## PERANCANGAN DAN ANALISIS SISTEM ALAT UKUR ARUS LISTRIK MENGGUNAKAN SENSOR ACS712 BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN STANDARD CLAMPMETER
Trias Prima Satya Sekolah Vokasi, Departemen Teknik Elektro dan Informatika Universitas Gadjah Mada E-mail: trias.primasatya@ugm.ac.id
Fitri Puspasari Sekolah Vokasi, Departemen Teknik Elektro dan Informatika Universitas Gadjah Mada
Hristina Prisyanti Sekolah Vokasi, Departemen Teknik Elektro dan Informatika Universitas Gadjah Mada
Elisabeth Ruthma Meilani Saragih Sekolah Vokasi, Departemen Teknik Elektro dan Informatika Universitas Gadjah Mada

## ABSTRAK
Telah  dilakukan  penelitian  tentang  perancangan  sistem  alat  pengukur  arus  menggunakan  sensor ACS712  berbasis arduino  uno .  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  merancang,  membuat  dan  menguji karakteristik alat pengukur arus listrik dengan sensor ACS712. Metode yang digunakan dalam penelitian ini  yaitu  metode  perbandingan  langsung  dengan  clamp  meter  standar.  Pengambilan  data  dilakukan menggunakan  beban  3  lampu  yang  berbeda,  dengan  jeda  pengambilan  data  setiap  7  detik.  Hasil  yang diperoleh  dalam  penelitian  ini  menunjukkan  bahwa,  pada  lampu  1  diperoleh  hasil  ukur  alat  uji  (3,62  ± 0,04)A, clamp meter standar (3 ± 0 ) A dengan error sebesar 0,7 A dan ketidakpastian relatif sebesar 24,83 %. Lampu 2 diperoleh hasil ukur alat uji (3,41 ± 0,03) A, clamp meter standard (3 ± 0)A dengan nilai error sebesar 0,41 A dan ketidakpastian relatif sebesar 14,14 %.  Sedangkan pada lampu 3 diperoleh hasil ukur alat uji (3,49 ± 0,03), clamp meter standard ( 3 ± 0 ) A dengan nilai error sebesar 0,6 A dan ketidakpastian relatif sebesar 20,34 %.
Kata kunci : clamp meter ; acs 712; arduino ; arus listrik.

## ABSTRACT
The  research  of  designing  electric  current  instrument  measurement  system  using  ACS712  sensor based on Arduino Uno has been done. The aims of this research was design, assembly, and characteristic test of instrument of electric current instrument by ACS712 sensor. The method used in this research was direct comparison by standard clamp meter.  Data retrieval was done using the load of 3 different lamps by data retrieval pauses every 7 seconds. The result of this research show that lamp 1has instrument test result (3,62 ± 0,04)A, standard clamp meter ( 3 ± 0 ) A, error value 0,7 A and relative uncertainty  24,83
%. Lamp 2 has instrument test result (3,41 ± 0,03) A, standard clamp meter ( 3 ± 0 ) A, error value 0,41 A and relative uncertainty 14,14 %. Then, lamp 3 has instrument test result (3,49 ± 0,03), standard clamp meter ( 3 ± 0 ) A, error value 0,41 A and relative uncertainty 20,34 %.
Keywords : clamp meter; acs 712; arduino, electric current.

