BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Sistem Proteksi Tenaga Listrik

Proteksi dibutuhkan untuk melindungi setiap elemen dari sistem serta

mengamankan secepat mungkin dari gangguan yang sedang terjadi, sebab

gangguan dapat membahayakan sistem, antara lain menyebabkan jatuhnya

generator-generator dalam sistem. Bagi pihak konsumen akibatnya adalah

terganggunya kerja dari alat-alat listrik, terutama di dalam industri yang

mengakibatkan terganggunya proses produksi.

Skema proteksi harus cocok dan sesuai dengan semua peralatan proteksi

yang terpasang pada sistem itu. Pemutusan dari bagian-bagian yang terganggu

harus seselektif mungkin, jadi proses pengamanan ganguan hanya dibatasi pada

komponen yang mengalami ganggu saja. Jadi proteksi harus sensitif, artinya harus

dapat mendeteksi suatu kesalahan secara pasti. Untuk semua keadaaan operasi

dari sistem, peralatan proteksi harus dapat bekerja secara cepat dan dapat

diandalkan serta dapat dipercaya.

Tujuan utama dari proteksi adalah membatasi pengaruh-pengaruh akibat

terjadinya gangguan, memadamkan gangguan serta mengisolir bagian-bagian

yang terganggu tersebut tanpa menggangu bagian bagian yang lain.

2.1.1 Fungsi Pengaman

Pengaman di dalam sistem tenaga listrik adalah untuk mengamankan

peralatan pada sistem tenaga listrik sehingga kerugian yang diakibatkan karena

5

6

adanya gangguan dapat dihindari atau dikurangi menjadi sekecil mungkin, dengan

cara :

a. Mendeteksi adanya gangguan

b. Melepaskan atau memisahkan bagian sistem yang mengalami gangguan,

dilakukan oleh seperangkat alat berikut :

1) Rele

2) Trafo arus atau Current Transformator (CT)

3) Trafo tegangan atau Potential Transformator (PT)

4) Pemutus tenaga (PMT)

5) Sistem sumber tenaga listrik DC

6) Sistem Pengawatan

Semuanya harus bekerja dengan baik dan terintegrasi, jika salah satu

peralatan tersebut gagal bekerja maka sistem proteksi akan gagal bekerja.

Pengaman yang benar yaitu jika semua komponen pengaman dapat bekerja sesuai

dengan fungsinya masing-masing.

Dalam keadaan normal atau tidak ada ganggguan, pengaman tidak bekerja,

tetapi suatu saat ada gangguan maka pengaman harus bekerja dan tidak boleh

gagal maka agar proteksi dapat bekerja dengan baik, komponen-komponen

pengaman perlu secara berkala harus diadakan pemeliharaan dan pengujian

peralata tersebut.

2.1.2 Zona Pengamanan

Pengamanan sistem tenaga listrik biasanya dikelompokkan pada bagian

sistem yang diamankan zona pengaman / proteksi. Zona pengaman dimaksudkan

7

sebagai daerah yang menjadi tanggung jawab suatu pola pengamanan.

Pola pengamanan adalah suatu sistem pengamanan yang melindunagi

peralatan dari keadaan tidak normal dari suatu sistem tenaga listrik. Setiap zona

memiliki pola pengamanan tertentu dan setiap pola mempunyai sistem tertentu,

misalnya pola pengamanan pada transformator tidak sama dengan pola

pengamanan pada transmisi / generator / busbar.

Pembagian zona pengamanan secara garis besar meliputi sistem zona

pembangkit, zona busbar, zona transformator tenaga dan zona transmisi. Zona-

zona pengamanan tersebut dirancang sedemikian rupa sehingga tumpang tindih

(over lap) untuk zona yang berdekatan seperti ditunjukkan oleh gambar 2.1 hal ini

dimaksudkan agar tidak ada satu titik pun dalam sistem tenaga listrik yang tidak

mempunyai sistem pengaman.

Gambar 2.1 Zona Pengamanan

8

2.2 Dasar Rele Proteksi

Penggunaan pengaman pemutus daya untuk kerja otomatis perlu dilengkapi

dengan peralatan tambahan yang dapat mendeteksi perubahan keadaan yang

terjadi pada rangkaian. Peralatan tersebut berupa gulungan yang diberi daya dari

sumber DC melalui saklar yang dioperasikan dengan peralatan khusus yang

disebut rele. Rele merupakan suatu peralatan yang dilengkapi dengan kontak-

kontak yang mampu merubah rangkaian lain.

