HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengujian Sensor
Pengujian sensor dilakukan untuk mendapatkan nilai baca sensor agar mendekati nilai akurasi yang baik. Hasil baca sensor dibandingkan dengan hasil baca multimeter untuk mengetahui keakurasian sensor. Hasil pengujian yang diperoleh berupa sensor yang telah diakurasi untuk digunakan pada perangkat keras.
4.1.1.Multiplexer (CD4066BCN dan HD74LS04P)
NodeMCU hanya memiliki satu pin analog input (A0) yang menjadi kekurangan pada modul WiFi ini. Untuk menambahkan pin analog input (A0) pada NodeMCU harus menambahkan multiplexer eksternal yang diaktifkan dengan pin-pin digital (D0-D8) pada NodeMCU. Pada penelitian ini, menggunakan IC CD4066BCN sebagai switching [17]. Fungsi IC ini sebagai switch terhadap sensor tegangan dan sensor arus yang akan dibaca, dengan pin kontrol yang ada pada IC CD4066BCN maka dapat dilakukan secara bergantian dalam membaca sensor untuk masuk dan dibaca pada pin analog input (A0) di NodeMCU. Karena pin digital (D0-D8) pada NodeMCU telah digunakan untuk I2C modul LCD 16x2,
RTC DS3231, Micro SD Card module, dan hanya D0 yang belum digunakan, maka dalam penelitian ini menggunakan gerbang NOT untuk mengaktifkan kontrol A (pin 13 pada IC CD4066BCN) sebagai kontrol sensor arus, dan kontrol B (pin 5 pada IC CD4066BCN) sebagai kontrol sensor tegangan. Digunakan IC HD74LS04P sebagai gerbang NOT [18]. Fungsi gerbang NOT ini adalah untuk dapat mendapatkan dua keluaran, yaitu saat 1 dan saat 0 yang digunakan dalam kontrol sensor-sensor pada multiplexer CD4066BCN. Pada Gambar 4.1. tampak rangkaian multiplexer untuk kedua sensor menggunakan aplikasi Proteus ISIS.
Gambar 4.1. Rangkaian Multiplexer untuk Sensor Arus dan Tegangan
Prinsip kerja rangkaian di atas (Gambar 4.1.) adalah, jika Pin D0 pada NodeMCU bernilai 1 (HIGH) maka pin CONT A (kontrol switch A pada CD4066BCN) bernilai 1 (HIGH) dan pin CONT B (kontrol switch B pada CD4066BCN) bernilai 0 (LOW), sehingga input Analog (A0) NodeMCU akan membaca sensor arus (Current Sensor in). Jika Pin D0 pada NodeMCU bernilai 0 (LOW) maka pin CONT A bernilai 0 (LOW) dan CONT B bernilai 1 (HIGH), maka input Analog (A0) NodeMCU akan membaca sensor tegangan (Voltage Sensor in). Untuk program Arduino IDE nya dapat dilihat pada Gambar 4.3. dan Pinmode NodeMCU pada Gambar 4.2.
Gambar 4.3. Loop Kondisi Pin D0 NodeMCU 4.1.2.Sensor Tegangan
Sensor tegangan yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan modul sensor ZMPT1010B. Pada penelitian ini, tegangan referensi modul ZMPT101B menggunakan tegangan 5 Volt. Dengan sketch persamaan pada program Arduino IDE dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4. Sketch Arduino IDE untuk Pensamplingan Tegangan
Dari Gambar 4.4. diperoleh getVPP( ), dengan Umax sebesar 3,52 Volt. Umax mewakili nilai tegangan pada transformator terhadap nilai VPeak pada tegangan listrik. Dalam penelitian ini, diperoleh tabel nilai yang digunakan untuk akurasi data sensor tegangan, yaitu Urms terhadap Vrms (Multimeter) dapat dilihat pada Tabel 4.1. untuk memperoleh persamaan yang digunakan dalam pengolahan hasil baca mikrokontroler. Untuk memperoleh nilai
tegangan yang bervariasi (0 sampai dengan 240 Volt), maka dalam penelitian ini menggunakan variabel tegangan AC. Fungsi dari variable tegangan AC ini untuk mengetahui dan mencari karakteristik serta sensitivitas sensor tegangan ZMPT101B. Dari variabel tegangan AC ini maka didapat nilai pengukuran pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1. Nilai Sensor Tegangan dan Perolehan Persamaan Vrms Multimeter (Volt) Urms (Volt) Dengan persamaan (Volt) Error (%) 0.304 0.05 2.0255 -566.283 10 0.07 7.1733 28.267 20 0.12 20.0428 -0.214 30 0.15 27.7645 7.451667 40 0.2 40.634 -1.585 50 0.25 53.5035 -7.007 60 0.27 58.6513 2.247833 70 0.31 68.9469 1.504429 80 0.35 79.2425 0.946875 90 0.39 89.5381 0.513222 100 0.43 99.8337 0.1663 110 0.48 112.7032 -2.45745 120 0.5 117.851 1.790833 130 0.55 130.7205 -0.55423 140 0.59 141.0161 -0.72579 150 0.63 151.3117 -0.87447 160 0.66 159.0334 0.604125 170 0.7 169.329 0.394706 180 0.75 182.1985 -1.22139 190 0.79 192.4941 -1.31268 200 0.83 202.7897 -1.39485 210 0.86 210.5114 -0.24352 220 0.9 220.807 -0.36682 230 0.93 228.5287 0.639696 240 0.95 233.6765 2.634792
Dari hasil Vrms dan Urms, dapat dibuat dalam bentuk grafik untuk memperoleh nilai persamaan dapat dilihat pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5. Grafik nilai Urms Terhadap Vrms
Dari grafik di atas (Gambar 4.5.) dapat diambil persamaan dengan bantuan Excel pada format trendline. Pada trendline options dipilih linear dan centang display Equation on char untuk menampilkan hasil persamaan dan display R-squared value on char untuk mengetahui nilai kepresisian yang didapat. Terlihat bahwa nilai R2 = 0,9991, ini menunjukan bahwa sensor dapat bekerja dengan baik. Nilai skala presisi memiliki jangkauan -1, 0, 1. Jika nilai R2 mendekati nilai 1 maka nilai presisinya baik, namun jika nilai R2 mendekati nilai 0 maka nilai presisinya buruk, dan jika nilai R2 mendekati nilai -1 maka nilai presisi berkebalikan dari nilai presisi yang sebenarnya.
