6 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Perangkat Keras Dalam teori ini akan membahas tentang komponen apa saja yang digunakan dalam “Pembuatan Alat Pendeteksi Kebocoran Listrik Rumah Dengan Mikrokontroler Arduino”, baik fungsi maupun pengertiannya. Setiap komponen memiliki peran penting dalam pembuatan alat ini, baik komponen pasif ataupun aktif. 2.1.1. Sumber Tegangan Menurut (Sitohang et al., 2018) ”Sumber Tegangan adalah sebuah perangkat yang memasok listrik energi untuk satu atau lebih beban listrik. Catu daya menjadi bagian yang penting bagi perangkat elektonik yang berfungsi sebagai sumber tenaga listrik”. Sedangkan menurut (Fadlilah & Arifudin, 2018) menyatakan bahwa : Sumber tegangan atau catu daya atau sering disebut dengan power supply adalah sebuah piranti yang berguna sebagai sumber listrik untuk piranti lain. Pada dasarnya catu daya bukanlah sebuah alat yang menghasilkan energi listrik saja, namun ada beberapa catu daya yang menghasilkan energi mekanik, dan energi yang lain. Menurut (Nawali, Sompie, & Tulung, 2015) Ada dua sumber tegangan atau catu daya, yaitu : 1. Sumber DC (Direct Current). Sumber DC adalah sumber tegangan searah. Tegangan DC dapat diperoleh dari baterai ataupun accu. Perangkat elektronik seharusnya dicatu oleh suplai arus searah DC yang stabil agar dapat bekerja dengan baik. Namun, untuk aplikasi
45
Embed
BAB II LANDASAN TEORI · Dioda terbentuk dari bahan semikonduktor tipe P dan N yang digabungkan. Dengan demikian dioda sering disebut PN junction . Dioda adalah gabungan bahan semikonduktor
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
6
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Perangkat Keras
Dalam teori ini akan membahas tentang komponen apa saja yang digunakan
dalam “Pembuatan Alat Pendeteksi Kebocoran Listrik Rumah Dengan
Mikrokontroler Arduino”, baik fungsi maupun pengertiannya. Setiap komponen
memiliki peran penting dalam pembuatan alat ini, baik komponen pasif ataupun
aktif.
2.1.1. Sumber Tegangan
Menurut (Sitohang et al., 2018) ”Sumber Tegangan adalah sebuah perangkat
yang memasok listrik energi untuk satu atau lebih beban listrik. Catu daya menjadi
bagian yang penting bagi perangkat elektonik yang berfungsi sebagai sumber tenaga
listrik”.
Sedangkan menurut (Fadlilah & Arifudin, 2018) menyatakan bahwa :
Sumber tegangan atau catu daya atau sering disebut dengan power supply
adalah sebuah piranti yang berguna sebagai sumber listrik untuk piranti lain.
Pada dasarnya catu daya bukanlah sebuah alat yang menghasilkan energi
listrik saja, namun ada beberapa catu daya yang menghasilkan energi
mekanik, dan energi yang lain.
Menurut (Nawali, Sompie, & Tulung, 2015) Ada dua sumber tegangan atau
catu daya, yaitu :
1. Sumber DC (Direct Current).
Sumber DC adalah sumber tegangan searah. Tegangan DC dapat diperoleh dari
baterai ataupun accu. Perangkat elektronik seharusnya dicatu oleh suplai arus
searah DC yang stabil agar dapat bekerja dengan baik. Namun, untuk aplikasi
7
yang membutuhkan catu daya lebih besar, sumber dari baterai atau accu tidaklah
cukup.
2. Sumber AC (Alternating Current)
Sumber AC adalah sumber tegangan bolak-balik. Tegangan AC merupakan catu
daya yang besar karena didapat dari pembangkit tenaga listrik. Karna pada
umumnya perangkat elektronik menggunakan sumber DC, maka diperlukan
suatu perangkat catu daya yang dapat mengubah tegangan AC menjadi DC.
Untuk mengoperasikan alat Pendeteksi Kebocoran Listrik Rumah ini,
diperlukan catu daya sekitar 5-12 volt, catu daya ini dapat berasal dari adaptor AC ke
DC atau baterai yang dapat memberikan catu daya antara 7-12 volt, sesuai dengan
ketentuan yang ditetapkan pada datasheet Arduino Uno. Atau dapat juga
menggunakan koneksi USB, namun hal ini tidak disarankan karena koneksi USB
hanya mampu memberikan catu daya sebesar 5 volt, yang nantinya dapat
memungkinkan kinerja alat kurang maksimal.
