PROSIDING SENTRINOV TAHUN 2017 VOLUME 3 – ISSN: 2477 – 2097 SISTEM KONTROL DAN MONITORING PENERANGAN BERBASIS WEB Muhammad Syafei Gozali1), Asrizal Deri Futra2), Diono3) 1,2,3 Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Batam, Batam, 29461 [email protected] Abstract Along with the increasing development in Indonesia, the need for electric energy will increase. To meet these needs, in addition to the addition of power generation capacity, optimization of electrical energy consumption is also required. By monitoring the electricity used can optimize the use of electrical energy. Electricity consumption by consumers can be monitored through energy audits. In order for the implementation of energy audit to be easy and obtain valid data, a control and monitoring system of electrical energy is required. In these research, conducted built a control and monitoring system of lighting based on WEB. PLC is used as controller, while the current and potential transformers as a sensors is used for monitoring system. The built system is able to control the lamps online. In addition to control, through the built WEB also able to measure the use of electrical energy and illuminate of lights. Keywords: energy audits, current sensors, voltage sensors, PLC, WEB Abstrak Seiring meningkatnya pembangunan di Indonesia, maka kebutuhan akan energi listrik ikut meningkat. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, selain dengan penambahan kapasitas pembangkit listrik, juga diperlukan optimasi pemakaian energi listrik. Dengan memantau listrik yang digunakan dapat mengoptimalkan pemakaian energi listrik. Pemakaian energi listrik oleh konsumen dapat dipantau melalui audit energi. Agar pelaksanaan audit energi menjadi mudah dan mendapatkan data yang valid dibutuhkan suatu sistem kendali dan pemantauan pemakaian energi listrik. Dalam penelitian yang dilakukan dibangun suatu sistem kontrol dan monitoring penerangan berbasis WEB. Kontroler yang digunakan dalam penelitian ini adalah PLC, sedangkan untuk pemantauan digunakan sensor arus dan tegangan yang dibangun dari trafo arus dan trafo tegangan untuk setiap sensor. Sistem yang dibangun mampu mengontrol lampu penerangan secara daring. Selain kontrol, melalui WEB yang dibangun juga mampu mengukur pemakaian energi listrik yang digunakan dan lampu penerangan yang sedang menyala. Kata Kunci: Kata Kunci: audit energi, sensor arus, sensor tegangan, PLC, WEB PENDAHULUAN Dalam pemenuhan kebutuhan akan energi listrik penambahan kapasitas dan jumlah pembangkit listrik terus dilakukan. Dengan kondisi negera Indonesia yang merupakan negara kepulauan menyebabkan banyak daerah yang terisolasi dari sistem kelistrikan yang ada, sehingga banyak dilakukan penelitian untuk mengenbangkan energi baru terbarukan sebagai sumber energi listrik. Penelitian yang dilakukan meliputi, pengembangan konverter, sistem distribusi dan manajemen daya yang dihasilkan dari energi terbarukan [1-3]. TE-­‐282 PROSIDING SENTRINOV TAHUN 2017 VOLUME 3 – ISSN: 2477 – 2097 Agar daya yang dihasilkan dari energi terbarukan optimal maka perlu dilakukan pemantaun sercara kontiniu dan tersimpan datanya, sehingga dilakukan pengembangan sistem monitoring berbasis WEB untuk memonitoring daya yang diaplikasikan untuk memonitoring daya dari panel surya dan PLTMH [4-5]. Selain monitoring daya yang dihasilkan juga telah dikembangkan sistem Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) untuk kendali dan monitoring pada daya pada grid yang terhubung dengan Distributed Generation (DG)[4,5]. Kontrol dan akuisisi data tegangan dan frekuensi pada sistem DG yang terhubung ke mikrogrid dapat dioptomalkan. Sistem ini digunakan pada distribusi sistem tenaga untuk mengatur tegangan dan frekuensi