Antar Muka Komputer
Pada Turbin Gas Pembangkit Listrik Darurat
Dalam Industri atau Perkantoran
Wahyu Adityo (3309110707)
EC-5D
Politeknik Negeri Jakarta
e-mail : wahyuadityo@gmail.com
ABSTRAK
Pembangkit listrik darurat menggunakan turbin gas ini, menggunakan ppi 8255 sebagai interface input atau output (I/O) karena dapat digunakan untuk berbagai jenis prosesor. Kemudian dihubungkan pada solid state relay sebagai saklarnya. Bertujuan untuk menghindari kekurangan yang terdapat pada saklar konvesional seperti percikan api dan juga menghindari terjadinya sambungan tidak sempurna karena kontaktor keropos. Kemudian hasil keluaran dari turbin gas tersebut di hubungkan kepada Voltage meter DC sebelum dihubungkan kedalam jala-jala sebagai pemasok listrik darurat saat sumber listrik utama padam. Alat ini sangat dibutuhkan sebagai antisipasi bila terjadi hal yang tidak diinginkan tersebut. Karena dalam dunia industri dan perkantoran padamnya listrik dapat menghambat terjadinya proses produksi, yang berarti mengurangi pendapatan bahkan dapat mengakibatkan kerugian. Maka dari itu alat ini sangat berguna agar proses produksi dalam industri dan kegiatan perkantoran berjalan dengan lancar bila listrik tiba-tiba padam.
Kata kunci : Turbin Gas, Solid State Relay (SSR), Voltmeter Digital, PPI 8255.
1. PENDAHULUAN
Sejak seabad yang lalu pengembangan turbin gas telah dimulai. Meskipun perkembangannya cukup tertinggal dengan saudara dekatnya yaitu turbin uap, yang memiliki perkembangan yang sangat pesat. Namun demikian dalam laporan antarmuka komputer ini, penggunaan turbin gas sebagai pembangkit listrik dan penyedia panas di dalam industri memiliki keuntungan yaitu mudah di install, cara kerja yang tidak terlalu rumit dan dimensinya yang tergolong kecil.
Tidak dipungkiri lagi pada masa kini kebutuhan akan listrik merupakan urat nadi bagi kehidupan manusia. Maka dengan itu manusia mencoba berbagai cara agar dapat menjamin ketersediaan atas listrik tersebut. Namun dalam praktiknya dapat kita temui dan alami listrik yang padam entah karena pemadaman bergilir dikarnakan pasokan listrik yang kurang atau terjadinya gannguan pada gardu listrik atau pada pusat PLN.Karena alasan tersebut pembangkit tenaga listrik darurat sangat diperlukan agar dapat mencegah hal-hal yang tidak diinginkan akibat padamnya listrik.
Seperti yang dapat kita ketahui lebih dalam, interfacing atau yang biasa disebut antarmuka komputer dapat diaplikasikan dalam kebutuhan yang berbeda-beda yang banyak kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Tujuannya adalah bukan lain untuk mempermudah bagi kita untuk mendapatkan hasil tertentu dari interfacing tersebut dengan menggunakan komponen-komponen dalam elektronika seperti sensor, motor listrik, solid state relay, dll. Kemudian hasil masukan atau keluaran tersebut dapat di monitor atau di kontrol dalam sebuah komputer.
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Komunikasi Data Paralel [1]
Komunikasi data digital yang umum digunakan adalah komunikasi serial dan paralel. Komunikasi data serial, mengirim dan menerima data dengan format seri bit demi bit dengan diawali bit Start dan diakhiri bit Stop untuk sinkronisasi. Komunikasi data serial memiliki efisiensi terhadapmedia transmisi yang lebih sedikit, yakni hanya membutuhkan dua buah jalur komunikasi untuk pengiriman dan penerimaan data, dan satu buah jalur ground. Komunikasi ini mempunyai kelebihan pada jarak komunikasi antar device yang cukup jauh akan tetapikarena harus serial,maka kecepatan komunikasi cenderung lambat.
Jenis komunikasi data yang kedua adalah komunikasi paralel. Untuk komunikasi data paralel ini mempunyai keterbatasan pada jarak komunikasi antar device yang cenderung harus dekat. Akan tetapi komunikasi data ini mempunyai kecepatan akses data yang lebih cepat dibanding data serial, karena komunikasi data ini mengirimkan secara serempak seluruh rangkain bit dalam satu siklus mesin.