Rele proteksi merupakan komponen yang sangat penting bagi sistem

pengaman tenaga listrik. Fungsinya adalah pemberi sinyal atau perintah trip

kepada PMT (pemutus tenaga). Diagram blok fungsi kerja rele ditunjukan pada

gambar 2.2

Gambar 2.2 Diagram blok fungsi rele

Gangguan yang terjadi pada sistem tenaga listrik akan dirasakan oleh rele

dengan bantuan trafo arus, kemudian rele memberi sinyal printah trip kepada

PMT sehingga rangkaian menjadi terputus. Dalam merasakan adanya gangguan,

rele pengaman dibantu oleh trafo arus (CT) sebagai alat penurun arus berharga

besar pada sisi primernya menjadi arus yang lebih kecil pada sisi sekundernya

sesuai dengan rasio trafo arus (CT). Diagram rangkaian cara kerja rele dalam

mengamankan gangguan ditunjukkan pada gambar 2.3

9

Gambar 2.3 Diagram hubungan ct, rele arus lebih dan cb dalam pengamanan

jaringan tenaga listrik

Cara kerja rangkaian :

Dalam keadaan normal arus beban sama dengan In maka arus yang

mengalir pada rele sama dengan In tentunya arus tersebut tidak cukup mampu

untuk menutup kontak rele. Jika pada saluran beban mengalami ganggguan, maka

In akan menjadi besar dan jika harga tersebut telah melampaui nilai setting arus,

maka rele akan bekerja menutup kontaknya sehingga arus DC dari baterai akan

mengalir menuju triping coil CB dan kemudian CB trip.

Karena peranan yang sangat penting dalam mengamankan gangguan,

maka rele proteksi harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :

a) Selektif (selective)

Rele proteksi harus selektif atau cermat dalam memilih gangguan yang menjadi

tanggung jawabnya dan bekerja pada daerah yang terganggu saja.

b) Dapat diandalkan (reliable)

Rele harus bekerja / tidak boleh gagal saat terjadi gangguan, maka rele dapat

dikatakan baik bila keandalannya kurang lebih 90%, yaitu jumlah rele yang

10

bekarja terhadap jumlah gangguan yang terjadi.

c) Cepat

Saat terjadi gangguan sampai pelepasan PMT harus dilakukan dengan cepat

agar gangguan tidak meluas sehingga kerugian dapat ditekan sekecil mungkin.

d) Peka (sensitive)

Rele dapat dikatakan peka apabila dapat bekerja dengan masukan (input) dari

besaran yang dideteksi sekecil mungkin, sehingga rele dapat bekerja pada awal

terjadinya gangguan.

e) Ekonomis

Pemasangan rele proteksi harus dipertimbangkan harga peralatan yang

diamankan yaitu suatu peralatan yang mahal akan memperoleh pengamanan

yang lebih komplit.

2.3 Karakteristik Rele Arus Lebih (Over Current Relay)

Rele arus lebih adalah suatu rele yang bekerjanya berdasarkan adanya

kenaikan arus yang melebihi suatu nilai pengaman tertentu dalam jangka waktu

tertentu, sehingga rele ini dapat dipakai sebagai pola pengamanan arus lebih.

Fungsi dan kelebihan dari rele arus lebih ini, diantara lain yaitu :

1. Sederhana dan murah.

2. Mudah penyetelannya.

3. Merupakan rele pengaman utama dan cadangan.

4. Mengamankan gangguan hubung singkat antar fasa maupun hubung singkat

satu fasa ke tanah dan dalam beberapa hal dapat digunakan sebagai pengaman

beban lebih.

11

5. Pengaman utama pada jaringan distribusi dan subtransmisi yang radial.

6. Pengaman cadangan untuk generator, trafo tenaga dan saluran transmisi.

2.3.1 Rele Arus Lebih Seketika (Instantaneous)

Rele arus lebih dengan karakteristik waktu kerja seketika (instaneous)

adalah jika jangka waktu rele mulai pick up sampai selesainya kerja rele

membutuhkan waktu yang sangat singkat dan tidak dipengaruhi oleh besar

kecilnya nilai arus gangguan yang terjadi.

Rele dengan karakteristik ini umumnya tidak dapat berdiri sendiri

melainkan dikombinasikan dengan rele arus lebih tunda waktu tertentu (definite

time) untuk mempermudah pola koordinasi dengan peralatan pengaman lainya dan

hanya pada beberapa kondisi tertentu rele ini berdiri sendiri.

