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].