Chapter II Perancangan kWh Meter dengan Sistem Prabayar
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian kWh
kWh
Meter
adalah
alat
penghitung
pemakaian
energi
listrik.
Alat
ini
bekerja menggunakan metode induksi medan magnet dimana medan magnet tersebut
menggerakan piringan yang terbuat dari alumunium. Pengukur Watt atau Kwatt, yang pada
umumnya disebut Watt-meter/Kwatt meter disusun sedemikian rupa, sehingga kumparan
tegangan dapat berputar dengan bebasnya, dengan jalan demikian tenaga listrik dapat diukur,
baik dalam satuan WH (watt Jam) ataupun dalam kWh (kilowatt Hour).
Pemakaian
energi listrik di
industri maupun rumah tangga
menggunakan
satuan kilowatt- hour (KWH), dimana 1 KWH sama dengan 3.6 MJ. Karena itulah alat
yang digunakan untuk mengukur
energi pada
industri dan rumah
tangga dikenal
dengan watthourmeters. Besar tagihan listrik biasanya berdasarkan pada angka-angka
yang tertera pada kWh meter setiap bulannya. kWh meter induksi adalah satu- satunya tipe
yang digunakan pada perhitungan daya listrik rumah tangga.
Bagian-bagian utama dari sebuah kWh meter adalah kumparan tegangan, kumparan
arus,sebuah piringan aluminium, sebuah magnet tetap, dan sebuah gir mekanik
yang mencatat banyaknya putaran piringan. Jika meter dihubungkan ke daya satu fasa, maka
piringan mendapat torsi yang membuatnya berputar seperti motor dengan tingkat
kepresisian yang tinggi. Semakin besar daya yang terpakai, mengakibatkan kecepatan
piringan semakin besar; demikian pula sebaliknya
Selama ini pelanggan PLN mendapat layanan listrik paskabar, yaitu Pelanggan
menggunakan energi listrik dulu dan membayar belakangan, pada bulan berikutnya. Setiap
bulan PLN harus mencatat meter, menghitung dan menerbitkan rekening yang harus dibayar
Pelanggan, melakukan penagihan kepada Pelanggan yang terlambat atau tidak membayar, dan
memutus aliran listrik jika konsumen terlambat atau tidak membayar rekaning listrik setelah
waktu tertentu.
Pada jaman modern seperti saat ini kehidupan manusia tidak bisa lepas dari energi
listrik. Di Indonesia yang berwenang untuk menyediakan energi listrik adalah perusahaan
listrik negara (PLN). Untuk mengetahui besaran energi listrik yang digunakan dibutuhkan
sebuah alat yang disebut kWh meter. Pada umumnya kWh meter yang digunakan oleh PLN
adalah kWh meter analog. Tetapi kWh ini mempunyai kelemahan, salah satunya adalah
dengan sistem pembayaran paskabayar, dapat memungkinkan pelanggan menunggak tagihan
Universitas Sumatera Utara
listrik. Untuk mengatasi hal tersebut maka dibuat sebuah kWh meter digital dengan sistem
prabayar. Sehingga pelanggan harus membeli voucher khusus untuk dapat menggunakan
listrik dari PLN. Nilai voucher ini akan terus berkurang seiring dengan pemakaian listrik.
Apabila nilai voucher hampir habis akan diberi indikator pemberitahuan dan sistem akan
memutus daya apabila nilai voucher habis. Agar dapat menggunakan kembali listrik, maka
pelanggan harus membeli voucher khusus lagi.
Sedangkan pada pembuatan voucher diperlukan sebuah algoritma enkripsi supaya
kode voucher tidak mudah ditebak, dalam hal ini metode enkripsi yang digunakan adalah
metode enkripsi enigma. Enigma sendiri pada dasarnya menggunakan logika paling sederhana
dalam penyandian yaitu subtitusi, mengganti sebuah huruf asal menjadi tepat satu huruf yang
berbeda. Namun, semua bisa menjadi berbeda apabila subtitusi satu ke satu itu dilakukan oleh
3 (atau lebih) rotor dengan 26 node yang masing-masing berputar layaknya odometer. Di
sinilah keindahan enigma, tanpa mesin yang sama, pengaturan posisi rotor yang sama, dan
tipe subtitusi yang sama, sebuah kode yang dibuat dengan mesin enigma akan sangat sulit
untuk dipecahkan.
Mekanisme tersebut di atas tidak dilaksanakan pada sistem listrik pintar (prabayar).
Pada sistem listrik pintar, pelanggan mengeluarkan uang/biaya lebih dulu untuk membeli
energi listrik yang akan dikonsumsinya. Besar energi listrik yang telah dibeli oleh pelanggan
dimasukkan ke dalam Meter Prabayar (MPB) yang terpasang dilokasi Pelanggan melalui
sistem ‘token’ (pulsa) atau stroom.
