sistem monitoring besaran listrik dengan …digilib.unila.ac.id/26781/2/skripsi tanpa...
TRANSCRIPT
SISTEM MONITORING BESARAN LISTRIK DENGAN TEKNOLOGI IoT
(INTERNET of THINGS)
(Skripsi)
Oleh
NAJIB AMARO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2017
ABSTRAK
SISTEM MONITORING BESARAN LISTRIK DENGAN TEKNOLOGI
IoT (INTERNET of THINGS)
Oleh
NAJIB AMARO
Monitoring besaran listrik secara online perlu dilakukan untuk mengetahui
kondisi real dari sebuah system tenaga listrik. Teknologi Internet of things (IoT)
dimungkinkan untuk memantau secara langsung kondisi tersebut. Pemantauan
harus memberikan informasi kompleks dengan konsep SMART (Specific,
Measurable, Attainable, Relevant, Time-bound) yaitu spesifik, terukur, dapat
dicapai, relevan, dan dalam rentang waktu. Adapun yang dimonitor dalam
penelitian ini ialah besaran listrik berupa arus, tegangan, daya, dan faktor daya.
Prototype sistem yang dibuat terdiri dari komponen – komponen elektronik
seperti sensor arus, sensor tegangan, rangkaian pengkondisian sinyal, Arduino
UNO, dan Ethernet Shield serta dilengkapidenganfasilitas server dan web.
Masing-masing komponen diuji sebelum dirangkai menjadi sebuah sistem.
Pengujian prototypedilakukan pada Lab. Teknik Pengukuran Besaran Elektrik
Universitas Lampung (Unila) menggunakan Clamp meter (standard laboratorium).
Dari hasil pengujian diperoleh nilai galat prototype < 10%, dengan demikian
prototype yang dibangun pada penelitian tugasakhirini termasuk dalam golongan
alat ukur kelas 1,5; 2,5; dan 5 yang bisa digunakan untuk pengukuran pada panel
listrik.
Kata kunci: prototype sistem monitoring, Arduino UNO, Ethernet Shield, sensor
arus, sensor tegangan, IoT
ABSTRACT
MONITORING SYSTEM OF ELECTRICAL QUANTITIES BASED ON
IoT (INTERNET of THINGS) TECHNOLOGY
By
NAJIB AMARO
Online monitoring of electrical quantities needs to be done in order to obtain the
actual condition of a power system. Direct condition of monitored power system
is possible to access in real-time by using Internet of Things (IoT) Technology.
Monitoring should provide complex information with SMART (Specific,
Measurable, Attainable, Relevant, Time-bound) concepts that are specific,
measurable, achievable, relevant, and within the time frame. The electrical
quantities recorded in this research were in the form of current, voltage, power,
and power factor.
Designed prototype was constructed by electronic components such as current
sensors, voltage sensors, signal conditioning circuit, Arduino UNO, and Ethernet
Shield integrated to server and web facilities. Each components were tested before
being assembled into a system.
Prototype was tested in Measurement of Electrical Quantities Laboratory,
University of Lampung (Unila) using Clamp meter (laboratory standard). Results
showed that < 10% of error value obtained, thus the prototype built in this
research included for 1.5; 2.5; And 5 of measurment devices that can be used for
measurement on electrical panels.
Keywords: monitoring system prototype, Arduino UNO, Ethernet Shield, current
sensor, voltage sensor, IoT
SISTEM MONITORING BESARAN LISTRIK DENGAN
TEKNOLOGI IoT (INTERNET of THINGS)
Oleh
NAJIB AMARO
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2017
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 11 Januari 1994, sebagai anak kedua dari
tiga bersaudara, dari Bapak Saefudin dan Ibu Nurlela.
Pendidikan Sekolah Dasar (SD) diselesaikan di SDN Cempaka Putih Barat 05
Jakarta Pusat, pada tahun 2005, Sekolah Menengah Pertama (SMP) di Pesantren
Persatuan Islam 69 Matraman pada tahun 2008, dan sekolah menengah atas (SMA)
di SMAN 27 Jakarta pada tahun 2011.
Tahun 2011, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas
Teknik Unila melalui jalur SNMPTN. Selama menjadi mahasiswa penulis pernah
menjadi asisten praktikum Algoritma dan Pemrograman di Laboratorium Teknik
Pemodelan dan Simulasi serta menjadi asisten dosen ibu Dikrpide Despa pada mata
kuliah Rangkaian Listri 1. Penulis juga aktif di Himpunan Mahasiswa Teknik
Elektro (HIMATRO) Fakultas Teknik Unila. Pada tahun 2014, penulis melakukan
Kerja Praktek di PTPN VII Bungamayang.
Ku Persembahkan,
“Kepada Keluargaku Tercinta”
MOTTO
ا قل ال حق ولو كان مر “Qulilhaqqo walau kaana murraan”
Katakan yang benar (jujur), walaupun
pahit rasanya
(HR. Ahmad, At Tabrani, Ibnu Hibban dan Al Hakim)
SANWACANA
Puji syukur Penulis Ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat
dan hidayah-Nya skripsi ini dapat diselesaikan.
Skripsi dengan judul “ Sistem Monitoring Besaran Listrik dengan Teknologi IoT
Internet of Things)” adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik
di Universitas Lampung.
Dalam kesempatan ini Penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof. Suharno,M.Sc. Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik Unila;
2. Bapak Dr.Ing. Ardian Ulvan, S.T., M.Sc., selaku Ketua Jurusan Teknik
Elektro;
3. Ibu Dr. Eng. Dikpride Despa, S.T., M.T., selaku Pembimbing Utama atas
kesediaannya untuk memberikan bimbingan, saran dan kritik dalam proses
penyelesaian skripsi ini;
4. Bapak Meizano Ardhi Muhammad, S.T., M.T., selaku Pembimbing
Pendamping atas kesediaannya untuk memberikan bimbingan, saran dan kritik
dalam proses penyelesaian skripsi ini;
5. Bapak Herri Gusmedi, S.T., M.T., selaku Penguji Utama pada ujian Skripsi.
Terimakasih untuk masukan dan sara-saran pada seminar proposal, hasil,
hingga komprehensif;
6. Ibu Umi Murdika, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik;
7. Bapak Misfa Susanto, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Kepala Lab Teknik Simulasi
dan Pemodelan, Terima kasih atas bimbingan-nya;
8. Ibu Dr. Eng. Dikpride Despa, S.T., M.T., selaku Kepala Lab Teknik
Pengukuran Elektrik, Terima kasih atas bimbingan-nya;
9. Bapak Dr. Eng. Yul Martin, S.T., M.T., Selaku Kepala Lab Teknik Tegangan
Tinggi, Terima Kasih atas bimbingan-nya;
10. Mba Ning dan Mas Daryono dan Staf Administrasi JTE unila;
11. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Elektro 2011 (ElevENgineer), terima
kasih atas kebersamaan kalian;
12. Rekan-rekan Staf dan Asisten di Laboratorium Teknik Simulasi dan
Pemodelan, Teknik Pengukuran Elektrik, dan Teknik Tegangan Tinggi;
13. Rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknik Elektro dan jurusan lain, baik
angkatan di atas saya maupun di bawah saya;
14. Rekan-rekan UKMBS Musik IBI Darmajaya yang selalu berkunjung di
Morebe.Inc .