dari sistem mikrogrid DG. Selain dengan penambahan kapasitas dan jumlah pembangkit untuk pemenuhan kebutuhan energi listrik, yaitu dengan cara mengoptimalkan pemakaian energi oleh konsumen. Salah satu cara untuk pengoptimalan pemakaian energi adalah dengan cara memantau energi listrik yang digunakan sekaligus dapat dikontrol jarak jauh. Salah satu beban listrik yang sering terbuang adalah penerangan, maka dalam penelitian ini diajukan sistem kontrol dan monitoring penerangan berbasis WEB. METODE PENELITIAN Pada penelitian yang dilakukan dibangun sistem akuisisi data untuk monitoring pemakaian energi listrik, juga dibangun sistem kontrol dan monitoring penerangan. Beban listrik penerangan tersebut dibuat dalam bentuk maket dengan 5 buah ruang. Untuk sistem kontrol, kontroler yang digunakan adalah PLC dengan input current detektor yang berfungsi untuk mendeteksi bahwa lampu telah menyala, sedangkan ouput PLC terhubung ke rangkaian change over untuk menyalakan penerangan dari dua arah yaitu melalui sakelar dan PC. Sedangkan monitoring pemakaian daya digunakan dua rangkaian sensor yaitu sensor tegangan dan arus yang dibangun menggunakan transformator tegangan (PT) dan transformator arus (CT), yang kemudian disearahkan menggunakan rangkaian penyerah gelombang penuh. Ouput dari kedua sensor tersebut dihubungkan ke mikrokontroller untuk diolah datanya sehingga menghasilkan nilai pemakaian energi yang digunakan. kedua kontroller tersebut dihubungkan ke PC melalui komunikasi Serial. Gambar diagram sistem ditunjukan pada gambar 1. TE-­‐283 PROSIDING SENTRINOV TAHUN 2017 VOLUME 3 – ISSN: 2477 – 2097 Gambar 1 Diagram Sistem Kontrol dan Monitoring a. Akuisisi data pemakaian energi Sistem akuisisi data dapat didefinisikan sebagai suatu sistem yang berfungsi untuk mengambil, mengumpulkan dan menyiapkan data, hingga memprosesnya untuk menghasilkan data yang dikehendaki. Akuisisi data yang diolah adalah pemakaian energi listrik. Besarnya energi listrik yang terpakai dirumuskan pada persamaan 2.1 berikut: (2.1) Dimana: W = Energi Listrik (Wh) P = Daya (W) h = Waktu (h) Untuk mendapatkan data energi tersebut maka dibutuhkan Sensor tegangan, sensor arus dan Real Time Clock (RTC). Sedangkan dalam menghitung tarif listrik yang dipakai menggunakan perhitungan tarif dasar listrik (tdl) dimana untuk rumah tinggal tipe R-1/TR BLOK II dengan persamaan 2.2 TE-­‐284 PROSIDING SENTRINOV TAHUN 2017 VOLUME 3 – ISSN: 2477 – 2097 (2.2) Pengolahan data energi dan tdl dilakukan didalam mikrokontroller yang kemudian hasilnya ditampilkan didalam web. Alur sistem monitoring pembakaian energi ditunjukkan pada flowchart gambar 2, sensor arus dan tegangan dibangun dengan menggunakan trafo dan rangkaian penyearah gelombang penuh. Perhitungan daya dan pemakaian energi diolah didalam mikrokontroller, sedangkan perhitungan tarif diolah didalam program C# untuk tampilan WEB. Gambar rangkaian sensor arus dan tegangan yang dihubungkan ke mikrokontroller ditunjukan gambar 4. Gambar 2 Flowchart Akuisisi Data Pemakaian Energi Gambar 3 Rangkaian Sensor Arus dan Tegangan TE-­‐285 PROSIDING SENTRINOV TAHUN 2017 VOLUME 3 – ISSN: 2477 – 2097 b. Kontrol dan monitoring penerangan rumah Kontrol penerangan rumah pada penelitian ini dapat dilakukan dua arah yaitu dikontrol melalui web atau diaktifkan secara manual melalui sakelar di setiap ruangan. Sehingga pada sistem kontrol tersebut dibangun dengan menggunakan sakelar change over. Sakelar change over dibangun dengan menerapkan logika ex-or, dimana output akan bernilai 1 jika salah logika input tidak sama. Sakelar pada ruangan menggunakan sakelar tukar, sedangkan kontrol web terhubung melalui PLC, output PLC berupa relay dirangkai dengan sakelar tukar, sehingga lampu penerangan