Model Monitoring Gardu Listrik Menggunakan GSM Shield dan
advertisement
Model Monitoring Gardu Listrik Menggunakan GSM Shield dan Sensor Voltage Berbasis Arduino Uno Muhammad Zikrie Murfi, Soewarto Hardienata, Agus Ismangil. Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan Email : [email protected] ABSTRAK Kontrol gardu listrik sangat dibutuhkan dalam kehidupan saat ini, dimana listrik merupakan salah satu kebutuhan yang sangat penting dalam kehidupan era modern saat ini. Salah satu pengaruhnya adalah pada permasalahan sumber daya yang terbatas tidak mampu setiap waktu memantau gardu listrik yang ada. Penyedia jasa listrik, dalam hal ini PLN harus bisa mengetahui setiap gardu listrik yang ada karena setiap datang cuaca buruk pasti selalu ada gardu listrik yang rusak karena tersambar petir atau kendala hal lain yang menyebabkan gardu listrik rusak. Dengan perkembangan teknologi yang telah maju dan pesat dalam perkembangan dunia elektronika dan komputer ini dimanfaatkan dalam pembuatan model monitoring gardu listrik menggunakan GSM Shield dan Sensor Voltage berbasis Arduino Uno. Alat ini akan mempermudah pengawasan terhadap gardu listrik terutama gardu listrik distribusi, model monitoring ini menggunakan sensor Voltage untuk mendeteksi arus yang ada, Transformator 2A digunakan untuk step up dan step down arus listrik, GSM Shield digunakan sebagai pengiriman SMS dan panggilan telepon kepada petugas untuk memberikan informasi keberadaan gardu listrik yang mengalami kerusakan, dan jika pada gardu listrik tidak terdapat arus listrik maka pesan singkat memberitahu lokasi gardu listrik tersebut dan ditambah dengan pangiilan telepon kepada petugas. Kata Kunci : sensor voltage, gardu listrik distribusi, Arduino Uno, Gsm Shield. 1. Pendahuluan Seiring kemajuan zaman, permintaan akan energi listrik di seluruh dunia semakin meningkat. Di sisi lain, perkembangan teknologi yang terjadi mulai memunculkan beban listrik baru sehingga dibangunnya gardu listrik disetiap daerah. Salah satu pengaruhnya adalah pada permasalahan sumber daya yang terbatas tidak mampu setiap waktu memantau gardu listrik yang ada. Penyedia jasa listrik, dalam hal ini PLN harus bisa mengetahui setiap gardu listrik yang ada karena setiap datang cuaca buruk pasti selalu ada gardu listrik yang rusak karena tersambar petir atau kendala hal lain yang menyebabkan gardu listrik rusak. Pada umumnya ada 3 gangguan pada gardu listrik. Pertama Gangguan hubung singkat dapat terjadi antar fase (3 fase atau 2 fase) atau 1 fase ketanah dan sifatnya bisa temporer atau permanen. Kedua Gangguan permanen: Hubung singkat pada kabel, belitan trafo, generator, (tembusnya isolasi). Dan yang ketiga Gangguan temporer: Flashover karena sambaran petir, flashover dengan pohon, tertiup angin. Jika terjadi kerusakan pada gardu listrik hanya beberapa yang diketahui oleh PLN, selebihnya masyarakat sekitar yang memberitahukan dengan menghubungi petugas melalui telepon ataupun melalui pesan singkat bahwa listrik di daerahnya mengalami pemadaman. Dari permasalahan di atas, muncul suatu pemikiran untuk membuat sebuah Model Monitoring Gardu Listrik merupakan hal yang penting. Sistem ini berfungsi untuk mengetahui gardu listrik 1 mana yang terjadi kerusakan, sehingga petugas PLN bisa dengan cepat memperbaiki gardu listrik. Pada penelitian sebelumnya yang terkait dengan masalah ini adalah seperti penelitian yang dilakukan oleh Mochtar Yahya (2015), menggunakan Mikrokontroller ATMega 16 dan Modem Wavecom sebagai pengganti komputer yang memberikan perintah untuk mengirimkan SMS. Pada penelitian ini menggunakan sensor voltage yang berfungsi untuk mengukur tegangan pada gardu listrik. Ketika sensor voltage mendeteksi adanya kekurangan daya, maka Arduino Uno mengolah data dan menyampaikan perintah kepada modul GSM Shield untuk mengirim pesan singkat kepada petugas PLN. Diharapkan dengan adanya penelitian ini dapat mempermudah kerja PLN dalam memonitor gardu listrik disetiap wilayah dan