PERKENALAN MIKROKONTROLER

1.      Apakah Yang Disebut Dengan Mikrokontroler?

Suatu kontroler digunakan untuk mengontrol suatu proses atau aspek-aspek dari lingkungan. Satu contoh aplikasi dari mikrokontroler adalah untuk memonitor rumah kita. Ketika suhu naik kontroler membuka jendela dan sebaliknya.

Pada masanya, kontroler dibangun dari komponen-komponen logika secara keseluruhan, sehingga menjadikannya besar dan berat. Setelah itu barulah dipergunakan mikrokprosesor sehingga keseluruhan kontroler masuk kedalam PCB yang cukup kecil. Hingga saat ini masih sering kita lihat kontroler yang dikendalikan oleh mikroprosesor biasa (Zilog Z80, Intel 8088, Motorola 6809, dsb).

Proses pengecilan komponen terus berlangsung, semua komponen yang diperlukan guna membangun suatu kontroler dapat dikemas dalam satu keping. Maka lahirlah komputer keping tunggal (one chip microcomputer) atau disebut juga mikrokontroler. Mikrokontrolere adalah suatu IC dengan kepadatan yang sangat tinggi, dimana semua bagian yang diperlukan untuk suatu kontroler sudah dikemas dalam satu keping, biasanya terdiri dari:

1.      CPU (Central Processing Unit)

2.      RAM (Random Access Memory)

3.      EEPROM/EPROM/PROM/ROM

4.      I/O, Serial & Parallel

5.      Timer

6.      Interupt Controller

Rata-rata mikrokontroler memiliki instruksi manipulasi bit, akses ke I/O secara langsung dan mudah, dan proses interupt yang cepat dan efisien. Dengan kata lain mikrokontroler adalah " Solusi satu Chip" yang secara drastis mengurangi jumlah komponen dan biaya disain (harga relatif rendah).

2.      Aplikasi Yang Dapat Dilakukan

Selain sebagai sistem monitor rumah seperti diatas, mikrokontroler sering dijumpai pada peralatan rumah tangga (microwave oven, TV, stereo set dll), komputer dan perlengkapannya, mobil dan lain sebagainya. Pada beberapa penggunaan bisa ditemukan lebih dari satu prosesor didalamnya.

Mikrokontroler biasanya digunakan untuk peralatan yang tidak terlalu membutuhkan kecepatan pemrosesan yang tinggi. Walaupun mungkin ada diantara kita yang membayangkan untuk mengontrol oven microwave dengan menggunakan sistem berbasis Unix, mengendalikan oven microwave dapat dengan mudah menggunakan mikrokontroler yang paling kecil. Dilain pihak jika kita ingin mengendalikan rudal guna mengejar anjing tetangga yang selalu menyalak ditengah malam, kita akan memerlukan prosesor dengan kecepatan yang lebih tinggi.

Sifat spesial dari mikrokontroler adalah kecil dalam ukuran, hemat daya listrik serta flexibilitasnya menyebabkan mikrokontroler sangat cocok untuk dipakai sebagai pencatat/perekam data pada aplikasi yang tidak memerlukan kehadiran operator.

3.      Jenis Yang Dapat Dipilih

Mikrokontroler tersedia dalam beberapa pilihan, tergantung dari keperluan dan kemampuan yang diinginkan. Kita dapat memilih mikrokontroler 4, 8, 16 atau 32 bit. Disamping itu terdapat pula mikrokontroler dengan kemampuan komunikasi serial, penanganan keyboard, pemroses sinyal, pemroses video dll.

4.      Pasar Bagi Mikrokontroler

WorldWide Microcontroller Shipments (in millions of dollars)

	90	91	92	93	94	95	96	97	98	99	00
4 bit	1,393	1,597	1,596	1,698	1,761	1,826	1,849	1,881	1,856	1,816	1,757
8 bit	2,077	2,615	2,862	3,703	4,689	5,634	6,553	7,529	8,423	9,219	9,715
16 bit	192	303	340	484	810	1,170	1,628	2,191	2,969	3,678	4,405

WorldWide Microcontroller Shipments (in Millions)

	90	91	92	93	94	95	96	97	98	99	00
4 bit	778	906	979	1,036	1,063	1110	1110	1096	1,064	1,025	970
8 bit	588	753	843	1,073	1,449	1,803	2,123	2,374	2,556	2,681	2,700
16 bit	22	38	45	59	106	157	227	313	419	501	585

Source: WSTS & ICE - 1994

Jika kita bertanya apa perlunya kita mempelajari mikrokontroler, tabel diatas akan sedikit banyak memberikan gambaran tentang bisnis mikrokontroler yang akan menghasilkan banyak tumpukan rupiah dimeja kita.  Suatu survey di Amerika menyatakan bahwa rata-rata terdapat 35 buah mikrokontroler yang digunakan pada satu rumah di Amerika, dan diperkirakan akan menjadi 240 pada tahun 2000.

5.      Pertimbangan Pemilihan Mikrokontroler

Terdapat beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan jenis mana yang akan dipergunakan dalam disain kita yaitu seperti berikut: v Ketersediaan dan harga dari suatu development tools (Programmer, Emulator dan Simulator)

v  Ketersediaan dokumentasi (Ref. Manual, Application notes, dan buku lainnya).

v  Ketersediaan tempat bertanya. v Ketersediaan komponen OTP, Mask, dan Programmable.

6.      Produsen Mikrokontroler

Dibawah ini adalah daftar produsen besar dari mikrokontroler dan unit yang terjual (dalam ribuan).

Company (Units x 1000) Motorola (358,894)

Mitsubishi(71,674)

NEC (70,180)

Hitachi (67,873)

Philips (56,680)

Intel (46,876)

SGS-Thomson (37,350)

Microchip (35,477)

Matsushitta (34,200)

Toshiba (32,205)

National Semiconductor (31,634)

Zilog (31,000)

Texas Instruments (29,725)

Siemens (20,874) Sharp(17,505)

SOURCE: DataQuest June 1994.

