R. Intandinnari .M - Buku PA [PDF]

Citation preview

PROYEK AKHIR



RANCANG BANGUN KWH METER PORTABEL



R. Intandinnari Mayuritasya NRP. 1303177010



Dosen Pembimbing : Indhana Sudiharto, ST, MT NIP. 19660227.199403.1.001 Rachma Prilian Eviningsih, S.T., M.T. NIP. 2000000685



PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRO INDUSTRI POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA SURABAYA 2020



PROY EK AKHIR



RANCANG BANGUN KWH METER PORTABEL



R. Intandinnari Mayuritasya NRP. 1303177010



Dosen Pembimbing : Indhana Sudiharto, ST, MT NIP. 19660227.199403.1.001 Rachma Prilian Eviningsih, S.T., M.T. NIP. 2000000685



PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRO INDUSTRI POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA SURABAYA 2020



Rancang Bangun Kwh Meter Portabel Oleh: R. Intandinnari Mayuritasya NRP. 1303177010 Proyek Akhir ini Diajukan sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Ahli Madya Teknik (A.Md.T.) di Program Studi Departemen Teknik Elektro Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Disetujui dan disahkan pada tanggal 18 Agustus 2020 oleh: Dosen Pembimbing: 1. Indhana Sudiharto, ST, MT NIP. 196602271994031001 2.



Rachma Prilian Eviningsih, S.T., M.T. NIP. 2000000685



Dosen Penguji: 1. Drs. Irianto, MT NIP. 196405221991031003 2.



Ir. Yahya Chusna Arif, MT NIP. 196009061989031002



3.



Ir. Moh. Zaenal Efendi, MT NIP. 196812081993031001



Mengetahui, Ketua Program Studi



Syechu Dwitya Nugraha,S.ST., MT. NIP. 198905082015041001



“Halaman ini sengaja dikosongkan”



vi



ABSTRAK Kwh (Kilo Watt Hour) meter merupakan salah satu instrumen yang memiliki fungsi utama untuk melakukan pengukuran energi listrik. Instrumen ini menggunakan pengukuran volt-ampere untuk menentukan daya kwh. Beberapa diantara instrumen ini memiliki kelemahan sehingga permasalahan kerap kali muncul seperti kwh meter blank, kwh meter rusak, kwh meter yang tidak sesuai dengan pengukuran dengan alat ukur dll. Pada pelanggan TR kwh meter tiga pahse pengukuran tak langsung petugas kerap kali menghubung singkat arus pada kwh meter pada saat melakukan penggantian kwh meter yang rusak dikarenakan pelanggan tidak ingin padam pada saat dilakukan pemeliharaan tersebut hal ini dapat merugikan PLN karena daya pada saat melakukan penggantian kwh meter tidak terhitung oleh kwh meter, oleh karena itu untuk mengatasi hal tersebut perlu sebuah alat yang dapat mengukur daya yang hilang pada saat dilakukan penggantian kwh meter dengan kwh meter portable menggunakan metode pengukuran volt-ampere yang pada prinsipnya mengasumsikan perubahan tegangan Vac pada resistor pendeteksi arus sebagai perubahan perubahan Iac terpakai. Dengan PZEM-004T yang terintegrasi dengan mikrokontroler membuat tingkat keakurasian alat ini pada pengukuran daya 3 fasa cukup baik dengan error rata-rata 2,29%, sehingga alat ukur ini layak digunakan untuk pengukuran listrik pada pelanggan. Kata Kunci: Kwh meter, PZEM-004T, STM 32F103, Web.



i



“Halaman ini sengaja dikosongkan”



ii



ABSTRACT Kwh meters is an instrument that has the main function to measure electrical energy. This instrument uses ampere volt measurements to determine The Kwh capacity. These instruments have weaknesses so that problems often occur such as kWh meters blank, kWh meters are broken, kWh meters that are incompatible with measurements with measuring devices, etc. On the customer low voltage kWh meters three phases direct measurement, PLN officers often short circuit the kWh meter when replacing broken kWh meters because the customer does not want to blackout during maintenance, this can be a financial loss to the PLN because when replacing the kWh meter does not calculate by kWh meter, therefore to overcome this need a tool that can measure the power lost when replacing the kWh meter with a portable kWh meter volt-ampere measurement method which in principle assumes a change in the Vac voltage in the current-detecting resistor as a change in Iac used up. With pzem-004 integrated with microcontroller make the level of accuracy of this tool at 3 phase power measurement good enough with an average error of 2.29% until this tool is suitable for use in measuring customer electricity. Keyword: Kwh meter, PZEM-004T, STM 32F103, Web



iii



“Halaman ini sengaja dikosongkan”



iv



KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas karunia dan rahmat hidayahNyalah penulis dapat menyelesaikan proyek akhir dengan judul: RANCANG BANGUN KWH METER PORTABLE Dengan adanya buku proyek akhir ini penulis bertujuan untuk membantu mengatasi masalah yang dihadapi perusahaan selama penulis ditempatkan magang, sehingga perusahaan dapat terbantu dengan adanya alat tersebut untuk mengurangi rugi- rugi khususnya pada seksi transaksi energi listrik. Pada proses pembuatan dan penulisan proyek akhir ini penulis berusaha dan bekerja secara optimal agar pembuatan proyek akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Penulis mengerahkan segala usaha dengan memanfaatkan informasi dan refrensi yang didapat, serta teori akademik maupun praktik yang pernah didapat dari hasil bimbingan dosen akademik maupun dosen pembimbing proyek akhir. Selain itu dukungan pihak- pihak lain yang terlibat dalam memberikan bantuan kepada penulis untuk menyelesaikan proyek akhir. Penulis menyadari bahwa masih ada banyak kekurangan yang terdapat dalam proyek akhir ini. Oleh sebab itu, penulis meminta maaf atas kekurangan dan kesalahan yang ada didalam buku ini. Penulispun juga mengharap kritik dan saran dari semua pihak maupun pembaca sehingga hal tersebut dapat menjadi evaluasi untuk membangun buku serta alat dari proyek akhir penulis. Semoga buku proyek akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Surabaya, 10 Agustus 2020



R. Intandinnari Mayuritasya



v



“Halaman ini sengaja dikosongkan”



vi



UCAPAN TERIMA KASIH Segala puji dan syukur hanya kepada Allah SWT karena berkah, ridho dan rahmat-Nya kepada penulis. Serta tidak lupa juga penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada pihak-pihak yang telah membantu penulis untuk menyelesaikan proyek akhir ini, terima kasih kepada: 1. Allah SWT atas segala rahmat dan ridho-Nya yang diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan proyek akhir ini. 2.



Bapak Dr. Zaenal Arif, S.T., M.T., selaku direktur Politeknik Elektronika Negeri Surabaya.



3.



Bapak Syechu Dwitya Nugraha, S.ST., M.T., selaku Ketua Program Studi D3 Teknik Elektro Industri - Politeknik Elektronika Negeri Surabaya.



4.



Bapak Ony Asrarul Qudsi, S.ST., M.T., sebagai koordinator Kelas Kerjasama PENS-PLN.



5.



Bapak Indhana Sudiharto, S.T., M.T., dan Ibu Rachma Prilian Eviningsih, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing yang selalu memberikan bimbingan, saran, dan motivasi.



6.



Seluruh Bapak dan Ibu dosen Teknik Elektro Industri yang telah membimbing dan membekali ilmu kepada penulis selama menempuh pendidikan dikampus PENS.



7.



Teman-teman kelas D3K PLN A dan teman-teman angkatan ELIN tahun 2017, yang telah memberikan dukungan dan bantuan atas terselesainya proyek akhir ini.



8.



Semua pihak yang telah membantu penulis hingga terselesaikannya proyek akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.



Semoga Allah SWT membalas kebaikan kita semua, dan senantiasa memberikan rahmat dan berkah-Nya. Amin ya robbal’alamin. vii



“Halaman ini sengaja dikosongkan”



viii



DAFTAR ISI ABSTRAK............................................................................................i ABSTRACT.......................................................................................iii KATA PENGANTAR.........................................................................v UCAPAN TERIMAKASIH.............................................................vii DAFTAR ISI......................................................................................ix DAFTAR GAMBAR.........................................................................xi DAFTAR TABEL............................................................................xiii BAB I PENDAHULUAN ............................................................... 1 1.1



LATAR BELAKANG MASALAH ........................................ 1



1.2



TUJUAN................................................................................ 2



1.2.1 Tujuan Umum ........................................................................ 2 1.2.2 Tujuan Khusus ....................................................................... 2 1.3



PERUMUSAN MASALAH DAN BATASAN MASALAH.... 2



1.3.1 Rumusan Masalah .................................................................. 2 1.3.2 Batasan Masalah .................................................................... 3 1.4



METODOLOGI ..................................................................... 3



1.5



SISTEMATIKA PEMBAHASAN .......................................... 5



1.6



TINJAUAN PUSTAKA ......................................................... 6



BAB II TEORI PENUNJANG....................................................... 9 2.1



ALAT PENGUKUR DAN PEMBATAS (APP) ...................... 9



2.2



ESP32........................................................................................13



2.3



MIKROKONTROLER.............................................................14



2.4



RTC (Real Time Clock)............................................................15



2.5



MODUL PZEM 004-T.............................................................16



2.6



LCD (Liquid Crystal Display)..................................................17



2.7



PLATFORM CAYENNE.........................................................19 ix



BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT ......... 21 3.1



PERANCANGAN SISTEM .............................................. 21



3.2



RANCANGAN DESAIN DAN HARDWARE .................. 23



3.2.1 Rangkaian Modul PZEM-004T .......................................... 24 3.2.2 Rangkaian RTC (Real Tume Clock)................................... 26 3.2.3 Rangkaian Push Button ..................................................... 27 3.2.4 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) .......................... 29 3.2.5 Rangkaian Web Cayenne ................................................... 30 3.2.6 Rangkaian Baterai ............................................................. 31 3.2.7 Rancangan Pembuatan Board Mikrokontroler .................... 32 3.2.8 Rancangan pembuatan simulasi beban................................. 34 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA.................................... 36 4.1



METODE PENGUJIA ...................................................... 36



4.2



PENGUJIA PARSIAL ..................................................... 37



4.2.1 Pengujian PZEM-004T ...................................................... 37 4.2.2 Pengujian RTC (Real Time Clock) .................................... 53 4.2.3 Pengujia LCD (Liquid Crystal Display) ............................. 54 4.2.4 Pengujian Web Cayenne .................................................... 55 4.2.5 Pengujian Push Button....................................................... 57 4.2.6 Pengujian Baterai .............................................................. 58 4.2.7 Pengujian Simulasi Beban ................................................. 59 4.2.8 Pengujian Integrasi ............................................................ 61 BAB V PENUTUP .................................................................... 67 5.1



KESIMPULAN ................................................................ 67



5.2



SARAN ............................................................................ 67



DAFTAR PUSTAKA ................................................................ 69 LAMPIRAN .............................................................................. 71 BIODATA PENULIS..................................................................109 x



DAFTAR GAMBAR Gambar



Halaman



2.1



Kwh Meter analog........................................................................10



2.2



Kwh meter digital.................................................................... 11



2.3



Modul ESP32 .......................................................................... 13



2.4



Spesifikasi STM32F1 .............................................................. 14



2.5



Komponen RTC (Real Time Clock) ......................................... 15



2.6



Modul PZEM-004T ................................................................. 16



2.7



Bentuk Fisik LCD ................................................................... 17



2.8 Tampilan platform cayenne ..................................................... 19 3.1



Blok Diagram Sistem Rancangan ............................................. 21



3.2



Rangkaian Modul PZEM-004T pada mikrokontroler ................ 24



3.3



Rangkaian RTC pada mikrokontroler ....................................... 26



3.4



Rangkaian Push Button pada mikrokontroler ........................... 27



3.5



Rangkaian LCD pada mikrokontroler....................................... 29



3.6



Rangkaian ESP32 pada mikrokontroler .................................... 30



3.7



Rangkaian baterai pada mikrokontroler .................................... 31



3.9



Schematic wiring komponen .................................................... 32



3.10 Hasil board PCB ..................................................................... 33 4.1



Wiring pengujian tegangan PZEM ........................................... 37



4.2



Rangkaian pengujian tegangan PZEM ..................................... 38



4.3



Rangkaian pengujian arus PZEM ............................................. 40



4.4



Pengujian arus PZEM.............................................................. 41



4.5



Wiring pengujian daya PZEM ................................................. 43



4.6



Rangkaian pengujian daya PZEM ............................................ 43



4.7



Rangkaian pengujian energi pada alat ...................................... 45



4.8



Pengujian energi pada alat........................................................... 45 xi



4.9



Rangkaian simulasi pengujian alat............................................ ..47



4.10 Pengujian beban resistif ........................................................... ..47 4.11 Rangkaian pengujian alat pada kwh meter PLN ........................ ..49 4.12 Pengujian RTC pada alat.......................................................... ..53 4.13 Tampilan Pengujian LCD ........................................................ ..54 4.14 Tampilan Setting FKM ............................................................ ..54 4.15 Tampilan program cayenne pada aplikasi arduino..................... ..55 4.16 Tampilan data pada cayenne dan LCD ..................................... ..56 4.17 Push Button pada alat .............................................................. ..57 4.18 Pengecekan baterai pada buck converter................................... ..58 4.19 Rangkaian simulasi beban integrasi .......................................... ..59 4.20 Pengecekan tegangan dan arus pada simulasi beban.................. ..59 4.21 Rangkaian simulasi pengujian alat............................................ ..61 4.22 Pengujian integrasi alat secara real ........................................... ..61 4.23 Hasil pengukuran SCT pada fasa R...............................................62 4.24 Hasil pengukuran SCT pada fasa S........................................... ..62 4.25 Hasil pengukuran SCT pada fasa T .......................................... ..63 4.26 Tampilan pada website ............................................................ ..65



xii



DAFTAR TABEL Tabel



Halaman



2.1



Koneksi antara PZEM-004T dengan STM32F1 ....................... 16



4.1



Pengujian Tegangan Fasa R pengukuran L-N ........................... 38



4.2



Pengujian Tegangan Fasa S pengukuran L-N ........................... 39



4.3



Pengujian Tegangan Fasa T pengukuran L-N ........................... 39



4.4



Pengujian Arus Fasa R ............................................................ 41



4.5



Pengujian Arus Fasa S ............................................................. 42



4.6



Pengujian Arus Fasa T............................................................. 42



4.7



Data Hasil Pengujian Daya Aktif 3 Fasa PZEM ....................... 44



4.8



Data Pengujian energi pada PZEM .......................................... 46



4.9



Hasil pengukuran energi pada beban resistif............................. 48



4.10 Hasil pengukuran energi pada beban induktif ........................... 49 4.11 Hasil pengukuran energi beban resistif kwh meter PLN............ 50 4.12 Hasil pengukuran energi beban induktif kwh meter PLN...........50 4.13 Eror pada beban resistif. .......................................................... 51 4.14 Eror pada beban induktif ......................................................... 51 4.15 Data Pengujian Integrasi pada PZEM....................................... 64



xiii



“Halaman ini sengaja dikosongkan”



xiv



BAB I PENDAHULUAN



BAB I PENDAHULUAN 1.1



LATAR BELAKANG



Berbagai macam pelanggan PLN mulai dari pelanggan rumah tangga hingga industri besar memiliki bermacam-macam kendala yang dialami. Pelanggan TR PLN dibagi menjadi beberapa mulai dari pelanggan satu fasa hingga pelanggan tiga pengukuran langsung maupun tak langsung. Realita dilapangan khususnya pelanggan kwh meter tiga fasa pengukuran tak langsung pelanggan TR sering sekali mengalami permasalahan seperti kwh meter blank, pengukuran kwh meter tidak sesuai dengan alat ukur avometer, komponen kwh meter rusak, dll. Untuk itu PLN melakukan pengecekan langsung dilapangan yang nantinya akan dijadwalkan untuk dilakukan pemeliharaan corrective dengan cara mengganti kwh meter lama dengan yang baru, namun beberapa dari pelanggan sering mengulur-mengulur waktu untuk diadakan pemeliharaan dikarenakan pada saat pemeliharaan pelanggan harus dalam keadaan padam sehingga mereka enggan untuk melakukan hal tersebut karena dapat menghambat produksi dari pabrik mereka. Oleh karena itu, untuk mempermudah PLN dalam melakukan pemeliharaan dan pelanggan tidak perlu khawatir dengan produksinya maka dirancang alat rancang bangun kwh meter tiga fasa pengukuran tak langsung untuk menghitung jumlah daya yang hilang pada saat petugas melakukan pemeliharaan. Alat ini dibuat untuk memudahkan petugas pada saat melakukan penggantian kwh meter, jadi petugas dapat melakukan penggantian kwh meter dengan aman dan tidak perlu menghubung singkat (short) arus CT dengan terminal bantu dan selang isolasi untuk menutupi kabel tegangan per fasa nya, selain aman rancang bangun kwh meter ini dapat memudahkan petugas untuk menghitung daya yang terpakai pada saat dilakukan pemeliharaan tanpa harus menghitung manual, rancang bangun kwh meter ini dibuat minimalis agar dapat dibawa kemanapun.



