Abstrak - E-Journal Universitas Bung Hatta

IMPLEMENTASI SISTEM SCADA PADA RUMAH HUNIAN
MENGGUNAKAN ANDROID BERBASIS ARDUINO
Apriyoga1*,Ir. Arnita, M.T2, Ir. Eddy Soesilo, M.Eng2
1
Mahasiswa, 2 Dosen Teknik Elektro
Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta
E-mail: [email protected]
Abstrak
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) adalah sebuah sistem yang
mengontrol, memantau dan pemanfaatan kelistrikan pada suatu sistem. Rumah akan
dirasakan nyaman apabila peralatan listrik yang ada dapat dioperasikan sesuai dengan
keinginan penghuni. Dengan menggunakan teknologi, proses pengontrolan rumah akan lebih
mudah sehingga penghuni merasa nyaman. Juga akan mengakibatkan atau berdampak kepada
besarnya tagihan yang akan dibayarkan. Saat ini peralatan listrik sudah harus dikontrol secara
terpusat dan dapat dilakukan dari jarak jauh, untuk itu perlu diimplementasikan sistem scada..
Berdasarkan hasil penelitian, dengan menggunakan mikrokontroler arduino yang difungsikan
sebagai master terminal unit (MTU), sensor ACS712 dan sensor LM35 difungsikan sebagai
remote terminal unit (RTU), relay yang digunakan untuk menyalakan dan memadamkan
lampu difungsikan sebagai actuator, motor servo untuk penggerak garasi dan ventilasi
difungsikan sebagai actuator, serta smartphone android sebagai Human Machine Interface,
dapat membuat penghuni rumah mengontrol peralatan listrik serta memantau besarnya
pemakaian pemakaian listrik dari jarak dekat dengan menggunakan bluetooth modul dan dari
jarak jauh menggunakan gsm shield.
Kata kunci : Scada, Arduino, Android, Rumah
1.1
terjangkau. Dengan memanfaatkan app
Latar Belakang
Rumah
merupakan
satu
inventor dan sistem operasi android sendiri
bangunan yang digunakan sebagai tempat
yang bersifat sistem operasi open source
tinggal
yang dapat dimodifikasi sesuai dengan
manusia
kenyamanan
salah
untuk
dan
menikmati
hidup,
keperluan. Hal ini menumbuhkan minat
membangun keluarga dan juga rumah
developer software mobile untuk dapat
merupakan salah satu kebutuhan primer
membuat perangkat lunak yang bermanfaat
bagi
dalam
manusia.
keamanan
Begitu
juga
dengan
perkembangan ponsel pintar dengan sistem
operasi android yang mendominasi pasaran
memenuhi
kebutuhan
manusia
sehari-hari(Masinambow:2014).
Seiring dengan berkembangnya ilmu
ponsel dunia semakin banyak tersedia di
pengetahuan
pasaran
pengontrolan mengalami perkembangan
dengan
harga
yang
bersifat
dan
teknologi,
sistem
1
yang pesat dan telah menjadi teknologi
Berdasarkan beberapa kondisi di
yang diterapkan pada banyak sistem, tidak
atas, maka perlu dibutuhkan sebuah alat
hanya
penemuan-penemuan
yang dapat membantu penghuni rumah
baru, tapi juga memaksimalkan kinerja
menyalakan dan memadamkan lampu,
sistem
ada
membuka dan menutup gorden serta
(Karomah:2014). Dalam hal ini sistem
membuka dan menutup garasi serta dapat
pengaturan rumah merupakan sistem yang
memonitoring pemakaian arus dengan
banyak dilirik oleh ahli perancangan alat.
menggunakan Arduino Mega2560 yang
menggali
dari
teknologi
yang
Selama ini peralatan listrik yang ada
dioperasikan secara manual dan tidak
dapat dipantau berapa besarnya pemakaian
arus serta tidak dapat dikendalikan dari
jarak
jauh.
Umumnya
dalam
hal
menyalakan dan memadamkan lampu
masih dilakukan dengan manual yaitu
dengan menekan tombol saklar sehingga
membutuhkan waktu dan perhatian untuk
melakukannya. Kemungkinan lain yang
akan
terjadi,
apabila
pemilik
dapat digunakan melalui (smartphone)
Android.