dapat memperbaikinya dengan cepat jika ada masalah pada gardu listrik. Gambar 1. GSM/GPRS Shield Ardiuno Uno Arduino adalah sebuah platform open source (sumber terbuka) yang digunakan untuk membuat proyek-proyek elektronika. Arduino terdiri dari dua bagian utama yaitu sebuah papan sirkuit fisik (sering disebut juga dengan mikrokontroler) dan sebuah perangkat lunak atau IDE (Integrated Development Environment) yang berjalan pada komputer. Perangkat lunak ini sering disebut Arduino IDE yang digunakan untuk menulis dan meng-upload kode dari komputer ke papan fisik (hardware) arduino. Ketika membicarakan Arduino maka ada dua hal yang terlintas dalam pikiran para penggunanya, yaitu hardware dan software. Dua bagian ini seakan satu kesatuan utuh yang tidak bisa dipisahkan. GSM/GPRS Shield GSM Shield atau GPRS (General Packet Radio Service) Shield merupakan produk untuk keperluan wireless Arduino Anda. Beroperasi pada frekuensi GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz untuk keperluan pengiriman suara, SMS, dan data dengan konsumsi data yang rendah. Shield GPRS ini dikendalikan menggunakan AT commands (GSM 07.07 ,07.05 dan SIMCOM enhanced AT Commands). Kompatible dengan board Arduino UNO, Duemilanove, Seeeduino, dan Mega, dan Arduino kompatible lainnya. Beberapa fitur tambahan pada versi terbaru GPRS shield ini adalah adanya soft reset yang memudahkan saat inisialisasi jaringan, sehingga on-off shield lebih mudah. Lalu tersedia slot baterai pada bagian belakang shield. Mohon menjadi catatan saat membuat sketch, setting baud-rate tidak kompatible pada 19200, jadi Anda dapat menggunakan pada baud-rate yang lain. Gambar 2. Arduino Uno Sensor Voltage Sensor Voltage adalah sensor yang Input analog Arduino terbatas pada masukannya minimal 5 VDC dan maksimalnya 25 VDC. Jika Anda ingin mengukur tegangan yang lebih tinggi, Anda akan perlu menggunakan cara-cara lain. Salah satu cara adalah dengan menggunakan pembagi tegangan. 2 4. Traffo 2 A 5. Kabel Jumper dan Konektor 6. Model Ruangan 7. Kabel AWG-22 8. Saklar On/Off 9. Diode Bridge 10. Steker Alur Sistem Sistem ini menggunakan Arduino Uno yang berkomunikasi dengan komunikasi serial melalui GSM Shield. Input sistem berupa sensor voltage yang berfungsi sebagai komponen untuk memonitor kekuatan tegangan. Kontrol sistem menggunakan Smartphone yang terintegrasi dengan Arduino Uno melalui komunikasi GSM Shield dengan pesan sms dan panggilan telepon. Output sistem yaitu led sebagai indikator. Gambar 3. Sensor Voltage Transformator Transformator atau yang sering juga disebut sebagai trafo merupakan suatu peralatan listrik yang berfungsi untuk memindahkan energi listrik dari satu rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet berdasarkan prinsip induksi elektromagnet. Trafo digunakan secara luas baik di dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Prinsip kerja transformator adalah berdasarkan hukum faraday yaitu arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Gambar 5. Sketsa Alur Sistem Model Monitoring Gardu Listrik ini memiliki prinsip kerja dengan memberi tegangan masing-masing sebesar 6V ke modul microcontroller, kemudian indikator pada modul GSM Shield akan aktif. Setelah indikator pada GSM Shield aktif, GSM Shield siap digunakan untuk kirim sms informasi lokasi gardu listrik dan ditambah dengan panggilan telepon. Jika pada sensor voltage yang pertama tidak ada tegangan maka GSM Shiled akan mengirim pesan singkat berupa lokasi gardu listrik tersebut serta ditambah dengan panggilan telepon ke petugas PLN dan led akan menyala, sama seperti sensor yang pertama jika sensor voltage yang kedua tidak ada tegangan maka GSM Shiled juga akan mengirim pesan singkat Gambar 4. Transformator 2A 2. Metode Penelitian ini dilaksanakan mulai Bulan Maret 2016 sampai Mei 2016. Waktu pelaksanaan dilaksanakan setiap hari senin sampai dengan hari jumat, Pukul 10.00 sampai jam 13.00 WIB di Laboratorium Workshop Program Studi Ilmu Komputer FMIPA Universitas Pakuan Bogor. Bahan Penelitian : 1. Arduino Uno R3 2. Sensor Voltage 3. GSM Shield V.1 3 berupa lokasi gardu listrik tersebut ditambah dengan panggilan telepon ke petugas PLN dan led akan menyala. modul microcontroller Arduino UNO R3 IC mikrokontroler ATMega328. 