6

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Kajian Pustaka ( State of the Art )

Berikut adalah beberapa penelitian yang telah dilakukan oleh peneliti

sehubungan dengan relevansi penelitian ini antara lain:

[1] “Perancangan dan Pembuatan Sistem Kendali Lampu melalui Android dan

WiFi berbasis Mikrokontroler Arduino Atmega328” yang menghasilkan penelitian

yang dapat mengendalikan lampu melalui jaringan WiFi menggunakan Android.

Penelitian ini memiliki tujuan yaitu Merancang dan Membuat sebuah sistem

untuk mengendalikan Lampu menggunakan Android dengan memanfaatkan

jaringan WiFi. Cara mengendalikan Lampu tersebut akan menggunakan perangkat

Android yang didalamnya sudah terdapat aplikasi yang sebelumnya dibuat

menggunakan APP Inventor. Prinsip kerjanya adalah perangkat Android

dihubungkan ke Modul WiFi ESP8266 yang digunakan, dan ketika sudah

terhubung, lampu sudah dapat dihidupkan atau dimatikan melalui aplikasi yang

sudah dibuat yang sudah terinstal pada perangkat Android.

[2] “Rancang Bangun Smart Home Menggunakan WeMos D1 R2 Arduino

Compatible berbasis ESP8266 ESP-12F” yang menghasilkan konsep Smart Home

dengan menggunakan WeMos D1 R2 sebagai perangkat kendalinya, dan kontrol

nya melalui alamat IP yang diakses melalui browser.

Penelitian ini memiliki tujuan yaitu membuat suatu perancangan Smart Home

atau rumah pintar dengan menggunakan ESP-12F yang terdapat dalam Modul

WeMos D1. Smart Home sendiri merupakan suatu konsep dimana pengguna dapat

menghidupkan atau mematikan beberapa perangkat elektronik hanya dengan

menggunakan Perangkat Android yang terhubung dengan jaringan Wi-Fi. Cara

kerja dari Rancang Bangun tersebut adalah menghubungkan beberapa perangkat

yang ingin dikendalikan dengan Modul WeMos D1 dengan beberapa rangkaian

tambahan, lalu Modul WeMos D1 diprogram dengan menggunakan Arduino. Di

program tersebut juga disematkan program agar perangkat Android dapat

7

mengakses Modul WeMos D1 melalui browser yang terhubung dengan jaringan

WiFi. Untuk dapat mengontrol beberapa perangkat elektronik tersebut, perangkat

Android perlu mengakses Alamat IP dari Modul WeMos D1 melalui browser, lalu

memilih perangkat mana yang akan dihidupkan atau dimatikan.

[3] “Rancang Bangun Prototype Smart Home Dengan Konsep Internet Of Things

(IoT) Menggunakan Raspberry Pi Berbasis Web” yang menghasilkan konsep

Smart Home dengan memanfaatkan Raspberry Pi dan pengendaliannya melalui

website yang terhubung dengan Raspberry Pi.

Penelitian ini memiliki tujuan untuk membuat sebuah prototipe Smart Home

dengan memanfaatkan Internet Of Things (IoT) untuk menghidupkan atau

mematikan perangkat elektronik. Perangkat yang digunakan dalam pembuatan

Smart Home ini adalah menggunakan RaspBerry Pi yang kemudian dapat diakses

kontrolnya melalui website yang sebelumnya sudah dibuat. Sistem ini

menggunakan lampu sebagai simulasinya yang terpasang dengan relay. Cara kerja

dari sistem ini adalah pengguna dapat menyalakan dan mematikan peralatan yang

terpasang hanya dengan melalui website yang sudah terintegrasi dengan RaspBerry

Pi dimana RaspBerry Pi tersebut terhubung dengan internet melalui Jaringan WiFi

maupun LAN.

