RANCANG BANGUN KWH METER BERBASIS JARINGAN KOMPUTER PADA HUNIAN MAJEMUK (KOS, APARTEMEN, DLL) - UDiNus Repository
RANCANG BANGUN KWH METER BERBASIS
JARINGAN KOMPUTER PADA HUNIAN MAJEMUK
(KOS, APARTEMEN, DLL)
Yohanes Prabowo Agung S, S.T 1, DR. Eng. Yuliman Purwanto, M. Eng2, Dr.-Ing. Vincent Suhartono,3
1,2,3
Teknik ElektroFT UDINUS
Jl. Nakula I No. 5-11, Semarang 50131 INDONESIA
1
yoha.viper @gmail.com
2
3
yepe00@gmail.com
vinshtn@yahoo.com
Intisari— KWH Meter memiliki fungsi untuk menghitung daya listrik setiap jam. Pada era ini KWH Meter biasanya diisi ulang
dengan menggunakan pulsa listrik, sehingga cukup merepotkan para penghuni bangunan majemuk seperti : Kos, Apartemen,
Rusun, dll.
Pada penelitian kali ini, penulis membuat sistem rancang bangun KWH Meter berbasis jaringan komputer yang bertujuan untuk
memonitoring daya listrik sekaligus dapat digunakan untuk menghemat listrik. Monitoring pada KWH meter ini nantinya akan
dilakukan oleh seorang server. Seorang server adalah orang yang bertanggung-jawab untuk mengontrol, memonitor, serta
melakukan maintenance pada sebuah hunian majemuk.
KWH Meter ini dirancang menggunakan Mikrokontroler Arduino UNO. Sedangkan fungsi dari jaringan komputer adalah :
memonitoring KWH Meter lebih dari 1 unit, sehingga KWH Meter ini sangat cocok digunakan pada bangunan majemuk (Kos,
Apartemen, Rusun, dll). KWH Meter ini mampu mengirimkan data daya listrik pada web server setiap menit, kemudian
menyimpan data tersebut ke database MySql.
I. PENDAHULUAN
Listrik merupakan kebutuhan yang sangat vital, hampir
semua peralatan rumah tangga dan pabrik menggunakan
energi listrik untuk menjalankan aktifitas dan kegiatan yang
ada di dalamnya. Begitu pula pada hunian majemuk (Kos,
Apartemen, dll) listrik sangat diperlukan untuk operasional
dan digunakan oleh konsumen mereka masing – masing.
Setiap penghuni bangunan majemuk memiliki beragam
peralatan elektronik, yang disesuaikan dengan kebutuhannya
masing – masing. Namun banyak dari para pengguna hunian
majemuk yang sering lupa untuk mematikan peralatan
elektronik / listrik, ketika mereka akan meninggalkan hunian
majemuk tersebut. Hal ini sangat disayangkan, mengingat
kita tahu bahwa masih banyak di pedesaan atau daerah –
daerah terpencil yang bahkan belum dapat di aliri oleh listrik.
Maka dari itu perlu ada sebuah trobosan baru untuk
menemukan sebuah cara dalam penghematan energi yang
efektif dan evisien seperti pada beberapa penelitian yang
telah dilakukan sbb:
Sutono melakukan “Perancangan Sistem Aplikasi
Otomatisasi Lampu Penerangan Menggunakan Sensor Gerak
Dan Sensor Cahaya Berbasis Arduino Uno(ATMEGA 328)”
[9] yang bertujuan untuk menghemat engergi pada
penggunaan lampu suatu ruangan. Pada penelitian ini akan
dibahas suatu metoda baru yang diharapkan menjadi salah
satu solusi mengatasi permasalahan dalam pencatatan meteran
listrik, yaitu dengan menggunakan sebuah aplikasi yang dapat
mencatat jumlah putaran listrik secara real time. Dengan
menggunakan teknologi jaringan komputer dan pemasangan
Microcontroller jumlah putaran di KWH meteran listrik
rumah dapat mengirim data – data watt meter dari tiap – tiap
unit di hunian majemuk yang akan dimonitoring oleh server .
Hal ini dapat tentunya dapat dilakukan dengan
menghubungkan Arduino, KWH meter, dan server komputer
yang berguna sebagai penampil data, seperti yang dilakukan
oleh Samuel Aji Sena dalam melakukan perancangan dan
pembuatan Application Programming Interface Server untuk
Arduino [1]. Perancangan dan pembuatan application
programming interface server berfungsi sebagai jembatan
antara aplikasi dan arduino pada jaringan computer atau
internet, protokol yang digunakan untuk berkomunikasi
dengan server adalah HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
sedangkan protocol yang digunakan oleh server untuk
berkomunikasi dengan arduino adalah TCP ( Transmission
Control Protocol). Maka dengan ini penulis merancang dan
membuat sistem serta mengambil judul tugas akhir ”Rancang
Bangun KWH Meter Berbasis Jaringan Komputer Pada Hunian
Majemuk (Kos, Apartemen, Dll)”
II. TINJAUAN PUSTAKA
Daya Listrik
Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik
dalam rangkaian listrik. Daya listrik dibagi menjadi tiga, yaitu
daya aktif, daya reaktif dan daya semu.
Daya Aktif / Nyata (Active / Real Power)
Daya dengan satuan Joule/detik atau watt disebut
sebagai daya aktif. Simbolnya adalah P. Daya aktif
adalah daya sebenarnya yang dihamburkan atau dipakai
oleh beban. Daya aktif dihitung dengan persamaan :
P = V ∙ I ∙ cos φ
Daya aktif berlaku jika φ bernilai 0 (Nol), sehingga cos
φ=1
Daya Reaktif (Reactive Power)
Daya reaktif Satuannya adalah VAR (Voltampere –
reactive). Daya reaktif (Q) ini merupakan jumlah daya
yang diperlukan untuk pembentukan medan magnet,
daya reaktif juga dipahami sebagai daya yang tidak
dihamburkan oleh beban atau dengan kata lain
merupakan daya yang diserap namun dikembalikan ke
sumbernya. Daya reaktif dapat dihitung dengan
persamaan :
Q = V ∙ I ∙ sin φ
Daya Tampak / Semu (Apparent Power)
Daya tampak merupakan hasil penujumlahan
trigonometri daya aktif dan reaktif yang disimbolkan
dengan S. Dengan satuannya adalah VA (Voltampere).
