SEKRING OTOMATIS

SEKRING OTOMATIS

Irkhamudin Fahmi¹, Sunu Aji Pamungkas ², Samuel BETA ³

Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektronika Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275

E-mail : ¹ irkhamudinf@gmail.com, ² pamungkassunu@gmail.com,³ sambetak2@gmail.com

1.    PENDAHULUAN

Seiring dengan perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan, akhir-akhir ini bidang elektronika mengalami kemajuan yang pesat. Dengan kemajuan tersebut, membuat manusia selalu berusaha memanfaatkan teknologi yang ada untuk mempermudah kehidupannya, salah satu satunya adalah untuk membatasi arus yang mengalir sesuai keinginan. Hal ini didasari oleh keinginan mengatur kebutuhan arus listrik pada setiap titik ruangan agar terjadi effisiensi pemakaian arus listrik dan juga peralatan elektronik dapat lebih aman

Berdasarkan permasalahan diatas, maka penulis membuat Sekring Otomatis yang mana nilai batasan arus maksimal yang boleh mengalir dapat diatur sesuai keinginan tanpa terpacu dengan nilai produk pabrikan. Alat ini menggunakan kendali ARM NUC 120

2.        TINJAUAN PUSTAKA

Untuk mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan Arm.

A.                Sensor Arus Acs 712 30a

ACS712 adalah Hall effect current sensor yang presisi sebagai sensor arus AC atau DC dalam pembacaan arus didalam dunia industri, otomotif, komersil, dan sistem komunikasi. Berikut adalah rankaian dalam sensor acs712

Beberapa fitur penting dari sensor arus acs712 adalah:

1.      Jalur sinyal analog yang renah noise

2.      Bandwith naik keluaran 5 mikrodetik dalam menanggapi masukan aktif.

3.      Bandwith 50 KHZ

4.      Total error keluaran 1,5% pada TA = 25 ⁰C, dan 4% pada -40⁰C sampai 85⁰C.

5.      Operasi catu daya tunggal 5 V

6.      Sensitivitas keluaran 66mV/A

7.      Output berupa tegangan yang sebanding dengan perubahan arus

8.      Hambatan dalam sensor sebesar 1,2mohm

9.      Keluaran ratiometric diambil dari suber daya.

Gambar 1. Grafik karakteristik kerja sensor

B.                 Potensiometer

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya.

            Sebuah Potensiometer terdiri dari sebuah elemen resetif yang membentuk jalur dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya adalah Penyapu yang dipergunakan untuk menentukkan pergerakkan pada jalur elemen resistif. Pergerakan penyapu pada jalur elemen resistif inilah yang mengatur naik-turunnya nilai Resistansi sebuah potensiometer.

Gambar 2. Struktur internal, bentuk dan simbol potensiometer

C.                 Push Button

Push Button adalah perangkat / saklar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan system kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan (dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal.

. 

 Gambar 3. Bentuk Fisik Saklar Tombol

D.                ARM

ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine.

Gambar 4. Keluarga Mikroprosesor ARM

Mikroprosesor ARM mempunyai beberapa keluarga untuk menjangkau berbagai aplikasi, salah satunya adalah ARM Cortex Prosesor Embedded (ARM Cortex Embedded Processors). Prosesor-prosesor di keluarga seri CortexM telah dikembangkan khusus untuk domain mikrokontroler, dimana permintaan untuk kecepatan, determinasi waktu proses, dan manajemen interrupt bersama dengan jumlah gate silikon minimum (luas silikon yang minimum menentukan harga akhir prosesor) dan konsumsi daya yang minimum sangat diminati, seperti ARM CortexM0 yang merupakan prosesor untuk menggantikan aplikasi mikrokontroler 8/16bit dengan tipe ARM NUC120

ARM NUC120 merupakan sebuah modul mikrokontroler 32-bit berbasis ARM CortexM0.  ARM NUC 120 BOARD dilengkapi dengan program bootloader sehingga tidak membutuhkan divais programmer terpisah. NUC120 dapat beroperasi dengan kecepatan CPU sampai 48MHz. Telah dilengkapi dengan Full Speed USB 2.0 Device Controller yang sangat fleksibel dan dapat dikonfigurasi untuk berbagai aplikasi berbasis USB.

