Alat Monitoring Pemakaian Energi Listrik Berbasis Android Menggunakan Modul PZEM-004T

  Prosiding Seminar Nasional Teknologi Elektro Terapan 2017 Vol.01 No.01, ISSN: 2581-0049

  time [4] berbasis mikrokontroler memonitor konsumsi

  Korespondensi: fatoni_habibi@yahoo.com

  realtime dengan menggunakan modul sensor PZEM-004T ＊

  pesan singkat ke handphone apabila salah satu phasa arus pada kWh meter ada yang hilang atau bocor. Pada alat ini monitoring arus masih menggunakan SMS dalam mengirim data ke web, sehingga penggunaan SMS beberapa kali akan lebih banyak menghabiskan pulsa. Selain itu web hanya akan menampilkan nilai arus bocor yang sudah tersimpan pada database.Telah dibuat sebelumnya [6] aplikasi Android untuk memonitor dan mengontrol Air Conditioner, dimana sistem memiliki kemampuan untuk mengontrol dan memonitoring perangkat yang terhubung melalui aplikasi Android dengan indikator temperatur.Berdasarkan beberapa hal di atas, pada penelitian ini akan dikembangkan alat pembaca energi listrik yang dapat membaca pemakaian energi listrik melalui media interface berupa Raspberry Pi yang terhubung dengan smartphone berbasis Android secara nirkabel. Sehingga alat yang akan dirancang dapat memonitoring arus, tegangan, daya dan energi secara

  database dan bisa ditampilkan pada web serta mengirim

  meter tiga phasa serta menyimpan data nilai arus ke

  gateway berbasis web. Alat ini dapat mengukur arus kWh

  Pada penelitian lainnya [5] juga telah dibuat alat monitoring arus kWh (Kilo Watt Hours) meter tiga phasa dengan memanfaatkan mikrokontroler Arduino dan sms

  sedangkan untuk mengukur arus beban memanfaatkan sensor arus ACS712, serta mikrokontroler ATmega328 berfungsi untuk mengolah semua data dari parameter- parameter yang dibutuhkan untuk mendapatkan nilai konsumsi energi listrik dan ditampilkan pada LCD. Akan tetapi, pada fungsi lainnya alat ini tidak bekerja sesuai dengan yang direncanakan karena terjadi drop tegangan saat sistem diaktifkan sehingga mempengaruhi pembacaan data dari sensor. Sementara itu [16], modul sensor yang dapat menghindari drop tegangan untuk menutupi kelemahan alat monitoring konsumsi energi listrik di atas adalah modul sensor PZEM-004T karena pada modul sensor ini tidak diperlukan rangkaian catu daya lainnya.

  down untuk mengukur tegangan sumber dari PLN

  energi listrik dengan memanfaatkan transformator step-

  Alat monitoring konsumsi energi listrik secara real

  

Alat Monitoring Pemakaian Energi Listrik Berbasis Android

Menggunakan Modul PZEM-004T

Fatoni Nur Habibi*

  Optocoupler .

  Jumlah pemakaian listrik adalah dengan cara mengukur energi listrik menggunakan alat pengukur energi listrik (electric meter), baik untuk konsumen rumah tangga, usaha, industri, sosial maupun gedung pemerintah [1]. Alat ukur energi listrik yang disediakan oleh PLN saat ini yaitu analog (menggunakan piringan) dan digital (menggunakan pulsa). Sebelumnya [2] telah dibuat alat ukur daya listrik berupa power meter digital berbasis mikrokontroler AVR ATmega8535 menggunakan perangkat keras berupa sensor arus ACS712 . Alat ini dapat mengukur dan menampilkan tegangan, arus dan daya listrik suatu peralatan elektronik rumah tangga yang hanya ditampilkan melalui LCD, sehingga tidak dapat dimonitoring melalui jarak yang jauh. Peneliti yang lain [3] menggunakan sensor arus ACS712 pengukuran energi listrik dapat dilakukan dengan menggunakan Sensor

   PENDAHULUAN

  Kata-kata kunci : Alat monitoring Energi, smartphone energy meter, PZEM-004T 1.