2.2. Tinjauan Pustaka

Energi listrik merupakan kebutuhan pokok yang harus dipenuhi karna tanpa

adanya energi listrik setiap aktivitas manusia akan sulit untuk dikerjakan, Secara

umum yang diketahui oleh masyarakat tentang listrik adalah nilai yang memiliki

satuan kWh. Untuk mengetahui landasan pengukuran pemakaian energi listrik

maka sebelum memulai penelitian ini diharuskan mengetahui suatu perhitungan

daya listrik terlebih dahulu. Daya listrik adalah banyaknya energi tiap satuan waktu

di mana pekerjaan sedang berlangsung atau kerja yang dilakukan persatuan waktu.

Dari definisi ini, maka daya listrik AC (P) dapat dirumuskan sebagai berikut:

P =W

t ............................................ (2-1) [6]

8

Keterangan:

P : Daya AC (Watt)

W : Usaha (J)

t : Waktu (s)

1. Daya aktif

Daya aktif (Active Power), disebut juga daya nyata yaitu merupakan daya

yang terpakai untuk melakukan energi sebenarnya. Atau daya yang tertulis atau

tertera pada suatu alat listrik (seperti bola lampu). Berikut adalah rumus dari daya

aktif. [6]

P = V ∗ I ∗ cos 𝜑 .................................. (2-2) [6]

Keterangan:

P : Daya Aktif (Watt)

V : Tegangan AC (Volt)

I : Arus AC (A)

cos 𝜑 : Faktor Daya

2. Daya semu

Daya semu dinyatakan dengan satuan Volt-Ampere (disingkat, VA),

menyatakan kapasitas peralatan listrik, seperti yang tertera pada peralatan

generator, transformator dan bahkan di KWh meter rumah tangga. Daya semu

juga dapat dikatakan adalah daya yang hilang pada saat terjadinya aliran

listrik. [6]

S = V ∗ I .......................................... (2-3) [6]

Keterangan:

S : Daya Semu (VA)

V : Tegangan AC (Volt)

I : Arus AC (A)

9

3. Daya reaktif

Daya reaktif adalah jumlah daya yang diperlukan untuk pembentukan

medan magnet. Dari pembentukan medan magnet maka akan terbentuk fluks

medan magnet. Contoh daya yang menimbulkan daya reaktif adalah

transformator, motor, lampu pijar dan lain – lain. [6]

P = V ∗ I ∗ sin 𝜑 ............................ (2-4) [6]

Keterangan:

Q : Daya Reaktif (VAR)

V : Tegangan AC (Volt)

I : Arus AC (A)

Penggunaan daya listrik pada rumah tangga menggunakan satuan daya

listrik W yang apabila dijabarkan menjadi:

P =W

t ............................................ (2-5) [6]

P =V∗I∗t

t .......................................... (2-6) [6]

P = V ∗ I ......................................... (2-7) [6]

Keterangan:

P : Daya (Watt)

W : Usaha (J)

t : Waktu (s)

V : Tegangan AC (Volt)

I : Arus AC (A)

Watt merupakan satuan yang setara dengan joule / detik atau dapat dinyatakan

dalam kilowatt / jam. Dikarenakan daya yang diterapkan pada rumah tangga

merupakan daya satu fasa maka menggunakan perhitungan berikut:

P = V ∗ I ∗ cos 𝜑 ............................ (2-8) [6]

10

Keterangan:

P : Daya Aktif (Watt)

V : Tegangan AC (Volt)

I : Arus AC (A)

cos 𝜑 : Faktor Daya

Setelah menghitung daya aktif dari sebuah perangkat listrik yang akan

digunakan, selanjutnya adalah menghitung energi yang dipakai pada sebuah

perangkat listrik dalam jangka waktu tertentu. Karena di Indonesia satuan yang

dipakai dalam pemakaian energi listrik adalah kWH atau kilo watt hour yang berarti

1000 watt dalam 1 jam. Rumus yang dipakai dalam perhitungan pemakaian daya

listrik adalah sebagai berikut:

Total energi = P * t ………………………. (2-9)

Keterangan:

Total energi : Energi listrik yang terpakai dalam kurun waktu tertentu (kWH)

P : Daya aktif (W)

t : Waktu perangkat listrik saat beroperasi (Hours)

Dengan menggunakan rumus tersebut dapat diketahui energi listrik yang

dapat terpakai dalam kurun waktu tertentu. Dengan memonitoring dan membatasi

penggunaan listrik dalam rumah tangga diharapkan penggunaan listrik akan lebih

terpantau dan dapat dibatasi apabila terjadi penggunaan listrik yang berlebihan.