Gambar 5. DT-ARM NUC120RDBN

Spesifikasi       :

1. Berbasis NUC120RD2BN dengan Flash memory APROM sebesar 64 Kbyte, 8 Kbyte SRAM, 4 Kbyte Data Flash.
2. Memiliki kemampuan IAP (In Applicaton Programming) dan ISP (In System Programming) melalui bootloader software pada LDROM.
3. Tersedia jalur SWD (Serial Wire Debug) yang dapat digunakan untuk debugging serta programming.
4. Dapat diprogram langsung melalui jalur USB.
5. Mendukung Peripheral DMA mode.
6. Memiliki 8 channel ADC dengan resolusi 12 bit.
7. Memiliki 4 buah timer 32 bit.
8. Memiliki fungsi Watchdog dan RTC.
9. Dilengkapi dengan 4 buah hardware PWM dengan resolusi 16 bit.
10. Memiliki masing-masing 2 kanal jalur komunikasi UART, SPI, dan I²C.
11. Memiliki 1 channel I²C.
12. Tersedia antarmuka USB dan UART RS-485.
13. Terdapat sensor suhu built-in dengan range -40 - 125°C  dengan resolusi 1°C. Sensor ini memiliki gain -1.76mV/°C dan offset 720 mV pada suhu 0°C.
14. Memiliki hingga 45 jalur GPIO yang masing-masing dapat dikonfigurasi pull-up/ pull-down resistor, repeater mode, input inverter, dan open-drain mode.
15. Terdapat 22 MHz internal osilator.
16. Frekuensi osilator eksternal sebesar 12 MHz dan fitur PLL sampai dengan 48 MHz.
17. Frekuensi osilator eksternal sebesar 32.768 KHz yang dapat digunakan untuk fungsi RTC dan Low Power Mode.
18. Tersedia rangkaian reset manual.
19. Bekerja pada tegangan 3,3 – 5,5 V.
20. Dilengkapi dengan regulator 3,3 V dan 5 V dengan arus maksimum 800 mA
21. Tersedia pilihan catu daya input : catu daya eksternal 6,5 – 12 VDC (via regulator), catu daya eksternal 3,3 – 5,5 VDC (tanpa melalui regulator), atau menggunakan sumber catu daya dari jalur USB.

E.   Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

Dibawah ini adalah gambar bentuk Relay dan Simbol Relay yang sering ditemukan di Rangkaian Elektronika.

Gambar 6. Bentuk Relay

Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar)
4. Spring

Gambar 7 . Bagian-bagian Relay

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

1. Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
2. Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

F.   LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun layar komputer. Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.

Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :

1. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris. Mempunyai 192 karakter tersimpan.
2. Terdapat karakter generator terprogram.
3. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
4. Dilengkapi dengan back light.

 Gambar 8. Bentuk LCD 16x2

Pada Sekring otomatis, LCD digunakan untuk menampilkan hasil pembacaan arus aktual (output sensor ACS 712) dan arus setting ( hasil pengaturan potensiometer)

G.    LED

Light Emitting Diode atau sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan  cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.

LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).

H.     BUZZER

Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

Gambar 9. Buzzer

3.        METODOLOGI PENELITIAN

Metodologi yang digunakan pada pembuatan Proyek Arduino adalah sebagai berikut:

1.        Metode Persiapan

Berisikan tentang pemilihan materi yang akan dijadikan dasar atau literatur dalam pembuatan Sekring Otomatis .

2.        Metode Perencanaan

Menentukan rancangan sistem, alat, serta program aplikasi yang akan digunakan dalam pembuatan Sekring Otomatis.

3.        Metode Perancangan

Proses pembuatan Sekring Otomatis. Pembuatan program ARM.

4.        Pengujian Alat

Melakukan pengujian Sekring Otomatis dengan menyesuaikan pengukuran arus pada multimeter dengan alat yang dibuat

5.        Tahap Penyusunan Laporan

Menyusun laporan hasil dari pembuatan alat.

4.        PERANCANGAN ALAT

Bab ini akan dibahas tentang perancangan dan pembuatan Sekring Otomatis. Perancangan sistem ini meliputi perancangan perangkat lunak (software), dan perangkat keras (hardware).