1



2 1.2



TUJUAN



Dalam pembuatan proposal proyek akhir ini penulis memiliki beberapa tujuan diantaranya terbagi menjadi dua yaitu: 1.2.1 Tujuan Umum Tujuan umum dari pembuatan proyek akhir ini adalah membuat alat yang bermanfaat bagi PLN dalam mengurangi susut energi pada sistem jaringan distribusi tenaga listrik khususnya pada devisi transaksi energi serta memenuhi persyaratan akademis untuk menyelesaikan studi pada Program Studi Elektro Industri Program D3 Kelas Kerjasama PLN di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. 1.2.2 Tujuan Khusus Tujuan khusus dari pembuatan alat ini dibagi dalam beberapa hal diantaranya yaitu: a. Agar PLN tidak dirugikan akibat petugas melakukan sambungan langsung pada saat melakukan penggantian kwh meter. b. Meminimalisir resiko bahaya yang terjadi akibat keteledoran petugas saat memasang isolasi pada kabel tegangan kwh meter. c. Memudahkan PLN pada saat melakukan perhitungan biaya yang dikenakan kepada pelanggan tersebut. d. Dengan adanya feature monitoring, PLN dapat mengakses data pengukuran melalui website 1.3



PERUMUSAN MASALAH DAN BATASAN MASALAH



Berdasarkan tujuan dan latar belakang yang sudah dipaparkan sebelumnya maka diperlukan perumusan masalah dan batasan masalah guna mempermudah dalam menunjang alat yang dibuat. 1.3.1 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang pembuatan proyek akhir ini, didapatkan rumusan masalah yang akan diangkat meliputi: 1. Bagaimana cara kerja alat monitoring kwh meter tiga fasa pengukuran tak langsung?



3 2.



Bagaimana mekanisme pengukuran dan perhitungan kwh meter?



3.



Bagaimana cara memonitoring kwh meter menggunakan aplikasi monitoring pada website?



1.3.2 Batasan Masalah Dalam proposal proyek akhir ini, diambil batasan masalah yang akan dibahas adalah sebagai berikut: 1. Parameter yang diukur menggunakan besaran V(volt), A(ampere), dan Kwh (Kilo Watt Hour). 2. Tampilan monitor pada LCD dan websiteT meliputi tegangan, arus, beban, dan daya total. 3. Kwh meter ini dibuat untuk daya kontrak 6,6 KVA hingga 105KVA dengan menggunakan kwh meter 3 fasa pengukuran langsung maupun tak langsung. 1.4



METODOLOGI



Berdasarkan latar belakang pembuatan proyek akhir ini, diperlukan suatu metode untuk mendapatkan hasil yang maksimal, maka perlu dibuat sebuah langkah perencanaan yang sesuai pada paparan berikut: a. Perancangan sistem Dalam membangun dan merancang sebuah sistem kwh meter digital tiga fasa ini dapat melakukan pengukuran yang memilki error dibawah 5%. Dengan komponen yang memadai dan mendukung terancangnya alat ini digunakanlah komponen PZEM004T untuk membaca besarnya nilai energi litrik yang terpakai. Kemudian hasil yang terbaca akan dikomunikasikan kedalam mikrokontroler STM32F1 agar dapat diubah menjadi data informasi yang akan dimunculkan pada LCD. Setelah sensor selesai membaca data besaran energi kemudian akan diproses melalui modul ESP32 yang akan dikirimkan ke web yang dapat diakses dalam platform.



4 b.



c.



d.



e.



Perancangan Perangkat Lunak Untuk pembuatan sistem perancangan kwh meter tiga fasa diperlukan beberapa software pendukung yang digunakan untuk mengintegrasikan dan memprogram komponen satu dengan yang lain. Untuk pemrograman PZEM menggunakan PZEM Master, yang kemudian diseluruh datanya akan disalurkan pada software Arduino untuk memproses data secara realtime yang terintegrasi dengan pencatat waktu modul RTC yang kemudian diproses datanya hingga menuju dua keluaran yaitu LCD dan website, untuk web akan dikoneksikan dengan platform bernama cayenne untuk menampilkan data. Perancangan Perangkat Keras Perancangan kwh meter tiga fasa menggunakan modul PZEM-004T yang memiliki fungsi sebagai sensor yang dapat mengukur energi listrik yang kemudian data tersebut akan dikalikan dengan Faktor Kali Meter (FKM) yang sesuai dengan kapasitas CT yang digunakan oleh daya kontrak dengan menggunakan mikrokontroler STM32F1. Kemudian seluruh data informasi tersebut akan ditampilkan dalam dua cara yaitu pada LCD dan platform website. Integrasi dan Pengujian sistem Dari sistem perancangan yang telah dibuat, kemudian langkah selanjutnya akan dilakukan pengujian dari masingmasing bagian sistem komponen. Setelah itu keseluruhan blok sistem diintegrasikan menjadi satu sebagai langkah untuk pengujian sistem alat secara keseluruhan. Mengumpulkan Data dari Hasil Uji Hasil dari integrasi alat tersebut akan dilakukan sebuah pengujian dengan menggunakan simulasi beban tiap fasa. Jadi setiap satu fasa diberikan beban dengan dialiri arus 5A bermacammacam beban. Kemudian dari simulasi inilah akan diketahui hasil data yang akan otomatis ditampilkan pada sistem.



5 f.



1.5



Analisa data Dengan sistem yang sudah terintegrasi dan dilakukan pengujian maka kemudian akan dianalisa untuk mengetahui tingkat kemampuan alat yang sudah dibuat sehingga dari situ akan terlihat beberapa evaluasi yang akan digunakan sebagai parameter untuk mengembangkan cara kerja sistem yang presisi dan efisien. SISTEMATIKA PEMBAHASAN



Pembahasan yang digunakan dalam pembuatan sistematika proyek akhir ini dipaparkan dalam uraian berikut: BAB 1: PENDAHULUAN Dalam bab ini berisi latar belakang pembuatan alat, tujuan dari pembuatan alat, rumusan dan batasan masalah, metodologi, sistematika pembahasan serta tinjauan pustaka. BAB II: DASAR TEORI Bab ini menjelaskan tentang dasar teori-teori penunjang tentang perangkat keras, perangkat lunak dan konsep dasar yang dipergunakan dalam pembuatan tugas akhir ini. BAB III: PERENCANAAN Pada bab ini berisi perencanan hardware, software, dan cara kerja dari rangkaian yang diinginkan, serta pembuatan peralatan yang dilakukan berdasarkan perencanaan yang telah dibuat. BAB IV: PENGUJIAN DAN ANALISA Bab ini membahas secara keseluruhan dari sistem yang telah dibuat pada bab sebelumnya dan dilakukan pengujian pada system, kemudian dilakukan analisa dari hasil pengujian sistem yang telah dibuat. BAB V: PENUTUP Pada bab ini membahas kesimpulan dari seluruh sistem yang dibuat, termasuk perencanaan, pengujian dan analisa berdasarkan data hasil



6 pengujian sistem secara keseluruhan. Serta harapan dari penulis tentang saran dan kritik dari tugas akhir yang telah dibuat untuk disempurnakan. 1.6



TINJAUAN PUSTAKA



Dalam pengerjaan proyek akhir ini penulis terinspirasi dari beberapa refrensi penelitian yang telah dilakukan sebelumnya untuk menunjang kesempurnaan hasil dari proyek akhir ini. 1. Proyek akhir “RANCANG BANGUN ALAT PENGUKUR DAYA DAN PENGHITUNG BIAYA SELAMA PERGANTIAN KWH METER 3 PHASA PENGUKURAN TAK LANGSUNG” yang disusun oleh Muhammad Zulfahmi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Industri Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. Penelitian yang dilakukan yaitu sebuah alat monitoing kwh meter yang dapat menampilkan data energi listrik serta biaya Tarif Dasar Listrik (TDL) dengan menggunakan PZEM-004T dan arduino nano. 2. Jurnal Ilmiah “SISTEM KWH METER DIGITAL MENGGUNAKAN MODUL PZEM-004T” yang disusun oleh Andriana, Zulkarnain dan Hadi Baehaqi jurusan Fakultas Teknik Universitas Langlangbuana yang membuat sistem kwh meter digital menggunakan modul PZEM-004T yang dapat memonitor hasil pengujian energi listrik secara realtime dengan simpangan error 4,92% untuk tegangan (volt), 4,63% untuk arus (ampere), 4,92% untuk daya aktif (watt), 1,36% untuk cos φ dan 3,3% untuk perhitungan total energi dalam durasi 1jam (watthour). 3. Jurnal Ilmiah Teknik Informatika “SMART HOME RASPBERRY PI DENGAN FRAMEWORK CAYENNE BERBASIS INTERNET OF THINGS (IOT)” yang disusun oleh Tri Aristi Saputri dan Budi Sutomo jurusan Teknik Informatika, STMIK Dharma Wacana membuat alat komunikasi berupa website untuk mengendalikan alat elektronik dalam jarak jauh menggunakan raspberri pi yang berplatform cayenne sebagai interface yang digunakan pengguna untuk memasukkan input dan menghasilkan output.



7 4.



5.



Jurnal Teknologi Informatika dan Terapan Vol.05 “PENERAPAN INTERNET OF THING (IOT) UNTUK KONTROL LAMPU MENGGUNAKAN ARDUINO BERBASIS WEB” yang disusun oleh Budi Artono dan Rakhmad Gusti Putra Jurusan Teknik Komputer Kontrol, Politeknik Negeri Madiun yang membuat sebuah sistem kontrol menggunakan modul wifi ESP8266 yang diaplikasikan pada mikrontroler yang hasilnya ditampilkan pada sebuah platform web Cayenne guna memvisualisasikan data yang diperoleh dari sensor. Proyek Akhir “KWH METER PRABAYAR PINTAR BERBASIS NFC” yang disusun oleh Muhammad Arif Trianto. Mahasiswa D3K PLN PENS 2016 membuat alat pembayaran token kwh meter menggunakan kartu berbasis NFC dengan menggunkan kwh meter rakitan yang kompatible dengan kartu bersistem NFC (Near Field Comunnication).



8



“Halaman ini sengaja dikosongkan”



BAB II TEORI PENUNJANG



BAB II TEORI PENUNJANG Teori penunjang merupakan bagian terpenting dalam penulisan proyek akhir diantaranya digunakan sebagai pedoman maupun acuan guna merencanakan suatu sistem yang akan dituangkan pada alat yang penulis buat. Teori-teori tersebut diambil dari beberapa refrensi yang didapatkan dari literatur, buku-buku, hingga intisari yang didapat pada saat perkuliahan. Hal tersebut akan dipaparkan secara runtut dalam susunan sebagai berikut: 2.1



ALAT PENGUKUR DAN PEMBATAS (APP)



Alat pengukur dan pembatas merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengukur serta mencatat pemakaian energi listrik pada pelanggan sesuai dengan daya kontraknya. Alat Pengukur dan Pembatas (APP) biasa dikenal dengan nama Kwh meter, hal ini sangat berkaitan dengan PLN yang merupakan perusahaan penyedia listrik negara, bahkan bila dilihat setiap rumah bahkan industri memiliki kwh meter, karena listrik sendiri memiliki banyak manfaat bagi masyarakat untuk itu tak heran bahwa listrik dapat dibilang kebutuhan pokok bagi masyarakat. Kwh meter merupakan alat yang digunakan PLN untuk mengukur seberapa besar energi yang digunakan oleh pelanggannya, hal ini merupakan pekerjaan serta tanggungjawab PLN dalam membuat rekening listrik yang legal dan standar sesuai dengan peraturan dan SOP. Kwh meter terdiri dari dua jenis yaitu Kwh meter digital dan Kwh meter analog, berdasarkan fasanya terdiri dari 1 fasa, 2 fasa, 3 fasa ataupun multi fasa. Namun pada umumnya yang digunakan dimasyarakat adalah 1 fasa dan 3 fasa, agar lebih memahami akan dipaparkan dalam poin- poin berikut. a. Kwh meter analog Kwh meter ini juga disebut dengan kwh meter elektromekanis yang paling banyak digunakan oleh konsumen rumah tangga yang umumnya masih digunakan di pedesaan sedangkan di kota besar sudah menggunakan Kwh meter digital, maupun kwh meter elektronik yang 9



10 tidak menggunakan piringan melainkan impulse yang dirangkai secara elektronik. Pada Kwh meter analog seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.1 penggunaan piringan logam non magnetik memiliki cara kerja yang sederhana dimana medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan arus timbul di permukaan kawat tembaga pada koil kumparan arus kemudian kumparan tegangan membantu agar medan magnet menerpa permukaan aluminium sehingga timbul gesekan antara piringan aluminium dengan medan magnet disekililingnya dengan demikian piringan tersebut akan berputar. Kecepatan putar dipengaruhi oleh besar kecilnya arus listrik, jadi ketika semakin banyak beban yang digunakan maka semakin cepat putaran yang dihasilkan oleh piringan dan biaya listrikpun meningkat.