Meter Prabayar MPB menyediakan informasi jumlah energi listrik (kWh) yang masih
bisa dikonsumsi. Persediaan kWh tersebut bisa ditambah berapa saja dan kapan saja sesuai
kebutuhan dan keinginan Pelanggan. Dengan demikian, Pelanggan bisa lebih mudah
mengoptimalkan konsumsi listrik dengan mengatur sendiri jadwal dan jumlah pembelian
listrik. Dengan menggunakan Listrik Pintar, pelanggan tidak perlu berurusan dengan
pencatatan meter yang biasanya dilakukan setiap bulan, dan tidak perlu terikat dengan jadual
pembayaran listrik bulanan.
Listrik Prabayar (LPB) Adalah layanan terbaru dari PLN dengan berbagai kelebihan
dalam mengatur penggunaan energi listrik melalui meter elektronik prabayar. Inovasi
termutakhir yang berorientasi pada kenyamanan pelanggan ini merupakan wujud penghargaan
kepada Anda pelanggan PLN. Lewat Prabayar, Anda lebih leluasa dalam mengendalikan
pemakaian listrik, sesuai dengan kebutuhan dan keinginan. Dengan Stroom Steer Listrik
Prabayar, menggunakan listrik menjadi Lebih Nyaman dan Lebih Terkendali.
Universitas Sumatera Utara
Keuntungan Listrik Pintar (Prabayar)
1. Pelanggan lebih mudah mengendalikan pemakaian listrik.Melalui meter elektronik
prabayar pelanggan dapat memantau pemakaian listrik sehari-hari dan setiap saat. Di
meter tersebut tertera angka sisa pemakaian kWh terakhir. Bila dirasa boros,
pelanggan dapat mengerem pemakaian listriknya.
2. Pemakaian listrik dapat disesuaikan dengan anggaran belanja.Dengan nilai Pulsa
Listrik (voucher) bervariasi mulai Rp 20.000,0 s.d. Rp 1.000.000,- memberikan
keleluasaan bagi pelanggan dalam membeli listrik sesuai dengan kemampuan dan
kebutuhan (lebih terkontrol dalam mengatur anggaran belanja keluarga).
3. Tidak akan terkena biaya keterlambatan Tidak ada lagi biaya tambahan bayar listrik
dikarenakan terbebani biaya keterlambatan akibat lupa bayar tagihan listrik.
4. Privasi lebih terjagaUntuk pelanggan yang menginginkan kenyamanan lebih, dengan
menggunakan Listrik Pintar tidak perlu menunggu dan membukakan pintu untuk
petugas pencatatan meter karena meter prabayar secara otomatis mencatat pemakaian
listrik anda (akurat dan tidak ada kesalahan pencatatan meter).
5. Jaringan luas pembelian listrik isi ulang Saat ini pembelian Pulsa Listrik (voucher)
Pintar sudah bisa didapatkan di lebih dari 30.000 ATM di seluruh Indonesia. Selain itu
bisa juga didapatkan di loket pembayaran listrik online.
6. Tepat digunakan bagi Anda yang memiliki usaha rumah kontrakan atau kamar sewa
(kos). Sebagai pemilik rumah atau kamar sewa, Anda tidak perlu khawatir lagi dengan
tagihan listrik yang tidak dibayar oleh penghuni rumah kontrakan karena pemakaian
listrik sudah menjadi tanggung jawab dan sudah disesuaikan dengan kebutuhan
penyewa.
Penghitungan kWh Meter LPB sama saja dengan kWh Meter Analog karena telah melalui
tahap standarisasi Tera (tidak lebih mahal) dan harga Rp/kWh Listrik Prabayar sudah diatur
dalam TDL 2010 yang dikeluarkan oleh menteri ESDM No. : 07 Tahun 2010. Yang akan
menentukan hemat atau boros adalah 100 % perilaku pengunaan peralatan listrik oleh
pelanggan. Serupa dengan telepon, dengan Prabayar cenderung orang akan berhemat,
sebaliknya dengan Pascabayar cenderung orang lebih boros karena kurang terkendali.
Manfaat Listrik Prabayar :
