perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user PERANCANGAN MONITORING DAYA LISTRIK REAL TIME DENGAN IC ADE 7752 BERBASIS ATMEGA16 SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Oleh: MUHAMMAD THOYIB NIM. I0404054 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011
62
Embed
PERANCANGAN MONITORING DAYA LISTRIK REAL · PDF fileBAB I PENDAHULUAN ... Transformator tegangan ... BAB III METODOLOGI PENELITIAN
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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PERANCANGAN MONITORING DAYA LISTRIK REAL TIME DENGAN IC ADE 7752 BERBASIS ATMEGA16
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh:
MUHAMMAD THOYIB NIM. I0404054
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2011
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PERANCANGAN MONITORING DAYA LISTRIK REAL TIME DENGAN IC ADE 7752 BERBASIS ATMEGA16
Disusun oleh
Muhammad Thoyib NIM. I 0404054
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II Prof. Muhammad Nizam, ST., MT., Ph.D. Bambang Kusharjanto, ST., MT. NIP. 197007201999031001 NIP. 196911161997021001 Telah dipertahankan dihadapan Tim Dosen Penguji pada hari ______ tanggal
Juli 2011
1. Dody Ariawan, S.T., M.T.,
NIP. 19730804 199903 1 003 ..................................... 2. Purwadi Joko W, ST. MKom.
Wisnu, Imam S, Ferdi, Kinas yang senantiasa silih berganti membantu,
mendampingi, mendengar, dan mengiringi setiap derap langkahku di Sekreratiat
KMTM.
11. Adik-adikku angkatan 2007 yang senantiasa menjadi pengiring dalam suka, duka,
teman berjuang memperbaiki IPK dari 2,05 menjadi 3,05 dan atas semua kasih
sayangnya selama ini.
12. Asisten Ruang Baca Jurusan Teknik Mesin FT UNS, Dik Akbar, Heri, Mad
Yandi, Andri untuk semua kebersamaannya selama ini.
13. Teman-teman angkatan 2004 untuk semua bantuan dan dukungannya.
14. Semua pihak yang tidak dapat sebutkan satu persatu, atas segala bantuannya
dalam proses penulisan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak terdapat kekurangan,
untuk itu masukan dan saran yang membangun akan penulis terima dengan ikhlas
dan penulis ucapkan terima kasih. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat
memberikan manfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.
Surakarta, Juli 2011
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR ISI Halaman judul ............................................................................................................. i Halaman Pengesahan ................................................................................................. ii Motto dan Persembahan ............................................................................................ iii Kata Pengantar .......................................................................................................... iv Daftar Isi ................................................................................................................... vi Daftar Gambar ......................................................................................................... viii Daftar Notasi ............................................................................................................. ix Abstrak ....................................................................................................................... x Abstract ..................................................................................................................... xi BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang Masalah .......................................................................... 1 1.2 Batasan Masalah ...................................................................................... 3 1.3 Perumusan Masalah ................................................................................. 3 1.4 Tujuan Penelitian ..................................................................................... 3 1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................... 4 1.6 Sistematika Penulisan .............................................................................. 4
BAB II LANDASAN TEORI .............................................................................. 5
2.1 Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 5 2.2 Arus Listrik ............................................................................................. 6 2.3 Tegangan ................................................................................................. 7 2.4 Daya Listrik ............................................................................................. 7
2.4.1. Daya Nyata ................................................................................... 7 2.4.2. Daya Reaktif ................................................................................ 7 2.4.3. Daya aktif ..................................................................................... 8 2.4.4. Faktor Daya .................................................................................. 8
2.5 Mikrokontroler ATMega16 .................................................................... 9 2.5.1. Kontruksi dasar ATMega16 .......................................................... 9 2.5.2. Arsitektur Mikrokontroler ATMega16 ....................................... 13 2.5.3. Memori Program ..................................................................... 13 2.5.4. Memori Data ..................................................................... 15 2.5.5. Memori Data EEPROM ............................................................. 15 2.5.6. Software Mikrokontroler ATMega16 ......................................... 16 2.5.7. Komunikasi Serial USART ......................................................... 17 2.5.8. Inisialisasi USART .................................................................... 18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................. 27
