ISSN: 1693-6 930                                                     113     Aplika s i Ma ster Switch Oto m atis Berbasi s  Mikro k ontro ler …… (Pra st yon o  Eko Pa m budi)  APLIKASI  MASTER SWITCH  OTOM ATIS BERBASIS  MIKROKONTROLER AT89C51    Prast y ono Eko Pambudi  J u rusan Tek n ik  Elek tro Ins t itut Sains   & Tek n ologi (ISTA) AKPRIND  Yogyak arta  Kampus  ISTA J l . Kalis ahak  No. 28  Kompleks  Balapan Yogyak arta  Telp. 0274 -5 6302 9, Fax. 0274-563 847,  e-mail : m_an dang @a kp rin d .ac.id       A b st r a k  Listri k m e ru pakan  salah  satu  keb u t uhan  penu nj ang  yan g  sangat p entin g bagi   kela ng sung a n  hidup m a n u sia. Dari a s pek p a li ng  sederhan a sa m pai ke pro s es pe nting yang  m e libatkan  p e m buatan al at-alat  pend u k un g  kehi du pan m anu sia ,  ke selu ruh a n p r o s es-p ro se s  terse but m e merlu k an te nag a listri k . Perm asal aha n ya n g  tim bul deng an ada nya ke butuha n listri k   yan g  be rsifat  kontin yu a k a n  terjadi  pad a sa at pem bang kit tenaga  utam a m engalam i keru sa ka n   atau  keg agal an o p e r a s i. P enelitian  ini  m e rancang   suatu p r ototip e da ri  se bua h si stim  otom atis  yan g  di ke nd alika n  ol eh  m i krokontrol e r. Deng an m e tode  pen gat uran  ini,  si stem  pen sa kla r an  tegang an 2 2 0 Vac d a ri PL N da n 22 0Va c  kelua r an  DC to AC  co nverter  (pe ngg a n ti gen set) d a pat  dike ndali k an  m engguna kan m a ster  switch  se ca ra   otom atis. Selain itu pro s e s  state r  d an  m e m a tikan kem bali juga d apat dikend al ikan  se ca ra o t om atis. Hasil  penguji an da n anali s is  yan g   telah dila ku kan m enunju k kan  bah wa  peng atura n   m o tor stater dan  cho k e  sele noid  ge nset   m engguna ka n m i kro k ont roler te rbu k ti  dapat dil a ku kan term asuk  peng atura n  p r oses state r   dan  m e m a tikan g enset secara  otom atis. Sistem  aka n  t e tap  stabil d an a k u r at  se lam a  DC to  AC  con v e r ter (p engg anti ge nset) d an b a tere yang  digun akan b e rad a  dalam  kondi si pri m a .   Persya ratan i n i m u tlak ha rus  dipe rhati k an a g a r   pro s e s  state r  g enset tidak t e rlalu l a m a  dan   gen set m udah dim a tikan h anya den gan  m enutup cho k e.     Kata kunci :   Mikrokontrol e r, m a ster swit c h , DC to AC c o nv erter       1. PEN DA HU LU AN  Listri k me ru pakan  salah  satu  keb u tuhan  penu nj ang yan g  sangat p entin g bagi   kela ng sung a n  hidup ma n u sia. Dari a s pek p a li ng  sederhan a sa mpai ke  pro s es pe nting yang  melibatkan p e mbuata n   al at-alat pend u k un g kehi du pan  manu sia ,  ke selu ruh a n p r o s es-p ro se s  terse but m e merlu k a n  te naga  list r ik.  