1. Pemakaian listrik lebih terkendali
2. Tanpa ada sanksi pemutusan
3. Tanpa dikenakan denda keterlambatan
4. Tanpa Uang Jaminan Pelanggan
5. Tanpa ada pencatatan meter
Universitas Sumatera Utara
6. Privasi tidak terganggu
7. Tidak dikenakan biaya beban bulanan
8. Kemudahan pembelian Token / STROOM
9. Pembelian disesuaikan kemampuan.
10. Tidak ada batas masa aktif (aktif selama kWH masih tersisa).
Prinsip Kerja Kwh Meter Prabayar Chip Card :
Chip card dapat digunakan sebagai alat pembayaran rekening listrik dengan
mengembangkan Kwh meter Elektronik Digital yang dilengkapi dengan perangkat pembaca
kartu serta perangkat transaksi lunak berbasis smart card. Kwh meter akan beroperasi
berdasarkan nilai kredit yang dimasukkan (download) dari chip card kedalam register Kwh,
dan selanjutnya nilai kredit tersebut dijadikan acuan untuk mengontrol bekerjanya Kwh
meter. Nilai kredit didalam register akan dikurangi secara bertahap sebanding dengan nilai
energi listrik yang telah dikonsumsi (digunakan). Jika isi register telah habis maka Kwh meter
harus segera diisi kembali (register sisa pulsa sama dengan 10%) maka ada alarm (LED ON),
dan jika setelah jangka waktu yang telah ditetapkan belum juga diisi nilai kreditnya maka
Kwh meter akan memutus saklar pemutus atau Internal Contactor sehingga supply daya
terputus. Pengisian pulsa listrik kedalam smart card menggunakan Portable Terminal yang
koneksi dengan Perangkat Lunak Sinkronisasi Dan Billing Sistem yang telah diinstal di
Komputer (Master Station).
2.2 Mikrokontroler ATMEGA8
AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur
RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu
siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan
mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial USART, Programmable Watchdog
Timer, dan mode power saving. Beberapa diantaranya mempunyai ADC dan PWM internal.
AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori
program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. ATMEGA
8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan.
Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMEGA 8 mempunyai throughput
mendekati 1 MPS per MHz membuat disain dari sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya
versus kecepatan proses.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 susunan pin microcontroller ATmega8
ATMega8 memiliki 28 pin yang masing – masing pin – nya memiliki fungsi yang
berbeda – beda baik sebagai port ataupun sebagai fungsi yang lain. Berikut akan dijelaskan
tentang kegunaan dari masing – masing kaki pada ATMega8.
1. VCC : Merupakan supply tegangan untuk digital
2. GND : Merupakan ground untuk smua komponen yang membutuhkan grounding
3. Port B : Adalah 8 buah pin mulai dari pin B.0 sampai dengan pin B.7. Tiap pin dapat
digunakan sebagai input dan juga output. Port B merupakan sebuah 8-bit bit-directional
I/O port dengan inernal pull-up resistor. Sebagai input, pin – pin yang terdapat pada port
B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor
diaktifkan. Jika ingin menggunakan tambahan kristal, maka cukup untuk menghubungkan
kaki dari kristal ke keki pada pin port B. Namun jika tidak digunakan, maka cukup untuk
dibiarkan saja. Pengguna kegunaan dari masing – masing kaki ditentukan dari clock fuse
setting-nya.
4. Port C : Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O yang di dalam masing – masing
pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin-nya hanya 7 buah mulai dari C.0 sampai dengan
pin C.6. Sebagai keluaran / output, port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal
kemampuan menyarap arus ( sink ) ataupun mengeluarkan arus ( source).
5. Reset / PC6 : Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin
I/O. Untuk diperhatikan juga bahwa pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan
pin – pin yang tedapat pada port C. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak deprogram, maka
Universitas Sumatera Utara
pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini
rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa minimum,
6. Port D : Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Fungsi
dari port ini sama dengan port – port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat
kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan
keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.
7. AVC : Pada pin ini memiliki fungsi sebagai power supply tegangan untuk ADC. Untuk
pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk
analog saja. Bahkanjika ACD pada AVR tidak digunakan, tetap saja disarankan untuk
menghubungkan secara terpisah dengan VCC. Cara menghubungkan AVCC adalah
melewati low-pass filter setelah itu dihubungkan dengan VCC.
8. AREF : Merupakan pin referensi analog jika menggunakan ADC. Pada AVR status
Register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil eksekusi
intruksi aritmatik. Informasi ini dapat digunakan untuk altering arus program sebagai
kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Perlu diketahui bahwa register ini
di-update setelah semua operasi ALU ( Arithmetic Logic Unit ). Hal tersebut seperti yang
telah tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian Intruction Set Reference. Dalam hal
ini untuk beberapa kasus dapat membuang kebutuhan penggunaan instruksi perbandingan
yang telah didedikasikan serta dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan
kode yang lebih sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis tersimpan ketika
memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah perintah setelah
kembali dari interupsi. Namun hal iini harus dilakukan melalui software.
9. Bit 7 (1) : Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set supaya semua
perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk fungsi interupsi individual akan dijelaskan pada
bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah interupsi baik yang secara
individual maupun yang secara umum akan diabaikan. Bit ini akan dibersihkan atau
cleared oleh hardware setelah sebuah interupsi dijalankan dan akan di-set kembali oleh
perintah RETI. Bit ini juga dapat di-set dan di-reset melalui aplikasi dengan instruksi SEI
dan CLI.
10. Bit 6 (T) : Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instruction BLD ( Bit LoaD )
dan BST ( Bit Store ) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang telah
dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah register dan Register File dapat disalin ke dalam bit
ini dengan menggunakan intruksi BST, dan sebuah bit di dalam bit ini dapat disalin ke
dalam sebuah bit di register pada Register File dengan menggunakan perintah BLD
Universitas Sumatera Utara
11. Bit 5 (H) : Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam
beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatik BCD
12. Bit 4 (S) : Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif di antara
Negative Flag (N) dan Two’s Complement Overflow Flag (V).