  dibutuhkan dalam setiap harinya. Untuk mengetahui jumlah pemakaian listrik adalah dengan cara mengukur energi listrik tersebut menggunakan alat pengukur energi listrik (electric meter). Perkembangan teknologi komunikasi sangatlah cepat, Smartphone yang sedang digandrungi oleh masyarakat adalah smartphone yang berbasis sistem operasi Android, selain fitur dan aplikasi yang sudah disediakan sistem operasi Android sendiri bersifat sistem operasi open source. Alat monitoring Pemakaian Energi Listrik Berbasis Operasi Android Menggunakan Modul PZEM 004T adalah sebuah sistem yang dirancang dan dimanfaatkan untuk membaca jumlah pemakaian energi listrik yang meliputi tegangan, arus, daya dan energi. Alat monitoring dikoneksikan pada Smartphone Android yang digunakan sebagai media interface user yang menampilkan komsumsi energi listrik. Hasil pengujian menunjukkan bahwa alat monitoring pemakaian energi listrik menggunakan modul PZEM-004T dapat mengukur dan menampilkan nilai arus, tegangan, daya serta akumulasi energi, selain itu alat monitoring pemakaian energi listrik menggunakan modul PZEM-004T dapat memonitor secara real time serta tersimpan pada basis data. Berdasarkan hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa hasil perancangan alat monitoring energi listrik memiliki angka simpangan (error) sebesar 1.07%, arus 3.45%, daya nyata 3.93%. dan energi yang dikonsumsi 18.6%.

  

Abstrak: Seiring dengan kebutuhan pemakaian listrik, konsumen perlu mengetahui jumlah pemakaian energi listrik yang

  a)

  Moh. Mukhsim

  a)

  

, Sabar Setiawidayat

  a)

a) Teknik Elektro, Universitas Widyagama Malang

  yang dapat menghindari drop tegangan, karena pada modul sensor ini tidak diperlukan rangkaian catu daya lainnya.

  program. Delphi termasuk dalam pemrograman bahasa tingkat tinggi (high level lenguage). Maksud dari bahasa tingkat tinggi yaitu perintah-perintah programnya menggunakan bahasa yang mudah dipahami oleh manusia. Bahasa pemrograman Delphi disebut bahasa prosedural artinya mengikuti urutan tertentu. Delphi merupakan generasi penerus dari Turbo Pascal. Pemrograman Delphi dirancang untuk beroperasi dibawah sistem operasi

2. LANDASAN TEORI

  Hardware yang menunjang Raspberry Pi antara lain Prosesor ARM11 700 MHz, Port USB (Universal Serial Bus ), Port HDMI, Port SD CAR, Port Register Jack/RJ45

  2.5 Bahasa Pemrograman Phyton Python adalah bahasa pemrograman interpretatif

  004T mendeteksi data tegangan, arus, daya dan energi sesuai dengan beban yang terpasang. Data tersebut diteruskan ke Raspberry Pi untuk diproses dan disimpan

  Energi Listrik Sistem kerja alat ini dimulai ketika sensor PZEM

Gambar 3.1 Diagram Blok Alat Monitoring Pemakaian

  Beban

  Wifi Modul Sensor PZEM-004T

  Android Raspberry Pi

  3.1 Blok Diagram Secara Umum Smart Phone

   PERANCANGAN

Gambar 2.2. Simbol Pemrograman Python 3.

  multiguna dengan filosofi perancangan yang berfokus pada tingkat keterbacaan kode. Python diklaim sebagai bahasa yang menggabungkan kapabilitas, kemampuan dengan sintaksis kode yang sangat jelas seerta dilengkapi dengan fungsionalitas pustaka standar yang besar serta komprehensif. Saat ini kode Python dapat dijalankan di berbagai sistem kerja (untuk produk- produk Nokia).

  yaitu produktivitas, kualitas, pengembangan perangkat lunak, kecepatan kompiler, pola desain yang menarik serta diperkuat dengan bahasa pemrograman yang terstruktur dalam struktur bahasa pemrograman Object Pascal.