## 1. PENDAHULUAN
Arus listrik merupakan energi yang dapat disalurkan melalui penghantar berupa kabel. Arus listrik ini timbul  karena adanya perubahan  muatan  yang pindah  melewati suatu titik per  muatan  waktu  dalam suatu  konduktor  listrik  [1].  Dalam  kehidupan  manusia  arus  listrik  memiliki  peran  yang  sangat  penting. Penggunaan  energi  listrik  ini  telah  menjadi  hal  yang  mutlak  seiring  dengan  perkembangan  teknologi elektronika  [2].  Arus  listrik  sendiri  dibagi  menjadi  dua  jenis  yaitu  arus  DC  ( direct  current )  dan  AC ( alternating current ) [3]. Untuk mendeteksi arus listrik tersebut diperlukan sensor arus yang merupakan
suatu sensor dengan kemampuan memantau penggunaan arus listrik dan dapat memberikan nilai analog sehingga penggunaan tenaga listrik dapat dikontrol dan diatur [4]. Salah satu sensor untuk proses deteksi arus listrik tersebut adalah ACS712 yang bekerja dengan prinsip efek Hall . Sensor ACS 712 ini,(Gambar 1), merupakan salah satu sensor yang mampu  mendeteksi arus AC atau DC. Sensor ACS712 memiliki nilai akurasi yang lebih tinggi, linearitas yang lebih baik, dipasok oleh 5V DC; tegangan output adalah 4.5V, dan perlu lebih sedikit rangkaian untuk pengolahan data [5].
Gambar 1. Kaki-Kaki Sensor Arus ACS712 [5]
Sensor  ini  bekerja  dengan  memanfaatkan  peristiwa hall  effect yang  bekerja  menggunakan  prinsip gaya Lorenz .  Sensor  ini  juga  memiliki  tegangan  kerja  5  V  dan  memiliki  resistansi  internal  sebesar  1.2 mΩ. Bagian-bagian dari sensor arus ACS712 yaitu: Pin 1 : IP+ yang merupakan masukan arus. Pin 2 : IP+ yang merupakan masukan arus Pin Pin 3 : IP- yang merupakan keluaran arus Pin 4 : IP- yang merupakan keluaran arus Pin 5 : Ground Pin 6 : Terminal untuk kapasitor eksternal Pin 7 : Keluaran tegangan analog Pin 8 : Power supply 5 V Sensor  arus  ACS  712  tersebut  dibuat  secara compact oleh  pabrik  dalam  bentuk  IC  yang  bekerja dengan  prinsip  merespon  dan  mengukur  medan  magnet  yang  timbul  disekitar  kawat  berarus  dengan mengkombinasikan fungsi resistor shun dan current transformer sebagai sensor arus AC maupun DC yang memiliki tingkat akurasi pembacaan yang tinggi [6].
Arduino uno (Gambar 2) merupakan board sistem mikrokontroler yang bersifat yang open source. Arduino  UNO  didasarkan  pada  mikrokontroler  ATmega328P.  Papan  diprogram  dengan  Arduino  IDE dilengkapi dengan 14 pin input / output (I / O). Tegangan catu daya disediakan melalui kabel USB atau catu daya eksternal dengan tegangan kisaran 7-20 volt [7]
. Gambar 2. Arduino Uno [7]
Jenis alat pengukur arus listrik salah satunya adalah tang ampare atau Clamp meter yaitu alat yang berfungsi  untuk  mengukur  besarnya  arus  listrik  baik  DC  maupun  AC  dalam  rentang  yang  luas  bahkan sampai 2000A. Clamp meter saat ini dengan transduser efek Hall dapat beroperasi dalam arus DC atau arus AC pada frekuensi hingga 100 kHz. Tingkat keakuratan Clamp meter mencapai 1% hingga 2% dari rentang pengukuran. Kinerja dari Clamp meter dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya faktor posisi dan kondisi lingkungan [8].

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Alat  dan  bahan  yang  digunakan  adalah  laptop,  arduino  kit,  sensor  ACS712,  lampu,  kabel,  dan Clamp Meter sebagaimana yang ditunjukkan oleh Gambar 3. Penelitian dimulai dengan mempersiapkan alat-alat yang digunakan. Pengukuran dilakukan dengan menginstall aplikasi Poteus 8.6 dan Arduino di laptop. Kemudian membuat rancangan rangkaian dengan proteus (Gambar 4), dan dilanjutkan membuat program  untuk  mengoperasikan  rangkaian  tersebut.  Setelah  itu  rangkaian  yang  ada  diproteus disimulasikan  dengan  arduino  kit  dan  project  board.  Analisis  data  dilakukan  dengn  mengidentifikasi perbedaan  arus  terukur  antara  Clamp  Meter  sebagai  instrumen  standard  dengan  sistem  yang  dibuat (sensor ACS 712 berbasis Arduino uno).

## Gambar 3. Skema Rangkaian Alat

## Gambar 4. Rangkaian Hardware
Proses running program dan akuisisi data pada arduino dilakukuan sepeti pada diagram alir (Gambar 5).  Alir  diagram  menggambarkan  Arduino  Uno  sebagai    pusat    pengolahan    data    yang    berasal  dari sensor. Setelah    data  diterima  maka  akan  dikirim  ke  PC  melalui  serial  monitor. Berikut  adalah  alir diagram dari perangkat lunak untuk memunculkan nilai arus listrik melalui serial monitor:
Gambar 5.  Diagram Alir Pengujian