1.2
Tujuan
Adapun tujuan dari tugas akhir ini
adalah untuk mengontrol, monitoring,
mengendalikan peralatan listrik yang ada
pada
rumah
dengan
menggunakan
handphone.
I.3
Metodologi Penelitian
rumah
Dalam penyusunan dan penulisan
tersebut lupa memadamkan lampu pada
skripsi ini dilakukan dengan tahap studi
sebuah ruangan maka pemilik tersebut
literatur,
harus pergi ke ruangan tersebut dan
perancangan
mematikannya atau dengan kesibukan
pengujian dan pengambilan kesimpulan
seorang pekerja/karyawan yang tinggal di
dan penulisan laporan.
perancangan
software,
hardware,
realisasi
dan
kota-kota besar cenderung meninggalkan
Pada tahap pertama studi literatur,
rumah saat subuh untuk berangkat ke
penulis mempelajari yang berhubungan
kantor yang seseorang tersebut akan
dengan
meninggalkan rumah dalam kondisi lampu
mikrokontroler arduino, sensor arus dan
menyala.
dalam
suhu serta pembangunan aplikasi berbasis
membuka ventilasi jendela maka cukup
Android dan juga teori-teori pendukung
menghabiskan waktu dalam melakukan
perancangan.
Hal
lainnya
yaitu
pekerjaan tersebut. Begitu pula dengan
membuka garasi masih dilakukan dengan
Pada
hardware
dasar
tahap
ini
teori
elektronika,
kedua
perancangan
penulis
melakukan
cara manual.
2
perencanaan dimulai dari menentukan
telemetri dan akuisisi data. SCADA
komponen yang akan dipakai seperti
meliputi
Arduino Mega2560, Bluetooth Hc-05,
membawanya keluar sistem kapanpun
Relay, GSM-Shield, sensor arus dan
dibutuhkan
komponen serta rangkaian pendukung
pengendalian data
lainnya.
informasinya dalam bentuk seperti angka,
Pada
tahap
software
ini
ketiga
perancangan
meliputi
pemilihan,
pengumpulan
adanya
informasi,
analisis
dan
serta menampilkan
gambar, kata-kata, pada sebuah layar
dihadapan
operator.
Tindakan
mempelajari serta membuat software yang
pengontrolan
sesuai dengan yang diinginkan. Adapun
membawanya kembali kedalam proses.
untuk pengendalian, penulis mempelajari
Arduino
sebagai
sedangkan
software
untuk
menentukan
pengendali
informasi
dan
mempelajari
untuk
Sebelum akuisisi data, logika relai
digunakan untuk mengendalikan sistem
penulis
yang berjalan pada plant. Seiring dengan
App
semakin banyaknya hal untuk memonitor
Inventor.
dan mengontrol, maka berbagai macam
Pada tahap keempat tahap realisasi
dan
dibutuhkan
pengujian
dilakukan
perangkat
mulai
berkembang,
seperti
dengan
Arduino. Arduino merupakan salah satu
merealisasikan rancangan hardware dan
perangkat yang bisa digunakan dalam
software serta menggabungkan antara
menerapkan sistem SCADA.
rancangan hardware dan software yang
Dalam
aplikasinya,
subsistem
kemudian diuji untuk mendapatkan hasil
penyusun scada terdiri dari :
sesuai dengan yang diinginkan.
1. HMI (Human Machine Interface)
Pada tahap terakhir ini merupakan
Human Machine Interface (antarmuka
pembuatan laporan penelitian berdasarkan
manusia-mesin) adalah subsistem dari
pada hasil pengujian sistem yang telah
SCADA yang berfungsi menampilkan data
dilakukan pada alat yang dibuat.
dari
2.1
SCADA merupakan singkatan dari
Supervisory Control And Data Acquisition.
SCADA adalah suatu sistem pengendalian
alat secara jarak jauh, dengan kemampuan
data-data
pengukuran.
HMI
yang
digunakan pada penelititian ini ialah
SCADA
memantau
hasil
dari
alat
yang
dikendalikan. SCADA mengkombinasikan
smartphone android yang berfungsi untuk
mempermudah pengawasan (Supervisory)
kepada user.