2.2. Solid State Relay [2]
Solid state relay adalah sebuah saklar elektronik yang tidak memiliki bagian yang bergerak. Contohnya foto-coupled SSR, transformer-coupled SSR, dan hybrida SSR. Solid state relay ini dibangun dengan isolator sebuah MOC untuk memisahkan bagian input dan bagian saklar. Dengan Solid state relay kita dapat menghindari terjadinya percikan api seperti yang terjadi pada relay konvensional juga dapat menghindari terjadinya sambungan tidak sempurna karena kontaktor keropos seperti pada relay konvensional.
Pada rangkaian ini digunakan Opto-coupler SSR's. Cara kerja pada solid-state relay, switching unitnya menggunakan TRIAC sehingga solid-state relay ini dapat menghasilkan arus baik positif maupun negatif. Untuk mengontrol triac ini digunakan SCR yang mempunyai karakterisitik gate yang sensitif. Kemudian untuk mengatur trigger pada SCR sendiri diatur dengan menggunakan rangkaian transistror. Rangkaian transistor ini menjadi penguat level tegangan dari optocoupler. Penggunaan SCR untuk mengatur gate TRIAC karena gate SCR mempunyai karakteristik yang lebih sensitif daripada gate TRIAC. Antara bagian input dan output dipisahkan dengan menggunakan optocoupler dan dengan sinyal yang kecil, cukup untuk menyalakan dioda saja, maka cukup untuk menggerakkan sebuah beban AC yang besar melalui solid-stare relay.
Gambar 2.2. Rangkaian Internal SSR [3]
2.3. Voltmeter Digital[4]
Voltmeter digital memperagakan pengukuran tegangan dc atau ac dalam bentuk angka diskrit, sebagai pengganti defleksi jarum penunjuk pada sebuah skala kontinu seperti dalam alat ukur analog. Penunjukan dengan angka dalam banyak pemakaian lebih menguntungkan, karena :
- Mengurangi kesalahan pembacaan oleh manusia.dan interpolasi.
- Menghilangkan kesalahan paralaksis.
- Memperbesar kecepatan pembacaan.
- Melengkapi keluaran dalam bentuk digital yang sesuai bagi pengolahan dan pencatatan selanjutnya.
Digital voltmeter merupakan suatu instrumen yang dapat diandalkan dan teliti, yang dapat digunakan dalam banyak pemakaian pengukuran di laboratorium. Digital voltmeter dapat bersaing terhadap instrumen-instrumen analog konvensional, disebabkan perkembangan dan penyempurnaan modul-modul rang-kaian terpadu ( integrated circuit, IC ), ukuran, kebutuhan daya dan harga yang berkurang secara drastis. Kualitas voltmeter digital yang menonjol dapat digambarkan dengan mengemuka- kan Karakteristik operasi dan karakteristik yang khas.
Spesifikasi berikut tidak semua berlaku pada satu instrumen tertentu, akan tetapi benar-benar menyatakan informasi yang absah mengenai keadaan saat ini, yaitu :
· Rangkuman masukan : dari ± 1,000000 V sampai ± 1000, 000 V, dengan pemilihan rangkuman secara otomatis dan indikasi beban lebih.
· Ketelitian mutlak sebesar ± 0,005 persen dari pembacaan.
· Stabilitas : jangka pendek 0,002 persen dari pembacaan untuk perioda 24 jam : jangka panjang 0,008 persen pembacaan untuk perioda 6 bulan.
· Resolusi : 1 bagian dalam 106 (1 μV dapat dibaca pada rangkuman masukan1 V ).
· Karakteristik masukan : tahanan masukan khas adalah 10 MΩ ; kapasitas masukan 40 pF.
· Kalibrasi : standar kalibrasi internal yang memungkinkan kalibrasi tidak ber-gantung pada rangkaian ukur diperoleh dari sumber referensi yang distabilkan.
· Sinyal-sinyak keluaran : perintah mencetak, memungkinkan keluaran menuju pencetak keluaran BCD ( binary coded decimal = bilangan desimal yang masing-masing angka dinyatakan oleh empat bit ) untuk pengolahan atau pen- catatan digital.