Akhir kata, penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan,
akan tetapi sedikit harapan semoga skripsi yang sederhana ini dapat berguna dan
bermanfaat bagi kita semua. Aamiin.
Bandar Lampung, 15 Maret 2017
Penulis,
Najib Amaro
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ................................................................................................................. i
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. iv
DAFTAR TABEL ....................................................................................................... vi
BAB I PENDAHULUAN ......................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1
1.2 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 3
1.3 Perumusan Masalah ....................................................................................... 3
1.4 Batasan Masalah ............................................................................................ 3
1.5 Sistematika Penulisan Skripsi ....................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................ 5
2.1 Sistem Monitoring via Internet ...................................................................... 5
2.2 Perangkat IoT (Arduino UNO) ...................................................................... 5
2.3 Besaran Listrik .............................................................................................. 8
2.3.1 Arus ........................................................................................................ 8
2.3.2 Tegangan ................................................................................................ 8
ii
2.3.3 Daya dan Faktor Daya ............................................................................ 9
2.4 Pengukuran tegangan AC ............................................................................ 12
2.5 Pengukuran Arus AC ................................................................................... 16
2.6 Kesalahan Dalam Pengukuran (Galat) ........................................................ 17
2.7 Penelitian Terdahulu .................................................................................... 18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................................. 21
3.1 Waktu dan Tempat ...................................................................................... 21
3.2 Tahapan Penelitian ...................................................................................... 21
3.3 Blok Diagram Sistem .................................................................................. 26
3.4 Perancangan Sistem ..................................................................................... 26
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................. 30
4.1 Pembuatan Perangkat Keras ........................................................................ 30
4.2 Pembuatan Perangkat Lunak ....................................................................... 33
4.3 Pengujian dan Data Hasil Pengujian ........................................................... 36
4.3.1 Pengujian Linieritas Trafo.................................................................... 36
4.3.2 Pengujian Sensor Tegangan ................................................................. 39
4.3.3 Pengujian Sensor Arus ......................................................................... 41
4.3.4 Pengujian Daya dan Faktor Daya ......................................................... 43
4.3.5 Pengujian Sistem .................................................................................. 46
4.4 Pembahasan ................................................................................................. 58
iii
BAB V SIMPULAN DAN SARAN ........................................................................ 62
5.1 Simpulan ...................................................................................................... 62
5.2 Saran ............................................................................................................ 63
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 64
iv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 : Arduino UNO ...................................................................................... 6
Gambar 2.2 : Ethernet Shield ..................................................................................... 7
Gambar 3.1 : Blok Diagram Konsep Metodologi Penelitian untuk DSR ................. 22
Gambar 3.2 : Diagram Pembuatan Perangkat Keras dan Perangkat Lunak ............. 24
Gambar 3.3 : Diagram Pengujian Sistem ................................................................. 25
Gambar 3.4 : Diagram Sistem .................................................................................. 26
Gambar 3.5 : Diagram Sirkuit dan Bentuk Gelombang Tegangan [15] ..................... 28
Gambar 3.6 : Diagram Sirkuit dan Bentuk Gelombang Arus [16] ............................. 29
Gambar 4.1 : Rangkaian Pengkondisian Sinyal ....................................................... 31
Gambar 4.2 : Perangkat Keras Monitoring Besaran Listrik ..................................... 32
Gambar 4.3 : Pengaturan Nilai Kalibrasi ................................................................. 35
Gambar 4.4 : Grafik Linieritas Trafo........................................................................ 38
Gambar 4.5 : Data Hasil Pengujian Sensor Tegangan pada Prototype .................... 40
Gambar 4.6 : Data Hasil Pengujian Sensor Arus pada Prototype ............................ 42
Gambar 4.7 : Data Hasil Pengujian Daya pada Prototype ........................................ 45
Gambar 4.8 : Data Hasil Pengujian Faktor Daya pada Prototype ............................ 46
Gambar 4.9 : Pemasangan Sensor ............................................................................ 47
Gambar 4.10 : Pemanggilan IP Prototype ................................................................ 48
Gambar 4.11 : Pemanggilan IP Server ..................................................................... 48
Gambar 4.12 : Grafik Tegangan Listrik ................................................................... 53
v
Gambar 4.13 : Grafik Arus Listrik ........................................................................... 54
Gambar 4.14 : Grafik Faktor Daya ........................................................................... 54
Gambar 4.15 : Grafik Daya Listrik ........................................................................... 55
Gambar 4.16 : Tampilan Grafik Pada Web .............................................................. 57
vi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 : Klasifikasi koefisien korelasi[14] .............................................................. 16
Tabel 4.1: Data Hasil Pengujian Linieritas Trafo ...................................................... 37
Tabel 4.2 : Data Hasil Pengujian Sensor Tegangan pada Prototype ......................... 39
Tabel 4.3 : Data Hasil Pengujian Sensor Arus pada Prototype ................................. 41
Tabel 4.4: Data Hasil Pengujian Daya pada Prototype ............................................. 43
Tabel 4.5 : Data Hasil Pengujian Faktor Daya pada Prototype ................................. 44
Tabel 4.6 : Sampel Database Monitoring Tegangan ................................................. 49
Tabel 4.7 : Sampel Database Monitoring Arus ......................................................... 50
Tabel 4.8 : Sampel Database Monitoring Faktor Daya ............................................. 50
Tabel 4.9 : Sampel Database Monitoring Daya......................................................... 51
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Energi listrik adalah salah satu kebutuhan utama yang diperlukan dalam berbagai
kegiatan di dalam lingkungan masyarakat termasuk perguruan tinggi, seperti
kegiatan belajar mengajar, kegiatan kepegawaian, pengolahan data, dan sebagainya
yang perlu dijaga kualitasnya. Kualitanya ini penting untuk diketahui karena dapat
mempengaruhi kinerja dan usia pakai dari peralatan yang digunakan. Diantara faktor
yang mempengaruhi kualitas energi listrik tersebut ialah tegangan, arus, dan faktor
daya pada sistem.
Sumber energi listrik persediaannya terbatas, seperti halnya minyak, batubara, air,
nuklir dan lain sebagainya. Untuk itu, perlu dilakukan usaha agar hemat dan efisien
dalam pemanfaatannya.