Daya tampak dapat dihitung menggunakan persamaan[7]
:
S=V∙I
Faktor Daya “leading”
Apabila arus mendahului tegangan, maka faktor daya ini
dikatakan “leading”. Faktor daya leading ini terjadi
apabila bebannya kapasitif, seperti capacitor ,
synchronocus generators, synchronocus motors dan
synchronocus condensor .
Gambar 2. 2 Faktor daya “leading”
Faktor Daya “lagging ”
Apabila tegangan mendahului arus, maka faktor daya ini
dikatakan “lagging ”. Faktor daya lagging ini terjadi
apabila bebannya induktif, seperti motor induksi, AC dan
transformator .
Gambar 2. 3 Faktor daya “lagging”[12]
Sifat Beban Listrik
Dalam sebuah sumber arus bolak-balik, bila beban
diaplikasikan bersifat resistif murni, maka gelombang
tegangan dan arus adalah sephasa seperti diperlihatkan pada
Gambar 2.6
Segitiga Daya
Segitiga daya merupakan segitiga yang menggambarkan
hubungan matematika antara tipetipe daya yang berbeda
(Apparent Power, Active Power dan Reactive Power)
berdasarkan prinsip trigonometri.
Gambar 2. 4 Beban Resistif
Gambar 2. 1 Penjumlahan trigonometri daya aktif, reaktif dan semu[12]
Faktor daya
Faktor daya terdiri dari dua sifat yaitu faktor daya “leading”
dan faktor daya “lagging”.
Faktor daya ini memiliki
karakteristik seperti berikut :
Beban yang bersifat induktif atau kapasitif dapat menggeser
titik persilangan nol antara tegangan dan arus. Bila bebannya
merupakan
beban induktif persilangan nol gelombang arus muncul
beberapa saat setelah persilangan nol gelombang tegangan
muncul. Hal ini biasa dikatakan sebagai arus tertinggal.seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 2.7.
Gambar 2. 5 Beban Induktif
Sebaliknya untuk arus beban yang bersifat kapasitif,
persilangan nol gelombang arus akan muncul beberapa saat
sebelum persilangan nol gelombang tegangan. Hal ini biasa
dikatakan sebagai arus mendahului seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 2.8
Gambar 2. 6 Beban Kapasitif [14]
Gambar 3. 1 Flowchart Sampling Data
Gambar di atas adalah bentuk diagram alir dari Client yang
akan dirancang. Ketika seseorang masuk ke ruangan, maka
relay akan berada pada posisi ON, setelah itu tergantung
dari user tersebut apakah akan menyalakan lampu atau
tidak, dari situ sensor tegangan & arus akan menghitung
daya yang dikeluarkan dari ruangan tersebut. Setelah
dihitung data logger tersebut akan ditampilkan melalui web
server sebagai output.
3.2.
Perancangan Sistem Hardware
III. METODOLOGI PENELITIAN
Sesor Tegangan
Penelitian ini merupakan simulasi monitoring KWH meter
dengan menggunakan sensor tegangan dan sensor arus yang
dijalankan oleh arduino. Simulasi monitoring ini
menggunakan software Phpmyadmin dengan menggunakan
jaringan localhost dan menggunakan database Mysql untuk
menyimpan data – data dari KWH yang ditampilkan pada
simulasi ini.
3.1.
Perancangan Sistem Monitoring
Dalam perancangan system, nantinya akan dirancang untuk
membaca nilai daya dari sebuah unit yang dikenal sebagai
data. Data tersebut nantinya akan dimonitoring melalui web
server. Diagram alir yang digunakan untuk menghasilkan data
logger akan ditunjukkan pada Gambar :
Relay
ARDUINO
Sesor Arus
Sesor PIR
Ethernet Shield
Gambar 3. 2 Sistem Hardware
Pada gambar diagram di atas, dapat dilihat bahwa Arduino
adalah sebagai kontrol utama dalam sebuah sistem pada
penelitian ini.
Dimana nilai voltase didapat dari sensor tegangan, dan nilai
ampere didapat dari sensor arus tipe ACS 712.
Sedangkan sensor PIR berguna untuk mendeteksi keberadaan
manusia, apabila pada sebuah kamar terpantau kosong, maka
sensor PIR otomatis akan memutus relay dan apabila terdapat
adanya aktivitas manusia, maka otomatis akan mengaktifkan
sebuah relay yang berguna untuk menyalakan sebuah lampu.
Kemudian pada arduino akan ditempelkan sebuah Ethernet
Shield yang berfungsi untuk memberikan alamat IP pada
arduino, sehingga arduino akan menjadi client pada sebuah
jaringan computer.
3.3.
Perancangan Sistem Jaringan
Komputer Server
Lan
Switch / Hub
Lan
Lan
Arduino
Client A
Lan
Arduino
Arduino
Client B
Client C
Gambar 3. 3 Sistem Jaringan
Gambar 3.3 menjelaskan sistem Jaringan pada Client.
Gambar 4. 1 Hasil pembacaan sensor
Setelah Arduino ditempelkan dengan Ethernet Shield, maka
akan berubah menjadi client karena telah mendapatkan Pada gambar di atas, terdapat sebuah hasil monitoring berupa
alamat IP. Kemudian seluruh client di hubungkan pada ID, waktu (real time), besaran arus, besaran tegangan, lalu
switch / router dengan menggunakan kabel RJ45. Data-data daya yang berupa hasil kali antara jumlah arus dan tegangan.