Diagram garis tunggal dan karakteristik seketika ditunjukan pada gambar

2.4 dan 2.5

Gambar 2.4 Diagram garis tunggal Gambar 2.5 Grafik arus terhadapKarakteristik Instan waktu karakteristik instan

2.3.2 Rele Arus Lebih Tunda Waktu Tertentu (Definite Time)

Rele arus lebih tunda waktu tertentu (definite time) adalah jika jangka waktu

rele mulai pick up sampai selesainya kerja rele diperpanjang dengan nilai waktu

12

tertentu dan tidak tergantung dari besar nilai arus gangguan yang menggerakkan.

Diagram tunggal dan karakteristik rele arus lebih tunda waktu tertentu

ditunjukkan pada gambar 2.6 dan 2.7 berikut ini.

Gambar 2.6 Diagram garis tunggal Gambar 2.7 Grafik arus karakteristik definite terhadap waktu karakteristik definite

2.3.3 Rele Arus Lebih Tunda Waktu Berbanding Terbalik (Inverse Time

OCR)

Rele arus lebih tunda waktu berbanding terbalik (Inverse Time) adalah jika

jangka waktu rele pick up sampai selesai kerja rele diperpanjang dengan nilai

waktu pemutusanya berbanding terbalik dengan besar nilai arus gangguan yang

menggerakan rele.

Diagram tunggal dan karakteristik rele inverse ditunjukan pada gambar 2.8

dan 2.9 berikut ini :

Gambar 2.8 Diagram garis tunggal Gambar 2.9 Grafik arus terhadap karakteristik inverse waktu karakteristik inverse

13

Karakteristik rele arus lebih inverse ada 4 (empat) macam yaitu :

1. Normal Inverse / Standar Inverse (NI/SI)

2. Very Inverse (VI)

3. Extremely Inverse (EI)

4. Long Time Inverse (LTI)

Berikut adalah grafik karakteristik rele arus lebih inverse dalam satu grafik

yang ditunjukan gambar 2.10 berikut.

Gambar 2.10 Karakteristik rele arus lebih inverse

2.3.4 Rele Arus Lebih Tunda Waktu Terbalik Minimum ( Inverse Definite

Minimum Time / IDMT)

Rele arus lebih tunda waktu minimum adalah rele arus lebih yang memiliki

karakteristik penggabungan dari dua karakter rele yang terdapat pada penjelasan

sebelumnya, yaitu rele arus lebih dengan karakteristik tunda waktu berbanding

terbalik (Inverse Time) dan rele arus lebih tunda waktu tertentu (definite time)

dimana kedua karakteristik tersebut menyeleksi arus gangguan yang berbeda.

Ketika rele IDMT membaca gangguan arus lebih dengan nilai arus ganguan

yang kecil maka karakteristik tunda waktu berbanding terbalik (Inverse Time)

Kketerangan :

1. Normal

Inverse

2. Very

Inverse

(VI)

14

akan mengamankan arus gangguan tersebut, dan jika rele IDMT membaca

gangguan arus lebih dengan nilai yang sangat besar maka tunda waktu tertentu

(definite time).

Gambar 2.11 Diagram tunggal Gambar 2.12 Grafik Arus terhadap Karakteristik IDTM Waktu Karakteristik IDTM

2.4 Cara Penyambungan Rele Arus Lebih (OCR)

2.4.1 Gangguan Hubung Singkat antar Fasa

Cara penyambungan OCR untuk mengamankan gangguan antar fasa (2 fasa)

dan 3 fasa dapat digunakan tiga buah rele atau 2 buah rele arus lebih, dengan

sistem sambungan seperti ditunjukkan pada gambar 2.13 dan 2.14 dibawah ini.

Gambar 2.13 Diagram garis tunggal penyambungan 3 buah OCR pada

15

jaringan tiga fasa

Gambar 2.14 Diagram garis tunggal penyambungan 3 buah OCR pada

jaringan tiga fasa

Dari kedua gambar diatas, gambar 2.14 lebih sering digunakan karena

investasi pengadaan rele yang lebih murah dari pada gambar 2.13 dengan fungsi

yang sama. Pengaman arus lebih dengan menggunakan 2 rele sudah cukup untuk

mengatasi gangguan 3 fasa maupun 2 fasa. Jika terjadi ganggguan 3 fasa maka

kedua-duanya bekerja, jika gangguan 2 fasa maka salah satu atau kedua-duanya

akan bekerja. Misalnya :

a. Jika fasa terganggu adalah R dengan S maka OCR yang bekerja adalah fasa R

b. Jika fasa terganggu adalah S dengan T maka OCR yang bekerja adalah fasa T

c. Jika fasa terganggu adalah R dengan T maka kedua OCR bekerja

Pengamanan arus lebih dengan tiga buah rele jelas lebih sempurna, karena

setiap gangguan antara fasa lebih dari satu rele yang bekerja, sehingga bila satu

rele gagal berkerja rele lainnya masih dapat bekerja dengan demikian

keandalannya dapat dijamin. Tetapi biaya investasi lebih mahal.

