Home » Elektro » Pendidikan » SENSOR ARUS DENGAN PRINSIP PEMBAGI TEGANGAN MELALUI KOMUNIKASI SERIAL

SENSOR ARUS DENGAN PRINSIP PEMBAGI TEGANGAN MELALUI KOMUNIKASI SERIAL

in , - on 11.41 - No comments
SENSOR ARUS DENGAN PRINSIP PEMBAGI TEGANGAN MELALUI KOMUNIKASI SERIAL
Yuli Nurhidayah (109534429327), Arif Mafatia Karim (109534429326), Setyo Joko Permadi (209534429163). Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Malang

ABSTRAK
Sensor arus dengan prinsip pembagi tegangan melalui komunikasi serial dirancang dengan sensor arus dengan hasil pembacaan sensor arus tersebut diolah menggunakan ADC mikrokontroler ATMega8. Setelah dari ADC kemudian masuk kedalam IC Max 232 yang kemudian melalui USB to serial untuk dihubungkan dengan PC grafik hasil pembacaan sensor arus tersebut  ditampilkan melalui komputer dengan memanfaatkan aplikasi Borland Delphi
Kata kunci : ATMega 8, Sensor, USB to serial, Borland Delphi.

A.  TUJUAN
1.    Mahasiswa mampu menggunakan mengantarmukakan serial port PC
dengan mikrokontroller.
2.    Mahasiswa mampu membuat aplikasi menggunakan Borland Delphi
untuk komunikasi serial.
3.    Mahasiswa mampu membuat sensor arus dengan pembagi tegangan melalui komunikasi serial.

B.  DASAR TEORI
1.    Sensor Arus Dengan Prinsip Pembagi Tegangan Melalui Komunikasi Serial
Sensor Arus Dengan Prinsip Pembagi Tegangan Melalui Komunikasi Serial adalah alat yang menampilkan grafik outputan pembacaan sensor arus. Dari pembacaan sensor arus kemudian alat ini dengan memanfaatkan aplikasi program Delphi pada PC kemudian grafik hasil pembacaan sensor tersebut ditampilkan. Grafik akan berubah dengan mengubah nilai tegangan.

2.    Mikrokontroller ATMega8
Gambar 1. ATmega8

Mikrokontroler ATMega8 merupakan suatu mikrokontroller keluarga AVR yang memiliki performa yang tinggi namun memiliki konsumsi daya listrik yang relatif rendah.  Di dalam mikrokontroler ATMega8 telah terdapat Analog To Digital Converter (ADC) internal yang memiliki resolusi 10 bit, sehingga kita tidak perlu menambahkan ADC eksternal ke dalam rangkaian. ADC internal berfungsi untuk mengubah input tegangan menjadi bilangan digital.  Untuk mengaktifkan ADC internal, pin AREF harus diberi tegangan referensi sebesar 3,3 volt atau 5 volt.
Gambar2. Konfigurasi Pin ATMega8
3.    Sensor Arus
Sensor arus dengan memanfaatkan rangkaian pembagi tegangan, outputan pembagi tegangan tersebut diolah dengan menggunakan ATmega melalui program AVR dengan rumus I = V/R. Sehingga pembacaan berupa arus. Perubahan arus dapat dilihat sesuai pada tampilan yang ada pada grafik.
4.    IC Max 232
Gambar 3. IC MAX 232

Jika peralatan yang digunakan menggunakan logika TTL, maka sinyal port serial harus dikonversikan terlebih dahulu ke pulsa TTL sebelum digunakan begitu juga sebaliknya. Converter yang paling mudah digunakan ialah MAX232. Di dalam IC ini terdapat charge pump yang akan membangkitkan tegangan +10 Volt dan -10 Volt dari sumber +5 Volt tunggal. Dalam IC DIP (Dual Inline Package) 16 pin ini terdapat 2 buah transmitter dan 2 buah receiver.
5.    Kapasitor

Gambar 4. Capasitor
Kapasitor  adalah  komponen  elektronika  yang dapat menyimpan muatan listrik. untuk level tegangan tertentu. Selain kapasitansi  juga  tak  kalah  pentingnya  yaitu  tegangan kerja dan temperatur kerja. Tegangan kerja adalah tegangan maksimum yang  diijinkan  sehingga  kapasitor  masih  dapat  bekerja  dengan  baik. Sedangkan temperatur kerja yaitu batasan temperatur dimana kapasitor masih bisa bekerja dengan optimal. Selain itu capasitor juga dapat digunakan sebagai filter atau memperbaiki noise pada suatu sinyal.
6.    Filter
Filter adalah suatu rangkaian yang dipergunakan untuk membuang tegangan output pada frekuensi tertentu. Untuk merancang filetr dapat digunakan komponen pasif (R, L,C) dan komponen aktif (op-amp, transistor). Dengan demikian filter dapat dikelompokkan menjadi filetr pasif dan filter aktif. Pada dasarnya filter dapat dikelompokkan berdasarkan respon (tanggapan) frekuensinya menjadi 4 jenis, yaitu:
a.    Filter lolos rendah/ Low Pass Filter,
b.    Filter lolos tinggi/ High Pass Filter,
c.    Filter lolos rentang/ band Pass Filter,
Untuk membuat filter seringkali dihindari penggunaan inductor, terutama karena ukuranya yang besar. Sehingga filetr pasif hanya memanfaatkan komponen R dan C saja.