2.1.2 Komponen Elektronika
Menurut Afrianto dalam (E. Maulana & Purnama, 2017) “Komponen
Elektronika disimpulkan bahwa “rangkaian elektronika, komponen-komponen
elektronika dibagi dalam jenis komponen pasif dan komponen aktif”.
1. Komponen Aktif
Menurut (E. Maulana & Purnama, 2017) “Komponen aktif adalah komponen
yang dapat digunakan jika ada tegangan minimal”. Contoh komponen aktif,
yaitu :
a. Dioda
Dioda merupakan salah satu komponen aktif yang banyak digunakan sebagai
penyearah arus AC ke DC. Ketika sebuah dioda difungsikan menjadi
8
penyerarah tegangan AC ke DC, maka fungsi dioda akan aktif ketika dialiri
sinyal AC. Maka dari itulah dioda disebut sebagai komponen aktif. Selain
digunakan sebagai penyearah tegangan AC ke DC, dioda juga memiliki
banyak fungsi tergantung dari jenis dan tipe dioda tersebut (Angga, 2016).
Sumber : ecadio.com
Gambar II.1 Dioda
Dioda terbentuk dari bahan semikonduktor tipe P dan N yang digabungkan.
Dengan demikian dioda sering disebut PN junction. Dioda adalah gabungan
bahan semikonduktor tipe N yang merupakan bahan dengan kelebihan
elektron dan tipe P adalah kekurangan satu elektron sehingga membentuk
Hole. Hole dalam hal ini berfungsi sebagai pembawa muatan. Apabila kutub
P pada dioda (anoda) dihubungkan dengan kutub positif sumber maka akan
terjadi pengaliran arus listrik dimana elektron bebas pada sisi N (katoda) akan
berpindah mengisi hole sehingga terjadi pengaliran arus. Sebaliknya apabila
sisi P dihubungkan dengan negatif baterai/sumber, maka elektron akan
berpindah ke arah terminal positif sumber. Didalam dioda tidak akan terjadi
perpindahan elektron (Gurupendidikan, 2019).
Sumber : gurupendidikan.co.id
Gambar II.2 Simbol Dioda dan Konstruksi Dioda
9
Sumber : Teknikelektronika.com
Gambar II.3 Jenis-jenis Dioda
Berikut adalah jenis-jenis dioda menurut (Kho, 2017a) :
1) Dioda Normal
Dioda jenis ini merupakan dioda yang paling sering ditemui dalam
rangkaian elektronika, terutama pada rangkaian pencatu daya (power
supply) dan rangkaian frekuensi radio (RF). Dioda jenis ini disebut juga
Dioda Normal (Normal Diode) karena merupakan dioda standar yang
paling umum digunakan ataupun Dioda Penyearah (Rectifier Diode)
karena biasanya digunakan sebagai penyearah pada Pencatu Daya. Dioda
ini juga dikenal dengan nama PN Junction Diode.
2) Dioda Bridge
Dioda Bridge pada dasarnya adalah Dioda yang terdiri dari 4 dioda normal
yang umumnya digunakan sebagai penyearah gelombang penuh dalam
rangkaian Pencatu Daya (Power Supply). Dengan menggunakan Dioda
Bridge, kita tidak perlu lagi merangkai 4 buah dioda normal menjadi
rangkaian penyearah tegangan AC ke tegangan DC karena telah dikemas
menjadi 1 komponen. Dioda Bridge memiliki 4 kaki terminal yaitu 2 kaki
10
terminal Input untuk masukan tegangan/arus bolak-balik (AC) dan 2 kaki
terminal untuk Output Positif (+) dan Output Negatif (-).
3) Dioda Zener
Dioda Zener adalah jenis dioda yang dirancang khusus untuk dapat
beroperasi di rangkaian bias balik. Karakteristik Dioda Zener ini adalah
dapat melewatkan arus listrik pada kondisi bias terbalik apabila tegangan
mencapai titik tegangan breakdown-nya. Namun pada saat Forward
bias (bias maju), Dioda Zener ini dapat menghantarkan arus listrik seperti
Dioda normal pada umumnya. Dioda Zener dapat memberikan tegangan
referensi yang stabil sehingga banyak digunakan sebagai pengatur
tegangan (Voltage Regulator) pada pencatu daya (Power supply).