Disamping hemat dan efisien hal lain yang perlu diperhatikan adalah kenyamanan
dalam pemanfaatan energi listrik. Besaran listrik hendaknya dapat dijaga dalam
kondisi atau batasan standar yang diizinkan. Untuk mengetahuinya, maka perlu ada
alat yang dapat memonitor besaran listrik tersebut. Saat ini monitoring besaran listrik
seperti tegangan, arus, daya, dan faktor daya, dan daya banyak dilakukan dengan
2
cara memasang alat – alat ukur listrik pada panel listrik sebelum masuk ke beban.
Cara ini memiliki kekurangan, dimana untuk mengetahuinya harus langsung melihat
ke lokasi tempat alat ukur dipasang sehingga tidak efisien karena tidak dapat
langsung diketahui hasilnya. Untuk itulah perlu dibuat sebuah prototype untuk
memonitor dan menyimpan data besaran listrik secara realtime. Selain dapat
memberikan informasi besaran listrik juga dapat dijadikan sebagai referensi untuk
kegiatan analisa sistem tenaga listrik.
Berbagai penelitian telah dilakukan untuk monitoring sistem tenaga listrik [11].
Selanjutnya [9], [10], dan [13] telah melakukan penelitian pada sistem tenaga dengan
menggunakan mikrokontroler BCM2835, namun demikian penelitian tersebut
kemampuan penyimpan datanya terbatas sesuai dengan kemampuan memory
external BCM2835 yang dimiliki.
Internet of Things, atau dikenal juga dengan singkatan IoT, merupakan sebuah
konsep yang bertujuan untuk memperluas manfaat dari konektivitas internet yang
tersambung secara terus-menerus. Adapun kemampuan seperti berbagi data, remote
control, dan sebagainya, termasuk juga pada benda di dunia nyata [1].
Pada dasarnya, IoT mengacu pada benda yang dapat diidentifikasikan secara unik
sebagai representasi fisik dalam struktur berbasis Internet. Istilah Internet of Things
awalnya disarankan oleh Kevin Ashton pada tahun 1999 dan mulai terkenal melalui
Auto-ID Center di MIT [1]. Realtime monitoring dimaksudkan untuk pemantauan
besaran listrik tiga fasa dalam waktu nyata yang bersifat online dengan teknologi
IoT.
3
Teknologi IoT ini sangat memungkinkan untuk monitoring besaran listrik, untuk
itulah pada penelitian tugas akhir ini akan dibuat sistem monitoring besaran listrik
yang dapat memberikan informasi hasil monitoring melalui halaman web sehingga
dapat diamati secara real time.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian tugas akhir ini adalah membangun sebuah prototype sistem
monitoring besaran listrik menggunakan teknologi IoT.
1.3 Perumusan Masalah
Kajian masalah yang mendasari penelitian tugas akhir ini adalah bagaimana
merancang dan membuat prototype untuk memonitor kualitas energi listrik, yang
juga merekam dan menampilkan hasilnya di web menggunakan sensor arus dan
sensor tegangan yang terhubung pada Arduino UNO.
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah dari penelitian tugas akhir ini adalah bahwa besaran listrik yang
dimonitor hanya meliputi arus, tegangan, faktor daya, dan daya.
1.5 Sistematika Penulisan Skripsi
Sistematika penulisan skripsi ini terdiri dari 5 (lima) bab sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN memuat latar belakang serta motivasi dari penyusunan
skripsi / tugas akhir ini, serta permasalahan penelitian yang ada. Perumusan masalah,
tujuan penelitian, dan manfaat penelitian juga terdapat di bab ini.
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA memuat dasar-dasar teori yang menjadi landasan
dalam penelitian ini. Adapun teori yang dibahas dalam tinjauan pustaka antara lain,
sistem monitoring, besaran listrik, perangkat IoT, pengukuran, dan galat pengukuran.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN memuat waktu dan tempat penelitian,
tahapan penelitian secara umum, dan tahapan penelitian secara terperinci.
BAB IV PEMBAHASAN memuat rancangan dari analisis dari hasil pengujian.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN memuat kesimpulan dari kegiatan yang
dilakukan pada penelitian ini. Saran-saran mengenai perbaikan dan pengembangan
lebih lanjut juga terdapat di bab ini.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Monitoring via Internet
Konsep sistem monitoring via internet memungkinkan pengguna untuk
menghubungkan, mengkontrol, dan memantau sistem secara langsung melalui
internet. Pemantauan harus memberikan informasi yang diperlukan oleh pengguna,
informasi harus kompak dengan konsep SMART (Specific, Measurable, Attainable,
Relevant, Time-bound) spesifik, terukur, dapat diperoleh, relevan, dalam rentang
waktu [2].
Banyak yang memanfaatkan realtime monitoring ini secara wireline seperti LCD
dan tidak sedikit pula yang memanfaatkan nya secara wireless seperti bluetooth, text
message, dan juga web.
IoT dapat digambarkan sebagai koneksi dari perangkat seperti ponsel pintar,
komputer pribadi, sensor, dan aktuator melalui jaringan internet, perangkat yang
terhubung bisa menghasilkan informasi yang dapat digunakan oleh manusia atau
sistem lainnya.
2.2 Perangkat IoT (Arduino UNO)
Perangkat IoT yang digunakan pada penelitian tugas akhir ini ialah Arduino UNO
yang dimanfaatkan sebagai mikrokontroler. Pengolahan data Arduino UNO yang
6
diberikan sensor tegangan dan sensor arus dikirimkan ke server dengan bantuan
perangkat tambahan yang bernama Ethernet Shield.
Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada
ATMega328. Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input / output (6 di antaranya
dapat digunakan sebagai PWM), 6 input analog, sebuah osilator kristal 16 MHz,
sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuah tombol
reset. Arduino UNO memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang
mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah komputer dengan sebuah
kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan
baterai untuk memulai [3]. Berikut gambar 2.1 ialah merupakan gambar Arduino
UNO yang digunakan :
Arduino UNO memiliki fitur – fitur sebagai berikut:
• Pinout 1.0: ditambah pin SDA dan SCL yang dekat dengan pin AREF dan
dua pin baru lainnya yang diletakkan dekat dengan pin RESET, IOREF yang
memungkinkan shield untuk menyesuaikan tegangan yang disediakan dari
board.
• Sitkuit RESET yang lebih kuat.
Gambar 2.1 : Arduino UNO
7
• ATMega 16U2 menggantikan 8U2.
• Ethernet Shield.
Arduino Ethernet adalah prototype tambahan yang terpampang sebagai perisai yang
menghubungkan Arduino ke jaringan internet dalam hitungan menit. Dengan
menyatukan plug modul ini ke papan Arduino, dan hubungkan ke jaringan dengan
kabel Local Area Network dengan mengikuti petunjuk sederhana untuk memulai
mengendalikannya melalui internet. Setiap elemen dari platform hardware, software
dan dokumentasi tersedia secara bebas dan open source dengan klasifikasi sebagai
berikut : [3].