KWH dari sensor dapat dilihat dengan aplikasi yang sudah di
buat melalui komputer server , untuk penyimpanan datanya 4.2. Tabel Pengujian Sistem
menggunakan database MySQL karena dapat menampung
Tabel pengujian sistem digunakan untuk menguji hasil
database dalam jumlah yang cukup besar, apabila digunakan jumlah daya pada sebuah unit pada hunian majemuk dan
sebagai Data Logger.
menguji pembacaan sensor PIR.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Data KWH meter yang akan diambil oleh peneliti adalah
Daya Aktif / Nyata (Active / Real Power) Daya aktif akan
dihitung dengan persamaan :
P = V ∙ I ∙ cos φ
Namun pada penelitian kali ini menggunakan beban resistif,
Beban resistif dihasilkan oleh alat-alat listrik yang bersifat
murni tahanan (resistor) seperti pada elemen pemanas dan
lampu pijar. Dengan kata lain, beban resistif tidak akan
menggeser posisi gelombang arus maupun tegangan listrik
AC. Sehingga diperoleh rumus untuk daya adalah sebagai
berikut :
P=V∙I
4.1.Hasil Uji Sistem Monitoring
Sistem monitoring dapat dipantau melalui web server pada
jaringan local host. Dengan menghubungkan bahasa
pemrograman PHP dan HTML, serta menghubungkan
jaringan komputer pada arduino ke router, maka kita dapat
memantau langsung secara Real Time jumlah KWH meter
yang muncul pada tiap – tiap Client melalui web browser
seperti yang terdapat pada Gambar 4.3
Tabel 4.1 Pengujian KWH meter pada unit A
Jam
Kondisi
Ruang
Lampu
menyala
KWH
16:00 – 17:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
17:00 – 18:00
Ada orang
D, KM
2 Lampu
2.32
18:00 – 19:00
Ada orang
D, KT, RT
3 Lampu
3.12
19:00 – 20:00
Ada orang
D, RT
2 Lampu
2.53
20:00 – 21:00
Ada orang
D, (KM), RT
2 (3) Lampu
2.69
21:00 – 22:00
Ada orang
D, RT
2 Lampu
3.13
22:00 – 23:00
Ada orang
D, KT, RT
3 Lampu
3.12
23:00 – 00:00
Ada orang
KT
1 Lampu
2.13
00:00 – 01:00
Ada orang
KT
1 Lampu
2.14
01:00 – 02:00
Ada orang
KT
1 Lampu
2.15
02:00 – 03:00
Ada orang
KT
1 Lampu
2.15
03:00 – 04:00
Ada orang
KT
1 Lampu
2.15
04:00 – 05:00
Ada orang
KT
1 Lampu
2.15
05:00 – 06:00
Ada orang
D, KM, KT
3 Lampu
3.14
06:00 – 07:00
Ada orang
D, KM
2 Lampu
2.55
07:00 – 08:00
Ada orang
D
1 Lampu
2.15
08:00 – 09:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
09:00 – 10:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
Keterangan:
-
RT : Ruang Tamu
KT : Kamar Tidur
-
KM : Kamar Mandi
D : Dapur
D…
4
2
D…
0
4
17:00 - 19:00
18:00 - 21:00
20:00 - 23:00
22:00 - 01:00
00:00 - 03:00
02:00 - 05:00
04:00 - 07:00
06:00 - 09:00
08:00 - 10:0
3
2
1
0
Gambar 4. 3 Grafik KWH meter pada Unit B
16:00 -18:00
17:00-20:00
19:00-22:00
21:00-00:00
23:00-02:00
01:00-04:00
03:00-06:00
05:00-08:00
07:00- 09:00
Hasil penyimpanan data daya KWH meter tiap unit tersimpan
pada database MySQL. Sesuai yang ditujukan pada Gambar
4.6
Gambar 4. 2 Grafik KWH meter pada Unit A
Tabel 4. 2 Pengujian KWH meter pada unit B
Jam
Kondisi
Ruang
Lampu
menyala
KWH
17:00 – 18:00
Ada orang
D, KM
2 Lampu
2.56
18:00 – 19:00
Ada orang
D, KM, KT, RT
4 Lampu
3.60
19:00 – 20:00
Ada orang
-
0 Lampu
0.05
20:00 – 21:00
Ada orang
-
0 Lampu
0.05
21:00 – 22:00
Ada orang
-
0 Lampu
0.05
22:00 – 23:00
Ada orang
D, KT, RT
3 Lampu
3.17
23:00 – 00:00
Ada orang
D, KT
2 Lampu
2.55
Gambar 4. 4 Penyimpanan data sensor di database
2 Lampu
2.55
Hasil data yang diubah dari database ke Microsoft excel, File
Monitoring bisa di cetak untuk keperluan menghitung
pemakaian daya lampu setiap seperti yang ditujukan pada
Gambar 4.7
00:00 – 01:00
Ada orang
D, KT
01:00 – 02:00
Ada orang
D, KT
2 Lampu
2.55
02:00 – 03:00
Ada orang
D, KT
2 Lampu
2.55
03:00 – 04:00
Ada orang
D, KT
2 Lampu
2.55
04:00 – 05:00
Ada orang
D, KT
2 Lampu
2.55
05:00 – 06:00
Ada orang
D, KT
2 Lampu
2.55
06:00 – 07:00
Ada orang
D, KM, KT
3 Lampu
3.17
07:00 – 08:00
Ada orang
D, KM, KT, RT
4 Lampu
3.53
08:00 – 09:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
09:00 – 10:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
10:00 – 11:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
11:00 – 12:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
12:00 – 13:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
Keterangan:
-
RT : Ruang Tamu
KT : Kamar Tidur
KM : Kamar Mandi
D : Dapur
Gambar 4. 5 Hasil data yang diubah dari database ke Microsoft excel
V. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil perancangan, pembuatan dan pengujian
yang telah dilakukan, maka didapatkan beberapa kesimpulan
sebagai berikut :
1.
