Rangkaian Arduino Nano - MONITORING TEGANGAN LISTRIK RUMAH TANGGA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AC

4. Rangkaian Arduino Nano

Arduino Nano adalah salah satu varian dari produk board mikrokontroller keluaran Arduino. Arduino Nano adalah board Arduino terkecil, menggunakan mikrokontroller Atmega 328 untuk Arduino Nano 3.x dan Atmega168 untuk Arduino Nano 2.x. Varian ini mempunyai rangkaian yang sama dengan jenis Arduino Duemilanove, tetapi dengan ukuran dan desain PCB yang berbeda.

Spesfikasi Arduino Nano

Arduino Nano memiliki spesifikasi sebagai berikut :

Mikrokontroller : Atmel ATmega168 untuk Arduino Nano 2.x Atmer Atmega328 untuk Arduino Nano 3.x

Tegangan kerja : 5 Volt

Tegangan input : Optimal : 7 – 12 Volt

Minimum : 6 Volt

Maksimum : 20 Volt

Digital pin I/O : 14 pin yaitu pin D₀ sampai pin D₁₃ Dilengkapi dengan 6 pin PWM

Analog pin : 8 pin yaitu pin A₀ sampai pin A₇ Arus listrik maksimum : 40 mA

Flash memori : 32 Mbyte untuk Arduino Nano 3.x

Universitas Sumatera Utara

20 16 Mbyte untuk Arduino Nano 2.x

Besar flash memori ini dikurangi 2 kbyte yang digunakan untuk menyimpan file boatloader.

SRAM : 1 kbyte (ATmega168) dan 2 kbyte (ATmega328) EEPROM : 512 byte (Atmega168) dan 1 kbyte (Atmega328) Kecepatan clock : 16 MHz

Ukuran board : 4,5 mm x 18 mm Berat : 5 gram

Gambar 3.5 Rangkaian Arduino Nano

Universitas Sumatera Utara

21 5. Perancangan Keseluruhan

Rangkaian keseluruhan ini merupakan rangkaian yang terdiri dari

beberapa komponen, diantaranya adalah sensor tegangan yang digunakan sebagai pengukur tegangan, Arduino Nano sebagai pembaca sensor dan data di kirim ke NodeMCU, PSA sebagai sumber tegangan, dan NodeMCU sebagai mikronkotrol pemroses data yang mengirim data ke Android.

Gambar 3.6 Rangkaian Keseluruhan

22 3.2.2 Rancangan Perangkat Lunak (Software)

Rancangan ini untuk membuat tampilan antarmuka (interface) sebagai media monitor sistem. Tampilan monitor yang menampilkan besar tegangan yang di kirim oleh NodeMCU ke layar monitor android setiap saat dan menampilkan status alat (on/off).

Gambar 3.7 Tampilan Perangkat Lunak

Universitas Sumatera Utara

23 3.3 Flowchart Sistem

Berikut disertakan Flowcart system yang menggambarkan keseluruhan system bekerja.

Data input diperoleh dari data hasil sensor tegangan. Data sensor tersebut dibaca dan diproses pada arduino nano sehingga diperoleh data digital tegangan (V) . Data inilah yang akan di kirim oleh NodeMCu ke aplikasi yang ada di android. Dan kemudian data akan ditampilkan aplikasi yang ada pada monitor android secara real time.

Start Baca

Arduino Nano baca Sensor

Kirim data ke aplikasi

END Kirim data ke

NodeMCU

Universitas Sumatera Utara

24 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN 4. 1 Pengujian Arduino Nano

Pengujian pada rangkaian mikrokontroler Arduino Nano ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan . Kaki 13 apabila diberikan logika high maka akan mengeluarkan tegangan sebesar 4,89 Volt . Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana pada mikrokontroler Arduino nano untuk menguji port port yang terdapat pada Arduino nano, program yang diberikan adalah sebagai berikut:

#include <Filters.h> //Easy library to do the calculations

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial mySerial(7,6);

float testFrequency = 48; // test signal frequency (Hz)

float windowLength = 100.0/testFrequency; // how long to average the signal, for statistist

int Sensor = 0; //Sensor analog input, here it's A0

float intercept = -0.04; // to be adjusted based on calibration testing float slope = 0.0405; // to be adjusted based on calibration testing float current_Volts; // Voltage

float current_Volts_Final; // Voltage

unsigned long printPeriod = 3000; //Refresh rate unsigned long previousMillis = 0;

void setup() {

Universitas Sumatera Utara

25 RMS requires a load of coding

inputStats.setWindowSecs( windowLength );

while( true ) {

Sensor = analogRead(A0); // read the analog in value:

inputStats.input(Sensor); // log to Stats functionr

if((unsigned long)(millis() - previousMillis) >= printPeriod) { previousMillis = millis(); // update time every second

current_Volts_Final = 0.008*current_Volts*current_Volts - 0.804*current_Volts + 20.6;

if(current_Volts_Final < 25.00) current_Volts_Final = 0;

if(current_Volts_Final > 240) current_Volts_Final = 240;

Serial.print( "\tVoltage: " );

Serial.print( current_Volts ); //Calculation and Value display is done the rest is if you're using an OLED display

Serial.print( "\tVoltageFinal: " );

Universitas Sumatera Utara

Serial.print( current_Volts_Final ); //Calculation and Value display is done the rest is if you're using an OLED display

mySerial.print("*" + (String)current_Volts_Final + "#");

} } }

Gambar 4.1 Pengujian Arduino Nano

4.2 Pengujian NodeMCU ESP8266

Pengujian pada rangkaian NodeMCU ESP8266 dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan . Apabila diberikan logika high maka akan mengeluarkan tegangan sebesar 3,21 Volt . Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana pada NodeMCU ESP8266, program yang diberikan adalah sebagai berikut:

#include <Filters.h> //Easy library to do the calculations

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial mySerial(7,6);

Universitas Sumatera Utara

float testFrequency = 48; // test signal frequency (Hz)

float windowLength = 100.0/testFrequency; // how long to average the signal, for statistist

int Sensor = 0; //Sensor analog input, here it's A0

float intercept = -0.04; // to be adjusted based on calibration testing float slope = 0.0405; // to be adjusted based on calibration testing float current_Volts; // Voltage

float current_Volts_Final; // Voltage

unsigned long printPeriod = 3000; //Refresh rate unsigned long previousMillis = 0;

void setup() {

Serial.begin( 9600 ); // start the serial port mySerial.begin(9600);

pinMode(A0,INPUT);

}

void loop() {

RunningStatistics inputStats; //Easy life lines, actual calculation of the RMS requires a load of coding

inputStats.setWindowSecs( windowLength );

while( true ) {

Sensor = analogRead(A0); // read the analog in value:

inputStats.input(Sensor); // log to Stats functionr

if((unsigned long)(millis() - previousMillis) >= printPeriod) { previousMillis = millis(); // update time every second

Universitas Sumatera Utara

Serial.print( "\n" );

current_Volts = intercept + slope * inputStats.sigma(); //Calibartions for offset and amplitude

current_Volts= current_Volts*(30.3231); //Further calibrations for the amplitude

current_Volts_Final = 0.008*current_Volts*current_Volts - 0.804*current_Volts + 20.6;

if(current_Volts_Final < 25.00) current_Volts_Final = 0;

if(current_Volts_Final > 240) current_Volts_Final = 240;

Serial.print( "\tVoltage: " );

Serial.print( current_Volts ); //Calculation and Value display is done the rest is if you're using an OLED display

Serial.print( "\tVoltageFinal: " );

Serial.print( current_Volts_Final ); //Calculation and Value display is done the rest is if you're using an OLED display

mySerial.print("*" + (String)current_Volts_Final + "#");

} } }

Gambar 4.2 Pengujian NodeMCU ESP8266

Universitas Sumatera Utara

29 4.3 Pengujian Sensor AC ZMPT 101B

Tegangan listrik (Voltage) timbul dikarenakan ada beda potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik. Besaran tegangan dinyatakan dalam satuan international volt. Pengukuran ini dilakukan dikarenakan adanya beda potensial di suatu medan listrik yang berefek pada aliran listrik yang mengalir pada material yang berbahan dari konduktor. Apabila di berikan logika high maka akan mengeluarkan tegangan sebesar 4,89 Volt. Berikut penampakan daripada sensor tegangan AC ZMPT101B.

