Anggita Dwi Prasetya Skripsi D4 Teknik Elektromedik [PDF]

Citation preview

RANCANG BANGUN MONITORING PENGGUNAAN DAYA LISTRIK RUMAH SAKIT BERBASIS ANDROID



SKRIPSI



ANGGITA DWI PRASETYA 1083171004



PROGRAM STUDI D-IV TEKNIK ELEKTROMEDIK FAKULTAS KESEHATAN UNIVERSITAS MH THAMRIN JAKARTA 2019



I



II



RANCANG BANGUN MONITORING PENGGUNAAN DAYA LISTRIK RUMAH SAKIT BERBASIS ANDROID



SKRIPSI Disajikan sebagai salah satu syarat memperoleh gelar STr.Tem (Sarjana Terapan Teknik Elektromedik)



ANGGITA DWI PRASETYA 1083171004



PROGRAM STUDI D-IV TEKNIK ELEKTROMEDIK FAKULTAS KESEHATAN UNIVERSITAS MH THAMRIN JAKARTA 2019



PERNYATAAN ORISINALITAS Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama



: Anggita Dwi Prasetya



Nim



: 1083171004



Program Studi



: D-IV Teknik Elektromedik



Dengan ini menyatakan bahwa Skripsi/Karya Tulis Ilmiah yang saya buat dengan judul Rancang Bangun Monitoring Penggunaan Daya Listrik Rumah Sakit Berbasis Android adalah hasil karya saya sendiri dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar. Apabila suatu saat nanti saya terbukti melakukan tindakan plagiat, maka saya akan menerima sanksi yang telah ditetapkan. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarbenarnya.



Jakarta, 26 September 2019



(Anggita Dwi Prasetya)



LEMBAR PERSETUJUAN Skripsi ini telah diperiksa dan disetujui oleh pembimbing untuk dipertahankan dihadapan tim penguji Skripsi Program Studi D-IV Teknik Elektromedik Fakultas Kesehatan Universitas MH Thamrin. RANCANG BANGUN MONITORING PENGGUNAAN DAYA LISTRIK RUMAH SAKIT BERBASIS ANDROID Jakarta, 26 September 2019 Menyetujui, Pembimbing I



Pembimbing II



Mulyatno, S.Kom, M.M NIDN. 8851450017



Diyah Chadaryanti, S.SiT., M. Kes NIDN. 0319107305



Mengetahui, Ketua Program Studi D-IV Teknik Elektromedik Fakultas Kesehatan Universitas MH Thamrin



Mulyatno, S.Kom, M.M NIDN. 8851450017



LEMBAR PENGESAHAN Skripsi ini diajukan oleh : Nama



: Anggita Dwi Prasetya



NIM



: 1083171004



Program Studi



: D-IV Teknik Elektromedik



Fakultas



: Fakultas Kesehatan Universitas MH Thamrin



Judul Skripsi



: Rancang Bangun Monitoring Penggunaan Daya Listrik Rumah Sakit Berbasis Android



Skripsi ini telah berhasil dipertahankan dihadapan tim penguji dan telah diterima sebagai persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Terapan Teknik Elektromedik (S.Tr,TEM) pada program studi D-IV Teknik Elektromedik Fakultas Kesehatan Universitas MH Thamrin. Ditetapkan : Jakarta, 09 Agustus 2019 TIM PENGUJI Penguji I,



Penguji II,



Danang Kristoko Legowo, S.T., M.M NIDN. 0327047905



Siti Jumhati, SST,. SKM,. M.Kes NIDN. 0310058101 Pembimbing,



Mulyatno, S.Kom, M.M NIDN. 8851450017



KATA PENGANTAR Assalamua’alaikum Wr. Wb Puji syukur kehadirat Allah SWT atas petunjuk, rahmat, dan hidayah- Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis ini sesuai dengan waktu yang telah ditentukan. Tidak lupa shalawat dan salam kepada pemimpin akhir zaman Nabi besar Muhammad SAW. Dalam penyusunan karya tulis ini, penulis mendapat bantuan dari berbagai pihak yang membantu hingga terselesaikannya karya tulis ini yang berjudul “RANCANG BANGUN MONITORING PENGGUNAAN DAYA LISTRIK RUMAH SAKIT BERBASIS ANDROID”. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1.



Allah SWT yang telah memberikan petunjuk dan kesehatan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan hingga skripsi.



2.



Prof. Dr. Soekidjo Notoatmojo, SKM.,M.Comm. Health, selaku Rektor Universitas M.H Thamrin



3.



Mulyatno, S.Kom., MM selaku Kepala Program Studi Teknik Elektromedik Universitas MH Thamrin dan Dosen Pembimbing I yang telah membimbing dan membantu dalam pembuatan modul dan skripsi.



4.



Diyah Chadaryanti, S.SiT., M.Kes selaku Dosen Pembimbing II yang telah membimbing dan membantu dalam pembuatan skripsi.



5.



Danang Kristoko Legowo, S.T., M.M selaku Dosen Penguji I yang telah berkenan menguji penulis dalam pembuatan modul dan skripsi.



6.



Siti Jumhati, SST., SKM,. M.Kes selaku dosen penguji II yang telah berkenan menguji penulis dalam pembuatan modul dan skripsi.



7.



Dosen dan Staff Universitas MH Thamrin yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk belajar dan menimba ilmu.



8.



Kedua Orang Tua, Bapak & Ibu yang selalu mendukung dan mendoakan kelancaran proses penyelesaian tugas akhir ini.



9.



Istri saya, Putik Afra yang selalu mendukung, mendoakan, mensupport agar segera menyelesaikan perkuliahan dengan lancar dan sukses.