3.1 Waktu dan tempat pelaksanaan ............................................................. 27 3.2 Bahan dan alat penelitian ...................................................................... 27
BAB IV PERANCANGAN ALAT DAN PEMBAHASAN ................................ 34
4.1 Perancangan alat .................................................................................... 34 4.1.1. Rangkaian induk ....................................................................... 34 4.1.2. ADE 7752 kWh meter digital ................................................... 36 4.1.3. Display 16x2 ............................................................................. 37 4.1.4. Real time clock DS 1302 ........................................................... 38 4.1.5. Rangkaian Saklar AC Digital dengan Relay ............................ 39 4.1.6. Penyearah 5 V dengan auto save pin ........................................ 39 4.1.7. Koneksi Handphone dengan Minimum sistem .......................... 40 4.1.8. Format Data SMS (Short Messaging Service) .......................... 41 4.1.9. AT COMMAND hand phone siemen yang berhubungan
4.2 Data dan Pembahasan ............................................................................ 48
BAB V PENUTUP ............................................................................................... 50 5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 50 5.2 Saran ....................................................................................................... 50
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 51 LAMPIRAN ............................................................................................................. 52
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Konsumsi Energi Per Kapita vs Intensitas Energi ................................ 1 Gambar 2.1 Segitiga Daya ...................................................................................... 8 Gambar 2.2 Cos q antara arus dan tegangan ............................................................. 9 Gambar 2.3 Blok Diagram Mikrokontroler ATMega16 ........................................ 11 Gambar 2.4 Susunan pin mikrokontroler ATMega16 ............................................ 12 Gambar 2.5 Arsitektur Mikrokontroler ATMega16................................................. 14 Gambar 2.6 Peta Memori ATMega16 ..................................................................... 14 Gambar 2.7 Peta Memori Data ATMega16 ............................................................ 15 Gambar 2.8 Register UDR ...................................................................................... 19 Gambar 2.9 Register UCSRA ................................................................................. 19 Gambar 2.10 Register UCSRB ................................................................................. 20 Gambar 2.11 Register UCSRC ................................................................................. 22 Gambar 2.12 Tes sirkuit rangkaian .......................................................................... 23 Gambar 2.13 Ilustrasi display dot matrix 8x8 bicolor ............................................... 24 Gambar 2.14 Transformator Tegangan ..................................................................... 25 Gambar 2.15 Gambar 2.15. Transformator arus ....................................................... 26 Gambar 3.1 Skema peralatan monitoring daya real time ......................................... 28 Gambar 3.2 kWh Meter Prabayar PLN .................................................................... 28 Gambar 3.3 Stopwatch ............................................................................................ 29 Gambar 3.4 Multitester Digital ............................................................................... 29 Gambar 3.5 Kabel Data ........................................................................................... 30 Gambar 4.1 Diagram blok system monitoring listrik real time .............................. 35 Gambar 4.2 Minimum sistem ATMega16 ............................................................... 36 Gambar 4.3 Alur sinyal impuls dari IC ADE 7752 menuju
mikrokontroler ..................................................................................... 37 Gambar 4.4 Alur komunikasi LCD dengan mikrokontroler ................................... 35 Gambar 4.5 Alur koneksi DS 1302 dengan minimum sistem ................................. 38 Gambar 4.6 Rangkaian relay 24 V .......................................................................... 39 Gambar 4.7 Rangkaian penyearah 5 V dengan auto save pin ................................. 35 Gambar 4.8 Tampilan program code vision AVR .................................................. 45 Gambar 4.9 Flow chart pengesetan sms pada HP Siemens MCL60 ...................... 46 Gambar 4.10 Flow chart pemograman mikrokontroler ............................................ 45
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Penentuan Ukuran Karakter ................................................................ 21 Tabel 3.1 Jadwal Penelitian ................................................................................. 32 Tabel 4.1 Jalur koneksi pin LCD dengan Mikrokontroler .................................. 38 Tabel 4.2 Jalur koneksi pin DS 1302 dengan Mikrokontroler ........................... 38 Tabel 4.3 Jalur pin HP Siemens MCL60 ............................................................. 32 Tabel 4.4 Spesifikasi alat dari pabrikan .............................................................. 48 Tabel 4.5 Variasi Pembebanan ............................................................................ 48 Tabel 4.6 Perbandingan Pengukuran Watt-hour pada waktu
MUH. THOYIB, Perancangan Monitoring Daya Listrik Real Time Dengan IC ADE 7752 Berbasis ATMega16.
