191693 PAPER MEKATRONIKA RANCANG BANGUN MONITORING KWHMTER DENGAN CT CURRENT TRANFSORMER-dikonversi

Rancang Bangun Aplikasi Monitoring kWhmeter
dengan CT Current Transformer menggunakan
Android Studio
st
1 Bella Kartika Dewi
Program Studi Diploma Teknologi
Listrik
Departemen Teknik Elektro dan
Informatika
Universitas Gadjah Mada
55218
th
4 Kautzar Rofie
Program Studi Diploma Teknologi
Listrik
Departemen Teknik Elektro dan
Informatika
Universitas Gadjah Mada
55218
nd
2 Faisal Zeqlyw Hendartriaji
Program Studi Diploma Teknologi
Listrik
Departem Teknik Elektro dan
Informatika
Universitas Gadjah Mada
55218
th
5 Silvia Marisa
Program Studi Diploma Teknologi
Listrik
Departemen Teknik Elektro dan
Informatika
Universitas Gadjah Mada
55218
Abstrak—Memasuki revolusi industri 4.0 segala aktifitas
manusia dapat dikendalikan melalui teknologi, contohnya
monitoring kWhmeter menggunakan aplikasi internet. Hal ini
tentu sangat praktis, efektif, dan efisien untuk diaplikasikan.
Perancangan aplikasi monitoring kWhmeter menggunakan
Internet of Things (IoT) berupa Node MCU ESP8266 yang
menjadikan aktivitas dalam berbagai bidang dapat saling
terhubung melalui Internet. Database yang digunakan adalah
MySQL yang berfungsi untuk menyimpan data yang
diperlukan oleh aplikasi dan diupload ke server hosting
dimana server webnya memakai Apache. Data yang disimpan
berupa hasil pembacaan arus dari kWhmeter menggunakan
sensor arus SCT 013. Hasil pembacaan sensor akan diolah oleh
NodeMCU 8266 kemudian akan dikirm dan disimpan di
database. Data yang sudah tersimpan bisa di monitoring dan
diakses mengunakan Aplikasi di Smartphone maupun di
PC(Personal Computer). Aplikasi yang digunakan dibuat
mengunakan android studio. Perangkat IoT supaya bekerja
harus tersambung dengan koneksi internet/wifi yang sama baik
modul IoT maupun Smartphone. Hasilnya jumlah arus, daya,
dan harga dapat diketahui melalui aplikasi di smartphone
maupun PC(Personal Computer).
Kata Kunci—Internet of Things (IoT), kWhmeter,
NodeMCU, SCT, Android Studio
I. PENDAHULUAN
Pada saat ini jaringan komputer telah berkembang sangat
pesat. Kehadiran jaringan komputer memudahkan manusia
dalam melakukan segala aktivitas. Untuk melakukan
monitoring antara administrator dan elemen jaringan diperlukan
sebuah komunikasi. Komunikasi tersebut berguna agar seorang
administrator dapat mengetahui kondisi jaringan. Komunikasi
yang dilakukan oleh administrator adalah bertanya pada elemen
jaringan, kemudian elemen jaringan tersebut memberitahu
kepada administrator tentang informasi yang ada dalam
jaringan tersebut [1].
Internet of Things (IoT), merujuk pada suatu jaringan
yang menghubungkan berbagai perangkat dalam dunia fisik
dengan berbagai protokol berbeda [2]. Penerapan IoT
menjadikan aktivitas dalam berbagai bidang dapat saling
rd
3 Ginanjar Setia Pratama
Program Studi Diploma Teknologi
Listrik
Departemen Teknik Elektro dan
Informatika
Universitas Gadjah Mada
55218
th
6 Yassir Dinhaz
Program Studi Diploma Teknologi
Listrik
Departemen Teknik Elektro dan
Informatika
Universitas Gadjah Mada
55218
terhubung melalui Internet, serta menjadi lebih mudah dan
efisien. Things atau perangkat dalam IoT, merupakan
perangkat fisik yang memiliki identitas,atribut, karakteristik
tertentu, dan dapat berkomunikasi antara satu dengan yang
lain
II. TINJAUAN PUSTAKA
Penelitian serupa monitoring menggunakan android
studio pernah dilakukan oleh Ragil Oktaviyani pada tahun
2013 yang membuat aplikasi android menggunakan
software adobe flash Cs6 untuk menghitung biaya listrik
rumah tangga. Jenis penelitian ini merupakan penelitian
Research and Development (R&D), dengan pendekatan
desain penelitian menggunakan eksperimen dengan
menganalisis perhitungan tarif dasar listrik sistem reguler
mapun prabayar. Dengan hasil aplikasi memiliki tingkat
keakurasian yang tinggi dalam menghitung biaya listrik [3].