2. MTU (Master Terminal Unit)
MTU atau Master Terminal Unit yang
merupakan sebuah sistem yang bertugas
memberikan data kepada Human Machine
3
Interface (HMI) dari Remote Terminal
kebutuhan
Unit (RTU). Dalam penelitian ini MTU
sistem SCADA biasanya difungsikan pada
yang
RTU,
digunakan
ialah
mikrokontroler
kita.
jadi
Mikrokontroler
mikrokontroler
pada
merupakan
arduino. Di lain sisi MTU ini juga bertugas
subsistem dari RTU. Mikrokontroler ini
mengambil data dari tiap-tiap RTU (jika
bertugas
RTU lebih dari 1) untuk diterjemahkan dan
pengambilan data dari sensor.
di berikan ke HMI.
7. Sistem Komunikasi (Antar MTU dan
3. RTU (Remote Terminal Unit)
melakukan
pengolah
atau
RTU)
RTU atau Remote Terminal Unit
Sistem
Komunikasi
merupakan
adalah subsistem SCADA yang berfungsi
sebuah cara untuk mengkomunikasikan
sebagai
hasil
data RTU ke MTU. Sistem komunikasi
pengukuran, peengendalian, pemantauan
menggunakan modul bluetooth c-06 dan
status dan lain-lain. RTU juga berfungsi
gsm shield.
terminal-terminal
menerjemahkan,
dari
mengkonversi,
menghitung sinyal dari sensor. Dalam hal
Dapat dilihat skema penyusun scada
pada gambar 2.1
ini yang berfungsi sebagai RTU seperti
sensor arus, dan sensor suhu (temperature).
Dari hasil pengukuran tersebut hal yang
dilakukan RTU adalah melakukan transmit
ke MTU.
4. Actuator
Actuator adalah sebuah
mekanis
mengontrol
untuk
peralatan
menggerakkan
sebuah
mekanisme
atau
atau
sistem. Actuator yang digunakan pada
Gambar 2.1 Skema penyusun scada
penelitian ini ialah Relay dan motor servo.
5. Data acquisition
Dalam hal ini data besarnya arus yang
2.2
Arduino
Arduino adalah sebuah platform
terbaca oleh android atau hp merupakan
data acquisition yang dapat dilihat user
open
kapan saja digunakan.
digunakan untuk membuat proyek-proyek
6. Mikrokontroler
elektronika. Arduino terdiri dari dua
Mikrokontroler adalah sebuah kontroler
yang
dapat
di
program
sesuai
source
(sumber
terbuka)
yang
bagian utama yaitu sebuah papan sirkuit
fisik
(sering
disebut
juga
dengan
4
mikrokontroler) dan sebuah perangkat
Relay pada dasarnya terdiri dari 2 bagian
lunak atau IDE (Integrated Development
utama yaitu saklar mekanik dan sistem
Environment)
pembangkit elektromagnetik (induktor inti
yang
berjalan
pada
komputer. Perangkat lunak ini sering
besi).
saklar
atau
disebut Arduino IDE yang digunakan
dikendalikan
menggunakan
tegangan
untuk menulis dan meng-upload kode dari
listrik
diberikan
induktor
komputer ke hardware (board) Arduino.
pembangkit magnet untuk menarik armatur
yang
kontaktor
ke
relay
tuas saklar atau kontaktor relay.
2.3
Motor servo
Motor
servo
merupakan
sebuah
2.5
actuator putar (motor) yang mana sudut
dan
arah
(clockwise
Sensor ACS712 adalah merupakan
counter
sensor untuk mendeteksi arus. Sensor
clockwise) pergerakan porosnya dapat
ACS712 bekerja berdasarkan efek medan.
diatur. Motor servo terdiri atas motor DC,
Sensor ini memiliki pembacaan dengan
serangkaian gearbox, rangkaian kontrol,
ketepatan yang tinggi, karena didalamnya
dan
servo
terdapat rangkaian Low-Offset Linear Hall
yaitu VCC,
dengan satu lintasan yang terbuat dari
potensiometer.
