RANCANG BANGUN AUTOMATIC VOLTAGE

REGULATOR UNTUK MENSTABILKAN

TEGANGAN MENGGUNAKAN KONTROL PI

SKRIPSI

Sebagai Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh :

FERI IRAWAN

201610130311024

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2021

v

vi

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas segala Nikmat-Nya,

Rahmat-Nya, serta Hidayah-Nya. Sholawat serta salam semoga senantiasa tercurah

kepada Rasulullah Muhammad Shalallahu 'Alaihi Wassalam. Atas kehendak dan

karunia Allah penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul:

“Rancang Bangun Automatic Voltage Regulator Untuk Menstabilkan

Tegangan Menggunakan Kontrol PI”

Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar

sarjana Teknik di Universitas Muhammadiyah Malang. Selain itu penulis berharap

skripsi ini dapat memperluas pustaka dan pengetahuan utamanya dalam bidang

sistem tenaga listrik.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih banyak terdapat

kekurangan. Oleh karena itu Penulis berharap saran yang membangun, agar

kedepannya menjadi lebih baik dan bermanfaat. Penulis mohon maaf apabila

terdapat kesalahan dalam penulisan baik yang sengaja maupun tidak disengaja.

Malang, 14 Oktober 2021

Feri Irawan

v

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

LEMBAR PERSETUJUAN

LEMBAR PENGESAHAN

LEMBAR PERNYATAAN

ABSTRAK .........................................................................................................i

ABSTRACK.......................................................................................................ii

LEMBAR PERSEMBAHAN ...........................................................................iii

KATA PENGANTAR .......................................................................................iv

DAFTAR ISI ......................................................................................................v

DAFTAR GAMBAR .........................................................................................vii

GAMBAR TABEL ............................................................................................viii

BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................1

1.1. Latar Belakang .............................................................................................1

1.2. Rumusan Masalah ........................................................................................2

1.3. Tujuan Penelitian .........................................................................................2

1.4. Batasan Masalah...........................................................................................2

1.5. Manfaat .......................................................................................................2

1.6. Sistematika Penulisan...................................................................................3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................4

2.1. PID ...............................................................................................................4

2.1.1 Metode Trial and Error .......................................................................5

2.2. Mikrokontroler .............................................................................................5

2.3. Sensor Tegangan ..........................................................................................7

2.4. Auto Transformator ......................................................................................8

2.5. Motor Servo .................................................................................................9

BAB III METODE PENELITIAN ..................................................................10

3.1. Metode Penelitian.........................................................................................10

3.1.1 Alat dan Bahan ....................................................................................10

3.1.2 Lokasi Penelitian .................................................................................10

3.2. Tahapan pembuatan Alat..............................................................................11

vi

3.3. Diagram Blok Proses Alat Bekerja ..............................................................12

3.4. Desain Alat ...................................................................................................13

3.4.1 Arduino R3 ..........................................................................................13

3.4.2 Auto Transformator ............................................................................15

3.4.3 Sensor ZMPT 101 ...............................................................................16

3.4.4 Motor Servo ........................................................................................17

3.5. Perancangan Kontroler PI ............................................................................18

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN...........................................................23

4.1. Pengujian Arduino .......................................................................................23

4.1.1 Tahapan Pengukuran ...........................................................................23

4.1.2 Hasil Pengukuran ................................................................................23

4.2. Pengujian Sensor Tegangan ZMP 101 .........................................................25

4.2.1 Blok Diagram Rangkaian Pengujian ...................................................25

4.2.2 Tahapan Pengukuran ...........................................................................26

4.2.3 Hasil Pengukuran ................................................................................26

4.3. Pengujian Motor Servo ................................................................................28

4.3.1 Tahapan Pengujian ..............................................................................28

4.3.2 Hasil Pengukuran ................................................................................28

4.4. Pengujian Rangkaian Kontrol Tegangan .....................................................29

4.4.1 Pengujian Tegangan Sistem Terbuka ..................................................29

4.4.2 Pengujian Tegangan Sistem Tertutup .................................................32

4.4.3 Pengujian tegangan Sistem Tertutup dengan Beban ...........................37

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................38

5.1. Kesimpulan ..................................................................................................38

5.2. Saran .............................................................................................................38

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................39

LAMPIRAN

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Blok Diagram Pengendali PID ........................................................4

Gambar 2.2 Diagram Blok Mikrokontroler ........................................................6

Gambar 2.3 Sensor Tegangan .............................................................................7

Gambar 2.4 Auto Transformator .........................................................................8

Gambar 2.5 Motor Servo.....................................................................................9

Gambar 3.1 Flowchart Perancangan Alat ...........................................................11

Gambar 3.2 Diagram Blok Proses Alat Bekerja Sistem Tertutup .......................12

Gambar 3.3 Diagram Blok Proses Alat Bekerja Sistem Terbuka .......................12

Gambar 3.4 Desain Alat Kontrol Tegangan ........................................................13

Gambar 3.5 Arduino R3 ......................................................................................14

Gambar 3.6 Diagram Coil Stabilizer ...................................................................15

Gambar 3.7 Rangkaian Sensor Tegangan ZMPT 101 ........................................16

Gambar 3.8 Rangkaian Servo .............................................................................17

Gambar 3.9 Diagram PI ......................................................................................18