2.4. Programmable Peripheral Interface 8255[5]
PPI 8255 atau PPI merupakan chip yang banyak dipakai secara luas sebagi interface input/output (I/O) karena dapat digunakan untuk berbagai jenis prosesor. Piranti ini mempunyai 24 pin I/O yang dikelompokkan dalam 3port dan dapat diprogram dalam tiga mode operasi yang berbeda. Khusus untuk PPI 82C55A (versi CMOS) memerlukan sisipan waktu tunggu jika dioperasikan dengan mikroprosesor berkecepatan lebih dari 8 MHz. PPI menghubungkan mikroprosesor dengan perangkat I/O (luar) pada level transistor-transistor logic (TTL). PPI masih dipergunakan pada sistem komputer 80846 atau pentium untuk menghubungkan keyboard atau port printer paralel.
Fungsi pin dan register internal:
· Data bus buffer 8 bit dua-arah yang tri state digunakan sebagai interface antara PPI dengan bus data sistem mikroprosesor (CPU). Data dikirim atau diterima oleh buffer, baik pada saat CPU mengeksekusi intruksi input maupun output. Control Word (CW) dan informasi status juga ditransfer melalui buffer bus data ini.
· Chip Select (CS). Jika pin input ini berlogika rendah, dimungkinkan berkomunikasi antara PPI dan CPU.
· Read (RD). Logika rendah pada pin ini memungkinkan CPU membaca data dari PPI ini.
· Write (WR). Nilai logika rendah pada pin ini akan memungkinkan CPU menulis data atau control word ke PPI.
· Pin A0 dan A1. Pin input ini, dalam hubungannya dengan input RD dan WR akan mengontrol pemilihan register yang akan digunakan secara aktif, atau register control word sebagaimana tampak pada tabel 1.1. Pin-pin ini umumnya dihubungkan dengan bus alamat A0 dan A1.
· RESET, Nilai logika tinggi di pin input ini akan menginilisasi register control ke 3B (Hex) dan semua port (A, B dan C) diset ke mode input. “Bus Hold” akan menyimpan input port I/O ke logika “1” dengan arus maksimum 40 mA.
Gambar 2.4. Konfigurasi Pin dan Blok Diagram PPI 8255.
2.5. Turbin Gas [6]
Sebuah turbin gas pembangkit listrik terbagi menjadi tiga bagian utama yaitu kompresor, ruang pembakaran, dan turbin gas dengan generator listrik. Secara garis besar cara kerjanya dalah udara dari luar masuk melalui turbine air inlet filtermenuju kompresor, kemudian udara tersebut ditekan (dimampatkan). Selanjutnya udara tekan dialirkan kedalam ruang bakar. Didalam ruang bakar disemprotkan bahan bakar kedalam arus udara tersebut sehingga terjadi proses pembakaran. Gas hasil pembakaran yang terbentuk itu kemudian dimasukkan kedalam turbin sehinga akan dihasilkan gaya dorong untuk memutar turbin. Turbin akan berputar yang pada gilirannya menggerakan kompresor kembali dan generator listrik sebagai daya yang dimanfaatkan lebih lanjut. Gas hasil pembakaran ini akan keluar melalui exhaust silencer.
a. b.
Gambar 2.5. a.Diagram Blok Turbin Gas b.Siklus Turbin Gas Sederhana
3. PEMBAHASAN
Sistem ini bekerja dengan cara menghidupkan turbin gas dengan menggunakan saklar elektronik yaitu solid state relay bila tejadinya kepadaman listrik. PPI 8255 berfungsi sebagai input/output yang dapat menkondisikan solid state relay pada keadaan ON dan menghidupkan turbin gas.
Setelah turbin gas bekerja dan dapat menghasilkan tegangan voltage kemudian, output tegangan tersebut dihubungkan dengan voltmeter digital yang berfungsi sebagai pegukur data voltage yang telah dihasilkan oleh turbin gas tersebut. Data ini kemudian dapat dimonitor setiap saat oleh operator melalui komputer. Monitoring yang dilakukan pada data yang disajikan di komputer diharapkan sebagai tolak ukur, keaadan turbin gas tersebut. Tujuannya adalah bila keluaran voltage tersebut mengalami penurunan secara drastis maka operator dapat memberi instruksi kepada engineering untuk melakukan pengecekan dan perbaikan pada turbin gas tersebut sebelum turbin gas tidak berfungsi.