7. Hal-Hal Mengenai Mikrokontroler v Tehnik fabrikasi

CMOS - Complementary Metal Oxide Semiconductor

Ini adalah tehnik yang biasa dilakukan untuk memproduksi hampir semua mikrokontroler terbaru. Mikrokontroler CMOS memerlukan daya yang lebih rendah dibanding mikrokontroler yang dibuat dengan             tehnik sebelumnya,    sehingga          memungkinkan            untuk dioperasikan menggunakan batere. Chip CMOS juga memungkinkan dioperasikan pada fully atau mendekati fully static, yang berarti bahwa clock dapat diperlambat bahkan diberhentikan sehingga chip berada dalam kondisi (mode) sleep. CMOS juga lebih tahan terhadap noise dibandingkan cara fabrikasi sebelumnya.

v  Arsitektur Von-Neuman Architecure

Mikrokontroler yang di disain berdasarkan arsitektur ini memilik sebuah data bus yang dipergunakan untuk "fetch" instruksi dan data. Program (instruksi) dan data disimpan pada memori utama secara bersama-sama. Ketika kontroler mengalamati suatu alamat di memori utama, hal pertama yang dilakukan dalah mengambil instruksi untuk dilaksanakan dan kemudian mengambil data pendukung dari instruksi tsb. Cara ini memperlambat operasi mikrokontroler.

Harvard Architecture

Arsitektur ini memilik bus data dan instruksi yang terpisah, sehingga memungkinkan eksekusi dilakukan secara bersamaan. Secara teoritis hal ini memungkinak eksekusi yang lebih cepat tetapi dilain fihak memerlukan disain yang lebih kompleks.

v  Instruksi

CISC

Saat ini hampir semua mikrokontroler adalah mikrokontroler CISC (Complete Instruction Set Computer). Biasanya memiliki lebih dari 80 instruksi. Keunggulan dari CISC ini adalah adanya instruksi yang bekerja seperti sebua makro, sehingga memungkinkan programmer untuk menggunakan sebuah instruksi menggantikan beberapa instruksi sedarhana lainnya.

RISC

Saat ini kecenderungan industri untuk menggunakan disain mikroprosesor RISC ( Reduced Instruction Set Computer). Dengan menggunakan jumlah instruksi yang lebih sedikit, memungkinkan lahan pada chip (silicon realestate) digunakan untuk meningkatkan kemampuan chip. Keuntungan dari RIS adalah kesederhanaan disain, chip yang lebih kecil, jumlah pin sedikit dan sangat sedikit mengkonsumsi daya.

Dibawah ini adalah fature yang biasa dimiliki oleh RISC Processor:

Harvard Architecture, memungkinkan akses yang program dan data yang bersamaan . Instruction Pipelining meningkatkan kecepatan eksekusi.

Orthogonal instruktion set untuk kemudahan dalam programming, memungkinkan tiap instruksi untuk dioperasikan pada register atau digunakan pada beberapa mode pengalamatan, instruksi-instruksi tidak mempunyai kombinasi tertentu dan juga tanpa perkecualian.

8.         Pilihan Memori

EEPROM - Electrically Erasable Programmable Read Only Memory

Beberapa mikrokontroler memiliki EEPROM yang terintegrasi pada chipnya. EEPROM ini dugunakan untuk menyimpan sejumlah kecil parameter yang dapat berubah dari waktu ke waktu. Jenis memori ini bekerja relatif pelan, dan kemampuan untuk dihapus/tulis nya juga terbatas.

FLASH (EPROM)

FLASH meberikan pemecahan yang lebih baik dari EEPROM ketika dibutuhkan sejumlah besar memori non-volatile untuk program. FLASH ini bekerja lebih cepat dan dapat dihapus/tulis lebih sering dibanding EEPROM.

Battery backed-up static RAM

Memori ini sangat berguna ketika dibutuhkan memori yang besar untuk menyimpan data dan program. Keunggulan utama dari RAM statis adalah sangat cepat dibanding memori non-volatile, dan juga tidak terdapat keterbatasan kemampuan hapus/tulis sehingga sangat cocok untuk aplikasi untuk menyimpan dan manipulasi data secara lokal.

Field programming/reprogramming

Dengan menggunakan memori non-volatile untuk menyimpan program akan memungkinkan mikrokontroler tersebut untuk diprogram ditempat, tanpa melepaskan dari sistem yang dikontrolnya. Dengan kata lain mikrokontroler tersebut dapat diprogram setelah dirakit diPCBnya.

OTP - One Time Programmable

Mikrokontroler OTP adalah mikrokontroler yang hanya dapat diprogram satu kali saja dan tidak dapat dihapus atau dimodifikasi. Biasanya digunakan untuk produksi dengan jumlah terbatas. OTP menggunakan EPROM standard tetapi tidak memiliki jendela untuk menghapus programnya.

Software protection

Dengan "encryption" atau proteksi fuse, software yang telah diprogramkan akan terlindungi dari pembajakan, modifikasi atau rekayasa ulang. Kemampuan ini hanya dipunyai oleh komponen OTP atau komponen yang dapat diprogram ulang. Pada komponen jenis Mask ROM tidak diperlukan proteksi, hal ini dikarenakan untuk membajak isi programnya seseorang harus membacanya (visual) dari chip nya dengan menggunakan mikroskop elektron.

Walaupun demikian pabrik mikrokontroler masih dapat membaca isi program guna memastikan bahwa mikrokontroler diprogram dengan tepat, atau biasa disebut

"test mode". TEST MODE MEMUNGKINKAN KITA MEMBACA

KESELURUHAN ISI ROM , tetapi hal ini tidak perlu dibesar-besarkan karena test mode ini bersifat SANGAT-SANGAT- SANGAT DIRAHASIAKAN dan hanya diketahui oleh pabrikan yang memproduksi mikrokontroler tersebut. Test mode hanya dapat dilakukan pada komponen Mask ROM.

9.         Input/Output

UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) adalah adapter serial port adapter untuk komunikasi serial asinkron.

USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter) merupakan adapter serial port untuk komunikasi serial sinkron dan asinkron. Komunikasi serial sinkron tidak memerlukan start/stop bit dan dapat beroperasi pada click yang lebih tinggi dibanding asinkron.

SPI (serial peripheral interface) merupakan port komunikasi serial sinkron.

