rancang bangun telemetri kualitas udara - PPTA

RANCANG BANGUN SISTEM PEMANTAUAN PEMAKAIAN LISTRIK
MENGGUNAKAN METODE PENGUKURAN ARUS
Fondra Dwi Darmawan1)
1) Program Studi S-1 Sistem Komputer, STIKOM Surabaya, email: [email protected]
Abstract: Indonesia is the one of country in consuming electronic equipment. For that reason, Indonesia also
become the most country in consuming electric power. Not everyone knows about the amount of power from
each of its electronic that has used. That condition can be disserving residents who use electricity with a small
amount. Measuring current method is the one solution to solve the problem. This research intends is to find out
the power consumption and electric bills from each chamber so that no more confusion in the future.
Keywords : electric current, electricity power, electricity bills
Perkembangan zaman yang semakin
peralatan elektronik yang digunakan pada tiap
cepat dan dinamis menuntut manusia untuk
kamar mengkonsumsi daya listrik yang
hidup serba cepat dan efisien, terutama dalam
berbeda-beda. Di awal bulan muncul tagihan
hal pemenuhan kebutuhan sehari-hari. Alat-alat
listrik dengan jumlah yang besar. Tentunya
yang serba modern pun digunakan agar semua
hal
kebutuhannya
terpenuhi.
penggunaan
ala-alat
tesebut
bisa
merugikan
salah
satu
Tanpa
disadari,
penghuni yang merasa mengkonsumsi listrik
tersebut
banyak
dengan jumlah kecil, dan pada akhirnya bisa
mengkonsumsi energi listrik.
menimbulkan perselisihan antar pengguna
Di Indonesia konsumsi listrik setiap
tersebut.
tahunnya mengalami peningkatan 10 persen
setaip tahun. Berdasarkan survei data dari
PERUMUSAN MASALAH
World Bank 1 dekade terakhir tercatat data
Berdasarkan latar belakang masalah
konsumsi listrik Indonesia tahun: 2000 sebesar
yang telah disebutkan, maka perumusan
92,64
masalah yang dapat diangkat dalam tugas
Gigawatt,
2001
sebesar
101,647
Gigawatt, 2002 sebesar 108,206 Gigawatt,
akhir ini adalah :
2003 sebesar 112,944 Gigawatt, 2004 sebesar
1. Bagaimana merancang suatu system yang
120,140 Gigawatt, 2005 sebesar 127,369
dapat memantau pemakaian daya listrik
Gigawatt, 2006 sebesar 133,108 Gigawatt dan
menggunakan metode pengukuran arus.
tahun 2007 sebesar 142,236 Gigawatt.(World
Bank,2011).
TUJUAN
Salah
Indonesia
satu
yaitu
segmen
rumah
pelanggan
tangga
di
Dalam perancangan dan pembuatan
memiliki
aplikasi ini, terdapat beberapa tujuan penulis,
kebutuhan listrik tiap ruangan yang berbedabeda. Sebagai contoh, sebuah rumah kontrakan
yang
dihuni
beberapa
pengguna.
Selain
membayar biaya kontrakan, mereka harus
membayar
tagihan
listrik
sendiri
antara lain:
1. Merancang dan membuat sistem yang
dapat digunakan untuk mengukur arus
listrik.
dimana
1
2. Merancang dan membuat sistem yang
dan diarahkan menuju IC MAX232. Pada IC
digunakan untuk mengolah data dari sensor
MAX 232, sinyal digital 8 bit tersebut di
arus
tampung lalu kemudian dikirim secara serial
ACS712
Low
Current
Sensor
Breakout .
ke PC dengan Baudrate 2400bps.