2.
3.
Membuat KWH Meter dapat dilakukan dengan cara
memasang sebuah Mikrokontroler Arduino UNO yang
terhubung pada sensor arus, sensor tegangan, serta
sensor PIR. Sensor arus dan sensor tegangan berfungsi
sebagai pengirim data besaran watt dan sensor PIR
berfungsi sebagai MCB yang akan memutus saklar
lampu, apabila di unit tersebut tidak ada orang.
Membuat jaringan komputer sebagai jalur komunikasi
data antar KWH Meter dapat dilakukan dengan
menempelkan Ethernet Shield pada board Arduino UNO,
sehingga setiap KWH Meter akan berubah menjadi
sebuah client yang memiliki IP Adsress serta
menggunakan media transmisi berupa kabel RJ45 dan
router / switch bila ingin memonitor lebih dari 1 client.
Membuat sebuah aplikasi server yang dapat menampung
seluruh data KWH Meter dalam jumlah yang besar,
dilakukan dengan menggunakan server MySql, karena
server tersebut mampu menampung banyak data. Dan
setiap unit dapat dibuatkan satu database sendiri.
Memonitor Beban Listrik”. Jurusan Teknik Informatika,
Universitas Janabadra Yogyakarta, Jurnal Kompetensi Teknik
Vol. 2, No. 2, Mei 2011.
[7] Temy Nusa, Sherwin R.U.A. Sompie, ST.,MT., Dr.Eng
Meita Rumbayan, ST.,MT. “Sistem Monitoring Konsumsi
Energi Listrik Secara Real Time Berbasis Mikrokontroler”.
Jurusan Teknik Elektro-FT, UNSRAT, Manado-95115,
E-journal Teknik Elektro dan Komputer, Vol.4 No.5, (2015),
ISSN : 2301 – 8402
[8] Muchamad Pamungkas, hafiddudin, Yuyun Siti Rohmah.
“Perancangan dan Realisasi Alat Pengukur Intensitas Cahaya”.
Fakultas Ilmu Terapan, Universitas Telkom, Jurnal
ELKOMIKA ISSN: 2338-8323, Teknik Elektro Itenas | No. 2 |
Vol. 3, Juli - Desember 2015.
[9] Muhammad Iqbal, 2013. “SISTEM MONITORING
BEBAN
ENERGI
LISTRIK
BERBASIS
MIKROKONTROPOLER ARDUINO”. Universitas Pendidikan
Indonesia Bandung, repository.upi.edu, perpustakaan.upi.edu.
[10] Sutono.
“PERANCANGAN
SISTEM
APLIKASI
OTOMATISASI LAMPU PENERANGAN MENGGUNAKAN
SENSOR GERAK DAN SENSOR CAHAYA BERBASIS
ARDUINO UNO (ATMEGA 328)”. Program Studi Teknik
Komputer– Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas
Komputer Indonesia, Majalah Ilmiah UNIKOM | Vol.12 No. 2.
REFERENSI
[1] Aji Sena Samuel, 2013, “Perancangan dan pembuatan
[11] Nuranita, Silmi. “ANALISA PERBANDINGAN KWH
Application
Programming Interface Server untuk Arduino”. Fakultas METER PRABAYAR DENGAN NONPRABAYAR DI LIHAT
DARI SISI KEEKONOMISANNYA DI PT. PLN (persero)”.
Teknik, Universitas Brawijaya: Malang.
Teknik Energi Listrik, Jurusan Teknik Elektro, Sekolah Tinggi
[2] Dewanto Puspo, Ashari Ahmad. “Purwarupa KWH Meter Teknik Harapan, Homepage : www.stth-medan.ac.id.
dengan Masukan Voucher Secara Remote Melalui Web
Browser”. Jurusan Ilmu Komputer dan Elktronika, FMIPA, [12] Belly Alto, Dadan H Asep, Candra Agusman, Budi
Lukman. “DAYA AKTIF, REAKTIF & NYATA”. Jurusan
UGM, Yogyakarta, IJEIS Vol.2, No.2, (2012) pp.209-220.
Teknik Elektro, Universitas Indonesia 2010.
[3] Raharjo
Budi,2011.’’Belajar
Otodidak
Membuat
Database Menggunakan MySQL’’. Informatika Bandung, ISBN [13] Titis Wicaksono, Ageng Sadnowo R, Abdul haris.
“Rancang bangun Alat Penghitung Biaya Energi Listrik
978-602-8758-45-1.
Terpakai Berbasis Mikrokontroler Pic 16f877”. Jurusan Teknik
Fakultas
Teknik,
Universitas
Lampung,
[4] Riswandi, 2015. “Perancangan Alat Monitoring Arus Elektro,
ageng@unila.ac.id
KWH (Kilo Watt Hours) Meter Tiga Phasa Dengan
Memanfaatkan Mikrokontroler Arduino dan Sms Gateway
Berbasis Web”. Program Studi Teknik Informatika, STMIK [14] Fahdi Ruamta Sebayang, A.Rachman Hasibuan.
“ANALISIS
PERBAIKAN
FAKTOR
DAYA
BEBAN
Cikarang.
RESISTIF,INDUKTIF,KAPASITIF GENERATOR
[5] Himawan Yulianto, Teddy Marcus Zakaria. “Sistem SINKRON 3 FASA MENGGUNAKAN METODE POTTIER”.
Aplikasi Penghitungan KWH Meter Online”. Jurusan S1 Teknik Konsentrasi Teknik Energi Listrik, Departemen Teknik Elektro,
Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU), VOL. 3
Maranatha Bandung, Jurnal Sistem Informasi, Vol. 5, No. 2, NO. 2/Agustus 2013.
September 2010:179 – 191.