SCI (serial communications interface) merupakan enhanced UART (asynchronous

serial port)

 I2C bus (Inter-Integrated Circuit bus) merupakan antarmuka serial 2 kawat yang dikembangkan oleh Philips. Dikembangkan untuk aplikasi 8 bit dan banyak digunakan pada consumer electronics, automotive dan indistri. I2C bus ini berfungsi sebagai antarmuka jaringan multi-master, multi-slave dengan deteksi tabrakan data. Jaringan dapat dipasangkan hingga 128 titik dalam jarak 10 meter. Setiap titik dalam jaringan dapat mengirim dan menerima data. Setiap titik dalam jaringan harus memiliki alamat yang unik.

Analog to Digital Conversion (A/D). Fungsi ADC adalah merubah besaran analog (biasanya tegangan) ke bilangan digital. Mikrokontroler dengan fasilitas ini dapat digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang memerlukan informasi analog ( misalnya voltmeter, pengukur suhu dll).

Terdapat beberapa tipe dari ADC sbb:

-   Succesive Approximation A/D converters.

-   Single Slope A/D converters.

-   Delta-Sigma A/Ds converters. -  Flash A/D.

D/A (Digital to Analog) Converters. Kebalikan dar ADC seperti diatas.

Comparator. Mikrokontroler tertentu memiliki ssebuah atau lebih komparator. Komparator ini bekerja seperti IC komparator biasa tetapi sinyal input/outputnya terpasang pada bus mikrokontroler.

10. Interupsi

Interupt merupakan metode yang efisien bagi mikrokontroler untuk memproses periperalnya, mikrokontroler hanya bekerja memproses periperal tsb hanya pada saat terdapat data diperiperal tsb. Pada saat terjadi interupt, mikrokontroler menunda operasi yang sedang dilakukan kemudian mengidentifikasi interupsi yang datang dan menjalankan rutin pelayanan interupsi.

Rata-rata mikrokontroler memiliki setidak-tidaknya sebuah interupsi eksternal, interupsi yang dimiliki bisa dipicu oleh "edge" atau "level". Edge triggered interupt bekerja tidak tergantung pada pada waktu terjadinya interupsi, tetapi interupsi bisa terjadi karena glitch. Sedangkan Level triggered interupt harus tetap pada logika high atau low sepanjang waktu tertentu agar dapat terjadi interupsi, interupsi ini tahan terhadap glitch.

Maskable Interrupts

Dengan maskable interupt kita dapat bebas memilih untuk menggunakan satu atau lebih interupsi. Keuntungan maskable interupt inin adalah kita dapat mematikan interupsi pada saat mikrokontroler sedang melakukan proses yang kritis sehingga interupsi yang datang akan diabaikan.

Vectored Interrupts

Pada saat terjadi interupsi, interupt handler secara otomatis akan memindahkan program pada alamat tertentu yang telah ditentukan sesuai dengan jenis interupsi yang terjadi.

11. Mikrokontroler Populer

Dibawah ini dijelaskan beberapa mikrokontroler yang cukup populer. Untuk menggunakan salah satu mikrokontroler ini pilihan yang paling tepat adalah mikrokontroler yang memiliki dokumentasi yang baik serta development tools dengan harga yang terjangkau. Untuk pemula atau hobyst, Intel 8051, Motorola 68hc11 atau Microchip PIC adalah pilihan yang cukup baik.

v  8051 ( Intel dan lainnya )

Arsitektur Harvard modified dengan alamat terpisah untuk memori program dan data. Memori untuk program bisa dialamati hingga 64 K. Memori bawah (4 K, 8K atau 16K tergantung tipe) bisa terletak di chipnya. Mikrokontroler ini memiliki 128 byte memori internal ditambah beberapa register (SFR), juga bisa mengalamati hingga 64K memori eksternal untuk data.

Cukup banyak software baik software komersil maupin gratis untuk mikrokontroler 8051 ini. Mikrokontroler ini memiliki banyak varian sehingga mampu memenuhi keperluan yang bebeda. Diproduksi tidak hanya oleh Intel tetapi beberapa pabrikan lainnya juga ikut memproduksi jenis mikrokontroler ini.

v  6805 ( Motorola )

Memiliki arsitektur Von Neuman dimana instruksi, data, I/O, dan timer terdapat pada satu daerah memori. Stack pointer yang dimiliki adalah 5 bit sehingga kedalaman stack terbatas hingga 32 byte. Beberapa mikrokontroler dari keluarga ini memiliki ADC, PLL, Frq. Synthesizer, serial I/O dan software security. v PIC (MicroChip)

Mikrokontroler PIC merupakan mikrokontroler RISC yang pertama. Pada umumnya RISC mengakibatkan kesederhanaan rancangan dan memungkinkan untuk menambah kemampuanya dengan biaya yang rendah. Walaupun hanya memiliki sedikit instruksi (33 instruksi untuk 16C5x), keluarga PIC memiliki banyak keunggulan yang sudah merupakan bagian dari chip. Dengan bus instruksi dan bus data yang terpisah (arsitektur Harvard), PIC memungkinkan akses data dan program secara bersamaan sehingga menaikan kinerja pemrosesannya. Keuntungan dari kesederhanaan rancangan ini adalah chip yang sangat kecil, sedikit pin dan pemakaian daya yang sangat kecil. Popularitas mikrokontroler PIC ini meningkat sangat cepat. Dengan harga yang murah, ukuran kecil dan hemat pemakaian daya, pada saat ini mikrokontroler ini digunakan juga pada pemakaian lain seperti sebagai rangkaian logika. Terdapat tiga keluarga PIC pada saat ini yaitu PIC16C5x, PIC16Cxx dan PIC17Cxx.

v  Z8 (Zilog)

Z8 merupakan turunan dari Zilog Z80. Memiliki arsitektur unik merupakan arsitektur gabungan dengan tiga daerah memori yaitu: program memori, data memori dan CPU register file. Mikrokontroler ini memiliki UART, timer, DMA, I/O hingga 40 buah pada chipnya. Versi lainnya memiliki sync/async serial channel.