10. Seluruh Keluarga lainya yang juga selalu mendukung dan mendoakan kelancaran proses pendidikan penulis.



11.



Teman – teman Teknik Elektromedik Universitas MH. Thamrin yang tidak bisa disebutkan satu – satu. Semoga Allah SWT memberikan balasan yang setimpal kepada semua yang telah



membantu. Akhir kata dengan kerendahan hati, penulis mempersembahkan karya tulis ini kepada semua pihak yang memerlukan. Penulis menyadari bahwa karya tulis ini masih jauh dari kesempurnaan, banyak terdapat kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang membangun untuk keempurnaan karya tulis ini. Dan semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri dan juga bagi seluruh mahasiswa jurusan teknik elektromedik. Jakarta, 26 September 2019 Penulis,



Anggita Dwi Prasetya 1083171004



Nama : Anggita Dwi Prasetya NIM : 1083171004 Judul : Rancang Bangun Monitoring Penggunaan Daya Listrik Rumah Sakit Berbasis Android (XIV+5 bab+48 halaman+5 tabel+19 gambar+35 lampiran+12 pustaka)



ABSTRAK Pelayanan Kesehatan saat ini membutuhakan sumber daya listrik. Diperlukan alat monitoring agar diketahui berapa besar daya listrik yang digunakan dan estimasi biaya yang harus dibayarkan. Penelitian sebelumnya oleh Rizal Akbar dari UII untuk rumah tangga belum menggunakan android. Tujuan dari penelitian ini adalah, merancang, membandingkan alat monitoring penggunaan sumber daya listrik rumah sakit berbasis android. Metodologi pada penelitian ini menggunakan water fall, system development life cycle dengan tahapan analisa kebutuhan, merancang, membangun dan menguji alat. Hasil membandingkan sensor arus SCT013 dengan alat ukur didapat nilai cukup linieritas. Pengambilan data sebanyak 10 kali setiap 3 menit dengan hasil membandingkan module TA dengan alat Ampere Meter digital didapat dalam pengukuran menggunakan beban X untuk module TA rata-rata : 1.04 , Error : 0.96%, dan ketidakpastian : 1.09 dan untuk alat pembanding yang digunakan rata-rata : 0.91, Error : 1.08%, dan ketidakpastian : 0.95. Dalam pengukuran menggunakan beban X dan Y untuk module TA rata-rata : 2.36 , Error : 0.42%, dan ketidakapstian : 2.49 dan untuk alat pembanding yang digunakan rata-rata : 2.26, Error : 0.44%, dan ketidakpastian : 2.38. Kemudian dalam pengukuran menggunakan beban Z untuk module TA rata-rata : 1.07 , Error : 0.92%, dan ketidakpastian : 1.12 dan untuk alat pembanding yang digunakan rata-rata : 0.91, Error : 1.08%, dan ketidakpastian : 0.95. Kata Kunci : Kesehatan, SCT013, Ampere Meter Daftar Pustaka : 12 buah (2013-2019)



MOTTO 1. Jadilah diri sendiri dan jangan menjadi orang lain, walaupun dia terlihat lebih baik dari kita. 2. Tiada doa, dan usaha yang lebih indah selain doa agar Tugas Akhir ini cepat selesai. 3. Saya datang, Saya bimbingan, Saya Ujian, Saya revisi dan Saya Menang. 4. Berangkat dengan penuh keyakinan. Berjalan dengan penuh keikhlasan. Istiqomah dalam menghadapi cobaan. YAKIN, IKHLAS, ISTIQOMAH.



DAFTAR ISI HALAMAN DEPAN.......................................................................................I PERNYATAAN ORISINALITAS.................................................................III LEMBAR PERSETUJUAN...........................................................................IV LEMBAR PENGESAHAN.............................................................................V KATA PENGANTAR.....................................................................................VI ABSTRAK........................................................................................................VIII MOTTO............................................................................................................IX DAFTAR ISI....................................................................................................X DAFTAR GAMBAR.......................................................................................XII DAFTAR TABEL............................................................................................XIII DAFTAR DIAGRAM.....................................................................................XIV BAB I PENDAHULUAN................................................................................1 1.1 Latar Belakang............................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah.......................................................................................2 1.3 Tujuan..........................................................................................................2 1.4 Batasan Masalah..........................................................................................2 1.5 Manfaat Penelitian.......................................................................................3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA.....................................................................4 2.1 Prinsip Dasar...............................................................................................4 2.2 Blok Rangkaian Minimum System Arduino UNO.......................................19 BAB III METODOLOGI PENELITIAN.....................................................20 3.1 Analisa.........................................................................................................20 3.2 Desain/Perancangan....................................................................................21 3.2.1 Diagram Blok.....................................................................................21 3.2.2 Desain Mekanis Sistem......................................................................22 3.2.3 Diagram Alir Modul...........................................................................23 3.3 Konstruksi/Membangun..............................................................................24 3.3.1 Merakit Sensor SCT013.....................................................................24 3.3.2 Pembuatan Casing Box alat................................................................25 3.3.3 Langkah Pembuatan...........................................................................25 3.3.4 Pembuatan Program...........................................................................27 3.4 Percobaan alat.............................................................................................30



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN...............................34 4.1 Spesifikasi Alat...........................................................................................34 4.2 Kerja Alat....................................................................................................35 4.3 Jenis Penelitian............................................................................................35 4.4 Variabel Penelitian......................................................................................35 4.5 Rumus Statistik............................................................................................36 4.6 Langkah-langkah penggunaan alat..............................................................44 BAB V PENUTUP...........................................................................................45 5.1 Kesimpulan..................................................................................................45 5.2 Saran............................................................................................................46 DAFTAR PUSTAKA......................................................................................47 LAMPIRAN.....................................................................................................49



DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gelombang daya nyata beban yang bersitas resistansi................4 Gambar 2.2 Gelombang daya nyata dengan beban impedansi........................5 Gambar 2.3 Arduino Uno................................................................................6 Gambar 2.4 Sensor Arus SCT013....................................................................14 Gambar 2.5 Module Bluotooth HC-05.............................................................15 Gambar 2.6 Scematic LCD 2x16.....................................................................18 Gambar 2.7 Scematic Minimun System Arduino Uno.....................................19 Gambar 3.1 Diagram Blok...............................................................................21 Gambar 3.2 Desain Mekanis Ampere meter....................................................22 Gambar 3.3 Diagram Alir................................................................................23 Gambar 3.4 Gambar konstruksi alat dengan sensor yang sudah terakit..........26 Gambar 3.5 Gambar dari alat pembanding......................................................30 Gambar 3.6 Foto proses pengambilan data alat Kulkas..................................31 Gambar 3.7 Foto proses pengambilan data alat Kuklas..................................31 Gambar 3.8 Foto proses pengambilan data alat Kuklas..................................31 Gambar 3.9 Foto proses pengambilan data alat Kulkas dan Dispensere.........32 Gambar 310 Foto proses pengambilan data alat Kuklas dan Dispensere........33 Gambar 3.11 Foto proses pengambilan data alat Kipas Angin.......................33 Gambar 4.1 Tampilan dai modul TA dan aplikasi pada smarthphone............34



DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Spesifikasi arduino uno....................................................................8 Tabel 4.1 Tabel data hasil pengukuran alat Kulkas..........................................38 Tabel 4.2 Tabel data hasil pengukuran alat Kulkas dan Dispensere................39 Tabel 4.3 Tabel data hasil pengukuran alat Kipas Angin.................................40 Tabel 4.4 Tabel kesimpulan dari hasil data pengukuran dan pengujian...........41



DAFTAR DIAGRAM Diagram 4.1 Diagram data hasil pengukuran alat Kulkas................................38 Diagram 4.2 Diagram data hasil pengukuran alat Kulkas dan Dispensere......39 Diagram 4.3 Diagram data hasil pengukuran alat Kipas Angin.......................41 Diagram 4.4 Diagram Kesimpulan rata-rata nilau arus...................................43 Diagram 4.5 Diagram kesimpulan dataArus dari simpangan, error, standar deviasi, Ketidakpastian..................................................43



BAB I PENDAHULUAN 1.1.



Latar Belakang Perkembangan zaman yang semakin cepat dan dinamis menuntut manusia



untuk hidup serba cepat dan efisien, terutama dalam hal pemenuhan kebutuhan sehari-hari atau dalam lingkup kerja. Perkembangan teknologi di bidang elektronika saat ini sudah sangat pesat, tetapi panel - panel listrik masih menggunakan sistem konvensional dalam monitoring panelnya, Suwardi Lubis (2017). Hal ini menyebabkan monitoring tidak efisien serta memerlukan banyak waktu dan tenaga karena harus dilakukan setiap saat, dan dikarenakan ketika menggunakan energi listrik terkadang didapat arus dan tegangan fluktuatif yang menyebabkan arus dan tegangan pada energi listrik tidak stabil, oleh karena itu dibutuhkanlah suatu alat yang dapat membantu dan mempermudah pekerjaan untuk memonitoring arus dan tegangan tersebut. Sistem pemantauan atau monitoring menggunakan media telekomunikasi praktis yaitu dengan layanan Bluetooth Android atau aplikasi ini akan diterapkan pada masing-masing sumber arus listrik yang ada pada setiap ruangan, ruangan disini yang dimaksud adalah ruangan di rumah sakit. Sistem



pemantauan



arus



listrik



bertujuan



untuk



memudahkan



dan



mengefisienkan dalam melihat besarnya arus dan tegangan listrik yang ada pada jaringan sumber listrik melalui koneksi bluetooth android smartphone. Mikrokontroler sebagai unit prosesor yang akan terintegrasi ke sensor dan komponen elektronika serta arduino uno digunakan sebagai mikrokontroler yang akan membaca inputan dari sensor yang kemudian akan dikirimkan melalui bluetooth android smartphone. Penelitian ini sudah pernah diteliti oleh Rizal Akbar mahasiswa dari Universitas Islam Indonesia tahun 2018 dengan judul penelitian “Rancang Bangun Alat Monitoring Tegangan, Arus, Daya, KWh, Serta Estimasi Biaya Pemakaian Peralatan Listrik Pada Rumah Tangga”. Penelitian tersebut mendorong saya untuk mengembangkan kedalam aplikasi Android. Dari latar belakang yang telah diuraikan diatas dan menyimpulkan akan pentingnya pemantauan arus listrik pada setiap ruangan di rumah sakit. Penulis bertujuan merancang suatu alat yang diajukan dalam bentuk karya tulis ilmiah dengan judul "RANCANG BANGUN MONITORING PENGGUNAAN DAYA LISTRIK RUMAH SAKIT BERBASIS ANDROID".



1



1.2. Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah : 1. Bagaimana merancang alat monitoring penggunaan daya listrik rumah sakit berbasis android. 2. Bagaimana hasil perbandingan alat monitoring penggunaan daya listrik rumah sakit berbasis android dengan alat ukur yang terstandardisasi. 1.3.



