Proposal Tugas Akhir 2019 [PDF]

Citation preview

PROPOSAL TUGAS AKHIR



PENDETEKSI PENGGUNAAN LISTRIK ALAT RUMAH TANGGA PADA SISTEM SMART HOME BERBASIS INTERNET OF THINGS



Diajukan oleh : ANGGI TRI WAHYUDI S.SUMBAYAK NIM : 1605042024



JESSYANA TAMBUNAN NIM : 1605042049



MONIKA LAURENSIA CRISTY .S NIM :1605042055



HANSEN J LUMBAN GAOL NIM : 1605042052



PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2019



LEMBAR PENGESAHAN PROPOSAL TUGAS AKHIR



PENDETEKSI PENGGUNAAN LISTRIK ALAT RUMAH TANGGA PADA SISTEM SMART HOME BERBASIS INTERNET OF THINGS Diajukan oleh : ANGGI TRI WAHYUDI S.SUMBAYAK NIM : 1605042024



JESSYANA TAMBUNAN NIM : 1605042049



MONIKA LAURENSIA CRISTY .S NIM : 1605042055



HANSEN J LUMBAN GAOL NIM : 1605042052



Medan, 19 Februari 2019



Menyetujui : Dosen Pembimbing,



(Ing. Heru Pranoto, S.T.) NIP. 19731127 200012 001



Mengetahui : Ketua Jurusan,



(Nobert Sitorus, S.T., M.T.) NIP. 19620825 198803 1 002



Ketua Program Studi,



(Meidi Wani Lestari, S.T., M.T.) NIP. 19750523 200312 2 001



i



I. Latar Belakang Masalah Teknologi berkembang dengan pesat pada era sekarang, dengan seiring perkembangan teknologi tersebut maka ada dampak yang ditimbulkan. Kontrol peralatan elektronik dapat dilakukan dengan aplikasi rumah pintar (smart home) pengendali peralatan elektronik rumah tangga berbasis web dan dapat di kontrol dengan jarak jauh. Aplikasi rumah pintar (smart home) ini dapat mempermudah pengguna dalam mengontrol peralatan elektronik rumah tangga seperti lampu, kipas, AC dan TV sehingga dapat mengurangi adanya pemborosan listrik ketika pengguna lupa untuk mematikan peralatan elektronik rumah tangga ketika keadaan diluar rumah atau dimanapun pengguna berada. Permasalahan yang dihadapi oleh penghuni rumah biasa adalah ketakutan ketika hendak pergi meninggalkan rumah. Karena ketika rumah ditinggal, pemilik rumah,terkadang akan memikirkan apakah alat elektronik ada yang masih hidup atau sudah dimatikan semua dan apakah rumah aman? Penggunaan aplikasi rumah pintar (smart home) akan memudahkan pemilik rumah ketika akan berpergian jauh tanpa harus memikirkan keadaan rumah. Serta penggunaan rumah pintar (smart home) ini meningkatkan efisiensi, kenyamanan, keamanan serta penghematan biaya pembayaran listrik. Aplikasi ini menggunakan Arduino Uno yang berfungsi sebagai server yang akan menghubungkan antara hardware dan software yang dikontrol melalui web sebagai interface yang digunakan pengguna untuk memasukan input dan menghasilkan output. Pembuatan web ini menggunakan sistem operasi Rasbian dimana software yang digunakan adalah PHP5. Oleh sebab itu kami berusaha menciptakan sebuah instrumen elektronik yang dapat mengendalikan penggunaan listrik dalam rumah tangga, penulis merencanakan aplikasi program Arduino Uno untuk merancang “PENDETEKSI PENGGUNAAN



LISTRIK ALAT RUMAH TANGGA PADA SISTEM SMART 1



HOME BERBASIS INTERNET OF THINGS” sebagai judul tugas akhir penulis ini. Alat ini diharapkan dapat membantu menyelesaikan permasalahan manusia dalam hal mendeteksi penggunaan listrik alat rumah tangga.



II. RUMUSAN MASALAH Rumusan masalah aplikasi rumah pintar ini yaitu : 1. Bagaimana cara membuat aplikasi rumah pintar (Smarthome) pengendali peralatan elektronik rumah tangga dengan berbasis web? 2. Bagaimana membuat aplikasi rumah pintar (Smarthome) yang memiliki kemampuan untuk mengendalikan peralatan elektronik rumah tangga dengan menggunakan modul mikrokontroller Arduino Uno?