  (Ethernet LAN Port), 8x GPIO (General Peripheral Input

  2.1 Pengertian Raspberry Pi Raspberry Pi adalah sebuah mini kit yang bisa di jadikan

  komputer mini seukuran kartu kredit dengan berat hanya 45 gram. Komputer yang diberi nama Raspberry Pi ini, berjalan dengan sistem operasi Linux [10].Adapun

  2.4 Delphi Delphi adalah suatu bahasa pemograman (development language ) yang digunakan untuk merancang suatu aplikasi

Gambar 2.1. Modul PZEM-004T

  Modul PZEM-004T adalah sebuah modul sensor multifungsi yang berfungsi untuk mengukur daya, tegangan, arus dan energi yang terdapat pada sebuah aliran listrik. Modul ini sudah dilengkapi sensor tegangan dan sensor arus (CT) yang sudah terintegrasi. Dalam penggunaannya, alat ini khusus untuk penggunaan dalam ruangan (indoor) dan beban yang terpasang tidak diperbolehkan melebihi daya yang sudah ditetapkan [17].

  2.3 Modul PZEM-004T

  Android merupakan sistem operasi handphone yang bisa di gunakan di Smartphone atau Tablet. Android bersifat open source, yang dapat dimodifikasi serta dapat membuat perangkat lunak yang bermanfaat untuk memenuhi kebutuhan manusia sehari hari. Android adalah sistem operasi yang berbasis Linux untuk telepon seluler seperti telepon pintar dan komputer tablet, platform open source bagi para pengembang untuk menciptakan aplikasi mereka sendiri untuk digunakan oleh bermacam peranti bergerak yang komprehensif dan dirancang untuk mobile devices. Dikatakan komprehensif karena Android menyediakan semua tools dan frameworks yang lengkap untuk pengembangan aplikasi pada suatu mobile device.

  2.2 Pengertian Android

  koneksi Wifi.

  Output ) UART (Universal Asynchronous Reciever Transmiter ), Serial Peripheral Interface/SPI BUS serta

  Windows . Program ini mempunyai beberapa keunggulan, pada sebuah database MySQL. Data yang tersimpan ditampilkan melalui aplikasi Smartphone sebagai informasi nilai ukur energi listrik dalam satuannya masing-masing.

3.2 Konfigurasi Perangkat Keras

3.2.1 Konfigurasi antara Beban dengan PZEM-004T

  Konfigurasi antara beban dengan sensor merupakan konfigurasi bagian input yang terdiri dari sensor PZEM- 004T dengan beban, seperti dalam Gambar 3.2.

  Modul Sensor _PZEM-004T Beban

  ke dalam Raspberry Pi. Adapun wiring alat monitoring energi listrik secara keseluruhan seperti dalam Gambar 3.5.

  Phyton

  Konfigurasi secara keseluruhan merupakan gabungan dari beberapa konfigurasi sebelumnya. Dalam proses perancangan alat monitoring, digunakan sebuah monitor yang dihubungkan ke Raspberry Pi melalui kabel VGA menuju port HDMI yang terdapat pada Raspberry Pi. Monitor diperlukan sementara sebagai media interface antara user dengan Raspberry Pi saat mengisi program

  3.2.4 Konfigurasi Secara Keseluruhan

  Smartphone

Gambar 3.4 Konfigurasi antara Raspberry Pi dengan

  Raspberry Pi ^{Wifi SmartPhone Android} _Handphone ^{Wifi Wifi Wifi} _Ras ^{pbe rry Pi}

  Berikut scematic konfigurasi antara Raspberry Pi dengan Smartphone seperi dalam Gambar 3.4 . _Router

  Smartphone digunakan sebagai media interface yang dapat menampilkan nilai arus, tegangan, daya dan 159energi.

  Konfigurasi antara Raspberry Pi dengan Smartphone merupakan dilakukan dengan cara menggunakan perangkat keras router yang menjembatani komunikasi antara Smartphone dengan Raspberry Pi melalui internet local.

  3.2.3 Konfigurasi antara Raspberry Pi dengan Smartphone

  Data heksadesimal yang diterima oleh Raspberry Pi diproses melalui bahasa program Phyton untuk dikonversikan menjadi bilangan desimal, dan kemudian disimpan di dalam database.