3. Desain sistem kontrol Desain sistem kontrol untuk mendukung sistem ini menggunakan software Arduino IDE untuk menerjemahkan listing program dalam bentuk bahasa pemrograman C. Desain Mekanis 1. Penempatan komponen-komponen elektronik dibuat semaksimal mungkin untuk menghasilkan kinerja sistem yang optimal. 2. Massa keseluruhan sistem dibuat seminimal mungkin, karena itu model monitoring gardu listrik ini dibuat dengan menggunakan bahan dasar akrilik 3. Bentuk dan ukuran model monitoring gardu listrik dibuat dengan bentuk bentuk akhir yang seideal mungkin Gambar 7. Desain Elektrik Fritzing Perancangan Hardware Gambar 6. Desain Mekanik Desain Elektrik Dalam desain sistem elektrik terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan, antara lain : 1. Sumber catu daya Sumber catu daya sebesar 12 VDC (Adapter), digunakan pada model monitoring gardu listrik, dimana modul mikrokontroler bekerja pada arus 6 VDC selanjutnya sumber catu daya akan menyuplai arus ke masingmasing komponen. Tegangan yang masuk ke sensor Voltage dan GSM Shield sebanyak 5 VDC. 2. Microcontroller Microcontroller yang akan digunakan dalam penelitian ini, menggunakan Gambar 8. Desain Sistem Keseluruhan Desain Perangkat Lunak Pembuatan perangkat lunak terdiri dari desain software pada model monitoring gardu listrik. 4 Tabel 1. Pengujian Struktural No 1 Komponen Sistem Arduino Uno R3 Sensor Voltage 1 Sensor Voltage 2 LED 1 LED 2 Terhubung Dengan Keterangan Pin A1 Terhubung Pin A2 Terhubung Pin 11 Terhubung Terhubung Pin 13 Pada pengujian Arduino UNO R3 dilakukan dengan cara memberikan tegangan 12 V. Setelah itu output tegangan dicek pada pin 5V yang dihubungkan dengan phobe positif dan pin GND yang dihubungkan dengan negative pada multimeter. Gambar 9. Flow Chart Sistem 3. Hasil Pembahasan Bagian utama pada model monitoring gardu listrik yang terintegrasi dengan smartphone yang berfungsi sebagai komponen untuk memonitor tegangan listrik yang ada pada model gardu listrik ini. Gambar 11. Pengujian Arduino Uno Tabel 2. Pengujian Arduino Uno Tegangan Input 12V Output Tegangan 5.02 VDC Dari pengujian tersebut tegangan input 12V berasal dari daya adaptor. Output dari Arduino Uno mengeluarkan daya sebesar 5.02V dimana komponen elektronik seperti sensor voltage dapat bekerja dengan daya 3V sampai 5V, output tegangan yang dikeluarkan Arduino Uno dikonversi oleh IC regulator untuk menyesuaikan tegangan yang dibutuhkan oleh komponen elektronik. Pada pengujian sensor voltage dilakukan dengan cara memberikan tegangan 5V dan 0 V ke Arduino Uno yang ada pada model monitoring gardu Gambar 10. Bagian Utama Sistem Uji coba struktural dilakukan untuk menguji apakah rangkaian sistem yang dibangun sudah sesuai berdasarkan jalurjalur pada konsep sistem yang direncanakan. Pada tahap ini dilakukan pengujian yang bertujuan untuk mengetahui apakah modul-modul elektronik sudah terhubung dengan benar sehingga sistem dapat berjalan berfungsi dengan baik dan memiliki performa serta fungsi yang sesuai dengan rancangan. 5 listrik dan menghubungkan pin 2, GND, dan VCC pada sensor voltage. Setelah itu output tegangan dicek pada pin yang dihubungkan dengan phobe positif dan pin GND yang dihubungkan dengan negatif multimeter. Uji Coba Validasi Gsm Shield Tabel 5. Uji Coba Validasi No Pengujian Hasil yang Diharapkan 1. Saat tidak terdapat tegangan Paired dengan Smartphone 2. Connect gsm shield dengan kondisi led indikator pada gsm shield tidak menyala Tidak Pairing dengan Smartphone tidak dapat mengirim pesan sms Tidak Valid 3. Power key on tidak ditekan Tidak terhubung dengan Smartphone Tidak dapat mengirim data keadaan tegangan Tidak Valid Gambar 12. Pengujian Sensor Voltage Tabel 3. Pengujian Sensor Voltage Tegangan