingkungan pengembang aplikasi karena mudah untuk dipelajari dan dapat digunakan untuk menangani berbagai hal, dari aplikasi matematika, permainan, hingga database. Dalam Borland Delphi terdapat beberapa tambahan fitur seperti varian, tipe enumerasi, assembler built in yang baru dan lain-lain.
2.7. Sensor Arus Sensor arus adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. Sensor arus ini menggunakan metode Hall Effect Sensor. Hall Effect Sensor merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi medan magnet.
17
Gambar 2.4 Sensor arus ACS712 Hall Effect Sensor akan menghasilkan sebuah tegangan yang proporsional dengan kekuatan medan magnet yang diterima oleh sensor tersebut. Pendeteksian perubahan kekuatan medan magnet cukup mudah dan tidak memerlukan apapun selain sebuah inductor yang berfungsi sebagai sensornya. Kelemahan dari detektor dengan menggunakan induktor adalah kekuatan medan magnet yang statis (kekuatan medan magnetnya tidak berubah) tidak dapat dideteksi. Oleh sebab itu diperlukan cara yang lain untuk mendeteksinya yaitu dengan sensor yang dinamakan dengan ‘hall effect’ sensor. Sensor ini terdiri dari sebuah lapisan silikon yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik. Dengan metode ini arus yang dilewatkan akan terbaca pada fungsi besaran tegangan berbentuk gelombang sinusoidal. Tabel 2.6 Keterangan gambar sensor arus ACS712 No.
Nama
Keterangan
1 dan 2
IP+
Masukan arus
3 dan 4
IP-
Keluaran arus
5
GND
Ground
6
N.C.
Terminal untuk kapasitor eksternal, untuk menentukan bandwidth
18
7
VOUT
8
VCC
Keluaran tegangan analog Power Supply 5V
2.8. Sensor Tegangan Sensor tegangan berupa sebuah transformer step-down pada umumnya besar transformer ialah 1 Ampere. Keluaran dari sensor ini berupa tegangan berbentuk gelombang sinusoidal.
Gambar 2.6 Sensor tegangan dan pengkondisi sinyal Dari transformator tegangan yang dikonversi tegangan 220V menjadi 4,5V kemudian sinyal disearahkan dengan penyearah gelombang penuh. Kalibrasi tegangan dilakukan dengan menempatkan resistor variable 50k sehingga tegangan yang dihasilkan dapat diatur, pada ujung rangkaian dipasang sebuah filter kapasitor untuk menghasilkan tegangan DC murni yang kompatibel terhadap tegangan yang dibutuhkan oleh ADC.
2.9. Daya Watt adalah satuan dari daya (power). Wattmeter adalah alat ukur untuk mengukur daya yang terdapat dalam suatu komponen elektronik. Salah satu fungsi mengetahui daya pada suatu rangkaian elektrik adalah hubunganya dengan efisiensi dan hemat energi. Misalnya dalam membuat sebuah alat elektronik harus benar-benar memperhitungkan efisiensi daya dari input ke output. Hal ini bila tidak diperhatikan
19
maka akan terjadi kerugian daya yang besar. Maka itulah pentingnya perlu mengetahui daya yang terjadi pada rangkaian elektrik. Daya listrik dalam pengertiannya dapat dikelompokkan dalam dua kelompok sesuai dengan catu tenaga listriknya, yaitu daya listrik DC dan daya listrik AC. Daya listrik DC dirumuskan sebagai berikut: P = V*i Dimana: P = Daya / Power (Watt) V = Tegangan (Volt) i
= Arus (Ampere) Daya listrik AC ada dua macam yaitu daya untuk satu phase dan daya untuk
tiga phase. Pada sistem satu phase dirumuskan sebagai berikut: P = V*i*cos f Dimana: V
= Tegangan kerja (Volt)
i
= Arus yang mengalir ke beban (Ampere)
cos f
= faktor daya Pada sistem tiga phase dirumuskan sebagai berikut:
P = 3 V*i*cos f Dimana: V
= Tegangan antar Phase (Volt)
I
= Arus yang mengalir ke beban (Ampere)
cos f
= faktor daya
20
BAB III DESAIN DAN PERANCANGAN