Sumber: https://www.keretalistrik.com/2018/05/dunia-listrik-cara-kerja-kwh-meter.html diakses pada 16 Mei 2020



Gambar 2.1 Kwh meter analog



11 b.



Kwh meter digital Jika Kwh meter analog menggunkan prinsip elektromekanis, maka kwh meter digital memiliki prinsip elektronik dimana pada kwh meter digital sudah mengembangkan sensor untuk membaca tegangan dan arusnya. Pada bentuk fisiknya kwh meter digital memiliki banyak perbedaan daripada Kwh meter analog diantaranya dari sistemnya, dimana kwh meter digital menggunakan mikrokontroler yang dapat memproses sensor berupa data kemudian diprogram menggunakan rumus yang sesuai dengan peraturan dan Tarif Dasar Listrik (TDL) yang telah ditentukan. Seperti yang terlihat pada Gambar 2.2 Kwh meter ini memeiliki output display berupa LCD yang menampilkan data secara digital beda halnya dengan Kwh meter analog yang menggunakan angka register. Beberapa merk kwh meter digital 3 fasa memiliki kemampuan dapat hidup/ menyala tanpa sumber, karena didalamnya terdapat baterai yang digunakan sebagai sumber mikrokontroler.



Gambar 2.2 Kwh meter digital



11



12 Keteraangan: 1. Billing reset merupakan tombol yang digunakan untuk mereset data yang ada pada kwh meter atau digunkan untuk mengembalikan tampilan data informasi awal pada kwh meter. 2. Select tombol yang digunakan untuk melihat data informasi penggunaan energi listrik pada pelanggan meluputi tegangan per fasa, arus per fasa, daya aktif, daya reaktif, cosphi, daya total dll. 3. Nameplate Kwh meter berisi data-data spesifikasi pada merk Kwh meter tersebut meliputi frekuensi, kapasitas arus yang dapat diukur, kelas, tegangan, nomor Kwh meter dan tanggal pembuatan Kwh meter. 4. Kemudian ada keterangan tentang impuls yang dihasilkan Kwh meter per satuan waktu, jadi dapat dikatakan apabila impuls berkedip sekali nilainya sama dengan 1000 imp/kwh untuk daya aktif. 5. Sedangkan untuk nomer 5 merupakan impulse yang digunakan untuk mengukur banyak kvarh dalam satuan waktu seperti daya aktif, jadi jika impulse berkedip sekali maka nilainya sama dengan 1000 imp/kvarh. Setiap kwh meter memiliki nameplate yang berbeda-beda sesuai dengan daya kontraknya. Semakin besar daya kontrak maka nilai impulse nya semakin besar sebab semakin besar impulse nya semakin tinggi nilai keakurasian pengukuran Kwh meternya. 6. Kotak terminal, merupakan sebuah kotak pengaman yang berisi terminal didalamnya untuk menyambungkan beban pelanggan dengan sumber PLN agar dapat dihitung pada kwh meter, didalam kotak terminal terdapat 10 terminal. Bagian terminal ini harus disegel agar tidak dapat dimanipulasi oleh pelanggan.



13 2.2



ESP32



ESP32 merupakan sebuah mikrokontroler dari perkembangan ESP32 yang dilengkapi dengan Dual-Core 32bit yang membuat kinerja sistem semakin cepat dengan fitur yang lebih lengkap. Modul ini memiliki kapasitas 48 pin GPIO, 15 pin channel ADC (Analog to Digital Converter), 25 pin PWM (Pulse Width Modulation) 2 pin channel DAC (Digital to Analog Converter) membutuhkan daya 3,3V. Modul ini dilengkapi prosesor Xtensa dual core LX6-160Mhz, dengan flash memory 16MB. ESP32 memiliki kelebihan yaitu dapat menggunakan pin yang sama untuk beberapa fungsi yang berbeda atau disebut dengan multiplexing chip dan apabila pin GPIO tidak diprogram untuk fungsi khusus maka pin tersebut akan bekerja secara default.



Sumber: https://www.edukasielektronika.com/2019/07/arsitektur-dan-fitur-esp32-moduleesp32.html diakses pada 16 Mei 2020



Gambar 2.3 Modul ESP32



Gambar 2.3 merupakan spesifikasi pin yang dimiliki oleh modul ESP32 dimana selain modelnya yang dinamis, modul ini juga memiliki banyak fungsi tidak hanya untuk koneksi wifi saja melainkan bluetooth, touchpad, RTC,dll. Modul ini sangat layak digunakan pada sistem komunikasi dengan harga yang lebih mahal dibandingkan ESP32 yang hanya menggunakan fungsi yang terbatas dan murah.



13



14 2.3



MIKROKONTROLER



Berikut merupakan suatu modul yang digunakan sebagai otak suatu sistem guna mengatur segala proses sistem kerja yang berasal dari input hingga output yaitu mikrokontroler STM32F1. Mikrokontroler ini biasa disebut dengan “Blue Pill”. Pada Gambar 2.4 merupakan sebuah board yang terdapat beberapa komponen diantaranya ARM Cortex M3, 72MHz, 64KB/128KB flash, 20KB RAM, reset button, LED on PIN PC13, 32khz real time clock crystal, jump links on Boot 0 and Boot 1, micro usb connector for power and data, ST- Link header on the top of the board, 32 pin GPIO, 10 pin ADC, USART, SPI, 12C, CAN BUS, USB.



Sumber: https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/getting-started-with-stm32development-board-stm32f103c8-using-arduino-ide diakes pada 16 Mei 2020.



Gambar 2.4 Spesifikasi STM32F1



15 2.4



RTC (Real Time Clock)



Komponen ini merupakan sebuah chip yang dapat menghitung waktu mulai dari detik, menit, jam hingga tahun dengan akurat. Komponen ini sering disebut dengan jam elektronik yang dapat menjaga atau menyimpan data waktu secara real time, dimana ketika sistem memproses hitung waktu maka output datanya akan langsung disimpan atau dikirimkan ke device lain melalui sebuah sistem.



Sumber: https://www.tokopedia.com/one-electronic/rtc-ds1302-real-time-clockmodule-ds-1302-modul-arduinoraspberry-pi diakses pada 16 Mei 2020.



Gambar 2.5 Komponen RTC (Real Time Clock)



Gambar 2.5 merupakan RTC dengan tipe DS3231 yang memiliki baterai CR2932 sebesar 3V yang berfungsi sebagai backup RTC apabila catu daya mati, sehingga waktu akan terus menyala seiring penggunaan walau tanpa sumber, selain itu RTC memiliki feature interface yang dapat mengakses output data ke komunikasi I2C .



15



16 2.5



MODUL PZEM 004-T



Sebuah komponen sensor multifungsi yang dapat digunakan untuk mengukur daya, tegangan, arus dan energi. Modul pada Gambar 2.6 ini dilengkapi dengan sensor tegangan dan arus (CT) yang sudah terintegrasi di dalam satu kesatuan. Modul ini memiliki beberapa fitur yaitu mengukur konsumsi listrik, memiliki serial antarmuka UART dengan kecepatan 9600 dan dapat dihubungkan dengan layar LCD dan LED. Modul ini memilki spesifikasi dengan tegangan kerja 80 hingga 260VAC, memiliki rated power 100A/ 22Kw, dilengkapi dengan frekuensi kerja 45-65Hz dengan akurasi rata-rata 1%.



Sumber: https://www.nn-digital.com/blog/2019/08/15/contoh-program-interfacingpzem-004t-v2-v2-0-dengan-menggunakan-arduino/ diakses pada 16 Mei 2020



Gambar 2.6 Modul PZEM-004T Tabel 2.1 Koneksi antara PZEM 004-T dengan STM32F1



PZEM 004-T VCC GND TX RX



STM32F1 3,3 V GND RX (Software serial/ Hardware serial) TX (Software serial/ Hardware serial)



Tabel 2.1 merupakan rincian koneksi antara port PZEM 004-T dengan STM32F1, dalam tabel tersebut dijelaskan bajwa VCC digunakan untuk suplai tegangan LED melalui STM32F1, kemudian GND merupakan port “GROUND” yang dikoneksikan antara PZEM dan STM32F1, serial TX



17 (1) pada PZEM merupakan pin yang berfungsi sebagai pengirim TT data serial lalu kemudian diterima oleh serial RX (0) yang berfungsi sebagai penerima TTL data serial, sama halnya dengan RX (0) pada PZEM pin ini digunakan sebagai penerima TTL data serial dari TX (1) STM 32F1 yang merupakan pin yang berfungsi sebagai TT data serial. 2.6



LCD (Liquid Crystal Display)



LCD merupakan sebuah komponen elektronika yang digunakan sebagai penampil output dengan cara sebuah sistem membentuk suatu gambaran pada sebuah layar berukuran 20x4.LCD pada Gambar 2.7 terdiri komponen yang tersusun dari kristal cair (liquid crystal) yang diapit oleh dua elektroda transparan dan dua buah filter polarisasi (polarizing filter).



Gambar 2.7 Bentuk Fisik LCD



Didalam LCD terdapat sebuah mikrokontroler yang digunakan untuk mengolah sinyal berupa bit-bit data yang diolah kemudian ditampilkan dalam data informasi baik huruf, angka, kalimat maupun karakter, selain itu terdapat memori didalamnya yaitu: a. CGROM (Character Generator Read Only Memory) yaitu sebuh memori yang berfungsi untuk menggambarkan pola sebuah karakter yang merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan, sehingga pengguna hanya perlu mengambil sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada pada CGROM.



17



18 b.



CGRAM (Character Generator Random Access Memory) yaitu memori yang digunakan untuk menggambar pola karakter dimana bentuk dari karakter tersebut dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan. c. DDRAM (Display Data Random Access Memory) yaitu sebuah memori tempat karakter yang akan ditampilkan. Tidak hanya memori, LCD juga memiliki pin dan dan register diantaranya yaitu: a. Register perintah digunakan sebagai register yang berisi instruksi-instruksi yang berasal dari mikrokontroler ke panel LCD ketika proses penulisan data. b. Register data digunakan sebagai register untuk menuliskan maupun membaca data dari atau DDRAM. Penulisan data tersebut akan menempatkan data ke DDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur. c. Pin data pin yang digunakan sebagai jalur untuk mengirimkan data huruf, angka, karakter, ataupun grafik untuk ditampilkan pada LCD dengan lebar data 8 bit. d. Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator yang menentukan jenis data input, berupa data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah sedangkan logika high menunjukan data. e. Pin R/W (Read/ Write) adalah sebuah instruksi pada modul jika low untuk tulis data, sedangkan high untuk membaca data f. Pin E (Enable) digunakan sebagai pemegang data baik masuk atau keluar g. PIN VLCD berfungsi mengatur kontras pada tampilan dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 dan 10 Kohm, jika tidak digunakan maka akan dihubungkan ke ground dan sumber tegangan yang dibutuhkan oleh LCD yaitu 5VDC.



19 2.7



PLATFORM CAYENNE



Cayenne merupakan sebuah platform pengembangan IoT yang dimiliki oleh myDevices, platform ini memiliki feature yang dapat menggabungkan STM32F1 dengan berbagai macam shield yang didalamnya terdapat Wi-Fi, BLE, IR, NFC, dll. Platform ini dibuat dengan tujuan mempermudah pengembangan IoT, menyediakan tools yang dapat dimanfaatkan untuk memvisualisasikan data yang diperoleh dari sensor maupun mengendalikan aktuator yang terhubung dengan layanan melalui web dashboard ataupun aplikasi mobile. Cayenne memberikan berbagai kemudahan dalam mengatur maupun melakukan konfigurasi dan integrasi dengan hanya menggunakan metode drag-anddown protokol komunikasi standar. Platform ini compatible dengan komponen Modul Wifi ESP32.



Gambar 2.8 Tampilan platform cayenne



Dalam tampilan platform Gambar 2.8 tersebut terlihat bahwa terdapat beberapa macam jenis device yang kompatibel dengan platform Cayenne sendiri diantaranya yaitu Single Board Computers, MicroControllers, Sensor, Actuators, Extension. Dalam pembuatan alat ini proses upload data dilakukan dengan media MicroContoller dengan jenis modul Generic ESP32 yang digunakan untuk mengapload data dari STM32F1 dan diproses untuk di upload ke web tersebut.



19



20



“Halaman ini sengaja dikosongkan”



BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT



BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1



PERANCANGAN SISTEM



Pada pengerjaan Proyek Akhir ini menggunakan sistem IoT dengan judul “Rancang Bangun Kwh Meter Portable” yang merupakan sebuah alat yang digunakan untuk mengukur energi listrik menggunakan sistem tiga fasa pengukuran tak langsung berikut merupakan gambar dari rancangan sistem yang akan dibuat.



Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Rancangan



Pada Gambar 3.1 merupakan sebuah gambar rancang bangun proyek akhir yang akan dibuat, hal ini bertujuan untuk merancang dan mengembangkan Kwh meter digital tiga fasa yang dapat menghitung daya yang terpakai oleh pelanggan ketika ada pekerjaan pemeliharaan kwh meter. Dengan modul PZEM-004T yang memiliki integrasi sensor arus dan tegangan dalam satu modul membuat kemampuan komponen ini sangat efisien dalam pengukuran besar energi yang digunakan oleh pelanggan kemudian hasil pembacaan data akan dikomunkasikan dengan serial yang berada pada mikrokontroler yang akan memproses data pengukuran dan data perhitungan kemudian ditampilkan pada dua output 21



22 yaitu LCD dan dapat diakses melalui Web pada ponsel maupun komputer. Modul PZEM memiliki kemampuan untuk mendeteksi berapa besar energi listrik yang digunakan pada instalasi pelanggan dengan menggunakan sensor CT untuk menghitung besarnya arus yang akan dikombinasikan dengan pembacaan nilai tegangan kerja. Kemudian dipasang sebuah MCB tiga fasa atau MCCB yang sesuai dengan daya kontrak sebagai pengaman dari arus berlebih. Setelah nilai besaran energi sudah terukur, kemudian hasilnya akan diproses melaui mikrokontroler untuk menghitung arus yang didapat dari pengukuran dikalikan dengan Faktor Kali Meter (FKM) untuk mengetahui arus sebenarnya pada panel APP (Alat Pengukur dan Pembatas) milik pelanggan. 3.1.1 PZEM-004T Modul PZEM merupakan sebuah komponen yang memiliki fungsi sebagai sensor yang dapat mengukur tegangan, arus, cos phi, daya dan energi. Modul ini dilengkapi dengan CT clamp yang digunakan untuk mengukur arus. Komponen ini dapat dikomunikasikan dengan mikrokontroler STM32 F1 sehingga penggunaanya lebih efisen. 3.1.2 Mikrokontroler STM32F1 Mikrokontroler merupakan sebuah komponen yang berfungsi sebagai otak dalam sistem yang dapat memerintahkan kegiatan apapun yang diinginkan dengan bahasa pemrograman C, untuk mikrokontroler STM32F1 atau kerap disebut blue pil merupakan mikrokontroler paling sederhana dari pada STM yang lainnya bentuknya simple dan elegan serta dapat diintegrasikan dengan program KEIL, CubeMX, maupun arduino IDE. Sehingga apabila mikrokontroler STM32F1 digunakan maka dapat diintegrasikan dengan modul Wifi ESP32 dengan menggunakan aplikasi pemrograman Arduino IDE. 3.1.3 RTC RTC (Real Time Clock) berbasis chip DS1307 yang dihubungkan dengan mikrokontroler agar dapat menghasilkan pencatatan data dalam waktu realtime mulai dari tegangan hingga daya. Sehingga semua data akan terekam dalam display LCD. 3.1.4 LCD LCD (Liquid Crystal Display) merupakan sebuah media output yang menampilkan gambar maupun angka dalam sebuah kotak kristal cair sebagai penampil utama. LCD ini digunakan untuk menampilkan hasil



23 data pengukuran dan portnya dihubungkan dengan komunikasi data I2C (Inter Integrated Circuit) dengan 4 buah pin. 3.1.5 Modul Wifi ESP32 Modul Wifi ESP32 merupakan sebuah media yang dapat menghubungkan perangkat mikrokontroler dengan wifi yang akan membuat koneksi TCP/IP. Modul ini memiliki daya kerja sebesar 3,3V dengan tiga mode wifi yaitu stasion, access point dan keduanya. Modul ini dilengkapi prosesor, memori dan GPIO. 3.1.6 Web Cayenne Web Cayenne merupakan sebuah platform web yang dapat menampilkan output pengukuran dengan tampilan yang menarik. Platform ini digunakan bertujuan untuk mempermudah pengembangan IoT untuk memvisualisasikan data yang diperoleh dari sensor maupun mengendalikan aktuator yang terhubung dengan layanan melalui web dashboard maupun aplikasi mobile. 3.2



RANCANGAN DESAIN DAN HARDWARE



Dalam proses perancangan desain dan pembuatan hardware ini merujuk pada blok diagram yang ditunjukan pada Gambar 3.1 yang dijabarkan dalam uraian berikut: 1. Rancangan modul PZEM-004T 2. Rancangan RTC (Real Time Clock) 3. Rancangan PB (Push Buttton) 4. Rancangan LCD (Liquid Crystal Display) 5. Rancangan Web Cayenne 6. Rancangan baterai 7. Rancangan pembuatan board mikrokontroler 8. Rancangan pembuatan simulasi beban



24 3.2.1 Rangkaian Modul PZEM-004T Dalam pembuatan rangkaian modul PZEM-004T yang dihubungkan dengan mikrokontroler guna mengolah data input dan menampilkan output data yang dihasilkan kedalam LCD (Liquid Crystal Display). Maka proses rangkaiannya menggunakan 3 modul PZEM-004T sebagai sensor pada penggunaan listrik pelanggan yang nantinya akan mengukur tegangan, arus, daya aktif, dan energi yang digunakan. Setelah pengukuran tersebut terdata, maka PZEM akan menyalurkannya pada bagian USART STM32F1 yang merupakan sebuah pengirim (transmisi sinkron maupun asynkron) yang dapat mengirimkan data dan kemudian dibaca bit nya oleh mikrokontroler.



Gambar 3.2 Rangkaian Modul PZEM-004T pada mikrokontroler



Pada Gambar 3.2 merupakan wiring dari sensor PZEM pada mikrokontroler STM32F1. Dimana PZEM memiliki 4 pin yaitu RX, TX, VCC, dan GND yang akan dikoneksikan pada pin mikrokontroler. Untuk pin VCC ketiganya akan dijumper jadi satu menuju pin 5V pada mikro, sedangkan untuk GND ketiga rangkaian PZEM akan dijumper juga ke pin G pada mikro. Untuk pin rangkaian per fasanya menggunakan pin USART yaitu diantaranya untuk fasa R pin A9 dan A10, Fasa S pin A2 dan A3, sedangkan fasa T B10, B11. Parameter yang diujikan diantaranya meliputi tegangan, arus, daya aktif, energi, dan cosphi. Dalam proses pengujian, hasil uji akan dibandingkan dengan alat ukur lain seperti multimeter, clamp ampere, dan power meter digital untuk



25 membandingkan hasil nilai yang terukur pada modul PZEM-004T dan alat ukur lain. Setelah uji pengambilan data sudah dilakukan maka dari data pengukura PZEM-004T dan alat ukur lain akan dihitung errornya untuk mengetahui seberapa akuratkah modul PZEM-004T dengan rumus berikut: Error(%) =



(Alat ukur − PZEM004T) × 100% Alat ukur



(3.1)



Untuk perhitungan daya aktif per fasa menggunakan rumus berikut. d. Rumus persamaan daya aktif pada fasa R PR = V × I × Cos∅



(3.2)



e. Rumus persamaan daya aktif pada fasa S f.



PS = V × I × Cos∅ Rumus persamaan daya aktif pada fasa S



PT = V × I × Cos∅



(3.3) (3.4)



Kemudian untuk mengukur daya yang dihasilkan dalam 1 jam akan dihitung dengan persamaan 3.5. P1 =



(3600 × n) × fkm (t × c)



(3.5)



Lalu perolehan daya akif yang dihitung melalui persamaan 3.2 hingga 3.4 dijumlahkan maka akan diketahui nilai P2 seperti pada persamaan 3.6. P2 = PR + PS + PT



(3.6)



26 Dari hasil yang diperoleh persamaan diatas dapat dihitung erornya dengan persamaan 3.7 berikut. Error (%) = Keterangan: 1. P1 2. P2 3. n 4. t 5. c 6. FKM 7. PR 8. PS 9. PT



P1 − P2 × 100% P2



(3.7)



= Daya aktif Kwh meter (kW) = Daya aktif Kwh meter (kW) = Jumlah putaran/ impulse = Waktu (s) = Konstanta (putaran/kWh atau imp/kWh) = Faktor Kali Meter (kali/× ) = Daya aktif Kwh meter pada fasa R(kW) = Daya aktif Kwh meter pada fasa S(kW) = Daya aktif Kwh meter pada fasa T(kW)



3.2.2 Rangkaian RTC (Real Time Clock) Modul RTC (Real Time Clock) merupakan sebuah modul pengukur waktu secara real time atau disaat percobaan itu berlangsung. Modul ini menggunakan tipe DS3231 memiliki fast interface I2C pada mikrokontroler hingga 400kHz dan menggunakan sistem reset output dan pushbotton input dengan debounce. RTC ini akan memunculkan tanggal hingga waktu dalam real time karena dilengkapi dengan MEMS Resonator yang mengatur ketepatan waktu.



Gambar 3.3 Rangkaian RTC pada mikrokontroler



27 Dalam sistem rangkaiannya, RTC pada Gambar 3.3 akan dihubungkan pada mikrokontroler STM32F1 dengan menggunakan 4 pin diantaranya adalah VCC pada RTC digunakan sebagai suplay tegangan pada pin 5V mikrokontroler, pin GND RTC disambungkan ke pin GND mikrokontroler sebagai GND (GROUND) merupakan kutub negatif yang digunakan pada perangkat yang dibutuhkan sensor maupun modul. Sedangkan untuk pin SDA (Serial Data) dan SCL (Serial Clock) akan dihubungkan pada pin B7 dan B6 pada mikrokontroler. 3.2.3 Rangkaian Push Button Alat proyek akhir ini menggunakan 4 push button yaitu tombol power, FKM 1, FKM 2, dan tombol riset yang masing-masing memiliki fungsi tersendri. Untuk sistem kerja dari push button sendiri adalah NO (Normally Open) posisi terbuka, jadi apabila push button ini ditekan maka akan berganti posisi menjadi NC (Normally Close) posisi tertutup. Sehingga apabila PB ditekan lagi maka posisi PB akan kembali seperti semula atau NO (Normally Open). Berikut merupakan gambar rangkaian push button yang dapat dilihat pada Gambar 3.4.



Gambar 3.4 Rangkaian Push Button pada mikrokontroler



Gambar 3.4 menunjukan rangkaian antara push button dan mikrokontroler STM32F1. Dimana push button memiliki 2 pin yang akan dihubungkan dengan pin GND dan pin digital pada mikrokontroler. Untuk pin digital yang digunakan adalah B8, B9, B14 dan B15 sedangkan



28 pin GND mikro dihubungkan pada keempat pin GND PB yang dijumper menjadi satu. Pada Gambar 3.4 terdapat empat tombol yang memiliki fungsi yang berbeda yaitu: 1. Tombol power, digunakan untuk menyalakan/ menyalurkan daya pada alat. 2. FKM (Faktor Kali Mater) 1, yaitu merupakan tombol yang digunakan untuk memilih faktor kali meter yang sesuai dengan daya kontrak 6600VA dengan rasio CT 50/5 A FKM 10 kali. 3. FKM (Faktor Kali Meter) 2, yaitu merupakan tombol yang digunakan untuk memilih faktor kali meter yang sesuai dengan daya kontrak 66000VA dengan rasio CT 100/5A FKM 20 kali. 4. Reset, tombol ini digunakan untuk mereset data pengukuran yang telah dilakukan sehingga apabila nanti alat ini digunakan pada pengukuran ditempat lain maka data awalnya akan nol.



29 3.2.4 LCD (Liquid Crystal Display) Dalam pembuatan rancangan output pada kWh meter ini digunakan sebuah media LCD (Liquid Crystal Display) sebagai penampil data output yang dihasilkan oleh sensor PZEM-004T diantaranya data yang akan tertampil adalah tegangan, arus, daya, dan energi dengan catatan waktu realtime dengan bantuan RTC (Real Time Clock). LCD ini memiliki sistem komunikasi I2C (Inter Integrated Circuit) yang yang terdiri dari VCC, SCA, SCL, dan GND. Untuk pin SCA dan SCL akan berada pada pin B11 dan B10 sedangkan untuk VCC dan GND akan diletakan pada pin 5V dan pin G pada mikrokontroler seperti yang diilustrasikan Gambar 3.5.



Gambar 3.5 Rangkaian LCD pada mikrokontroler



30 3.2.5 Rangkaian Web Cayenne Pada perancangan Website pada platform Cayenne digunakan media komunikasi berupa modul ESP32 yang dapat menyambungkan mikrokontroler dengan website menggunakan komputer maupun webbrowser.



Gambar 3.6 Rangkaian ESP32 pada mikrokontroler



Gambar 3.6 merupakan rangkaian ESP32 terhadap mikrokontroler yang menggunakan 4 pin yaitu pin GND akan dihubungkan dengan pin G pada mikro, pin Vin akan dihubungkan dengan pin 5V, untuk pin D4 dan D5 akan dihubungkan pada pin G16 dan G17. Perlu diketahui bahwa ketika menuliskan pin pada program, yang digunakan adalah pin outnya bukan pin yang berada diboard node MCU ESP32. Untuk rangkaian alat ini kita menggunakan pin di board adalah G16 dan G17 sebagai RX (penerima data) dan TX (pengirim data), maka untuk pemrogramannya harus seuai dengan pin outnya yaitu 25 dan 27, seperti yang ditujukan pada Gambar 2.3.



31 3.2.6 Rangkaian Baterai Pada rangkaian baterai seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.7 digunakan untuk suplay daya pada mikrokontroler dengan baterai bertipe 18650 lithium ion high power cell, yang memiliki kapasitas nominal 2600mAH dengan tegangan nominal 3,7V. Baterai ini biasa digunakan untuk baterai rokok elektrik yang memiliki diameter 18,35mm dan tinggi 65,2mm. Rangkaian yang digunakan dalam sistem ini menggunakan buck converter 5V yang berfungsi sebagai penurun tegangan DC ke DC dengan metode switching.



Gambar 3.7 Rangkaian baterai pada mikrokontroler



Dengan adanya suplai baterai sendiri, kwh meter ini dapat menyala kapanpun setiap tombol on ditekan, sehingga hal ini dapat memudahkan pekerja apabila lupa mencatat keterangan data dengan menyalakan kwh meter maka data yang diperoleh seusai pemeliharaan tetap tersimpan dan penggunaan Kwh meter ini sangat efisien dibawa kemanapun.



32 3.2.7 Rancangan Pembuatan Board Mikrokontroler Rangkaian pembuatan board mikrokontroler pada Gambar 3.9, biasa disebut dengan perancangan PCB (Printed Circuit Board), papan ini terdiri dari lapisan konduktor logam yang digunakan untuk menghubungkan komponen elektronik dalam sebuah sistem yang terletak didalam box kwh meter dalam pengerjaan proyek akhir ini. PCB memiliki fungsi sebagai tempat penyusun komponen elektronik sehingga terpasang lebih rapi dan terorganisir, selain itu konduktor logam pada PCB juga berfungsi sebagai pengganti kabel untuk menyambungkan komponen satu dengan yang lain sehingga lebih efisien.



Gambar 3.9 Schematic wiring komponen



Setelah melakukan wiring komponen seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.9, yang merupakan pencerminan dari hasil perencanaan tiaptiap komponen yang dihubungkan dengan mikrokontroler. Kemudian langkah selanjutnya adalah mengubah wiring dengan mengkonversikan kedalam board.



33



Gambar 3.10 Hasil board PCB



Gambar 3.10 merupakan board yang telah dirancang sesuai dengan skematic wiring komponen Gambar 3.9, yang kemudian akan di cetak pada board PCB. Sebelum dilakukan pencetakan perlu dicek kembali sambungan dari beberapa komponen agar sesuai dengan kebutuhan.



34 3.2.8 Rancangan pembuatan simulasi beban Untuk rancangan simulasi beban pada proyek ini menggunakan sistem tiga fasa dalam hal pembebanan, dimana tiap- tiap fasanya diberi beban masing-masing dan bukan dirangkai langsung beban tiga fasa. Untuk nominal arus yang digunakan menggunakan acuan tegangan kontrak PLN pada industri TR (Tegangan Rendah) yaitu 6600VA, dengan nilai tersebut didapatkan rumus persamaan 3.8 arus per fasanya sebagai berikut: Arus Per Fasa =



Daya kontrak 380√3



(3.8)



Dengan daya kontrak yang sudah diketahui sebesar 6600VA, maka akan diperoleh hasil arus perfasanya dengan persamaan 3.8. Arus Per Fasa =



6600 380√3



Arus Per Fasanya = 10,028 A ~ 10A Jadi dari perhitungan diatas didapatkan hasil dari nilai arus per fasanya sebesar 10A. Namun dikarena kondisi pandemi virus korona maka para mahasiswa dihimbau untuk tetap mengerjakan proyek akhir dirumah, sehingga dengan keterbatasan kemampuan peralatan yang ada maka simulasi beban dilakukan hingga batas arus bernilai 5A. Hal ini juga mengacu pada pertimbangan keselamatan dan keamanan pada saat melakukan simulasi. Pada uji beban real per fasanya akan digunakan beban lampu 5watt, heater air 190watt, dan beban konvensional lainnya.