  Raspberry Pi

Gambar 3.3 Konfigurasi antara PZEM-004T dengan

  CT Modul PZEM-004T AC Beban

  Pow er S _up ply

  5Volt ^{Ras pbe rry P i}

  Power Supply

  Modul Sensor PZEM-004T

  Modul PZEM-004T Raspberry Pi

  5Vdc Kabel Data

1. Bekerja pada tegangan: 80 ~ 260VAC 2.

  Frekuensi: 45-65Hz

  Tegangan test: 80 ~ 260VAC 3. Daya: 100A / 22.000W

  datasheet , modul sensor PZEM-004T memiliki spesifikasi kerja sebagai .

  dengan Beban Untuk dapat bekerja, modul sensor dihubungkan dengan sumber tegangan AC sehingga nilai daya dan energi listrik dapat diketahui oleh modul sensor tersebut. Sesuai

Gambar 3.2 Konfigurasi antara Sensor PZEM-004T

3.2.2 Konfigurasi antara PZEM-004T dengan

  Konfigurasi antara sensor dengan Raspberry Pi dihubungkan melalui kabel data serial ke USB. Data yang dikirim dari modul sensor dalam bentuk heksadesimal. Adapun wiring konfigurasi antara PZEM-004T dengan Raspberry Pi seperti dalam Gambar 3.3.

  Raspberry Pi

  Wifi _Router 4. _{Wifi Wifi} Hasil dan Pembahasan _{Handphone Power Supply Ras pbe rry Pi}

  4.1 Pengujian Alat _A Pengujian alat dilakukan untuk dapat mengetahui hasil _{VG Kabel Data} perancangan dan pembuatan alat. Pada bab ini _{Monitor Beban} menguraikan tentang bagaimana cara untuk melakukan _{CT Modul PZEM-004T} pengujian sesuai dengan hasil yang diharapkan. Selain itu _AC tujuan dari pengujian alat dimaksudkan untuk menguji semua elemen-elemen perangkat keras dan perangkat lunak

  yang dibuat apakah sudah sesuai dengan yang diharapkan.

Gambar 3.5 Wiring Diagram Alat Monitoring Energi

  4.1.1 Pengujian Komunikasi

  Listrik Secara Keseluruhan Pengujian komunikasi dilakukan untuk dapat mengetahui

3.3 Perancangan Perangkat Lunak

  status komunikasi antara perangkat Smartphone dengan

  Raspberry Pi . Pengujian ini dilakukan dengan cara melalui

  Komunikasi antara Smartphone denga modul Raspberry Pi terminal Raspberry Pi dengan cara ‘ping IP’ seperti dilakukan dengan cara menggunakan internet local (wifi) Gambar 4.1. melalui IP (Internet Protocol) Raspberry Pi. Database dibuat melalui phpMyAdmin dan disimpan di MySQL, yang nantinya akan diakses melalui sebuah aplikasi Android. Database dibuat untuk menyimpan data arus, tegangan, daya dan energi yang dideteksi oleh modul sensor, data yang disimpan nantinya akan ditampilkan pada aplikasi Android melalui Smartphone. Pada saat aplikasi dibuka dan login, maka data yang tersimpan didalam php MySQL akan diakses oleh aplikasi Android dengan cara seperti flowchart dalam Gambar 3.6.

  Mulai Inisialisasi

  Wifi Connect Wifi ke Raspberry Pi

Gambar 4.1 Komunikasi Terhubung

  Tidak Cek koneksi dari PHP MySQL

  4.1.2 Pengujian Alat Monitoring Energi Listrik

  Pengujian dilakukan dengan cara menghubungkan beban

  Ya

  peralatan listrik yang akan di monitoring melalui stop kontak 220V yang telah disediakan pada modul alat ukur.

  Ambil data A,V,W,kwh

  Adapun sifat beban dari peralatan listrik yang akan diukur

  Dari PHP MySQL bersifat resistif, induktif dan kapasitif. Tampil data :A,V,W,Kwh Ke interface android

  Selesai

Gambar 4.2 Rangkaian percobaan pengukuran V,I, PGambar 3.6 Flowchart Program MySQL ke Delphi menggunakan alat ukur rancangan.Tabel 4.1 Hasil pengukuran