3.1. Alat dan bahan Peralatan dan komponen elektronika yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. CPU Intel Pentium Dual Core 2 Ghz, Ram 512MB, support mode bi-directional dengan sistem operasi Windows XP 2. Sensor arus ACS712 3. Sensor tegangan 4. ADC 0804 5. Multimeter 6. Ampere meter 7. Sumber tegangan DC 5 V 8. Sumber tegangan Variabel 9. PCB 10. Solder 11. Obeng 12. Testpen 13. Tang Potong 14. Kabel
21
3.2. Tahap Penelitian Prosedur kerja dari tahapan penelitian yang dilakukan ditunjukkan oleh diagram alir sebagai berikut:
Gambar 3.1 Tahapan-tahapan penelitian
22
Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam penelitian yaitu pembuatan dan pengujian perangkat keras, pembuatan dan pengujian perangkat lunak, pengambilan data. Pengujian perangkat keras untuk mengetahui karakteristik dari setiap rangkaian dan perangkat keras yang digunakan. Hasil dari karakteristik tersebut kemudian akan dimasukkan ke dalam perangkat lunak untuk menentukan nilai yang ditampilkan. Pengujian perangkat keras meliputi karakteristik sensor arus dan sensor tegangan, pengujian masukan ADC0804 dan port paralel. Untuk pengujian perangkat lunak terdiri dari perangkat lunak ADC melalui port paralel dan perangkat lunak komunikasi data. Setelah pengujian selesai dilakukan dan data ditampilkan pada komputer selanjutnya dilakukan pembahasan dan dilanjutkan dengan menarik kesimpulan. Keluaran dari sumber tegangan sensor arus dan sensor tegangan dihubungkan dengan alat akuisisi data untuk mendapatkan nilai tegangan dan nilai arus. Data dari alat akuisisi data kemudian dimasukkan ke komputer melalui port paralel untuk ditampilkan. Dalam alat akuisisi data, sinyal masukan yang berupa tegangan keluaran dari sensor diseting sesuai dengan data yang ada pada datasheet sebelum dikonversi oleh ADC0804. Data digital hasil konversi ADC0804 kemudian ditransmisikan ke komputer melalui port paralel. Diagram alir proses konversi oleh ADC0804 ditunjukkan oleh gambar.
23
Gambar 3.2 Diagram alir pembacaan data Hasil pengujian berupa hubungan masing-masing besaran yang diukur yaitu tegangan dan arus dengan keluaran yang ditampilkan pada komputer pribadi yang selanjutnya ditampilkan ke dalam komputer.
24
3.3. Perancangan Alat Perancangan alat ukur perangkat listrik mecakup keseluruhan kebutuhan hardware maupun software. Gambar dibawah ini menunjukan skema sistem alat ukur perangkat listrik.
Gambar 3.3 Skema alat ukur listrik Berdasarkan gambar diatas, skema sistem pengukuran perangkat listrik terlihat bahwa sistem mempunyai beberapa blok fungsional yaitu: a. User, merupakan pengguna yang memonitoring hasil dari pengukuran. b. Komputer, digunakan sebagai jalannya program aplikasi untuk mengontrol driver alat ukur listrik yang menggunakan sistem sensor. c. Driver alat ukur listrik, berfungsi sebagai alat pendeteksi besaran arus dan tegangan yang berasal dari peralatan listrik 1 phasa. d. Peralatan listrik, yakni sebuah perangkat yang akan diukur nilai arus, tegangan dan dayanya. Peralatan listrik dapat berupa seluruh alat elektronik 1 phasa. Perancangan hardware meliputi pembuatan driver alat ukur listrik yang terhubung dengan PC dan peralatan listrik yang mempunyai tegangan dan arus AC (Alternating Current). Perancangan software meliputi program sistem pengambilan data dari driver alat ukur listrik yang dibuat dengan menggunakan Delphi 7.0 dengan menambahkan sebuah komponen tambahan yakni HwInterface.
25
3.3.1. Perancangan Perangkat Keras Perancangan perangkat keras berupa penyusunan komponen-komponen elektronika menjadi satu kesatuan sistem rangkaian yang bisa bekerja sesuai dengan fungsinya. Perangkat keras yang dirancang meliputi rangkaian sensor, rangkaian pengkondisi, dan rangkaian sistim minimum ADC0804.