dan
Sensor ACS712
Motor
memiliki tiga buah pin,
GND,
dan signal/kontrol. Perputaran
tembaga.
motor servo ditentukan berdasarkan pulse
width modulated (PWM) yang diberikan,
III.1 Konsep Perancangan
jika nilai sinyal yang diberikan kurang dari
1.5 ms atau 1500 µs maka servo akan
Power Supply
bergerak ke arah berlawanan arah jarum
jam, sedangkan jika pulsa yang diberikan
Bluetooth
Module
lebih besar dari 1.5 ms maka servo akan
Sensor Suhu
Mikrokontroler
Arduino
Ponsel
bergerak searah jarum jam.
Sensor ACS712
GSM SHIELD
2.4
Relay
Relay adalah saklar mekanik yang
dikendalikan
atau
dikontrol
secara
Motor Servo
Motor Servo
DRIVER
RELAY
DRIVER
RELAY
DRIVER
RELAY
DRIVER
RELAY
Ventilasi
Garasi
Lampu
Lampu
Lampu
Lampu
elektronik (elektro magnetik). Saklar pada
relay akan terjadi perubahan posisi OFF ke
ON pada saat diberikan energi elektro
magnetik pada armatur relay tersebut.
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem
5
3.2
Perancangan Konstruksi
3
6 meter
Terkoneksi
4
8 meter
Terkoneksi
5
10 meter
Terkoneksi
6
10.5 meter
Tak Terkoneksi
Tabel
Lampu 3
Kabel Penghubung
Sumber PLN
Lampu 2
1.2
Pengujian
–
Bluetooth
Arduino
Konektivitas
diluar ruangan
(outdoor)
Panel Kontrol
Jarak sistem
No
Lampu 1
Arduino, Bluetooth
Module, GSM, Relay,
Sensor ACS 712,
Power Supply
Lampu 4
Servo Ventilasi
Bluetooth
Kondisi bluetooth
1
2 meter
Terkoneksi
2
4 meter
Terkoneksi
3
6 meter
Terkoneksi
4
8 meter
Terkoneksi
5
10 meter
Terkoneksi
6
10.5 meter
Terkoneksi
7
11 meter
Tak Terkoneksi
Servo Garasi
Human / Operator
Gambar 3.3. Model perancangan alat
Berdasarkan
pengujian
4.1
sistem,
pengukuran
jarak
dan
maksimal
Pengujian Konektivitas Bluetooth
konektivitas bluetooth dalam ruangan yaitu
Dalam
10 meter dan 10.5 meter pada luar ruangan
pengujian
ini,
pengujian
bluetooth dilakukan untuk mengetahui
kemampuan atau jangkauan komunikasi
4.2
Pengujian GSM Shield
Pengujian
data antara Bluetooth yang terdapat pada
ini
dilakukan
untuk
smartphone Android dengan Bluetooth
mengetahui seberapa cepat waktu respon
HC-06 yang sudah terintegrasi dengan
SIM Card yang digunakan untuk mengirim
board Arduino Mega.
pesan, berikut adalah hasil pengujiannya
pada tabel 1.2.
Tabel
1.1
Pengujian
Konektivitas
Bluetooth – Arduino didalam ruangan
Tabel 1.3 Hasil Pengujian Waktu Respon
dan Konfirmasi SMS
(indoor)
No
Jarak sistem
Bluetooth
Kondisi bluetooth
Uji
ke
1
2 meter
Terkoneksi
2
4 meter
Terkoneksi
Berhasil
Tidak
Time
Time
respon
confirm
(detik)
(detik)
1

3,85
3,17
2

3,82
2,60
6
3

3,75
2,68
menu utama, tekan button “bluetooth”
4

4,15
2,56
maka akan muncul informasi pada layar
smartphone lalu bluetooth modul dengan
4.3
Pengujian Keseluruhan
Tabel
1.4
pengoperasian
bluetooth pada smartphone akan saling
Hasil
pengujian
terkoneksi dan informasi yang sebelumnya
melalui
bluetooth
“disconnected” menjadi “connected”.
