Journal Of Electrical Engginering (Joule), Vol. 1, No. 2, Bulan Agustus Tahun 2020 POLITEKNIK BOSOWA ISSN : 2723 - 4193 E-ISSN : - Rancang Bangun Media Pembelajaran Cos Phi Meter Dan Wattmeter Berbasis Arduino Umar Muhammad1, Fatmawati Azis2 12 Dosen Teknik Listrik Jl. Kapasa Raya, No. 23, Tamalanrea-Makassar, 90241 Email: 1umar.muhammad@politeknikbosowa.ac.id, 2fatmawati.azis@politeknikbosowa.ac.id Intisari: Cos phi meter adalah alat yang digunakan untuk mengetahui, besarnya faktor daya (power factor) yang merupakan beda fasa antara tegangan dan arus. Dalam pengertian sehari-hari disebut pengukur Cosinus phi (ϕ).Rancang bangun media pemelajaran Cos phi meter dan watt meter berbasis arduino terdiri dari 3 bagian utama yaitu rangkaian Input, rangkaian pemroses dan rangkaian Output. Rangkaian Input terdiri dari rangkaian sensor tegangan, rangkain sensor arus, serta rangkaian pembaca faktor daya. Rangkaian pemroses terdiri dari arduino uno R3. Rangkaian output terdiri dari rangkaian penampil berupa LCD 16 x 2. Bagian software dirancang menggunakan bahasa C dengan mengunakan program arduino. Besarnya presentasi kesalahan ukur faktor daya yaitu sebesar 20,1 % untuk beban resistif, 27,2 % untuk beban kapasitif, dan 72,2 % untuk beban Induktif . Kata Kunci: Cos Phi meter, Watt meter, dan Arduino. dinyatakan dalam satuan Watt atau Horsepower (HP). Horsepower merupakan satuan daya listrik dimana 1 HP setara 746 Watt atau lbft/second. Ada 3 macam daya yaitu. a. Daya Aktif (nyata) dengan satuan Watt b. Daya Reaktif dengan satuan VAR c. Daya Semu dengan satuan VA Cos Phi adalah perbandingan antara daya nyata dan daya semu, atau perbandingan antara resistan murni dengan impedansi atau kapasitansi. Dalam listrik AC dikenal adanya impedansi, yang disebabkan adanya lilitan penghantar dan kapasitansi yang disebabkan oleh kapasitor[2]. Cos Phi atau Faktor Daya terbagi menjadi 3 yaitu: a. Faktor Daya lagging (terbelakang) Faktor daya lagging adalah tegangan mendahului arus. Faktor daya lagging ini terjadi apabila bebannya induktif, seperti motor induksi, AC dan transformator [1]. b. Faktor Daya Leading (mendahului) Faktor daya Leading adalah arus mendahului tegangan, V terbelakang dari I dengan sudut φ. Faktor daya leading ini terjadi apabila bebannya kapasitif, seperti capacitor, synchronocus generators, synchronocus motors dan synchronocus condenser [3]. c. Faktor Daya Unity (sefasa) Faktor daya Unity adalah keadaan saat nilai cos φ adalah satu, yaitu antara tegangan dan arus menjadi sefasa atau berimpit. Faktor daya Unity akan terjadi bila jenis beban adalah resistif murni [1]. Wattmeter adalah instrumen untuk mengukur power listrik (atau rate suplai energi listrik) dalam I. PENDAHULUAN Seiring dengan perkembangan teknologi di bidang eletronik saat ini, baik di industri maupun dimasayarakat umum hamper semua barang eletronik merupakan beban listrik yang mengurangi kualitas daya yang dihasilkan, baik itu beban induktif, beban resistif dan beban kapasitif. Pemakaian daya listrik untuk kebutuhan rumah tangga umumnya mempunyai beban bersifat reaktif induktif yang menyebabkan gelombang arus tertinggal dari gelombang tegangan. Pada umumnya yang dimaksud dengan daya listrik dengan kualitas baik adalah bila Power Factor >0,85. Sedangkan kita tahu bahwa sebagian besar beban dari PLN adalah bersifat induktif, hal ini menyebabkan rendahnya nilai faktor daya (Cos φ). Untuk mengetahui nilai factor daya diperlukan alat ukur dengan kombinasi rangkaian