4) LED
LED atau Light Emitting Diode merupakan jenis dioda yang dapat
memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED
ada yang berwarna merah, jingga, kuning, biru, hijau dan putih tergantung
pada panjang gelombang (wavelength) dan jenis senyawa semikonduktor
yang digunakannya. Dalam kehidupan sehari-hari, kita dapat menemukan
aplikasi LED di lampu-lampu penerangan rumah maupun jalan raya,
lampu indikator peralatan elektronik dan listrik, lampu dekorasi dan iklan
serta backlight untuk TV LCD.
5) Dioda Foto
Dioda Foto atau Photodiode adalah jenis Dioda yang dapat mengubah
energi cahaya menjadi arus listrik. Dioda foto ini sering digunakan sebagai
sensor untuk mendeteksi cahaya seperti pada sensor cahaya kamera, sensor
penghitung kendaraan, scanner barcode dan peralatan medis. Dioda Foto
11
dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu Dioda Photovoltaic yang
menghasilkan tegangan seperti sel surya dan Dioda Photoconductive yang
tidak menghasilkan tegangan dan harus diberikan sumber tegangan lain
untuk penggerak beban.
6) Dioda Laser
Dioda Laser adalah jenis dioda yang dapat menghasilkan radiasi atau
cahaya koheren yang dapat dilihat oleh mata dan spektrum inframerah
ketika dialiri arus listrik. Dioda Laser ini sering digunakan pada perangkat
audio/video seperti DVD Player, Laser pointer, Scanner Barcode, Alat
ukur jarak dan Printer laser. Laser pada dasarnya adalah singkatan dari
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.
7) Dioda Varactor
Dioda Varactor atau kadang-kadang disebut juga dengan Dioda Varicap
adalah jenis dioda yang memiliki sifat kapasitas yang berubah-ubah sesuai
dengan tegangan yang diberikan. Dioda Varactor ini sering digunakan di
rangkaian-rangkaian yang berkaitan dengan frekuensi seperti osilator, TV
Tuner dan Radio Tuner. Simbol Dioda Varactor atau Dioda Varicap ini
dilambangkan dengan sebuah dioda yang ujungnya ditambahkan sebuah
kapasitor.
8) Dioda Tunnel
Dioda Tunnel atau Dioda Terowongan adalah jenis dioda yang mampu
beroperasi pada kecepatan yang sangat tinggi dan dapat berfungsi dengan
baik pada gelombang mikro (Microwave). Dioda Tunnel ini biasanya
digunakan di rangkaian pendeteksi frekuensi dan konverter.
12
9) Dioda Schottky
Dioda Schottky merupakan jenis dioda dengan tegangan maju yang lebih
rendah dari dioda normal pada umumnya. Pada arus rendah, tegangan
jatuh bisa berkisar diantara 0,15V hingga 0,4V. tegangan ini lebih rendah
dari dioda normal yang terbuat dari silikon yang memerlukan 0,6V. Dioda
ini banyak digunakan pada aplikasi rectifier (penyearah), clamping dan
juga aplikasi RF.
b. Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai
sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan. Secara
umum transistor berarti merubah suatu bahan campuran atom dalam proses
kimia, dari suatu bahan yang bukan penghantar menjadi bahan penghantar
atau setengah penghantar. Dari sebab ini, transistor disebut dengan
semikonduktor (Doni, Sumarna, & Lesmono, 2016).
Menurut (Angga, 2016) “Transistor disebut sebagai komponen aktif karena
transistor harus dialiri tegangan dan arus tertentu pada ketiga elektrodanya,
sehingga transistor dapat aktif.”
Sumber : tukangsolder.com
Gambar II.4 Transistor
13
Secara umum, Transistor dapat digolongkan menjadi dua keluarga besar yaitu
Bipolar Junction Transistors (BJT) dan Junction Field Effect Transistor
(JFET) (Angga, 2015a).
1) Bipolar Junction Transistors (BJT)
Transistor Bipolar atau BJT sering digunakan untuk penguatan sinyal
listrik serta pada saklar digital, Bipolar Junction Transistor (BJT) adalah
komponen semikonduktor yang dibuat dengan tiga terminal/kaki
Semikonduktor (Basis, Kolektor dan emitor), biasanya kaki/terminal basis
dan emitor memiliki tegangan penghalang sekitar 0,5 – 0,7 V, artinya
bahwa dibutuhkan tegangan listrik minimal antara 0,5 – 0,7 volt untuk bisa
membuat arus listrik mengalir melalui kaki emitor ke basis (basis ke
emitor) dan atau kolektor ke basis (basis ke kolektor).