• Membutuhkan papan Arduino
• 5 V tegangan operasi
• Ethernet Controller : W5100 dengan internal yang 16K penyangga
• Kecepatan koneksi : 10 / 100 Mbps
• Koneksi dengan Arduino pada port SPI
Ethernet shield terlihat dalam gambar 2.2 di bawah ini :
Gambar 2.2 : Ethernet Shield
8
2.3 Besaran Listrik
Hal penting untuk diketahui dari beberapa besaran listrik diantaranya adalah arus,
tegangan dan daya.
2.3.1 Arus
Listrik ada di alam disebabkan adanya muatan listrik, pergerakan muatan
menimbulkan arus listrik, coulomb adalah satuan yang menyatakan muatan, tujuan
dari sebuah rangkaian listrik adalah memindahkan muatan sepanjang lintasan yang
diinginkan. Definisi arus itu sendiri adalah laju perubahan muatan persatuan waktu
yang diukur dalam satuan ampere (A). Arus listrik dapat dirumuskan dengan
persamaan berikut [4]:
𝐈 = 𝐝𝐐
𝐝𝐭 (2 − 1)
Dimana : I = Arus listrik dalam satuan ampere (A)
Q = Muatan listrik dalam satuan coulomb (C)
t = Waktu dalam satuan detik (s)
2.3.2 Tegangan
Tegangan listrik adalah besarnya beda energi potensial antara dua buah titik yang
diukur dalam satuan volt (V). Tegangan dapat juga diartikan sebagai joule per
coulomb. Tegangan didefinisikan sebagai kerja yang diperukan untuk memindahkan
satu unit muatan dari satu terminal ke terminal yang lain [4]:
𝐕 = 𝐝𝐖
𝐝𝐐 (2 − 2)
9
Dimana : V = Tegangan dalam satuan volt (V)
W = Energi dalam satuan joule (J)
Q = Muatan dalam satuan coulomb (C)
2.3.3 Daya dan Faktor Daya
Laju energi yang diserap ataupun yang dikirim disebut daya, sedangkan daya listrik
adalah banyaknya energi listrik yang mengalir setiap detik atau joule per second
yang diukur dalam satuan watt (W). Daya listrik dirumuskan dengan persamaan
berikut [4]:
𝐖 = 𝐏. 𝐭 (2 − 3)
𝐏 = 𝐝𝐖
𝐝𝐭 (2 − 4)
Dimana : P = Daya dalam satuan watt (W)
W = Energi dalam satuan joule (J)
t = Waktu dalam satuan detik (s)
Energi listrik didefinisikan sebagai laju penggunaan daya listrik dikalikan dengan
selama waktu tersebut [5]. Satuan SI untuk energi listrik adalah Joule (J), namun
dalam kehidupan sehari-hari lebih dikenal dengan kiloWatthour (kWh) [6].
Pada sebuah rangkaian listrik, hubungan antara arus dan tegangan dijelaskan dengan
hukum ohm dimana arus berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik
dengan hambatan. Hambatan yang dimaksud adalah hambatan pada rangkaian yang
10
dapat menghalangi aliran arus. Hambatan dinotasikan dengan R dan diukur dalam
satuan ohm (Ω) [6].
𝐈 = 𝐕
𝐑 (2 − 5)
𝐑 = 𝐕
𝐈 (2 − 6)
𝐕 = 𝐈 𝐑 (2 − 7)
Dimana : I = Arus dalam satuan ampere (A)
V = Tegangan dalam satuan volt (V)
R = Hambatan (resistance) dalam satuan ohm (Ω)
Selanjutnya hubungan arus, tegangan dan daya dijelaskan dengan persamaan berikut
𝐏 = 𝐝𝐖
𝐝𝐭 (2 − 8)
𝐏 = 𝐈 𝐕 (2 − 9)
𝐏 = 𝐈𝟐𝐑 (2 − 10)
𝐕 = 𝐏
𝐈 (2 − 11)
Pada jaringan listrik AC dengan bentuk gelombang sinusoidal dikenal beberapa jenis
bentuk daya, diantaranya adalah daya kompleks, daya aktif dan daya reaktif [4].
Perkalian tegangan V dengan arus I* dalam kedua besaran ini dalam bentuk
kompleks adalah VI* yang dinamakan daya kompleks dengan simbol S, dalam
satuan Volt Ampere (VA). Daya aktif atau daya nyata dirumuskan dengan S cos θ
atau VI* cos θ dengan simbol P, dalam satuan Watt (W). Sedangkan daya reaktif
11
atau daya khayal dirumuskan dengan S sin θ atau VI* sin θ dengan simbol Q, dalam
satuan Volt Ampere Reaktif (VAR) [7].
Hubungan antara ketiga jenis daya diatas dapat dijelaskan dengan sketsa segitiga
daya seperti ditunjukkan pada gambar 2.3 berikut:
(a) Bersifat induktif.
(b) Bersifat kapasitif.
Komponen-komponen segitiga daya dapat dituliskan sebagai berikut:
Daya aktif : P = VI* cos θ (W) (2-12)
Daya reaktif : Q = VI* sin θ (VAR) (2-13)
Daya kompleks : S = VI* (VA) (2-14)
Gambar 2.3 : Segitiga Daya
12
Faktor daya : p.f = cos θ (2-15)
Sudut fasa θ muncul akibat adanya selisih fasa antara fasa tegangan dan fasa arus,
jika rangkaian bersifat induktif maka fasa arus akan tertinggal dari fasa tegangan,
jika rangkaian bersifat kapasitif maka fasa arus akan mendahului fasa tegangan,
sedangkan jika rangkaian bersifat resistif maka arus akan sefasa dengan tegangan
sehingga sudut fasa θ = 0. Dengan adanya sudut fasa θ maka akan muncul sebuah
besaran yang disebut Faktor daya atau power factor (p.f) yang merupakan nilai
cosinus dari besar sudut fasa θ. Faktor daya pf sering digunakan sebagai indikator
baik atau buruknya pasokan daya pada sebuah sistem. Nilai pf tidak akan lebih besar
dari satu (1), jika nilai pf semakin mendekati 1 maka akan semakin baik bagi sistem
[7].
2.4 Pengukuran tegangan AC
Untuk melakukan pengukuran tegangan tinggi AC, metode yang digunakan adalah
dengan cara menurunkan tegangan tinggi ke tegangan rendah. Metode ini yang
digunakan dalam pembuatan alat ukur tegangan atau voltmeter. Untuk menurunkan
tegangan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan menggunakan rangkaian
pembagi tegangan atau yang kedua dengan menggunakan transformator step down[6].