Tahun 2011 konsumsi energi listrik nasional pada sektor rumah tangga meningkat drastis pada angka 15 ribu GW. Hal ini dikarenakan oleh tidak adanya penerapan manajemen energi sebagai upaya strategis untuk menghemat energi listrik.
Sebagai salah satu pelaksanaan manajemen energi adalah melalui pemantauan daya listrik secara real time. Desain monitoring daya listrik real time ini harus memenuhi persyaratan ekonomis, akurat dan mudah digunakan tanpa mengurangi nilai kenyamanan dalam penggunaan energi listrik. Dalam penelitian ini sebuah perangkat pemantauan energi listrik yang dibuat dengan memanfaatkan IC ADE 7752 untuk pengukuran energi dan ATMega16 sebagai mikroprosesor. ADE 7752 akan memberikan 1600 detak/impuls untuk setiap 1 KWH yang dikeluarkan melalui kaki CF. Kaki CF diumpankan ke sebuah opto-coupler (saklar cahaya) sebelum diumpankan ke mikrokontroler sebagai pusat pengelolaan data. Untuk memudahkan pemantauan, data hasil perhitungan diterima pengguna melalui sistem sms. Sistem antar muka mikrokontroler menggunakan komunikasi serial asynchrone dengan baud rate 96000 bpf. Pengujian dilakukan dengan menggunakan beban rumah tangga seperti TV, lampu dan Magic Jar. Sebagai validasi, hasil pengukuran kemudian dibandingkan dengan kWh Meter digital prabayar milik PLN.
Dari hasil pengukuran diperoleh bahwa kesalahan rata-rata cukup kecil, sebesar 2,5%, sehingga alat ini cukup baik untuk digunakan sebagai sebuah alat pengukuran dan pemantauan untuk penggunaan daya listrik.
Kata Kunci : energi listrik , ADE 7752, monitoring energi, manajemen energi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ABSTRACT MUH. THOYIB, Design of Real Time Electric Power Monitoring Using IC ADE 7752 Based Microcontroller ATMega16.
National electrical energy consumption in the household sector increased dramatically in number 15 thousand GW in 2011. It is because there is no implementation of energy management as a strategic effort in order to save electrical energy.
As one of the implementation of energy management is through monitoring the electrical energy used by using real time monitoring power system device. Design of electrical power system real time monitoring of these must meet the requirements of economical, accurate and easy to use without reducing the value of convenience in the use of electrical energy. In this study an electrical energy monitoring devices are made by utilizing the ADE IC 7752 to energy measurement and AT89S51 as a microprocessor. ADE 7752 is using up to 1600 pulse / impulse for every 1 KWH issued through the CF leg. CF leg is fed to an opto-coupler (light switch) before being fed to the microcontroller as the central of the data management. To facilitate the monitoring, data calculation results of the user in the form of SMS is received. The system interfaces with the microcontroller using a serial communication mobile asynchronous with baud rate of 96000 bpf. Tests carried out using household expenses such as TV, lights and magic jar. As a validation; the results are then compared to the PLN digital kWh meter.