Sumber : skemaku.com
Gambar II.5 Simbol Transistor Bipolar PNP dan NPN
14
Secara teknis cara kerja transistor adalah komponen aktif dengan tiga
terminal terbuat dari bahan semikonduktor yang berbeda yang dapat
bertindak bisa sebagai isolator atau konduktor dengan menggunakan
tegangan dan sinyal yang kecil. Kemampuan transistor membuat
komponen ini disering digunakan dalam saklar (elektronika digital) atau
penguat (elektronika analog).
2) Junction Field Effect Transistor (JFET)
Junction Field Effect Transistor (JFET) atau FET adalah transistor yang
menggunakan tegangan pada terminal input-nya, hal ini dalam istilah
dunia rangkaian elektronika disebut gerbang (gate), gerbang ini
mengontrol arus yang mengalir melalui kaki terminal komponen transistor
ini dan menghasilkan arus keluaran yang sebanding dengan tegangan
input. Oleh karena itu komponen ini disebut juga transistor yang bisa
mengatur tegangan.
Sumber : skemaku.com
Gambar II.6 Simbol Transistor Efek Medan (FET)
15
Transistor FET ini mempunyai tiga kaki terminal semikonduktor yang satu
arah serta memiliki karakteristik yang mirip dengan transistor BJT yaitu
punya esiensi kerja yang tinggi, penggunaan yang praktis, tahan lama dan
juga murah dan dapat digunakan pada hampir semua perangkat elektronika
yang ada saat ini dan dapat menggantikan fungsi transistor BJT. Ukuran
dari transistor FET ini bisa lebih kecil dari transistor BJT dengan konsumsi
daya yang lebih kecil serta disipasi daya (berubahnya tenaga listrik
menjadi tenaga panas per satuan waktu) yang rendah, sehingga membuat
transistor FET ini cocok atau banyak digunakan dalam rangkaian logika
digital.
c. IC (Integrated Circuit)
IC (Integrated Circuit), adalah komponen elektronika aktif yang terdiri dari
gabungan ratusan, ribuan bahkan jutaan transistor, dioda, resistor dan
kapasitor yang diintegrasikan menjadi suatu rangkaian elektronika dalam
sebuah kemasan kecil (Haryati & Fadlilah, 2016).
Sumber : rajalistrik.com
Gambar II.7 Integrated Circuit (IC)
16
2. Komponen Pasif
Menurut (E. Maulana & Purnama, 2017) “Komponen pasif adalah komponen
yang dapat digunakan tanpa teganggan minimal”. Contoh komponen pasif yaitu:
a. Resistor
Resistor merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk
menghambat arus listrik. Istilah resistor dikenal juga dengan hambatan.
Resistor pada rangkaian elektronika banyak digunakan sebagai pembagi
tegangan untuk menghasilkan nilai tegangan dan atau arus tertentu (Angga,
2016).
Sumber : skemaku.com
Gambar II.8 Resistor
Resistor bekerja dengan hukum Ohm yang diformulasikan sebagai berikut:
V = I x R
I = V / R
yang mana, V adalah tegangan listrik dalam satuan Volt (V), I adalah arus
yang mengalir dalam satuan Ampere (A), dan R adalah hambatan dari resistor
dengan satuan Ohm (Ω). Dari rumus diatas menunjukan bahwa resistansi
17
akan berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir. Sehingga dapat
dikatakan jika nilai resistansi yang mengalir pada suatu hambatan atau
resistor maka arusnya akan semakin kecil dan sebaliknya. Itulah kenapa
fungsi utama resistor adalah sebagai penghambat arus (Angga, 2015b).
Berdasarkan bentuknya dan proses pemasangannya pada PCB, resistor terdiri
2 bentuk yaitu bentuk komponen radial dan komponen chip. Untuk bentuk
komponen radial, nilai resistor diwakili oleh kode warna sehingga kita harus
mengetahui cara membaca dan mengetahui nilai-nilai yang terkandung dalam
warna tersebut sedangkan untuk komponen chip, nilainya diwakili oleh kode
tertentu sehingga lebih mudah dalam membacanya. Kita juga bisa mengetahui
nilai suatu Resistor dengan cara menggunakan alat pengukur Ohm Meter atau
MultiMeter (Kho, 2014).