35



“Halaman ini sengaja dikosongkan”



BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA



BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA Dalam bab ini akan membahas pengujian dan analisa pada setiap komponen penyusun dari sistem sesuai dengan rancangan yang telah dilakukan dalam bab sebelumnya yaitu bab III. Langkah ini dilakukan untuk memperoleh evaluasi terhadap output dari sistem yang telah dirancang dan dibuat agar kinerja yang dihasilkan sesuai dengan harapan. Pengujian komponen meliputi : 1. Pengujian PZEM-004T 2. Pengujian RTC (Real Time Clock) 3. Pengujian LCD (Liquid Crystal Display) 4. Pengujian Web Cayenne 5. Pengujian PB (Push Button) 6. Pengujian batterai 7. Pengujian simulasi menggunakan beban 8. Pengujian integrasi 4.1



METODE PENGUJIAN



Pada pengujian proyek akhir ini akan menggunakan dua metode yaitu pengujian parsial dan integrasi. Untuk pengujian pertama dilakukan menggunakan metode parsial, dimana setiap komponen akan diuji untuk mengetahui performanya. Setelah uji parsial selesai maka selanjutnya akan dilakukan metode integrasi, dimana seluruh kemampuan dan fungsi masing-masing komponen akan diuji secara bersamaan menggunakan beban. Dari pengujian tersebut akan muncul hasil data dari sistem alat yang selanjutnya akan masuk ke langkah analaisa data. Dalam analisa ini mencakup beberapa aspek yang dibahas mulai dari komponen yang digunakan, perolehan data yang dihasilkan pada saat simulasi hingga kualitas dari alat itu sendiri. Proses analisa yang diperoleh mengacu pada data dan teori- teori terkait dengan sistem alat proyek akhir yang dibuat.



36



37 4.2



PENGUJIAN PARSIAL



Pengujian menggunakan metode parsial bertujuan untuk mengetahui apakah komponen yang digunakan pada sistem alat ini bekerja sesuai dengan fungsinya dengan optimal. 4.2.1 Pengujian PZEM-004T Modul ini merupakan sebuah sensor yang dapat mengukur tegangan, arus, daya, cos phi, frekuensi dan energi. Dalam pengujian modul PZEM-004T digunakan sumber variac 1 fasa karena keterbatasan alat pengujian dan daya suplai dirumah menggunakan 1300VA maka tegangan yang digunakan adalah 220V pengukuran fasa -netral. Selain alasan diatas hal ini juga mengacu pada keselamatan dan keamanan pada saat melakukan simulasi. Hasil pengukuran PZEM akan dibandingkan dengan alat ukur digital seperti AVO meter, power meter, dan clamp meter. Untuk parameter yang akan diujikan diantaranya adalah tegangan, arus, daya aktif dan energi listrik yang digunakan. Untuk pengujian sensor pertama adalah tegangan dengan range tegangan 100V-220V yang dirangkai seperti pada Gambar 4.1.



Gambar 4.1 Wiring pengujian tegangan PZEM



38



Gambar 4.2 Rangkaian pengujian tegangan PZEM Tabel 4.1. Pengujian Tegangan Fasa R pengukuran L-N



PZEM (V)



AVO (V)



Error (%)



100,6 120,50 140,50 160,20 180,80 200,40 220,60



99 120,5 140,4 160,5 180,1 200,2 220



1,6 0 0,07 0,18 0,38 0,09 0,27



39 Tabel 4.2 Pengujian Tegangan Fasa S pengukuran L-N



PZEM (V)



AVO (V)



Error (%)



100,40



100,6



0,19



120,30 140,70



120,2 140,2



0,08 0,36



161,80



161,1



0,43



179,70 200,50



179,7 200,4



0 0,05



220,60



220,1



0,23



Tabel 4.3 Pengujian Tegangan Fasa T pengukuran L-N



PZEM (V)



AVO (V)



Error (%)



100,9



100,8



0,09



120,30



120,4



0,08



140,90



140,6



0,21



160,80



160,5



0,19



183,1



183,0



0,05



201,4



200,9



0,25



221,60



221,0



0,27



40 Pengujian tegangan pada Gambar 4.2, modul PZEM dilakukan secara bergantian pada masing-masing fasanya menggunakan variac 1 fasa. Dan untuk hasil pengujian tegangan pada modul PZEM yang dibandingkan dengan AVO meter digital ditujukan pada Tabel 4.1 sampai Tabel 4.3 dimana pengukuran yang terukur pada kedua alat ukur hasilnya tidak jauh berbeda sehingga dapat dikatakan bahwa alat ini dapat bekerja dengan optimal dengan akurasi tegangan 99,7%. Setelah dilakukan pengambilan data pengujian kemudian menghitung error dari hasil pengukuran antara PZEM dan AVO meter dalam tabel terlihat bahwa rata-rata error yang dihasilkan sangat kecil yaitu 0,24%. Langkah selanjutnya mengukur arus pada modul PZEM beban yang digunakan sangat variatif mulai dari solder, heater hingga mesin laminating.



Gambar 4.3 Rangkaian pengujian arus PZEM



41



Gambar 4.4 Pengujian arus PZEM Tabel 4.4 Pengujian Arus Fasa R



PZEM (A) 0,33 1,45 1,95 3,81 4,16



AVO (A) 0,31 1,4 2 3,73 4,09



Error (%) 6,45 3,57 2,5 2,1 1,71



42 Tabel 4.5 Pengujian Arus Fasa S



PZEM (A) 0,33



AVO (A) 0,31



Error (%) 6,45



1,42



1,38



2,89



1,91



1,87



2,14



3,89



3,95



1,51



4,01



3,97



1,01



Tabel 4.6 Pengujian Arus Fasa T



PZEM (A) 0,33



AVO (A) 0,31



Error (%) 6,45



1,42



1,38



2,89



1,40



1,51



2,64



4,01



3,91



2,56



4,27



4,19



1,9



Pada Tabel 4.4 hingga Tabel 4.6 merupakan hasil pengukuran pengujian arus pada masing-masing fasa menggunakan beban variatif yang diukur secara bergantian menggunakan modul PZEM dan Power meter digital sebagai alat ukur pembanding seperti pada Gambar 4.4. Dari data tabel tersebut nilai error yang dihasilkan cukup baik yaitu dibawah 5%, jadi apabila dilihat semakin besar beban yang digunakan maka semakin kecil error arus yang dihasilkan PZEM, dikarenakan listrik dirumah menggunakan daya 1300VA maka arus yang bisa dicapai hanya kurang dari 5A. Setelah melakukan pengujian pengukuran arus dan



43 tegangan maka pengujian selanjutnya adalah pengujian daya aktif yang diukur dengan modul PZEM dan power meter digital.



Gambar 4.5 Wiring pengujian daya PZEM



Gambar 4.6 Rangkaian pengujian daya PZEM



44 Tabel 4.7 Data Hasil Pengujian Daya Aktif 3 Fasa PZEM



Beban Lampu setrika heater laminating Lampu setrika heater laminating Lampu setrika heater laminating



Fasa R R R R S S S S T T T T



PZEM (W) 55,5 293,8 398,6 544,8 55,6 301,2 393,6 511,6 55,3 292,9 397,2 547,1



Power Meter (W) 54,5 286,5 388,5 527,5 54,5 297,5 382,5 527,0 54,5 289 389 530



Eror (%) 1,83 2,58 2,59 3,28 2,01 1,24 2,9 2,92 1,47 1,35 2,11 3,23



Dalam Tabel 4.7 merupakan hasil pengujian pengukuran daya yang dirangkai seperti pada Gambar 4.5 yang dilakukan pada masingmasing fasa secara bergantian menggunakan sumber tegangan 220VL-N dengan beban yang ada pada rumah tangga yaitu lampu, setrika, heater dan mesin laminating seperti pada Gambar 4.6. Dari data yang telah dipaparkan menunjukan bahwa hasil daya yang dihasilkan semakin tinggi akan berpengaruh terhadap eror pada alat ukur, hal ini bisa saja karena disebabkan alat ukur yang digunakan kurang presisi ataupun hal lain karena pada pengukuran daya yang dilakukan hanya membandingkan 2 alat ukur saja yaitu PZEM dan Power meter digital. Langkah selanjutnya adalah pengujian energi listrik yang dihasilkan pada PZEM menggunakan tegangan 220VL-N . Dalam proses pengujian ini menggunakan 3 beban yaitu lampu, heater dan setrika pada masing-masing fasa dengan sistem pengukuran langsung seperti yang dirangkaian sepeti Gambar 4.7 dan kemudian diuji seperti pada Gambar 4.8 berikut.



45



Gambar 4.7 Rangkaian pengujian energi pada alat



Gambar 4.8 Pengujian energi pada alat



46 Tabel 4.8 Pengujian energi pada PZEM



Waktu (Menit) 5 10 15 20



R 1,51 1,46 1,5 1,53



Arus (A) S 2,05 2,01 2,02 2,07



T 0,32 0,32 0,33 0,33



Energi Total (kwh) 0,8 0,87 0,92 0,96



Hasil Pengujian energi pada Tabel 4.8 dilakukan berlangsung selama 20 menit dengan mengambil sampel 4 kali per 5 menit sekali. Dalam percobaan pengujian ini dilakukan menggunakan sumber tegangan sebesar 220VL-N, dengan hasil arus yang tidak konstan hal ini dipengaruhi berbagai faktor yaitu tegangan yang tidak konstan karena terpengaruh pemakaian beban rumah tangga, beban pengujian mati secara otomatis karena terlalu lama menyala/ panas, dan kesalahan manusia yang dapat terjadi tanpa sengaja. Untuk energi yang dihasilkan pada pengujian parsial ini meningkat seiring dengan lamanya waktu yang berjalan.



47 Pada proyek akhir ini pengujian energi dilakukan dengan mensimulasi sistem kerja alat secara real dengan menggunakan sumber PLN dan menggunakan uji beban resistif dan induktif, hal ini dilakukan karena keterbatasan alat pengujian dan penyediaan daya dirumah 1300VA yang kurang memadahi akibat kondisi pandemi yang membuat percobaan pengujian alat tidak dapat dilakukan secara maksimal, maka digunakanlah sumber PLN yang disuplay ke tegangan R, S, dan T sebesar 220V pengukuran fasa netral. Kemudian dirangkai seperti Gambar 4.9.



Gambar 4.9 Rangkaian simulasi pengujian alat



Gambar 4.10 Pengujian beban resistif



48 Dalam proses pengujian rancang bangun kwh meter seperti pada Gambar 4.10 ini dilakukan dengan membandingkan nilai energi yang dihasilkan antara kwh meter tiga fasa digital dan alat rancang bangun kwh meter menggunakan pengukuran langsung. Dalam percobaan kali ini digunakan dua jenis pembebanan yaitu resistif dan induktif, dimana untuk beban resistif digunakan tiga lampu yang masing-masing berkapasitas 100Watt yang dipasang pada fasa R, S, dan T. Sedangkan untuk beban induktif digunakan tiga kipas angin yang dipasang pada ketiga fasanya dengan menggunakan tegangan 220VL-N. Tabel 4.9 Hasil pengukuran energi pada beban resistif



Waktu (menit)



Daya Total (Watt)



Energi (Kwh)



5 10 15 20 25 30



272,5 271,1 272,2 267,3 266,4 265,1



1,14 1,17 1,20 1,23 1,26 1,29



Tabel 4.9 merupakan hasil pengukuran yang dilakukan pada rancang bangun kwh meter 3 fasa dengan menggunakan beban resistif lampu sebesar 100watt yang dipasang pada masing- masing fasa. Data pengukuran diambil selama 30 menit dimana setiap 5 menit sekali akan dihitung daya dan energi yang tercatat pada kwh meter. Pada tabel diatas terlihat bahwa semakin lama waktu berjalan maka energi yang dihasilkan oleh kwh meter bertambah sehingga hal ini lah yang menjadi nilai transaksi jual beli listrik antara PLN dan pelanggan.



49 Tabel 4.10 Hasil pengukuran energi pada beban induktif



Waktu (menit)



Daya Total (Watt)



Energi (Kwh)



5 10 15 20 25 30



76,8 77 76,3 76.3 75,7 77



1,3 1,3 1,31 1,32 1,33 1,34



Tabel 4.10 merupakan hasil pengukuran yang dilakukan pada rancang bangun kwh meter 3 fasa dengan menggunakan beban induktif kipas yang dipasang pada masing- masing fasa. Data pengukuran diambil selama 30 menit dimana setiap 5 menit sekali akan dihitung daya dan energi yang tercatat pada kwh meter. Pada tabel diatas terlihat bahwa daya yang dihasilkan fluktuatif beda dengan pengukuran beban resistif yang cenderung semakin lama semakin kecil daya yang dihasilkan. Pengujian selanjutnya adalah menggunakan kwh meter digital 3 fasa milik PLN dengan merk Wasion. Pengujian yang dilakukanpun sama dengan sebelumnya yaitu menggunakan beban resistif dan induktif dengan menggunakan tegangan 220VL-N, berikut wiring diagram pengujian yang ditunjukan pada Gambar 4.11.



Gambar 4.11 Rangkaian pengujian alat pada kwh meter PLN



50 Tabel 4.11 Hasil pengukuran energi pada beban resistif kwh meter PLN



Waktu (menit)



Daya Total (Watt)



Energi (Kwh)



5 10 15 20 25 30



245 242 242 242 242 242



1,00 1,04 1,07 1,10 1,12 1,14



Tabel 4.11 merupakan hasil pengukuran yang dilakukan menggunakan kwh meter 3 fasa digital milik PLN, dimana daya yang dihasilkan konstan dan energi yang dihasilkan naik seiring berjalannya waktu, dan kwh meter ini menghasilkan rata-rata 17 impulse setiap 5 menit sekali untuk beban resistif. Apabila dibandingkan dengan perolehan energi pada rancang bangun kwh meter yang menggunakan sensor PZEM data yang diperoleh tidak terlalu jauh selisihnya, sedangkan hasil perolehan dayanya lebih konstan kwh meter PLN daripada alat rancang bangun kwh meter. Tabel 4.12 Hasil pengukuran energi pada beban induktif kwh meter PLN



Waktu (menit)



Daya Total (Watt)



Energi (Kwh)



5 10 15 20 25 30



91 89 90 90 90 91



1,15 1,16 1,17 1,17 1,19 1,20



Tabel 4.12 merupakan hasil pengukuran menggunakan kwh meter 3 fasa digital milik PLN, dimana energi yang dihasilkan naik seiring berjalannya waktu, dan kwh meter ini menghasilkan rata-rata 1 atau 2 impulse saja setiap 5 menit sekali untuk beban induktif. Untuk mengetahui keakurasian alat, maka dibandingkan dengan kwh meter 3



51 fasa milik PLN dari situlah akan diperoleh hasil pada tabel error beban resistif dan induktif. Tabel 4.13 Tabel eror pada beban resistif



Energi Kwh Meter PLN (Kwh) 1 1,04 1,07 1,10 1,12 1,14



Energi Kwh Meter Portabel (Kwh) 1,14 1,17 1,20 1,23 1,26 1,29



Error (%) 14% 12,5% 12,14% 11,81% 12,5% 13,15%



Tabel 4.14 Tabel eror pada beban induktif



Energi Kwh Meter PLN (Kwh) 1,15 1,16 1,17 1,17 1,19 1,20



Energi Kwh Meter Portabel (Kwh) 1,3 1,3 1,31 1,32 1,33 1,33



Error (%) 13,04% 12,06% 11,96% 12,82% 11,76% 10,83%



Data eror pada Tabel 4.13 dan Tabel 4.14 merupakan perbandingan energi yang dihasilkan oleh beban resistif dan induktif selama 30 menit yang diuji dengan kwh meter PLN dan sensor PZEM. Hadil energi antara dua alat ukur ini dibandingkan keakurasiannya dengan menggunakan persamaan berikut Eror (%) =



Kwh meter PLN − Kwh meter × 100% Kwh meter PLN



(4.1)



Dari persamaan 4.1 maka akan diperoleh hasil eror antara beban resistif dan induktif pada masing-masing pengujian sebagai berikut.