## 2.1 Pengujian dan Analisis
Untuk  mengetahui  perbandingan  antara  alat  uji  dan  alat  standar  dalam  pengukuran  suhu  dan kelembaban  udara  ini,  dapat  dilakukan  dengan  perhitungan  yang  dituliskan  secara  sistematis  sebagai berikut :
a. Rata - rata
n x x x x x n     3 2 1
(1)
b. Standar deviasi
  1 2     n x x SD i (2)
c. Nilai error
Error = | Uji – Standar | (3)
d. Ketidakpaastian relatif
(4)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada penelitian ini, proses pengambilan data menggunakan 3 variasi beban 3 lampu yaitu lampu 1, lampu 2 dan lampu 3. Pada setiap variasi beban lampu diambil sebanyak 10 data dalam waktu 50 detik,
sehingga  dalam  5  detik  diperoleh  1  data.  Pengambilan  data  dilakukan  dengan  menggunakan  tegangan power supply sebesar 12V. Hasil yang diperoleh kemudian di tampilkan pada dua buah instrument, yaitu LCD 16 x 2 atau  serial  monitor yang terhubung ke arduino IDE, dan pada display Clamp  meter standar digital  yang nilainya juga termonitor pada DC power supply yang digunakan. Rata-rata  hasil pengujian ditunjukkan oleh tabel 1 berikut :
Tabel 1. Rata-rata hasil Pengujian alat ukur arus listrik menggunakan sensor ACS712 dengan beban 3 buah lampu yang berbeda
Tegangan (V) Arus Listrik (A) Kesalahan Relatif (%) Error Arus Listrik (A) Uji Standard  Power Suplay Lampu 1 12 3,62 2,90 3,21 24,83 0,72 Lampu 2 12 3,70 2,80 3,21 32,14 0,90 Lampu 3 12 3,49 2,90 3,25 20,34 0,59
Perbandingan  nilai  fluktuasi  antara instrumen standar (clamp  meter) dengan instrument  yang diuji (sensor arus ACS712 berbasis Arduino uno) pada 10 kali pengujian dengan beban lampu ditunjukan pada gambar  6  berikut.  (Warna  kuning  menunjukkan  pembacaan  instrumen  yang  diuji  dan  warna  biru menunjukkan nilai instrumen standar)
(a) (b)

## (c)
Gambar 6. Grafik Hubungan Antara Waktu (S) dengan Arus (a) Uji Dan Standard Pada (a) Lampu 1 Pengujian (b) Lampu 2 Pengujian dan (c) Lampu 3 Pengujian
Hasil data yang diperoleh pada variasi lampu 1 berdasarkan tabel 1 pada alat ukur uji sebesar (3,62 ± 0,04)A  sedangkan  pada  clamp  meter  standar  sebesar  (  3  ±  0  )  A  dengan error sebesar  0,7  A  dan ketidakpastian relatif sebesar 24,83 %. Untuk lampu 2 sebesar  (3,41 ± 0,03)A sedangkan pada clamp meter
standar (3,31 ± 0,03) A dan (3 ± 0)A dengan nilai error sebesar 0,41 A dan ketidakpastian relatif sebesar 14,14 %. Pada lampu 3 diperoleh hasil uji sebesar (3,49 ± 0,03)A, sedangkan pada clamp meter standar sebesar ( 3  ±  0  )  A  dengan error sebesar  0,6  A  dan  ketidakpastian  relatif  sebesar  20,34  %.  Nilai error adalah perbedaan diantara nilai terukur pada instrumen yang uji dengan nilai pada instrumen standar yang telah diketahui  nilai  benarnya  [9].  Sehingga  dalam  penggunaan  sensor  tersebut  harus  ditambahkan  koreksi sebesar -0,7 A (lampu 1), -0,41 (lampu 2), dan -0,6 (lampu 3).
Dari grafik pada gambar 6, diketahui bahwa pembacaan clamp meter memiliki stabilitas pembacaan yang baik pada rentang waktu 0 – 50 sekon. Namun demikian, pada sensor ACS712, menunjukkan bahwa terjadi fluktuasi arus listrik dari waktu 0 – 20 sekon, dan akan stabil setelahnya. Berdasarkan hasil yang diperoleh,  disimpulkan  bahwa  perancangan  alat ukur  berupa  clamp  meter  ini  memiliki  ketidakpastian relatif  diatas  5%.  Artinya  nilai  yang  diperoleh  dari  alat  uji  masih  jauh  clamp  meter  standarnya.  Nilai ketidakpastian relatif yang paling tinggi yaitu pada variasi lampu 1 dengan nilai 24,83 % sedangkan nilai ketidakpastian  relatif  yang  paling  rendah  di  peroleh  pada  variasi  lampu  3  yaitu  sebesar  20,34  %. Ketidakpastian relatif merupakan ketidakpastian yang dibandingkan dengan hasil ukurnya [10]. Besarnya nilai ketidakpastian relatif yang didapat dikarenakan jarak antara beban dan sensor terlalu jauh, dan juga coding program  pada  arduino  yang  menghasilkan  selisih  nilai  yang  berbeda  dengan  standarnya.  Pada pengukuran arus ini digunakan lampu yang berfungsi sebagai beban untuk menghalangi arus yang cukup besar. Hal ini bertujuan untuk pengaman sistem  dari korsleting yang dapat membahayakan sistem yang dibuat jika tidak dipasang beban.