Transformator merupakan suatu peralatan listrik elektromagnetik statis yang
berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari suatu rangkaian listrik
ke rangkaian listrik lainnya, dengan frekuensi yang sama dan perbandingan
transformasi tertentu melalui suatu gandengan magnet dan bekerja berdasarkan
prinsip induksi elektromagnetik, dimana perbandingan tegangan antara sisi primer
13
dan sisi sekunder berbanding lurus dengan perbandingan jumlah lilitan dan
berbanding terbalik dengan perbandingan arusnya [6].
Transformator terdiri atas dua buah kumparan (primer dan sekunder) yang bersifat
induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektris namun berhubungan secara
magnetis. Apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-
balik maka fluks bolak-balik akan muncul di dalam inti yang dilaminasi. Akibat
adanya fluks di kumparan primer maka di kumparan primer terjadi induksi (self
induction) dan terjadi pula induksi di kumparan sekunder karena pengaruh induksi
dari kumparan primer atau disebut sebagai induksi bersama (mutual induction) yang
menyebabkan timbulnya fluks magnet di kumparan sekunder, maka mengalirlah arus
sekunder jika rangkaian sekunder di bebani [6].
Transformator step-up (Ns > Np) Transformator step-down (Ns < Np)
Secara umum, Transformator dibedakan menjadi dua jenis, yaitu Transformator step-
up dan Transformator step-down seperti skema yang dijelaskan pada gambar 2.4 di
atas. Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder
lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan.
Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik
tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam
Gambar 2.4 : Skema Transformator
14
transmisi jarak jauh. Sedangkan Transformator step-down memiliki lilitan sekunder
lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan [7].
Rumus tegangan pada transformator adalah sebagai berikut :
𝑽𝒐 =𝑽𝒊 . 𝑵𝒐
𝑵𝒊 (2 − 16)
Dimana : Vo = Tegangan Output (V)
Vi = Tegangan Input (V)
No = Jumlah lilitan output (lilitan skunder)
Ni = Jumlah lilitan input (lilitan primer)
Prinsip kerja ini menjadi dasar kerja transformator, yang berguna untuk meneruskan
daya listrik setelah tegangannya diubah sesuai dengan keperluan pemakaian. Fluks
yang memegang peranan penting untuk menyampaikan daya dari belitan primer ke
belitan sekunder harus dibangkitkan dengan pertolongan sumber daya tersebut. Jadi
dari sumber daya harus ada arus magnetis ( 𝑖1 ) melalui belitan primer yang
membangkitkan g.g.m cukup untuk menimbulkan fluks magnet [8].
𝒇𝒍𝒖𝒌𝒔 =𝑵𝟏𝒊𝟏
Ɵ𝒎 (2 − 17)
Dimana Ɵ𝒎 menyatakan tahanan edaran magnetis inti besi. Fluks yang dibangkitkan
belitan primer juga dicakup seluruhnya oleh belitan sekunder, jika tidak ada
kebocoran pada inti besi, maka frekuensi tegangan sekunder adalah sama dengan
frekuensi tegangan primer. Sisi sekunder dihubungkan beban Z dan arus sekunder 𝑖2
15
akan mengalir pada beban Z tersebut melalui lilitan 𝑁2dengan fluks magnet yang
besarnya
𝒇𝒍𝒖𝒌𝒔 =𝑵𝟐𝒊𝟐
Ɵ𝒎 (2 − 18)
Dari persamaan (2 – 17) dan (2 – 18) dapat disimpulkan bahwa
𝒊𝟏
𝒊𝟐 =
𝒘𝟐
𝒘𝟏 (2 − 19)
Jadi apabila sebuah transformator tegangan primer direndahkan, maka arus sekunder
akan lebih besar daripada arus primer [8].
Transformator yang baik untuk digunakan sebagai sensor tegangan adalah
transformator yang memiliki sifat linieritas yang baik, artinya tegangan output dari
transformator akan naik ataupun turun sesuai dengan naik atau turunnya tegangan
input dari tranformator tersebut. Untuk menentukan tingkat linieritas trafo dapat
dilakukan dengan mencari koefisien korelasi antara tegangan output dan tegangan
input transformator. Koefisien korelasi merupakan angka yang menunjukkan tinggi
atau rendahnya hubungan antara dua buah variabel atau lebih [8].
Menurut Goilford, klasifikasi koefisien korelasi tanpa memperhatikan tanda positif
dan negatif ditunjukkan pada table 2.1 berikut:
16
Tabel 2.1 : Klasifikasi koefisien korelasi[14]
Koefisien Korelasi Tingkat Hubungan
0,00 sd 0,20 Tidak ada korelasi
0,21 sd 0,40 Rendah atau kurang
0,41 sd 0,70 Cukup
0,71 sd 0,90 Tinggi
0,91 sd 1,00 Sangat tinggi (sempurna)
2.5 Pengukuran Arus AC
Pada dasarnya pengukuran arus membutuhkan resistor shunt yaitu resistor yang
dihubungkan secara seri pada beban dan megubah arus menjadi tegangan. Tegangan
tersebut biasanya di umpankan ke current transformer terlebih dahulu sebelum
masuk kerangkaian pengkondisi sinyal. YHDC transformator saat ini diproduksi oleh
Beijing YaoHuaDechang Electronics Co, Ltd dan diperhitungkan oleh Seed Studio
dari Shenzhen, Cina sebagai Non-invasif AC sensor arus (100A max).
Sensor arus SCT-013-000 (seperti pada gambar 2.5) memiliki keluaran arus dengan
ratio 100A : 50mA untuk mendapatkan keluaran dengan nilai tegangan perlu
ditambahkan resistor yang dipasang secara paralel pada keluaran rangkaian sensor
arus berikut ini akan dijelaskan mencari nilai resistor yang ideal untuk rangkaian ini:
1.) Menentukan rentang nilai ukur yang akan dibaca oleh sensor
2.) Menentukan nilai maksimum arus yang mengalir pada kumparan primer sensor
3.) Menentukan arus maksimum yang mengalir pada kumparan sekunder sensor
4.) Memaksimalkan resolusi pengukuran tegangan, nilai resistor yang dipasangkan
harus menghasilkan nilai tegangan referensi pada mikrokontroler (0V – 5V)
5.) Mengitung nilai resistor ideal menggunakan Hukum Ohm
17
Gambar 2.5 : Sensor Arus YHDC SCT013
2.6 Kesalahan Dalam Pengukuran (Galat)
Dalam melakukan pengukuran hal yang cukup sulit adalah mengetahui apakah nilai
hasil pengukuran merupakan nilai yang benar, karena setiap pengukuran yang
menggunakan alat ukur hanya dapat menghasilkan nilai perkiraan. Dengan demikian
dalam merancang sebuah alat ukur harus ada nilai pembanding yang bisa didapat dari
hasil perhitungan atau dari hasil pengukuran menggunakan alat ukur yang telah
diakui kemampuannya. Nilai pembanding tersebut digunakan untuk mengetahui
besar kesalahan dalam pengukuran, sehingga dapat diketahui tingkat ketelitian alat
ukur yang dibuat yang selanjutnya akan menentukan kualitas dari alat ukur tersebut.