2.4.2 Gangguan Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah (Ground Fault Relay)

16

Pada dasarnya rele gangguan tanah adalah rele arus lebih yang dipergunakan

untuk mengamankan gangguan ketanah yaitu satu fasa atau dua fasa ke tanah.

Rele ini akan efektif apabila digunakan pada sistem tenaga listrik dengan

pentanahan netral langsung atau pentanahan netral dengan tahanan rendah. Cara

penyambungan rele gangguan tanah ditunjukan pada gambar dibawah berikut.

Gambar 2.15 Penyambungan Rele Gangguan Tanah

2.5 OCR tipe mk233A

17

Gambar 2.16 OCR tipe mk233A

OCR (Over Current Relay) atau rele hubung singkat dengan tipe mk233A

ini adalah mikroprosesor yang berbasis rele hubung singkat menurut angka. OCR

ini menggunakan dasar pengukuran frekuensi arus untuk pemutusan arus

harmonik yang unggul. Elemen yang di set tinggi (high-set) bisa di nonaktifkan

oleh pengguna. Karakteristik arus waktu dari elemen yang di-set rendah (low-set)

adalah waktu tunda tertentu (definite time) atau lima kurva IDMT yang dapat

dipilih. Elemen yang di set tinggi (high-set) adalah waktu tunda tertentu (definite

time) atau rele pemutusan instan. Layar panel dengan tampilan 4-digit pada

MK233A menyajikan arus terbaru yang dimuat, merekam arus hubung singkat

untuk pemutusan (trip) yang terakhir, dan semua pengaturan dari rele.

Berikut adalah spesifikasi dari OCR tipe MK233A.

a. Penjelasan Singkat Komponen OCR tipe MK233A

18

Gambar 2.17 Komponen dari OCR tipe MK233A

Keterangan :

a) Indikator Catu daya bantu Simbol

b) Indikator set rendah status awal/trip IL1 – arus L1

c) Indikator set tinggi status awal/trip IL2 – arus L2

d) Tombol kebawah IL3 – arus L3

e) Tombol keatas I> – Set rendah

f) Tombol Reset kt> - pengali waktu set rendah/waktu tunda

g) Tombol test I>> - Set tinggi

h) Indikator DP t>> - Set tinggi waktu tunda

i) Indikator fungsi (FUNCTION) SW – Soft switch

j) Indikator DATA

b. Lampu Indikator

Lampu indikator ini menampilkan status dari system, berikut keterangannya:

Tabel 2.1 Status sistem yang ditunjukan oleh lampu indikator

19

IndikatorStatus

Aux I> I>> FUNC DT

0 0 0 0 0 Tidak ada catu daya bantu

1 0 0 X X Kondisi normal, tidak trip

1 1 0 X XSet rendah pemicu arus lebih, penghitung

waktu tunda dimulai.

1 0 1 X XSet tinggi pemicu arus lebih, penghitung

waktu tunda dimulai.

1 B 0 B B

Pemutusan Set rindah,

FUNC LED mengindikasikan sumber trip,

DT LED menampilkan angka pemutusan

(trip).

1 0 B B B

Pemutusan Set tinggi,

FUNC LED mengindikasikan sumber trip,

DT LED menampilkan angka pemutusan

(trip).

1 X X B 1 Mode pemrograman

Keterangan:1 = ON 0 = OFF X = don’t care, tidak berkedip

B = Berkedip DT = DATA FUNC = FUNGSI

Tabel 2.2 Kode FUNGSI

Indikator

FUNGSI DP DATA

1 Off L1 arus beban

2 Off L2 arus beban

20

3 Off L3 arus beban

1 Berkedip L1 arus pemutusan sebelumnya

2 Berkedip L2 arus pemutusan sebelumnya

3 Berkedip L3 arus pemutusan sebelumnya

4 Off Set rendah arus setting

5 Off Pengali waktu /pengaturan waktu tunda

6 Off Set tinggi arus setting

7 Off Set tinggi pengaturan waktu tunda

8 Off Pengaturan Soft switch

Catatan: saat kondisi operasi normal, display 4 digit dalam keadaan mati (off).