  Beban

  V I P Lampu LED Phillips 23 watt

  224

  0.11

  23 Setrika listrik 350 watt 224 1.67 372

  Selisih meter (Wh) 1 jam pemakaian (perhitungan

  Stand Meter akhir

  Stand Meter awal

  dengan tegangan kerja 220 v selama 1 menit Beban

Tabel 4.3 Penghitungan meter energi alat ukur rancangan

• –Wh) Pompa air Kyomizu 380 W 1069 1075

4.2 Hasil monitoring tegangan (V), arus (I), daya nyata (P) dan energi (W)

  Alat ukur standard Alat ukur rancangan

  menggunakan alat ukur standar dan alat ukur rancangan Voltage regulator digunakan untuk merubah tegangan dari tegangan 220 volt diturunkan bertahap hingga 170 volt sehingga dapat diketahui pola perubahan arus I dan daya nyata P dengan beban yang tetap. Berikut ini data hasil pengujian:

  Setelah dihitung secara keseluruhan dan dirata-rata, maka nilai simpangan alat ukur rancangan terhadap alat ukur standar adalah 1,07 % untuk tegangan (volt), 3,45% untuk arus (ampere), 3,93% untuk daya nyata (watt) dan 18,6% untuk perhitungan total energy dalam durasi 1 jam (watthour).

  Setelah dilakukan pengambilan data pengukuran tegangan, arus dan daya nyata menggunakan alat ukur standar dan alat ukur rancangan, maka didapatkan tabel perhitungan simpangan (error) alat ukur rancangan dibanding alat ukur standar. Angka error dalam persen (%) didapatkan dengan rumus: Khusus untuk perhitungan error energi, metodenya dibandingkan dengan daya nyata beban itu sendiri selama durasi tertentu, dengan rumus perhitungan:

  4.3.1 Nilai simpangan (error) alat ukur rancangan

  4.3 Pembahasan

  2 120

  1099 1105 6 360 TV tabung berwarna 60 watt 1041 1043

  4 240 Setrika Maspion 350 watt

  1041 1043 2 120 Lampu pijar 200 watt 1091 1095

  6 360 Motor SEM 180 watt

  Setelah alat ukur rancangan dapat mengukur V, I dan P beban listrik seperti pada percobaan yang dilakukan pada sub bab 4.1.3, alat ukur ini membutuhkan perbandingan dengan alat ukur standar yang mengukur V, I dan P dan telah terkalibrasi. Adapun rangkaian percobaan perbandingan alat ukur rancangan dan alat ukur standar ditunjukkan pada gambar 4.3.

Gambar 4.3 Rangkaian percobaan pengukuran V, I dan PTabel 4.2 Hasil pengujian beban motor 1 phasa merk SEM

  V I P

  180 watt

  50 Pengujian serupa telah dilakukan pada beban pompa air Kyomizu 370 watt, lampu pijar 200 watt, setrika listrik Maspion 350 watt dan TV 14” 60 watt, masing-masing 6 kali pengujian dengan tegangan yang berbeda.

  1.11

  59 170 169 1.08 45 171

  1.24

  63 180 181 1.21 52 183

  V jala- jala

  77 190 186 1.26 55 189

  1.48

  86 200 198 1.44 66 201

  1.61

  V I P 220 221 1.74 92 224 1.81 106 210 208 1.58 76 211

  1.28

  

4.3.2 Perhitungan daya semu, faktor daya dan sempurna, karena itu penulis memiliik beberapa saran

impedansi beban dalam pembuatan Alat Monitoring Pemakaian Energi

  Listrik Melalui Smartphone Berbasis Android Dari data pengukuran tegangan, arus dan daya nyata (watt),

  Menggunakan Modul PZEM, yaitu: didapatkan hasil perhitungan daya semu (VA), faktor daya/

  1. Tampilan aplikasi alat monitoring energi listrik dapat cos phi, dan impedansi. Sebagai contoh perhitungan, beban didesain lebih menarik dan inovatif. motor pompa Kyomizu 370 watt, jika I terukur 2.5 Ampere 2.

  Alat monitoring energi listrik dapat dilakukan pada saat dihubungkan dengan jaringan listrik 220 V AC, maka energi listrik 3 phasa. besar daya semu: 3.

  Komunikasi antara Smartphone dan Raspberry Pi dapat dilakukan menggunakan jaringan internet (tidak

  S  V  I  220 volt  2 .

5 A  552

  VA lokal).

  4. Perancangan alat monitoring energi listrik dapat Dan diketahui daya nyata yang terukur pada saat menggunakan sensor jenis lain. dihubungkan dengan jaringan listrik 220 Volt yaitu 326 watt, maka nilai faktor daya/ cos phi beban tersebut

  Daftar Pustaka

  sebesar: [1] Prabowo Hartanto, Alat Pengukur Listrik dan

  Perbaikan Faktor Daya dengan Penambahan P 326 watt cos     .