From the measurement results obtained that the average error is quite small, amounting to 2.5%, so that the device is good enough to use as measuring and monitoring device for the power usage. Keywords: electrical energy, ADE 7752, energy monitoring, energy management
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Pemakaian energi listrik dewasa ini sudah sangat luas, hampir di setiap sendi
kehidupan selalu bersinggungan dengan energi listrik, manusia sangat sulit
melepaskan diri dan semakin lama tidak ada satupun alat kebutuhan manusia yang
tidak membutuhkan energi listrik. Untuk itu hanya ada satu pilihan bijak, segera
melangkah untuk merumuskan bagaimana menciptakan dan menggunakan energi
listrik secara efektif dan efesien
Kekayaan alam bangsa Indonesia yang mampu dikonversikan dalam bentuk
energi sangatlah melimpah dan bermacam-macam. Pertanyaannya, mengapa sumber-
sumber energi tersebut tidak mampu digunakan untuk mencukupi kebutuhan
warganya dari Sabang sampai Merauke. Hal ini dikarenakan belum semua sumber
energi dapat dikelola dengan baik. Sementara itu, prediksi peningkatan jumlah
penduduk di Indonesia pada tahun 2060 akan mencapai angka 475 juta jiwa, dapat
dipastikan tingkat konsumsi energi listrik juga akan mengalami peningkatan yang
serupa.
Gambar 1.1 Konsumsi Energi Per Kapita vs Intensitas Energi (Blueprint
Pengelolaan Energi Nasional 2005-2025)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
Berdasarkan gambar 1 di atas, Indonesia memiliki intensitas energi yang
paling tinggi dibandingkan negara Malaysia, Thailand dan Jepang. Hal ini
menunjukkan bahwa untuk menghasilkan satu satuan produksi atau jasa, Indonesia
membutuhkan energi yang paling banyak, dengan kata lain penggunaan energi di
Indonesia paling rendah efektifitas dan efisiensinya.
Perkembangan teknologi memberikan manfaat bagi kehidupan manusia
dalam kehidupan sehari-hari. Dengan kemajuan teknologi, banyak peralatan yang
dialihkan dari bentuk manual ke bentuk otomatis. Peralatan manual mempunyai
kekurangan dalam hal kecepatan, ketepatan dan ketelitian, sehingga transformasi
kearah otomatis mampu menjadi sebuah pilihan yang tepat dan menguntungkan
dimasa yang akan datang.
Teknologi remote control melalui mikrokontroler telah banyak
dikembangkan dengan memanfaatkan berbagai media transmisi. Beberapa
diantaranya adalah remote control dengan memanfaatkan media infra merah,
gelombang radio, internet dan saluran telepon. Sistem transfer data melalui saluran
telepon memiliki keunggulan dalam hal jarak jangkauan dan kepraktisan dibanding
media lainnya.
Alat ukur dapat tersusun atas bagian digital dan analog. Ada 3 bagian utama
dalam suatu alat ukur, yaitu sensor, pengolah data dan penampil data. Alat ukur
dengan penampil digital memberikan banyak kemudahan seperti pembacaan yang
lebih teliti dan mudah dibaca karena tidak ada paralaks (Wahyunggoro, 1998).
Pengolahan data juga lebih mudah dilakukan secara digital, walaupun ada beberapa
bagian yang memang tidak bisa mengabaikan kemampuan suatu rangkaian analog.
Berdasarkan uraian diatas, upaya komprehensif untuk mempertahankan
ketersediaan energi harus segera dilaksanakan. Penemuan energi yang baru dan
terbarukan haruslah diimbangi dengan upaya pemanfaatan energi yang hemat,
efektif dan efisien. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk
mengetahui sinergitas antara komunikasi sistem DTMF (Dual Tone Multiple
Frekuensi) dengan mikrokontroler untuk memberikan informasi daya listrik Realtime
kepada konsumen listrik, sehingga pemakaian energi listrik dapat dimonitoring dan
dikontrol kapan saja dan dimana saja.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
1.2. BATASAN MASALAH
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:
1. Alat monitoring daya listrik real time untuk aplikasi pencatatan kWh secara
otomatis dari tiap beban.