Keseluruhan mikrokontroler ini memiliki Stack RAM yang dapat dikonfigurasikan dan sistem interupsi, dua timer programmable dengan interupt, proteksi ROM, dua analog komparator

12.  Software

Software untuk menggunakan mikrokontroler dapat didapatkan secara gratis dengan mencari di WWW, tetapi software gratis biasanya tidak dilengkapi dengan dokumentasinya. Software ini diantaranya adalah software untuk simulasi dan software untuk pemrograman. Jika ingin lebih serius mendalami mikrokontroler mungkin lebih baik untuk membeli software lengkap dengan dokumentasinya. Jika PIC merupakan mikrokontroler yang dipilih, kita dapat mendownload software yang diperlukan secara gratis di web microchip yaitu MPSIM (simulator), MPASM ( assembler ).

13.  Bahasa Pemrograman Bagi Mikrokontroler

BAHASA MESIN DAN ASSEMBLER

Bahasa mesin adalah satu-satunya bahasa yang dimengerti oleh mikrokontroler. Bahasa ini tidak mudah untuk dimengerti oleh manusia. Sedangkan bahasa assembly adalah suatu bentuk bahasa mesin yang bisa dimengerti oleh manusia. Setiap pernyataan dari bahasa assembly menggambarkan satu pernyataan bahasa mesin. Sebagai contoh instruksi JMP (asal kata JUMP) akan lebih mudah dimengerti dibandingkan instruksi B3H.

Pemrograman dengan menggunakan bahasa assembly/mesin menghasilkan program yang kecil dan cepat. Hal ini dikarenakan kita sepenuhnya mengontrol kerja dari program, tetapi tentu saja jika kita membuat program yang bertele-tele dan berbelit akan menyebabkan program berjalan lambat.

Untuk orang yang pertama kali mempelajari mikrokontroler, akan lebih baik jika mempelajari assembler terlebih dahulu sebelum mempelajari bahasa pemrograman lainnya (mis: C). Dengan membuat program dengan assembler akan membimbing kita memahami arsitektur dari mikrokontroler tsb.

KOMPILER

Compiler adalah penerjemah untuk bahasa pemrograman tingkat tinggi. Bekerja dengan cara menterjemahkan (mis pada PC) langsung ke bahasa mesin yang dimengerti oleh mikrokontroler.

Salah satu compiler yang banyak dipergunakan saat ini adalah "C". "C" digunakan pada mikrokontroler kecil hingga supercomputer. Walaupun program dengan C sedikit sulit untuk dipahami (diakibatkan oleh gaya penulisan program yang berbeda untuk tiap programer), C merupakan alat yang sangat flexible dan sangat membantu pengembangan program. Bahasa ini adalah bahasa tingkat tinggi tetapi masih memungkinkan kita akses langsung ke mesin. Saat ini terdapat beberapa compiler C yang cukup murah dan bagus untuk pemrograman mikrokntroler terkenal. Kode ( bahasa mesin) yang dihasilkan oleh compiler ini cukup efisien (cepat dan kompak ).

14. Alat Bantu Pengembangan

Memiliki software pemrograman belum mencukupi untuk mengembangkan program bagi suatu mikrokontroler. Diperlukan pula software untuk mencari kesalahan dalam pemrograman sbb:

SIMULATOR

Fungsi simulator adalah mensimulasikan atau menirukan kerja mikrokontroler pada PC. Langkah-langkah yang dikerjakan serta apa yang terjadi ketika program dijalankan dapat diamati dilayar PC. Disamping itu juga isi dari register atau variabel dapat diisi atau diubah ketika program djalankan. Simulator tidak dapat mensimulasi kehadiran interupsi secara baik, dan biasanya program yang dijalankan jauh lebih lambat dibandingkan pada keadaan sebenarnya.

DEBUGER RESIDEN

Debuger residen menjalankan program di mikrokontroler itu sendiri, dan pada saat bersamaan menampilkan hasilnya pada komputer induknya (PC). Alat bantu ini memiliki beberapa keunggulan seperti pada simulator dengan kelebihan lain yaitu kita dapat melihat bagaimana program tersebut bekerja pada target yang sebenarnya. Namun disisi lain, alat bantu ini memakai sebagian sumber daya yang dimiliki oleh mikrokontroler seperti port komunikasi (untuk komunikasi dgn PC), interupsi untuk untuk menjalankan program perlangkah (single step) dan sejumlah memori untuk menyimpan program dari debugger (bagian residen yang ditempatkan di target).

EMULATOR

Emulator adalah peralatan yang bekerja dengan berpura-pura sebagai mikrokontroler dan pada saat bersamaan dia mengambil informasi untuk ditampilkan. Emulator memberikan kontrol penuh pada target. Emulator ini bisa berupa perangkat dengan display tersendiri atau merupakan pengantar muka PC.

Jika cukup banyak dana yang dimiliki, emulator ini adalah alat yang benar-benar diperlukan dalam mengembangkan suatu sistem.

Read more »

Analisa Pemasangan Instalasi Listrik Tegangan Rendah Sesuai PUIL 2000

                




                 ANALISA PEMASANGAN INSTALASI LISTRIK TEGANGAN RENDAH

YANG SESUAI DENGAN PERSYARATAN PUIL 2000

Oleh : Hartono

ABSTRAK

Persyaratan Umum Instalasi Listrik ini merupakan hasil penyempurnaan Peraturan Umum Instalasi Listrik 1987 dengan memperhatikan standar IEC, terutama terbitan TC 64 "Electrical Instalation of Buildings" dan standar internasional lainnya yang terkait. Penunjukan dalam Persyaratan dalam PUIL 2000 dilakukan dengan menyebutkan nomornya, dan PUIL 2000 ini diberlakukan untuk seluruh wilayah Republik Indonesia.