.
Talib Bini dan kawan-kawan juga membuat rancang
bangun monitoring kWhmeter menggunakan android studio
menggunakan ESP8266 sebagai media transmisi. Hasilnya
Sistem ini dapat untuk meng-on dan off-kan sistem aliran
listrik secara jarak jauh dengan real time melalui sebuah
handphone android energi listrik yang lalu, sisa pulsa listrik
yang tersedia, besarnya arus dan tegangan serta bisa mengon dan off-kan sistem kelistrikan menggunakan aplikasi
android [4].
Kemudian Muhammad Rizqi dan kawan-kawan
membuat rancang bangun monitoring energi meter
denganmemanfaatkan ArduinoATMega 2560 dan module
Bluetooth HC-05 sebagai perangkat yang mengelola
perhitungan dan pengiriman dari sistem tersebut. Dengan
memanfaatkan ACS712 dan ZMPT101b sebagai sensor arus
dan tegangan. Untuk aplikasi android sendiri dibuat
menggunakan App Inventor. Rancangan sistem yang dibuat
didapatkan error rata-rata hasil pengukuran yang
dibandingkan dengan alat ukur yaitu tegangan 0.36%, arus
0.6%, daya 3.6%, cosphi 2 % dan energi 0.23%. Maksimal
pengukuran untuk jarak pengiriman data dari energi meter
ke android yaitu 18 meter [5].
Dari ketiga penelitian terdahulu, rancang bangun
monitoring kWhmeter dengan CT current transformer
menggunakan android studio ini memiliki keunggulan
dimana aplikasi yang ada dilengkapi dengan fasilitas untuk
memasukkan nama user dan password untuk mengakses
data sehingga dinilai mempunyai sistem keamanan yang
baik.
III. DESAIN DAN IMPLEMENTASI
Project yang dibuat menggunakan Node MCU ESP8266
sebagai modul IoT (Internet of Think)-nya. Dalam
pengerjaan IoT membutuhkan penyimpanan suatu data yaitu
database yang dapat diolah untuk keperluan suatu aplikasi
ataupun perangkat lunak laninnya guna menghasilkan suatu
informasi. Project ini memakai MySQL sebagai
databasenya, dan diupload ke server hosting dimana server
webnya memakai Apache.
Gambar 2. Diagram alir perancangan sistem
Pada penelitian ini akan mengembangkan model system
meliputi hardware yang berupa system control atau node
sensor dan software yang berupa sistem monitoring atau
node monitor. Arsitektur sistem tersebut disajikan pada
gambar 3.
Gambar 3. Diagram blok arsitektur sistem
Gambar 1. Diagram sistem racangan
Data yang akan disimpan adalah data hasil pembacaan
arus di KWH Meter dengan memakai SCT 013 sebagai
sensor arus. Hasil pembacaan sensor tersebut akan diolah
oleh Node MCU 8266 berdasarkan algoritma yang telah
dibuat kemudian akan dikirm dan disimpan di database.
Data yang sudah tersimpan bisa di monitoring mengunakan
Aplikasi di Smartphone maupun di PC (Personal Computer).
Aplikasi yang digunakan dibuat mengunakan android studio
untuk mengakses ataupun memonitoring energi listrik yang
sudah dipakai. Perangkat IoT supaya bekerja harus
tersambung dengan koneksi internet/wifi yang sama baik
modul IoT maupun Smartphone.
Tahapan penelitian diawali dengan melakukan
perancangan system dan menentukan komponen yang akan
digunakan, membuat prototip hardware, membuat program
NodeMCU dan melakukan pengujian
Pada gambar 3, Node sensor akan mengirimkan
informasi dari pembacaan sensor melalui wifi yang akan
diterima oleh akses poin dan akan dikirimmelaui internet
yang akan diterima oleh pengguna melalui android. Board
Node MCU dan Sensor Arus SCT-013 masing-masing
ditunjukan pada gambar dibawah ini.