[6] Fatsyahrina Fitriastuti, Siswadi. “Aplikasi KWH (Kilo
What Hour) Meter Berbasis Microntroller Atmega 32 Untuk
JARINGAN KOMPUTER PADA HUNIAN MAJEMUK
(KOS, APARTEMEN, DLL)
Yohanes Prabowo Agung S, S.T 1, DR. Eng. Yuliman Purwanto, M. Eng2, Dr.-Ing. Vincent Suhartono,3
1,2,3
Teknik ElektroFT UDINUS
Jl. Nakula I No. 5-11, Semarang 50131 INDONESIA
1
yoha.viper @gmail.com
2
3
yepe00@gmail.com
vinshtn@yahoo.com
Intisari— KWH Meter memiliki fungsi untuk menghitung daya listrik setiap jam. Pada era ini KWH Meter biasanya diisi ulang
dengan menggunakan pulsa listrik, sehingga cukup merepotkan para penghuni bangunan majemuk seperti : Kos, Apartemen,
Rusun, dll.
Pada penelitian kali ini, penulis membuat sistem rancang bangun KWH Meter berbasis jaringan komputer yang bertujuan untuk
memonitoring daya listrik sekaligus dapat digunakan untuk menghemat listrik. Monitoring pada KWH meter ini nantinya akan
dilakukan oleh seorang server. Seorang server adalah orang yang bertanggung-jawab untuk mengontrol, memonitor, serta
melakukan maintenance pada sebuah hunian majemuk.
KWH Meter ini dirancang menggunakan Mikrokontroler Arduino UNO. Sedangkan fungsi dari jaringan komputer adalah :
memonitoring KWH Meter lebih dari 1 unit, sehingga KWH Meter ini sangat cocok digunakan pada bangunan majemuk (Kos,
Apartemen, Rusun, dll). KWH Meter ini mampu mengirimkan data daya listrik pada web server setiap menit, kemudian
menyimpan data tersebut ke database MySql.
I. PENDAHULUAN
Listrik merupakan kebutuhan yang sangat vital, hampir
semua peralatan rumah tangga dan pabrik menggunakan
energi listrik untuk menjalankan aktifitas dan kegiatan yang
ada di dalamnya. Begitu pula pada hunian majemuk (Kos,
Apartemen, dll) listrik sangat diperlukan untuk operasional
dan digunakan oleh konsumen mereka masing – masing.
Setiap penghuni bangunan majemuk memiliki beragam
peralatan elektronik, yang disesuaikan dengan kebutuhannya
masing – masing. Namun banyak dari para pengguna hunian
majemuk yang sering lupa untuk mematikan peralatan
elektronik / listrik, ketika mereka akan meninggalkan hunian
majemuk tersebut. Hal ini sangat disayangkan, mengingat
kita tahu bahwa masih banyak di pedesaan atau daerah –
daerah terpencil yang bahkan belum dapat di aliri oleh listrik.
Maka dari itu perlu ada sebuah trobosan baru untuk
menemukan sebuah cara dalam penghematan energi yang
efektif dan evisien seperti pada beberapa penelitian yang
telah dilakukan sbb:
Sutono melakukan “Perancangan Sistem Aplikasi
Otomatisasi Lampu Penerangan Menggunakan Sensor Gerak
Dan Sensor Cahaya Berbasis Arduino Uno(ATMEGA 328)”
[9] yang bertujuan untuk menghemat engergi pada
penggunaan lampu suatu ruangan. Pada penelitian ini akan
dibahas suatu metoda baru yang diharapkan menjadi salah
satu solusi mengatasi permasalahan dalam pencatatan meteran
listrik, yaitu dengan menggunakan sebuah aplikasi yang dapat
mencatat jumlah putaran listrik secara real time. Dengan
menggunakan teknologi jaringan komputer dan pemasangan
Microcontroller jumlah putaran di KWH meteran listrik
rumah dapat mengirim data – data watt meter dari tiap – tiap
unit di hunian majemuk yang akan dimonitoring oleh server .
Hal ini dapat tentunya dapat dilakukan dengan
menghubungkan Arduino, KWH meter, dan server komputer
yang berguna sebagai penampil data, seperti yang dilakukan
oleh Samuel Aji Sena dalam melakukan perancangan dan
pembuatan Application Programming Interface Server untuk
Arduino [1]. Perancangan dan pembuatan application
programming interface server berfungsi sebagai jembatan
antara aplikasi dan arduino pada jaringan computer atau
internet, protokol yang digunakan untuk berkomunikasi
dengan server adalah HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
sedangkan protocol yang digunakan oleh server untuk
berkomunikasi dengan arduino adalah TCP ( Transmission
Control Protocol). Maka dengan ini penulis merancang dan
membuat sistem serta mengambil judul tugas akhir ”Rancang
Bangun KWH Meter Berbasis Jaringan Komputer Pada Hunian
Majemuk (Kos, Apartemen, Dll)”
II. TINJAUAN PUSTAKA
Daya Listrik
Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik
dalam rangkaian listrik. Daya listrik dibagi menjadi tiga, yaitu
daya aktif, daya reaktif dan daya semu.
Daya Aktif / Nyata (Active / Real Power)
Daya dengan satuan Joule/detik atau watt disebut
sebagai daya aktif. Simbolnya adalah P. Daya aktif
adalah daya sebenarnya yang dihamburkan atau dipakai
oleh beban. Daya aktif dihitung dengan persamaan :
P = V ∙ I ∙ cos φ
Daya aktif berlaku jika φ bernilai 0 (Nol), sehingga cos
φ=1
Daya Reaktif (Reactive Power)
Daya reaktif Satuannya adalah VAR (Voltampere –
reactive). Daya reaktif (Q) ini merupakan jumlah daya
yang diperlukan untuk pembentukan medan magnet,
daya reaktif juga dipahami sebagai daya yang tidak
dihamburkan oleh beban atau dengan kata lain
merupakan daya yang diserap namun dikembalikan ke
sumbernya. Daya reaktif dapat dihitung dengan
persamaan :
Q = V ∙ I ∙ sin φ
Daya Tampak / Semu (Apparent Power)
Daya tampak merupakan hasil penujumlahan
trigonometri daya aktif dan reaktif yang disimbolkan
dengan S. Dengan satuannya adalah VA (Voltampere).