Sumber ten a ga li stri k d e ngan  kapa sit a s  be sa r d a pa t  diperoleh me nggu na kan p e mban gkit te naga list r ik y ang dige ra kkan oleh turbi n  uap, turbin  angin, turbin  disel, ba hkan  turbin yang  diger akka n ol eh tenag a at om. Pada ka pasita s  tena ga   listrik yan g  le bih ke cil da p a t diperol eh  mengg una ka n sel surya  maupu n gen set. Nam un ketika  terjadi kerusaka n  atau keg agal an  o pera s i  p ada  pemba ng kit tenaga ut ama, prose dur  pemind aha n daya dari  sal u ran teg ang a n  listrik uta m a ke saluran  teganga n listrik ca dan ga n   seri ng m eng alami ma sala h, karena  pe ngen dalian n ya bersifat ma nual d an me merlu k a n  wa ktu   lama untu k  b e ke rja secara  optimal.  Tujuan  da ri p enelitian i n i a dalah  untu k   mengg abu ng kan  saluran t egan gan  220  V ac  dari   PLN de nga n  salu ran te g anga n 220  V ac  keluaran  gen set mel a lui pen sa kl aran te gan g a n   terke ndali mikro k o n trol er menjadi se bu ah  si stem  te rpadu ya ng d apat be ke rja  se cara otom atis.  Penelitian ini  akan me ran c an g purwa rupa untu k  mengeta hui ba gaiman a  metode inisi a lisa s i  ka su s di dal am pen sa kla r an tega nga n  jala-jala 22 0  V ac  dan teganga n kelu aran gen set a gar   dapat dib a ca oleh mikro k o n trole r  AT89 C51 d an men gatur  m a st e r  swit ch  ag ar d apat digu na kan   dalam p r o s es otomatisa s i pen sa klaran tegan gan  22 0 V ac ke b eba n serta m eng atur motor  st at e r   dan  chok e  se lenoid a gar d apat digu na kan dalam p r o s e s   st at e r  ge nset secara o t omatis.   Penggu naa n mikrokontrol e r AT89 C51  sebag ai pen g endali  m a st e r  swit ch , motor  st at e r   dan  ch ok e   sele noid  dite ntuka n  ol eh  fakto r   kom paksita s  sist em mini mu m mikro k o n trole r   AT89C51. Mi krokontrol er i n i mem iliki  kapasitas yang besar pada  Flash  PEROM dan juml ah   port -nya lebih  terbata s , se rta dapat dip e r gun akan d a l a m si stem ko munikasi  bu s  seri al , deng an   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      ISSN: 1 693-693 0     TELKOM NIKA   Vol. 5, No. 2,  Agustus 2 007 :  113 - 1 2 0   114 fasilitas  ta mb ahan berupa  2  si stem  timer ,  sal u ra n  ser i al  inteffac e ,  sist em   interupt , salu ran  re set  dan ha nya memerl ukan arus kerja yan g  cukup kecil [ 10] [11].      2. METODE  PENELITIAN  2.1.  Peranca ngan Peran g kat Kera s   Ran c a ngan  sistem p e ra ng kat  keras   secara ke sel u ru h an  pa da pen elitian  ini ditu njukka n  pada G a mba r  1.        Gamba r  1. Blok Di agram Peran c a nga n Peran g kat Keras    a. Ran g kaian  ca tu  daya  Bagian  catu   daya di su su n  meng gun akan b a tere  BT 1  12V, trans f ormator T 1 , Diod a D 1 ,  D 2  dan D 3 , U 2   regul ator  5V  tipe 7805, d an ko nde nsator  filter  C 3 , C 7  C 8  dan C 9 . Selain  be rfun gsi  seb agai  sum ber teg ang a n  motor d a n  rele yan g  memerl uka n  aru s  be sar, pen amba han   batere/ acc u   1 2 V dal am  ran g kai an  catu  d a ya, dima ksu d ka n a gar  sistem tida k h a n y a terg antun g  dari teg anga n salu ran A C  PLN 2 2 0 V  dan tran sformato r T 1 . Rang kai an  catu daya y ang  digun akan pa da pen elitian  ini ditunju kka n pada G a mb ar 2.           Gamba r  2. Bagian  Catu Daya    b.  