13. Bit 3 (V) : Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi
aritmatika dua komplemen.
14. Bit 2 (N) : Merupakan bit Negative Flag. Bit ini menyediakan sebuah hasil negative di
dalam sebuah fugnsi logika atau aritmatika.
15. Bit 1 (Z) : Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol “ 0 ” dalam
sebuah fungsi aritmatika atau logika.
16. Bit 0 (C) : Merupakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah Carry atau sisa
dalam sebuah fugnsi aritmatika atau logika.
2.3 RELAY
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan
komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni
Elektromagnet
(Coil)
dan
Mekanikal
(seperangkat
Kontak
Saklar/Switch).
Relay
menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan
arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.
Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu
menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik
220V 2A.
Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan
mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini
didefinisikan sebagai berikut.
•
•
Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup atau membuka kontak
saklar.
Saklar yang digerakkan secara mekanis oleh daya atau energi listrik.
Sebagai komponen elektronika, relay mempunyai peran penting dalam sebuah sistem
rangkaian elektronika dan rangkaian listrik untuk menggerakan sebuah perangkat yang
memerlukan arus besar tanpa terhubung langsung dengan perangakat pengendali yang
mempunyai arus kecil. Dengan demikian relay dapat berfungsi sebagai pengaman.
Prinsip Kerja Relay
Kontak Normally Open akan membuka ketika tidak ada arus mengalir pada kumparan,
tetapi tertutup secepatnya setelah kumparan menghantarkan arus atau diberi tenaga. Kontak
Universitas Sumatera Utara
normally Close akan tertutup apabila kumparan tidak diberi tenaga dan membuka ketika
kumparan diberi daya. Masing-masing kontak biasanya digambarkan sebagai kontak yang
tampak dengan kumparan tidak diberi tanaga atau daya.
Gambar 2.2 Relay Elektromekanis
2.4 Sensor Arus ACS712
ACS712 merupakan IC yang berfungsi sebagai sensor arus dan menggantikan trafo arus yang
relatif besar dalam bentuk fisiknya. Sensor ACS712 adalah produksi Allegro untuk solusi
ekonomis dalam pangukuran arus AC maupun DC. Pada prinsipnya sensor arus ACS712
adalah sama dengan sensor efek hall lainnya yaitu memanfaatkan medan magnetik yang ada
disekitar arus yang akan dikonversi menjadi tegangan yang linier dengan perubahan arus.
Tegangan yang dihasilkan oleh sensor arus hasil dari pengukuran arus berupa tegangan yang
variabel. Nilai tegangan yang bervariabel inilah yang akan masuk ke mikrokontroler. Sebelum
masuk ke mikrokontroler tagangan yang dihasilkan oleh sensor yang mengukur arus harus
dikonversi menjadi tegangan DC, hal ini karena tegangan yang dihasilkan oleh sensor arus
tersebut adalah teganan AC. ACS712 merupakan sensor persisi sebagai sensor arus AC
maupun DC pada pembacaan arus didalam dunia industry, pengukuran, sistem komunikasi.
Umumnya sensor ini digunakan sebagai pengontrol motor, penghitung beban, dan proteksi
arus lebih.
Pin Sensor ACS712
Fungsi
IP +
IP GND
FILTER
Vout
Terminal yang mendeteksi arus, terdapat sekring di dalamnya
Terminal yang mendeteksi arus, terdapat sekring di dalamnya
Terminal sinyal ground
Terminal untuk kapasitor eksternal yang berfungsi sebagai
pembatasa bandwith
Terminal keluaran sinyal analog
Vcc
Terminal masukan catudaya
Table 2.1 Fungsi Pin Sensor ACS712
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 sensor arus ACS712
2.5 Keypad
Dasarnya keypad adalah sejumlah tombol yang disusun sedemikian rupa sehingga
pembentukan bentuk tombol angka dan beberapa menu yang lain. Berikut ini adalah contoh
konfigurasi keypad 4 × 4. Keypad diperlukan untuk interaksi dengan sistem, misalnya kita
membuat pengaturan dengan titik setel akan kontrol umpan balik pada saat program masih
berjalan. Sebenarnya setiap programmer mempunyai cara interaksi yang berbeda dengan
sistem. Bahkan untuk keypad di hardware setiap programmer bisa berbeda. Hal ini lebih
karena kebutuhan yang berbeda.
Gambar 2.4 Keypad 4x4
Keypad 4×4 sangat sering digunakan oleh programmer. Selain kemudahannya dengan
perangkat keras dan perangkat lunak. Dasarnya keypad 4×4 adalah 16 tombol push-button
dalam matriks. Interfacing keypad 4×4 dengan pemindaian pola tidak mudah dilakukan.
Selain harus memiliki keypad 4×4, kita hanya membutuhkan sebuah dioda sebagai komponen
pendukung. Dioda 1N4001 yang diterapkan terikat oleh seri dengan K1, K2, K3 dan K4
dengan bagian dari Anoda.