III. BATASAN MASALAH Mengingat luasnya permasalahan pada perangkat keras dan perangkat lunak pada sistem ini, dan keterbatasan waktu yang ada untuk menulis laporan maka penulis perlu membatasi permasalahan agar masalah yang ditulis dalam Tugas Akhir ini tidak terlalu luas dan menyimpang dari topik yang ada.Adapun batasan masalah adalah sebagai berikut: 1. Tugas akhir ini hanya mengukur arus dan tegangannya untuk mendapatkan dayanya. 2. Pada tugas akhir ini daya hasil pengukuran dikirimkan kedalam database Internet Of Things. 3. Tugas akhir ini menggunakan sensor arus dan sensor tegangan untuk mendapatkan daya dan Arduino Mega digunakan sebagai microcontroller yang mengirimkan data ke database. 4. Penggunaan listrik dilakukan secara real time yang artinya dimana saja dan kapan saja.



2



IV. MAKSUD DAN TUJUAN Maksud dan tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah : 1. Memudahkan penggunaan 2. Merancang dan membuat alat pendeteksi pengunaan listrik alat rumah tangga pada system smart home berbasis IoT. 3. Mengetahui jumlah pemakaian listrik dalam jangka waktu tertentu. 4. Sebagai syarat untuk menyelesaikan perkuliahan di Politeknik Negeri Medan.



V. MANFAAT TUGAS AKHIR Tugas akhir ini sekiranya akan berguna untuk : 1. Memudahkan monitoring dan pengontrolan penggunaan listrik rumah tangga. 2. Mengetahui apabila ada terjadi kebocoran listrik. 3. Alat ini dapat digunakan sebagai warning atau peringatan untuk mengisi ulang pulsa listrik jika penggunaan melampaui batas-batas tertentu.



VI. BLOK DIAGRAM



SENSOR ARUS



ARDUINO



LCD



SENSOR TEGANGAN



HANDPHONE



DATABASE



SIM 800



3



VII. KAJIAN PUSTAKA Beberapa penelitian yang pernah dilakukan sebagai penulis yang dapat digunakan penulis sebagai bahan rujukan antara lain: Setya Ardhi, Haris Sutiksno, Suhartati Tjandra (2017) membuat alat dengan judul Webserver



dalam Embedded System pada Aplikasi Home Automation



mengendalikan



rumah



secara



otomatis



dengan



didukung



dimana



pengendali



dari



mikrokontroller berbasis Arduino Severino dimana lebih dikenal dengan webserver dimana dapat mengendalikan sensor-sensor seperti sensor PIR (Passive Infra Red) untuk mengetahui keberadaan penghuni, sensor suhu dan kelembaban ruangan, sensor gas untuk kebocoran, pengendali lampu, pengendali pendingin ruangan, pengendali pencahayaan ruangan serta adanya penjadwalan dengan waktu yang berada di internet di sinkron dengan RTC (Real Time Clock) Algoritma Zelter Congruence supaya secara penanggalan waktu lebih tepat dan juga laporan email secara otomatis kepada pengguna system tersebut. Berdasarkan hasil uji coba penggunaan sistem Home Automation berbasis web bisa membantu pengguna



yang menggunakan sistem



konvesional dimana bisa membantu pengontrolan alat rumah tangga baik lampu ataupun alat rumah tangga lainnya, bisa melakukan penjadwalan terhadap alat rumah tangga, dan bisa memberi informasi status alat rumah tangga yang dikontrolnya . b. Berdasarkan hasil Uji Coba alat penelitian ini memiliki kemampuan untuk mengontrol beban lampu sebanyak 6 titik dengan beban total berkisar maksimal 2000 Watt.[1]. Nurul Hudham (2013) meneliti tentang kwh berbasis 89C51 yang menggunakan komunikasi dengan sistem DTMF (dual tone multiple frekuensi) dan nilai daya dan pengisian pulsa dapat dilakukan melalui internet. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa perangkat elektronis yang berfungsi untuk memantau nilai tegangan dan arus listrik sesaat secara kontinyu, dan dilengkapi dengan fasilitas pengiriman data secara wireless.