2. Alat monitoring daya listrik real time mampu menerima instruksi berupa, set
batas kWh, laporan rata-rata penggunaan listrik tiap 24 jam, mematikan dan
menghidupkan, pengesetan jam secara update, serta pengecekan secara real
time penggunaan listrik oleh pelanggan.
3. Pemograman mikrokontroler ATMEGA 16 menggunakan bahasa-C.
4. IC ADE 7752 yang terdapat pada rangkaian monitoring daya listrik real time
bekerja pada kondisi yang sesuai dengan spesifikasinya, yaitu memperoleh
input tegangan DC 5 V dengan toleransi simpangan maksimum 2,5 %.
5. Komunikasi berbasis data DTMF untuk aplikasi automatisasi pengiriman data
digital dari mikrokontroler ke handphone pelanggan.
1.3. PERUMUSAN MASALAH
Perumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana cara merancang
alat monitoring daya listrik real time mampu menerima instruksi berupa, set batas
kWh, laporan rata-rata penggunaan listrik tiap 24 jam, mematikan dan
menghidupkan, pengesetan jam secara update, serta pengecekan secara real time
penggunaan listrik oleh pelanggan. Selain itu alat monitoring daya listrik real time
harus memberikan hasil pembacaan kWh dari listrik pelanggan yang mendekati nilai
pembacaan kWh meter sistem pulsa dari PLN.
1.4. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Membuat dan merancang alat monitoring daya listrik realtime untuk memberi
kemudahan dan akses pengawasan konsumsi listrik jarak jauh kepada
pelanggan yang dapat berfungsi dengan baik.
2. Mengetahui akurasi pengukuran daya listrik yang terpakai dengan alat
monitoring daya listrik real time dibandingkan dengan hasil pengukuran kWh
meter dari PLN.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
Manfaat penelitian:
1. Untuk mengembangkan ilmu pengetahuan, terutama dalam bidang
mikrokontroler dan komunikasi antar mukanya.
2. Untuk mengetahui pengaruh fungsi pembatasan kWh dari alat monitoring
daya listrik real time terhadap efisiensi penggunaan listrik oleh pelanggan.
1.5. SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB I : Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah, tujuan dan
manfaat penelitian, perumusan masalah, batasan masalah serta
sistematika penulisan.
BAB II : Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan gasifikasi
oksidasi terbatas dan teori tentang gasifikasi sekam padi.
BAB III : Metodologi penelitian, menjelaskan peralatan yang digunakan, tempat
dan pelaksanaan penelitian, langkah-langkah percobaan dan
pengambilan data.
BAB IV : Data dan analisa, menjelaskan data hasil pengujian, perhitungan data
hasil pengujian serta analisa hasil dari perhitungan.
BAB V : Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1. TINJAUAN PUSTAKA
Nurul, M., (2004) meneliti KWh meter digital untuk aplikasi automatisasi
pencatat pemakaian daya listrik apartemen. Sistem ini merupakan pengembangan
dari alat kwh meter yang sudah ada, hanya saja sistem ini mengoptimalkan
penggunaan mikrokontroler AT89C51 yang sudah umum dipasaran. Alat yang
dirancang mempergunakan komunikasi dengan sistem DTMF (Dual Tone Multiple
Frequency) dan nilai daya dan pengisian pulsa dapat dipakai menggunakan sistem
internet. Pengukuran daya listrik pada alat ini mempergunakan metoda yang sangat
sederhana, yakni mengalikan parameter tegangan dan parameter arus, tanpa
memperhitungkan faktor daya. Sistem ini belum dirancang untuk aplikasi kontrol
langsung jarak jauh.
