Rancang Bangun Kapasitansi Meter Berbasis Arduino Board

Abstract

Kapasitansi merupakan ukuran jumlah muatan listrik yang tersimpan untuk beda potensial yang telah ditentukan. Salah satu komponen elektronik yang erat kaitannya dengan kapasitansi adalah kapasitor. Kapasitor terbuat dari dua buah keping logam yang dipisahkan oleh bahan dielektrik, seperti keramik, gelas, vakum, dan lain-lain. Muatan positif dan negatif akan berkumpul pada kedua ujung berlainan tersebut, apabila kedua ujung metal (elektroda) dihubungkan dengan sumber tegangan. Banyaknya muatan yang bisa disimpan kapasitor tersebut yang dinamakan kapasitansi. Kapasitansi biasanya dinyatakan dengan farad, mikro farad, nano farad hingga pico farad. Untuk mengukur kapasitansi sebuah kapasitor memerlukan alat ukur khusus yang bernama kapasitansi meter. Meskipun dalam kenyataannya kapasitor yang beredar di pasaran sudah memiliki nilai yang tercantum pada bodi kapasitor itu sendiri, tidak menutup kemungkinan penggunaan kapasitansi meter sangat diperlukan, apalagi ketika kapasitor digunakan dalam rangkaian elektronika yang memerlukan nilai kapasitansi yang akurat. Selain hal tersebut, kapasitansi meter juga sangat diperlukan dalam praktikum pembelajaran fisika, dalam hal ini praktikum kelistrikan tentang karateritik kapasitor. Selain menggunakan kapasitansi meter standar dari pabrikan, ternyata kita dapat membuat sebuah kapasitansi meter dengan menggunakan mikrokontroler, dalam hal ini adalah arduino board yang sudah terintegrasi baik dengan piranti lunaknya yakni Arduino IDE. Keunggulan dari penggunaan arduino board tersebut diantaranya adalah memiliki tingkat ketelitian yang tinggi, sehingga sangat baik jika digunakan sebagai alat ukur serta peneliti dapat dengan mudah memodifikasi alat ukur yang akan dibuat sesuai dengan keinginan. Dari uraian tersebut peneliti tertarik untuk merancang alat ukur kapasitansi meter menggunakan arduino board.. Tujuan dari penelitian ini adalah : (1) mengetahui bagaimana rancang bangun alat ukur kapasitansi meter berbasis arduino board, (2) mengetahui sistem kerja dari kapasitansi meter berbasis arduino board. Berdasarkan analisis data pada penelitian kapasitansi meter berbasis arduino board, menunjukkan bahwa kapasitansi meter berbasis arduino board dapat dibuat dengan tiga desain (rangkaian), yakni rangkaian RC, rangkaian komparator dengan memanfaatkan IC Op-Amp LM-741 dan rangkaian monostable dengan menggunakan IC Timer 555. Ketiga rangkaian tersebut selanjutnya dihubungkan dengan arduino board yang sudah diprogram sedemikian rupa dengan memasukkan coding atau bahasa pemrograman melalui arduino IDE, kemudian arduino board menampilkan hasil pengukuran kapasitansi sebuah kapasitor yang diukur. Secara garis besar cara kerja dari kapasitansi meter berbasis arduino board tersebut dimulai dari pertama kali kapasitor yang akan kita ukur disambungkan ke kapasitansi meter berbasis arduino, yang selanjutnya terjadi proses pengisian kapasitor yang melibatkan rangkaian-rangkaian yang digunakan, baik rangkaian RC, rangkaian komparator dan rangkaian monostable. Selanjutnya arduino menghitung waktu pengisian kapasitor yang berlangsung yang selanjutnya digunakan untuk menghitung nilai kapasitansi pada kapasitor yang kita ukur dengan menggunakan persamaan : viii

𝐶 =𝜏𝑅

Dari ketiga desain kapasitansi meter berbasis arduino board tersebut, kapasitansi meter yang memanfaatkan rangkaian RC memiliki tingkat ketelitian rata-rata paling tinggi yakni 95,7699 %. Dan untuk kapasitansi meter yang menggunakan rangkaian komparator memiliki kemampuan pengukuran dengan range terbesar, yakni dari 1,5 pF hingga 2200 µF.