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian kWh
kWh
Meter
adalah
alat
penghitung
pemakaian
energi
listrik.
Alat
ini
bekerja menggunakan metode induksi medan magnet dimana medan magnet tersebut
menggerakan piringan yang terbuat dari alumunium. Pengukur Watt atau Kwatt, yang pada
umumnya disebut Watt-meter/Kwatt meter disusun sedemikian rupa, sehingga kumparan
tegangan dapat berputar dengan bebasnya, dengan jalan demikian tenaga listrik dapat diukur,
baik dalam satuan WH (watt Jam) ataupun dalam kWh (kilowatt Hour).
Pemakaian
energi listrik di
industri maupun rumah tangga
menggunakan
satuan kilowatt- hour (KWH), dimana 1 KWH sama dengan 3.6 MJ. Karena itulah alat
yang digunakan untuk mengukur
energi pada
industri dan rumah
tangga dikenal
dengan watthourmeters. Besar tagihan listrik biasanya berdasarkan pada angka-angka
yang tertera pada kWh meter setiap bulannya. kWh meter induksi adalah satu- satunya tipe
yang digunakan pada perhitungan daya listrik rumah tangga.
Bagian-bagian utama dari sebuah kWh meter adalah kumparan tegangan, kumparan
arus,sebuah piringan aluminium, sebuah magnet tetap, dan sebuah gir mekanik
yang mencatat banyaknya putaran piringan. Jika meter dihubungkan ke daya satu fasa, maka
piringan mendapat torsi yang membuatnya berputar seperti motor dengan tingkat
kepresisian yang tinggi. Semakin besar daya yang terpakai, mengakibatkan kecepatan
piringan semakin besar; demikian pula sebaliknya
Selama ini pelanggan PLN mendapat layanan listrik paskabar, yaitu Pelanggan
menggunakan energi listrik dulu dan membayar belakangan, pada bulan berikutnya. Setiap
bulan PLN harus mencatat meter, menghitung dan menerbitkan rekening yang harus dibayar
Pelanggan, melakukan penagihan kepada Pelanggan yang terlambat atau tidak membayar, dan
memutus aliran listrik jika konsumen terlambat atau tidak membayar rekaning listrik setelah
waktu tertentu.
Pada jaman modern seperti saat ini kehidupan manusia tidak bisa lepas dari energi
listrik. Di Indonesia yang berwenang untuk menyediakan energi listrik adalah perusahaan
listrik negara (PLN). Untuk mengetahui besaran energi listrik yang digunakan dibutuhkan
sebuah alat yang disebut kWh meter. Pada umumnya kWh meter yang digunakan oleh PLN
adalah kWh meter analog. Tetapi kWh ini mempunyai kelemahan, salah satunya adalah
dengan sistem pembayaran paskabayar, dapat memungkinkan pelanggan menunggak tagihan
Universitas Sumatera Utara
listrik. Untuk mengatasi hal tersebut maka dibuat sebuah kWh meter digital dengan sistem
prabayar. Sehingga pelanggan harus membeli voucher khusus untuk dapat menggunakan
listrik dari PLN. Nilai voucher ini akan terus berkurang seiring dengan pemakaian listrik.
Apabila nilai voucher hampir habis akan diberi indikator pemberitahuan dan sistem akan
memutus daya apabila nilai voucher habis. Agar dapat menggunakan kembali listrik, maka
pelanggan harus membeli voucher khusus lagi.
Sedangkan pada pembuatan voucher diperlukan sebuah algoritma enkripsi supaya
kode voucher tidak mudah ditebak, dalam hal ini metode enkripsi yang digunakan adalah
metode enkripsi enigma. Enigma sendiri pada dasarnya menggunakan logika paling sederhana
dalam penyandian yaitu subtitusi, mengganti sebuah huruf asal menjadi tepat satu huruf yang
berbeda. Namun, semua bisa menjadi berbeda apabila subtitusi satu ke satu itu dilakukan oleh
3 (atau lebih) rotor dengan 26 node yang masing-masing berputar layaknya odometer. Di
sinilah keindahan enigma, tanpa mesin yang sama, pengaturan posisi rotor yang sama, dan
tipe subtitusi yang sama, sebuah kode yang dibuat dengan mesin enigma akan sangat sulit
untuk dipecahkan.
Mekanisme tersebut di atas tidak dilaksanakan pada sistem listrik pintar (prabayar).
Pada sistem listrik pintar, pelanggan mengeluarkan uang/biaya lebih dulu untuk membeli
energi listrik yang akan dikonsumsinya. Besar energi listrik yang telah dibeli oleh pelanggan
dimasukkan ke dalam Meter Prabayar (MPB) yang terpasang dilokasi Pelanggan melalui
sistem ‘token’ (pulsa) atau stroom.