Ada beberapa jenis gambar yang harus dikerjakan dalam tahap perancangan suatu proyek pemasangan instalasi listrik penerangan dan tenaga yang baku menurut PUIL 2000. Rancangan instalasi listrik terdiri dari gambar situasi, gambar instalasi, gambar diagram garis tunggal, dan gambar detail. Setelah dilakukan pemasangan instalasi yang sesuai dengan persyaratan PUIL, maka harus dilakukan pengujian yang meliputi pengujian fisik instalasi penerangan dan tenaga, pengujian tahanan isolasi instalasi listrik, pengujian sistem pengaman yang menggunakan penghantar  pengaman, dan sistem pembumian pengaman

PENDAHULUAN

      Peraturan instalasi listrik yang pertama kali digunakan sebagai pedoman beberapa instansi yang berkaitan dengan instalasi listrik adalahAVE (Algemene Voorschriften voor Electrische Sterkstroom Instalaties) yang diterbitkan sebagai Norma N 2004 oleh Dewan Normalisasi Pemerintah Hindia Belanda. Kemudian AVE N 2004 ini diterjemahkan kedalam Bahasa Indonesia dan diterbitkan pada tahun 1964 sebagai Norma Indonesia N16 yang kemudian dikenal sebagai Peraturan Umum InstalasiListrik disingkat PUIL 1964, yang merupakan penerbitan pertama dan PUIL 1977 dan 1987 adalah penerbitan PUIL yang kedua dan ketiga yang merupakan hasil penyempurnaan atau revisi dari PUIL sebelumnya, maka PUIL 2000 ini merupakan terbitan keempat. Jika dalam penerbitan PUIL 1964, 1977 dan 1987 nama buku ini adalah Peraturan Umum Instalasi Listrik maka pada penerbitan tahun 2000, namanya menjadi Persyaratan Umum Instalasi Listrik dengan tetap mempertahankan singkatan yang sama yaitu PUIL.

      Penggantian kata "Peraturan" menjadi "Persyaratan" dianggap lebih tepat karena pada kata "Peraturan" terkait pengertian adanya kewajiban untuk mematuhi ketentuan dan sangsinya. Sebagaimana diketahui sejak AVE sampai PUIL 1987 pengertian kewajiban mematuhi ketentuan dan sangsinya tidak diberlakukan, sebab isinya selain mengandung hal-hal yang dapat dijadikan peraturan juga mengandung rekomendasi ataupun ketentuan atau persyaratan teknis yang dapat dijadikan pedoman dalam pelaksanaan pekerjaan instalasi listrik.

      Sejak dilakukannya penyempurnaan PUIL 1964, publikasi atau terbitan standar IEC (International Electrotechnical Commission), khususnya IEC 60364 menjadi salah satu acuan utama disamping standar internasional lainnya. Juga dalam terbitan PUIL 2000, usaha untuk mengacu IEC ke dalam PUIL terus dilakukan, walaupun demikian dari segi kemanfaatan atau kesesuaian dengan keadaan di Indonesia beberapa ketentuan mengacu pada standar dari NEC (National Electric Code), VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker) dan SAA (Standards AssociationAustralia).

      PUIL 2000 merupakan hasil revisi dari PUIL 1987, yang dilaksanakan oleh Panitia Revisi PUIL 1987 yang ditetapkan oleh Menteri Pertambangan dan Energi dalam Surat Keputusan Menteri No. 24-12/40/600.3/1999, tertanggal 30 April 1999 dan No. 51-12/40/600.3/1999, tertanggal 20 Agustus 1999. Anggota Panitia Revisi

PUIL tersebut terdiri dari wakil dari berbagai departemen seperti DEPTAMBEN,

DEPKES, DEPNAKER, DEPERINDAG, BSN, PT PLN, PT PERTAMINA, YUPTL, APPI, AKLI, INKINDO, APKABEL, APITINDO, MKI, HAEI, PerguruanTinggi ITB, ITI, ISTN, UNTAG, STTY-PLN, Pt Schneider Indonesia dan pihak-pihak lain yang terkait.

Isi PUIL 2000

      Bagian 1 dan 2 tentang pendahuluan dan persyaratan dasar yang merupakan padanan dari IEC 364-1 Part 1 dan Part 2 tentang Scope, Object Fundamental Principle and Definitions. Bagian 3 tentang proteksi untuk keselamatan, banyak mengacu pada IEC 60364 Part 4 tentang Protection for Safety. Bahkan istilah yang berkaitan dengan tindakan proteksi seperti SELV yang dalam bahasa Indonesia dikenal dengan tegangan ekstra rendah pengaman digunakan sebagai istilah baku, demikian pula istilah PELV dan FELV. PELV adalah istilah SELV yang dibumikan, sedang FELV adalah sama dengan tegangan ekstra rendah fungsional. Sistem kode untuk menunjukkan tingkat proteksi yang diberikan oleh selungkup dari sentuh langsung ke bagian berbahaya, seluruhnya diambil dari IEC dan kode IP (International Protection). Demikian pula halnya dalam pengkodean jenis pembumian. Kode TN mengganti kode PNP dalam PUIL 1987, demikian juga kode TT untuk PP dan kode IT untuk kode HP. Bagian 4 tentang perancangan instalasi listrik, dalam IEC 60364 Part 3 yaitu Assessment of General Characteristics, tetapi isinya banyak mengutip dari SAA Wiring Rules dalam Section General Arrangment tentang perhitungan kebutuhan maksimum dan penetuan jumlah titik sambung pada sirkit akhir.

      Bagian 5 tentang perlengkapan listrik, mengacu pada IEC 60364 Part 5 yaitu Selection and Erection of Electrical Equipment dan standar NEC.

      Bagian 6 tentang Perlengkapan Hubung Bagi dan Kendali (PHB) serta komponennya, merupakan pengembangan Bab 6 PUIL 1987 dengan ditambah unsurunsur dari NEC.

      Bagian 7 tentang penghantar dan pemasangannya tidak banyak berubah dari Bab 7 PUIL 1987. Perubahan yang ada mengacu pada IEC, misalnya cara penulisan kelas tegangan dari penghantar. Ketentuan dalam bagian 7 ini banyak mengutip dari standar VDE. Dan hal-hal yang berkaitan dengan tegangan tinggi dihapus.       Bagian 8 tentang ketentuan untuk berbagai ruang dan instalasi khusus merupakan pengembangan dari Bab 8 PUIL 1987. Dalam PUIL 2000 dimasukkan pula klarifikasi zona yang diambil dari IEC, yang berpengaruh pada pemilihan dari perlengkapan listrik dan cara pemasangannya diberbagai ruang khusus. Ketentuan dalam bagian 8 ini merupakan bagian dari IEC 60364 Part 7 yaitu Requirment for Special Instalation or Locations.