Klasifikasi alat ukur listrik menurut Standar IEC No. 13B-23 menspesifikasikan
bahwa ketelitian alat ukur dibagi menjadi 8 kelas yaitu : 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5;
2,5; dan 5. Kelas-kelas tersebut artinya bahwa besarnya kesalahan alat ukur masing-
masing adalah ±0,05%, ±0,1%, ±0,2%, ±0,5, ±1,0%, ±1,5%, ±2,5%, dan ±5%. Dari 8
kelas alat ukur tersebut digolongkan menjadi 4 golongan sesuai dengan daerah
pemakaiannya, yaitu :
18
1) Golongan dari kelas 0,05, 0,1 dan 0,2 termasuk alat ukur presisi yang
tertinggi, biasa digunakan pada laboratorium yang standar.
2) Golongan dari kelas 0,5 memiliki ketelitian dan tingkat presisi berikutnya
dari 0,2. Alat ukur ini biasa digunakan pada pengukuran-pengukuran presisi.
Alat ukur ini biasanya portabel.
3) Golongan dari kelas 1,0 memiliki ketelitian dan tingkat presisi yang lebih
rendah dari alat ukur kelas 0,5. Alat ini biasa digunakan pada alat-alat ukur
portabel yang kecil atau alat ukur yang digunakan pada panel.
4) Golongan dari kelas 1,5, 2,5 dan 5. Alat ukur ini biasa digunakan pada panel-
panel yang tidak begitu memperhatikan presisi dan ketelitian.
Ada beberapa cara dalam menentukan kesalahan, namun yang umum digunakan
adalah dengan menentukan persentasi kesalahan (percent of error) menggunakan
persamaan berikut :
persen galat =|nilai pengukuran − nilai pembanding|
nilai pembanding x 100% (2 − 20)
2.7 Penelitian Terdahulu
Berikut penelitian sebelumnya digunakan sebagai acuan adalah
a. Smart Monitoring of Electrical Quantities Based on Single Board
Computer BCM2835 (Dikpride Despa, Ady Kurniawan, M. Komarudin,
Mardiana, Gigih F N, 2015).Studi ini membuat perangkat prototype yang
dapat memantau jumlah listrik. Namun, proses pengukuran diharuskan
19
memotong atau memutus kawat pada panel yang berisiko timbulnya
kerusakan baik pada prototype maupun sistem instalasi yang terpasang. Oleh
karena itu, penelitian ini dikembangkan lebih lanjut dengan menggunakan
sensor yang dapat melakukan pengukuran tanpa harus memotong daya dari
panel distribusi sehingga tidak akan merusak peralatan. Sensor arus ACS
sebagai sensor arus, Transformator step-down sebagai sensor tegangan, KWh
meter sebagai sensor konsumsi energinya, dan ADC sebagai perubah nilai
analog menjadi nilai digitalnya. Terdapat kelemahan pada penelitian ini
dengan penggunaan sensor arus ACS yang diharuskan untuk memutus kawat
fasa agar dapat terbaca nilai arusnya, hal ini berbahaya dari sisi keamaanan
nya baik dari operator, peralatan listrik, protorype, maupun pada sistem.
Tentu mengganggu jika harus melakukan pemutusan, kelemahan lain ialah
pada BCM2835 yang belum memiliki pasilitas ADC, diperlukan ADC
eksternal agar data sensor bisa diterima oleh BCM2835 tersebut namun
BCM2835 telah memiliki fasilitas ethernet sebagai komunikasi datanya [9].
b. Rancang Bangun Sistem Monitoring Sambungan Internet Universitas
Lampung Berbasis Mini Single Board Computer BCM2835 (Gigih Forda
Nama, Hery Dian Septama, Lukmanul Hakim, dan Muhamad Komarudin,
2013). Pada studi membangun sistem pemantauan suhu dan pemutusan
sambungan listrik [10].
c. Application of Phasor and Node Voltage Measurements to Monitoring
Power Flow Stability (Qing Liu, Dikpride Despa, YasUNOri Mitani,
2012).Pada studi ini menjelaskan bagaimana pemantauan online dari sistem
tenaga dengan menggunakan sampel data yang direkam pada PMU
20
ditempatkan di berbagai lokasi dengan frekuensi yang sama. Studi kontribusi
untuk memantau kestabilan tegangan dan frekuensi sistem tenaga. Penelitian
awal pada desain sistem monitoring ini menggunakan BCM2835 Single
Board Computer [11].
d. Rancang Bangun Pengatur Suhu ruangan Tanaman Jamur Tiram
Menggunakan Mikrokontroler Atmega16 (Muhammad Arif, Dikpride
Despa, 2012). Pada studi ini membahas pemantauan tegangan, arus dan daya
dengan menggunakan mikrokontroler Atmega 16 sebagai sistem kontrol [12].
e. Electricity, Temperature, and Network Utilization Monitoring at
Lampung University Data Centre Using Low Cost Low Power Single
Board Mini Computer (Gigih F N, M Komarudin, Hanang P, Mardiana, and
Hery D S, 2014). Untuk mendapatkan nilai konsumsi energi, hanya
digunakan sensor arus, dan memproses data mikrokontroler digunakan dan
selanjutnya juga belum ada penelitian sebelumnya pada sambungan listrik
dan memonitor suhu hasil monitoring data disimpan dalam database MySQL
dan dapat dilihat di web dalam bentuk grafik [13].
21
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan di Laboratorium Terpadu Jurusan Teknik Elektro Unila. Waktu
penelitian dimulai dari bulan Maret 2016 sampai dengan bulan Januari 2017.
3.2 Tahapan Penelitian
Konsep metodologi penelitian yang dilakukan adalah melakukan pendekatan solusi
berbasis tujuan (Studi literatur), identifikasi masalah dan motivasi, penentuan fokus
dari penelitian, perancangan dan pengembangan solusi, pembuatan simulasi,
pengujian, pembahasan, pengambilan kesimpulan. Pendekatan ini menggunakan
konsep yang diperkenalkan oleh Ken Peffers, Tuure Tuunanen, Marcus A.
Rothenberger, dan Samir Chatterjee pada jurnal berjudul “A Design Science
Research Methodology for Information Systems Research”. Bagan alir dapat dilihat
pada gambar 3.1 tentang konsep metode Design Science Research (DSR).
22
Gambar 3.1 : Blok Diagram Konsep Metodologi Penelitian untuk DSR
Berdasarkan konsep tersebut, metode penelitian yang disesuaikan dengan penelitian
yang dilakukan memiliki tahapan studi literatur, identifikasi masalah dan motivasi,
penentuan fokus dari penelitian, perancangan dan pembuatan, demonstrasi,
Pengujian, Analisis, dan Pelaporan hasil penelitian [14].