Sistem mikro k ontrole r AT8 9 C5 1   Bagian mi kroko n trole r  di su sun me ng guna ka n  sin g le - chip  AT 89C51 yang  dicatu   mengg una ka n tegang an  + 5V. Agar  dapat be ke rj a deng an be nar, si stem i n i meme rlu k an 2  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOMNI KA   ISSN:  1693-6930  ■     Aplika s i Ma ster Switch Oto m atis Berbasi s  Mikro k ontro ler …… (Pra st yon o  Eko Pa m budi)  115 rang kai an p endu ku ng e kste r nal yan g  haru s  dip a sa ng secara tepat. Ra ngkaian pe rt ama  meru pa kan p e mban gkit fre k ue nsi yang  dibentu k  men ggun akan kri s tal Y 1 , k apas i tor C 4  da n C 5 .  Sedang ka n rang kaia n ke dua be rup a  pembe ntuk  res e t  yang di bentu k  meng guna ka n SW 1 ,  kon den sat o r C 2  dan  R 1 . Ran g kaian m i kro k o n trol er  yang digu na kan se bag ai p enge ndali p a d a   penelitian ini  ditunju k kan p ada Gam b a r  3.          G a mb ar  3 .  Sis t e m  Mikr ok on tr o l er    c.  Bagian pe na mpil LCD  LCD yang dig una kan pa da  rang kai an ini  adala h  LCD M1632 p r od u ksi  Sei k o Inst rum ent  Inc  tipe  2 x 1 6  ba ris seba g a i tampila n ut amanya. Ko n f igura s i yan g   diperl u kan  da lam pe ngatu r an   LCD  te rsebut   terdi r i  d a ri: 8  jalu r data (DB0 -DB 7 ), 1  jalu r RS ( r egist e r  sele ct ) ,  1 jalur  R / W  ( re ad/write ), dan 1  jal u r E  ( en able ).  Den gan  dem ikian  da ri 1 6  sal u ra n yan g  tersedi a h anya   diperl u kan  11  sal u ran  untu k  b e rhubu ng an d eng an  m i kro k o n trol er.  Konfigurasi  pi n pe ma sang a n   LCD M163 2 deng an mikro k ontrole r ditu njukka n pad a  Gamba r  4.          Gamba r  4. Bagian Pen a m p il LCD    d. Ran g kaian  driv e r  rele   Bagian  dr ive r   rele di su sun  mengg una kan ko mpo n e n  inti U 4  yag  dicatu m eng guna ka n  tegang an V DD . Bagian ini berfung si men gend alika n  st atus a k tif rele  berda sa r log i ka kontrol d a r i  P1 yang di sal u rkan  ke  ran g kai an  dr ive r   melalui pi n I N 1B , IN 2B , IN 3B , IN 4B , dan IN 5B . Saluran  IN 1B   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      ISSN: 1 693-693 0     TELKOM NIKA   Vol. 5, No. 2,  Agustus 2 007 :  113 - 1 2 0   116 digun akan un tuk men gend alika n  rele L S 1  ( Selenoid Up ), IN 2B  dig una kan u n tuk mengen dali k an   rele LS 2  ( Sel enoid Do wn ), IN 3B  diguna kan u n tuk  m enge ndali k an  rele LS 3  ( Mo to r  s t a t er ), I N 4B   digun akan un tuk meng end alika n  rele L S 4  ( Load  1  M a st er S w it ch ), dan salu ran  IN 5B  digunakan   untuk  men g endali k an  rel e  LS 5  ( L oad   2  Ma st er S w it ch ). Ske m atik rang kaian  dr iv e r   rele  ditunju k kan p ada Gam b a r  5.        Gamba r  5. Rang kaia n  Dri v er  Rel e     e. Bagian  rele   Bagian  rele   disu su n me n ggun akan 5   buah  rel e  L S 1-5  tipe Om ron  R1 0-E1X 2 -V2.5 ya ng  memiliki  2  kutup p e n s a k l a ran  (DP D T). Setiap  rele  dicatu m e n ggun akan te gang an V DD  dan   dike ndali k an oleh  U 4 . Ske m atik bagi an  rele ini ditunj ukkan p ada  Gamba r  6.         Gamba r  6. Bagian  Rele     f.  