sensor tegangan dan arus akan mendapat nilai pengukuran daya yang baik. Banyak alat ukur untuk Cos Phi meter dan Watt Meter yang berbasi mikrokontroler, seperti: Atmega 8, Atmega 16, atmega 32. tetapi belum pernah dibuat yang seperti cos phi sebagai media pembelajaran. II. TINJAUAN PUSTAKA Daya adalah energi yang dikeluarkan untuk melakukan usaha. Dalam sistem tenaga listrik, daya merupakan jumlah energi yang digunakan untuk melakukan kerja atau usaha. Daya listrik biasanya 54 ISSN : 2723 - 4193 E-ISSN : - Journal Of Electrical Engginering (Joule), Vol. 1, No. 2, Bulan Agustus Tahun 2020 POLITEKNIK BOSOWA satuan watt untuk rangkaian sirkuit apapun, dimana merupakan kombinasi voltmeter dan amperemeter. Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardware-nya memiliki prosesor Atmel AVR dan software-nya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Arduino Uno memiliki 14 digital pin input/output (atau biasa ditulis I/O, dimana 6 pin diantaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 pin input analog, menggunakan crystal 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP dan tombol reset. Dalam suatu rangkaian listrik selalu dijumpai suatu sumber dan beban. Bila sumber listrik AC maka beban dibedakan menjadi 3 sebagai berikut: a. Beban Resistif Beban resistif yang merupakan suatu resistor murni. Beban ini hanya menyerap daya aktif dan tidak menyerap daya reaktif sama sekali. Tegangan dan arus se-fasa. b. Beban Induktif Beban induktif adalah beban yang mengandung kumparan kawat yang dililitkan pada sebuah inti biasanya inti besi, contoh: motor–motor listrik, induktor dan transformator. c. Beban Kapasitif Beban kapasitif adalah beban yang mengandung suatu rangakaian kapasitor. Beban ini mempunyai faktor daya antara 0–1 “leading”. Beban ini menyerap daya aktif (kW) dan mengeluarkan daya reaktif (kVAR). atau lebih kelompok eksperimental dan satu atau lebih kondisi eksperimen. IV. HASIL PENELITIAN Metode Pengujian alat yang penulis lakukan terbagi menjadi dua metode, yaitu: (1) Pengujian Tunggal Setiap Blok Sistem; dan (2) Pengujian Keseluruhan Sistem. Tabel 1. Pengujian Output Sensor Tegangan No. 1 2 3 4 5 6 Output (AC) Input (AC) 5,03 V 5,02 V 5,02 V 5,04 V 4,94 V 5,05 V 231,0 V 230,9 V 230,9 V 231,0 V 231,0 V 231,1 V Tabel 2. Pengukuran tegangan output sensor arus No. Menit 1 2 3 4 5 1 5 10 15 20 Out Sensor Tegangan 153,6 mV 153,6 mV 154,1 mV 154,8 mV 154,4 mV Tang Ampere 4,0 mA 4,1 mA 4,1 mA 4,0 mA 4,0 mA Pengujian Zero Crossing Detector dilakukan dengan menggunakan tiga jenis beban, yaitu dengan beban resisitif, beban kapasitif, dan beban induktif. III. METODE PENELITIAN Penelitian ini dilaksanakan di Kampus Politeknik Bosowa yang berlokasi di jalan Kapasa Raya No. 23 Makassar. Lokasi tersebut dipilih karena memiliki semua aspek pendukung agar penelitian dapat berjalan dengan lancar dan baik. Adapun metode yang akan digunakan antara lain: Tabel 2. Pengukuran Zero crossing detector dengan beban Resistif No. 1 2 3 V out Frekuensi T on 353,6 mv 351,3 mv 353,3 mv 50,00 hz 50,04 hz 50,09 hz 2,6 ms 2,5 ms 2,5 ms T off 4 ms 4 ms 4 ms Tabel 4. Pengukuran Zero crossing detector dengan beban kapasistif 1. Metode Tindakan. Metode Tindakan ialah metode yang digunakan dalam penelitian yang diarahkan pada pemecahan masalah atau perbaikan. Penelitian ini difokuskan kepada perbaikan proses maupun peningkatan hasil kegiatan. 