C.  ALAT DAN BAHAN
1.      ATmega 8
2.      IC Max 232                              
3.      Kapasitor 1 µF             
4.      Soket IC 28 pin                      
5.      Kristal 12 MHz                      
6.      Kapasitor 33 pF                     
7.      PCB                 
8.      Resistor  10  kΩ                                   
9.      Soket IC 14 Pin                       
10.  Diode IN 4001
11.  Push Button
12.  Conector DB 9
13.  Dioda Zener 5V                                   
14.  LED   
15.  Diplak isi 6, 2, dan 4
16.  Resistor 10Ω
17.  Resistor 100Ω
18.  Kapasitor Elco 10 µF/16 V
19.  Kapasitor Elco 100 µF/16 V
           
D.  HASIL
1.    Blog Diagram

Gambar 5. Blog Diagram

2.    Prinsip Kerja Alat
a.    Sensor arus terdiri dari rangkaian pembagi tegangan. Dari rangkian pembagi tegangan tersebut masuk ke ADC MK.
b.    ADC MK, di dalam ADC MK tegangan dari output rangkian pembagi tegangan diproses dengan menggunakan listing program pada AVR    sehingga output dari MK berupa hasil pembacaan arus.
c.    Max 232, data dari MK kemudian diproses menggunakan IC max 232 yang fungsinya sebagai rangkian yang menjembatani antar MK dengan USB to serial tegangan yang dibangkitkan dari IC max 232 tersebut sebesar – 10 V sampai + 10 V.
d.   USB to serial, dari Max 232 data yang dihasilkan diolah menggunakan USB to serial untuk selanjutnya digunakan sebagai masukan program Delphi.
e.    PC, merupakan media penampil yang didalamnya menggunakan aplikasi program Delphi yang difungsikan sebagai penampil grafik


3.    Gambar Alat

Gambar 6. Gambar Alat

4.    Gambar Rangkaian

Gambar 7. Skema Rangkaian
(Sumber: Ilham Ari Elabaith Zaeni, S.T)

5.    Skrip Program Pada AVR
AVR digunakan untuk memberikan program pada ATmega8. Dalam program tersebut digunakan untuk menampilkan pembacaan arus.
// Declare your global variables here
float V;
float I;
float R;
while (1)
      {
       read_adc(0);
       V=read_adc(0);
       R=10;
       I=V/R;
       printf("%d",(int)I);
       delay_ms(250);
     
};
}

6.    Prosedur Pembuatan Tampilan Grafik Pada Borland Delphi (Sumber: Ilham Ari Elabaith Zaeni, S.T)
a.    Membuat program seperti berikut :
 
Gambar 8. Tampilan Rancangan Software
b.      Masukkan komponen berikut
Form
Nama Komponen
Group
Form1
Label1
Standard

Label2
Standard

Label3
Standard

Label4
Standard

Button1
Standard

Button2
Standard

Mainmenu
Standard

Chart
Additional

Timer
System

Opendialog
Dialog

Savedialog
Dialog

Comport
Cportlib
Form2
F1Book
activeX

c.       Membuat menu dengan cara double click pada komponen Mainmenu kemudian masukkan menu berikut ini .

Gambar 9. Tampilan Rancangan Main menu

d.      Komponen/Objek yang digunakan dan pengaturan propertiesnya adalah :

Nama Komponen
Properti
Nilai Properti
Label1
caption
Arus
Label2
caption
0
Button1
caption
Start
Button2
caption
Stop
Chart
serieslist
tambahkan series1 (klik tombol add)
Timer
interval
100