Ketika tombol RESET ditekan, display 4 digit akan menyala. Layar akan

berganti secara otomatis setelah 6 menit jika setelah itu tidak ada tombol yang

ditekan.

c. Pengoperasian Tombol Tekan

1) Tes pemutusan: tekan tombol “TEST” untuk mensimulasi sebuah

kondisi pemutusan.

2) Reset pemutusan: tekan tombol “RESET” untuk mereset rele ketika

terjadi pemutusan.

3) Melihat pengaturan

Ketika rele tidak dalam kondisi trip, menekan tombol “RESET” akan

memindahkan ke beberapa fungsi lain.

21

Gambar 2.18 Urutan perpindahan fungsi

d. Kontak Output

MK233A mempunyai 2 set kontak output, yaitu:

1) KONTAK R1 – terhubung ke sinyal pemutusan (trip).

2) KONTAK R2 – terhubung ke sinyal pemutusan atau penyalaan.

Kontak output bisa diprogram menjadi tipe auto reset atau tipe manual

reset.

Untuk tipe auto reset, kontaknya tetap aktif sampai arus hubung

singkatnya dihilangkan.

Untuk tipe manual riset, kontaknya tetap aktif meskipun arus hubung

singkat telah hilang.

e. Soft Switches

MK233A menggabungkan 4 soft switch untuk konfigurasi system. Saat

digit fungsi menampilkan angka “8”, rele berada pada mode pengaturan

soft switches.

Gambar 2.19 Tampilan soft switch

Tabel 2.3 Pengaturan Soft Switches

SW SVL Konfigurasi Sistem

1 00

01

Kontak R1 terhubung ke sinyal pemutusan tipe auto reset

Kontak R1 terhubung ke sinyal pemutusan tipe manual reset

2 00 Kontak R2 terhubung ke sinyal pemutusan tipe auto reset

22

01

10

11

Kontak R2 terhubung ke sinyal pemutusan tipe manual reset

Kontak R2 terhubung ke sinyal tipe auto reset

Kontak R2 terhubung ke sinyal tipe manual riset

3 00

01

02

03

04

05

Set rendah kurva 3/10 normal inverse

Set rendah kurva 1,3/10 normal inverse

Set rendah kurva long time inverse

Set rendah kurva very inverse

Set rendah kurva extremely inverse

Set rendah tunda waktu tertentu (definite time)

4 00

01

Set tinggi ditiadakan

Set tinggi ditiadakan

f. Diagram Hubung

1) Rele Hubung Singkat

Gambar 2.20 Diagram hubung OCR

2) Rele Hubung Singkat dan Rele Gangguan Tanah (3 fasa 4 jaringan

system)

23

Gambar 2.21 Diagram Hubung OCR dan GFR

g. Dimensi OCR tipe MK233A

Gambar 2.22 Dimensi OCR tipe MK233A

2.6 Human Machine Interface (HMI)

Human Machine Interface (HMI) atau sering juga disebut dengan Man

Machine Interface (MMI) adalah software yang digunakan untuk memonitor dan

mengontrol mesin atau proses di suatu pabrik. Dalam dunia otomasi industri, HMI

di-instal pada komputer desktop, sebelum menggunakannya harus membuat

aplikasi (project) terlebih dahulu sesuai dengan fungsi yang diinginkan. Aplikasi

atau project tersebut dapat berisi gambar – gambar yang akan ditampilkan, data –

data yang akan dimonitor atau dikontrol atau di-log, alarm – alarm, trending,

report dan sebagainya. Proyek ini dibuat dengan software HMI versi

‘development’, dan setelah selesai dapat dijalankan dengan software. HMI versi

24

‘run time’ untuk pemakaian sehari – hari oleh operator. Software HMI umumnya

memiliki kemampuan sebagai berikut :

1. Menampilkan gambaran suatu mesin atau proses yang sedang berlangsung.

2. Memonitor dan mengontrol data – data secara real time.

3. Fungsi – fungsi Alarm, Trending, Logging Data.

4. Dapat menerapkan sistem kode akses/password user.

Aplikasi HMI pada umumnya tidak berhubungan langsung dengan peralatan

yang dikontrol tetapi melalui perantara data server. Data server dapat berupa

program OPC atau program Direct Driver khusus yang dibuat khusus untuk satu

controller tertentu. Pada gambar 2.16 dijelaskan bagaimana sistem HMI

memonitoring proses sebuah equipment.