52 a. Eror beban resistif 𝐸𝑟𝑜𝑟𝑅 (%) =



1,14 − 1,29 × 100% = 13,15% 1,14



b. Eror beban induktif 𝐸𝑟𝑜𝑟𝐼 (%) =



1,20 − 1,33 × 100% = 10,83% 1,20



Setelah diperoleh eror pada masing- masing beban yang muncul pada pembacaan modul PZEM dan Kwh meter 3 fasa digital milik PLN ternyata erornya cukup besar yaitu 12,74% untuk beban resistif dan 12,07% pada beban induktif. Hal ini menunjukan bahwa eror yang besar, ini disebakan karena beberapa faktor diantaranya beban yang tidak seimbang, nilai tegangan ketika pengujian tidak konstan hingga perhitungan daya pada PZEM ataupun Kwh meter 3 fasa yang kurang akurat.



53 4.2.2 Pengujian RTC (Real Time Clock) Untuk proyek akhir ini menggunakan RTC dengan tipe DS3231 yang memiliki serial interface I2C dengan frekuensi 400kHz berfungsi sebagai penunjuk waktu secara realtime mulai dari tanggal, bulan, tahun hingga waktu secara realtime.



Gambar 4.12 Pengujian RTC pada alat



Pada Gambar 4.12 terlihat bahwa data RTC yang ditampilkan adalah tanggal, bulan dan tahun serta waktu dimana pekerjaan itu dimulai. Fungsi RTC pada alat ini hanya untuk keterangan waktu ketika alat ini digunakan pada saat melakukan pengerjaan penggantian Kwh meter yang rusak.



54 4.2.3 Pengujian LCD (Liquid Crystal Display) Dalam proyek akhir ini output data pengukuran pada PZEM yang dihasilkan adalah berupa tampilan pada LCD berukurn 20×4 yang dilengkapi dengan sistem kerja menyesuaikan waktu pada saat pemakaian alat ini, keterangan yang ditampilkan mulai dari tanggal hingga data-data hasil pengukuran dan perhitungan yang dikelola oleh mikrokontroler.



Gambar 4.13 Tampilan Pengujian LCD



Gambar 4.13 merupakan hasil pengujian pada LCD, sistem kerja dari LCD ini adalah setiap 10 detik sekali data- data yang ditampilkan akan bergantian dari tampilan awal yaitu tanggal serta P1 dan P2, kedua data fasa R, ketiga data fasa S, dan keempat data fasa T. Sehingga dapat mengefisiensikan fungsi tombol. Kwh meter ini juga memiliki featur pengaturan FKM setable untuk memudahkan pekerjaan dalam memilih faktor kali meter yang sesuai pada nameplate CT seperti Gambar 4.14.



Gambar 4.14 Tampilan Setting FKM



55 4.2.4 Pengujian Web Cayenne Pada proyek akhir ini memiliki desain teknologi IoT yang memanfaatkan sistem website guna memantau hasil kerja dilapangan dari jarak jauh sehingga hasil kerja pengukurannya dapat dipantau oleh pihak pusat secara langsung, dengan bantuan modul ESP32 yang memiliki kemampuan transfer data yang baik dapat membuat pengawasan pekerjaan dilapangan menjadi efisien.



Gambar 4.15 Tampilan program cayenne pada aplikasi arduino



Gambar 4.15 menunjukan inisiasi data dalam tampilan web cayenne dimana wifi dan password yang diisikan harus disesuaikan dengan penggunaan jaringan yang dipakai, kemudian inisial CH (Channel) merupakan sebuah letak komunikasi yang akan mengirimkan data dari sensor PZEM ke web cayenne. Bentuk tipe data yang digunakan adalah float sehingga data yang dimunculkan pada web dapat berbentuk desimal. Platform ini dikembangan dengan tujuan untuk mempermudah memvisualisasikan data yang diperoleh dari sensor maupun mengendalikan aktuator yang terhubung pada layanan web dashboard ataupun aplikasi pada mobile1. 1



Budi Artono, Rakhmad Gusti Putra, “Penerapan Internet Of Things (IOT) Untuk Kontrol Lampu Menggunakan Arduino Berbasis Web”,



56



Gambar 4.16 Tampilan data pada cayenne dan LCD



Gambar 4.16 merupakan tampilan hasil data pada web cayenne dan LCD yang terkoneksi pada sensor PZEM, dalam tampilan web tersebut nilai yang terekam pada web dan sensor memiliki selisih sedikit seperti hasil tegangan yang ditujukan pada gambar diatas pada web terbaca 220,40V dan di sensor terbaca 220,30V hal ini disebabkan karena koneksi transfer data yang lamban akibat koneksi maupun hal lainnya 2.



2



Jurnal Teknologi Informatika dan Terapan Vol.5 No 01, Juni 2018, hal. 12.



57 4.2.5 Pengujian Push Button Dalam proyek akhir ini menggunakan 4 buah push button yang masing-masing memiliki fungsi yang berbeda diantaranya yaitu tombol power digunakan untuk menghidupkan kwh meter/ (alat proyek akhir), kemudian FKM (Faktor Kali Meter)1 dan 2 yang digunakan sebagai faktor pengali pada kapasitas CT yang digunakan untuk mengetahui arus primernya dalam proyek ini digunakan pengaturan FKM 10× untuk CT berkapasitas (50/5A) dan 20× untuk kapasitas CT (100/5A), dan yang terakhir adalah tombol reset yang berfungsi sebagai penghapus data lama dan mengubah data kembali nol atau semula.



Gambar 4.17 Push Button pada alat



Gambar 4.17 push button ini digunakan agar penggunaan alat dapat sesuai dengan kebutuhan jadi dengan adanya dua featur FKM kita dapat menggunakan dua kapasitas CT yang berbeda dalam satu kwh meter. Selain itu tombol reset data dalam kwh meter dapat membantu pengguna dalam menyesuaikan pengukuran ditempat-tempat yang berbeda dan tidak membuat pengguna maupun petugas rancu dengan data yang telah dilakukan.



58 4.2.6 Pengujian Baterai Baterai yang digunakan dalam pengembangan alat proyek akhir ini menggunakan baterai dengan tipe Sony VTC5 18650 dengan kapasitas 2600mAh. Baterai ini bekerja pada tegangan nominal 3,6V sehingga untuk kapasitas dua baterai menghasilkan 7,2V. Untuk itu agar dapat dikoneksikan dengan mikrokontroler maka tegangannya harus diturunkan dengan menggunakan buck converter hingga 5V sebagai suplai mikrokontroler seperti yang dijelaskan pada rangkaian sebelumnya. Berikut Gambar 4.18 merupakan proses pengukuran baterai pada Buck konverter yang bekerja sebagai step-down tegangan DC dengan mengatur dutycycleswitchingnya.



Gambar 4.18 Pengecekan baterai pada buck converter



59 4.2.7 Pengujian Simulasi Beban Dalam pengujian simulasi beban proyek akhir ini, seluruh sistem sensor yang digunakan dihubungkan pada beban yang telah dirancang dan dibuat. Beban yang digunakan dipasang pada masing-masing fasa, dan dipasok dengan sumber dari variac sebesar 220V untuk fasa netral sehingga arus yang ditimbulkan sekitar 4A, berikut merupakan rangkaian pengujian beban yang dilakukan seperti Gambar 4.19.



Gambar 4.19 Rangkaian simulasi beban integrasi



Gambar 4.20 Pengecekan tegangan dan arus pada simulasi beban



60 Pada Gambar 4.20 adalah proses yang dilakukan untuk simulasi beban yang terintegrasi pada ketiga fasa yang diukur menggunakan alat ukur clamp meter digital sebagai pembanding pengukuran sensor PZEM. Sedangkan merupakan hasil dari pengukuran PZEM melalui mikrokontroler yang ditampilkan dalam LCD. Dalam pengujian ini, ketika beban pres dimasukan, tegangan output variac 220V menjadi turun hal ini terjadi karena efek pembebanan non linier yang tidak seimbang sehingga arus yang dihasilkan tidak berbanding lurus dengan tegangan 3. Terlihat bahwa dalam pengukuran PZEM maupun alat ukur digital clamp meter, avo meter, dan power meter memiliki hasil yang tidak jauh berbeda. Untuk pengukuran tegangan eror rata-rata yang dihasilkan pada tiap fasanya yaitu 0,37% fasa R, 0,19 fasa S, dan 0,16 fasa T. Sedangkan untuk error arus rata-rata yang dihasilkan pada masing-masing fasa yaitu 3,27% fasa R, 2,8% fasa S dan 3,28 fasa T. Kemudian untuk pengukuran daya aktif yang terukur pada tiap fasanya memiliki error 2,57% untuk fasa R, 2,27% untuk fasa S, dan 2,04% untuk fasa T.



3



Hadi Sugiarto, “Mereduksi Harmonisa Arus Dan Rugi Daya Akibat Beban Non Linier Dengan Memanage Penggunaan Beban Listrik Rumah Tangga”, Jurnal ELKHA Vol.7 No 1, Maret 2015, hal. 35-36.



61 4.2.8 Pengujian Integrasi Pada proyek akhir ini pengujian integrasi dilakukan dengan simulasi sistem kerja alat secara real dengan menggunakan variac 1 fasa dan simulasi software proteus dengan sumber 3 fasa. Untuk pengujian pertama yaitu simulasi sistem kerja alat menggunakan variac 1 fasa yang disuplay ke tegangan R, S, dan T sebesar 220V. Lalu kemudian alat dirangkai sesuai dengan Gambar 4.21.



Gambar 4.21 Rangkaian simulasi pengujian alat



Gambar 4.22 Pengujian integrasi alat secara real



62 Proses pengujian yang dilakukan seperti terlihat pada Gambar 4.22, awalnya beban yang digunakan berupa setrika, heater, dan mesin laminating dinyalakan secaran bersamaan namun yang terjadi listrik mengalami trip karena arusnya mencapai 6,46A, sehingga beban diuji secara bergantian tiap fasanya. Dengan beban yang digunakan pada arus primer kecil maka arus sekunder pada CT tidak dapat dihitung menggunakan clamp meter sehingga digunakan alat bantu SCT yaitu rangkaian modul sensor arus yang didalamnya terdapat 3 resistor (33Ω, 470kΩ, 470kΩ) dan kapasitor, pengukurannya dilakukan dengan mengclampkan SCT pada input tegangan pada mcb. Dengan adanya nilai tegangan dan resistor yang diketahui pada SCT maka arus dapat dihitung dengan rumus I = V ÷ R. Berkut merupakan hasil pengukuran SCT yang ditampilkan pada software arduino dan hasil perhitungan arusnya.



Gambar 4.23 Hasil pengukuran SCT pada fasa R



Gambar 4.24 Hasil pengukuran SCT pada fasa S



63



Gambar 4.25 Hasil pengukuran SCT pada fasa T



Untuk menentukan nilai arus pada SCT maka harus dihitung terlebih dahulu nilai resitor yang ada pada modul SCT karena alat ini mengkonversi arus menjadi tegangan, maka perhitungan resistor secara pararel seperti pada persamaan 4.2. 1 1 1 1 = + + (4.2) 𝑅𝑇 𝑅1 𝑅2 𝑅3 Dimana diketahui bahwa rangkaian resistor pada modul SCT sebesar 33Ω, 470kΩ, dan 470kΩ maka akan setelah dihitung akan diketahui nilai RT sebesar 32,99Ω. 1 1 1 1 = + + R T 33Ω 470kΩ 470kΩ 1 47066Ω = R T 15510kΩ R T = 32,99Ω



64 Ketika nilai resistor total sudah diketahui maka langkah selanjutnya adalah mencari nilai arus dengan menggunakan rumus persamaan 4.3. 𝐼=



𝑉 𝑅



(4.3)



Jika sudah dietahui seluruh nilai komponennya maka dengan persamaan 4.3 akan diketahui nilai arus sekunder yang dideteksi melaui alat bantu sensor SCT sebesar 0,0015A. 𝐼=



220𝑉 32,99Ω



𝐼 = 0,0015𝐴



Keterangan: 1. R1 2. R2 3. R3 4. RT 5. I 6. V



= Resistor 1 (Ω) = Resistor 2 (Ω) = Resistor 3 (Ω) = Resistor total (Ω) = Arus (A) = Tegangan (V) Tabel 4.15 Data Pengujian Integrasi pada PZEM



Arus Primer (A) R S T 1,44



2,14



2,88



Arus CT (A) R S T 0,0015



0,0021



0,0027



PZEM Energi Daya (kWh) (W) 1,01 1362,4



Tabel 4.15 merupakan hasil data percobaan yang telah diukur dan dapat dijelaskan bahwa arus primer yang terukur pada PZEM adalah 1,44A; 2,14A; dan 2,88A. Dikarenakan disisi sekunder arus yang terbaca kecil sehingga tidak dapat dilihat melalui clamp meter digital, maka digunakan alat bantu modul SCT yang membaca arus sekunder menjadi tegangan yang terbaca pada aplikasi arduino yaitu terlihat pada Gambar



65 4.23 hingga Gambar 4.25 hasil yang tertera adalah dalam bentuk tegangan ADC. Kemudian dihitung menggunakan rumus persamaan 4.3 menghasilkan arus sekunder sebesar 0,0015A; 0,0021A; 0,0027A. Setelah selesai diukur maka data tersebut akan tampil pada LCD dan pada laman website yang telah dibuat, pertama yang harus dilakukan sebelum mengakses website adalah login dan masukkan password terlebih dahulu, kemudian data akan secara otomatis muncul seperti pada Gambar 4.26. koneksi yang digunakan pada modul ESP32 harus dipastikan stabil sebab apabila tidak stabil maka akan menimbulkan selisih hasil pada website dan alat ukur PZEM.



Gambar 4.26 Tampilan pada website



66



“Halaman ini sengaja dikosongkan”



BAB V PENUTUP



67 BAB V PENUTUP 5.1



KESIMPULAN 1.



2.



3.



4.