Meter Prabayar MPB menyediakan informasi jumlah energi listrik (kWh) yang masih
bisa dikonsumsi. Persediaan kWh tersebut bisa ditambah berapa saja dan kapan saja sesuai
kebutuhan dan keinginan Pelanggan. Dengan demikian, Pelanggan bisa lebih mudah
mengoptimalkan konsumsi listrik dengan mengatur sendiri jadwal dan jumlah pembelian
listrik. Dengan menggunakan Listrik Pintar, pelanggan tidak perlu berurusan dengan
pencatatan meter yang biasanya dilakukan setiap bulan, dan tidak perlu terikat dengan jadual
pembayaran listrik bulanan.
Listrik Prabayar (LPB) Adalah layanan terbaru dari PLN dengan berbagai kelebihan
dalam mengatur penggunaan energi listrik melalui meter elektronik prabayar. Inovasi
termutakhir yang berorientasi pada kenyamanan pelanggan ini merupakan wujud penghargaan
kepada Anda pelanggan PLN. Lewat Prabayar, Anda lebih leluasa dalam mengendalikan
pemakaian listrik, sesuai dengan kebutuhan dan keinginan. Dengan Stroom Steer Listrik
Prabayar, menggunakan listrik menjadi Lebih Nyaman dan Lebih Terkendali.
Universitas Sumatera Utara
Keuntungan Listrik Pintar (Prabayar)
1. Pelanggan lebih mudah mengendalikan pemakaian listrik.Melalui meter elektronik
prabayar pelanggan dapat memantau pemakaian listrik sehari-hari dan setiap saat. Di
meter tersebut tertera angka sisa pemakaian kWh terakhir. Bila dirasa boros,
pelanggan dapat mengerem pemakaian listriknya.
2. Pemakaian listrik dapat disesuaikan dengan anggaran belanja.Dengan nilai Pulsa
Listrik (voucher) bervariasi mulai Rp 20.000,0 s.d. Rp 1.000.000,- memberikan
keleluasaan bagi pelanggan dalam membeli listrik sesuai dengan kemampuan dan
kebutuhan (lebih terkontrol dalam mengatur anggaran belanja keluarga).
3. Tidak akan terkena biaya keterlambatan Tidak ada lagi biaya tambahan bayar listrik
dikarenakan terbebani biaya keterlambatan akibat lupa bayar tagihan listrik.
4. Privasi lebih terjagaUntuk pelanggan yang menginginkan kenyamanan lebih, dengan
menggunakan Listrik Pintar tidak perlu menunggu dan membukakan pintu untuk
petugas pencatatan meter karena meter prabayar secara otomatis mencatat pemakaian
listrik anda (akurat dan tidak ada kesalahan pencatatan meter).
5. Jaringan luas pembelian listrik isi ulang Saat ini pembelian Pulsa Listrik (voucher)
Pintar sudah bisa didapatkan di lebih dari 30.000 ATM di seluruh Indonesia. Selain itu
bisa juga didapatkan di loket pembayaran listrik online.
6. Tepat digunakan bagi Anda yang memiliki usaha rumah kontrakan atau kamar sewa
(kos). Sebagai pemilik rumah atau kamar sewa, Anda tidak perlu khawatir lagi dengan
tagihan listrik yang tidak dibayar oleh penghuni rumah kontrakan karena pemakaian
listrik sudah menjadi tanggung jawab dan sudah disesuaikan dengan kebutuhan
penyewa.
Penghitungan kWh Meter LPB sama saja dengan kWh Meter Analog karena telah melalui
tahap standarisasi Tera (tidak lebih mahal) dan harga Rp/kWh Listrik Prabayar sudah diatur
dalam TDL 2010 yang dikeluarkan oleh menteri ESDM No. : 07 Tahun 2010. Yang akan
menentukan hemat atau boros adalah 100 % perilaku pengunaan peralatan listrik oleh
pelanggan. Serupa dengan telepon, dengan Prabayar cenderung orang akan berhemat,
sebaliknya dengan Pascabayar cenderung orang lebih boros karena kurang terkendali.
Manfaat Listrik Prabayar :
1. Pemakaian listrik lebih terkendali
2. Tanpa ada sanksi pemutusan
3. Tanpa dikenakan denda keterlambatan
4. Tanpa Uang Jaminan Pelanggan
5. Tanpa ada pencatatan meter
Universitas Sumatera Utara
6. Privasi tidak terganggu
7. Tidak dikenakan biaya beban bulanan
8. Kemudahan pembelian Token / STROOM
9. Pembelian disesuaikan kemampuan.
10. Tidak ada batas masa aktif (aktif selama kWH masih tersisa).
Prinsip Kerja Kwh Meter Prabayar Chip Card :
Chip card dapat digunakan sebagai alat pembayaran rekening listrik dengan
mengembangkan Kwh meter Elektronik Digital yang dilengkapi dengan perangkat pembaca
kartu serta perangkat transaksi lunak berbasis smart card. Kwh meter akan beroperasi
berdasarkan nilai kredit yang dimasukkan (download) dari chip card kedalam register Kwh,
dan selanjutnya nilai kredit tersebut dijadikan acuan untuk mengontrol bekerjanya Kwh
meter. Nilai kredit didalam register akan dikurangi secara bertahap sebanding dengan nilai
energi listrik yang telah dikonsumsi (digunakan). Jika isi register telah habis maka Kwh meter
harus segera diisi kembali (register sisa pulsa sama dengan 10%) maka ada alarm (LED ON),
dan jika setelah jangka waktu yang telah ditetapkan belum juga diisi nilai kreditnya maka
Kwh meter akan memutus saklar pemutus atau Internal Contactor sehingga supply daya
terputus. Pengisian pulsa listrik kedalam smart card menggunakan Portable Terminal yang
koneksi dengan Perangkat Lunak Sinkronisasi Dan Billing Sistem yang telah diinstal di
Komputer (Master Station).