      Bagian 9 meliputi Pengusahaan instalasi listrik. Pengusahaan dimaksudkan sebagai perancangan, pembangunan, pemasangan, pelayanan, pemeliharaan, pemeriksaan dan pengujian instalasi listrik serta proteksinya. Di IEC 60364, pemeriksaan dan pengujian awal instalasi listrik dibahas dalam Part 6 yaitu tentang Verification.

      PUIL 2000 berlaku untuk instalasi listrik dalam bangunan dan sekitarnya untuk tegangan rendah sampai 1000V arus bolak balik dan 1500V arus searah dan gardu transformator distribusi tegangan menengah sampai 35KV. Ketentuan tentang transformator distribusi tegangan menengah mengacu pada NEC 1999.

      Pembagian dalam sembilan bagian dengan judulnya pada dasarnya sama dengan bagian yang sama pada PUIL 1987. PUIL 2000 tidak menyebutkan pembagiannya dalam pasal, sub-pasal, ayat atau su-bayat. Perbedaan tingkatnya dapat dilihat dari sistem penomorannya dengan digit. Contohnya Bagian 4 dibagi dalam 4.1; 4.2 dan seterusnya. Sedangkan 4.2 dibagi dalam 4.2.1 sampai 4.2.9, dibagi lagi dalam 4.2.9.1 sampai dengan 4.2.9.4. Jadi untuk menunjuk kepada suatu ketentuan cukup dengan menuliskan nomor dengan jumlah digitnya.

      Seperti halnya pada PUIL 1987, PUIL 2000 dilengkapi pula dengan indeks dan lampiran-lampiran lainnya pada akhir buku. Lampiran mengenai pertolongan pertama pada korban kejut listrik yang dilakukan dengan pemberian pernafasan bantuan, diambilkan dari standar SAA, berbeda dengan PUIL 1987.

      Persyaratan Umum Instalasi Listrik ini berlaku untuk semua pengusahaan instalasi listrik tegangan rendah arus bolak balik sampai 1000V, arus searah 1500V dan tegangan menengah sampai 35KV dalam bangunan dan sekitarnya baik perancangan, pemasangan, pemeriksaan dan pengujian, pelayanan, pemeliharaan maupun pengawasannya dengan memperhatikan ketentuan yang terkait.

      Persyaratan Umum Instalasi Listrik ini merupakan hasil penyempurnaan Peraturan Umum Instalasi Listrik 1987 dengan memperhatikan standar IEC, terutama terbitan TC 64 "Electrical Instalation of Buildings" dan standar internasional lainnya yang terkait. Penunjukan dalam Persyaratan dalam PUIL 2000 dilakukan dengan menyebutkan nomornya, dan PUIL 2000 ini diberlakukan untuk seluruh wilayah Republik Indonesia.

Fungsi Dan Jenis Gambar Dalam Perancangan Instalasi Listrik

      Selain menguasai persyaratan, perancangan dan memiliki pengetahuan tentang peralatan instalasi, hal yang tidak boleh ditinggalkan oleh seorang ahli listrik adalah kemampuan membaca gambar instalasi. Gambar instalasi memegang peranan yang sangat vital dan menentukandalam suatu perancangan instalasi, karena hanya dengan bantuan gambar, suatu proyek pemasangan instalasi dapat dilaksanakan.

      Gambar teknik merupakan perpaduan antara gambar seni dan gambar science yang dapat dipergunakan untuk menyelesaikan beberapa persoalan keteknikan. Seni dalam hal ini mengenai aspek keindahan bentuknya, sedangkan science menyangkut segi ukuran, kekuatan, ketahanan, bahan, efisiensi, cara mengerjakan dan sebagainya.       Gambar teknik berfungsi sebagai bahasa tertulis dalam bentuk gambar antara perencana dan pelaksana, sebagai konsekuensinya kedua pihak harus betul-betul memahami dalam arti harus dapat membuat, membaca dan mengoreksi gambar. Gambar teknik juga mengandung unsur seni, tetapi juga harus memperhatikan aturan-aturan tertentu, seperti di Indonesia dalam dunia teknik listrik aturan yang ada antar lain PUIL (Persyaratan Umum Instalasi Listrik).

      Dalam suatu perancangan, produk yang dihasilkan adalah gambar dan analisa. Gambar adalah bahasa teknik yang diwujudkan dalam kesepakatan simbol. Gambar ini dapat berupa gambar sket, gambar perspektif, gambar proyeksi, gambar denah serta gambar situasi. Gambar denah ruangan atau bangunan rumah (gedung) yang akan dipasang instalasi digambar dengan menggunakan lambanglambang (simbolsimbol) yang berlaku untuk instalasi listrik.

      Ada beberapa jenis gambar yang harus dikerjakan dalam tahap perancangan suatu proyek pemasangan instalasi listrik penerangan dan tenaga yang baku menurut PUIL 2000. Rancangan instalasi listrik terdiri dari:

1.   Gambar situasi

      Gambar situasi adalah gambar yang menunjukkan dengan jelas letak bangunan instalasi tersebut akan dipasang dan rencana penyambungannya dengan jaringan listrik PLN.

 

Gambar 1. Gambar Situasi

2.      Gambar instalasi Gambar instalasi meliputi:

a.      Rancangan tata letak yang menunjukkan dengan jelas tata letak perlengkapan listrik    beserta sarana pelayanannya (kendalinya), seperti titik lampu, saklar, kotak kontak, motor listrik, panel hubung bagi dan lain-lain.

b.      Rancangan hubungan peralatan atau pesawat listrik dengan pengendalinya.

c.      Gambar hubungan antara bagian-bagian dari rangkaian akhir, serta pemberian tanda yang jelas mengenai setiap peralatan atau pesawat listrik.

3.      Gambar diagram garis tunggal

Yang tercantum dalam diagram garis tunggal ini meliputi:

a.      Diagram PHB lengkap dengan keterangan mengenai ukuran dan besaran nominal komponennya.

b.      Keterangan mengenai jenis dan besar beban yang terpasang dan pembaginya.

c.      Ukuran dan besar penghantar yang dipakai.

d.      Sistem pembumiannya.

  

                                                          Gambar 2. Diagram Garis Tunggal

4. Gambar detail Gambar detail meliputi :

a.      Perkiraan ukuran fisik dari panel.

b.      Cara pemasangan alat listrik.

c.      Cara pemasangan kabel.

d.      Cara kerja instalasi kontrolnya.