1) Resistor Radial
Nilai resistor yang berbentuk radial diwakili oleh warna-warna yang
terdapat di tubuh resistor dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4
Gelang di tubuh resistor, tetapi ada juga yang 5 hingga 6 gelang. Gelang
warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna
lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga
merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.
18
Tabel II.1 Nilai Warna Resistor
Warna Nilai Pengali Toleransi
Hitam 0 1
Coklat 1 101 +/- 1%
Merah 2 102 +/- 2%
Orange 3 103
Kuning 4 104
Hijau 5 105 +/- 0,5%
Biru 6 106 +/- 0,25%
Ungu 7 107 +/- 0,1%
Abu-abu 8 +/- 0,05%
Putih 9
Emas 10-1
+/- 5%
Perak 10-2
+/- 10%
Tak Berwarna +/- 20%
Sumber : belajaeelektronika.net
a) Menghitung Resistor 4 Warna
Sumber : teknikelektronika.com
Gambar II.9 Contoh Menghitung Resistor 4 Warna
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan
105
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1
MOhm dengan toleransi 10%.
19
b) Menghitung resistor 5 warna
Sumber : teknikelektronika.com
Gambar II.10 Contoh Mengitung Resistor 5 Warna
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5
Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan
105
Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 105 = 10.500.000 Ohm atau
10,5 MOhm dengan toleransi 10%.
20
c) Menghitung resistor 6 warna
Sumber : panduancara.com
Gambar II.11 Contoh Menghitung Resistor 6 Warna
Cara menghitung resistor 6 warna sama seperti menghitung resistor 5
warna, hanya penambahan warna dibelakang sebagai temperatur.
2) Resistor Chip
Membaca nilai resistor yang berbentuk Chip lebih mudah dari resistor
bentuk Radial, karena tidak menggunakan kode warna sebagai pengganti
nilainya. Kode yang digunakan oleh Resistor yang berbentuk Chip
menggunakan Kode Angka langsung jadi sangat mudah dibaca atau
disebut dengan Body Code Resistor (Kode Tubuh Resistor).
Cara menghitung resistor bentuk chip adalah seperti pada contoh berikut :
21
Sumber : teknikelektronika.com
Gambar II.12 Resistor Chip
Kode Angka yang tertulis di badan Resistor Chip adalah 473.
Masukkan Angka ke-1 langsung = 4
Masukkan Angka ke-2 langsung = 7
Masukkan Jumlah nol dari Angka ke 3 = 000 (3 nol) atau kalikan dengan
10³
Maka nilainya adalah 47.000 Ohm atau 47 kilo Ohm (47 kOhm).
Ada juga yang memakai kode R yang menandakan letaknya koma
decimal.
4R7 = 4,7 Ohm, 0R22 = 0,22 Ohm
Keterangan :
Ohm = Ω
Kilo Ohm = KΩ
Mega Ohm = MΩ
1.000 Ohm = 1 kilo Ohm (1 KΩ )
1.000.000 Ohm = 1 Mega Ohm (1 MΩ)
1.000 kilo Ohm = 1 Mega Ohm (1 MΩ)
22
b. Kapasitor (kondensator)
Kapasitor (kondersator) adalah sebuah komponen elektronika pasif yang
dapat menyimpan listrik untuk sementara waktu. Kapasitor berisi sepasang
konduktor yang dipisahkan oleh lapisan dielektrik atau isolator. Ketika
perbedaan tegangan diberikan di kedua konduktor, akan terjadi medan listrik
di lapisan dielektrik. Medan listrik inilah akan menyimpan energi diantara
kedua konduktor didalam kapasitor Kapasitor disebut juga dengan
kondensator yang dapat menerima aliran listrik dan menyimpanya dalam
waktu tertentu sehingga berfungsi menyimpan tenaga listrik untuk sementara.
Satuan kapasitor adalah Farad dan disingkat F (Doni et al., 2016).
Menurut (Eric R, 2015) menyatakan bahwa :
Kapasitor atau sering disebut sebagai kondensator adalah suatu alat yang
dapat menyimpanenergi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan
ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kondensator memiliki satuan
yang disebut Farad dari nama Michael Faraday. Kondensator diidentikkan
mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki
cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung. Sedangkan jenis yang
satunya lagi kebanyakan nilai kapasitasnya lebih rendah, tidak mempunyai
kutub positif atau negatif pada kakinya, kebanyakan berbentuk bulat pipih
berwarna coklat, merah, hijau dan lainnya seperti tablet atau kancing baju.
