BAB V PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS HASIL -...

Pengujian Sistem dan Analisis Hasil

Tugas Akhir 10203067 48

BAB V

PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS HASIL

5.1 Respon Sensor Arus

Pengujian terhadap sensor arus terbagi menjadi dua, yaitu pengujian tanpa

rangkaian pengkodisisan sinyal (transformator arus dan sensor efek Hall) dan

pengujian dengan menggunakan pengkondisian sinyal (sistem sensor).

5.1.1 Tranformator arus

Kurva Respon Transformator Arus (RL=1000)

y = 0.0442x ‐ 0.25

R2 = 0.9975

y = 0.0047x ‐ 0.0075

R2 = 1 y = 0.0014x ‐ 0.0005

R2 = 0.9991

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 20 40 60 80 100 120

P (watt)

Vbe

ban (volt)

n=200

n=170

n=50

Linear (n=200)

Linear (n=170)

Linear (n=50)

Gambar 40. Respon transformator arus terhadap jumlah lilitan

Langkah awal pengujian transformator arus dilakukan dengan

membandingkan respon sensor terhadap variasi perbandingan nilai lilitan dan juga

terhadap variasi nilai hambatan beban. Hasil pengujian yang diperoleh, dapat

dilihat pada Gambar 40 dan Gambar 41. Pada Gambar 40 terlihat bahwa tegangan

output yang dihasilkan pada transformator arus sangat bergantung pada jumlah

lilitan sekunder, apabila jumlah lilitan sekunder >> maka nilai tegangan output



>>, begitu pula dengan nilai hambatan beban, semakin besar nilai hambatan beban

yang digunakan maka hasil tegangan outputnya pun akan lebih besar (lihat

Gambar 41).

Kurva Respon Transformator Arus (n=200)

y = 0.0442x ‐ 0.25

R2 = 0.9975

y = 0.0333x ‐ 0.2

R2 = 10

0.20.4

0.60.81

1.21.4

1.61.82

0 10 20 30 40 50

RL= 1000

RL=10

Linear (RL= 1000)

Linear (RL=10)

Gambar 41. Respon transformator arus terhadap hambatan beban

Pada pegujian selanjutnya, dilakukan pengujian terhadap daerah kerja sensor

untuk memastikan apakah sistem dapat bekerja dengan baik pada frekuensi PLN

(50 Hz) atau tidak. Informasi mengenai daerah kerja dapat diperoleh dengan

membuat kurva tanggapan amplitudo. Data yang digunakan untuk pengujian

daerah kerja ini diberikan pada Tabel 6:

Tabel 6. Data respon transformator arus

P (watt) Np:Ns RL VL 15 1:170 1000 0.062 30 1:170 1000 0.133 45 1:170 1000 0.203 30 1:170 1000 0.133 15 1:170 1000 0.063 15 1:170 1000 0.063 30 1:170 1000 0.133



Gambar 42. Kurva tanggapan amplitudo (n=170, RL=1000)

Dari kurva hasil pengujian daerah kerja (kurva tanggapan amplitudo) pada

Gambar 42. dapat terlihat bahwa transformator arus yang didesain memiliki

daerah kerja pada range 1000-100000 Hz. Sehingga tidak dapat dipastikan bahwa

respon yang dihasilkan pada pengujian awal benar-benar akurat. Selain itu dari

analisis desain rangkaian transformator arus yang dibuat ketidak akuratan respon

sensor dapat terjadi karena terbebani.

5.1.2 Sensor efek Hall

Gambar 43. Respon sensor efek Hall (B0=2.5VDC)



Berdasarkan kurva respon sensor efek Hall pada Gambar 43. dapat terlihat

bahwa tegangan output dari sensor efek Hall, UGN3503, linier terhadap daya

listrik. Tegangan output yang dihasilkan merupakan tegangan AC. Walaupun

demikian sensor UGN3503 masih memiliki tegangan DC bawaannya (saat B0).

Pengujian sensor efek Hall tersebut dilakukan secara langsung mengunakan plant

sistem, yaitu lima buah lampu yang dirangkaiankan paralel. Sama halnya dengan

alat ukur arus lainnya, rangkaian sensor yang ditunjukan oleh tanda panah pada

Gambar 44 juga dirangkaikan seri dengan rangkaian lampu tersebut. Pengujian

dilakukan dengan mengkombinasikan nilai daya listrik yang terdapat pada tiap

lampu dengan range pengukuran yang dilkukukan berkisar dari 0-130 Watt.

Gambar 44. Plant + sensor efek Hall

Sensor efek Hall, UGN3503, mimiliki daerah kerja hingga 23 kHz. Noise

sistem akan semakin mengecil dengan bertambahnya nilai frekuensi kerja sistem.

Kurva hubungan noise dengan frekuensi diberikan pada Gambar 45 [5].



