PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI LISTRIK
PRABAYAR KAMAR KOS MENGGUNAKAN
POWER LINE COMMUNICATION
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh
ARHAMNDI ARIYATMOKO 201110130311037
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI LISTRIK
PRABAYAR KAMAR KOS MENGGUNAKAN
POWER LINE COMMUNICATION
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
Arhamndi Ariyatmoko
201110130311037
Tanggal Ujian : 30 Januari 2016
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayah-NYA sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul :
” PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI LISTRIK
PRABAYAR KAMAR KOS MENGGUNAKAN POWER LINE
COMMUNICATION”
Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi pembacaan arus AC, pengiriman data menggunakan power line communication dengan modem KQ130F sebagai modulator dan demodulator serta arduino uno sebagai kontroler. Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi berkembangan ilmu pengetahuan kedepan.
Malang, 02 Februari 2016
DAFTAR ISI
1.6 Sistematika Penulisan 4
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Teori Daya 5
2.1.1 Daya rata-rata 5
2.1.2 Faktor Daya dan Daya Nyata 6
2.1.3 Pengukuran Daya 7
2.1.4 Prinsip Pengukuran Daya 8
2.1.4.1 Blok Diagram 9
2.2 Power Line Communication 9
2.2.1 Proses Pengiriman Data 10
2.2.2 Perangkat PLC 10
2.1.4 Kendala PLC 13
2.3 Frequency Shift Keying (FSK) 14
2.4 Penguat Differensial 15
2.5 Sensor arus hall effect ACS712-05 16
2.6 Arduino 17
2.6.1 Arduino Uno 18
2.6.1.1 Pin Masukan dan Keluaran 19
2.6.1.1 Sumber Daya dan Pin Tegangan Arduino Uno 20
2.6.2 Mikrokontroler AVR ATMEGA 128 21
2.7 Relay 24
2.8 LCD 24
2.9 Pengertian dan Pengenalan Delphi 7 26
2.9.1 IDE Delphi 7 27
2.9.2 Akses Port Serial dengan Delphi 7 30
BAB III PERANCANGAN SISTEM
3.1 Diagram Blok dan Cara Kerja Alat 31
3.2 Peracangan Perangkat Keras 32
3.2.1 Perancangan Sensor Arus 32
3.2.2 Perancangan Rangkaian Power Line Communication 33
3.2.3 Perancangan Rangkaian RS232 35
3.2.4 Perancangan pengkondisi sinyal sensor arus ACS712 35
3.2.5 Perancangan Rangkaian LCD 36
3.2.6 DT Relay Modul 37
3.2.7 Perancangan Rangkaian Resonansi LC 38
3.3 Perancangan Perangkat Lunak 39
3.3.1 Perancangan Perangkat Lunak Pada Unit Pengontrol 39
3.3.2 Perancangan Lunak Mikrokontroler 41
3.3.2.1 Algoritma Keseluruhan Sistem 41
3.3.2.2 Algoritma Pengiriman Data Penggunaan Daya dan
Sisa Kuota 42
3.3.2.3 Algoritma Pembacaan Data Serial Pulsa Listrik 42
3.3.2.5 Algoritma Pembacaan Daya dan Perhitungan Kuota
Listrik 45
3.3.2.6 Algoritma Penulisan Karakater/Numerik Pada LCD 46
BAB IV PENGUJIAN DAN IMPLEMENTASI
4.1 Pengujian Rangkaian Converter RS232 47
4.2 Pengujian Modem Powerline KQ130F dan Rangkaian Resonansi LC 49
4.3 Pengujian sensor ACS712 51
4.4 Pengujian LCD 54
4.5 Pengujian perhitungan kuota 55
4.6 Pengujian tegangan output pin digital arduino 57
4.7 Pengujian Keseluruhan Sistem 58
4.7.1 Pengujian monitoring penggunaan kuota dan sisa kuota 59 4.7.1 Pengujian Pengiriman data kuota listrik 60
4.7.3 Pengujian set tarif per kWh 61
BAB V KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan 62
5.2 Saran 63
KESIMPULAN 64
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Penjumlahan trigonometri daya aktif, reaktif dan semu 7 Gambar 2.2 Sinusoida selisih arus dan tegangan 9
Gambar 2.3 Prinsip pengukuran daya nyata 9
Gambar 2.4 Penumpangan sinyal PLC dengan sinyal 50 Hz 10 Gambar 2.5 Diagram blok perangkat PLC secara umum 10
Gambar 2.6 Modem PLC KQ130F 11
Gambar 2.7 Blok diagram modem power line KQ130F 12
Gambar 2.8 Resonansi Seri 12
Gambar 2.9 Resonansi Paralel 13
Gambar 2.10 Rangkaian narrowband penghubung transformator 14
Gambar 2.11 Frequency Shift Keying (FSK) 15
Gambar 2.12 Penguat diffrensial dasar 16
Gambar 2.13 Blok diagram sensor arus hall effect ACS 712 17