4



VIII. LANDASAN TEORI 8.1. Daya Listrik Daya listrik merupakan besaran tenaga listrik yang diukur dalam satuan watt melalui perkalian dua faktor besaran listrik utama, yaitu arus dan tegangan. Dalam sistem tenaga listrik arus bolak balik yang diketahui ada tiga macam daya yaitu daya nyata, daya semu, dan daya reaktif yang biasa disebut segitiga daya yang digambarkan seperti gambar berikut:



Dari gambar tersebut maka dapat dijelaskan masing masing komponen yang membentuk segitiga daya sebagai berikut: 1. Daya Nyata Daya nyata merupakan besarnya tenaga listrik yang terpakai oleh beban murni (yang hanya bernilai resitif) dan menghasilkan daya nyata, atau daya yang digunakan untuk keperluan energi kerja yang sebenarnya, daya inilah yang nantinya dikonversikan untuk menghidupkan peralatan elektronik di rumah tangga, satuan untuk daya aktif ini adalah Watt. Daya nyata (P) dapat dihitung sebagai berikut: P = V. I. Cos Ҩ(watt) …..[1] Dimana: V=Tegangan (volt) I=Arus (Ampere)



5



2. Daya Semu Daya semu (S) adalah besarnya daya listrik yang menghasilkan daya yang tidak sepenuhnya menghasilkan usaha S = V. I…VA …..[2] Dimana: S = Daya Semu...(Watt) V = Tegangan...(Volt) I = Arus...(Ampere)



3. Daya Reaktif Daya reaktif adalah daya listrik yang tidak menghasilkan usaha dan diserap oleh beban-beban yang mempunyai nilai reaktansi, seperti mengandung komponen induktansi dan kapasitansi,atau daya yang digunakan untuk pembangkitan fluks magnetik (medan magnet), satuannya adalah VAR. Daya reaktif dapat dihitung dengan persamaan: Q =V.I.Sin Ҩ...VAR …..[3] Dimana: V = Tegangan...(Volt) I = Arus...(Ampere) KWH Meter KWH Meter adalah alat yang untuk menghitung pemakaian energi listrik para konsumennya. Dengan menggunakan induksi medan mangnet dengan menggunakan piringan, dengan menggerakan konter yang menandai tiap hitungan pemakaian energi listrik, semakin cepat piringan berputar akan semakin besar pula tagihan listrik yang dibayar oleh konsumen. Ada dua jenis Kwh Listrik yang digunakan PLN yang dipasang pada konsumennya yaitu kwh meter digital dan kwh meter analog



6



8.2. Mikro Kontroller Arduino Mega 2560 Arduino Mega 2560 adalah papan microcontroller berbasiskan Atmega 2560. Arduino Mega 2560 seperti gambar 1.1 memiliki 54 pin digital input / output, dimana 15 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 16 pin sebagai input analog, dan 4 pin sebagai UART (port serial hardware), 16 MHz kristal osilator, koneksi USB, jack power, header ICSP, dan tombol reset. Ini semua yang diperlukan untuk mendukung microcontroller. Cukup dengan menghubungkannya ke komputer melalui kabel USB atau power dihubungkan dengan adaptor AC – DC atau baterai untuk mulai mengaktifkannya. Arduino Mega 2560 kompatibel dengan sebagian besar shield yang dirancang untuk Arduino Duemilanove atau Arduino Diecimila. Arduino Mega 2560 adalah versi terbaru yang menggantikan versi Arduino Mega. Arduino Mega 2560 berbeda dari papan sebelumnya, karena versi terbaru sudah tidak menggunakan chip driver FTDI USB-to-serial. Tapi, menggunakan chip Atmega 16U2 (Atmega 8U2 pada papan Revisi 1 dan Revisi 2) yang diprogram sebagai konverter USB-to-serial. Arduino Mega 2560 Revisi 2 memiliki resistor penarik jalur HWB 8U2 ke Ground, sehingga lebih mudah untuk dimasukkan ke dalam mode DFU. Arduino Mega dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber daya dipilih secara otomatis. Sumber daya eksternal (non-USB) dapat berasal baik dari adaptor AC-DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan dengan mencolokkan steker 2,1 mm yang bagian tengahnya terminal positif ke ke jack sumber tegangan pada papan. Jika tegangan berasal dari baterai dapat langsung dihubungkan melalui header pin Gnd dan pin Vin dari konektor POWER. Papan Arduino ATmega 2560 dapat beroperasi dengan pasokan daya eksternal 6 Volt sampai 20 volt. Jika diberi tegangan kurang dari 7 Volt, maka, pin 5 Volt mungkin akan menghasilkan tegangan kurang dari 5 Volt dan ini akan membuat papan menjadi tidak stabil. Jika sumber tegangan menggunakan lebih dari 12 Volt, regulator tegangan akan mengalami panas berlebihan dan bisa merusak papan. Rentang sumber tegangan yang dianjurkan adalah 7 Volt sampai 12 Volt.