Pada Tabel 4.1. dapat dihitung nilai error, dimana nilai yang diukur dibandingkan dengan nilai yang didapat dalam persen. Terlihat bahwa dari nilai 0,304 Volt, nilai error sebesar -566,283% dan nilai 10 Volt nilai error sebesar 28,267%. Ini menunjukan bahwa sensor saat membaca nilai minimum sebesar 10 Volt kebawah sudah tidak efektif dan tidak akurat lagi. Sedangkan untuk pengukuran tegangan maksimum mencapai 240 Volt, sensor masih dalam jangkauan error yang ditoleransi, error hanya sekitar 2,634%. Untuk membuat perangkat yang baik dalam mengukur tegangan maka diambil batasan nilai yang dapat dikur sensor, yaitu dari 20 Volt sampai dengan 240 Volt.
Dari perhitungan dan pengujian yang didapat, dapat disimpulkan bahwa kemampuan baca sensor tegangan sebesar 97,36%. Angka ini didapat dari 100% dikurangkan dengan pengambilan nilai rata-rata error hasil baca (100%-2,634%=97,36%). Dengan demikian, sensor tegangan dapat dikatakan mampu mengukur tegangan dengan akurasi yang baik pada rentang tegangan yang diukur dari 20 Volt sampai dengan 240 Volt.
y = 257.39x - 10.844 R² = 0.9991 0 50 100 150 200 250 300 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Vrms (Vo lt) Urms (Volt)
4.1.3.Sensor Arus
Sensor arus yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan sensor arus ACS712 10A. Untuk menghindari lonjakan arus makan sensor arus dipilih dengan maksimum arus sebesar 10 Ampere. Sensor ACS712 ini dapat mengukur nilai arus DC maupun AC. Sensor ini memiliki sensitivitas sebesar 100mV/A [2], yaitu setiap kenaikan 1 A maka keluaran sensor sebesar 100mVolt.
Pada Gambar 4.6 dapat dilihat sketch program Arduino IDE untuk pensamplingan sensor arus.
Gambar 4.6. Sketch Arduino IDE untuk Pensamplingan Arus
Hasil pengukuran sensor arus dapat dilihat pada Tabel 4.2., dimana tegangan tetap (konstan) sebesar 200 Volt, dengan beban 5 lampu (lampu pijar 60 Watt). Untuk beban lampu tersebut dirancang rangkaian beban pada Gambar 4.7. Rangkaian beban lampu ini dirangkai secara paralel untuk mendapatkan nilai arus yang bervariasi. Tegangan 200 Volt didapat dari variabel tegangan AC dan persamaan daya terhadap tegangan dan arus dapat dilihat pada Persamaan (2.7).
Gambar 4.7. Prototipe Rangkaian Beban Listrik 5 Lampu Pijar (60 Watt) Tabel 4.2. Pengukuran Sensor Arus pada 5 Lampu 60 Watt Saat Tegangan 200 Volt
Multimeter (Ampere) Sensor (Ampere) Dengan Rumus (I=W/V) error(%) 0 0 0 0 0.24 0.2 0.3 16.66667 0.5 0.47 0.6 6 0.77 0.8 0.9 -3.8961 1.03 1.09 1.2 -5.82524 1.29 1.36 1.4 -5.42636
Terlihat pada Tabel 4.2. bahwa sensor arus pada perangkat dalam penelitian sudah dapat bekerja dengan baik, dengan error terbesar adalah saat mengukur arus yang lebih kecil dari 0,24 Ampere. Secara matematis hasil rata-rata error yang terjadi dalam pengukuran adalah sebesar 7,56%.
Dari perhitungan dan pengujian yang didapat, dapat disimpulkan bahwa kemampuan baca sensor arus sebesar 92,44%. Angka ini didapat dari 100% dikurangkan dengan pengambilan nilai rata-rata error hasil baca (100%-7,56%=92,44%). Dengan demikian, sensor arus dapat dikatakan mampu mengukur arus dengan akurasi yang baik pada rentang arus yang diukur dari 0,24 Ampere sampai dengan 1,29 Ampere.