3. Merancang dan membuat sistem yang dapat
Di dalam PC akan dirancang suatu
digunakan untuk mengirim data ke PC
sistem yang berfungsi untuk menerima data
melalui komunikasi serial RS232.
pengiriman secara serial, mengolah data
4. Merancang dan membuat sistem yang
tersebut sehingga bisa menampilkan nilai arus
mampu memantau dan merekam data
yang terpasang serta biaya pemakaiannya
pemakaian listrik serta menampilkan besar
menggunakan software Borland Delphi 7
biaya pemakaiannya.
kemudian
dicatat
kedalam
database
menggunakan Microsoft Acces 2003.
METODE
Secara garis besar dari keseluruhan
sistem pada alat ini sesuai dengan blok diagram
Metode Wattmeter 1 Fasa
Disini penulis menggunakan metode
pada Gambar 1.
pengukuran daya 1 fasa dengan menggunakan
Jala-jala AC
wattmeter. Rumus yang digunakan untuk
menghitung
berikut:
MINIMUM
SYSTEM
ATMega8
Sensor
ACS71
2
Serial
RS232
daya
dapat
dilihat
sebagai
P=ExI
Atau daya rata-rata :
P = E x I cos α
PC
Sensor
ACS712
Low
Current
Sensor
/USER
Breakout
Sensor ACS712 Low Current Sensor
Gambar 1. Blok diagram sistem keseluruhan
Dalam Sistem ini Sensor ACS712
membaca arus tegangan AC yang terpasang
kemudian
mengeluarkan
output
hasil
pembacaan arus berupa tegangan analog antara
1.5V-3.5V sesuai karakteristik sensor menuju
Breakout
buatan Allegro ini mempunyai
tingkat pengukuran arus hingga 5 ampere, dan
telah dilengkapi dengan penguat sehingga
memudahkan pengguna untuk mengukur arus.
Keluaran ACS712 Low Current Sensor
Breakout terhadap arus yang disensor dapat
ke Minimumsystem ATMega8.
Minimumsystem ATMega8L menerima
dilihat pada Gambar 2. Berikut;
input tegangan analog dari sensor pada port C,
kemudian dirubah oleh Analog to Digital
Converter
(ADC)
yang
terdapat
didalam
internal ATMega8L menjadi sinyal digital 8 bit
2
Perancangan Perangkat Keras
Regulator
Catu daya merupakan pendukung
utama bekerjanya suatu sistem. Catu daya
yang biasa digunakan
untuk menyuplai
tegangan sebesar 5 Volt adalah catu daya DC
yang memiliki keluaran +5 volt. Catu daya ini
Gambar 2. Keluaran ACS712 Low Current
digunakan untuk mensuplay tegangan sebesar
Sensor Breakout terhadap arus yang disensor
5 volt. IC 7805 (IC regulator) digunakan
untuk
menstabilkan
Kapasitor
Penghitungan Biaya Pemakaian Listrik
digunakan
tegangan
untuk
searah.
mengurangi
Tarif tenaga listrik yang disediakan oleh
tegangan kejut saat pertama kali saklar catu
Perusahaan Perseroan (Persero) PT Perusahaan
daya dihidupkan. Sehingga keluaran IC
Listrik Negara dinyatakan dalam Tarif Dasar
regulator 7805 stabil sebesar 5 volt DC.
Listrik berdasarkan golongan tarif. Tarif listrik
Rangkaian regulator terlihat pada Gambar 3.
reguler adalah tagihan listrik yang harus
berikut:
dibayarkan setelah pemakaian tenaga listrik
oleh konsumen. Dalam proyek Tugas Akhir ini,
penulis
menggunakan
penghitungan
tarif
reguler dimana rincian biaya akan dijelaskan
sebagai berikut:
Tabel 1 Tarif dasar listrik rumah tangga
Gambar 3. Rangkaian regulator
Microcontroller ATMega8
Pada perancangan ini, mikrokontroler
berfungsi sebagai pusat pengendali dari sistem
secara
keseluruhan.
Mikrokontroler
mempunyai tugas menerima inputan dari
sensor ACS712 Low Current Sensor Breakout
dan memberikan lalu mengirimkan data serial
ke PC.