Ran g kaian K onverte r DC ke AC  (DC to AC c o nv erter)  Bagian  DC  to AC  co nv er ter   di su sun me nggu na kan m i kro k o n trol er U1  tipe   AT89 C20 51,  kri s t a l Y 1 , kapasito r  C 1 , C 2 , Kondensat or C 3 , C 4 , C 5  dan C 6 . Resis t or R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , dan R 5 ,  Opto - cou p le r  U 4  da n  U 5 , trans is tor Q 3  d an  Q 4 , pe n y ea r a h D 1  dan  D 2 ,  regulato r  U 2 ,  Le ad  D 3  dan   transfo rmato r  T 1  12 CT1 2 ,1A. Ran g k a i a n   D C  to  AC   c o nv er te r  digun akan sebag ai  pe ng ganti  gen set. Ran g k aia n   DC  to  AC  c o nv er te r  hanya dap at beke r ja ap a b ila sal u ra n mikrokontrol e r U 1   P3.7 menda pat sinyal b e rlogi ka  ren d ah dari b agi an mikro k ont role r U 1  pen gontrol g e n s et.  Skemati k  bag ian  DC to AC c o nv erter  ditu njukka n pad a  Gamba r  7.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOMNI KA   ISSN:  1693-6930  ■     Aplika s i Ma ster Switch Oto m atis Berbasi s  Mikro k ontro ler …… (Pra st yon o  Eko Pa m budi)  117     Gamba r  7. Konverte r DC ke AC    2.2 Peranca nga n  Perangk at  Lunak   Sebelum  su atu pera n g k at lunak dib uat  untuk m e muda hkan  pera n cang an nya terlebih  dahul u harus dibuat diag ram alirnya ( fl ow chart ). Di agra m  alir da ri peran can g an si stem pa da  penelitian ini  ditunju k kan p ada Gam b a r  8.        Gamba r  8. Di agra m  Alir Sistem   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      ISSN: 1 693-693 0     TELKOM NIKA   Vol. 5, No. 2,  Agustus 2 007 :  113 - 1 2 0   118 3.  HASIL D A N  PEMBA HAS AN   Setelah tah ap pe ran c a ngan, ma ka  diperl u kan  suatu ta h apan  peng uj ian untu k   mengeta hui kerja si stem. A dapu n tahap a n  peng ujian a l at meliputi:  a.  Pengujia n  ra ngkaian catu daya   Pengujia n b agian catu daya siste m  kontro l ge n s et digun aka n  untuk me ngetah ui  kema mpu an tegang an da n aru s  kel uaran U 2  pada  saat ra ng kai an beba n akt i f (rele hidu p )   dan bate r e su dah terp asan g. Hasil p eng ujian pa da ba gian ini ditunj ukkan p ada T abel 1.     Tabel 1.  Ha sil Pengujian  Catud a ya Sistem Kontrol  Gen s et   No   K e l u a r an  P e n y ea r a h  Keluara n  reg u la tor   Keteran g an   1 13,8V  5V  Tanpa  be ban   2 12,5V  5V Dengan  be ban     b.  Pengujia n ra ngkaian mi kroko n trole r   Pengujia n ta hap  pe rtama  dala m   rang kaia n mi krokontrole r  si ste m  kontrol  g e n set  dan   sist em  DC  to  AC  co nv er te r  terl etak pada  ran g k aia n  pem b entuk  si stem  reset yang  diko ne ksi kan  ke pin  1 d a ri mi kro k o n trole r  AT89 C2051 at au p i n 9 da ri mi kro k o n trol er  AT89C51. Da ta hasil pe ng ujian pe rtama  ditunjukka n pada Ta bel 2.     Tabel 2.  Ha sil Pengujian B agian Mi krokontrole r  No   Sw  1  Keteran g an   1  off  Reset berlogika 0 = 0V  2  on  Reset berlogika 1 = 5V    c. Pengujia n  ba gian  Dr iver  Rele  Pengujia n pa da bagia n   dri v er   rele dila kuka n untuk m engeta hui kin e rja ba gian  driv e r   rele  dalam men g e ndali k an rel e  LS 1 , LS 2 , LS 3 , LS 4  dan LS 5 . Hal penting yang harus di perh a tika n   dalam pem akaian U 4  te rlet ak  pad a teg a ngan  catuan,  karena  U 4  me rupa ka n p eng gabu ngan  8   buah tra n si st or dala m  satu   sub s t r at . Tab e l 3 menunj u k kan ha sil pe ngujia n bagia n   driver  rele.    