4.1



Tingkat keakurasian alat ini pada pengukuran tegangan, arus dan daya aktif rata-rata eror yang dihasilkan yaitu 0,24 % untuk tegangan, 3,11% untuk arus dan 2,29% untuk daya aktif. Dalam pengujian energi listrik sensor PZEM dibandingkan dengan kwh meter 3 fasa digital Wasion diperoleh eror rata-rata pada masing-masing beban yaitu 12,74 untuk beban resistif dan 12,07 untuk beban induktif. Pengujian integrasi pada alat menggunakan sumber satu fasa dengan menggunakan beban kecil/ rumah tangga sehingga energi yang terukur kecil, lain halnya pada pekerjaan dilapangan yang menggunakan daya besar sehingga biaya penagihan energi bisa mencapai ratusan ribu. Hasil pengukuran yang diperoleh dari alat akan terkoneksi dengan website sehingga data pada lapangan dapat dipantau melalui website cayenne secara jarak jauh.



SARAN 1.



2.



3.



Dengan adanya alat ini diharapkan dapat digunakan pada pekerjaan dilapangan pada saat pemeliharaan Kwh meter 3 fasa pengukuran langsung maupun tak langsung. Karena kondisi yang tidak didukung dengan komponen uji yang memadai maka pengujian alat tidak dapat dilakukan secara maksimal. Pengembangan featur dan keandalan alat perlu disempurnakan fungsinya agar dapat membantu dalam perhitungan energi pada kwh meter 3 fasa pengukuran langsung maupun tak langsung.



68



“Halaman ini sengaja dikosongkan”



69 DAFTAR PUSTAKA [1.]



[2.]



[3.]



[4.]



[5.] [6.]



[7.]



Artono, Budi dan Rakhmad Gusti Putra, 2018. “Penerapan Internet Of Things (IOT) Untuk Kontrol Lampu Menggunakan Arduino Berbasis Web”, Jurnal Teknologi Informatika dan Terapan Vol. 5 No 01, Juni 2018, hal. 12. Bini, T., Indrawan, W. A., Dasmawati, 2018, “Rancang Bangun Sistem Monitoring Kwh Meter Berbasis Android”, Jurnal Ilmiah Teknik Eektro, Politeknik Negeri Ujung Pandang, Makassar. Setiawan, I Nyoman Wahyu, Supriono, Ida Bagus Fery Citarsa, 2018, “Desain Buck Converter Untuk Charging Batere Pada Beban Bervariasi”, Jurnal Dielektrika Vol.5 No. 1, Februari 2018, hal 30-35. Sugiarto, Hadi. 2015. “Mereduksi Harmonisa Arus Dan Rugi Daya Akibat Beban Non Linier Dengan Memanage Penggunaan Beban Listrik Rumah Tangga”, Jurnal ELKHA Vol.7 No 1, Maret 2015, hal. 35-36. SPLN D3.006-1:2010 Tentang Meter Statik 3 Phasa Wahyu, L. W., Syaifurrahman, Saleh, M., 2018, “Rancang Bangun Kwh Meter Digital Sebagai Perhitungan Biaya Pemakaian Energi Listrik Berbasis Arduino UNO R3”, Jurnal Ilmiah Teknik Elektro, Universitas Tanjungpura, Pontianak. Wibowo, P. A. 2017, “Prototype Alat Pencatat Penggunaan Listrik/Kwh meter Kamar Kos Menggunakan ARDUINO”, Skripsi, Fakultas Teknik, Universitas PGRI Yogyakarta, Yogyakarta.



70



“Halaman ini sengaja dikosongkan”



LAMPIRAN



71 LAMPIRAN Program integrasi sistem PZEM-004T #include //#include #include #include #include #include



/* Get the rtc object */ STM32RTC &rtc = STM32RTC::getInstance();



HardwareSerial myHwSerial1(PA10, PA9); HardwareSerial myHwSerial2(PA3, PA2); HardwareSerial myHwSerial3(PB11, PB10); PZEM004Tv30 pzem1(&myHwSerial1); PZEM004Tv30 pzem2(&myHwSerial2); PZEM004Tv30 pzem3(&myHwSerial3);



LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 20, 4);



//SoftwareSerial ESP32(PB5, PB4); SoftSerial ESP32(PB5, PB4, 3);



72 float voltage_R, voltage_S, voltage_T; float current_R, current_S, current_T; float power_R, power_S, power_T; int i_power_R, i_power_S, i_power_T; float energy_R, energy_S, energy_T; float frequency_R, frequency_S, frequency_T; float pf_R, pf_S, pf_T;



//int number;



float p1_R, p1_S, p1_T; float p2; //float err_R, err_S, err_T; int n = 0; int modulo_n = 0; float fkm_R = 100.00; float fkm_S = 150.00; float fkm; float daya_lampu = 50.00; int i_daya_lampu = 0;



int btn_up = PB15; int btn_down = PB8; int btn_reset = PB9; int btn_ok = PB14;



73



int sts_btn_up = 0; int sts_btn_down = 0; int sts_btn_reset = 0; int sts_btn_ok = 0;



unsigned long previousMillis_R = 0; unsigned long previousMillis_S = 0; unsigned long previousMillis_err = 0; unsigned long interval_sliderLCD = 5000; unsigned long interval_bacaPZEM = 5000; unsigned long currentMillis_R; unsigned long currentMillis_S; int slider = 1;



/* Change these values to set the current initial time */ const byte seconds = 0; const byte minutes = 31; const byte hours = 14;



/* Change these values to set the current initial date */ /* Monday 15th June 2015 */ // const byte weekDay = 3; const byte day = 9;



74 const byte month = 7; const byte year = 20;



int tgl, bln, thn, jam, mnt, dtk; String s_tgl, s_bln, s_thn, s_jam, s_mnt, s_dtk;



void setup() { Serial.begin(9600); ESP32.begin(9600); lcd.begin();



rtc.begin(); // initialize RTC 24H format



// Set the time rtc.setHours(hours); rtc.setMinutes(minutes); rtc.setSeconds(seconds);



rtc.setDay(day); rtc.setMonth(month); rtc.setYear(year);



// Turn on the blacklight and print a message. lcd.backlight();



75 lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Please wait."); previousMillis_R = millis(); previousMillis_S = millis(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("OK



");



}



void loop() { baca_tombol(); if (sts_btn_ok == 1) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("



SET FKM



lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("



");



lcd.print(fkm); lcd.print("



");



delay(1000); while (1) { baca_tombol();



");



76 if (sts_btn_up == 1) { fkm = fkm + 10.00; } if (sts_btn_down == 1) { fkm = fkm - 10.00; if (fkm < 0.00) { fkm = 0.00; } } if (sts_btn_ok == 1) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Set FKM Selesai"); delay(1000); goto ends; } lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("



SET FKM



lcd.setCursor(0, 2); lcd.print(" lcd.print(fkm);



");



");



77 lcd.print("



");



delay(200); } ends: delay(1); } if (sts_btn_reset == 1) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Reset Energy



");



pzem1.resetEnergy(); pzem2.resetEnergy(); pzem3.resetEnergy(); delay(2000); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("OK



");



}



currentMillis_R = millis(); if (currentMillis_R - previousMillis_R >= interval_sliderLCD) { if (slider == 1) {



78 lcd.clear(); lcd_Keterangan(); } if (slider == 2) { lcd.clear(); lcd_fkm(); } if (slider == 3) { lcd.clear(); lcd_R(); } if (slider == 4) { lcd.clear(); lcd_S(); } if (slider == 5) { lcd.clear(); lcd_T(); } if (slider == 6) {



79 p2 = power_R + power_S + power_T; // err_R = ((p1_R - p2) / p2) * 100; // err_S = ((p1_S - p2) / p2) * 100; // err_T = ((p1_T - p2) / p2) * 100;



Serial.print("p2="); Serial.println(p2); // Serial.print("err_R="); // Serial.println(err_R); // Serial.print("err_S="); // Serial.println(err_S); // Serial.print("err_T="); // Serial.println(err_T); lcd.clear(); lcd_4(); slider = 1; goto end; } slider++; end: previousMillis_R = millis(); }



currentMillis_S = millis();



80 if (currentMillis_S - previousMillis_S >= interval_bacaPZEM) { bacaPZEM1(); bacaPZEM2(); bacaPZEM3(); ESP32.print("a" + String(voltage_R) + "b" + String(current_R) + "c" + String(power_R) + "d" + String(pf_R) + "e" + String(energy_R) + "f" + String(frequency_R) + "g" + String(p1_R) + "h" + String(voltage_S) + "i" + String(current_S) + "j" + String(power_S) + "k" + String(pf_S) + "l" + String(energy_S) + "m" + String(frequency_S) + "n" + String(p1_S) + "o" + String(voltage_T) + "p" + String(current_T) + "q" + String(power_T) + "r" + String(pf_T) + "s" + String(energy_T) + "t" + String(frequency_T) + "u" + String(p1_T) + "v" + String(p2) + "w"); delay(500); previousMillis_S = millis(); } }



String konversi_angka(String angka) { if (angka.length() == 1) { angka = "0" + angka; } if (angka.length() == 2) { angka = angka;



81 } return angka; }



void baca_tombol() { sts_btn_up = digitalRead(btn_up); // Serial.print("sts_btn_up="); // Serial.println(sts_btn_up); sts_btn_down = digitalRead(btn_down); // Serial.print("sts_btn_down="); // Serial.println(sts_btn_down); sts_btn_reset = digitalRead(btn_reset); // Serial.print("sts_btn_reset="); // Serial.println(sts_btn_reset); sts_btn_ok = digitalRead(btn_ok); }



void lcd_R() { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("V="); lcd.print(voltage_R); lcd.print(" V I=");



82 lcd.print(current_R); lcd.print(" A"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("P="); lcd.print(power_R); lcd.print(" W kWh="); lcd.print(energy_R); lcd.print(" "); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("f="); lcd.print(frequency_R); lcd.print(" Hz PF="); lcd.print(pf_R); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print("P1="); lcd.print(p1_R); lcd.print(" kW>F_R "); }



void lcd_S() { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("V="); lcd.print(voltage_S); lcd.print(" V I=");



83 lcd.print(current_S); lcd.print(" A"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("P="); lcd.print(power_S); lcd.print(" W kWh="); lcd.print(energy_S); lcd.print(" "); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("f="); lcd.print(frequency_S); lcd.print(" Hz PF="); lcd.print(pf_S); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print("P1="); lcd.print(p1_S); lcd.print(" kW>F_S "); }



void lcd_T() { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("V="); lcd.print(voltage_T);



84 lcd.print(" V I="); lcd.print(current_T); lcd.print(" A"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("P="); lcd.print(power_T); lcd.print(" W kWh="); lcd.print(energy_T); lcd.print(" "); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("f="); lcd.print(frequency_T); lcd.print(" Hz PF="); lcd.print(pf_T); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print("P1="); lcd.print(p1_T); lcd.print(" kW>F_T "); }



void lcd_Keterangan() { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("KWH METER 3FASA 4KWT"); lcd.setCursor(0, 1);



85 lcd.print("5(80)A3X230/400V50Hz"); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("AKTIF=800Imp/kWh C=1"); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print("1303177010



2020");



}



void lcd_fkm() { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("FKM="); lcd.print(fkm); lcd.print(" "); }



void lcd_4() { tgl = rtc.getDay(); bln = rtc.getMonth(); thn = 2000 + rtc.getYear(); jam = rtc.getHours(); mnt = rtc.getMinutes(); dtk = rtc.getSeconds();



86 s_tgl = String(tgl); s_bln = String(bln); s_thn = String(thn); s_jam = String(jam); s_mnt = String(mnt); s_dtk = String(dtk);



Serial.print("Jam="); Serial.println(s_jam); Serial.print("mnt="); Serial.println(s_mnt); Serial.print("dtk="); Serial.println(s_dtk);



lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("P2="); lcd.print(p2); lcd.print(" kW "); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("



");



lcd.print(konversi_angka(s_tgl)); lcd.print("/"); lcd.print(konversi_angka(s_bln)); lcd.print("/"); lcd.print(s_thn);



87 lcd.setCursor(0, 3); lcd.print("



");



lcd.print(konversi_angka(s_jam)); lcd.print(":"); lcd.print(konversi_angka(s_mnt)); lcd.print(":"); lcd.print(konversi_angka(s_dtk)); lcd.print("



");



}



void bacaPZEM1() { voltage_R = pzem1.voltage(); if (voltage_R != errorValue) { Serial.print("Voltage R: "); Serial.print(voltage_R); Serial.println("V"); } else { Serial.println("Error reading voltage R"); }



88 current_R = pzem1.current(); current_R = current_R + 0.05; if (current_R != errorValue) { Serial.print("Current R: "); Serial.print(current_R); Serial.println("A"); } else { Serial.println("Error reading current R"); }



power_R = pzem1.power(); power_R = power_R - 2.00; if (power_R != errorValue) { Serial.print("Power R: "); Serial.print(power_R); Serial.println("W"); } else { Serial.println("Error reading power R"); }



89



energy_R = pzem1.energy(); if (energy_R != errorValue) { Serial.print("Energy R: "); Serial.print(energy_R, 3); Serial.println("kWh"); } else { Serial.println("Error reading energy R"); }



frequency_R = pzem1.frequency(); if (frequency_R != errorValue) { Serial.print("Frequency R: "); Serial.print(frequency_R, 1); Serial.println("Hz"); } else { Serial.println("Error reading frequency R"); }



90



pf_R = pzem1.pf(); if (pf_R != errorValue) { Serial.print("PF R: "); Serial.println(pf_R); } else { Serial.println("Error reading power factor R"); }



if (power_R < 1.00) { power_R = 0.00; current_R = 0.00; }



if (voltage_R > 60000.00) { voltage_R = 0.00; current_R = 0.00; power_R = 0.00; energy_R = 0.00; frequency_R = 0.00;



91 pf_R = 0.00; }



i_power_R = round(power_R); i_daya_lampu = round(daya_lampu); modulo_n = i_power_R % i_daya_lampu; n = ((power_R - modulo_n) / daya_lampu) * 5; //1 lampu = 5 kedip Serial.print("n_R="); Serial.println(n);



//p1_R = (((3600 * 10) / (10 * 1000)) * (fkm / 5)); p1_R = ((3600.00 * 17.00) / (10.00 * 1000.00) * fkm); //p1_R = 0.00; Serial.print("p1_R="); Serial.println(p1_R);



Serial.println(); delay(1000); }



void bacaPZEM2() { voltage_S = pzem2.voltage(); if (voltage_S != errorValue)



92 { Serial.print("Voltage S: "); Serial.print(voltage_S); Serial.println("V"); } else { Serial.println("Error reading voltage S"); }



current_S = pzem2.current(); current_S = current_S + 0.05; if (current_S != errorValue) { Serial.print("Current S: "); Serial.print(current_S); Serial.println("A"); } else { Serial.println("Error reading current S"); }



power_S = pzem2.power(); power_S = power_S - 2.00;