Arduino 5V Input Tegangan E18-D80NK 5VDC 0V 0VDC Aktif Tidak Aktif Pada pengujian GSM Shield dilakukan dengan cara memberikan tegangan 5V dan 0V ke Arduino Uno dan menghubungkan seluruh pin pada arduino uno. Setelah itu output tegangan dicek pada pin GSM Shield yang dihubungkan dengan phobe positif dan pin GND yang dihubungkan dengan negatif pada multimeter. Tabel 4. Pengujian GSM Shield Keterangan 5V 4.99VDC Aktif 0V 0VDC Tidak Aktif Valid 4. Kesimpulan Kesimpulan dari penelitian model monitoring gardu listrik menggunakan GSM Shiled dan Sensor Voltage Berbasis Arduino Uno secara keseluruhan sistem ini diimplementasikan dalam bentuk model. Pada tahap awal sistem diberi daya melalui modul mikrokontroler arduino uno, kemudian sensor voltage aktif dan mulai mendeteksi keadaan tegangan yang ada Gambar 13. Pengujian GSM Shield Input Tegangan GSM Shield Status Tahap uji coba validasi dilakukan dengan cara menguji dari nilai kemungkinan kesalahan yang dapat terjadi pada komponen-komponen yang diimplementasikan pada model monitoring gardu listrik. Fungsi dari komponen GSM Shield pada sistem pemantau tegangan ini adalah untuk memantau tegangan serta memberikan informasi melalui pesan singkat berupa lokasi gardu dan panggilan telepon yang dikirim ke smartphone. Uji coba dilakukan dengan menguji kecocokan sistem yang telah dibuat dengan memvalidasi pada masing-masing blok rangkaian yang bertujuan untuk mendapatkan hasil yang sesuai. Keterangan Tegangan Arduino Hasil Pengujian Gsm shield mengirim sms dan melakukan panggilan telepon setiap perubahan tegangan 6 pada saat itu, pada GSM Shield terdapat LED indikator ketika LED menyala menandakan GSM Shield aktif dan siap untuk mengirim informasi keadaan model gardu listrik berupa pesan singkat SMS yang akan memberitahukan lokasi dan setelah satu detik sms tersebut terkirim lalu GSM Shield akan melakukan panggilan telepon ke petugas. Input sistem menggunakan sensor voltage yang diberi tegangan 5VDC dari dari step down trafo lalu sensor tersebut akan aktif jika tidak ada tegangan atau dalam keadaan tegangannya 0VDC dan akan ditampilkan dan dikirim via pesan singkat yang memberitahukan dimana lokasi gardu dan panggilan telepon menggunakan gsm shield sebagai monitoring tegangan yang ada pada gardu listrik. Terdapat dua sensor voltage ketika gsm shield menerima inputan dari sensor pertama yaitu jika gardu listrik pertama yang mati ”Gardu Satu Rusak” serta mengirim letak lokasi gardu tersebut, begitu juga dengan gardu dua jika gardu listrik yang kedua mati ”Gardu Dua Rusak” serta mengirim letak lokasi gardu tersebut. Jarak jangkauan pada gsm shield tidak terbatas dan hanya dibatasi oleh keadaan sinyal. Output sistem berupa led, informasi mengenai lokasi gardu listrik mati akan ditampilkan pada via pesan singkat yang diberi delay 1 detik kemudian gsm shield baru akan melakukan panggilan telepon pada smartphone. Dede Hendriono. 2014. Arduino Itu Apa (https://www.Hendriono.com 8 Maret 2016). Eris Kusnadi. 2007. Prototype Produk (https://www.eriskusnadi.wordpres s.com 8 Maret 2016) Firdaus Hafidz. 2009. Pengertian Monitoring (https://hafidzf.wordpress.com 8 Maret 2016) Hilman Hr. Jufri, & Nasruddin M.N, & Bisman. 2011. Rancang Bangun Alat Ukur Daya Arus Bolak-Balik Berbasis Mikrokontroler ATMega8535. Jurusan Fisika, Fakultas MIPA, Universitas Sumatera Utara, Medan. . Mochtar Yahya. 2015. Penerapan Sms Gateway Sebagai Alat Pemantau Kinerja Penangkal Petir Pada SUTT/SUTET, Jakarta. Mukhlis. 2015. Transformator (https://www.masuklis.com 14 Maret 2016). Nurandi Triarsunu, & Indhana Sudiharto, & Suryono. 2013. Pengaturan Tegangan Pada Autotrafo 3 Phasa Berbasis Mikrokontroler, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya – ITS, Surabaya. DAFTAR PUSTAKA SeeedStudio. 2008. GSM SHIELD V.2, Amazon. Bejo. 2013. Pengertian Dasar Gardu Listrik Distribusi. (http://ilmulistrik.com 14 Maret 2016). Bench Henry. 2015. Sensor Voltage. (http:// henrysbench.capnfatz.com/ 16 April 2016). 7