Gambar 2.23 Sistem Monitoring HMI

Gambar 2.23 adalah salah satu contoh sistem monitoing dengan berbasis

HMI. Terdapat tiga komponen penting yaitu Andruino, alat peraga yang akan

dimonitoring dan software Lazarus untuk membuat tampilan HMI yang terdapat

pada Personal Computer (PC).

Arduino

25

Hampir sebagian besar HMI mengakses data peralatan melalui program

controller yang dikenal dengan nama PLC (Programmable Logic Controller).

HMI hanya mengakses data untuk monitoring serta mengontrol, sedangkan alur

program prosesnya sendiri sudah terprogram dalam PLC.

Pada hampir semua solusi teknis, efektifitas dari HMI adalah dapat

memprediksi penerimaan user terhadap seluruh solusi yang ada. Konsep HMI

yang modern pada industri adalah sebagai media komunikasi antara operator

dengan perancangan yang secara ideal mampu memberikan informasi yang

diperlukan, agar perancangan yang dilakukan dengan tingkat efisien maksimum.

HMI merupakan sarana bagi operator untuk mengakses sistem otomasi di

lapangan yang mencangkup operasional, pengembangan, perawatan

troubleshooting. Berikut dibawah ini akan dijelaskan mengenai fungsi-fungsi dari

HMI :

a. Memberikan informasi plant yang up to date kepada operator melalui

graphical user interface.

b. Menerjamahkan instruksi operator ke mesin.

c. Engineering Development Satation.

Berikut bagian – bagian dari Human Machine Interface (HMI) meliputi :

a. Tampilan Statis dan Dinamik

b. Manajemen Alarm

c. Trending

d. Reporting

2.6.1 Arduino

26

Arduino adalah sebuah kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan

Integrated Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah

software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi

kode biner dan meng-upload ke dalam memori microcontroller.

a. Komponen Andruino

Komponen utama di dalam papan Arduino adalah sebuah microcontroller 8

bit dengan merk ATmega yang dibuat oleh perusahaan Atmel Corporation.

Berbagai papan Arduino menggunakan tipe ATmega yang berbeda-beda

tergantung dari spesifikasinya, sebagai contoh Arduino Uno menggunakan

ATmega328 sedangkan Arduino Mega 2560 yang lebih canggih menggunakan

ATmega2560.

Untuk memberikan gambaran mengenai apa saja yang terdapat di dalam

sebuah mikrokontroler, pada gambar berikut ini diperlihatkan contoh diagram

blok sederhana dari mikrokontroler ATmega328 (dipakai pada Arduino Uno).

Gambar 2.24 Diagram blok mikrokontroler ATmega328

27

Blok-blok di atas dijelaskan sebagai berikut:

1. Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah antar muka

yang digunakan untuk komunikasi serial seperti pada RS-232, RS-422 dan

RS-485.

2. 2 kB RAM pada memory kerja bersifat volatile (hilang saat daya dimatikan),

digunakan oleh variable-variabel di dalam program.

3. 32 kB RAM flash memory bersifat non-volatile, digunakan untuk

menyimpan program yang dimuat dari komputer. Selain program, flash

memory juga menyimpan bootloader. Bootloader adalah program inisiasi

yang ukurannya kecil, dijalankan oleh CPU saat daya dihidupkan. Setelah

bootloader selesai dijalankan, berikutnya program di dalam RAM akan

dieksekusi.

4. 1 kB EEPROM digunakan untuk menyimpan data yang tidak boleh hilang

saat daya dimatikan. Tidak digunakan pada papan Arduino.

5. Central Processing Unit (CPU), bagian dari microcontroller untuk

menjalankan setiap instruksi dari program.

6. Port input/output, pin-pin untuk menerima data (input) digital atau analog,

dan mengeluarkan data (output) digital atau analog.

b. Arduino UNO

Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada

ATmega328. Papan Arduino Uno adalah sebuah microcontroller 8 bit dengan

merk ATmega yang dibuat oleh perusahaan Atmel Corporation. Berbagai papan

Arduino menggunakan tipe ATmega yang berbeda – beda tergantung dari

spesifikasinya, sebagai contoh Arduino Uno menggunakan ATmega328

28

sedangkan Arduino Mega 2560 yang lebih canggih menggunakan ATmega2560.

Untuk memberikan gambaran mengenai apa saja yang terdapat di dalam sebuah

Andruino Uno gambar berikut ini.

Gambar 2.25 Arduino Uno(Sumber: www.arduino.cc)

Gambar 2.26 Diagram Arduino Uno

1. 14 pin input/output digital (0-13)

Berfungsi sebagai input atau output, dapat diatur oleh program. Khusus

untuk 6 buah pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11, dapat juga berfungsi sebagai pin

analog output dimana tegangan output-nya dapat diatur. Nilai sebuah pin

29

output analog dapat diprogram antara 0 – 255, dimana hal itu mewakili nilai

tegangan 0 – 5 V.