2.2 Mikrokontroler ATMEGA8
AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur
RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu
siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan
mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial USART, Programmable Watchdog
Timer, dan mode power saving. Beberapa diantaranya mempunyai ADC dan PWM internal.
AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori
program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. ATMEGA
8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan.
Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMEGA 8 mempunyai throughput
mendekati 1 MPS per MHz membuat disain dari sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya
versus kecepatan proses.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 susunan pin microcontroller ATmega8
ATMega8 memiliki 28 pin yang masing – masing pin – nya memiliki fungsi yang
berbeda – beda baik sebagai port ataupun sebagai fungsi yang lain. Berikut akan dijelaskan
tentang kegunaan dari masing – masing kaki pada ATMega8.
1. VCC : Merupakan supply tegangan untuk digital
2. GND : Merupakan ground untuk smua komponen yang membutuhkan grounding
3. Port B : Adalah 8 buah pin mulai dari pin B.0 sampai dengan pin B.7. Tiap pin dapat
digunakan sebagai input dan juga output. Port B merupakan sebuah 8-bit bit-directional
I/O port dengan inernal pull-up resistor. Sebagai input, pin – pin yang terdapat pada port
B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor
diaktifkan. Jika ingin menggunakan tambahan kristal, maka cukup untuk menghubungkan
kaki dari kristal ke keki pada pin port B. Namun jika tidak digunakan, maka cukup untuk
dibiarkan saja. Pengguna kegunaan dari masing – masing kaki ditentukan dari clock fuse
setting-nya.
4. Port C : Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O yang di dalam masing – masing
pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin-nya hanya 7 buah mulai dari C.0 sampai dengan
pin C.6. Sebagai keluaran / output, port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal
kemampuan menyarap arus ( sink ) ataupun mengeluarkan arus ( source).
5. Reset / PC6 : Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin
I/O. Untuk diperhatikan juga bahwa pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan
pin – pin yang tedapat pada port C. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak deprogram, maka
Universitas Sumatera Utara
pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini
rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa minimum,
6. Port D : Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Fungsi
dari port ini sama dengan port – port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat
kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan
keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.
7. AVC : Pada pin ini memiliki fungsi sebagai power supply tegangan untuk ADC. Untuk
pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk
analog saja. Bahkanjika ACD pada AVR tidak digunakan, tetap saja disarankan untuk
menghubungkan secara terpisah dengan VCC. Cara menghubungkan AVCC adalah
melewati low-pass filter setelah itu dihubungkan dengan VCC.
8. AREF : Merupakan pin referensi analog jika menggunakan ADC. Pada AVR status
Register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil eksekusi
intruksi aritmatik. Informasi ini dapat digunakan untuk altering arus program sebagai
kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Perlu diketahui bahwa register ini
di-update setelah semua operasi ALU ( Arithmetic Logic Unit ). Hal tersebut seperti yang
telah tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian Intruction Set Reference. Dalam hal
ini untuk beberapa kasus dapat membuang kebutuhan penggunaan instruksi perbandingan
yang telah didedikasikan serta dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan
kode yang lebih sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis tersimpan ketika
memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah perintah setelah
kembali dari interupsi. Namun hal iini harus dilakukan melalui software.
9. Bit 7 (1) : Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set supaya semua
perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk fungsi interupsi individual akan dijelaskan pada
bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah interupsi baik yang secara
individual maupun yang secara umum akan diabaikan. Bit ini akan dibersihkan atau
cleared oleh hardware setelah sebuah interupsi dijalankan dan akan di-set kembali oleh
perintah RETI. Bit ini juga dapat di-set dan di-reset melalui aplikasi dengan instruksi SEI
dan CLI.
10. Bit 6 (T) : Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instruction BLD ( Bit LoaD )
dan BST ( Bit Store ) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang telah
dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah register dan Register File dapat disalin ke dalam bit
ini dengan menggunakan intruksi BST, dan sebuah bit di dalam bit ini dapat disalin ke
dalam sebuah bit di register pada Register File dengan menggunakan perintah BLD
Universitas Sumatera Utara
11. Bit 5 (H) : Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam
beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatik BCD
12. Bit 4 (S) : Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif di antara
Negative Flag (N) dan Two’s Complement Overflow Flag (V).