Ketika bluetooth saling terkoneksi
menggunakan android
maka user bisa mengontrol dan memonitor
dengan memilih pilihan yang ada pada
tampilan
menu
utama
yaitu
lampu,
ventilasi dan garasi.
Kapasitas
konektivitas
bluetooth
modul kurang lebih mencapai 10 meter.
Ketika
melebihi
10
meter,
dengan
memanfaatkan fasilitas GSM Shield maka
user
dapat
mengontrol
dengan
menggunakan SMS.
4.4
Kesimpulan
Cara Kerja Alat
Menghubungkan panel kontrol ke
sumber tegangan listrik PLN (220 V). Lalu
tegangan
tersebut
diturunkan
menggunakan power supply sebesar 5 V.
Ketika semua komponen aktif tunggu
beberapa saat dan lihat led status yang ada
pada modul bluetooth. Jika led tersebut
sudah berkedip maka modul bluetooth
sudah siap untuk dihubungkan dengan
device smartphone.
Setelah langkah tersebut siap, maka
selanjutnya ialah membuka aplikasi dan
memasukkan username dan password lalu
menekan tombol login. Setelah masuk ke
Dari hasil penelitian maka penulis
memiliki kesimpulan, yaitu :
1. Dengan menggunakan arduino dan
android
sebagai
pengendali
dan
sebagai monitoring pengukuran arus,
implementansi
scada
dapat
bluetooth
antara
dilaksanakan.
2. Konektivitas
smartphone android dan panel kontrol
dapat berjalan dengan baik.
3. Monitoring arus dan suhu dengan
memanfaatkan fasilitas bluetooth hc06 dengan smartphone android dapat
berjalan dengan baik.
7
4. Pengontrolan
bluetooth
lampu
hanya
menggunakan
dilakukan
Rumah Pintar Kabupaten Pacitan”.
dengan menggunakan aplikasi khusus
Indonesian Journal on Networking and
yang sudah terpasang pada android.
Security.
5. Pengoperasian
dapat
Otomatis ada Unit Pelayanan Teknis
jarak
jauh
dapat
5. Muhammad Beben Priana Achyat
dilakukan dengan handphone berbagai
Karlisa
tipe
Pintar Berbasis Pesan Singkat dengan
dengan
mengirimkan
pesan
Priandana.2014.
“Rumah
singkat ke nomor telelpon yang
Menggunakan Mikrokontroler Ardui-
terpasang pada GSM shield.
no”. Bogor : Institut Pertanian Bogor.
6. Persentase
kesalahan
pembacaan
6. Ladjamuddin,
B
Al-Bahra.
2006.
amperemeter dan sensor arus berkisar
“Rekayasa Perangkat Lunak,cet-keII”.
antara 1 % - 3 %.
Yogyakarta: Graha Ilmu.
7. Novandra, Gatra. 2014. “Prototype
Daftar Pustaka
1. Karomah. 2014. “ Rancang Bangun
Sistem Kendali Jarak Jauh On/Off
Lampu dan Air Conditioner (AC)
Kwh
Meter
Digital”.
Medan:
Universitas Sumatera Utara.
8. Http://teknikelektronika.com/pengerti
Berbasis Arduino melalui Internet”.
an-transformator-prinsip-kerja-trafo/
Purwokerto:
diakses 24 Juni 2015.
Teknologi
Sekolah
Tinggi
Telematika
Telkom
9. Datasheet
www.allegromicro.com
diakses tanggal 23 agustus 2015
Purwokerto.
2. Masinambow,Vidy.2014. “Pengendali
Saklar Listrik Melalui Ponsel Pintar
10. Datasheet http://wiki.iteadstudio.com
/IComSat diakses 23 Agustus 2015
Android”. Manado: Universitas Sam
Ratu Langi.
3. Sudibya, Angga Surahman. 2011.
“Rancang Bangun Sistem Keamanan
Dan
Sistem
Kendali
Penerangan
Rumah Jarak Jauh Menggunakan
Short Message Service (Sms) Berbasis
Mikrokontroler
AT89S51”.
Depok:
Universitas Gunadarma.
4. Slamet
Riyadi,
“Pembuatan
Model
Sukadi.
2014.
Pintu
Geser
8