2. USB

Berfungsi untuk memuat program dari komputer ke dalam papan,

komunikasi serial antara papan dan komputer serta memberi daya listrik

kepada papan.

3. Sambungan SV1

Sambungan atau jumper untuk memilih sumber daya papan, apakah dari

sumber eksternal atau menggunakan USB. Sambungan ini tidak diperlukan

lagi pada papan Arduino versi terakhir karena pemilihan sumber daya

eksternal atau USB dilakukan secara otomatis.

4. Q1 – Kristal (quartz crystal oscillator)

Jika microcontroller dianggap sebagai sebuah otak, maka kristal adalah

jantung-nya karena komponen ini menghasilkan detak-detak yang dikirim

kepada microcontroller agar melakukan sebuah operasi untuk setiap detak-

nya. Kristal ini dipilih yang berdetak 16 juta kali per detik (16MHz).

5. Tombol Reset S1

Untuk me-reset papan sehingga program akan mulai lagi dari awal.

Perhatikan bahwa tombol reset ini bukan untuk menghapus program atau

mengosongkan microcontroller.

6. In-Circuit Serial Programming (ICSP)

Port ICSP memungkinkan pengguna untuk memprogram microcontroller

secara langsung, tanpa melalui bootloader. Umumnya pengguna Arduino

30

tidak melakukan ini sehingga ICSP tidak terlalu dipakai walaupun

disediakan.

7. IC 1 – Microcontroller Atmega

Komponen utama dari papan Arduino, di dalamnya terdapat CPU, ROM

dan RAM.

8. X1 – sumber daya eksternal

Jika hendak disuplai dengan sumber daya eksternal, papan Arduino dapat

diberikan tegangan DC antara 9-12 V.

9. 6 pin input analog (0-5)

Pin ini sangat berguna untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh

sensor analog, seperti sensor suhu. Program dapat membaca nilai sebuah pin

input antara 0 – 1023, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.

Tabel 2.4 Spesifikasi Mikrokontroler ATmega328

Mikrokontroler ATmega328

Tegangan pengoperasian 5 V

Tegangan input yang

disarankan7 - 12 V

Batas tegangan input 6 – 20 V

Jumlah pin I/O digital14 (6 di antaranya menyediakan

keluaran PWM)

Jumlah pin input analog 6

Arus DC tiap pin I/O 40 mA

Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA

31

Memori Flash32 KB (ATmega328), sekitar 0.5 KB

digunakan oleh bootloader

SRAM 2 KB (ATmega328)

EEPROM 1 KB (ATmega328)

Clock Speed 16 MHz

2.6.2 Lazarus

Lazarus merupakan perangkat pengembangan aplikasi berbasis pascal

dilingkungan Linux. Dalam perkembangannya Lazarus telah mendukung berbagai

sestim operasi lain seperti Windows, Mac dan Solaris. Lazarus sering digunakan

untuk memebuat berbagai aplikasi Graphical User Interface (GUI) pada

komputer desktop, perangkat komunikasi, dan web Dengan pendekatan visual

Anda dapat menciptakan aplikasi canggih tanpa banyak menuliskan kode

pemograman pascal.

2.7 Saklar Putar (Rotary Switch)

Berdasarkan Peraturan Umum Instalasi Listrik Indonesia 2000 (PUIL 2000)

bahwa saklar adalah alat untuk memutus dan menghubungkan sirkuit dan

mengubahnya menjadi berbeban atau tidak. Sakelar mempunyai berbagai jenis

yang dibagi menurut fungsi dan penggunaannya. Pemilihan saklar untuk suatu

keperluan tertentu memerlukan pertimbangan – pertimbangan antara lain:

a. Kekuatan mekanis

b. Jenis saklar

c. Tegangan maksimum

d. Arus maksimum

32

e. Resistansi saat terbuka

f. Resistansi saat tertutup

Saklar putar (rotary Switch) adalah switch yang proses kontaknya terjadi

dengan cara memutarnya. Rotary Switch terdiri dari lapisan dalam yang akan

bergerak mengikuti putaran batang penggeraknya.

Rotary switch merupakan contoh lain dari switch manual. Apabila knob

dari switch ini diputar, maka rangkaian dapat membuka atau menutup tergantung

pada konstruksi dari rangkaian switch tersebut. Banyak rotary switch yang

mempunyai beberapa lapis switch, dan dengan penambahan lapisan maka akan

dapat lebih banyak switch yang dikendalikan dalam satu perubahan posisi.