Sumber : rumusrumus.com
Gambar II.13 Kapasitor
23
Untuk mengetahui besarnya nilai kapasitas atau kapasitansi pada kapasitor
dapat dibaca melalui kode angka pada badan kapasitor tersebut yang terdiri
dari 3 angka. Angka pertama dan kedua menunjukkan angka atau nilai, angka
ketiga menunjukkan faktor pengali atau jumlah nol, dan satuan yang
digunakan ialah pikofarad (pF). Pada badan kapasitor tertulis angka 103
artinya nilai kapasitas dari kapasitor tersebut adalah 10x103 pF = 10 x 1000
pF = 10nF = 0,01 µF (Fadlilah & Arifudin, 2018).
c. Induktor
Sebuah induktor adalah sebuah komponen elektronika pasif yang dapat
menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik
yang melintasinya. Kemampuan induktor untuk menyimpan energi magnet
ditentukan oleh induktansinya, dalam satuan Henry. Biasanya sebuah
induktor adalah sebuah kawat penghantar yang dibentuk menjadi kumparan,
lilitan membantu membuat medan magnet yang kuat di dalam kumparan
dikarenakan hukum induksi Faraday. Induktor adalah salah satu komponen
elektronik yang digunakan dalam rangkaian yang arus dan tegangannya
berubah-ubah dikarenakan kemampuan induktor untuk memproses arus
bolak-balik (Eric R, 2015).
Sumber : teknikelektronika.com
Gambar II.14 Induktor
24
2.1.3. Sensor
Menurut Setiawan dalam (Maarif & Fadlilah, 2015) “Sensor adalah alat yang
digunakan untuk mendeteksi dan berfungsi mengukur magnitude tertentu dan
mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia. Sensor dikategorikan
melalui pengukur dan memegang peranan penting dalam pengendalian proses
pabrikasi modern”.
Pada pembuataan Alat Pendeteksi Kebocoran Listrik Rumah ini, penulis
menggunakan sebuah sensor multi fungsi yang dapat mendeteksi tegangan, arus,
serta daya listrik, yaitu PZEM-004T. Menurut Innovatorsguru dalam (Alipudin & et.
al, 2019) “PZEM-004T adalah sensor yang dapat digunakan untuk mengukur
tegangan rms, arus rms dan daya aktif yang dapat dihubungkan melalui arduino
ataupun platform opensource lainnya“.
Sumber : amazon.co.uk
Gambar II.15 PZEM-004T
25
Berdasarkan datasheet yang ada, PZEM004-T memiliki spesifikasi sebagai
berikut :
1. Fungsi
a. Fungsi pengukuran parameter listrik seperti tegangan, arus, beban yang
terhubung, dan total konsumsi.
b. Tombol daya fungsi menghapus.
c. Power-down fungsi penyimpanan data (kumulatif mematikan sebelum
menyimpan).
d. Fungsi komunikasi serial (dilengkapi dengan antarmuka serial TTL, melalui
berbagai terminal berkomunikasi dengan pelat adaptor, membaca, dan
mengatur parameter).
2. Spesifikasi Pengukuran
a. Working Voltage : 80 ~ 260VAC
b. Pengukuran Arus : 0 - 100 A
c. Nilai daya : 22kW
d. Frekuensi operasi : 45-65Hz
e. Akurasi pengukuran : 1,0 grade
3. Diagram Pengkabelan
Sumber : Datasheet
Gambar II.16 Diagram Pengkabelan PZEM-004T
26
Perkabelan modul ini dibagi menjadi dua bagian, kabel terminal input tegangan
dan arus tes serta kabel komunikasi serial, seperti yang ditunjukkan pada gambar
sesuai dengan kebutuhan aktual klien, dengan papan pin TTL berbeda untuk bisa
berkomunikasi dengan terminal yang berbeda.
4. Perlu Diperhatikan
a. Modul ini cocok untuk penggunaan di dalam ruangan, bukan di luar ruangan.
b. beban yang diterapkan tidak boleh melebihi daya pengenal.
c. Kabel tidak bisa salah.