Penjabaran metode yang digunakan berdasarkan tahapan penelitian adalah sebagai
berikut:
1. Studi Literatur
Studi dilakukan terhadap jurnal penelitian internasional, skripsi dan disertasi
nasional dan internasional, dan buku-buku teori pendukung nasional dan
internasional. Peneliti melakukan analisis dari literatur yang didapatkan.
Studi literatur
Identifiksi masalah dan motivasi
Penentuan fokus dari penelitian
Perancangan dan pembuatan
Demonstrasi
Pengujian
Analisis
Pelaporan hasil penelitian
23
2. Identifikasi Masalah dan Motivasi
Dilakukan identifikasi masalah yang ada, terutama pada prototype monitoring
yang pernah dibangun oleh peneliti sebelumnya. Dilakukan kajian untuk
memahami prototype monitoring dari alat dan bahan, serta menentukan
motivasi berdasarkan hasil dari studi literatur.
3. Penentuan Fokus dari Penelitian
Penentuan fokus ditentukan berdasarkan hasil identifikasi masalah dan
motivasi yang mendorong dilakukannya penelitian. Pembuatan proposal
dilakukan sebagai pedoman dalam melakukan penelitian.
4. Perancangan dan Pembuatan Perangkat Keras dan Perangkat Lunak
Perancangan dan pembuatan solusi berdasarkan fokus dari penelitian
dikerjakan dengan metode pengembangan prototype. Untuk menunjang
sistem monitoring ini digunakan mikroprosesor Arduino UNO sebagai
aplikasi penunjang konsep IoT sekaligus sebagai pengendali, pengolah, dan
pengirim data. Arduino UNO adalah pengendali mikro single-board yang
bersifat open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk
memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardware
memiliki prosesor AtmelAVR, dan software memiliki bahasa pemrograman
sendiri, dan menggunakan ATMEGA328 sebagai Mikrokontrolernya,
memiliki 14 pin I/O digital dan 6 pin input analog. Untuk pemograman,
cukup menggunakan koneksi USB type A to To type B[3]. Sama seperti yang
digunakan pada USB printer. Untuk mengkoneksikan Arduino UNO ke
jaringan internet, perlu ditambahkan perangkat tambahan yang bernama
24
Ethernet Shield yang dikhususkan untuk Arduino itu sendiri. Berikut pada
gambar 3.2 ialah diagram pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak
penelitian tugas akhir ini :
5. Demonstrasi
Berdasarkan rancangan solusi yang dibuat, demonstrasi dibangun dengan
tujuan menguji prototype yang dibuat untuk melihat kesesuaian rancangan
dengan harapan yang ingin dicapai.
6. Pengujian
Setelah rancangan dan demonstrasi/simulasi didapatkan, pengujian terhadap
prototype dilakukan untuk dievaluasi sekaligus menilai pencapaian tujuan.
Pengujian prototype yang dilakukan pada panel listrik tiga fasa yang ada di
Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas Lampung untuk
Gambar 3.2 : Diagram Pembuatan Perangkat Keras dan
Perangkat Lunak
TIdak Tidak
Mulai
Pembuatan perangkat
keras
Perangkat keras bekerja
Pembuatan program
Program bekerja
Pengujian sistem
Mulai
Pengujian sistem Ya
Ya
25
memonitor besaran listrik pada panel listrik tersebut. Besaran yang dimonitor
antara lain: arus, tegangan, faktor daya, dan daya. Berikut pada gambar 3.3
adalah diagram pengujian sistem:
7. Analisis
Analisis dilakukan terhadap hasil pengujian yang didapatkan. Analisis
bertujuan memberikan gambaran kondisi prototype dan masukan mengenai
arah pengembangan lebih lanjut.
8. Pelaporan Temuan Penelitian
Laporan temuan penelitian berdasarkan data dan hasil analisis yang ada
dibuat dan dilaporkan sebagai skripsi / tugas akhir pada Universitas
Lampung.
Ya
Tidak
Sistem bekerja
Selesai
Pengujian sistem
Pembuatan perangkat
keras dan program
Studi Literatur
Mulai
Gambar 3.3 : Diagram Pengujian
Sistem
3.3 Blok Diagram Sistem
Adapun blok diagram sistem untuk memperjelas penelitian tugas akhir ini dijelaskan
pada gambar 3.4 sebagai berikut:
Gambar 3.4 : Diagram Sistem
Terlihat pada gambar 3.4 diagram sistem di atas, keluaran dari sensor arus dan
tegangan arus ialah rangkaian pengkondisian sinyal. Rangkaian ini berfungsi untuk
mempersiapkan informasi sensor menuju Arduino sesuai dengan masukan Arduino
yang besarnya 0 –5 volt untuk proses ADC (Analog to Digital Converter) di dalam
Arduino itu sendiri. Sedangkan komunikasi antara Arduino dengan web ialah
ethernet shield yang memanfaatkan konektor RJ45.
3.4 Perancangan Sistem
Perancangan sistem pada penelitian ini meliputi:
a. Sensor tegangan
Suatu alat yang berfungsi untuk membaca tegangan yang bekerja pada
tegangan AC 220 volt. Sensor tegangan yang digunakan ialah
transformator step-down.
fasa 1, 2 ,3sensor arus &
sensor tegangan
rangkaian pengkondisian
sinyalArduino UNO ethernet shield
sistem monitoring
26
27
b. Sensor arus
Suatu komponen yang berfungsi untuk membaca arus pada beban, sensor
arus yang digunakan pada prototype sistem yang akan dirancang ini
menggunakan YHDC SCT013.
c. Rangkaian pengkondisian sinyal.
Tujuan utama rangkaian pengkondisian sinyal ialah untuk kondisi keluaran
sensor tegangan memenuhi syarat masukan ke analog Arduino. Tegangan
positif antara 0 volt dan tegangan referensi ADC 5 volt. Rangkaian
pengkondisian sinyal harus dapat mengubah keluaran sensor ke gelombang
puncak positif 5 volt dan puncak negatif 0 volt. Untuk itu perlu adanya
penambahan sebuah offset hingga skala bawah tidak bernilai negatif.
Gelombang dapat diperkecil dengan menggunakan pembagi tegangan pada
keluaran sensor dan offset dapat ditambahkan dengan menggunakan
sumber tegangan yang diperoleh dari pembagi tegangan dari Arduino ini.
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 3-4, rangkaian
pengkondisian sinyal ini menentukan nilai sample yang diterima Arduino
agar sesuai dengan ADC.
28
Gambar 3.5 : Diagram Sirkuit dan Bentuk Gelombang Tegangan [15]
Gambar 3.5 menunjukan diagram sirkuit dan bentuk gelombang arus,
dimana resistor R1 dan R2 membentuk pembagi tegangan yang skala
bawah tegangan AC keluaran sensor tegangan. Resistor R3 dan R4
memberikan tegangan bias. Kapasitor C1 menyediakan menyediakan jalur
impedansi rendah ke tanah untuk sinyal AC dengan nilai kisaran kapasitor
1 uF dan 10 uF akan mencukupi.