Gambar 2.27 Cara kerja Rotary Swicth

33

2.8 Kabel Penghantar

Penghantar berfungsi menghantarkan arus listrik dari sumber menuju

beban/pemakai. Penghantar yang digunakan harus terbuat dari bahan yang

memenuhi syarat, sesuai dengan tujuan penggunaannya, serta telah diperiksa dan

diuji menurut standar penghantar yang dikeluarkan atau diakui oleh instansi yang

berwenang.

Ukuran penghantar dinyatakan dalam ukuran luas penampang penghantar

intinya dan satuannya dinyatakan dalam mm2. Konstruksi dari penghantar terdiri

dari dua macam, yaitu :

a. Serabut (Stranded)

b. Pejal (rigit)

Penghantar jenis kabel terdiri dari konduktor, isolasi, dan selubung luar.

Konduktor berfungsi sebagai penghantar arus listrik terbuat dari tembaga,

alumunium ataupun campuran logam. Konduktor mempunyai isolasi berfungsi

sebagai pengisolasi penghantar dan apabila diperlukan penghantar juga

mempunyai selubung luar yang berfungsi sebagai pelindung terhadap tekanan

mekanis, kelembaban, api, dan sebagainya.

Pemilihan penghantar dan penentuan besarnya ukuran penghantar yang

digunakan tergantung dari besar-kecilnya daya yang dilayani. Jika daya yang

dilayani besar, maka ukuran penghantar menjadi semakin besar, sebaliknya jika

daya yang dilayani kecil maka ukuran penghantar menjadi semakin kecil. Faktor-

faktor yang menjadi pertimbangan dalam pemilihan penghantar, yaitu:

34

a. Koordinasi antara pengaman dan kemampuan hantar arus (KHA) dari

penghantar dengan kemampuan hantar arus dari suatu penghantar tidak

boleh kurang 125 % dari arus beban penuh (nominal).

b. Cara pemasangan penghantar.

c. Kualitas dari bahan penghantar.

2.9 MCB (Miniature Circuit Breaker)

MCB (Miniature Circuit Breaker) adalah peralatan pengaman yang

digunakan untuk mengamankan beban lebih atau arus hubung singkat. Jika terjadi

arus beban lebih atau hubung singkat MCB akan bekerja memutuskan rangkaian

dari sumber. Pada MCB, bahan untuk mengamankan beban lebih adalah

dwilogam / bimetal sedangkan untuk mengamankan arus hubung singkat adalah

elektro magnet / coil. Pada gambar 2.17 ini adalah salah satu contoh MCB 1 fasa

Gambar 2.28 Miniature Circuit Breaker (MCB)

a. Tipe L dan H

Digunakan untuk mengamankan jala - jala sistem penerangan rumah dari

arus beban lebih atau dari hubung singkat.

b. Tipe G

Pengaman ini lebih peka terhadap tipe L dan H, biasanya digunakan untuk

35

pengaman jala – jala sistem penerangan gedung dan motor dengan arus

impuls yang kecil.

c. Tipe K, V dan U

Tipe ini lebih tahan terhadap arus impuls, dipakai untuk mengamankan

peralatan rumah tangga, peralatan bengkel kecil dan motor – motor. Bimetal

tipe K lebih peka dibandingkan tipe V.

d. Tipe Z

Tipe ini sangat peka terhadap ars impuls, digunakan untuk peralatan

semikonduktor dan elektronik.

2.10 Komponen Tambahan sebagai Beban.

Komponen tambahan yang digunakan sebagai beban pada rangkaian alat

peraga dapat berupa beban yang bersifat R murni.

Dari Rumus :

V = I . R

Semisal hambatan pada beban adalah R, dengan besar tegangan konstan 220

V maka I (Arus) di dapatkan dengan memperkecil R (Hambatan) nya. Tetapi,

perlu dipertimbangkan daya dari beban tersebut agar beban tersebut mampu dialiri

arus sesuai dengan kemampuan dayanya.

Sesuai dengan rumus :

P = V . I

Jadi, untuk penggunaan arus yang besar maka harus diikuti dengan daya

yang besar pula, agar beban dapat menahan besarnya arus.

36

Dari pernyataan diatas, disarankan beban yang digunakan memiliki

spesifikasi daya yang cukup besar dan tegangan kerja 220 VAC diantaranya

setrika, heater, dryer, kompresor dan sebagainya.