Berikut adalah rancangan sistem dalam bentuk diagram blok yang akan digunakan :
Gambar 3.1. Diagram Blok
Gambar 3.2. Flowchart
Seperti yang telah kita ketahui bahwa ppi 8255 memliki kaki sebagai read (kaki 5) dan write (kaki 36) yang berfungsi untuk membaca dan menulis data dari komputer menuju solid state relay yang akan kita ON/OFF. Adapula pin A1 dan A0 yang juga berfungsi sebagai masukan-masukan alamat untuk memilih satu dari empat register internal, juga terdapat chip select yang nilai logicnya nol agar dapat terhubung dengan CPU. Berikut adalah tabel alamat dari ppi 8255 :
Gambar 3.3. Dasar Kerja PPI 8255.[7]
Cara kerja dari rangkaian solid state relay ini adalah saat PPI 8255 memberikan tegangan tinggi maka transistor switching tidak akan aktif, karena transistor yang dipergunakan memiliki tipe PNP maka basisnya haruslah diberikan logik rendah atau nol. Karena diberi logic tinggi maka transistor berada pada kondisi off, tegangan Collector dan Emitter masih dalam keadaan logika tinggi, sehingga tidak ada arus yang mengalir dari emitter ke kolektor sehingga menyebabkan tidak adanya arus yang mengalir dari anoda ke katoda. Namun, ketika diberikan logic rendah maka transistor berada pada kondisi saturasi (jenuh), tegangan Collector dan Emitter masih dalam keadaan logic rendah (mendekati 0,2V), sehingga arus yang mengalir dari anoda ke katoda akan mengkonduksikan photo Diac.
Gambar 3.3. Blok Diagram Modul output Relay Solid State Relay (SSR) PPI 8255. [8]
Proses selanjutnya solid state relay sebagai saklar mengaktifkan turbin gas yang berfungsi sebagai sumber utama listrik darurat. Kemudian hasil keluaran dari output voltage turbin diukur menggunakan voltmeter digital. Perlu diketahui voltmeter yang digunakan berbeda dengan voltmeter yang digunakan sebagai pengukur istrumen atau komponen elektronik. Namun yang digunakan haruslah voltmeter yang mampu digunakan untuk mengukur tegangan tinggi, kini tersedia voltmeter untuk kebutuhan industri yang dapat mengukur hingga 5000 V.
Dari pengukuran data yang dihasilkan oleh voltmeter tersebut kemudian disambungkan ke computer agar dapat di monitoring kestabilannya sebelum listrik dari turbin disalurkan ke industri ataupun perkantoran.
4. KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan yang telah dikemukakan sebelumnya maka dapat disimpulkan bahwa rancangan sistem ini adalah prototype yang bertujuan sebagai penyedia listrik darurat apabila terjadinya listrik padam. Perlu diperhatikan selanjutnya, alat ini hanya menggunakan satu turbin gas sebagai sumbernya. Diharapkan kedepan kedepan bisa dikembangkan jumlahnya yang berarti semakin besar cakupannya bahkan bukan lagi sebagai pembangkit listrik darurat, melainkan pembangkit listrik utama dalam sebuah desa. Karena kita sadari kebutuhan listrik sebuah kota tidak dapat terpenuhi hanya oleh rancangan sistem ini.
5. DAFTAR PUSTAKA
[1] journal.uii.ac.id/index.php/Snati/article/view/387/302 [29 September 2011]
[2] unhas.ac.id/tahir/BAHAN-KULIAH/ELIN/tugas.../Muflih/SSR.ppt [8 Oktober 2011]
[3], [5], [7], [8] Sudradjat I. Buku Ajar: Praktikum Antarmuka Komputer, Politeknik Negeri Jakarta, Depok, Februari, 2007.
[4] pakendy.weebly.com/uploads/2/4/5/6/.../bahanvoltdigital.pdf [15 Oktober 2011]
[6] http://dewey.petra.ac.id/jiunkpe_dg_3161.html [13 Oktober 2011]
1 komentar:
nice indfo
solder uap
Posting Komentar