Monitoring kualitas daya

Monitoring kualitas daya menggunakan PZEM 004T dan Arduino uno

Gambar 1. Tampilan LCD
(Sumber : Dokumentasi sendiri)

Sumber : Dokumentasi sendiri

Contoh soal Daya semu,aktif dan reaktif

Gambar 1. Segitiga Daya

(Sumber : Dokumentasi Sendiri)

Contoh soal :

Sebuah motor listrik dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik 100 V, jika arus yang mengalir adalah 2 A dan faktor kerjanya 0,8. Berapakah besar nilai daya semu, daya aktif, dan daya reaktif ?

Diketahui : V = 100 V
                   I = 2 A
                   cos φ = 0,8
Ditanya    : S = ?
                   P = ?
                   Q =?
Jawab       :

Menghitung nilai daya semu (S) :

S = V x I

S = 100 V x 2 A

S = 200 VA

Menghitung nilai daya aktif (P) :

P = V x I x cos phi

P = 100 V x 2 A x 0,8 

P = 160 W

Menghitung nilai daya reaktif (Q) :

Q = √S2 - P2

Q = √2002 - 1602

Q = √40000 - 25600

Q =√14400

Q = 120 VAR

Pengertian Arduino UNO

Arduino Uno adalah papan sirkuit berbasis mikrokontroler ATmega328. IC (integrated circuit) ini memiliki 14 input/output digital (6 output untuk PWM), 6 analog input, resonator kristal keramik 16 MHz, Koneksi USB, soket adaptor, pin header ICSP, dan tombol reset. Hal inilah yang dibutuhkan untuk mensupport mikrokontrol secara mudah terhubung dengan kabel power USB atau kabel power supply adaptor AC ke DC atau juga battery.

Gambar 1. Arduino UNO

(Sumber:https://www.arduino.cc)

Uno berbeda dari semua board mikrokontrol diawal-awal yang tidak menggunakan chip khusus driver FTDI USB-to-serial. Sebagai penggantinya penerapan USB-to-serial adalah ATmega16U2 versi R2 (versi sebelumnya ATmega8U2). Versi Arduino Uno Rev.2 dilengkapi resistor ke  8U2 ke garis ground yang lebih mudah diberikan ke mode DFU.

Untuk keunggulan board Arduino Uno Revision 3 antara lain:

·         1.0 pinout: ditambahkan pin SDA dan SCL di dekat pin AREF dan dua pin lainnya diletakkan dekat tombol RESET, fungsi IOREF melindungi kelebihan tegangan pada papan rangkaian. Keunggulan perlindungan ini akan kompatibel juga dengan dua jenis board yang menggunakan jenis AVR yang beroperasi pada tegangan kerja 5V dan Arduino Due tegangan operasi 3.3V

·         Rangkaian RESET yang lebih mantap.

·         Penerapan ATmega 16U2 pengganti 8U2.

Bahasa “UNO” berasal dari bahasa Italia yang artinya SATU, ditandai dengan peluncuran pertama Arduino 1.0, Uno pada versi 1.0 sebagai referensi untuk Arduino yang selanjutnya, seri Uno versi terbaru dilengkapi USB. 

Tabel 1. Spesifikasi Arduino UNO

Microcontroller	ATmega328
Operating Voltage	5V
Input Voltage (recommended)	7-12V
Input Voltage (limits)	6-20V
Digital I/O Pins	14 (of which 6 provide PWM output)
Analog Input Pins	6
DC Current per I/O Pin	40 mA
DC Current for 3.3V Pin	50 mA
Flash Memory	32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by bootloader
SRAM	2 KB (ATmega328)
EEPROM	1 KB (ATmega328)
Clock Speed	16 MHz
Length	68.6 mm
Width	53.4 mm
Weight	25 g

Power
Arduino Uno dapat disupply langsung ke USB atau power supply tambahan yang pilihan power secara otomatis berfungsi tanpa saklar.

Kabel external (non-USB) seperti menggunakan adaptor AC ke DC atau baterai dengan konektor plug ukuran 2,1mm polaritas positif di tengah ke jack power di board. Jika menggunak baterai dapat disematkan pada pin GND dan Vin di bagian Power konektor.

Papan Arduino ini dapat disupplai tegangan kerja antara 6 sampai 20 volt, jika catu daya di bawah tengan standart 5V board akan tidak stabil, jika dipaksakan ke tegangan regulator 12 Volt mungkin board arduino cepat panas (overheat) dan merusak board. Sangat direkomendasikan tegangannya 7-12 volt.

Penjelasan Power PIN:

·         VIN – Input voltase board saat anda menggunakan sumber catu daya luar (adaptor USB 5 Volt atau adaptor yang lainnya 7-12 volt), Anda bisa menghubungkannya dengan pin VIN ini atau langsung ke jack power 5V. DC power jack (7-12V), Kabel konektor USB (5V) atau catu daya lainnya (7-12V). Menghubungkan secara langsung power supply luar (7-12V) ke pin 5V atau pin 3.3V dapat merusak rangkaian Arduino ini, jangan salahkan saya ya?!

·         3V3 – Pin tegangan 3.3 volt catu daya umum langsung ke board. Maksimal arus yang diperbolehkan adalah 50 mA.

·         GND – Pin Ground.

·         IOREF –  Pin ini penyedia referensi tengangan agar mikrokontrol beroperasi dengan baik. Memilih sumber daya yang tepat atau mengaktifkan penerjemah tegangan pada output untuk bekerja dengan 5V atau 3.3V.