Mikrokontroler ATMega8 memiliki 32
Tarif Reguler = Biaya Beban + Biaya Pemakaian.
buah I/O, yaitu Port B, Port C dan Port D.
Adapun minimum system dari ATMega8 dapat
dilihat pada Gambar 4. berikut:
3
pengiriman
data
serial,
dan
program
komputer. Diagram alir perangkat lunak
secara umum pada Gambar 6. berikut:
START
Deklarasi Variabel
Inisialisasi Proses
Gambar 4. Minimum System ATMega8.
PERANCANGAN MEKANIK
Sensor ACS712
ON
Perancangan arsitektur sistem dalam
Baca Sensor
hal ini adalah tempat untuk peletakan
komponen-komponen elektronika, dimana
terbuat dari box plastik hitam berukuran
Sensor =
0
Y
148 x 98 x 53 mm, stop kontak dan steker.
T
Sedangkan rangkaian minimum system,
Kirim data secara
serial
sensor ACS712 dan power supply terletak
di dasar box.
Terima data
serial
Peletakan minimum system, sensor
ACS712 Low Current Sensor Breakout
Hitung nilai arus
dan
power supply terlihat pada Gambar 5.
Hitung daya dan tampilkan
berikut:
Hitung tarif dan
tampilkan
Gambar 6. Diagram alir perangkat lunak secara umum
PROSES RUTIN BACA ARUS
Gambar 5. Peletakan minimum system, sensor
ACS712 dan power supply.
Pada
proses
ini
mikrokontroler
melakukan pembacaan arus yang terukur dari
sensor, merubahnya dari analog menjadi
PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK
Perancangan perangkat lunak terbagi
digital kemudaian mengirimkan secara serial.
Diagram alirnya dapat dilihat pada Gambar 7.
dalam beberapa device sistem antara lain :
program rutin baca nilai ADC, program
4
START
Start
sensor =
read_adc(5);
T
Setting
Manual
baudrate=2400
;
Setting Default
Y
read_adc(5) =
0
Y
T
Tekan
“CONNECT”
putchar(sensor);
delay_ms(1000);
Setting Port COM
Gambar 7. Diagram alir pembacaan rutin arus
Baca Data Serial
dan Konversi ke
Decimal
PROGRAM KOMPUTER
Program
komputer
menggunakan
software Borland Delphi 7 dan microsoft
access
sebagai
database.
Aplikasi
ini
Hitung Nilai Arus
Per Menit
digunakan untuk memonitor daya pada suatu
ruangan dan memiliki informasi-informasi yang
dibutuhkan antara lain terdapat penampil nilai
daya yang terpakai, golongan tarif yang
Hitung Nilai Daya
Per Menit dan
Tampilkan
terpasang, batas daya yang terpasang, biaya
pemakaian
dan
grafik
garis
berdasarkan
pemakaian daya. Pencatatan data dilakukan
berdasarkan time interval yaitu 1 menit.
Diagram alirnya dapat dilihat pada Gambar 8.
Tekan
“Disconnect
”
T
Y
Hitung Biaya
Pemakaian dan
Tampilkan
Finish
Gambar 8. Diagram alir program komputer.