Tujuan 1. Tujuan Umum Membuat alat monitoring penggunaan daya listrik pada panel listrik AC rumah



sakit



MONITORING



pada



ruangan



yang



PENGGUNAAN



disebut



DAYA



"RANCANG



LISTRIK



BANGUN



RUMAH



SAKIT



BERBASIS ANDROID". 2. Tujuan Khusus Setelah menganalisa permasalahan yang ada, tujuan khusus pembuatan alat ini antara lain : 1. Merancang alat monitoring penggunaan daya listrik rumah sakit berbasis android. 2. Membandingkan alat monitoring penggunaan daya listrik rumah sakit berbasis android dengan alat ukur yang terstandardisasi 1.4.



Batasan Masalah Didalam penyusunan karya tulis ini, penulis membuat beberapa batasan masalah sebagai berikut : 1.



Untuk tegangan, menggunakan penampil tiga digit dalam Voltase;



2.



Untuk arus, menggunakan penampil tiga digit (dua angka di



3.



belakang koma) dalam Ampere;



4.



Untuk Power, menggunakan penampil tiga digit dalam Watt;



5.



Untuk Biaya, menggunakan tiga digit (dua angka dibelakang koma) dalam Rupiah;



1.5.



6.



Rangkaian sensor mengggunakan sensor arus SCT013;



7.



Rangkaian minimum Bluetooth dengan module HC-05;



8.



Rangkaian minimum sistem menggunakan mikrokontroler Arduino;



Manfaat Penelitian 1. Manfaat Institusi Pendidikan Manfaat penelitian ini bagi institusi pendidikan diharapkan dapat menjadi bahan pembelajaran dan referensi bagi kalangan yang akan melakukan penelitian lebih lanjut dengan topik yang berhubungan dengan judul penelitian di atas. 2. Manfaat Rumah Sakit Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat bagi rumah sakit sebagai masukan dan pertimbangan dalam penentuan anggaran rumah tangga lebih khusus terkait dengan biaya daya listrik penunjang operasional rumah sakit. 3. Manfaat Peneliti Manfaat penelitian ini bagi peneliti diharapkan dapat menambah pengetahuan



dan



membuka



wawasan



mengaplikasikannya ditempat kerja.



berpikir



penulis,



serta



dapat



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Prinsip Dasar 2.1.1. Daya Listrik Daya listrik adalah besarnya laju hantaran energi listrik yang terjadi pada suatu rangkaian listrik. Dalam satuan internasional daya listrik adalah W (Watt) yang menyatakan besarnya usaha yang dilakukan oleh sumber tegangan untuk mengalirkan arus listrik tiap satuan waktu J/s (Joule/detik). Berikut ini adalah rumus yang digunakan untuk menghitung daya listrik : P=



W t



Keterangan : P = Daya (W) W = Usaha (J) t = Waktu (s) .



(Sumber : Darma Kusumandaru, 2015)



2.1.2 Daya Nyata Daya nyata adalah daya yang sesungguhnya dibutuhkan oleh beban. Satuan daya nyata adalah W (Watt) dan dapat diukur dengan menggunakan alat ukur listrik Wattmeter. Daya nyata pada beban yang bersifat resistansi (R), dimana tidak mengandung induktor grafik gelombang tegangan (V) dan arus fasa, sehingga besar daya sebagai perkalian tegangan dan arus menghasilkan dua gelombang yang keduanya bernilai positif. Besarnya daya nyata adalah P. Sisa puncak dibagi menjadi dua untuk mengisi celah-celah kosong sehingga kedua rongga terisi oleh dua puncak yang mengisinya.



(Sumber : Darma Kusumandaru, 2015) Gambar 2.1 Gelombang daya nyata pada beban yang bersifat resistansi



Persamaan Daya nyata (P) pada beban yang bersifat resistansi :



Daya nyata pada beban impedansi (Z), beban impedansi pada suatu rangkaian disebabkan oleh beban yang bersifat resistansi (R) dan induktansi (L). Maka gelombang mendahului gelombang arus sebesar φ. Perkalian gelombang tegangan dan gelombang arus menghasilkan dua puncak positif yang besar dan dua puncak negatif yang kecil. Pergeseran sudut fasa bergantung seberapa besar nilai dari komponen induktor nya.



Gambar 2.2 Gelombang daya nyata dengan beban impedansi Persamaan daya nyata (P) pada beban yang bersifat impedansi : P = V x I x Cos Keterangan : P = Daya nyata (W) V = Tegangan (V) I = Arus listrik (A) cos φ = Faktor daya



(Sumber : Darma Kusumandaru, 2015)



2.1.3 Daya Semu Daya semu adalah daya yang dihasilkan dari perkalian tegangan dan arus listrik. Beban yang bersifat daya semu adalah beban yang bersifat resistansi (R), contoh : lampu pijar, setrika listrik, kompor listrik dan lain sebagainya. Peralatan listrik atau beban pada rangkaian listrik yang bersifat resistansi tidak dapat dihemat karena tegangan dan arus listrik se fasa perbedaan sudut fasa o



adalah 0 dan memiliki nilai faktor daya adalah 1. Persamaan daya semu, sebagai berikut : S=VxI Keterangan : S = Daya semu (VA) V = Tegangan (V) I = Arus listrik (A)



(Sumber : Darma Kusumandaru, 2015)



2.1.4 Arduino uno Arduino uno adalah papan sirkuit berbasis Microcontroller ATmega328 yang fleksibel dan open-source, perangkat keras dan lunaknya mudah digunakan. IC (integrated circuit) ini memiliki 14 input/output digital (6 output untuk PWM), 6 analog input, resonator kristal keramik 16 MHz, Koneksi USB, soket adaptor, pin header ICSP, dan tombol reset.