Gambar 4.3 Pengujian Sensor AC ZMPT 101B

4.4 Pengujian Alat (Hardware dan Software)

Pengujian alat dilakukan dengan melakukan fungsionalitas untuk keseluruhan sistem ini mulai dari perangkat keras sampai dengan perangkat lunak. Pengujian pertama yaitu keakuratan pembacaan sensor serta pengkalibrasian sensor dalam pembacaannya bisa akurat dan baik sesuai dengan pembacaan multitester. Sehingga didapat data sebagai berikut:

Tabel 4.1 Hasil Pengujan Alat

No Kondisi Pengukuran di Nilai (V)

1 ON ANDROID 232,51

MULTITESTER 227

2 OFF ANDROID 0

MULTITESTER 0

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.4 Tampilan Dalam Keadaan ON

Gambar 4.5 Tampilan Dalam Keadaan OFF

Universitas Sumatera Utara

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan perancangan dan pengujian yang telah dilakukan pada alat maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:

1. NodeMCU ESP8266 berhasil sebagai pemroses data yang telah dapat mengirimkan data ke android.

2. Sistem pada sensor tegangan AC ZMPT101b telah mampu mendeteksi penggunaan tegangan listrik pada perangkat listrik rumah tangga.

3. Pemakaian sistem monitoring tegangan listrik pada rumah biasa cukup membantu pemilik rumah dalam mengetahui berapa besar tegangan listrik paling tinggi dalam satu hari.

5.2 Saran

Dalam perancangan alat ini jauh dari sempurna, oleh sebab itu diharapkan ada yang menyempurnakan alat ini, adapun saran sebagai berikut:

1. Penambahan penggunaan jenis sensor lain selain dari pada ZMPT101b untuk mendeteksi tegangan AC seperti sensor AC712 untuk mendeteksi kuat arus.

2. Pada perancangan selanjutnya di harapkan dapat menambah variabel – variabel lain seperti suhu, dan kelembapan.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR PUSTAKA

Budiharto,Widodo. 2011. Aneka Proyek Mikokontroler. Graha Ilmu: Yogyakarta Muis, Saludin. 2014. Perancangan Power Supply. Graha Ilmu: Yogyakarta

Muis, Saludin. 2017. Perancangan Teori & Praktis Power Supply. Graha Ilmu:

Yogyakarta

Sudjadi. 2005. Teori dan Aplikasi Mikrokontroler. Graha Ilmu: Yogyakarta Syahwil, Muhammad.. 2013. Panduan Mudah Simulasi dan Praktis Mikrokontroler Arduino. Andi Offet: Yogyakarta

https://eprints.akakom.ac.id/4911/3/3_143310017_BAB_II.pdf Tanggal diakses 27 Juni 2020, 12.30

http://jnte.ft.unand.ac.id/index.php/jnte/article/viewFile/120/138..

Tanggal diakses 08 Agustus 2020, 14.30

http://repository.usu.ac.id/bitstream/handle/123456789/62649/Chapter%20II.pdf?seq uence=4&isAllowed=y

Tanggal diakses 27 Juni 2020, 14.20

https://sinta.unud.ac.id/uploads/wisuda/1105315101-3-BAB%202.pdf.

Tanggal diakses 08 Agustus 2020, 13.00

Universitas Sumatera Utara

Qingxian Zeming Langxi Electronic www.micro-transformer.com

Tel: 86-25-52601870 E-mail: zm@zeming-e.com

ZMPT101B

Current-type Voltage Transformer

Small size，high accuracy, good consistency, for voltage and power measurement

Structural parameters：

Remarks: primary input: 1、2 pinssecondary output: 3、

4pins

Front view Bottom view The main technical parameters：

Model ZMPT101B

Rated input current 2mA

Rated output current 2mA

turns ratio 1000:1000

phase angle error ≤20＇（input 2mA，sampling resistor 100Ω）

operating range 0~1000V 0~10mA（sampling resistor 100Ω）

linearity ≤0.2%(20%dot~120%dot)

Permissible error -0.3%≤ f ≤+0.2%（input 2mA，sampling resistor 100Ω）

isolation voltage 4000V

application voltage and power measurement

Encapsulation Epoxy

installation PCB mounting（Pin Length>3mm）

Universitas Sumatera Utara

Direction for use

：

Figure Ⅰ FigureⅡ

1. The typical usage of the product is for the active output (FigureⅠ). R ＇ is a limiting resistor ， R is a

sampling resistor.

2. The product can be directly through the resistance sampling , easy to use ( FigureⅡ).

Universitas Sumatera Utara

Dalam dokumen MONITORING TEGANGAN LISTRIK RUMAH TANGGA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AC ZMPT101B BERBASIS NodeMCU ESP8266 LAPORAN TUGAS AKHIR 2 (Halaman 31-0)