7



8.3. SIM 800L SIM800L adalah modul SIM yang digunakan pada penelitian ini. Modul SIM800L GSM/GPRS adalah bagian yang berfungsi untuk berkomunikasi antara pemantau utama dengan Handphone. ATCommand adalah



perintah yang



dapat



diberikan modem GSM/CDMA seperti untuk mengirim dan menerima data berbasis GSM/GPRS, atau mengirim dan menerima SMS. SIM800L GSM/GPRS dikendalikan melalui perintah AT. AT+Command adalah sebuah kumpulan perintah yang digabungkan dengan karakter lain setelah karakter „AT‟ yang biasanya digunakan pada komunikasi serial. Dalam penelitian ini ATcommand digunakan untuk mengatur atau memberi perintah modul GSM/CDMA. Perintah ATCommand dimulai dengan karakter “AT” atau “at” dan diakhiri dengan kode (0x0d). Berikut ini spesifikasi dari Modem ini: Fitur: 1. Quad-band 850/900/1800/1900MHz 2. Terhubung dengan jaringan GSM global menggunakan 2G SIM (Telkomsel, Indosat, Three) 3. Voice call dengan external 8 speaker dan electret microphone. 4. Kirim dan terima SMS. 5. Kirim dan terima GPRS data (TCP/IP, HTTP, etc.) 6. GPIO ports, misalnya untuk buzzer dan vibrational motor. 7. AT command interface dengan deteksi "auto baud". Modem GSM adalah sebuah perangkat elektronik yang berfungsi sebagai alat pengirim dan penerima pesan SMS. Tergantung dari tipenya, tapi umumnya alat ini berukuran cukup kecil, ukuran sama dengan pesawat telepon seluler GSM. Sebuah modem GSM terdiri dari beberapa bagian, di antaranya adalah lampu indikator,



8



terminal daya, terminal kabel ke komputer, antena dan untuk meletakkan kartu SIM. (Malyan, A. B. J dan Surfa Yondri, Elektron: Vol.4 Tahun 2012).



8.4. SENSOR ARUS SCT-013 Sensor SCT-013-000 adalah sensor yang digunakan sebagai kelengkapan untuk membaca seberapa besar nilai arus yang lewat pada suatu penghantar terhadap suatu beban. Prinsip kerja dasar dari sensor arus ini adalah sebuah penghantar yang dilewati oleh arus akan dilewatkan oleh sebuah ring toroid yang lalu nantinya akan menimbulkan medan magnet, sehingga pada komponen sensor tadi memiliki fluks magnet yang menginduksi kumparan di dalam sensor tersebut sehingga akan memunculkan sinyal listrik yang nantinya akan dibaca dan dikonversikan oleh arduino. Beberapa karakteristik dari sensor ini yaitu: a. Dimensinya berkisar antara 13mm x 13mm. b. Panjang kabel sampai menuju jack output ± 1m. c. Inti material ferrite. d. Fire resistance property: in accordance with UL 94-V0. e. Ketahanan sifat dielektrik : 1000V AC/1 MIN 5mA.