Gambar 2.3. Arduino uno (Sumber : Hendri, 2013)



Uno berbeda dari semua board microcontroller diawal-awal yang tidak menggunakan chip khusus driver FTDI USB-to-serial. Sebagai penggantinya penerapan USB-to-serial adalah ATmega16U2 versi R2 (versi sebelumnya ATmega8U2). Versi Arduino uno Rev.2 dilengkapi resistor ke 8U2 ke garis ground yang lebih mudah diberikan ke mode DFU. 2.1.4.1 Keunggulan board arduino uno revision 3 1.



1.0 pinout: ditambahkan pin SDA dan SCL di dekat pin AREF dan dua pin lainnya diletakkan dekat tombol RESET, fungsi IOREF melindungi kelebihan tegangan pada papan rangkaian. Keunggulan perlindungan ini akan kompatibel juga dengan dua jenis board yang menggunakan jenis AVR yang beroperasi pada tegangan kerja 5V dan Arduino Due tegangan operasi 3.3V



2.



Rangkaian RESET yang lebih mantap.



3.



Penerapan ATmega 16U2 pengganti 8U2. Bahasa "UNO" berasal dari bahasa Italia yang artinya SATU,



ditandai dengan peluncuran pertama Arduino 1.0, Uno pada versi 1.0 sebagai referensi untuk Arduino yang selanjutnya, seri Uno versi terbaru dilengkapi USB. Untuk melihat versi sebelumnya silahkan melihat pada daftar index Arduino di situs resmi.



Tabel 2.1 Spesifikasi arduino uno (Sumber : Hendri, 2013)



Microcontroller



ATmega328



Operating Voltage Input Voltage (recommended) Input Voltage (limits)



5V 7-12V 6-20V



Digital I/O Pins



14 (of which 6 provide PWM output)



Analog Input Pins



6



DC Current per I/O Pin DC Current for 3.3V Pin



40 mA 50 mA



Flash Memory



32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by bootloader



SRAM



2 KB (ATmega328)



EEPROM



1 KB (ATmega328)



Clock Speed



16 MHz



Length



68.6 mm



Width



53.4 mm Weight



25 g



Note: Referensi desain Arduino dapat digunakan ATmega8, 168, atau 328, model disini yang tertera menggunakan ATmega328 tetapi versi ATmega8 hanya sebagai referensi saja. 2.1.4.2 Power Arduino uno dapat disupply langsung ke USB atau power supply tambahan yang pilihan power secara otomatis berfungsi tanpa saklar. Kabel external (non-USB) seperti menggunakan adaptor AC ke DC atau baterai



dengan konektor plug ukuran 2,1mm polaritas positif di tengah ke jack power di board. Jika menggunak baterai dapat disematkan pada pin GND dan Vin di bagian Power konektor



Papan Arduino dapat disupplai tegangan kerja antara 6 sampai 20 volt, jika catu daya di bawah tengan standart 5V board akan tidak stabil, jika dipaksakan ke tegangan regulator 12 Volt mungkin board arduino



cepat



panas



(overheat)



dan



merusak



board.



Sangat



direkomendasikan tegangannya 7-12 volt. 2.1.4.3



Penjelasan power PIN: 1. VIN - Input voltase board saat anda menggunakan sumber catu daya luar (adaptor USB 5 Volt atau adaptor yang lainnya 7-12 volt), Anda bisa menghubungkannya dengan pin VIN ini atau langsung ke jack power 5V. DC power jack (7-12V), Kabel konektor USB (5V) atau catu daya lainnya (7-12V). Menghubungkan secara langsung power supply luar (7-12V) ke pin 5V atau pin 3.3V dapat merusak rangkaian Arduino ini. 2. 3V3 - Pin tegangan 3.3 volt catu daya umum langsung ke board. Maksimal arus yang diperbolehkan adalah 50 mA. 3. GND - Pin Ground. 4. IOREF - Pin ini penyedia referensi tengangan agar mikrokontrol beroperasi dengan baik. Memilih sumber daya yang tepat atau mengaktifkan penerjemah tegangan pada output untuk bekerja dengan 5V atau 3.3V.



2.1.4.4 Memory ATmega328 memiliki memory 32 KB (dengan 0.5 KB digunakan sebagai bootloader). Memori 2 KB SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat baca tulis dengan libari EEPROM).



2.1.4.5 Input dan Output Masing-masing dari 14 pin UNO dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan perintah fungsi



pinMode(), digitalWrite(), dan



digitalRead() yang menggunakan tegangan operasi 5 volt. Tiap pin dapat menerima arus maksimal hingga 40mA dan resistor internal pull-up antara 2050kohm, beberapa pin memiliki fungsi kekhususan antara lain: 1. Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Sebagai penerima (RX) dan pemancar (TX) TTL serial data. Pin ini terkoneksi untuk pin korespondensi chip ATmega8U2 USB-toTTL Serial. 2. External Interrupts : 2 dan 3. Pin ini berfungsi sebagai konfigurasi Trigger saat interupsi value low, naik, dan tepi, atau nilai value yang berubah-ubah. 3. PWM : 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Melayani output 8-bit PWM dengan fungsi analogWrite(). 4. SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin yang support komunikasi SPI menggunakan SPI library. 5. LED : 13. Terdapat LED indikator bawaan (built-in) dihubungkan ke digital pin 13, ketika nilai value HIGH led akan ON, saat value LOW led akan OFF. 6. Uno memiliki 6 analog input tertulis di label A0 hingga A5, masingmasingnya memberikan 10 bit resolusi (1024). Secara asal input analog tersebut terukuru dari 0 (ground) sampai 5 volt, itupun memungkinkan perubahan teratas dari jarak yang digunakan oleh pin AREF dengan fungsi analogReference().