4.1.Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronika

Adapun sistem yang digunakan adalah:

1.      ARM NUC 120

2.      Rangkaian LCD 2x16

3.      Buzzer

4.      Potentiometer

5.      PushButton

6.      Relay

7.      Rangkaian Led

8.      Modul Sensor ACS712 (Sensor Arus)

4.2.Perancangan Diagram Blok

Berikut ini adalah blok diagram Pengatur Suhu Pemanas Air:

Gambar Diagram Blok

Keterangan:

1.        Potensiometer digunakan untuk mengatur set point.

2.        Sensor arus ACS digunakan untuk memantau konsumsi arus

3.        Push Button digunakan untuk mengalirkan kembali arus listrik setelah diputus.

4.        LCD digunakan sebagai tampilan keadaan arus beban.

5.        Buzzer digunakan untuk tanda peringatan berupa suara tentang kondisi arus melebihi nilai setting

6.        LED digunakan untuk tanda peringatan berupa cahaya tentang kondisi arus melebihi nilai setting.

7.        Relay digunakan untuk memutus aliran listrik ketika arus berlebih terdeteksi.

8.        Mikro ARM digunakan sebagai pengontrol utama masukan dan luaran.

4.3.Cara Kerja Alat

Langkah awal adalah dilakukan penyettingan nilai batasan arus yang diinginkan. Setelah itu sensor akan membaca arus yang mengalir ke beban. Saat arus beban melebihi arus setting, buzzer akan menyala dan led akan menyala serta aliran listrik diputus oleh relay.

Arus akan mengalir kembali apabila arus beban berada dibawah nilai setting dan dilakukan penekanan sesaat pada push buttton.

4.4.Perancangan Perangkat Lunak

Perangkat lunak ini berfungsi untuk mengatur kinerja keseluruhan dari sistem. Perangkat lunak untuk alat ini menggunakan software Coocox IDE ARM. Untuk memberikan gambaran umum jalannya program dan memudahkan pembuatan perangkat lunak, maka dibuatlah diagram alir sebagai berikut:

                                                                Gambar Diagram Alir

5.        PENUTUP

5.1.Kesimpulan

Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat pada proyek ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:

1.      ARM dapat memudahkan kita dalam kehidupan sehari-hari terutama untuk instrumentasi sebagai mikrokontroler yang canggih.

2.      Sensor ACS712 dapat digunakan untuk membaca arus listrik

3.      Cara kerja alat adalah Ketika arus melebihi Yang telah Disetting, maka LED akan berkedip, busser akan ON, dan relay akan On. Dan akan kembali mengalirkan listrik apabila arus dibawah nilai setting dan dilakukan penekanan sesaat push button.

4.      Sistem menggunakan tampilan LCD. Baris pertama berisi nilai arus setting makasimal , sedangkan baris kedua berisi Arus yang dibaca sensor.

REFERENSI

[1]http://ilmubawang.blogspot.co.id/2011/04/sensor-arus-efek-hall-acs721-hall.html

[2]https://id.wikipedia.org

[3]http://teknikelektronika.com/pengertian-relay-fungsi-relay/

[3]Manual DT-ARM NUC120 Board.pdf

BIODATA PENULIS

Nama penulis Irkhamudin Fahmi. Penulis dilahirkan di kabupaten Pemalang 15 mei 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Pertiwi Kedungbanjar, SDN 02 Kedungbanjar, SMP Negeri 6 Taman, dan SMKN 1 Ampelgading.Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.14.1.15. Apabila ada kritik dan saran yang membangun serta apabila terdapat beberapa pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi
Irkhamudinf@gmail.com

Nama penulis: Sunu Aji Pamungkas. Penulis dilahirkan di Gobogan, 28 Juli 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 1 Mangunsari, SMPN 1 Tegowanu, dan SMAN 1 Gubug. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.14.1.18. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui email: pamungkassunu@gmail.com.

LAMPIRAN

1. DOWNLOAD Jurnal

2. DOWNLOAD Laporan

3. DOWNLOAD Presentasi.PPT

4. DOWNLOAD Diagram Pengawatan

5. DOWNLOAD Pustaka LCD

6. DOWNLOAD Data Sheet ACS712
7. DOWNLOAD Program Utama atau lihat.pdf di sini
8. DOWNLOAD Panduan Penggunaan ARM
9. DOWNLOAD Gambar Rangkaian
10. DOWNLOAD File Lengkap.rar di sini