Daya tampak dapat dihitung menggunakan persamaan[7]
:
S=V∙I
Faktor Daya “leading”
Apabila arus mendahului tegangan, maka faktor daya ini
dikatakan “leading”. Faktor daya leading ini terjadi
apabila bebannya kapasitif, seperti capacitor ,
synchronocus generators, synchronocus motors dan
synchronocus condensor .
Gambar 2. 2 Faktor daya “leading”
Faktor Daya “lagging ”
Apabila tegangan mendahului arus, maka faktor daya ini
dikatakan “lagging ”. Faktor daya lagging ini terjadi
apabila bebannya induktif, seperti motor induksi, AC dan
transformator .
Gambar 2. 3 Faktor daya “lagging”[12]
Sifat Beban Listrik
Dalam sebuah sumber arus bolak-balik, bila beban
diaplikasikan bersifat resistif murni, maka gelombang
tegangan dan arus adalah sephasa seperti diperlihatkan pada
Gambar 2.6
Segitiga Daya
Segitiga daya merupakan segitiga yang menggambarkan
hubungan matematika antara tipetipe daya yang berbeda
(Apparent Power, Active Power dan Reactive Power)
berdasarkan prinsip trigonometri.
Gambar 2. 4 Beban Resistif
Gambar 2. 1 Penjumlahan trigonometri daya aktif, reaktif dan semu[12]
Faktor daya
Faktor daya terdiri dari dua sifat yaitu faktor daya “leading”
dan faktor daya “lagging”.
Faktor daya ini memiliki
karakteristik seperti berikut :
Beban yang bersifat induktif atau kapasitif dapat menggeser
titik persilangan nol antara tegangan dan arus. Bila bebannya
merupakan
beban induktif persilangan nol gelombang arus muncul
beberapa saat setelah persilangan nol gelombang tegangan
muncul. Hal ini biasa dikatakan sebagai arus tertinggal.seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 2.7.
Gambar 2. 5 Beban Induktif
Sebaliknya untuk arus beban yang bersifat kapasitif,
persilangan nol gelombang arus akan muncul beberapa saat
sebelum persilangan nol gelombang tegangan. Hal ini biasa
dikatakan sebagai arus mendahului seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 2.8
Gambar 2. 6 Beban Kapasitif [14]
Gambar 3. 1 Flowchart Sampling Data
Gambar di atas adalah bentuk diagram alir dari Client yang
akan dirancang. Ketika seseorang masuk ke ruangan, maka
relay akan berada pada posisi ON, setelah itu tergantung
dari user tersebut apakah akan menyalakan lampu atau
tidak, dari situ sensor tegangan & arus akan menghitung
daya yang dikeluarkan dari ruangan tersebut. Setelah
dihitung data logger tersebut akan ditampilkan melalui web
server sebagai output.
3.2.
Perancangan Sistem Hardware
III. METODOLOGI PENELITIAN
Sesor Tegangan
Penelitian ini merupakan simulasi monitoring KWH meter
dengan menggunakan sensor tegangan dan sensor arus yang
dijalankan oleh arduino. Simulasi monitoring ini
menggunakan software Phpmyadmin dengan menggunakan
jaringan localhost dan menggunakan database Mysql untuk
menyimpan data – data dari KWH yang ditampilkan pada
simulasi ini.
3.1.
Perancangan Sistem Monitoring
Dalam perancangan system, nantinya akan dirancang untuk
membaca nilai daya dari sebuah unit yang dikenal sebagai
data. Data tersebut nantinya akan dimonitoring melalui web
server. Diagram alir yang digunakan untuk menghasilkan data
logger akan ditunjukkan pada Gambar :
Relay
ARDUINO
Sesor Arus
Sesor PIR
Ethernet Shield
Gambar 3. 2 Sistem Hardware
Pada gambar diagram di atas, dapat dilihat bahwa Arduino
adalah sebagai kontrol utama dalam sebuah sistem pada
penelitian ini.
Dimana nilai voltase didapat dari sensor tegangan, dan nilai
ampere didapat dari sensor arus tipe ACS 712.
Sedangkan sensor PIR berguna untuk mendeteksi keberadaan
manusia, apabila pada sebuah kamar terpantau kosong, maka
sensor PIR otomatis akan memutus relay dan apabila terdapat
adanya aktivitas manusia, maka otomatis akan mengaktifkan
sebuah relay yang berguna untuk menyalakan sebuah lampu.
Kemudian pada arduino akan ditempelkan sebuah Ethernet
Shield yang berfungsi untuk memberikan alamat IP pada
arduino, sehingga arduino akan menjadi client pada sebuah
jaringan computer.
3.3.
Perancangan Sistem Jaringan
Komputer Server
Lan
Switch / Hub
Lan
Lan
Arduino
Client A
Lan
Arduino
Arduino
Client B
Client C
Gambar 3. 3 Sistem Jaringan
Gambar 3.3 menjelaskan sistem Jaringan pada Client.
Gambar 4. 1 Hasil pembacaan sensor
Setelah Arduino ditempelkan dengan Ethernet Shield, maka
akan berubah menjadi client karena telah mendapatkan Pada gambar di atas, terdapat sebuah hasil monitoring berupa
alamat IP. Kemudian seluruh client di hubungkan pada ID, waktu (real time), besaran arus, besaran tegangan, lalu
switch / router dengan menggunakan kabel RJ45. Data-data daya yang berupa hasil kali antara jumlah arus dan tegangan.