2.3. Thingspeak

Thingspeak merupakan platform IoT yang bersifat open source yang

mengambil dan menyimpan data menggunakan protokol HTTP melalui internet

atau LAN. Thingspeak telah terintegrasi dukungan dari numerik komputasi

perangkat lunak MATLAB dari MathWorks dan memungkinkan pengguna untuk

menganalisis dan memvisualisasikan data yang diunggah menggunakan Matlab

tanpa memerlukan pembelian lisensi Matlab dari MathWorks.

11

Gambar 2.1. Contoh tampilan Thingspeak [ 5 ]

2.4. WeMos D1 Mini

WeMos D1 Mini adalah salah satu produk mini IoT board berbasis

mikrokontroler ESP8266 ESP-12 buatan perusahaan China, WeMos. WeMos D1

Mini merupakan module yang berbasis WiFi yang dilengkapi dengan ESP8266

dimana dapat diprogram menggunakan software IDE Arduino. Modul ini memiliki

module shield untuk hardware plug and play dan banyak digunakan dalam Project

Internet of Things. WeMos D1 Mini menggunakan tegangan kerja 5 volt dalam

pengoperasiannya. WeMos D1 Mini digunakan untuk mengambil data dari sensor,

mengirim data ke platform thingspeak, dan memberi instruksi untuk memutus

pemakaian energi listrik apabila terjadi pemakaian energi listrik berlebih.

Gambar 2.2. WeMos D1 Mini [ 8 ]

12

2.5. PZEM-004T

Sensor PZEM-004T adalah sensor yang dapat mengukur Arus, Tegangan,

Power dan Energy dari listrik AC. Sensor ini mengeluarkan output dengan

komunikasi serial. Jika kita ingin menghubungkan dengan Arduino maka

komunikasi yang di gunakan adalah komunikasi serial. Sensor ini juga dapat

dikalibrasi ulang apabila pembacaan nilai sensor kurang tepat. PZEM-004T

beroperasi pada tegangan 5 volt. Sensor ini digunakan untuk membaca tegangan

AC, arus AC, dan power factor yang dapat digunakan untuk menjadi data energi

listrik, dan dapat diolah dengan mikrokontroler.

Gambar 2.3. PZEM-004T [ 6 ]

2.6. Solid-State Relay

Pengertian Solid-State Relay atau yang sering disingkat SSR merupakan

sebuah saklar elektromekanik yang memiliki sifat semi konduktor. Komponen satu

ini biasanya banyak diaplikasikan pada industri-industri sebagai perangkat

pengendali. Solid-State Relay (SSR) merupakan tipe terbaru saklar elektronik non

kontak yang memiliki performa dan teknologi serta peralatan asing yang canggih.

Keunggulan utama Solid-State Relay daripada Relay Elektro-Mekanis

konvensional bahwa Solid-State Relay tidak memiliki bagian yang bergerak, tidak

ada masalah kontak metal, dapat beralih "ON" dan "OFF" lebih cepat daripada

Relay Elektro-Mekanis konvensional yang dapat bergerak, yang berdampak pada

minimnya Noise atau sinyal acak dari dampak bagian bergerak yang terdapat pada

13

Relay Elektro-Mekanis konvensional. Noise tersebut dapat mengacaukan sistem

yang terpasang di area tersebut. Solid-State Relay memiliki tegangan kerja 3 volt

hingga 5 volt

Solid-State Relay ini digunakan untuk memutus penggunaan energi listrik

Ketika sensor belum mendeteksi penggunaan energi berlebih, maka mikrokontroler

akan mengaktifkan Solid-State Relay, apabila sensor mendeteksi penggunaan

energi berlebih (0.010 kWH), maka mikrokontroler akan mematikan Solid-State

Relay untuk mematikan penggunaan energi listrik.

Gambar 2.4. Solid-State Relay [ 7 ]