Gambar 3.10 Grafik Respon Tegangan Dengan Nilai Kp=2, Ki=0.54 ...............19

Gambar 3.11 Grafik Respon Tegangan Dengan Nilai Kp=4, Ki=0.54 .............19

Gambar 3.12 Grafik Respon Tegangan Dengan Nilai Kp=6, Ki=0.54 ..............20

Gambar 3.13 Grafik Respon Tegangan Dengan Nilai Kp=2, Ki=0.54 ..............21

Gambar 4.1 Hasil Pengujian Proses Download Arduino Pada PC .....................24

Gambar 4.2 Hasil Pengujian Arduino saat LED ON dan OFF ...........................24

Gambar 4.3 Blok Diagram Pengujian Sensor ZMPT 101...................................25

Gambar 4.4 Rangkaian Output ZMPT 101 Pada Arduino ................................36

Gambar 4.5 Pembacaan Input ZMPT 101 Menggunakan Avometer ..................27

Gambar 4.6 Rangkaian Alat Kontrol Tegangan ..................................................29

Gambar 4.7 Garfik Tegangan Keluaran Dengan Inputan 190 Volt ....................30

Gambar 4.8 Garfik Tegangan Keluaran Dengan Inputan 200 Volt ....................30

Gambar 4.9 Garfik Tegangan Keluaran Dengan Inputan 210 Volt ....................31

Gambar 4.10 Garfik Tegangan Keluaran Dengan Inputan 220 Volt ..................31

Gambar 4.11 Grafik Sensor ZMPT 101 Dengan Tegangan Input 190 Volt .......32

Gambar 4.12 Grafik Sensor ZMPT 101 Dengan Tegangan Input 200 Volt .......33

viii

Gambar 4.13 Grafik Sensor ZMPT 101 Dengan Tegangan Input 210 Volt .......33

Gambar 4.14 Grafik Sensor ZMPT 101 Dengan Tegangan Input 215 Volt .......34

Gambar 4.15 Grafik Sensor ZMPT 101 Dengan Tegangan Input 220 Volt .......34

Gambar 4.16 Grafik Sensor ZMPT 101 Dengan Tegangan Input 225 Volt .......35

Gambar 4.17 Grafik Sensor ZMPT 101 Dengan Tegangan Input 230 Volt .......36

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Parameter PID .....................................................................................5

Tabel 3.1 Pin Yang Digunakan Pada Arduino ....................................................14

Tabel 3.2 Data Analisa Nilai PID Metone trial and error ...................................21

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sensor Tegangan ZMPT 101 ....................................28

Tabel 4.2 Pengujian Tegangan Keluaran Sistem Terbuka ..................................32

Tabel 4.3 Pengujian Tegangan Keluaran Sistem Tertutup..................................36

Tabel 4.4 Pengujian Tegangan Keluaran Dengan Beban....................................37

39

DAFTAR PUSTAKA

[1] O. Zebua and N. Soedjarwanto, “Monitoring Flicker Pada Jaringan

Distribusi Tegangan Rendah,” vol. 1, no. 01, pp. 97–102, 2018.

[2] O. Zebua, N. Soedjarwanto, and J. Anggara, “Rancang Bangun Alat

Deteksi Stabilitas Tegangan Jangka Panjang Pada Jaringan Distribusi

Tegangan Rendah,” Electrician, vol. 12, no. 2, p. 33, 2019, doi:

10.23960/elc.v12n2.2078.

[3] Yusmartato, “Analisis Peningkatan Stabilitas Tegangan Dengan

Menggunakan Kapasitor,” Bul. Utama Tek., vol. 13, no. 1, pp. 32–37, 2017,

[Online]. Available:

https://jurnal.uisu.ac.id/index.php/but/article/download/258/272.

[4] A. Ningsih, O. Wahyunggoro, M. B. Isnaeni, and F. Teknik UGM,

“Kendali Penstabil Frekuensi Dan Tegangan Untuk Pembangkit Listrik

Mikrohidro Menggunakan Beban Komplemen Dengan Pengendali Pid Dan

Pwm,” Semin. Nas. ke, vol. 9, p. 85, 2018.

[5] S. Abubakar, S. Hardi, and R. Alfayumi, “Sistem Pengendali Tegangan

pada Generator Induksi 3 Phasa Menggunakan Kontrol PI,” JET (Journal

Electr. Technol., vol. 2, no. 3, pp. 18–26, 2017.

[6] B. M. Farid, M. Mukhsin, and F. Rofii, “Pengaturan Regulator Autotrafo 3

Phasa Berbasis Mini Plc Zelio,” Widya Tek., vol. 26, no. 2, pp. 145–157,

2018, doi: 10.31328/jwt.v26i2.790.

[7] A. Braun, “Auto-Tuning,” Optim. und Adapt. Regelung Tech. Syst., pp.

213–219, 2020, doi: 10.1007/978-3-658-30916-9_12.

[8] I. Abubakar, S. N. Khalid, M. W. Mustafa, H. Shareef, and M. Mustapha,

“Calibration of ZMPT101B voltage sensor module using polynomial

regression for accurate load monitoring,” ARPN J. Eng. Appl. Sci., vol. 12,

no. 4, pp. 1076–1084, 2017.

[9] Endriyansyah, “Penggunaan Trainer Motor Servo Dalam Praktikum Mata

Kuliah Dasar Sistem Pengaturan Di Laboratorium Sistem Kendali Teknik

Elektro UNESA,” pp. 288–304, 2014.

[10] I. G. M. N. Desnanjaya and I. B. A. I. Iswara, “Trainer Atmega32 Sebagai

Media Pelatihan Mikrokontroler Dan Arduino,” J. Resist. (Rekayasa Sist.

Komputer), vol. 1, no. 1, pp. 55–64, 2018, doi:

10.31598/jurnalresistor.v1i1.266.

39