KWH dari sensor dapat dilihat dengan aplikasi yang sudah di
buat melalui komputer server , untuk penyimpanan datanya 4.2. Tabel Pengujian Sistem
menggunakan database MySQL karena dapat menampung
Tabel pengujian sistem digunakan untuk menguji hasil
database dalam jumlah yang cukup besar, apabila digunakan jumlah daya pada sebuah unit pada hunian majemuk dan
sebagai Data Logger.
menguji pembacaan sensor PIR.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Data KWH meter yang akan diambil oleh peneliti adalah
Daya Aktif / Nyata (Active / Real Power) Daya aktif akan
dihitung dengan persamaan :
P = V ∙ I ∙ cos φ
Namun pada penelitian kali ini menggunakan beban resistif,
Beban resistif dihasilkan oleh alat-alat listrik yang bersifat
murni tahanan (resistor) seperti pada elemen pemanas dan
lampu pijar. Dengan kata lain, beban resistif tidak akan
menggeser posisi gelombang arus maupun tegangan listrik
AC. Sehingga diperoleh rumus untuk daya adalah sebagai
berikut :
P=V∙I
4.1.Hasil Uji Sistem Monitoring
Sistem monitoring dapat dipantau melalui web server pada
jaringan local host. Dengan menghubungkan bahasa
pemrograman PHP dan HTML, serta menghubungkan
jaringan komputer pada arduino ke router, maka kita dapat
memantau langsung secara Real Time jumlah KWH meter
yang muncul pada tiap – tiap Client melalui web browser
seperti yang terdapat pada Gambar 4.3
Tabel 4.1 Pengujian KWH meter pada unit A
Jam
Kondisi
Ruang
Lampu
menyala
KWH
16:00 – 17:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
17:00 – 18:00
Ada orang
D, KM
2 Lampu
2.32
18:00 – 19:00
Ada orang
D, KT, RT
3 Lampu
3.12
19:00 – 20:00
Ada orang
D, RT
2 Lampu
2.53
20:00 – 21:00
Ada orang
D, (KM), RT
2 (3) Lampu
2.69
21:00 – 22:00
Ada orang
D, RT
2 Lampu
3.13
22:00 – 23:00
Ada orang
D, KT, RT
3 Lampu
3.12
23:00 – 00:00
Ada orang
KT
1 Lampu
2.13
00:00 – 01:00
Ada orang
KT
1 Lampu
2.14
01:00 – 02:00
Ada orang
KT
1 Lampu
2.15
02:00 – 03:00
Ada orang
KT
1 Lampu
2.15
03:00 – 04:00
Ada orang
KT
1 Lampu
2.15
04:00 – 05:00
Ada orang
KT
1 Lampu
2.15
05:00 – 06:00
Ada orang
D, KM, KT
3 Lampu
3.14
06:00 – 07:00
Ada orang
D, KM
2 Lampu
2.55
07:00 – 08:00
Ada orang
D
1 Lampu
2.15
08:00 – 09:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
09:00 – 10:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
Keterangan:
-
RT : Ruang Tamu
KT : Kamar Tidur
-
KM : Kamar Mandi
D : Dapur
D…
4
2
D…
0
4
17:00 - 19:00
18:00 - 21:00
20:00 - 23:00
22:00 - 01:00
00:00 - 03:00
02:00 - 05:00
04:00 - 07:00
06:00 - 09:00
08:00 - 10:0
3
2
1
0
Gambar 4. 3 Grafik KWH meter pada Unit B
16:00 -18:00
17:00-20:00
19:00-22:00
21:00-00:00
23:00-02:00
01:00-04:00
03:00-06:00
05:00-08:00
07:00- 09:00
Hasil penyimpanan data daya KWH meter tiap unit tersimpan
pada database MySQL. Sesuai yang ditujukan pada Gambar
4.6
Gambar 4. 2 Grafik KWH meter pada Unit A
Tabel 4. 2 Pengujian KWH meter pada unit B
Jam
Kondisi
Ruang
Lampu
menyala
KWH
17:00 – 18:00
Ada orang
D, KM
2 Lampu
2.56
18:00 – 19:00
Ada orang
D, KM, KT, RT
4 Lampu
3.60
19:00 – 20:00
Ada orang
-
0 Lampu
0.05
20:00 – 21:00
Ada orang
-
0 Lampu
0.05
21:00 – 22:00
Ada orang
-
0 Lampu
0.05
22:00 – 23:00
Ada orang
D, KT, RT
3 Lampu
3.17
23:00 – 00:00
Ada orang
D, KT
2 Lampu
2.55
Gambar 4. 4 Penyimpanan data sensor di database
2 Lampu
2.55
Hasil data yang diubah dari database ke Microsoft excel, File
Monitoring bisa di cetak untuk keperluan menghitung
pemakaian daya lampu setiap seperti yang ditujukan pada
Gambar 4.7
00:00 – 01:00
Ada orang
D, KT
01:00 – 02:00
Ada orang
D, KT
2 Lampu
2.55
02:00 – 03:00
Ada orang
D, KT
2 Lampu
2.55
03:00 – 04:00
Ada orang
D, KT
2 Lampu
2.55
04:00 – 05:00
Ada orang
D, KT
2 Lampu
2.55
05:00 – 06:00
Ada orang
D, KT
2 Lampu
2.55
06:00 – 07:00
Ada orang
D, KM, KT
3 Lampu
3.17
07:00 – 08:00
Ada orang
D, KM, KT, RT
4 Lampu
3.53
08:00 – 09:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
09:00 – 10:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
10:00 – 11:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
11:00 – 12:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
12:00 – 13:00
Kosong
-
0 Lampu
0.05
Keterangan:
-
RT : Ruang Tamu
KT : Kamar Tidur
KM : Kamar Mandi
D : Dapur
Gambar 4. 5 Hasil data yang diubah dari database ke Microsoft excel
V. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil perancangan, pembuatan dan pengujian
yang telah dilakukan, maka didapatkan beberapa kesimpulan
sebagai berikut :
1.