Gambar 2.14 Karakteris sensor arus ACS712 17
Gambar 2.15 Blok Diagram arduino blok 18
Gambar 2.16 Board Arduino Uno 18
Gambar 2.17 Architecture ATMEGA328 23
Gambar 2.18 Relay mekanik 24
Gambar 2.19 LCD016M04 standard 25
Gambar 2.20 Tampilan IDE Delphi 7 27
Gambar 2.21 Menu pada Delphi 7 27
Gambar 2.22 Speed Bar pada IDE Delphi 7 27
Gambar 2.23 Component Pallette pada IDE Delphi 7 28
Gambar 2.24 TampilanForm ID Delphi 7 28
Gambar 2.25 Object tree View ID Delphi 7 28
Gambar 2.26 Object Inspector IDE Delphi 7 29
Gambar 2.27 Code Editor IDE Delphi 7 29
Gambar 2.28 Comport Library 30
Gambar 3.2 Skema sensor arus ACS712-05 33
Gambar 3.3 Karakteristik keluaran ACS712 33
Gambar 3.4 Modem powerline KQ130F 34
Gambar 3.5 Perancangan modem KQ130F dan arduino uno R3 34
Gambar 3.6 Rangkaian converter RS232 35
Gambar 3.7 Rangkaian diffrential amplifier 35
Gambar 3.8 Tampilan LCD 37
Gambar 3.9 Perancangan rangkaian LCD 37
Gambar 3.10 DT Relay modul 37
Gambar 3.11 Perancangan Rangkaian Resonansi LC 39 Gambar 3.12 Desain interface software Delphi 7 40 Gambar 3.13 Diagram alur sistem keseluruhan 41 Gambar 3.14 Diagram alur pengiriman data penggunaan daya sisa kuota 42 Gambar 3.15 Diagram alur pembacaan data serial pulsa listrik 43
Gambar 3.16 Diagram alur pembacaan arus 44
Gambar 3.17 Diagram alur pembacaab daya dan perhitungan kuota listrik 45 Gambar 3.18 Diagram alur penulisan karakter/ numerik pada LCD 46 Gambar 4.1 Pengirim data penggunaan daya dan penerima data PLC 47 Gambar 4.2 Diagram blok pengujian rangkaian RS232 47
Gambar 4.3 Rangkaian RS232 converter 48
Gambar 4.4 Hasil pengujian converter RS232 48
Gambar 4.5 Transformator Step up / down 1000 W 49 Gambar 4.6 Diagram pengujian modem KQ130F dan rangkaian resonsi
LC 49
Gambar 4.7 Pengujian frekuensi modulasi PLC 50
Gambar 4.8 Tampilan hasil pengujian modem powerline KQ130F dan rangkaian
resonansi pada hyperterminal 51
Gambar 4.9 Hasil tampilan sinyal modulasi PLC yang diterima modem 51 Gambar 4.10 Diagram pengujian sensor arus ACS712 dan pengkondisi 52 Gambar 4.11 Pengambilan data dari multimeter 53
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konfigurasi I/O LCD 26
Tabel 4.1 Pengujian rangkaian pengkondisi sinyal 53 Tabel 4.2 Pengujian pengukuran dengan multimeter dan sensor arus 53
Tabel 4.3 Hasil pengujian kuota 56
DAFTAR PUSTAKA
[1]. Fitrianto, Ramadhana, 2015. “Sistem Pengaturan dan Monitoring Daya Pada Kamar Kos Via Bluetooth”. Tugas akhir.
[2]. Data sheet Sensor Arus ACS712-05 diakses 20 januari 2016 dari http://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/174116/ALLEGRO/ACS712. html.
[3]. Data sheet Modem PLC KQ130F diakses 20 januari 2016 dari http:// id.scribd.com/doc/225728160/KQ130F-datasheet#scribd.
[4]. Data sheet IC MAX232 diakses 18 januari 2016 dari. http:// www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/27251/TI/MAX232.html.
[5]. Jankowiak, Patrick., 2012. “Power-Line Modems, Power Supplies, and “Cleaning Up The Neighborhood”.
[7]. Qun, Yin dan Zhang Jianbo. 2014. “Design of power line carrier communication system based on FSK-KQ330 module”.
[8]. Zuhal, 1995. “Dasar Teknik Tenaga Listrik Dan Elektronika Daya”, PT
Gramedia Pustaka Utama : Jakarta.
[9]. Shrader, Robert .L., 1991. “Komunikasi Elektronika”. Erlangga : Jakarta. [10]. Coughlin, Robert dan Frederick F. Driscolll., 1983. “Penguat Operasional
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan pokok yang sangat penting dalam kehidupan manusia saat ini, karena hampir semua aktifitas manusia berhubungan dengan energi listrik. Listrik telah menjadi kebutuhan yang mendasar untuk mendukung berbagai aktifitas manusia, yang kemudian digunakan untuk berbagai macam fungsi kedepannya. Manusia akan bergantung akan peranan listrik, karena listrik merupakan tenaga yang dibutuhkan manusia dalam segala hal yang mendukung aktifitasnya.