Gambar 45. Noise vs Frekuensi UGN3503

5.1.3 Sistem sensor

Kurva Respon Sistem Sensor

y = 0.0179x + 0.0094R2 = 0.9982

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 20 40 60 80 100 120 140

P(watt)

Vout

(Vol

tDC)

Gambar 46. Respon sistem sensor (B0=2.5VDC)

Gambar 46. diatas menunjukan kurva respon dari sistem sensor dengan

menggunakan sensor efek Hall. Sama halnya dengan pengujian pada sensor efek

Hall, kurva yang dihasilkan memiliki hubungan yang linier antara tegangan output

terhadap daya listrik yang digunakan. Hanya saja pada pengujian respon sistem

sensor ini, dihasilkan tegangan output yang lebih besar dari pengujian sebelumnya



dan tegangan output yang dihasilkan merupakan tegangan DC. Hal ini terjadi

karena pada rangkaian sistem sensor telah terdapat rangkaian penguat

instrumentasi dan AC to DC converter. Perbandingan hasil pengujian yang

dilakukan berulang-ulang disajikan beberapa data pada Tabel 7 dan Gambar 47 di

bawah ini:

Tabel 7. Data pengujian sistem sensor

data 1 data 2 data 3 data 4 Watt Vo (Volt) Watt Vo (Volt) Watt Vo (Volt) Watt Vo (Volt)

0 0.0385 0 0.051 0 0.1062 0 0.764 15 0.275 15 0.578 15 0.2891 15 0.628 30 0.529 30 0.708 30 0.597 30 0.75 40 0.686 40 0.864 40 0.97 40 0.843 45 0.824 45 0.959 45 1.037 45 1.014 55 0.972 55 1.062 55 1.219 55 1.12 70 1.275 70 1.408 70 1.481 70 1.415 75 1.332 75 1.469 75 1.542 75 1.497 90 1.636 90 1.758 90 1.773 90 1.806 105 1.936 105 2.122 105 2.065 105 2.069 115 2.094 115 2.255 115 2.27 115 2.082 130 2.278 130 2.591 130 2.566 130 2.244

Gambar 47. Perbandingan respon sistem sensor (B0=2.5-2.75VDC)



5.2 Respon Sistem Kontrol

Rangkaian sistem kontrol secara keseluruhan diperlihatkan pada Gambar

48. Rangkaian tersebut terdiri dari rangkaian pengontrol, plant, aktuator dan

rangkaian sistem sensor. Sistem dikontrol secara otomatis dengan

membandingkan nilai set point dan input ADC, apabila nilai input dari ADC

melebihi nilai set point maka triac akan memutuskan aliran listrik ke lampu satu

persatu dan berhenti saat nilai set point lebih besar dari nilai input ADC. Lampu

yang pertama kali dimatikan adalah lampu yang memiliki prioritas terakhir dan

berurutan seterusnya hingga prioritas pertama. Penentuan prioritas dilakukan pada

saat pembuatan program. Bila penentuan prioritas ditetapkan seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 48, dimana aturan-aturan yang dipakai dalam

penentuan prioritas tersebut adalah sebagai berikut:

1. Lampu yang memiliki daya terbesar merupakan prioritas pertama yang

tidak boleh padam

2. Apabila terdapat beberapa lampu yang memiliki nilai daya yang sama

maka urutan prioritas bergantung pada urutan lampu tersebut (urutan

lampu yang paling awal memiliki prioritas paling tinggi diantara lampu

lainnya)

Urutan masing-masing lampu tersebut dapat dilihat pada Tabel 8:

Tabel 8. Urutan dan skala prioritas rangkaian lampu

Lampu A B C D E

Daya (W) 15 40 15 75 15

Prioritas 3 2 4 1 5



Hasil pengujian sistem pada penggunaan daya sebesar = 150 watt (gambar

terlampir) dengan menggunakan aturan yang telah ditetapkan sebelumnya dapat

dilihat pada Tabel 9 dibawah ini:

Tabel 9. Aksi kontrol daya listrik pada penggunaan daya sebesar 150 watt

Set point 160 W 140 W 130 W 110W 90W 50W

Lampu A 1 1 1 0 0 0

Lampu B 1 1 1 1 0 0

Lampu C 1 1 0 0 0 0

Lampu D 1 1 1 1 1 0

Lampu E 1 0 0 0 0 0

Gambar 48. Rangkaian sistem kontrol

Sistem kontrol daya listrik yang telah dibuat memiliki tegangan input

maksimum sebesar 5 volt (Vref) maka resolusi ADC 10 bit yang dimiliki sistem

ini sebesar 4,9 mV dengan kata lain sistem mampu mendeteksi setiap perubahan

daya sebesar 0.28 watt dan batas pengukuran daya yang dimiliki sistem sebesar

286 watt atau sebanding dengan arus sebesar 1.3 Ampere pada tegangan 220 volt.

3 2

4 1 5



Sistem tidak dapat bekerja apabila penggunaan daya yang diukur melebihi batas

maksimum pengukuran. Rangkaian inti dari sistem kontrol daya listrik diberikan

pada Gambar 49.

Gambar 49. Rangkaian pengontrol + aktuator

BAB V PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS HASIL -...

Documents

Transcript of BAB V PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISIS HASIL -...