Sebagai tambahan, beberapa pin ini juga memeliki kekhususan fungsi antara lain: 1. TWI : pin A4 atau pin SDA dan and A5 atau pin SCL. Support TWI communication menggunakan Wire library. Inilah pin sepasang lainnya di board UNO: 2. AREF : Tegangan referensi untuk input analog. digunakan fungsi analog Reference(). 3. Reset :. Meneka jalur LOW untuk mereset Microcontroler, terdapat tambahan tombol reset untuk melindungi salah satu blok. 2.1.4.6 Communication Arduino uno memiliki fasilitas nomer untuk komunikasi dengan komputer atau hardware Arduino lainya, atau dengan Microcontroler. Pada ATmega328 menerjemahkan serial komunikasi UART TTL (5V) pada pin 0 (RX) dan 1 (TX). Pada ATmega16U2 serial komunikasinya dengan USB dan port virtual pada software di komputer. Perangkat lunak (firmware) 16U2 menggunakan driver standart USB COM dan tidak membutuhkan driver luar lainnya. Software Arduino bawaan telah menyertakan serial monitor yang sangat mudah membaca dan mengirim data dari dan ke Arduino. LED indikator TX dan RX akan kedip ketika data telah terkirim via koneksi USB-to-serial dengan USB pada komputer (tetapi tidak pada serial com di pin 0 dan pin 1). Software Serial library membolehkan banyak pin serial communication pada uno. ATmega328 juga support I2C (TWI) dan SPI communication. Software Arduino terbenam di dalamnya Wire library untuk memudahkan penggunaan bus I2C.



2.1.4.7 Program Arduino uno dapat di program dengan software Arduino pilih "Arduino uno dari Tools > Board menu (akan terlacak microcontroller pada board). Microcontroller ATmega328 pada Arduino uno dapat preburned dengan bootloader yang dapat anda upload kode baru tanpa menggunakan programmer perangkat lainnya. Komunikasi menggunakan protokol original STK500. Anda dapat pula langsung bootloader dan program pada microcontroller melalui ICSP (In-Circuit Serial Programming) menggunakan Arduino ISP atau yang semisalnya. Pada ATmega16U2 (atau 8U2 di rev1 dan rev2 board) dapat melihat firmware source code. Pada ATmega16U2/8U2 load-nya dengan DFU bootloader, yang dapat diaktifkan di antaranya: 1. On Rev1 boards : menyambung jumper solder di balik board dan kemudian mereset 8U2. 2. On Rev2 or later boards : Resistor suntikan pada 8U2/16U2 HWB ke jalur ground, hal ini dapat membuat mudah masuk ke mode DFU.



2.1.4.8 Automatic (software) reset Agak dibutuhkan tekan tombol reset sebelum upload, sebab Arduino uno dirancang reset dulu oleh software ketika terhubung dengan komputer. Satu komponen jalur kontrol aliran (DTR) dari ATmega8U2/ 16U2 yang terhubung di reset seperti halnya ATmega328 dengan 100 nanofarad kapasitor. Software upload kode ini dapat mengupload secara mudah tanpa kehilangan waktu lama saat di tekan start uploadnya.



2.1.4.9 USB overcurrent protection Arduino uno memiliki fungsi resettable polyfuse untuk memproteksi dari port USB komputer akibat hubung singkat atau kelebihan arus. Jika arus yang melebihi 500mA dari port USB maka fuse secara otomatis putus koneksi hingga short atau overload dilepaskan dari board ini. 2.1.4.10 Karakteristik fisik Panjang PCB Uno 2.7 dan lebar maksimal 2.1 inchi dengan konektor USB dan power jack diluar hitungan. Lengkap dengan empat lubang skrup di setiap pojok untuk dipasang. Catatan, jarak antara tiap pin 7 dan 8. 2.1.5 Sensor Arus SCT013 Current Transformer (CT) adalah suatu peralatan listrik yang dapat memperkecil arus besar menjadi arus kecil, yang dipergunakan dalam rangkaian arus bolak - balik. CT digunakan untuk pengukuran arus yang besarnya ratusan amper lebih yang mengalir pada jaringan tegangan tinggi. Jika arus hendak diukur mengalir pada tegangan rendah dan besarnya dibawah 5 ampere, maka pengukuran dapat dilakukan secara langsung sedangkan arus yang besar tadi harus dilakukan secara tidak langsung dengan menggunakan CT. CT terdiri dari dua belitan yaitu belitan primer dan belitan sekunder serta terdapat inti magnetic.



14



Karakteristik sensor : - Input current



: 0-100A



- Turn ratio



: 100A : 0.05A



- Resistance grade



: Grade B



- Output voltage



: 0-50mV



- Build-in sampling resistance（RL) Ω - Work temperature



: -25°C～+70°C



- Non-linearity



: ±3%



- Dielectric strength (between shell and output) 1000V AC/1min 5mA



Gambar 2.4 Sensor Arus SCT013 (Sumber : Alternatif Sensor Arus Menggunakan module SCT 013, 2018) . 2.1.6 Module Bluetooth HC-05 Module Bluetooth HC-05 adalah module komunikasi nirkabel via bluetooth yang dimana beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz dengan pilihan dua mode konektivitas. Mode 1 berperan sebagai slave atau receiver data saja, mode 2 berperan sebagai master atau dapat bertindak sebagai transceiver.



15



Pengaplikasian komponen ini sangat cocok pada project elektronika dengan komunikasi nirkabel atau wireless. Aplikasi yang dimaksud antara lain aplikasi sistem kendali, monitoring, maupun gabungan keduanya. Antarmuka yang dipergunakan untuk mengakses module ini yaitu serial TXD, RXD, VCC serta GND. Serta terdapat LED (built in) sebagai indikator koneksi bluetooth terhadap perangkat lainnya seperti sesama module, dengan smartphone android, dan sebagainya.