## 4. KESIMPULAN
a. Alat ukur arus dibuat dengan sensor ACS 712 di peroleh nilai ketidakpastian relatif lebih dari 5%.
b. Pengukuran  pada  variasi  lampu  1  berdasarkan  tabel  1 pada  alat  ukur  uji  sebesar  (3,62  ±  0,04)A sedangkan  pada  clamp  meter  standar  sebesar  (  3  ±  0  )  A  dengan error sebesar  0,7  A  dan ketidakpastian relatif sebesar 24,83 %. Untuk lampu 2 sebesar  (3,41 ± 0,03)A sedangkan pada clamp meter standar (3,31 ± 0,03) A dan (3 ± 0)A dengan nilai error sebesar 0,41 A ketidakpastian relatif sebesar 14,14 % , dan pada lampu 3 diperoleh hasil uji sebesar (3,49 ± 0,03)A sedangkan pada clamp meter standar sebesar ( 3 ± 0 ) A dengan error sebesar 0,6 A dan ketidakpastian relatif sebesar 20,34 %.
c. Besarnya nilai ketidakpastian relatif yang didapat dikarenakan jarak antara beban dan sensor terlalu jauh, dan juga coding pada arduino yang menghasilkan nilai yang berbeda dengan nilai standarnya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  A.  Fauzi,  “Penentuan  Konduktivitas  Dan  Resistivitas  Air  Laut  Dengan  Pengukuran  Tidak Langsung,” J. Material. dan Pendidikan Fisika., pp. 37–41.
[2]  M. Mario, Boni P. Lapanporo, “Rancang Bangun Sistem Proteksi dan Monitoring Penggunaan Daya Listrik Pada Beban Skala Rumah Tangga Berbasis Mikrokontroler ATMega328P,” Prisma  Fiika., vol. VI, no. 01, pp. 26–33, 2018.
[3]  M. P. S.N. Hutagalung, “Pembelajaran Fisika Dasar Dan Elektronika Dasar (Arus, Hambatan Dan Tegangan  Listrik)  Menggunakan  Aplikasi  Matlab  Metode  Simulink  ,”  J.  Ikat.  Alumni  Fis.  Univ. Negeri Medan, vol. 4, no. 2, pp. 2–5, 2018.
[4]  R. A. Dalimunthe, “Pemantau Arus Listrik Berbasis Alarm Dengan Sensor Arus,” Seminar Nasional Royal., pp. 333–338, 2018.
[5]  L.  Li,  Y.  Chen,  H.  Zhou,  H.  Ma,  and  J.  Liu,  “The  application  of  hall  sensors  ACS712  in  the protection circuit of controller for humanoid robots,” 2010 Int. Conf. Comput. Appl. Syst. Model. (ICCASM 2010), vol. 12, 2010.
[6]  R. F.  C.  M.J. Mnati,  A. Van  den Bossche,  “A Smart Voltage and  Current Monitoring  System  for Three Phase Inverters Using an Android,” Sensors, vol. 17, no. 4, p. 872, 2017.
[7]  L.  .  Abdulrazzak,  I.A.,  Bierk,  H.,  Aday,  “Humidity  and  temperature  monitoring,”  Int.  J.  Eng. Technol., vol. 7, no. 4, pp. 5174–5177, 2018.
[8]  F. Galliana and P. P. Capra, “Traceable Technique to Calibrate Clamp Meters in AC Current From 100 to 1500 A,” no. September, 2012.
[9]  S.  V.  Gupta,  Measurement  Uncertainties  Physical  Parameters  and  Calibration  of  Instruments. Springer Heidelberg Dordrecht London New York, 2012.
[10]  T.  Kristiantoro,  N.  Idayanti,  N.  Sudrajat,  A.  Septiani,  and  M.  Dedi,  “Ketidakpastian  Pengukuran pada  Karakteristik  Material  Magnet  Permanen  dengan  Alat  Ukur  Permagraph  Measurement Uncertainty on The Characteristic of Permanent Magnetic Materials by Permagraph Instrument,” J. Elektron. dan Telekomunikasi., vol. 16, no. 1, pp. 1–6, 2016.