Gambar 3.4 Blok diagram rancangan alat ukur listrik Beban pada gambar diatas terdiri dari perangkat listrik 1 phasa yang teraliri arus dan tegangan. Kemudian pada blok 1 yakni sensor akan mendeteksi besarnya nilai tegangan dan arus yang telah digunakan oleh beban yang teraliri listrik. Pada blok 2, tegangan keluaran dari sensor akan di kondisikan sehingga menjadi tegangan DC murni dan selanjutnya akan diterima ADC agar dapat dibaca dan diolah oleh komputer melalui port paralel.
26
1. Rangkaian Catu Daya Catu daya yang digunakan adalah trafo step down yang berfungsi menurunkan tegangan 220 volt dari PLN menjadi 6 volt. Arus yang dihasilkan trafo masih berupa AC (bolak- balik) akan diubah menjadi DC (searah) oleh rangkaian penyearah yang berupa dua buah dioda dan difilter oleh kapasitor. LM7805 digunakan untuk menstabilkan tegangan agar menjadi 5 volt yang digunakan untuk catu daya pada rangkaian ADC dan sensor.
Gambar 3.5 Rangkaian catu daya
2. Sensor Tegangan Tegangan AC yang akan diukur dengan menggunakan trafo. Tegangan AC diturunkan dengan menggunakan trafo step-down dan kemudian disearahkan dan di-filter riaknya agar menjadi DC murni sehingga dapat dibaca oleh ADC sebagai hasil pengukuran. Karena bila terjadi penurunan tegangan AC, maka juga akan terjadi penurunan pada tegangan output keluaran dari trafo step-down.
27
Gambar 3.6 Sensor tegangan dan pengkondisi sinyal Sensor tegangan dengan menggunakan trafo step-down yakni diturunkan tegangannya dari 220 volt menjadi 4,5 volt dengan menggunakan variable resistor, jadi perbandingannya 220:4,5. Kemudian di-filter dengan menggunakan kapasitor 1000uF.
3. Sensor Arus Sensor arus AC yakni menggunakan sensor hall effect yang dapat mengukur medan magnet disekitar kawat berarus. Sensor arus yang digunakan adalah ACS712. Sensor ini dapat mengukur arus hingga 30 Ampere.
Gambar 3.7 Rangkaian sensor arus
28
4. Analog To Digital Converter (ADC0804) ADC0804 hanya memiliki satu input tegangan. Dengan input inilah tegangan output dari sensor arus dan sensor tegangan akan dihubungkan sebagai besaran analog. Kemudian besaran analog tersebut diubah ke dalam bentuk digital. Berikut keterangan dari gambar : a. Agar ADC0804 dapat digunakan, Vcc diberi tegangan +5 volt dan CS diground-kan. b. Pada Clk In deberikan komponen resistor (10 ohm) dan kapasitor (150 pf) untuk membangkitkan internal clock pada ADC.
Gambar 3.8 Rangkaian ADC0804 c. Proses konversi pada ADC ditentukan kondisi dari RD dan WR. Untuk memulai konversi WR harus aktif sesaat sedangkan untuk membaca hasil konversi, RD harus aktif rendah. Semuannya dikontrol melalui pin 1, 14, dan 16. d. Tegangan output dari sensor diberikan pada V-in (+). Tegangan ini dibaca sebagai besaran analog yang siap dikonversi ke bentuk digital. e. Data keluaran dari ADC (pin 11-18) langsung dihubungkan dengan pin 2-9 pada port paralel pada komputer.
29
5. Desain PCB Perancangan rangkaian dimulai dari menggambar skema rangkaian dengan menggunakan software Eagle Layout Editor yang akan dipakai untuk membuat rangkaian pada PCB. Skema rangkaian yang telah dibuat dengan menggunakan software Eagle Layout Editor kemudian dicetak ke papan PCB dengan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Mencetak layout PCB. 2. Menyablon rangkaian pada papan PCB. 3. Melarutkan desain PCB pada larutan larutan HCL, H2O2, dan air dengan perbandingan HCL : H2O2 : air = 1 : 1 : 4. 4. Kurang lebih selama 5 menit, PCB diangkat dan dilakukan pengeboran pada jalur – jalur yang telah dibuat. 5. Pemberian tiner pada gambar rangkaian yang telah dibor. 6. Mengolesi PCB dengan getah damar (gondorukem) untuk melapisi jalur PCB agar tembaga tidak mudah terkelupas saat dipanaskan (di-solder) berulangulang. Langkah selanjutnya setelah getah damar yang dioleskan kering adalah memasang komponen yang telah ditentukan pada jalur PCB yang telah tergambar.