59 Kapasitor .: Atikel Teknik Elektro Sistem Tenaga

  S 552

  VA Listrik UGM, 2013.

  [2] Hilman HR Jufri, 2012, Rancang Bangun Alat Ukur Dengan diketahui nilai tegangan, arus dan faktor daya,

  Daya Arus Bolak-Balik Berbasis Mikrokontroler maka nilai impedansi dan resistansi dapat diketahui dengan ATMega8535, Universitas Sumatera Utara, Medan. menggunakan hitungan dibawah ini:

  [3] Mery Subito , Rizal, Alat Pengukur Pemakaian Energi Listrik Menggunakan Sensor Optocoupler dan

  V 220 Z    88 . 8 

  Mikrokontroler AT89S52, Jurnal Ilmiah Foristek,

  I 2 .

5 Vol.2, No.2, pp.185 -189. September 2012.

        R Z . cos  88 . 8 .

  59 52 .

  16

  [4] Temy Nusa, Alat monitoring Konsumsi Energi Listrik cos   .

  59 ;   54 . 3  ; sin   .

  77 Secara Real Time Berbasis Mikrokontroler, E-journal      

  X Z . sin  88 . 8 .

  77 52 .

  16 Teknik Elektro dan Komputer, UNSRAT Manado, Dengan cara yang sama, maka hasil hitungan di atas dapat Vol.4, No.5. pp 19 - 26. 2015.

  diketahui untuk semua pengukuran beban dan perubahan [5] Riswandi, Perancangan Alat Monitoring Arus KWH tegangan ujinya (Kilo Watt Hours) Meter Tiga Phasa Dengan Memanfaatkan Mikrokontroler Arduino dan SMS

5. PENUTUP Gateway Berbasis Web, STMIK Cikarang, Bekasi.

  [6] Zuhal, 1991. Dasar Tenaga Listrik, Bandung: ITB

  5.1 Kesimpulan

  Bandung [7] Alam, M. Agus J, 2003, Mengelola Database dengan

  Berdasarkan hasil pengujian skripsi yang telah dijalankan, Borland Delphi 7, Jakarta: PT. Elex Media maka dapat diambil suatu kesimpulan bahwa: Komputindo.

  1. monitoring pemakaian energi listrik [8] Malik Abdillah Ibnul Hakim, Pemanfaatan Mini PC Alat menggunakan modul PZEM-004T dapat mengukur Raspberry Pi Sebagai Pengontrol Jarak Jauh Berbasis dan menamplilkan nilai arus, tegangan, daya serta Web pada Rumah, Teknik Komputer Unikom, akumulasi energi. Bandung.

  2. monitoring pemakaian energi listrik [9] Handry Khoswanto, Wireless Monitoring with Alat menggunakan modul PZEM-004T dapat memonitor Microcontroller MCS-51, Jurnal Teknik Elektro, secara real time. Universitas Kristen Petra, Vol. 4, No.1. pp 40 - 45.

  3.

  2004. Besar simpangan alat ukur rancangan dibandingkan alat ukur standard, untuk tegangan sebesar 1,07 %, [10] Vector Anggit Pratomo, Rancang Bangun Pencatat arus 3,45 %, daya nyata 3,93% dan energy 18,6% Data Kwh Meter Jarak Jauh Berbasis Mikrokontroler, 4.

  Jurnal Teknik Elektro, Universitas Budi Luhur, Vol.3, Dikarenakan pendekatan angka meter hanya sampai bilangan satuan dan tidak ada angka di belakang No.2. pp 64

• – 72. 2012 desimal, maka perhitungan energy pada beberapa [11] Achmad, Balza, 2011, Pemrogram Delphi Untuk sampel percobaan menjadi kurang akurat (di atas Aplikasi Mesin Visi Menggunakan Webcam, Gava 10%).

  Media, Yogyakarta. [12] Ropix, 2006, Mikrotik OS Untuk Bandwidth

  5.2 Saran

  Managemen [13] Anonim. (April 2016). PZEM004T [online]. Penulis merasa bahwa alat ini masih jauh dari