Untuk menghubungkan sensor arus ke Arduino, sinyal keluaran dari
sensor arus perlu dikondisikan hingga memenuhi persyaratan masukan dari
input analog Arduino, yaitu tegangan positif 0 volt dan tegangan referensi
ADC 5 volt.
29
Gambar 3.6 : Diagram Sirkuit dan Bentuk Gelombang Arus [16]
d. Sistem monitoring
Hasil pembacaan dari sensor diolah Arduino UNO. Selanjutnya, data dari
Arduino UNO dikirimkan ke sebuah server yang berfungsi untuk
menyimpan data. Penyimpan data yang berupa database dapat dipantau
secara langsung dalam bentuk grafik pada halaman web. Untuk
mendukung prototype sistem ini, Ethernet Shield dan kabel LAN adalah
perangkat yang dibutuhkan.
62
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
Adapun simpulan dan saran yang didapat dari penelitian ini ialah
5.1 Simpulan
Simpulan yang didapatkan pada penelitian ini ialah sebagai berikut:
1. Prototype sistem realtime monitoring besaran listrik menggunakan teknologi
IoT telah terbentuk dan telah melewati tahapan pengujian dengan baik.
2. Dari data hasil pengujian sensor diketahui bahwa prototype termasuk dalam
golongan alat ukur kelas 1,5; 2,5; dan 5 yang biasa digunakan pada panel –
panel yang tidak begitu memperhatikan presisi dan ketelitian.
3. Dari data hasil pengujian sistem pada panel utama Laboratorium Terpadu
Teknik Elektro Unila nilai tegangan, arus, daya, dan faktor daya memiliki
nilai galat < 10 %. Hal ini menunjukkan Prototype real-time monitoring
memenuhi standar dan baik digunakan pada panel listrik.
4. Dari hasil monitoring besaran listrik pada panel utama listrik Laboratorium
Terpadu Teknik Elektro Unila pada tanggal 1 Januari 2017 pukul 12:57:48
hingga 8 Januari 2017 pukul 12:57:42 diperoleh hasil bahwa daya terbesar
diketahui terjadi pada fasa 1 tanggal 4 Januari pukul 21:33:42 WIB, pada fasa
63
2 tanggal 6 Januari pukul 16:54:47 WIB, dan pada fasa 3 pada 4 Januari
pukul 08:12:42WIB.
5.2 Saran
Agar monitoring besaran listrik dapat dikembangkan lebih baik lagi, terdapat
beberapa saran sebagai berikut :
1. Perlu dilakukan penelitian terpisah untuk mendapatkan nilai faktor daya agar
data yang ditampilkan mendekati seperti yang ditunjukkan alat ukur.
2. Perlu dilakukan penggantian sensor tegangan dengan pembagi tegangan atau
reduksi rangkaian resitor untuk meminimalisir harmonisa gelombang output.
3. Untuk tampilan web, perlu ditambahkan security dan sistem warning agar
dapat mengingatkan operator maupun teknisi.
4. Prototype realtime monitoring ini bisa digabung dengan penelitian sistem
kontrol jarak jauh.
64
DAFTAR PUSTAKA
[1] G. Korteum, F. kawsar, D. Fitton dan V. Sundramoorthy, Smart objects as
building blocks for the internet of things. Internet Computing, New York: IEEE,
2012 .
[2] Z. Pei, L. Fangxing dan B. Navin , Next-Generation Monitoring, Analysis, and
Control for the Future Smart Control Center, IEEE, .
[3] M. McRoberts, Beginning Arduino, New York: Technology in Action, 2010 .
[4] R. J. Fowler, Electricity Principle & Applications, New York: McGraw-Hill,
2008 .
[5] D. Permata, Analisis Rangkaian Elektrik, Bandar Lampung: Universitas
Lampung, 2011 .
[6] W. H. Hayt dan K. Jack E, Rangkaian Listrik, Jakarta: Erlangga, 1999 .
[7] Cekdin, Cekmas dan T. Barlian, Rangkaian Listrik, Jakarta: ANDI, 2013 .
[8] R. M. A, Pengantar Umum Elektronik, Jakarta: P.T. Dian Rakyat, 1986 .
[9] Dikpride Despa, Ady Kurniawan, M. Komarudin, Mardiana, Gigih F N, Smart
Monitoring of Electrical Quantities Based on Single Board Computer
BCM2835, Bandar Lampung, 2015 .
[10] Gigih Forda Nama, Hery Dian Septama, Lukmanul Hakim, dan Muhamad
Komarudin, Rancang Bangun Sistem Monitoring Sambungan Internet
Universitas Lampung Berbasis Mini Single Board Computer Bcm2835, Bandar
Lampung, 2013 .
65
[11] Qing Liu, Dikpride Despa, YasUNOri Mitani, “Application of Phasor and Node
Voltage Measurements to Monitoring Power Flow Stability,” International
Journal on Electrical Engineering and Informatics, vol. Vol. 4, no. Printed
ISSN 2085-6830/Online e-ISSN 2087-5886, p. Number 3, 2012 .
[12] Muhammad Arif, Dikpride Despa, et.al, “Rancang Bangun Pengatur Suhu
ruangan Tanaman Jamur Tiram Menggunakan Mikrokontroller Atmega16,”
Jurnal Ilmiah Teknik Pertanian (TekTan), vol. Vol 4, 2012 .
[13] Gigih F N, M Komarudin, Hanang P, Mardiana, and Hery D S, Electricity,
Temperature, and Network Utilization Monitoring at Lampung University Data
Centre Using Low Cost Low Power Single Board Mini Computer, Bandar
Lampung, 2014 .
[14] B. Susetyo, Statistika untuk Analisis Data Penelitian, Bandung: PT Refika
Aditama, 2012 .
[15] OpenEnnergyMonitor, “Measuring AC Voltage with an AC to AC power
adapter,” 27 April 2010. [Online]. Available:
https://openenergymonitor.org/emon/buildingblocks/measuring-voltage-with-
an-acac-power-adapter. [Diakses 28 Juni 2016].
[16] OpenEnergyMonitor, “CT sensors - Interfacing with an Arduino,” 27 April
2010. [Online]. Available:
https://openenergymonitor.org/emon/buildingblocks/ct-sensors-interface.
[Diakses 28 Juni 2016].
[17] OpenEnergyMonitor, “How to build an Arduino energy monitor - measuring
mains voltage and current,” 27 April 2010. [Online]. Available:
https://openenergymonitor.org/emon/buildingblocks/measuring-voltage-with-
an-acac-power-adapter. [Diakses 28 Juni 2016].