13. Bit 3 (V) : Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi
aritmatika dua komplemen.
14. Bit 2 (N) : Merupakan bit Negative Flag. Bit ini menyediakan sebuah hasil negative di
dalam sebuah fugnsi logika atau aritmatika.
15. Bit 1 (Z) : Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol “ 0 ” dalam
sebuah fungsi aritmatika atau logika.
16. Bit 0 (C) : Merupakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah Carry atau sisa
dalam sebuah fugnsi aritmatika atau logika.
2.3 RELAY
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan
komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni
Elektromagnet
(Coil)
dan
Mekanikal
(seperangkat
Kontak
Saklar/Switch).
Relay
menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan
arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.
Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu
menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik
220V 2A.
Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan
mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini
didefinisikan sebagai berikut.
•
•
Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup atau membuka kontak
saklar.
Saklar yang digerakkan secara mekanis oleh daya atau energi listrik.
Sebagai komponen elektronika, relay mempunyai peran penting dalam sebuah sistem
rangkaian elektronika dan rangkaian listrik untuk menggerakan sebuah perangkat yang
memerlukan arus besar tanpa terhubung langsung dengan perangakat pengendali yang
mempunyai arus kecil. Dengan demikian relay dapat berfungsi sebagai pengaman.
Prinsip Kerja Relay
Kontak Normally Open akan membuka ketika tidak ada arus mengalir pada kumparan,
tetapi tertutup secepatnya setelah kumparan menghantarkan arus atau diberi tenaga. Kontak
Universitas Sumatera Utara
normally Close akan tertutup apabila kumparan tidak diberi tenaga dan membuka ketika
kumparan diberi daya. Masing-masing kontak biasanya digambarkan sebagai kontak yang
tampak dengan kumparan tidak diberi tanaga atau daya.
Gambar 2.2 Relay Elektromekanis
2.4 Sensor Arus ACS712
ACS712 merupakan IC yang berfungsi sebagai sensor arus dan menggantikan trafo arus yang
relatif besar dalam bentuk fisiknya. Sensor ACS712 adalah produksi Allegro untuk solusi
ekonomis dalam pangukuran arus AC maupun DC. Pada prinsipnya sensor arus ACS712
adalah sama dengan sensor efek hall lainnya yaitu memanfaatkan medan magnetik yang ada
disekitar arus yang akan dikonversi menjadi tegangan yang linier dengan perubahan arus.
Tegangan yang dihasilkan oleh sensor arus hasil dari pengukuran arus berupa tegangan yang
variabel. Nilai tegangan yang bervariabel inilah yang akan masuk ke mikrokontroler. Sebelum
masuk ke mikrokontroler tagangan yang dihasilkan oleh sensor yang mengukur arus harus
dikonversi menjadi tegangan DC, hal ini karena tegangan yang dihasilkan oleh sensor arus
tersebut adalah teganan AC. ACS712 merupakan sensor persisi sebagai sensor arus AC
maupun DC pada pembacaan arus didalam dunia industry, pengukuran, sistem komunikasi.
Umumnya sensor ini digunakan sebagai pengontrol motor, penghitung beban, dan proteksi
arus lebih.
Pin Sensor ACS712
Fungsi
IP +
IP GND
FILTER
Vout
Terminal yang mendeteksi arus, terdapat sekring di dalamnya
Terminal yang mendeteksi arus, terdapat sekring di dalamnya
Terminal sinyal ground
Terminal untuk kapasitor eksternal yang berfungsi sebagai
pembatasa bandwith
Terminal keluaran sinyal analog
Vcc
Terminal masukan catudaya
Table 2.1 Fungsi Pin Sensor ACS712
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 sensor arus ACS712
2.5 Keypad
Dasarnya keypad adalah sejumlah tombol yang disusun sedemikian rupa sehingga
pembentukan bentuk tombol angka dan beberapa menu yang lain. Berikut ini adalah contoh
konfigurasi keypad 4 × 4. Keypad diperlukan untuk interaksi dengan sistem, misalnya kita
membuat pengaturan dengan titik setel akan kontrol umpan balik pada saat program masih
berjalan. Sebenarnya setiap programmer mempunyai cara interaksi yang berbeda dengan
sistem. Bahkan untuk keypad di hardware setiap programmer bisa berbeda. Hal ini lebih
karena kebutuhan yang berbeda.
Gambar 2.4 Keypad 4x4
Keypad 4×4 sangat sering digunakan oleh programmer. Selain kemudahannya dengan
perangkat keras dan perangkat lunak. Dasarnya keypad 4×4 adalah 16 tombol push-button
dalam matriks. Interfacing keypad 4×4 dengan pemindaian pola tidak mudah dilakukan.
Selain harus memiliki keypad 4×4, kita hanya membutuhkan sebuah dioda sebagai komponen
pendukung. Dioda 1N4001 yang diterapkan terikat oleh seri dengan K1, K2, K3 dan K4
dengan bagian dari Anoda.
Universitas Sumatera Utara