Gambar 4. Board Node MCU
Gambar 5. Sensor CT
Pada Node MCU dapat dibaca secara langsung akan
adanya variasi tegangan. Akan tetapi dalam model 50A
harus dibutuhkan rangkaian pendukung yang terdiri dari
“resistor beban” yang digunakan untuk menghasilkan
variasi tegangan yang akan dibaca oleh ADC
microcontroller.Untuk menghitung nilai resistor beban
tersebut terdapat beberapa langkah antara lain :
•
Menentukan arus maksimum yang akan diukur >>
Dalam kasus ini yaitu sensor arus model 50A, sehingga
menentukan nilai 50A dijadikan sebagai arus
maksimum.
•
Mengkonversi RMS arus maksimum menjadi arus
puncak, mengalikannya dengan √ 2 >> Puncak-arus
primer = arus RMS × √2 = 50 A × 1,414 = 70,7A
•
Bagilah arus puncak dengan jumlah putaran CT (2000)
untuk menentukan arus puncak di kumparan sekunder
>> Puncak-arus sekunder = Puncak-arus utama / tidak.
dari belokan = 70,7 A / 2000 = 0,03535A
•
Untuk meningkatkan resolusi pengukuran, tegangan
yang melintasi resistor beban pada arus puncak harus
sama dengan setengah dari tegangan referensi Node
MCU yaitu 3,3V (AREF / 2). Sebagai tegangan
referensi di Arduino adalah 5V >> Resistensi beban
ideal = (AREF / 2) / Secondary peak-current = 1,65 V /
0,03535 A = 46,67 Ω
•
Meringkas perhitungan sebelumnya >> Resistor Beban
(ohm) = (AREF * CT TURNS) / (2√2 * arus utama
maks)
Gambar 8. Diagram Alir WifiNode MCU
Gambar 6. Rangkaian Sistem Elektronis
Pada Node Sensor program diimplementasikan
menggunakan bahan C/C++ menggunakan lingkup
pengembangan Arduino. Pemrograman ini menggunakan
program software dari Arduino V1.8.1 . Kecepatan
pengiriman data wifi esp8266sebesar 9600bps. Diagram alir
untuk pembacaan suhu dan pengiriman data dari Node MCU
adalah sebagai berikut.
Gambar 7. Diagram Alir MicrocontrollerNode MCU
Dari diagram alir diatas Node MCU akan
menginisialisasi terlebih dahulu input yang akan digunakan.
Kemudian Node MCU akan memberikan waktu delay
apakah sensor CT terhubung, Node MCU akan memproses
tegangan keluaran dari sensor CT walaupun sensor tidak
terhubung sekalipun. Dan proses ini akan terus berlangsung
dan di ulang-ulang sampai input tegangan sumber terputus.
Pada bagian diagram alir wifi akan terus mengirimkan
data kepada node monitor. Arus , daya, dan harga yang
ditampilkan akan berupa grafik maupun tabel sesuai dengan
tampilan dibuat. Node Monitor menggunakan Android
sebagai antar muka dengan menggunakan Platform web IoT
Ubidots. Iot Ubidots adalah sebuah papan/Dashboard web
dimana data dari Node MCUditampilkan dan disimpan ke
Database yang dapat oleh siapapun dan dimanapun selama
terkoneksi dengan internet.Tampilan Dasboard dapat dilihat
pada gambar dibawah ini.
Gambar 9. Tampilan Webview pada Android
Untuk penampilan pada antar muka web pada versi
umum hanya terbatas untuk beberapa tampilan. Karena
energy (kuota penampilan antar muka) hanya terbatas,
sedangkan untuk yang berbayar energi tidak terbatas energi.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Rangkaian Elektronis
Rangkaian elektronis tersebut dibuat dengan memakai
software EAGLE 7.7.0. Pertama membuat sketch yang
terdiri dari NodeMCU V3, resistor, kapasitor, dan pin
header. NodeMCU berfungsi sebagai kontroler utamanya,
bertugas untuk menerima inputan sensor SCT-013
berupa pembacaan arus. Resistor digunakan sebagai
pembagi tegangan. Kapasitor digunakan untuk filter
tegangan dan pin header di gunakan untuk konektor sensor
SCT-013.