5
Tabel 2. Hasil pengukuran daya
PENGUJIAN SISTEM
Pengujian Sensor ACS712 Low Current
TDATA
Sensor Breakout
Pengujian
ini
bertujuan
untuk
mengetahui apakah modul sensor ACS712
Low
Current
Sensor
Breakout
dapat
menghasilkan output yang akan diterima input
ADC pada mikrokontroler, kemudian dikirim
K
O
D
E
K
2
K
2
GOLTARIF
R-1/TR 900
VA
R-1/TR 900
VA
melalui serial ke program. Hasil pengujian
sensor ACS712 Low Current Sensor Breakout
Arus
dapat dilihat di Gambar 9. berikut:
TANGGAL_WAK DAYA_ME
TU
NIT
15/07/2012
13:50:17
15/07/2012
13:51:18
107.8431
107.8431
 10 xDec 
5
 255 
=
 10 x140 
5
 255 
=
 1400 
5
 255 
=
= 5.4902 – 5
= 0.4902
Daya
= Arus max x 220
= 0.4902 x 220
= 107.8431
Tabel 3. Hasil penghitungan biaya
THASIL
Gambar 9. Hasil pengujian sensor ACS712
Low Current Sensor Breakout
Pengujian Program
Tujuan dari pengujian program ini
TOTAL
KO GOLT START END_T TOTAL
_BIAY
DE ARIF _TIME IME _DAYA
A
K2 R15/07/20 15/07/2 215.68 0.9886
1/TR 12
012
62
900
13:50:17 13:51:1
VA
8
adalah untuk mengetahui apakah program dapat
memproses data dari minimum system dan
mengetahui perubahan arus dan daya apabila
diberi beban yang berbeda pada modul sensor
ACS712 Low Current Sensor Breakout. Hasil
dari pengujian program dapat dilihat pada
Tabel 2 dan Tabel 3 berikut;
  Daya 
 x Biaya per kwh.
 kwh 


Biaya = 
 215.6862 
 x Biaya per kwh
 60000 
=
= 0.0036 x 275
=Rp 0.9886,-
6
Karena golongan tarif yang digunakan R1-TR,
daya terpasang 900VA dan total daya kurang
DAFTAR PUSTAKA
275.
Atmel, 2002, doc2486.pdf.U.S, (online)
(http://www.atmel.com/images/doc24
86.pdf , diakses 8 November 2010)
KESIMPULAN DAN SARAN
Bejo, A., 2008, C&AVR, Graha Ilmu,
Yogyakarta.
dari 20 kwh, maka biaya per kwh sebesar Rp
Kesimpulan
1. Hasil pengujian sensor ACS712 Low
Budiharto, Widodo. 2004. Interfacing
Komputer
dan
Mikrokontroler.
Jakarta: Elex Media Komputindo
Current Sensor sesuai dengan karakteristik
sensor dapat berfungsi dengan baik.
2. Hasil pengujian program untuk membaca
nilai arus, daya dan biaya pemakaian sudah
sesuai dengan yang diharapkan.
3. Battery
sebagai
minimumsystem
sumber
hanya
tegangan
dapat
bertahan
selama satu bulan saja.
Saran
1. Ditambahkan
LCD
agar
pemantauan
pemakaian daya listrik untuk tiap ruangan
lebih mudah.
2. Komunikasi yang digunakan menggunakan
RS485 yang mempunyai jarak komunikasi
maksimal 1,2 Km.
3. Pada saat pengujian di bandingkan dengan
fluke clamp metre yang mempunyai akurasi
baca arus hingga mA agar lebih di didapat
Damanik, C., 2010. Kenaikan. TDL. Segera.
Diumumkan.
Jakarta
(online)
(http://www.kompas.com, diakses 23
Maret 2010)
Dennis Roody, J. Coolen. 1986. Komunikasi
Elektronika, J.1. Jakarta : Erlangga.
Komputer, Wahana, 2003, Tip & Trik
Pemrograman Delphi 7.0, Andi
Publisher, Yogyakarta.
Marcus, Teddy. 2002, Pemrograman Delphi
Dengan ADOExpress: ”Mengakses
Basisdata MS.Access”. Informatika.
Bandung.
MicroSystems, Allegro, Inc.2011.ACS712Datasheet.pdf.U.S (online)
(http://www.allegromicro.com/~/Media/
Files/Datasheets/ACS712Datasheet.ashx , diakses 20 Juni 2012 )
Stallings, William. 2001. Komunikasi Data
dan
Komputer
Dasar-dasar
Komunikasi Data. Jakarta: Penerbit
Salemba Teknika
kualitas terbaik antara hardware dan fluke
clampmetre.
4. Power supply menggunakan adaptor agar
hardware
tetap
menyala
dan
tidak
kehilangan data pemakaian listrik akibat
kehabisan battery.
7