93 if (power_S != errorValue) { Serial.print("Power S: "); Serial.print(power_S); Serial.println("W"); } else { Serial.println("Error reading power S"); }



energy_S = pzem2.energy(); if (energy_S != errorValue) { Serial.print("Energy S: "); Serial.print(energy_S, 3); Serial.println("kWh"); } else { Serial.println("Error reading energy S"); }



frequency_S = pzem2.frequency();



94 if (frequency_S != errorValue) { Serial.print("Frequency S: "); Serial.print(frequency_S, 1); Serial.println("Hz"); } else { Serial.println("Error reading frequency S"); }



pf_S = pzem2.pf(); if (pf_S != errorValue) { Serial.print("PF S: "); Serial.println(pf_S); } else { Serial.println("Error reading power factor S"); }



if (power_S < 1.00) { power_S = 0.00;



95 current_S = 0.00; }



if (voltage_S > 60000.00) { voltage_S = 0.00; current_S = 0.00; power_S = 0.00; energy_S = 0.00; frequency_S = 0.00; pf_S = 0.00; }



// n = (power_S / daya_lampu) * 5; i_power_S = round(power_S); i_daya_lampu = round(daya_lampu); modulo_n = i_power_S % i_daya_lampu; Serial.print("Modulo S="); Serial.println(modulo_n); n = ((power_S - modulo_n) / daya_lampu) * 5; //1 lampu = 5 kedip Serial.print("n_S="); Serial.println(n);



p1_S = ((3600.00 * 17.00) / (10.00 * 1000.00) * fkm);



96 //p1_S = 0.00; Serial.print("p1_S="); Serial.println(p1_S);



Serial.println(); delay(1000); }



void bacaPZEM3() { voltage_T = pzem3.voltage(); if (voltage_T != errorValue) { Serial.print("Voltage T: "); Serial.print(voltage_T); Serial.println("V"); } else { Serial.println("Error reading voltage T"); }



current_T = pzem3.current(); current_T = current_T + 0.05; if (current_T != errorValue)



97 { Serial.print("Current T: "); Serial.print(current_T); Serial.println("A"); } else { Serial.println("Error reading current T"); }



power_T = pzem3.power(); power_T = power_T - 10.00; if (power_T != errorValue) { Serial.print("Power T: "); Serial.print(power_T); Serial.println("W"); } else { Serial.println("Error reading power T"); }



energy_T = pzem3.energy();



98 if (energy_T != errorValue) { Serial.print("Energy T: "); Serial.print(energy_T, 3); Serial.println("kWh"); } else { Serial.println("Error reading energy T"); }



frequency_T = pzem3.frequency(); if (frequency_T != errorValue) { Serial.print("Frequency T: "); Serial.print(frequency_T, 1); Serial.println("Hz"); } else { Serial.println("Error reading frequency T"); }



pf_T = pzem3.pf(); if (pf_T != errorValue)



99 { Serial.print("PF T: "); Serial.println(pf_T); } else { Serial.println("Error reading power factor T"); }



if (power_T < 1.00) { power_T = 0.00; current_T = 0.00; }



if (voltage_T > 60000.00) { voltage_T = 0.00; current_T = 0.00; power_T = 0.00; energy_T = 0.00; frequency_T = 0.00; pf_T = 0.00; }



100



//n = (power_T / daya_lampu) * 5; i_power_T = round(power_T); i_daya_lampu = round(daya_lampu); modulo_n = i_power_T % i_daya_lampu; n = ((power_T - modulo_n) / daya_lampu) * 5; //1 lampu = 5 kedip Serial.print("n_T="); Serial.println(n);



p1_T = ((3600.00 * 17.00) / (10.00 * 1000.00) * fkm); //p1_T = 0.00; Serial.print("p1_T="); Serial.println(p1_T);



Serial.println(); delay(1000); }



101 Program integrasi sistem PZEM-004T-ESP32 #define CAYENNE_PRINT Serial // Comment this out to disable prints and save space #include // Change this to use a different communication device. See Communications examples. String Serial2DATA; char wifi_ssid[] = "NESSA"; char wifi_password[] = "666666"; // Cayenne authentication info. This should be obtained from the Cayenne Dashboard. char username[] = "8c9b7c20-8123-11ea-b767-3f1a8f1211ba"; char password[] = "aeb21a392b3860e5045e8c0e2e5f54ad24e4902c"; char clientID[] = "97c25e10-b063-11ea-b767-3f1a8f1211ba"; // Use Virtual Channel 5 for uptime display. #define CH_1_Voltage_R 1 #define CH_2_Current_R 2 #define CH_3_Power_R 3 #define CH_4_PF_R 4 #define CH_5_Energy_R 5 #define CH_6_Frequency_R 6 #define CH_7_P1_R 7 #define CH_8_Voltage_S 8 #define CH_9_Current_S 9 #define CH_10_Power_S 10 #define CH_11_PF_S 11 #define CH_12_Energy_S 12 #define CH_13_Frequency_S 13 #define CH_14_P1_S 14 #define CH_15_Voltage_T 15 #define CH_16_Current_T 16 #define CH_17_Power_T 17



102 #define CH_18_PF_T 18 #define CH_19_Energy_T 19 #define CH_20_Frequency_T 20 #define CH_21_P1_T 21 #define CH_25_P2 22 int get_index_Voltage_R, get_index_Current_R, get_index_Power_R, get_index_PF_R, get_index_energy_R, get_index_frequency_R, get_index_p1_R; String Voltage_R, Current_R, Power_R, PF_R, energy_R, frequency_R, p1_R; float f_Voltage_R, f_Current_R, f_Power_R, f_PF_R, f_energy_R, f_frequency_R, f_p1_R; int get_index_Voltage_S, get_index_Current_S, get_index_Power_S, get_index_PF_S, get_index_energy_S, get_index_frequency_S, get_index_p1_S; String Voltage_S, Current_S, Power_S, PF_S, energy_S, frequency_S, p1_S; float f_Voltage_S, f_Current_S, f_Power_S, f_PF_S, f_energy_S, f_frequency_S, f_p1_S; int get_index_Voltage_T, get_index_Current_T, get_index_Power_T, get_index_PF_T, get_index_energy_T, get_index_frequency_T, get_index_p1_T; String Voltage_T, Current_T, Power_T, PF_T, energy_T, frequency_T, p1_T; float f_Voltage_T, f_Current_T, f_Power_T, f_PF_T, f_energy_T, f_frequency_T, f_p1_T; int get_index_p2; String p2; float f_p2; int get_index_end; void setup()



103 { Serial.begin(9600); Serial2.begin(9600); Cayenne.begin(username, password, clientID, wifi_ssid, wifi_password); } void loop() { Cayenne.loop(); if (Serial2.available()) { Serial2DATA = Serial2.readString(); Serial.println(Serial2DATA); get_index_Voltage_R = Serial2DATA.indexOf("a"); get_index_Current_R = Serial2DATA.indexOf("b"); get_index_Power_R = Serial2DATA.indexOf("c"); get_index_PF_R = Serial2DATA.indexOf("d"); get_index_energy_R = Serial2DATA.indexOf("e"); get_index_frequency_R = Serial2DATA.indexOf("f"); get_index_p1_R = Serial2DATA.indexOf("g"); get_index_Voltage_S = Serial2DATA.indexOf("h"); get_index_Current_S = Serial2DATA.indexOf("i"); get_index_Power_S = Serial2DATA.indexOf("j"); get_index_PF_S = Serial2DATA.indexOf("k"); get_index_energy_S = Serial2DATA.indexOf("l"); get_index_frequency_S = Serial2DATA.indexOf("m"); get_index_p1_S = Serial2DATA.indexOf("n"); get_index_Voltage_T = Serial2DATA.indexOf("o"); get_index_Current_T = Serial2DATA.indexOf("p"); get_index_Power_T = Serial2DATA.indexOf("q"); get_index_PF_T = Serial2DATA.indexOf("r"); get_index_energy_T = Serial2DATA.indexOf("s"); get_index_frequency_T = Serial2DATA.indexOf("t"); get_index_p1_T = Serial2DATA.indexOf("u");



104 get_index_p2 = Serial2DATA.indexOf("v"); get_index_end = Serial2DATA.indexOf("z"); Voltage_R = Serial2DATA.substring(get_index_Voltage_R + 1, get_index_Current_R); Current_R = Serial2DATA.substring(get_index_Current_R + 1, get_index_Power_R); Power_R = Serial2DATA.substring(get_index_Power_R + 1, get_index_PF_R); PF_R = Serial2DATA.substring(get_index_PF_R + 1, get_index_energy_R); energy_R = Serial2DATA.substring(get_index_energy_R + 1, get_index_frequency_R); frequency_R = Serial2DATA.substring(get_index_frequency_R + 1, get_index_p1_R); p1_R = Serial2DATA.substring(get_index_p1_R + 1, get_index_Voltage_S); f_Voltage_R = Voltage_R.toFloat(); f_Current_R = Current_R.toFloat(); f_Power_R = Power_R.toFloat(); f_PF_R = PF_R.toFloat(); f_energy_R = energy_R.toFloat(); f_frequency_R = frequency_R.toFloat(); f_p1_R = p1_R.toFloat(); Serial.print("Voltage_R="); Serial.println(f_Voltage_R); Serial.print("Current_R="); Serial.println(f_Current_R); Serial.print("Power_R="); Serial.println(f_Power_R); Serial.print("PF_R="); Serial.println(f_PF_R); Serial.print("f_energy_R="); Serial.println(f_energy_R); Serial.print("f_frequency_R=");



105 Serial.println(f_frequency_R); Serial.print("f_p1_R="); Serial.println(f_p1_R); Voltage_S = Serial2DATA.substring(get_index_Voltage_S + 1, get_index_Current_S); Current_S = Serial2DATA.substring(get_index_Current_S + 1, get_index_Power_S); Power_S = Serial2DATA.substring(get_index_Power_S + 1, get_index_PF_S); PF_S = Serial2DATA.substring(get_index_PF_S + 1, get_index_energy_S); energy_S = Serial2DATA.substring(get_index_energy_S + 1, get_index_frequency_S); frequency_S = Serial2DATA.substring(get_index_frequency_S + 1, get_index_p1_S); p1_S = Serial2DATA.substring(get_index_p1_S + 1, get_index_Voltage_T); f_Voltage_S = Voltage_S.toFloat(); f_Current_S = Current_S.toFloat(); f_Power_S = Power_S.toFloat(); f_PF_S = PF_S.toFloat(); f_energy_S = energy_S.toFloat(); f_frequency_S = frequency_S.toFloat(); f_p1_S = p1_S.toFloat(); Serial.print("Voltage_S="); Serial.println(f_Voltage_S); Serial.print("Current_S="); Serial.println(f_Current_S); Serial.print("Power_S="); Serial.println(f_Power_S); Serial.print("PF_S="); Serial.println(f_PF_S); Serial.print("f_energy_S="); Serial.println(f_energy_S); Serial.print("f_frequency_S=");



106 Serial.println(f_frequency_S); Serial.print("f_p1_S="); Serial.println(f_p1_S); Voltage_T = Serial2DATA.substring(get_index_Voltage_T + 1, get_index_Current_T); Current_T = Serial2DATA.substring(get_index_Current_T + 1, get_index_Power_T); Power_T = Serial2DATA.substring(get_index_Power_T + 1, get_index_PF_T); PF_T = Serial2DATA.substring(get_index_PF_T + 1, get_index_energy_T); energy_T = Serial2DATA.substring(get_index_energy_T + 1, get_index_frequency_T); frequency_T = Serial2DATA.substring(get_index_frequency_T + 1, get_index_p1_T); p1_T = Serial2DATA.substring(get_index_p1_T + 1, get_index_p2); f_Voltage_T = Voltage_T.toFloat(); f_Current_T = Current_T.toFloat(); f_Power_T = Power_T.toFloat(); f_PF_T = PF_T.toFloat(); f_energy_T = energy_T.toFloat(); f_frequency_T = frequency_T.toFloat(); f_p1_T = p1_T.toFloat(); Serial.print("Voltage_T="); Serial.println(f_Voltage_T); Serial.print("Current_T="); Serial.println(f_Current_T); Serial.print("Power_T="); Serial.println(f_Power_T); Serial.print("PF_T="); Serial.println(f_PF_T); Serial.print("f_energy_T="); Serial.println(f_energy_T); Serial.print("f_frequency_T="); Serial.println(f_frequency_T);



107 Serial.print("f_p1_T="); Serial.println(f_p1_T); p2 = Serial2DATA.substring(get_index_p2 + 1, get_index_end); f_p2 = p2.toFloat(); Serial.print("f_p2="); Serial.println(f_p2); Cayenne.virtualWrite(CH_1_Voltage_R, f_Voltage_R); Cayenne.virtualWrite(CH_2_Current_R, f_Current_R); Cayenne.virtualWrite(CH_3_Power_R, f_Power_R); Cayenne.virtualWrite(CH_4_PF_R, f_PF_R); Cayenne.virtualWrite(CH_5_Energy_R, f_energy_R); Cayenne.virtualWrite(CH_6_Frequency_R, f_frequency_R); Cayenne.virtualWrite(CH_7_P1_R, f_p1_R); Cayenne.virtualWrite(CH_8_Voltage_S, f_Voltage_S); Cayenne.virtualWrite(CH_9_Current_S, f_Current_S); Cayenne.virtualWrite(CH_10_Power_S, f_Power_S); Cayenne.virtualWrite(CH_11_PF_S, f_PF_S); Cayenne.virtualWrite(CH_12_Energy_S, f_energy_S); Cayenne.virtualWrite(CH_13_Frequency_S, f_frequency_S); Cayenne.virtualWrite(CH_14_P1_S, f_p1_S); Cayenne.virtualWrite(CH_15_Voltage_T, f_Voltage_T); Cayenne.virtualWrite(CH_16_Current_T, f_Current_T); Cayenne.virtualWrite(CH_17_Power_T, f_Power_T); Cayenne.virtualWrite(CH_18_PF_T, f_PF_T); Cayenne.virtualWrite(CH_19_Energy_T, f_energy_T); Cayenne.virtualWrite(CH_20_Frequency_T, f_frequency_T); Cayenne.virtualWrite(CH_21_P1_T, f_p1_T) Cayenne.virtualWrite(CH_25_P2, f_p2); } }



108



“Halaman ini sengaja dikosongkan”



109



BIODATA PENULIS



Nama Tempat Lahir Tanggal Lahir Jenis Kelamin Agama Alamat Asal No. HP Email



: R. Intandinnari Mayuritasya : Nganjuk : 24 Oktober 1997 : Perempuan : Islam : Nganjuk : 081249155794 : [email protected]



Penulis terlahir sebagai anak tunggal. Memiliki motto hidup : “Lakukan Semua Hal Kareana Allah” Riwayat pendidikan formal yang pernah ditempuh : Tingkat SD SMP SMA Perguruan Tinggi



Nama Sekolah SDN 3 Ngronggot SMP Negeri 1 Prambon SMA Negeri 2 Nganjuk Politeknik Elektronika Negeri Surabaya (PENS)



Tahun 2004-2010 2010-2013 2013-2016 2017-2020