Selain sensor PZEM-004T, ada beberapa sesor lain yang memiliki fungsi
serupa, yaitu senor ACS172 yang berfungsi mendeteksi besaran arus listrik dan
sensor ZMPT101B yang berfungsi mendeteksi besaran tegangan listrik. Berdasarkan
datasheet-nya sensor ZMPT101B memiliki rentan ukur tegangan sebesar 100-220V
dan sensor ACS172 memiliki rentan ukur arus sebesar 0-30A.
PZEM-004T yang memiki fungsi pengukuran tegangan listrik dan arus listrik,
dengan rentan ukur tegangan 80-280V dan rentan ukur arus 0-100A, memiliki
keunggulan yang lebih dibandingkan sensor ZMPT101B dan sensor ACS172.
Dengan kelebihan tersebut, maka pada pembuatan alat Pendeteksi Kebocoran Listrik
Rumah ini, menggunakan sensor PZEM-004T jelas lebih efisien dibandingkan
dengan menggunakan sensor ZMPT101B dan ACS712. Singkatnya menggunakan
satu sensor dengan dua fungsi, lebih efisien dibandingkan harus menggunakan dua
sensor dengan fungsi yang berbeda.
27
2.1.4. Saklar
Saklar merupakan sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan arus
listrik dan untuk menghubungkan arus listrik. Pada pembuatan Alat Pendeteksi
Kebocoran Listrik Rumah ini, saklar yang digunakan adalah saklar model Push
Button.
Menurut (Suleman & Anwar, 2016) “Saklar adalah alat-alat elektronika yang
mempunyai fungsi sebagai pemutus dan penghubung arus. Ada 3 jenis saklar yaitu
saklar On Off, saklar Push On, saklar Push off”.
Push Button Switch (saklar tombol tekan) adalah perangkat sederhana yang
berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem
kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan
bekerja sebagai perangkat penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol
ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada
kondisi normal (Sokop, Mamahit, Eng, & Sompie, 2016).
Push Button digunakan untuk memberikan perintah atau instruksi hanya ketika
tombol ditekan, seperti pada tombol menu yang akan digunakan pada pembuatan
Alat Pendeteksi Kebocoran Listrik Rumah ini, sebagai perintah untuk berpindah
menu pada layar LCD.
Sumber : tokopedia.com
Gambar II.17 Swich Tact Tactile Push Button
28
2.1.5. LCD (Liquid Crystal Display) 16x2
LCD adalah perangkat penampil yang difungsikan untuk menampilkan
karakter tertentu sesuai dengan kebutuhan dalam penggunaannya, seperti kata-kata
dalam bentuk huruf, data dalam bentuk angka, ataupun sebuah kalimat berjalan.
Menurut Budiharto dan Rizal dalam (Sutinah, 2014) menyatakan bahwa :
LCD adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilanya lebih
menarik, LCD yang paling banyak digunakan adalah LCD M1632 refurbish
karena harganya yang relatif murah, LCD M1632 meurpakan modul LCD
dengan tampilan 16x2 (16 kolom dan 2 baris) dengan konsumsi daya rendah,
modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk
mengendalikan LCD.
Pada pembuatan Alat Pendeteksi Kebocoran Listrik Rumah ini penulis menggunakan
LCD 16x2 sebagai media penampilan data yang didapat dari hasil pendeteksian
sensor.
Sumber : lastminuteengineers.com
Gambar II.18 LCD 16x2
LCD 16x2 memiliki 16 PIN dengan fungsinya masing-masing sebagai media
penghubung antara LCD dengan perangkat pengontrol seperti Arduino atau yang
lainnya.
29
Tabel II.2 PIN LCD 16x2
Nama PIN Keterangan Port
VCC +5V VCC
GND 0V GND
VEE Tegangan Kontras LCD
RS Register Select, 0 = Input
Instruksi, 1 = Input Data
PD7
R/W 1 = Read, 0 = Write PD5
E Enable Clock PD6
D4 Data Bus 4 PC4
D5 Data Bus 5 PC5
D6 Data Bus 6 PC6
D7 Data Bus 7 PC7
Anode Tegangan Positif Backlight
Katode Tegangan Negatif Backlight
Sumber : Budiharto dan Rizal dalam (Sutinah, 2014)
Sumber : viruchi.com
Gambar II.19 PIN LCD 16x2
2.1.6. I2C LCD 16x2 Serial Module
I2C LCD adalah modul LCD yang dikendalikan secara serial sinkron dengan
protokol I2C/IIC (Inter Integrated Circuit) atau TWI (Two Wire Interface).