Sutarmanto, N., (2007) meneliti sistem kendali perangkat listrik
menggunakan media Short Message Sevice (SMS). Sistem kendali dirancang dengan
menggabungkan software EPCS (Electric Pheriperal Control System) dengan
rangkaian relay pengatur catu daya yang dihubungkan melalui interkoneksi ponsel
NOKIA N5110. Sistem ini mampu mengendalikan kondisi ON/OFF output
(peralatan listrik semisal lampu) baik dengan modus manual (klik langsung atau
timer untuk otomastisasi) maupun melalui Short Message Sevice (SMS). Pada
kenyataannya sistem ini belum dapat mendeteksi kondisi listrik ketika komputer
induk padam sehingga meskipun SMS terkirim, input data dari SMS tidak dapat
diimplementasikan ke alat.
Kristanto, Y., (2009) meneliti Pengaplikasian IC ADE7752 Sebagai KWh
Meter Digital Berbasis MCS-51. KWH meter digital tersebut menggunakan
ADE7752 sebagai IC pengukuran energi dan AT89S51 sebagai mikroprosesornya,
trafo arus sebagai sensor arus, rangkaian pembagi tegangan sebagai sensor tegangan,
dan LCD sebagai penampil. KWh digital ini sesuai untuk listrik 3 phase-4 kawat
dengan konstan 100imp/KWh dan keistimewaan dari KWh meter digital ini adalah
batas listrik lebih nyata dan tidak terpengaruh oleh tipe beban, karena KWh meter
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
digital mengukur Daya (Watt), yang terdiri dari tegangan (volt) dan arus (ampere),
bukan arus saja yang diukur pada KWh meter konvensional.
Kirkup,( 2002). Alat ukur tidak bisa disebut baik jika tidak dikalibrasi
dengan referensi yang baik. Kalibrasi yang baik dilakukan dengan menentukan
referensi yang tepat. Suatu referensi harus diuji dengan membandingkan besaran-
besaran yang diukur dengan rumus yang telah baku, di samping membandingkannya
dengan beberapa referensi yang lain. Kalibrasi sangat mempengaruhi suatu
pengukuran.
Doebelin, (1983). Dalam pengukuran, mengartikan secara nyata suatu jumlah
yang diukur adalah tidak mungkin. Masalah yang kompleks akan ditemui jika
mempermasalahkan objek yang sebenarnya. Yang bisa dilakukan adalah dengan
menciptakan standar/referensi dari suatu jumlah yang diukur. Istilah “nilai
sebenarnya” diartikan sebagai nilai yang didapatkan jika jumlah yang terukur sesuai
dengan referensi yang disetujui bersama dan cukup akurat untuk tujuan dimana data
akan digunakan.
2.2. Arus Listrik
Arus merupakan perubahan kecepatan muatan terhadap waktu atau
muatan yang mengalir dalam satuan waktu dengan simbol i (dari kata Perancis :
intensite), dengan kata lain arus adalah muatan yang bergerak. Selama muatan
tersebut bergerak maka akan muncul arus tetapi ketika muatan tersebut diam maka
arus pun akan hilang. Muatan akan bergerak jika ada energi luar yang
memepengaruhinya. Muatan adalah satuan terkecil dari atom atau sub bagian dari
atom. Dimana dalam teori atom modern menyatakan atom terdiri dari partikel inti
(proton bermuatan + dan neutron bersifat netral) yang dikelilingi oleh muatan
elektron (-), normalnya atom bermuatan netral. Muatan terdiri dari dua jenis yaitu
muatan positif dan muatan negatif
Arah arus searah dengan arah muatan positif (arah arus listrik) atau
berlawanan dengan arah aliran elektron. Suatu partikel dapat menjadi muatan positif
apabila kehilangan elektron dan menjadi muatan negatif apabila menerima elektron
dari partikel lain. Coulomb adalah unit dasar dari International System of Units (SI)
yang digunakan untuk mengukur muatan listrik.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
2.3. Tegangan
Tegangan atau seringkali orang menyebut dengan beda potensial dalam
bahasa Inggris voltage adalah kerja yang dilakukan untuk menggerakkan satu
muatan (sebesar satu coulomb) pada elemen atau komponen dari satu
terminal/kutub ke terminal/kutub lainnya, atau pada kedua terminal/kutub akan
mempunyai beda potensial jika kita menggerakkan/memindahkan muatan sebesar
satu coulomb dari satu terminal ke terminal lainnya. Keterkaitan antara kerja
yang dilakukan sebenarnya adalah energi yang dikeluarkan, sehingga pengertian
diatas dapat dipersingkat bahwa tegangan adalah energi per satuan muatan.