      Selain gambar-gambar diatas, dalam merancang atau menggambar instalasi listrik penerangan dan tenaga, juga dilengkapi  dengan analisa data perhitungan teknis mengenai susut tegangan, beban terpasang dan kebutuhan beban maksimum, arus hubung singkat dan daya hubung singkat. Disamping itu masih juga dilengkapi juga dengan daftar kebutuhan bahan instalasi, dan uraian teknis sebagai pelengkap yang meliputi penjelasan tentang cara pemasangan peralatan/bahan, cara pengujian serta rencana waktu pelaksanaan, rencana anggaran biaya dan lama waktu pengerjaan.

Pengujian Fisik Instalasi Penerangan Dan Tenaga

      Pengujian fisik instalasi listrik penerangan dan tenaga didahului dengan pemeriksaan secara fisik (yang terlihat mata) keadaan suatu instalasi listrik apakah sudah memenuhi ketentuan-ketentuan di dalam PUIL (Peraturan Umum Instalasi Listrik) di Indonesia sebagai berikut :

1.      Keadaan tata letak pemasangan perlengkapan instalasi listrik.  

2.      Pemasangan kabel instalasi listrik.

3.      Penggunaan warna pada kabel.

4.      Jumlah titik beban instalasi listrik

5.      Pemeriksaan pada terminal dan sambungan kabel.

6.      Pemeriksaan pada pipa instalasi.

Pengujian Tahanan Isolasi Instalasi Listrik

      Tahanan (resistansi) isolasi dari kabel instalasi listrik merupakan salah satu unsur yang menentukan kualitas instalasi listrik, mengingat fungsi utama isolasi sebagai sarana pengamanan instalasi listrik. Ketentuan-ketentuan tentang tahanan isolasi ini sudah diatur dalam PUIL sebagai berikut :

1.      Tahanan isolasi dari bagian instalasi listrik dalam ruangan yang kering harus mempunyai nilai sekurang-kurangnya 1000 ohm tiap 1 Volt tegangan nominalnya, dengan pengertian bahwa arus bocor dari tiap bagian instalasi listrik pada tegangan nominalnya tidak boleh melebihi 1 mA tiap 100 m panjang instalasi listrik.

2.      Tahanan isolasi dari bagian instalasi listrik dalam ruang yang lembab atau basah harus mempunyai nilai sekurang-kurangnya 100 ohm tiap 1 volt tegangan nominalnya.

3.      Batas-batas kemampuan alat ukur tahanan isolasi.

Bagian yang diukur tahanan isolasinya adalah sebagai berikut :

1.      Antara penghantar fase dengan penghantar nol, yaitu antara fase R dengan N, fase S dengan N, dan fase T dengan N.

2.      Antara penghantar fase dengan fase, yaitu antara fase R dengan fase S, fase R dengan fase T, dan fase T dengan fase S.

3.      Antara penghantar fase dengan penghantar pengaman (pembumi) yaitu antara fase R dengan ground, fase S dengan ground, fase T dengan ground.

4.      Antara penghantar nol (N) dengan penghantar pengaman (ground / G).

Pengujian Sistem Pengaman Yang Menggunakan Penghantar  Pengaman

 

      Pengujian sistem pengaman ini dimulai dengan pemeriksaan awal untuk mengetahui hal-hal berikut ini :

1.      Ukuran penghantar fase dan pengaman arus lebih telah sesuai atau belum.

2.      Penghantar pengaman mempunyai luas penampang sesuai dengan ketentuan dan terpasang serta terhubung sebagaimana mestinya atau tidak.

3.      Penghantar pengaman mempunyai sambungan yang baik atau tidak.

4.      Pembatas pengaman tidak terhubung dengan bagian yang bertegangan.

5.      Penghantar nol dan penghantar pengaman telah mempunyai tanda pengenal sebagai mana mestinya atau belum.

6.      Kotak kontak dan tusuk kontak telah mempunyai penghantar pengaman degan luas penampang yang cukup dan telah terhubung pada kontak pengamannya atau belum. Bila BKT (Bagian Konduktif Terbuka) kotak kontak dan tusuk kontak dibuat dari logam, maka penghantar pengaman harus tersambung pada BKT tersebut.

7.      Khusus  untuk  pengujian  sistem  saklar  pengaman  tegangan  ke  bumi  (SPTB)  dan sistem saklar pengaman arus sisa (SPAS), apakah tegangan nominal saklar pengaman tersebut sudah sesuai dengan tegangan nominal jaringan atau belum.

Sistem pembumian pengaman

      Ada dua macam sistem pembumian pengaman, yaitu :

1.  Pembumian BKT perlengkapan listrik terpisah dari pembumian sistem listriknya.

2.  Pembumian BKT perlengkapan listrik dihubungkan dengan pembumian sistemnya dengan melalui jaringan pipa air dari logam yang sama.

      Pada pembumian terpisah, bila terjadi kegagalan isolasi, arus gangguan akan mengalir ke sumber melalui bumi. Tahanan pembumi BKT perlengkapan dan instalasi listrik yang diamankan tidak boleh melebihi nilai berikut ini :

 

di mana :   IA =    k x IN.

Rp =    tahanan pembumi dalam ohm.

IA =  nilai arus yang dapat menyebabkan pengaman bekerja dalam waktu maksimum 5 detik.

IN =    nilai arus nominal pengaman arus lebih.

K =    faktor yang nilainya bergantung pada karakteristik alat pengaman arus lebih. Untuk pengaman lebur, nilai k berkisar antara 2,5 - 5, sedangkan untuk gawai (alat) pengaman lain berkisar antara 1,25 - 3,5.

      Pada pembumi yang terhubung, maka bila terjadi kegagalan isolasi, arus gangguan akan mengalir kembali ke sumber melalui jaringan pipa air tersebut. Tahanan lingkar tidak boleh melebihi nilai berikut ini :

 

dimana :

V    =   tegangan fasa netral dalam bentuk volt. IA  =   k x I dalam ampere.

Rlk =   tahanan lingkar dalam ohm.

IA  =   IN dan k seperti pada penjelasan sebelumnya (diatas).