30
Gambar 3.9 Desain layout PCB 3.3.2. Perancangan Perangkat Lunak Perancangan perangkat lunak yang digunakan sebagai program komunikasi yaitu dengan menggunakan program Delphi 7.0. Berikut gambar program komunikasi yang telah dibuat dalam penelitian ini untuk dapat berkomunikasi dengan perangkat keras untuk diambil datanya.
31
Gambar 3.10 Tampilan perangkat lunak komunikasi data Berikut kutipan listing program konversi untuk ADC 1 dari perangkat keras yang dibuat dalam penelitian ini:
Procedure TForm1.MulaiKonversiADC; begin Hwinterface1.Outport($37A, $0); {pin 1 dan 14 tinggi} Hwinterface1.Outport($37A, $20); {bi-di aktif} sleep(100); end;
32
Procedure TForm1.BacaADC1(var ADC1:byte); begin Hwinterface1.OutPort($37A,$21); sleep(100); ADC1 := Hwinterface1.InPort($378); sleep(100); end;
33
BAB IV IMPLEMENTASI DAN ANALISA 4.1. Hasil Pengujian Analisa hasil pengujian sistem ini bertujuan untuk mengidentifikasi permasalahan-permasalahan yang ada pada sistem dimana aplikasi dibangun yang meliputi perangkat keras (hardware), perangakat lunak (software). Analisa ini diperlukan sebagai dasar bagi tahapan perancangan sistem. Analisa ini meliputi pengujian rancangan alat dan program.
4.1.1. Pengujian Masukan ADC0804 dan Port Paralel Pengujian dilakukan dengan memberi input analog berupa tegangan DC antara 0-5 V. Pengujian masukan ADC0804 bertujuan untuk mengetahui hubungan antara tegangan masukan analog ke ADC0804 dengan nilai digital keluarannya pada komputer pribadi melalui antarmuka port paralel dengan Delphi 7.0. Dari pengujian ini akan diperoleh karakteristik ADC0804 sebagai pengubah besaran analog ke digital serta karakteristik port paralel sebagai antarmuka ke komputer. Tabel pengujian ditunjukkan oleh tabel 4.1. Perangkat lunak berfungsi untuk melakukan kontrol terhadap ADC0804 yang digunakan dan untuk menampilkan nilai digital hasil konversi oleh ADC0804. Kontrol yang dilakukan terhadap ADC0804 meliputi perintah untuk memulai konversi dan proses pembacaan dari kedua ADC0804 yang digunakan. Seting konfigurasi pada ADC0804 menyebabkan ADC0804 mampu mengkonversi tegangan dari 0 V sampai dengan 5 V, oleh karena itu pengujian dilakukan dengan memberikan sinyal tegangan pada ADC0804 pada jangkauan tegangan tersebut.
34
Tabel 4.1 Hasil pengujian ADC0804 No.
TEGANGAN (Volt)
DATA DIGITAL
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
0 0.3 0.6 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.3 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.7 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5
0 16 34 50 62 73 85 95 103 117 133 146 153 163 172 188 204 214 222 236 247 255
Hasil pengujian terhadap ADC0804 ditunjukkan pada tabel diatas. Dari hasil pengujian diperoleh perbandingan antara tegangan masukan dan nilai digital yang dihasilkan untuk ADC0804 yakni hasil 1 data digital kurang lebih sama dengan 20 milivolt.
4.1.2. Pengujian Sensor Arus ACS712 Sensor yang digunakan dalam rangkaian ini adalah menggunakan sensor arus ACS712. Pengujian dari sensor arus ini secara keseluruhan dilakukan setelah semua sistim minimum terpasang pada sensor ini. Pengujian dilakukan dengan memberikan masukan tegangan AC pada kaki input pada sensor ACS712.
35
Sensor arus ACS712 sendiri sebenarnya sudah memiliki datasheet pengukuran. Karakteristik sensor arus ACS712 ini adalah jika tidak diberi beban listrik yang dilewatkan secara seri pada sensor arus tersebut maka tegangan keluarannya adalah 2,5 volt. Berikut gambar grafik dari sensor arus ACS712 – 30A.