Tabel 3.  Ha sil Pengujian B agian  Drive r  Rele   No   Port  Rela y   Keter a ngan  LS 1   LS 2   LS 3   LS 4   LS 5   1  Setb  P1.2  On  Off   Off  Off   Off   Choke Selenoid  Do w n  Aktif  Clr  P1.2  Off  Off   Off  Off   Off   Choke Selenoid  Do w n  Pasif  2  Setb  P1.3  Off  On   Off  Off   Off   Choke Selenoid  Up Aktif  Clr  P1.3  Off  Off   Off  Off   Off   Choke Selenoid  Up Pasif  3  Setb  P1.4  Off  Off   On  Off   Off   Motor State r   Aktif   Clr  P1.4  Off  Off   Off  Off   Off   Motor State r   Pasif   4  Setb  P3.3  Off  Off   Off  On   Off   Load 1 Aktif  Beban sambung  ke PLN  Clr  P3.3  Off  Off   Off  Off   Off   Load 1 Pasif  Beban putus dari  PLN  5  Setb  P3.4  Off  Off   Off  Off   On   Load 1 Aktif  Beban sambung  ke genset  Clr  P3.4  Off  Off   Off  Off   Off   Load 1 Pasif  Beban putus dari  genset    d. Pengujia n  DC to AC c o nverter   Pengujia n p ada  bagi an  DC to A C   converte r  di g una kan  untu k  m engeta h u i statu s   tegang an kel uara n  be rda s ar a k tifasi pin  GEN_O N . Adapu n data h a sil pe nguji a n bagia n   DC  to AC c o nv erter  ditunju k ka n pada Ta bel  4.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOMNI KA   ISSN:  1693-6930  ■     Aplika s i Ma ster Switch Oto m atis Berbasi s  Mikro k ontro ler …… (Pra st yon o  Eko Pa m budi)  119 Tabel 4.  Ha sil Pengujian B agian  DC to  AC Conve r ter  No   Port P3.7   Keluara n  T 1   Keteran g an   1 0V  220Vac  Konverter  beke r ja  2 5V  0V  Konverter  mati     e.  Pengujia n wa ktu akse s p r o g ram.   Ha sil pen guji an wa ktu a k ses prog ram di tabula s ikan p ada Tab e l 5.    Tabel 5.  Ha sil Pengujian  Wa ktu Akse s Program   No   A k t i fi tas   Waktu   1  Penampilan Judul  4 detik  2  Penampilan Aktif a si aplikasi  7 detik  3  Menghidupkan b eban denga n sumber PLN   3 detik  4  Penampilan pen deteksian sumber PLN   1 detik  5  Memutuskan beb an dari PLN   5 detik  6  Menghidupkan m o tor genset   6 detik  7  Menghidupkan b eban denga n sumber genset   3 detik  8  Penampilan pen deteksian sumber PLN   1 detik  9  Memutuskan beb an dari genset   1 detik  10  Mematikan genset  1 detik  11  Menghidupkan choke selenoid  1 detik  12  Menampilkan rep o sisi  ke jaringan PLN  3 detik  13  Mengembalikan choke selenoid   2 detik  14  Menghidupkan b eban denga n sumber PLN   1 detik    Berda s a r  Ta bel 5  ditunju k kan, ba hw a  untuk prose s  pe nyamb u ngan  beb an  deng an  jaring an PL N  dalam  kon d isi  norm a l dip e rl uka n  waktu  sebe sar 14  de tik (la n g k ah  n o mor  1 hin g g a   3),  se dan gka n   untu k   men g h idup ka n  beb an  den gan su mber gen set diperl u kan waktu seb e sar 15   detik (la n g k a h  nomor 4 hi ngga 7 ) . Sedang kan wakt u yang diperl u ka n untuk  mere po sisi b eban   kemb ali ke ja ringa n PLN di perlu ka n wa ktu sebe sa r10  detik (la n g k a h  nomo r  8 hin gga 14 ).    