      Pengukuran tahanan pentanahan pada sistem pembumian terpisah, dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu :

1. Pengukuran dengan menggunakan voltmeter dan amperemeter, ditunjukkan seperti gambar 3.

                                        Gambar 3. Pengukuran Dengan Voltmeter dan Amperemeter

2. Pengukuran dengan menggunakan alat ukur tahanan pentanahan.

Jika elektrode buminya termasuk elektrode batang maka elektroda bantu yang diperlukan untuk pengukuran ini harus berjarak minimum 20 m. Dan jika elektrode buminya termasuk jenis elektrode pita, maka jarak elektrode bantu dan elektrode bumi minimum 3 kali diameter elektrode bumi tersebut. Alat ukur tahanan pentanahan harus dapat menghasilkan tegangan sendiri. Pengukuran tahanan lingkar pentanahan pada sistem pembumian terhubung dilakukan dengan cara: menghubungkan elektrode bumi yang akan diukur ke penghantar fase, setelah pengaman arus lebih melalui saklar Sn dan Sv, tahanan antara fase dan tanah (VE) diukur dengan volt meter saat saklar Sn dan Sv terbuka. Mula-mula saklar Sv ditutup, jika tegangan tidak turun banyak, saklar Sn baru boleh ditutup. Penunjukan tegangan VE1 dan arus I dicatat, maka besarnya tahanan lingkar :

 

di mana   :    Rlk    =  tahanan lingkar.

VE    =  tegangan fase terhadap bumi (keadaan saklar terbuka).

VE1  =  tegangan pada tahanan Rh (keadaan saklar Sn tertutup).

I      =  arus terukur pada ampere meter (keadaan saklar Sn tertutup).

Pengukuran Arus Hubung Pendek pada Sistem PNP (Pembumian Netral  Pengaman)

      Pembumian Netral Pengaman (PNP) ialah pengaman dengan cara menghubungkan BKT perlengkapan dengan penghantar netral yang dibumikan (penghantar nol) sehingga bila terjadi kegagalan isolasi maka tegangan sentuh yang terlalu tinggi tidak tertahan karena bekerjanya pengaman arus lebih. Cara menghubungkan BKT perlengkapan dengan penghantar nol, dilaksanakan melalui penghantar pengaman  sebagai berikut :

1.      Untuk penghantar pengaman dengan luas penampang kurang dari 10 mm2 tembaga, caranya melalui penghantar itu sendiri dihubungkan ke rel / terminal pengaman, kemudian dihubungkan ke rel / terminal rol di dalam PHB yang sama atau PHB di sebelah hulunya.

2.      Untuk penghantar pengaman dengan luas penampang 10 mm2 tembaga atau lebih, penghantar pengaman tersebut dapat berfungsi ganda, yaitu sebagai penghantar pengaman juga sebagai penghantar netral (disebut penghantar rol), sehingga BKT perlengkapan dapat dihubungkan melalui penghantar tersebut ke rel / terminal pengaman PHB, sedangkan terminal netral perlengkapan cukup dihubungkan ke BKT perlengkapan.

3.      Untuk perlengkapan tanpa penghantar netral, BKT perlengkapan dihubungkan melalui penghantar pengaman rel / terminal pengaman PHB. Bila PHB tidak memiliki terminal / rel pengaman, maka penghantar pengaman dihubungkan ke terminal nol PHB.

Persyaratan sistem PNP

      Penampang penghantar antara sumber listrik atau transformator dan perlengkapan listrik harus cukup luas supaya bila terjadi hubung singkat antara penghantar fase dengan penghantar nol, penghantar netral, penghantar pengaman atau BKT perlengkapan listrik. Besar arus gangguan minimal sama dengan arus I dari pengaman leburnya atau pengaman arus lebih terdekat lainnya, di mana IA = k x IN.

      Pada umumnya transformator yang dihubungkan bintang-bintang tidak sesuai bagi sistem PNP, karena reaktansnya terhadap arus hubung singkat seperti tersebut di atas terlalu besar. Jika persyaratan tersebut di atas tidak bisa terpenuhi pada sebagian jaringan distribusi dan instalasi konsumen maka sistem PNP tidak boleh dipakai. KHA penghantar fasenya (dengan pengecualian) diperbolehkan sesuai dengan tabel  di bawah ini.

Tabel Luas Penampang untuk Penghantar Netral dari Bahan yang Sama dengan Penghantar Fasenya.

 

PENUTUP

      Pemasangan jaringan listrik tegangan rendah harus memenuhi persyaratan PUIL 2000, yang pada dasarnya merupakan ketentuan baku. Pelanggaran terhadap persyaratan tidak diperkenankan, tepai belum ada sangsi hokum yang jelas. Karena listrik sudah merupakan kebutuhan pokok, maka tidak ditolerir pelanggaran pemasngan instalasi. Oleh sebab itu setiap pengusaha yang berkecimpung dalam bidang kelistrikan harus memahami PUIL 2000 dan aspek-aspek keselamatan pengusahaan jaringan listrik listrik tegangan rendah dan ketatalaksanaannya.

DAFTAR PUSTAKA

Budyo A dan Tj. Pater. 1995. Menggambar Teknik 2. Penerbit CV Marisa. Surabaya.

Djumadi, Martin B dan bambang A. 1997. Instalasi Listrik Bangunan. Penerbit Angkasa . Bandung.

P. Van Harten, E. Setiawan, 1998, Instalasi Arus Kuat. Jilid I dan II. Penerbit Bina Cipta. Bandung.

Sudarto. 1987. Teknik Perencanaan dan Pemasangan Instalasi Listrik. Penerbit Karya Remaja. Bandung.

Zan Scbotsman. 1996. Instalasi. Edisi Kelima. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Peraturan Pemerintah No. 10 tahun 1989 tentang Penyediaan dan Pemanfaatan Tenaga Listrik

Peraturan Pemerintah No. 25 tahun 1995 tentang Usaha Penunjang Tenaga Listrik

Peraturan Menteri Pertambangan dan Energi No. 01.P/40/M.PE/1990 tentang Instalasi Ketenagalistrikan

Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000). Penerbit Yayasan PUIL.

Jakarta.

Undang-undang No. 1 tahun 1970 tentang Keselamatan Kerja

Undang-undang No. 15 tahun 1985 tentang Ketenagalistrikan. 

Read more »