Gambar 4.1 Grafik karakteristik sensor arus ACS712 – 30A Pengujian karakteristik dari sensor arus ACS712 dilakukan sesuai susunan pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Pengujian sensor arus ACS712 – 30
36
Pada pin V-out kita berikan volt meter, dan pada saat tidak ada arus yang melewati sensor tersebut, volt meter menunjukkan nilai tegangan sebesar 2,5 volt. Kemudian sensor diberi beban satu buah unit komputer dan pada V-out tegangan bertambah menjadi 2,52 volt. Berdasarkan hasil dari pengujian tersebut maka data dari grafik pada gambar 4.1 diatas adalah valid.
4.1.3. Pengujian Sensor Tegangan Dalam pengujian sesor tegangan ini yakni menggunakan trafo step-down 1 Ampere. Dimana inputan dari listrik AC 220 volt diturunkan menjadi 6 volt. Karena inputan ADC0804 maksimal hanya 5 volt, maka harus diturunkan lagi tegangannya menjadi 4,5 volt dengan menggunakan resistor variabel. Maka diperoleh perbandingan antara tegangan masukan dengan tegangan keluaran yakni 220 volt : 4,5 volt. Karakteristik dari trafo step-down adalah jika tegangan masukan menurun maka tegangan keluaran dari trafo step-down juga akan menurun sesuai dengan perbandingan tersebut.
Gambar 4.3 Pengujian sensor tegangan Dalam pengujian sensor tegangan ini dilengkapi dengan volt meter. Tegangan yang terukur pada listrik AC dengan tegangan keluaran pada resistor variabel adalah sesuai dengan perbandigan sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya. Hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel 4.2 dibawah ini:
37
Tabel 4.2 Hasil pengujian sensor tegangan No. 1 2 3 4
TEGANGAN INPUT 210 215 220 225
TEGANGAN OUTPUT 4.30 4.40 4.50 4.60
4.2. Pembahasan Sinyal input yang berupa tegangan yang keluar dari sensor dikonversi menjadi data digital oleh ADC dengan resolusi 8 bit, jadi jika sinyal input berupa tegangan 0 volt maka data digital yang dihasilkan adalah 00 sedangkan jika sinyal input berupa tegangan 5 volt maka data digital yang dihasilkan adalah FF hexa. Ketika menggunakan internal ADC dengan resolusi 8 bit maka internal ADC tersebut mempunyai ketelitian sebesar 0,02 volt atau 20 milivolt. Nilai ketelitian didapat dengan perhitungan pada gambar dibawah ini.
Gambar 4.4 Perhitungan nilai ketelitian ADC Dengan mendapatkan nilai ketelitian tersebut maka akan dapat diketahui berapa besar nilai tegangan dan arus yang di ukur. Untuk nilai arus harus dikalibrasi agar mendapatkan nilai yang diinginkan.
Gambar 4.5 Perhitungan nilai tegangan
38
Gambar 4.6 Perhitungan nilai arus Setelah semua perangkat keras dan perangkat lunak diuji, maka selanjutnya dilakukan akuisisi data terhadap data yang didapat dari sensor arus dan sensor tegangan. Akuisisi data dilakukan dengan menggunakan multimeter untuk akuisisi data tegangan dan amperemeter untuk akuisisi data arus. Setelah dilakukan akuisisi data, besarnya nilai daya didapat dengan perkalian antara nilai tegangan dengan nilai arus.
Gambar 4.7 Perhitungan nilai daya
39
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan Bedasarkan hasil dari penelitian yang telah dilakukan dari rangkaian alat ukur listrik, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Pengguna dapat dengan mudah mengetahui besarnya nilai arus, tegangan, dan daya yang dipakai melalui komputer. 2. Antarmuka yang digunakan sebagai penghubung antara rangkaian alat ukur listrik dengan komputer adalah port paralel. 3. Alat yang telah dibuat mempunyai batas pengukuran maksimum 230 volt untuk tegangan dan 30 ampere untuk arus.