Gambar 12. Board Elektronis
B. Program Arduino
Node MCU di program menggunakan software Arduino
IDE. Bahasa yang dipakai menggunakan bahasa C/C++.
Pertama memasukkan library dan variabel yang akan
dipakai. Selanjutnya mengoneksikan NodeMCU dengan
platform web dan algoritma pembacaan sensor. Hasil
Pembacaan sensor tersebut dalam bentuk pembacaan nilai
arus yang didapat dari arus yang mengalir kebeban. Beban
yang dipakai untuk pengujian yaitu berupa Kipas Angin dan
Setrika.
Gambar 10. Rangkaian elektronis
Setelah dibuat rangkaian berupa sketch selanjutnya
dibuat board dengan cara dirouting. Board tersebut berupa
penjaluran antar komponen dalam bentuk garis berukuran 32
mm dan diblok berupa ground guna mempermudah
troubleshooting jika terjadi masalah.
Gambar 13. Pemasangan Sensor SCT-013
Gambar 11. Board Elektronis
Board yang sudah jadi kemudian dicetak di kertas glossy
selanjutnya disetrika diatas PCB. Jika sudah menempel di
PCB kemudian dilakukan proses etching yaitu pelarutan
sebagian tembaga yang sudah dieliminasi. Pelarutan tersebut
menggunakan larutan HCL+H2O2 atau FeCL2. PCB yang
sudah dilarutkan kemudian di bor menggunakan bor tangan
atau bor duduk. Setelah dilubangi selanjutnya dilakukan
pemasangan komponen elektronis dengan cara di solder.
Hasil akhir tersebut seperti gambar 11.
Hasil pembacaan sensor kemudian dihitung dalam
bentuk arus, daya, dan harga. Hasil dari perhitungan tersebut
akan dikirim ke platform web bernama ubidots yang
hasilnya diproses secara real time.
Pada program android, terdiri dari 3 bagian tubuh utama,
yaitu :
• Main activity.java
Berfungsi sebagai pengontrol aktivitas utama dari sebuah
aplikasi. Berisi library-library yang dibutuhkan, program
program untuk menjalankan aplikasi, pemberian izin akses
internet, pemberian izin tampilan / layout, dan lain lain.
REFERENSI
[1] L.T.Christanto, “Perancangan Sistem Monitoring
Jaringan Melalui Perangkat Android Berbasis Simpel
Network Management Protocol,” 2016.
[2] M.W.H.dkk, “Rancang Bangun IoT Cloud Platform
Berbasis Protokol Komunikasi MQTT,” Jurnal
Pengembangan Teknologi Informasi dan Ilmu
Komputer, 2018.
Gambar 13. Diagram Alir Program Android
•
Activity_main.xml
Adalah bagian tubuh aplikasi yang berfungsi untuk
mengatur user interface atau tampilan pengguna, seperti tata
letak action bar, pengaturan warna, dan lain lain.
•
Android manifest.xml
Adalah bagian tubuh yang berisikan tentang perizinanperizinan yang akan dilakukan oleh aplikasi kepada user,
seperti perizinan menggunakan internet, perizinan
mengakses file, perizinan menggunakan speaker, perizinan
mengakses kontak, dan lain lain.
Gambar 14. Program Android bagian Android
manifest.xml
V. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil yang diperoleh dari penelitian tersebut
dapat disimpulkan alat yang dibuat yaitu rancang bangun
monitoring kWhmeter dengan CT current transformer
menggunakan android studio ini dapat bekerja dengan baik
dan dapat digunakan untuk membantu manusia dalam
kehidupan sehari hari.
[3] R. Oktaviyani, “Rancang Bangun Aplikasi Android
untuk Menghitung Biaya Listrik Rumah Tangga,”
Semarang, 2013.
[4] T. Bini, Marwan, A. W. Indrawan dan Dasmawati,
“Rancang Bangun Sistem Monitoring kWh meter
Berbasis Android,” dalam Prosiding Seminar Hasil
Penelitian (SNP2M) 2018 (pp.144-148), Makassar.
[5] M. Rizqi, I. M. A. Nrartha dan A. S. Rachman,
“Rancang Bangun Sistem Monitoring Energi Meter
Berbasis Android,” p. 1.