2.
3.
Membuat KWH Meter dapat dilakukan dengan cara
memasang sebuah Mikrokontroler Arduino UNO yang
terhubung pada sensor arus, sensor tegangan, serta
sensor PIR. Sensor arus dan sensor tegangan berfungsi
sebagai pengirim data besaran watt dan sensor PIR
berfungsi sebagai MCB yang akan memutus saklar
lampu, apabila di unit tersebut tidak ada orang.
Membuat jaringan komputer sebagai jalur komunikasi
data antar KWH Meter dapat dilakukan dengan
menempelkan Ethernet Shield pada board Arduino UNO,
sehingga setiap KWH Meter akan berubah menjadi
sebuah client yang memiliki IP Adsress serta
menggunakan media transmisi berupa kabel RJ45 dan
router / switch bila ingin memonitor lebih dari 1 client.
Membuat sebuah aplikasi server yang dapat menampung
seluruh data KWH Meter dalam jumlah yang besar,
dilakukan dengan menggunakan server MySql, karena
server tersebut mampu menampung banyak data. Dan
setiap unit dapat dibuatkan satu database sendiri.
Memonitor Beban Listrik”. Jurusan Teknik Informatika,
Universitas Janabadra Yogyakarta, Jurnal Kompetensi Teknik
Vol. 2, No. 2, Mei 2011.
[7] Temy Nusa, Sherwin R.U.A. Sompie, ST.,MT., Dr.Eng
Meita Rumbayan, ST.,MT. “Sistem Monitoring Konsumsi
Energi Listrik Secara Real Time Berbasis Mikrokontroler”.
Jurusan Teknik Elektro-FT, UNSRAT, Manado-95115,
E-journal Teknik Elektro dan Komputer, Vol.4 No.5, (2015),
ISSN : 2301 – 8402
[8] Muchamad Pamungkas, hafiddudin, Yuyun Siti Rohmah.
“Perancangan dan Realisasi Alat Pengukur Intensitas Cahaya”.
Fakultas Ilmu Terapan, Universitas Telkom, Jurnal
ELKOMIKA ISSN: 2338-8323, Teknik Elektro Itenas | No. 2 |
Vol. 3, Juli - Desember 2015.
[9] Muhammad Iqbal, 2013. “SISTEM MONITORING
BEBAN
ENERGI
LISTRIK
BERBASIS
MIKROKONTROPOLER ARDUINO”. Universitas Pendidikan
Indonesia Bandung, repository.upi.edu, perpustakaan.upi.edu.
[10] Sutono.
“PERANCANGAN
SISTEM
APLIKASI
OTOMATISASI LAMPU PENERANGAN MENGGUNAKAN
SENSOR GERAK DAN SENSOR CAHAYA BERBASIS
ARDUINO UNO (ATMEGA 328)”. Program Studi Teknik
Komputer– Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas
Komputer Indonesia, Majalah Ilmiah UNIKOM | Vol.12 No. 2.
REFERENSI
[1] Aji Sena Samuel, 2013, “Perancangan dan pembuatan
[11] Nuranita, Silmi. “ANALISA PERBANDINGAN KWH
Application
Programming Interface Server untuk Arduino”. Fakultas METER PRABAYAR DENGAN NONPRABAYAR DI LIHAT
DARI SISI KEEKONOMISANNYA DI PT. PLN (persero)”.
Teknik, Universitas Brawijaya: Malang.
Teknik Energi Listrik, Jurusan Teknik Elektro, Sekolah Tinggi
[2] Dewanto Puspo, Ashari Ahmad. “Purwarupa KWH Meter Teknik Harapan, Homepage : www.stth-medan.ac.id.
dengan Masukan Voucher Secara Remote Melalui Web
Browser”. Jurusan Ilmu Komputer dan Elktronika, FMIPA, [12] Belly Alto, Dadan H Asep, Candra Agusman, Budi
Lukman. “DAYA AKTIF, REAKTIF & NYATA”. Jurusan
UGM, Yogyakarta, IJEIS Vol.2, No.2, (2012) pp.209-220.
Teknik Elektro, Universitas Indonesia 2010.
[3] Raharjo
Budi,2011.’’Belajar
Otodidak
Membuat
Database Menggunakan MySQL’’. Informatika Bandung, ISBN [13] Titis Wicaksono, Ageng Sadnowo R, Abdul haris.
“Rancang bangun Alat Penghitung Biaya Energi Listrik
978-602-8758-45-1.
Terpakai Berbasis Mikrokontroler Pic 16f877”. Jurusan Teknik
Fakultas
Teknik,
Universitas
Lampung,
[4] Riswandi, 2015. “Perancangan Alat Monitoring Arus Elektro,
ageng@unila.ac.id
KWH (Kilo Watt Hours) Meter Tiga Phasa Dengan
Memanfaatkan Mikrokontroler Arduino dan Sms Gateway
Berbasis Web”. Program Studi Teknik Informatika, STMIK [14] Fahdi Ruamta Sebayang, A.Rachman Hasibuan.
“ANALISIS
PERBAIKAN
FAKTOR
DAYA
BEBAN
Cikarang.
RESISTIF,INDUKTIF,KAPASITIF GENERATOR
[5] Himawan Yulianto, Teddy Marcus Zakaria. “Sistem SINKRON 3 FASA MENGGUNAKAN METODE POTTIER”.
Aplikasi Penghitungan KWH Meter Online”. Jurusan S1 Teknik Konsentrasi Teknik Energi Listrik, Departemen Teknik Elektro,
Informatika, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU), VOL. 3
Maranatha Bandung, Jurnal Sistem Informasi, Vol. 5, No. 2, NO. 2/Agustus 2013.
September 2010:179 – 191.
[6] Fatsyahrina Fitriastuti, Siswadi. “Aplikasi KWH (Kilo
What Hour) Meter Berbasis Microntroller Atmega 32 Untuk