Normalnya, modul LCD dikendalikan secara paralel baik untuk jalur data maupun
kontrolnya. Namun, jalur paralel akan memakan banyak pin di sisi kontroller.
Setidaknya akan membutuhkan 6 atau 7 pin untuk mengendalikan sebuah modul
30
LCD. Dengan demikian untuk sebuah kontroller yang sibuk dan harus
mengendalikan banyak I/O, menggunakan jalur paralel adalah solusi yang kurang
tepat (Ajie, 2016).
Intinya modul ini digunakan untuk meminimalisir penggunaan port pada
kontroller serta memudahkan instalasi ketika akan menggunakan perangkat LCD
kususnya LCD 16x2 yang akan digunakan pada Alat Pendeteksi Kebocoran Listrik
Rumah ini.
Rincian I2C LCD Serial Module:
1. Kompatibel dengan LCD 16x2 dan 20x4
2. Memiliki alamat I2C standar = 0X27
3. Alamat dapat dipilih - Rentang 0x20 hingga 0x27
Sumber : saptaji.com
Gambar II.20 I2C LCD Serial Modul
31
2.1.7. Arduino
Saat ini ada banyak mikrokontroler maupun platform mikrokontroler tersedia,
misalnya saja Basic Stamp-nya Parallax, BX-24-nya Netmedia. Semua alat-alat
tersebut bertujuan untuk menyederhanakan berbagai macam kerumitan maupun detil
rumit pada pemrograman mikrokontroler sehingga menjadi paket mudah digunakan
(easy-to-use). Arduino juga menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler,
dibandingkan dengan mikrokontroler, arduino memiliki kelebihan yaitu perangkat
lunak dan perangkat kerasnya open source, pemrogramannya mudah, dan harganya
murah. Kontroler yang digunakan merupakan kit mikrokontroler arduino board tipe
Deumilanove dengan mikrokontroler Atmega328 (Fadlilah & Arifudin, 2018).
Berdasarkan situs resminya arduino adalah platform elektronik open source
yang didasarkan pada perangkat keras dan lunak yang mudah digunakan. Papan
arduino dapat membaca input cahaya pada sensor, jari pada tombol, atau pesan
twitter dan mengubahnya menjadi output untuk mengaktifkan motor, menyalakan
LED, atau menerbitkan sesuatu secara online. Kamu dapat memberi tahu papan
arduino apa yang harus dilakukan dengan mengirimkan serangkaian instruksi ke
mikrokontroler di papan arduino. Untuk melakukannya, kita menggunakan bahasa
pemrograman arduino (berdasarkan pengkabelan), dan perangkat lunak arduino
(IDE), berdasarkan pemrosesan.
Arduino dilahirkan di Ivrea Interaction Design Institute sebagai alat yang
mudah untuk membuat prototipe, yang ditujukan untuk siswa tanpa latar belakang
dalam bidang elektronik dan pemrograman. Segera setelah mencapai komunitas yang
lebih luas, papan Arduino mulai berubah untuk beradaptasi dengan kebutuhan dan
tantangan baru, membedakan penawarannya dari papan 8-bit sederhana hingga
produk untuk aplikasi IoT, wearable, pencetakan 3D, dan lingkungan tertanam.
32
Semua papan Arduino sepenuhnya open-source, memberdayakan pengguna untuk
membangunnya secara mandiri dan akhirnya menyesuaikannya dengan kebutuhan
khusus mereka. Perangkat lunak untuk Arduino ini juga bersifat open-source, dan
terus berkembang melalui kontribusi pengguna di seluruh dunia.
Arduino memiliki berbagai macam variasi produk yang terbagi kedalam
beberapa golongan, yaitu Entry Level, Enhanced Features, IoT, Education,
Wearable, Retired.
1. Entry Level
Untuk para pemula disarankan untuk menggunakan produk Entry level, karena
mudah digunakan dan siap digunakan untuk proyek kreatif. Papan dan modul ini
adalah yang terbaik untuk mulai belajar dan mengutak-atik elektronik dan
pengkodean. StarterKit termasuk buku dengan 15 tutorial yang akan membantu
mempelajari dasar-dasar hingga proyek yang kompleks. Jenis Arduino yang
termasuk kedalam golongan Entry Level yaitu : Arduino Uno, Arduino