Dengan banyak peralatan yang menggunakan listrik tentu masing - masing orang memerlukan kebutuhan listrik yang berbeda, salah satu alat yang menghitung daya pemakaian listrik adalah Kilo Watt Hour (kWh) Meter yang dipasang pada setiap pengguna listrik seperti halnya rumah tangga dan industri. Dengan adanya alat penghitung daya tersebut, maka pemakaian listrik akan selalu terkontrol dan terhitung setiap daya pemakaiannya dan tentunya juga berpengaruh terhadap tarif biaya pemakaian listrik tersebut.
2 Dari permasalahan tersebut, penelitian dilakukan untuk merancang sebuah sistem yang dapat digunakan untuk mempermudah pemilik dan penghuni kamar kost mengenai pembayaran biaya listrik, terdapat dua metode yang selama ini di gunakan yaitu sistem prabayar dan pascabayar, pada perancangan penulis menggunakan sistem prabayar, dengan sistem prabayar pengguna dapat menentukan kebutuhan penggunaan listriknya sesuai dengan kebutuhannya sehingga tidak ada kecurangan pemakaian listrik antara penghuni kamar kost dan pemilik kost. Beberapa media telah di gunakan sebagai media komunikasi data untuk mengontrol penggunaan listrik misalnya menggunakan media bluetooth, salah satu media lain selain media tersebut yang dapat di gunakan adalah power line communication (PLC) yaitu komunikasi melalui jala jala listrik, sistem pengisian pulsa listrik dan monitoring dapat di lakukan dengan jarak jauh, keuntungan lain sistem ini adalah tidak memerlukan media lain untuk sarana komunikasi karena hanya membutuhkan jala jala listrik sebagai media komunikasi.
Dengan melihat alasan tersebut serta bergunanya media komunikasi melalui jala-jala listrik, dan memiliki tingkat ekonomis yang tinggi, maka disusunlah sebuah tugas akhir dengan judul : “PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI LISTRIK PRABAYAR KAMAR KOS MENGGUNAKAN POWER LINE COMMUNICATION”
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang di atas, maka di buat rumusan masalah sebagai berikut :
1. Bagaimana mengirimkan data pulsa dari unit pengirim ke unit penerima menggunakan power line communication ?
2. Bagaimana memonitoring penggunaan daya kamar kos menggunakan
power line communication ?
3. Bagaimana merancang unit penerima yang dapat menghitung penggunaan daya listrik sesuai dengan data pulsa yang di kirim ?
3
1.3 Batasan Masalah
Adapun beberapa hal yang menjadi batasan masalah dalam perancangan tugas akhir ini, antara lain :
1. Fokus tugas akhir ini adalah pada perancangan dan pembuatan
hardware.
2. Modem power line terhubung pada jaringan listrik tegangan AC 220 V 3. Mikrokontroleryang di gunakan adalah ATMEGA328 (arduino uno) 4. Modem power line yang digunakan adalah KQ130F
5. Jumlah kWh di rancang untuk 3 kamar kos
1.4 Tujuan
Tujuan dari penyusunan tugas akhir ini yaitu merancang dan mengimplementasikan listrik prabayar pada kamar kost menggunakan jala-jala listrik sebagai media transmisi pengiriman data pulsa listrik dan monitoring penggunaan daya listrik..
1.5 Metodologi
Beberapa tahapan yang digunakan dalam penyelesaian skripsi ini adalah sebagai berikut :
a. Studi Literatur
Studi literatur bertujuan untuk mencari informasi dari makalah, jurnal ilmiah, buku, dan juga pemanfaatan internet mengenai teori dasar
power line communication, komunikasi data serial, pengukuran daya,. b. Perancangan Sistem
Pada tahap ini yang dilakukan adalah membuat perancangan hardware dan diagram alur sistem, pada perancangan hardware di rancang tiap blok antara unit pengontrol dan unit yang dikontrol, selanjutnya dilakukan penggabungan sehingga membentuk sistem yang di inginkan. c. Uji Coba Sistem
4 d. Analisa Hasil
Pada tahap terakhir ini dilakukan pengambilan kesimpulan yaitu berisikan kesimpulan dan saran atas analisa yang dibuat.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika pembahasan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini membahas tentang hal-hal yang menjadi latar belakang, tujuan, rumusan masalah, batasan masalah yang dikerjakan dan sistematika pembahasan pada alat yang akan dirancang.
BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini menguraikan dasar teori yang mendasari dan mendukung dalam perencanaan serta pembuatan alat seperti pengetahuan dasar power line communication (PLC), frequency shift keying (FSK), modem power line KQ130F, sensor arus ACS712, Liquid Crystal Display (LCD), dan mikrokontroller Atmega328.
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Bab ini membahas tentang perancangan sistem yaitu berupa perencanaan serta pembuatan hardware dan software pada alat yang dirancang, misalnya komponen yang digunakan, hubungan masing-masing komponen dan lain sebagainya.
BAB IV PENGUJIAN DAN IMPLEMENTASI
Bab ini membahas tentang pengujian hardware serta pembahasan mengenai hasil pengujian tersebut per blok sistem.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