Gambar 2.5 Module Bluetooth HC-05 ( Sumber : Tutorial Arduino mengakses module Bluetooth HC-05, 2017) Jangkauan jarak efektif module ini saat terkoneksi dalam range 10 meter, dan jika melebihi dari range tersebut maka kualitas konektivitas akan semakin kurang maksimal. Spesifikasi dari module ini antara lain : 



Frekuensi kerja ISM 2.4 GHz







Bluetooth protocol : Bluetooth tipe v2.0+EDR







Kecepatan dapat mencapai 1Mbps pada mode sinkron







Kecepatan dapat mencapai 2.1 Mbps / 160 kbps pada mode asinkron maksimum







Tegangan kerja pada 3,3 – 6 Volt DC







Konsumsi arus kerja yaitu 50 mA







Memiliki modulasi Gaussian Frequency Shift Keying (GFSK)







Sensitivitas -84dBm (0.1% BER)



16







Daya emisi 4 dBm







Suhu operasional range -20°C — +75°C







Memiliki keamanan dengan enkripsi data dan enkripsi







Dimensi modul 15.2×35.7×5.6 mm Module ini dapat digunakan sebagai mode slave (Rx), maupun mode



master (TX) dan memiliki 2 metode konfigurasi yaitu AT Mode dan Communication Mode. Pada AT Mode berfungsi sebagai pengaturan konfigurasi dari HC-05, sedangkan pada Communication Mode berfungsi sebagai komunikasi nirkabel dengan perangkat atau piranti lainnya.



2.1.7 Liquid Crystal Display (LCD) 2x16 Menurut Abdul Kadir (2013 : 196), Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang dapat menampilkan tulisan. Salah satu jenisnya memiliki dua baris dengan setiap baris terdiri atas enam belas karakter. LCD seperti itu biasa disebut LCD 16x2. Ada dua jenis utama layar LCD yang dapat menampilkan numerik (digunakan dalam jam tangan, kalkulator, dll) dan menampilkan teks alfanumerik (sering digunakan pada mesin foto kopi dan telepon genggam). Dalam menampilkan numerik ini kristal yang dibentuk menjadi bar, dan dalam menampilkan alfanumerik kristal hanya diatur kedalam pola titik. Setiap kristal memiliki sambungan listrik individu sehingga dapat dikontrol secara independen. Ketika kristal off' (yakni tidak ada arus yang melalui kristal) cahaya kristal terlihat sama dengan bahan latar belakangnya, sehingga kristal tidak dapat terlihat. Namun ketika arus listrik melewati kristal, itu akan merubah bentuk dan menyerap lebih banyak cahaya. Hal ini membuat kristal terlihat lebih gelap



17



dari penglihatan mata manusia sehingga bentuk titik atau bar dapat dilihat dari perbedaan latar belakang. Sangat penting untuk menyadari perbedaan antara layar LCD dan layar LED. Sebuah LED display (sering digunakan dalam radio jam) terdiri dari sejumlah LED yang benar-benar mengeluarkan cahaya (dan dapat dilihat dalam gelap). Sebuah layar LCD hanya mencerminkan cahaya, sehingga tidak dapat dilihat dalam gelap. LMB162A adalah modul LCD matrix dengan konfigurasi 16 karakter dan 2 baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5 kolom pixel (1 baris terakhir adalah kursor). Memori LCD terdiri dari 9.920 bir CGROM, 64 byte CGRAM dan 80x8 bit DDRAM yang diatur pengalamatannya oleh Address Counter dan akses datanya (pembacaan maupun penulisan datanya) dilakukan melalui register data. Pada LMB162A terdapat register data dan register perintah. Proses akses data ke atau dari register data akan mengakses ke CGRAM, DDRAM atau CGROM bergantung pada kondisi Address Counter, sedangkan proses akses data ke atau dari register perintah akan mengakses Instruction Decoder (dekoder instruksi) yang akan menentukan perintah– perintah yang akan dilakukan oleh LCD. Penjelasan mengenai EN, RS, RW, yaitu untuk jalur EN dinamakan enable. Jalur ini difungsikan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap,



18



set EN dengan logika “1” dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu ( sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut ) dan berikutnya set EN ke logika low “0” lagi. Kemudian untuk jalur RS adalah jalur register select. Ketika RS berlogika low “0”, data akan dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus ( seperti clear screen, posisi kursor, dll ). Ketika RS berlogika high “1”, data yang dikirim adalah data text yang akan ditampilkan pada display LCD. Sebagai contoh, untuk menampilkan huruf “T” pada layar LCD maka RS harus diset logika high “1”. Selanjutnya yang terakhir jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ”0”. Dibawah ini merupakan tampilan dari LCD 2x16. Keterangan : Display character pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW.



Gambar 2.6. Scematik LCD 2x16 (Sumber : Cara Mengakses Modul Display LCD 16 X 2, 2017)



19



2.2. Blok Rangkaian Minimum System Arduino UNO



Gambar 2.7. Scematic Minimum System Arduino Uno (sumber :  Hendril Satrian Purnama,2017) Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IC (integrated circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkan.  Komponen utama arduino adalah mikrokontroler, maka arduino dapat diprogram menggunakan komputer sesuai kebutuhan. Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa C. Tetapi bahasa ini sudah dipermudah menggunakan fungsi-fungsi yang sederhana sehingga pemula bisa mempelajarinya dengan cukup mudah.