enable
FALSE

e.         Masukkan perintah-perintah pada kejadian/event disetiap komponen di bawah ini.
Nama Komponen
Event
Perintah
Form1
oncreate
 procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
  ShellExecute(Handle, 'open', PAnsiChar('regsvr32.exe'), PAnsiChar('/s VCF132.OCX'), nil, SW_HIDE);
end;
File ==> Open
onClick
 procedure TForm1.Open1Click(Sender: TObject);
var ftype:  smallint;
begin
  OpenDialog1.InitialDir :=ExtractFilePath(Application.ExeName);
  if OpenDialog1.Execute then
  begin
    form2.f1book1.Read(opendialog1.FileName,ftype);
    form2.Visible:=true;
  end;
  i:=1;
  while form2.F1Book1.TextRC[i,1]<>'' do
  begin
    keluaran:=strtofloat(form2.F1Book1.TextRC[i,1]);
    series1.AddXY(i,keluaran,'',clTeeColor);
    i:=i+1;
  end;
end;
File ==> Save
onClick
 procedure TForm1.Save1Click(Sender: TObject);
begin
  SaveDialog1.InitialDir :=ExtractFilePath(Application.ExeName); 
if savedialog1.Execute then
  begin
    form2.F1Book1.Write(savedialog1.FileName,1);
  end;
end;
File ==> Exit
onClick
 procedure TForm1.Exit1Click(Sender: TObject);
begin
  comport1.Close;
  close;
end;
Setting
onClick
 procedure TForm1.Setting1Click(Sender: TObject);
begin
  comport1.ShowSetupDialog;
end;
Timer1
ontimer
 procedure TForm1.Timer1Timer(Sender: TObject);
begin
  comport1.WriteStr('A');
end;
Button1
onClick
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
begin
  comport1.Open;
  timer1.Enabled:=true;
  i:=1;
end;
Button2
onClick
procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
begin
  timer1.Enabled:=false;
end;
Comport1
onRxchar
 procedure TForm1.ComPort1RxChar(Sender: TObject; Count: Integer);
var str5: string;
var teg: real;
begin
comport1.ReadStr(str5,count);
label2.Caption:='';
label2.Caption:=str5;
teg:=strtoint(label2.Caption)*5/255;
label4.Caption:=floattostr(teg);
series1.AddXY(i,teg,'',clTeeColor);
form2.F1Book1.TextRC[i,1]:=Label4.Caption;
i:=i+1;
end;


7.    Prosedur Kerja Alat
a.    Meng-compile program pada AVR kemudian mendownloadnya ke dalam ATmega8 dengan menggunakan downloader dengan cara tekan shift F9 kemudian enter, tampak seperti pada gambar berikut.




                                                                                     











Gambar 10. Tampilan Pada CodeAVR














Gambar 11. Tampilan Compiler

b.    Langkah selanjutnya adalah alat diberi sumber positif dan negative dengan menggunakan power supply.
c.    Setelah itu membuka file.exe program Delphi yang terletak pada folder tempat program Delphi yang digunakan sebagai penampil grafik disimpan dengan cara klik dua kali.
d.   Stelah file.exe tersebut dibuka maka akan muncul gamaba berikut.
Gambar 12. Tampilan File.exe
e.    Setelah itu untuk memulainya terlebih dahulu melakukan setting Com Port terlebih dahulu dengan cara:
1)   Klik menu setting yang ada pada pojok kiri atas, setelah itu akan muncul kotak dialog kemudian isikan Port sesuai dengan letak port USB tersambung ( berbeda-beda untuk tiap computer) dalam computer yang digunakan untuk alat ini menggunakan port 20
Gambar 13. Gambar Kotak Dialog Setting Port Serial
2)   Setelah port diisi, untuk pilihan yang lain tidak perlu diubah karena sudah sesuai, kemudian klik OK.
f.     Sesudah menyetting Port kemudian tekan start, maka grafik hasil pembacaan arus akan terlihat.
Gambar 14. Hasil Pembacaan Arus

g.    Kemudian lakukan pengubahan nilai tegangan pada power supply, maka grafiknya akan berubah.
Gambar 14. Hasil Pembacaan Arus Ketika Nilai Tegangan Diubag

8.    Data Percobaan
No
Tegangan
Arus Tampilan
Arus Hitungan
1
5 V
0.058 A
0.07 A
2
4 V
0.058 A
0.06 A
3
3 V
0.039 A
0.04 A
4
2 V
0.02 A
0.03 A
5
1 V
0.00 A
0.01 A


13.    Kesimpulan
Dari alat yang sudah dibuat diambil kesimpulan:
a.    Arus dapat ditampilkan dalam bentuk grafik dengan memanfaatkan aplikasi dari Borland Delphi
b.    Dari percobaan dengan cara melakukan pengubahan pada nilai tegangan didapatkan bahwa arus yang terbaca mengalami selisih antara hasil perhitungan dengan data yang ditampilkan, hanya nilai-nilai dengan level tegangan tertentu yang dapat dilihat perubahanya, semisal data dengan tegangan 3V kemudian diubah menjadi 3,5 V arus yang ditampilkan tidak berbeda nilainya, begitu juga ketika tegangan 1 V maka arus yang ditampilkan menjadi 0 seharusnya 0.01. Dapat dilihat bahwa arus yang ditampilkan dengan perubahan nilai yang kecil maka tidak dapat terbaca.

c.    Semakin besar nilai kapasitor yang digunakan sebagai filter maka tampilan grafik menjadi semakin baik (tanpa ripel).
Label: ,