5.2. Saran Untuk pengembangan lebih lanjut dari hasil penelitian ini, maka dapat disarankan hal-hal sebagai berikut: 1. Pengembangan alat ukur listrik dapat diperluas dengan menambahkan rangkaian pendeteksi faktor daya agar diperoleh hasil pengukuran yang lebih teliti. 2. Pengembangan pengantarmukaan melalui jalur yang lain pada komputer, misalnya melalui serial port, USB port atau USB to Parallel Port Converter. 3. Penggunaan ADC yang mempunyai resolusi yang lebih besar sehingga sensitivitas akuisisi data menjadi lebih kecil.
40
DAFTAR PUSTAKA
Abdul Kadir, 2001: Pemrograman Delphi Jilid 2, Andi Yogyakarta, Yogyakarta. Agfianto Eko Putra, 2002: Teknik Antarmuka Komputer: Konsep dan Aplikasi, Graha Ilmu, Yogyakarta. Dwi Sutadi, 2002: I/O Bus & Motherboard, Andi Yogyakarta, Yogyakarta. Maulana, N, 2005: Pembuatan Alat Akuisisi Data Panel Surya Melalui Antarmuka Port Paralel Pada Komputer Pribadi, Skripsi, Program Studi Fisika, FMIPA, UNS, Surakarta. Suryatmo S, 1999: Teknik Pengukuran Listrik dan Elektronika, Bumi Aksara, Jakarta. http://joaldera.blogspot.com/2008/05/perancangan-watt-meter-digital-1-fasa.html Diakses pada 6 April 2010.
41
LAMPIRAN
Lampiran 1
Listing Program
unit Unit1;
interface
uses Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, OleCtrls, HWINTERFACELib_TLB, ExtCtrls, StdCtrls, jpeg, Buttons;
type TForm1 = class(TForm) Panel1: TPanel; Panel2: TPanel; Panel3: TPanel; Panel4: TPanel; Panel5: TPanel; Hwinterface1: THwinterface; Timer1: TTimer; Button1: TButton; Button2: TButton; Image1: TImage; BitBtn1: TBitBtn; Procedure MulaiKonversiADC;
42
Procedure BacaADC1(var ADC1:byte); Procedure BacaADC2(var ADC2:byte); Procedure Timer1Timer(Sender:TObject); procedure Button1Click(Sender: TObject); procedure Button2Click(Sender: TObject); private { Private declarations } public { Public declarations } end;
var Form1: TForm1; ADC1 : byte; ADC2 : byte;
implementation
{$R *.dfm}
uses Math, ComOBJ, Activex, ShellAPI;
Procedure TForm1.MulaiKonversiADC; begin Hwinterface1.Outport($37A, $0); {pin 1 dan 14 tinggi} Hwinterface1.Outport($37A, $20); {bi-di aktif} sleep(100); end;
43
Procedure TForm1.BacaADC1(var ADC1:byte); begin Hwinterface1.OutPort($37A,$21); sleep(100); ADC1 := Hwinterface1.InPort($378); sleep(100);
end;
Procedure TForm1.BacaADC2(var ADC2:byte); begin Hwinterface1.OutPort($37A,$22); sleep(100); ADC2 := Hwinterface1.InPort($378); sleep(100);
end;
Procedure TForm1.Timer1Timer(Sender: TObject); var a,b,c,d,e
: currency;
begin begin BacaADC1(ADC1); MulaiKonversiADC; Panel1.Caption := IntToStr(ADC1); a := StrToInt(Panel1.Caption);
44
b := ((a*0.02)*48.89); Panel2.Caption := CurrToStr(b); end; begin BacaADC2(ADC2); MulaiKonversiADC; Panel3.Caption := IntToStr(ADC2); c := StrToInt(Panel3.Caption); d := ((c*0.02)-2.56)*15.46; Panel4.Caption := CurrToStr(d); end; begin e := b*d; Panel5.Caption := CurrToStr(e); end; end; procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); begin Timer1.Enabled := False; end;
procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject); begin Timer1.Enabled := True; end;
end.
45
Lampiran 2
Data karakteristik sensor arus ACS712-30A
Tabel 1. Hasil karakteristik sensor arus ACS712-30A No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Arus (Ampere) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Tegangan Keluaran (Volt) 2.56 2.63 2.70 2.76 2.83 2.90 2.96 3.03 3.10 3.16 3.23 3.30 3.36 3.43 3.50 3.56 3.63 3.70 3.86 3.83 3.90 3.96 4.03 4.10 4.16 4.23 4.30 4.36 4.43 4.50