8.5. SENSOR TAGANGAN ZMPT101B Sensor ZMPT101b merupakan salah satu sensor yang digunakan untuk melakukan monitoring terhadap parameter tegangan, serta dilengkapi dengan ke unggulan memiliki sebuah ultra micro voltage transformer, akurasi tinggi dan konsistensi yang baik untuk melakukan pengukuran tegangan dan daya. Beberapa hal yang dapat dilakukan dengan menggunakan sensor tegangan ZMPT101b ini diantaranya adalah:



9



a. Sebagai sensor untuk mendeteksi arus lebih. b. Sebagai ground fault detection. c. Pengukuran besaran listrik. d. Sebagai perangkat untuk analog to digital converter.



8.6. MODUL RELAY Relay adalah komponen elektronik berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya, ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali keposisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 A/AC 220V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1 A/12 volt DC). Relay adalah komponen listrik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi medan elektromagnetis. Jika sebuah penghantar sialiri oleh arus listrik, maka disekitar penghantar tersebut timbul medan magnet. Medan magnet yang dihasilkan oleh arus listrik tersebut selanjutnya diinduksikan ke logam ferromagnetis. Penemu relay pertama kali adalah Joseph Henry pada tahun 1835 (Elangsakti,2013). Prinsip kerja sama dengan kontraktor magnet yaitu sama-sama berdasarkn kemagnetaan yaang dihasilkan oleh kumparan coil, jika kumparan coil tersebut diberi sumber listrik. Berdasarkan sumber listrik yang masuk maka relay dibagi menjadi 2 macam yaitu relay DC dan relay AC, besar tegangan DC yang masuk pada coil relay bervariasi sesuai dengan ukuran yang tertera pada body relay tersebut diantaranya relay dengan tegangan 6 Volt, 12 Volt, 24 Volt, 48 Volt, sedangkan untuk tegangan AC sebesar 220 Volt.



10



Relay terdiri dari coil dan contact, coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedangkan contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil. Contact ada 2 jenis : Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close). Secara sederhanya berikut ini prinsip kerja dari relay : ketika coil mendapaat listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan contact akan menutup.



IX. Metodologi Dalam Penulisan Tugas Akhir ini penulis mengumpulkan data yang dilakukan sebagai berikut :



1. Pengumpulan data dengan cara melakukan studi kepustakaan dengan jalan mencari buku-buku atau informasi yang berhubungan dengan alat ini.



2. Mengadakan konsultasi dan arahan / bimbingan dari dosen pembimbing serta sumber-sumber lain yang dapat dijadikan sebagai acuan dan perbandingan dalam merancang alat ini.



3. Mencari data-data yang diperlukan dalam pembuatan proyek ini dengan menggunakan fasilitas internet dan sebagainya.



11



X. JADWAL PEMBUATAN No.



Kegiatan



1



Studi pustaka



2



Perancangan desain



3



Pemodelan desain



4



Pengetesan



5



Implementasi



6



Penyusunan laporan



Bulan 4



Bulan 5



Bulan 6



Bulan 7



XI. ANGGARAN DANA NO NAMA



JUMLAH



@(Rp.)



@TOTAL(Rp.)



ALAT/KOMPONEN 1



Arduino Mega



1 Unit



150.000



150.000



2



SIM 800



1 Unit



80.000



80.000



3



Sensor Arus



1 Unit



150.000



150.000



5



Sensor Tegangan



1 Unit



150.000



150.000



4



Modul Relay



1 Unit



20.000



20.000



5



Acrylic 100cmx200cm



1 Unit



350.000



350.000



6



Triplek 122cmx244cm



1 Unit



50.000



50.000



7



Lampu 5W



3 Unit



30.000



30.000



8



Kipas Angin Mini



2 Unit



20.000



20.000



9



Rangkaian Pendukung Sistem 1 Unit



200.000



200.000



Jumlah



1.200.000



12



Jumlah



Rp.1.200.000



Biaya Lain-lain



Rp. 400.000 +



Total



Rp.1.600.000



Terbilang (Satu Juta Enam Ratus Ribu Rupiah)



XII. DAFTAR PUSTAKA [1.] Ardhy, Setia.dkk. 2017. Webserver dalam Embbeded System pada Aplikasi Home Automation. Surakarta. IDEC 2017. [2.] Hudham, Nurul. 2013.Menghitung Kwh berbasis 89C51 dengan System dtmf. Jakarta. PT. Elex Media Komputindo.



13