20



21



BAB III METODOLOGI PENELITIAN Metodologi penelitian menggunakan water fall system development cycle yang terdiri dari tahapan Analisa, Desain, Membangun/konstruksi dan Uji coba. 3.1 Analisa 3.1.1 Kebutuhan alat Alat-alat



yang



digunakan



peneliti



merupakan



penunjang



keberhasilan dari tujuan penelitian yaitu merancang dan membandingkan alat monitoring penggunaan sumber daya listrik di rumah sakit yang berbasis android. 3.1.2 Spesifikasi teknik alat a. Perangkat Keras Perangkat keras yang digunakan untuk mengembangkan dan mengumpulkan data pada alat ini adalah sebagai berikut : 1) Laptop ASUSA407UF Core i7 Ram 4GB 2) Arduino UNO 3) Sensor Arus SCT013 4) Module Bluetooth HC-05 5) Batrei Alkali 12 Volt DC 6) LCD 16 x 2 7) Smartphone



22



b. Perangkat Lunak Adapun perangkat lunak yang digunakan dalam aplikasi ini adalah sebagai berikut : 1) Arduino (Software programing Module Arduino). 2) Proteus (Software simulasi) 3) App Inventor (Software desain aplikasi smartphone)



3.2 Desain / Perancangan 3.2.1 Blok Diagram



SENSOR ARUS SCT013



MIKROKONT ROLLER ARDUINO



S M A R T H P H O N E



READ Gambar 3.1. Diagram Blok (sumber : Dokumen peneliti) Unit menggunakan batrei 9 Volt DC sebagai supplay teganganya, kemudian tombol power ON/OFF tekan pada posisi ON maka seluruh rangkaian akan mendapatkan tegangan dari baterai. Selanjutnya ketika tombol menyala, maka sensor akan mendeteksi arus listrik yang akan masuk ke system Arduino. Setelah arus listrik diproses oleh Arduino,



23



untuk hasilnya akan ditampilkan pada layar smartphone. Untuk melakukan pengaturan ulang tekan tombol reset.



3.2.2 Desain Mekanis Sistem



D



VOLTAGE : ARUS : DAYA : BIAYA :



APLICATI ON METER



C



E



A B



F



Gambar 3.2. Desain Mekanis Ampere meter (sumber : Dokumen peneliti) Keterangan : A



: Tombol Power LCD



B



: Tombol Reset



C



: Layar LCD



D



: Lubang Jack Sensor



E



: Sensor SCT013



F



: Lubang Jack Adaptor



24



Dimensi Alat



:



Panjang



: 14,5 cm



Lebar



: 9,2 cm



Tinggi



: 5 cm



3.2.3 Diagram Alir Modul



Gambar 3.3 Diagram Alir (sumber : Dokumen peneliti) Start ON kemudian arus akan terdeteksi oleh sensor. Kemudian proses pengambilan data arus akan di proses oleh mikrokontroller dan akan



25



ditampilkan pada layar LCD dengan nilai Arus, Daya dan Biaya, selanjutnya setelah diolah akan dikirim oleh module bluetooth dan selanjutnya ditampilkan pada layar smartphone



3.3 Konstruksi/Membangun 3.3.1 Merakit Sensor SCT013 1). Bahan : a.



Modul Sensor SCT013



b.



PCB Lubang



c.



5 buah pin sisir



d.



Kabel jumper



e.



Resistor 10K Ohm, 33 Ohm



f.



Kapasitor 10 Microfarad/16V



g.



Socket Jack



2). Langkah perakitan a. Rangkai semua komponen sesuai rangkaian yang sudah ditentukan b. Sambungkan 3 pin sisir dengan GND, VCC, dan AND c. Solder Socket jack untuk menghubungkan rangkaian dengan sensor SCT013 d. Sambungkan SCT013 dengan socket jack dengan cara plug and play



26



3.3.2 Pembuatan Casing box alat 1). Bahan : a. 1 box kosong (ukuran menyesuaikan kebutuhan) b. Lem tembak c. Lem Plastik stile d. Cat pilox warna hitam 2). Alat : a. Cutter b. Penggaris besi c. Solder listrik/obeng yang dipanaskan d. Bor listrik e. Amplas halus 3.3.3 Langkah Pembuatan : a.



Gambar pola pada box sesuai desain yang diinginkan.



b.



Sesuiakan pola dengan komponen-komponen yang akan dipasang.



c.



Potong atau lubangi pola dengan cutter dan solder listrik dengan hati-hati.



d.



Rapikan bekas potongan dengan menggunakan cutter tajam dan



27



juga amplas. e.



Lubangi untuk tempat pemasangan baut dengan bor (sesuikan lubang dengan baut yang akan dipasang).



f.



Setelah pola terpotong semua amplas box dengan merata.



g.



Setelah halus casing dicat menggunakan pilox (pertama lapisan tipis sebagai dasar, tunggu sampai setengah kering kemudian semprot lagi dengan merata dan rapikan agar hasil dapat maksimal).



h.



Setelah box kering dari cat, rakit komponen sesuai pola (seperti: LCD, tombol, tombol on/off, tombol reset, dll).



i.



Rekatkan dengan lem plastik stile, tunggu hingga benar-benar kering.



28



Gambar 3.4 Gambar konstruksi alat dengan sensor yang sudah terakit (sumber : Dokumen peneliti)



3.3.4 Pembuatan program 1) Program Arduino Dalam pembuatan program penulis menggunakan bahasa arduino, berikut adalah isi program yang di buat untuk mengisi mikrokontroler : #include #include #include "EmonLib.h" LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); EnergyMonitor emon1; int tegangan = 220.0; int pin_sct = A0; int brightness = 0; float biaya; int daya; float perdet; void setup() { Wire.begin(); Serial.begin(9600); lcd.begin(16, 2);



29



emon1.current(pin_sct, 06); //Tampilan pada layar pembuka int i; lcd.setCursor(3,0); lcd.print("Anggita Dwi Prasetya"); for(i=0;i