2. Metode eksperimen. Metode ini dapat diartikan sebagai sebuah studi yang objektif, sistematis, dan terkontrol untuk memprediksi atau mengontrol fenomena. Penelitian eksperimen bertujuan untuk menyelidiki hubungan sebab akibat (cause and effect relationship), dengan cara mengekspos satu No. 1 2 3 V out Frekuensi 361,7 mv 50,18 hz 354,5 mv 50,11 hz 349,1 mv 50,12 hz T on 2,6 ms 2,5 ms 2,5 ms T off 4 ms 4 ms 4 ms Tabel 5. Pengukuran Zero Crossing Detector dengan Beban Induktif No 1 2 3 55 V out 0,63 v 0,62 v 0,63 v Frekuensi 49,96 hz 50,05 hz 49,93 hz T on 2,4 ms 2,3 ms 2,3 ms T off 3,3 ms 1,4 ms 1,4 ms Journal Of Electrical Engginering (Joule), Vol. 1, No. 2, Bulan Agustus Tahun 2020 POLITEKNIK BOSOWA Kapasitif Pengujian dengan beban resistif menggunakan tiga resistor batu dengan nilai resistansi yang berbeda-beda. Pengujian dengan beban kapasitif menggunakan kapasitor AC 250 volt dengan tiga nilai kapasitansi yang bereda. Pengujian dengan beban Induktif menggunakan Motor Unyversal, trafo 5 A (lilitan sekunder dilepas), trafo 1 A (inti besi dilepas), berikut nilai dan hasil pengukuran pada beban induktif. Selanjutnya dilakukan analisis terhadap pengujian tunggal dan pengujian keseluruhan. Pada analisis tegangan output pada sensor tegangan didapatkan hasil selisih sebagai berikut: Induktif 232,2 231,5 231,7 231,8 Voltmeter (v) 5,12 5,11 5,15 5,14 Modul (v) 5,6 4,5 5,6 5,6 Selisih Pengukuran 9,4 % 11.9 % 8.7 % 8.9 % Tabel 7. Selisih pengukuran pada sensor arus dan tegangan Tang ampere Presentasi kesalahan 4,0 A 4,1 A 4,1 A 4,0 A 4,0 A 56,9 % 56 % 56,7 % 56,9 % 57,3 % [1] Feri Djuandi, 2011. Pengenalan Universitas Trisakti. Jakarta. [2] Filani Herman, Ir. Abdul Nasir , Epyk Sunarno. SST,MT, Perbaikan Faktor Daya. Teknik Elektro Industri, PENS-ITS, Surabaya, Indonesia. [3] Jufri HR Hilman, M.N Nasruddin, P Bisman, Rancang Bangun Alat Ukur Daya Arus BolakBalk Berbasis Mikrokontroler Atmega8535. Medan. Tabel 8. Analisis Zero Crossing Detector Hitung Terukur Selisih Resitif 30,30 hz 30,72 hz 30,72 hz 50,00 hz 50,04 hz 50,09 hz 39,4 % 38,6 % 38,7 % R1 R2 R3 39,6 % 38,7 % 37,6 % 29,8 % 7,9 % 8,2 % DAFTAR PUSTAKA Pada Analisis Zero Crossing Detector didapatkan hasil selisih pengukuran sebagai berikut: Jenis Beban 50,18 hz 50,11 hz 50,12 hz 49,96 hz 50,05 hz 49,93 hz Cara kerja cos phi meter adalah dengan menggunakan rangkaian zero crossing detector yang berfungsi untuk menentukan titik persilangan nol sinyal AC sehingga diketahui berapa waktu yang dibutuhkan untuk persilangan titik nol, jadi waktu yang telah terdeteksi rangkaian dikonversi menjadi sudut pada program bahasa C di Arduino; Setelah pengujian media pemelajaran cos phi meter dan watt meter berasis arduino yang dapat bekerja dengan menampilkan hasil pengukuran di LCD 16x2, parameter yang tampil adalah hasil pengukuran tegangan, arus power factor (cos phi) dan daya. Penelitian selanjutnya disarankan untuk mengembangan media pemelajaran cos phi meter dan watt meter berbasis arduino agar dapat terlihat lebih baik dan menarik, dan hasil pengukuran dapat leih akurat dan lebih canggi. Penelitian selanjutnya diharapkan untuk mengembangkan media pembelajaran cos phi meter dan watt meter berbasis arduino dengan menggunakan mikrokontroler yang lain. Adapun selisih hasil pengukuran arus pada sensor arus dan tang ampere adalah sebagai berikut: Out sensor arus 9,30 A 9,32 A 9,40 A 9,30 A 9,36 A 30,30 hz 30,72 hz 31,25 hz 35,08 hz 54,05 hz 54,05 hz V. PENUTUP Tabel 6. Selisih Tegangan Output Pada Sensor Tegangan Input AC (v) C1 C2 C3 L1 L2 L3 ISSN : 2723 - 4193 E-ISSN : - 56 arduino.