2.4. Daya Listrik
Daya listrik ada 3 macam yaitu daya aktif, daya reaktif dan daya nyata.
2.4.1. Daya nyata
Satuan daya nyata dinyatakan dalam Watt. Daya nyata, digunakan
secara umum oleh konsumen. Daya nyata inilah yang biasanya dapat
dikonversikan dalam bentuk kerja. Rumusnya adalah (Geradino, 1992):
P = V I cos q (2.1)
dengan :
P = daya nyata (Watt)
V = tegangan (Volt)
I = arus (Ampere)
q = sudut antara tegangan dan arus (derajat)
2.4.2. Daya reaktif
Daya reaktif adalah jumlah daya yang diperlukan untuk pembentukan
medan magnet. Dari pembentukan medan magnet, maka akan terbentuk fluks
magnetik. Satuan daya reaktif dinyatakan dalam VAR dan rumusnya adalah
(Geradino, 1992) :
Q = V I sin q (2.2)
dengan :
Q = daya reaktif (VAr)
V = tegangan (Volt)
I = arus (Ampere)
q = sudut antara tegangan dan arus (derajat)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
2.4.3. Daya aktif
Daya aktif adalah penjumlahan geometris dari daya nyata dan daya
reaktif. Daya aktif merupakan daya yang diproduksi oleh perusahaan
sumberlistrik. Daya nyata ini dinyatakan dalam VA dan memiliki rumus
(Geradino, 1992):
S = V I (2.3)
dengan :
V = tegangan (Volt)
I = arus (Ampere)
Gambar 2.1 Segitiga Daya (Sangkaran, 2002)
2.4.4. Faktor Daya (cos tetha)
Faktor daya atau yang biasanya disebut cos q adalah perbandingan
antara daya aktif (Watt) dengan daya nyata (VA). Faktor daya juga dapat
definisikan yaitu merupakan cosines dari sudut beda fasa antara tegangan dan
arus dimana arus leading atau lagging terhadap tegangan.
Faktor daya = ( )( )
P WattS VA
= cos q (2.4)
Faktor daya yang baik adalah faktor daya yang bernilai bedar. Pada
teorinya, faktor daya dapat mencapai 100 %, tapi dalam kenyataannya, faktor
daya tidak mencapai 100 % tanpa adanya peralatan untuk mengkoreksi faktor
daya tersebut. Faktor daya yang tinggi sangat penting untuk keseluruhan
sistem kelistrikan. Selain dapat meningkatkan efisiensi, faktor daya yang
tinggi juga akan membuat biaya listrik menjadi lebih ekonomis dan
meningkatkan life time suatu peralatan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
Gambar 2.2 Cos q antara arus dan tegangan (Sangkaran, 2002)
2.5. Mikrokontroler ATMEGA16
2.5.1. Konstruksi Dasar ATMEGA16
Mikrokontroler AVR adalah mikrokontroler RISC 8 bit berdasarkan
aristektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel pada tahun 1996. AVR memiliki
keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain, keunggulan AVR
yaitu AVR memiliki kecepatan eksekusi program yang lebih cepat, karena
sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, lebih cepat
dibandingkan MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock untuk
mengeksekusi 1 instruksi. Mikrokontroler ATMega16 memiliki fitur yang