dapat dinyalakan dan dipadamkan dua arah. Gambar 4 Rangkaian Kontrol Sistem Penerangan Monitoring penerangan rumah dilakukan dengan mendeteksi arus yang mengalir dibeban penerangan, rangkaian yang digunakan untuk mendeteksi arus tersebut menggunakan dioda yang disusun secara seri seperti yang ditunjukan pada gambar 5. TE-­‐286 PROSIDING SENTRINOV TAHUN 2017 VOLUME 3 – ISSN: 2477 – 2097 Gambar 5 Rangkaian Detektor Arus HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian dilakukan dengan dua tahap, pertama pengujian monitoring pemakaian energi. Untuk mendapatkan besarnya energi yang didapat maka dilakukan pengukuran pada sensor tegangan dan arus untuk mendapatkan karakteristik kedua sensor, setelah karakteristik sensor didapat maka dibangun program pada mikrokontroler untuk menghitung besarnya energi yang terpakai. Besarnya energi yang terpakai ditampilkan di PC berbentuk grafik pemakaian energi, serta besarnya biaya yang dikeluarkan untuk energi yang telah dipakai. Tahap pengujian berikutnya adalah pengujian kontrol dan monitoring penerangan, pengujian dilakukan untuk melihat akurasi kontrol penerangand ari dua titik yaitu dari PC dan melalui sakelar. Selain akurasi respon dari tampilan layar dengan kondisi sebenarnya juga di ukur. Hasil pengujian dibahas pada poin berikut: a. Karakteristik sensor tegangan Sensor tegangan yang dibuat memiliki karakteristik perubahan yang linear untuk setiap perubahan tegangan dengan hasil yang ditunjukan pada grafik gambar 6. Hasil ini dapat dengan memberikan tegangan varibel dari 0 – 240 V. Hasil kurva karakterisktik ini digunakan untuk membuat program didalam mikrokontroller dengan menggunakan persamaan linier. TE-­‐287 PROSIDING SENTRINOV TAHUN 2017 VOLUME 3 – ISSN: 2477 – 2097 Gambar 6 Grafik Karakteristik Sensor Tegangan b. karakteristik sensor arus Sama halnya seperti sensor tegangan, sensor arus yang dibuat memiliki karakteristik perubahan yang linear untuk setiap perubahan arus dengan grafik yang ditampilkan pada gambar 6. Grafik ini didapat dengan menguji perubahan arus 0 – 0,5 A. Persamaan linier dari kurva karakteristik sensor arus tersebut digunakan didalam pemograman untuk menghitung daya yang terpakai. Dengan perhitungan daya yang dilakukan di mikrokontroler, walaupun kondisi web terputus pemakaian daya tetap tersimpan selama mikrokontroler dan RTC masih mendapat supply. Gambar 7 Grafik Karakteristik Sensor Arus c. Monitoring pemakaian energi Dengan menerapkan persaman linear yang dihasilkan dari karakteristik sensor yang digunakan pada pemograman akuisisi data pemakaian energi agar data yang dihasilkan akurat. Data monitoring pemakaian energi yang didapat disajikan dalam bentuk grafik gambar 7 untuk pemakaian energi selama satu jam pengujian. Energi yang terpakai dalam satu jam sebesar 0,063 kWh. TE-­‐288 PROSIDING SENTRINOV TAHUN 2017 VOLUME 3 – ISSN: 2477 – 2097 Gambar 8 Grafik Pemakaian Energi d. Akurasi kontrol dan monitoring penerangan Untuk memastikan bahwa kondisi sakelar change over dan detektor arus berfungsi maka dilakukan pengujian dengan melihat kondisi lampu dari tampilan dan kondisi lampu secara aktual yang disajikan pada tabel 1. Dari data tersebut dapat dilihat bahwa lampu penerangan dapat dinyalakan dan dipadamkan melalui PC dan sakelar yang berada diruangan. Dengan respon jika perubahan tampilan antara kondisi lampu diruangan dan kondisi lampu di tampilan PC selama 34 ms. Tabel 1 Kontrol dan Monitoring Penerangan lampu pada Ruang Dapur Ruang Makan Ruang Tamu Kamar Tidur Kontrol dari PC Kontrol dari sakelar Kondisi Lampu Off Open Padam Kondisi Tampilan Monitoring Gelap Off Close Nyala Terang 34 ms On Open Nyala Terang 34 ms On Close Padam Gelap 34 ms Off Open Padam Gelap 34 ms Off Close Nyala Terang 