4. SIMPU L AN  Berda s a r kan  hasil d a ri pe mbaha sa n da pat diambil suatu simp ula n  seb agai b e rikut:  1.   Metode ini s i a lisa s i pe mb aca an tega n gan PL N terbukti da pat  digun akan sebag ai acua n   pro s e s  mi kroko n trole r  A T 89C51 d a l a m men gen dalikan p e n s akla ran te ga ngan  catu an  220Va c  da ri gen set maup un dari ja ring an PLN ke be ban.   2.   Maste r  switch Load  1 da n  Load  2 ha rus di po sisi kan ke net ral  terlebih da h u lu se belum   digun akan da lam pro s e s  ot omatisa s i pe nsa k la ran teg anga n 220V ac  ke beb an. Pengatu r an ini   dimaksu d kan  agar tega n gan catuan  dari PL N atau dari  kelu aran g e n s et  stabil terleb ih  dahul u.   3.  Pengatu r an   motor  st at e r  dan   chok e  sel enoi d g enset telah   ditunju k kan  dapat l a kuka n   mengg una ka n mi kro k o n troler, te rma s u k  p eng atura n  prose s   stat er  dan  mem a tikan  ge nse t   se car a  ot oma t is.   4.   Sistem a k an  tetap stabil  dan a k u r at selama  DC to  AC co nvert e r  (pengganti gens e t) dan  batere ya ng  digun akan  bera da d a l a m ko ndi si  prima. Pe rsy a ratan i n i  mutlak h a ru s   diperhatikan agar  p r o s e s   stater  gen set tidak terl alu la ma dan ge nset mudah dim a tikan ha nya  deng an men u t up  cho k e .      DAF TA R PU STAK A   [ 1 ] .   B r ink,  O. G.  a nd Flink,   R. J. ,  “ Das a r-d a s a r Instrume n t asi ”, Edi s i Ke-7, Bina cipt a, Jakarta,  2003.   [2].   Fitgerald, A.E ., “ Dasar -Das ar Elektro tek n ik ”, Edisi ke -4, Jilid 2, Erl angg a, Ja kart a, 1995.   [3].  Malco m , P. and Ja n, S., “ Il mu Teknik Instrumentasi ”, Edisi Ke-7, PT. Gramedi a Pustaka  Utama, Jaka rta, 2005.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      ISSN: 1 693-693 0     TELKOM NIKA   Vol. 5, No. 2,  Agustus 2 007 :  113 - 1 2 0   120 [4].  Malik, M.I.,  dan Ari s tradi , “ Bere kspe r imen denga n Mikrokon troler 8051 ”,  PT. El e x   Media Komp utindo, Ja ka rta, 1997.   [5].  Malvino, A.P. dan Barm a w i, M., “ Prinsip-prinsip Elektronik a ”,  Edisi Ke-4, Erlangg a,  Ja karta, 19 77 .  [6].   Nalwan, P.A., “ Teknik  An tarmuk a da n  Pemrogram an AT89 C51 ”, Edisi P e rtama, PT.  Elex Media Komputind o , Jaka rta, 2003.   [7].   Putra, A.E, “ Belajar Mikr okontroler AT89C51/52/5 5  (Teori dan  Aplikasi) ”, Jilid II, CV.   Gava Media,  Yogyaka r ta, 2002.   [8].  Sugiha rto, A., “ Penerap a n  Dasar  Trandu cer dan  Sen s o r”, Jilid VII, Kanisi us,   Yogyaka r ta, 2002.   [9]. ……..,1995,   “ 1N4 148  Data she e t ”, Fai r ch ild Semicondu ctor  Corpo r ation,  http://www.fairc h ild-usa.c o m/   [10]. ……..,1997,   “ AT 89 C2051 Da tash eet ”,  Atmel Literatu re Re que sts,  http://www.at mel.com/liter ature   [11]. ……..,1997,   “ DS28 002  Rev .  E-2 1N4 001  Data she e t , Diode Inco rpo r ate d ,  http:// www.di ode.com   [12]. ……..,2000,  “ LM780 5 Datashee t ”,  National Se micon ducto r  Data sheet &  Crossreferen ce,  Jap an.  http://www.natio nal .japan.com/icregul ator/lm7 805       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.