Memory
ATmega328 memiliki memory 32 KB (dengan 0.5 KB digunakan sebagai bootloader). Memori 2 KB SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat baca tulis dengan libari EEPROM).

Input and Output

Masing-masing dari 14 pin UNO dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan perintah fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead() yang menggunakan tegangan operasi 5 volt. Tiap pin dapat menerima arus maksimal hingga 40mA dan resistor internal pull-up antara 20-50kohm, beberapa pin memiliki fungsi kekhususan antara lain:

·         Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Sebagai penerima (RX) dan pemancar (TX) TTL serial data. Pin ini terkoneksi untuk pin korespondensi chip ATmega8U2 USB-toTTL Serial.

·         External Interrupts: 2 dan 3. Pin ini berfungsi sebagai konfigurasi trigger saat interupsi value low, naik, dan tepi, atau nilai value yang berubah-ubah.

·         PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Melayani output 8-bit PWM dengan fungsi analogWrite().

·         SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin yang support komunikasi SPI menggunakan SPI library.

·         LED: 13. Terdapat LED indikator bawaan (built-in) dihubungkan ke digital pin 13, ketika nilai value HIGH led akan ON, saat value LOW led akan OFF.

·         Uno memiliki  6 analog input tertulis di label A0 hingga A5, masing-masingnya memberikan 10 bit resolusi (1024). Secara asal input analog tersebut terukuru dari 0 (ground) sampai 5 volt, itupun memungkinkan perubahan teratas dari jarak yang digunakan oleh pin AREF dengan fungsi analogReference().

Sebagai tambahan, beberapa pin ini juga memeliki kekhususan fungsi antara lain:

– TWI: pin A4 atau pin SDA dan and A5 atau pin SCL. Support TWI communication menggunakan Wire library. Inilah pin sepasang lainnya di board UNO:
– AREF. Tegangan referensi untuk input analog. digunakan fungsi analogReference().
– Reset. Meneka jalur LOW untuk mereset mikrokontroler, terdapat tambahan tombol reset  untuk melindungi salah satu blok.

Communication
Arduino Uno memiliki fasilitas nomer untuk komunikasi dengan komputer atau hardware Arduino lainya, atau dengan mikrokontroler. Pada ATmega328 menerjemahkan serial komunikasi UART TTL (5V) pada pin 0 (RX) dan 1 (TX). Pada ATmega16U2 serial komunikasinya dengan USB dan port virtual  pada software di komputer. Perangkat lunak (firmware) 16U2 menggunakan driver standart USB COM dan tidak membutuhkan driver luar lainnya. Bagaimanapun pada OS Windows file ekstensi .inf sangar diperlukan. Software Arduino bawaan telah menyertakan serial monitor yang sangat mudah membaca dan mengirim data dari dan ke Arduino. LED indikator TX dan RX akan kedip ketika data telah terkirim via koneksi USB-to-serial dengan USB pada komputer (tetapi tidak pada serial com di pin 0 dan pin 1)

SoftwareSerial library membolehkan  banyak pin serial communication pada Uno. ATmega328 juga support I2C (TWI) dan SPI communication. Software Arduino terbenam di dalamnya Wire library untuk memudahkan penggunaan bus I2C.

Programming
Arduino UNO dapat di program dengan software Arduino (silahkan download). Pilih “Arduino Uno dari  Tools > Board menu (akan terlacak microcontroller pada board). Untuk lebih lengkapnya silahkan baca referensi dan tutorialnya.

Microcontroller ATmega328 pada Arduino Uno dapat preburned dengan bootloader yang dapat anda upload kode baru tanpa menggunakan programmer perangkat lainnya. Komunikasi menggunakan protokol original STK500. Anda dapat pula langsung bootloader dan program pada microcontroller melalui ICSP (In-Circuit Serial Programming)  menggunakan Arduino ISP atau yang semisalnya.

Pada ATmega16U2 (atau 8U2 di rev1 dan rev2 board) dapat melihat firmware source code. Pada ATmega16U2/8U2 load-nya dengan DFU bootloader, yang dapat diaktifkan di antaranya:

On Rev1 boards: menyambung jumper solder di balik board dan kemudian mereset 8U2.
On Rev2 or later boards: Resistor suntikan pada 8U2/16U2 HWB ke jalur ground, hal ini dapat membuat mudah masuk ke mode DFU.

Automatic (Software) Reset

Agak dibutuhkan tekan tombol reset sebelum upload, sebab Arduino Uno dirancang reset dulu oleh software ketika terhubung dengan komputer. Satu komponen jalur kontrol aliran (DTR) dari ATmega8U2/ 16U2 yang terhubung di reset seperti halnya ATmega328 dengan 100 nanofarad kapasitor. Software upload kode ini dapat mengupload secara mudah tanpa kehilangan waktu lama saat di tekan start uploadnya.

USB Overcurrent Protection

Arduino Uno memiliki fungsi resettable polyfuse untuk memproteksi dari port USB komputer akibat hubung singkat atau kelebihan arus. Jika arus yang melebihi 500mA dari port USB maka fuse secara otomatis putus koneksi hingga short atau overload dilepaskan dari board  ini, canggih kan?!

Karakteristik Fisik

Panjang PCB Uno 2.7 dan lebar maksimal 2.1 inchi dengan konektor USB dan power jack diluar hitungan. Lengkap dengan empat lubang skrup di setiap pojok untuk dipasang. Catatan, jarak  antara tiap pin 7 dan 8.