34 ms On Open Nyala Terang 34 ms On Close Padam Gelap 34 ms Off Open Padam Gelap 34 ms Off Close Nyala Terang 34 ms On Open Nyala Terang 34 ms On Close Padam Gelap 34 ms Off Open Padam Gelap 34 ms Off Close Nyala Terang 34 ms On Open Nyala Terang 34 ms On Close Padam Gelap 34 ms TE-­‐289 Respon Tampilan 34 ms PROSIDING SENTRINOV TAHUN 2017 VOLUME 3 – ISSN: 2477 – 2097 Kamar Mandi Off Open Padam Gelap 34 ms Off Close Nyala Terang 34 ms On Open Nyala Terang 34 ms On Close Padam Gelap 34 ms e. Tampilan web sistem kontrol dan monitoring penerangan Tampilan web dari sistem kontrol dan monitoring penerangan ditunjukan pada gambar 9. Dimana pada laman web tersebut dapat melihat data pemakaain energi dan tarif yang harus dibayarkan, serta dilengkapi dengan tombol untuk menyalakan atau memadamkan lampu. Untuk memastikan bahwa lampu telah menyala maka tampilan ruangan menjadi terang, sedangkan jika kondisi lampu padam maka gambar ruangan menjadi gelap. Saat kita menyalakan lampu melalui laman web tersebut tetapi kondisi sebenarnya lampu tidak menyala maka akan muncul warning, yang memberitahukan untuk memeriksa kondisi lampu apakah rusak atau tidak terpasang. Gambar 9 Tampilan Laman WEB SIMPULAN Dari implementasi rangakian dan sistem kontrol yang dibangun pada penelitian yang telah dilakukan mampu memonitoring pemakaian energi serta melakukan kontrol dan monitoring melaljui WEB, dengan menggunakan mikrokontroler dan RTC walaupun kondisi WEB terputus data pemakaian energi listrik tetap tersimpan dan dapat meperbaharui data pada saat WEB kembali terhubung. akan tetapi jika suplai TE-­‐290 PROSIDING SENTRINOV TAHUN 2017 VOLUME 3 – ISSN: 2477 – 2097 mikrokontroler dan RTC terputus maka data pemakaian daya akan kembali ke 0, sehingga perlu pengembangan sistem untuk menjaga kondisi suplai mikrokontroller tidak terputus. Pada penelitian ini objek kontrol masih berupa maket, sehingga pada saat diterapkan pada bangunan sesungguhnya harus menginstalasi ulang sistem penerangan secara keseluruhan pada bangunan tersebut. Untuk memenuhi hal tersebut, maka akan dilakukan penelitian untuk mendisain sensor dan detektor arus berbasis WSN. TE-­‐291 PROSIDING SENTRINOV TAHUN 2017 VOLUME 3 – ISSN: 2477 – 2097 DAFTAR PUSTAKA M. Salman, M. Ashari, Heri S (2013).” Perancangan Inverter Satu Fasa Yang Terhubung Dengan Jaring Distribusi Menggunakan Metode Hysterisis Current Control”. Proceeding Seminar TA, Teknik Elektro, ITS, Surabaya. M. Syafei Gozali, M. Ashari, Dedet C. Riawan (2013). ”Maximum Power Point Tracking Menggunakan ANN untuk Sistem PV Terhubung Grid Melalui Wide Range Input Inverter”. Proceeding seminar ABEC INDONESIA. Mumadi Veerachary (2011), “Two-Loop Controlled Buck-SEPIC Converter for Input Source Power Management”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, No. 99. R. Jalilzadeh Hamidi, H. Livani, S.H. Hosseinian, G.B. Gharehpetian (2016), “Distributed cooperative control system for smart microgrids”. ELSEVIER Electric Power Systems Research 130 pp 241–250. Farhan H. Malik, Matti Lehtone (2016). “Distributed cooperative control system for smart microgrids” ELSEVIERElectric Power Systems Research 131 pp 71–79. Diono, Hasnira, M. Syafei Gozali (2015). “Monitoring dan Control Rumah Pintar Menggunakan Programmable Logic Controller dan Pemograman C#”, Proceeding seminar 3rd ABEC Indonesia Mega Rini, Hasnira, M. Syafei Gozali (2105). “Sistem Akuisisi Data Pemakaian Daya Pada Rumah Pinter”, Proceeding seminar 3rd ABEC Indonesia Rotama Chandra Y.E.V.S (2015). “Monitoring Daya pada Sistem Panel Surya via LAN”, Tugas Akhir, Teknik Elektro, Politeknik Negeri Batam. Viktor Gunawan (2106) “Data Loging dan Monitoring Daya PLTMH”, Tugas Akhir, Teknik Elektro, Politeknik Negeri Batam. TE-­‐292
