PENERAPAN MIKROKONTROLER ARDUINO UNO UNTUK
MONITORING
DAERAH RAWAN PENCURIAN TENAGA LISTRIK
SATU FASA
Abdul Aziz Ichwani 1 , Ir. H. Saiful Manan, MT. 2 1
Mahasiswa dan 2 Dosen Pembimbing Tugas Akhir Jurusan DIII Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Email : Azizont@gmail.com
Abstrak-Salah satu upaya untuk mengatasi pencurian tenaga listrik adalah dengan
melakukan kegiatan Penertiban Pemakaian Tenaga Listrik(P2TL). Tetapi hal ini kurang maksimal dilakukan karena jumlah petugas yang kurang..Untuk mengatasi hal itu dibutuhkan alat untuk monitoring daerah rawan pencurian tenaga listrik sehingga kerja dari P2TL dapat maksimal.
Alat yang digunakan memanfaatkan Mikrokontroler Arduino Uno sebagai pusat Kontrol, sensor arus ACS712-20A untuk mendeteksi besarnya arus yang masuk pada peralatan, keypad sebagai input untuk mengatur besarnya arus maksimum, LCD untuk menampilkan besarnya arus maksimum, dan lampu LED untuk indikasi jika terjadi gangguan
Dengan membandingkan antara arus hasil pemetaan pegawai catat meter dengan arus setting maksimal pada peralatan akan diketahui kondisi jaringan tegangan rendah sedang terjadi pencurian tenaga listrik atau tidak.
Kata kunci :P2TL, Mikrokontroler Arduino Uno, Sensor Arus ACS712-20A
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Akibat dari pemanfaatan tenaga
listrik yang illegal yang biasa disebut
pencurian tenaga listrik adalah kerugian
PT PLN(Persero) dan munculnya
gangguan pada jaringan tenaga listrik
karena pembebanan yang melebihi
kapasitasnya.Gangguan ini mengakibatkan
pemadaman yang berpengaruh dengan
kontinuitas penyaluran tenaga listrik.
Salah satu upaya untuk mengatasi
pencurian tenaga listrik adalah dengan
melakukan kegiatan Penertiban Pemakaian
Tenaga Listrik(P2TL). Hal ini bagus dan
harus dilakukan demi menjaga pendapatan
dan kontinuitas penyaluran tenaga listrik.
Pada pelaksanaan kegiatan ini ternyata
kurang menyeluruhnya monitoring
pencurian tenaga listrik karena kurangnya
petugas. Untuk mengatasi hal tersebut
perlu dipasang peralatan yang berguna
monitoring daerah rawan pencurian tenaga
listrik. Peralatan ini berguna untuk
mengurangi kegiatan monitoring langsung
yang dilakukan oleh petugas. Dengan
memanfaatkan petugas catat meter(cater)
untuk mendata pelanggan pada lokasi
tertentu, dapat dilakukan sebuah pemetaan
penggunaan pemakaian tenaga listrik.
Setelah dilakukan pendataan dapat
dilakukan monitoring pencurian tenaga
listrik dengan membandingkan arus pada
pendataan dengan arus yang terukur pada
peralatan monitoring.Peralatan ini
merupakan kesatuan dari beberapa
peralatan yang bekerjasama untuk
melakukan monitoring pencurian tenaga
listrik. Perlatan tersebut yaitu,
Mikrokontroler Arduino Uno sebagai
pusat Kontrol, sensor arus ACS712-20A
untuk mendeteksi besarnya arus yang
masuk pada peralatan, keypad sebagai input untuk mengatur besarnya arus
maksimum, LCD untuk menampilkan
besarnya arus maksimum, dan lampu LED
untuk indikasi jika terjadi gangguan.
1.2 Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai penulis
dalam penulisan laporan tugas akhir ini
adalah :
1. Dapat menjelaskan rangkaian apa saja
yang dibutuhkan untuk membuat alat
monitoring daerah rawan pencurian
tenaga listrik satu fasa.
2. Menjelaskan bagaimana caranya
penggunaan alat monitoring daerah
rawan pencurian tenaga listrik pada
jaringan tegangan rendah satu fasa.
3. Menjelaskan bagaimana sensor arus
ACS712 dapat digunakan untuk
melakukan pengukuran arus AC.
4. Menggunakan pemetaan petugas catat
meter untuk input setting arus maksimal pada peralatan..
1.3 Batasan Masalah
1. Prinsip kerja alat monitoring daerah
rawan pencurian tenaga listrik
tegangan rendah satu fasa.
2. Blok diagram dan gambar rangkaian
sistem.
3. Simulasi penerapan Alat
4. Beberapa cara pelanggan melakukan
pencurian tenaga listrik.
5. Pemanfaatan petugas catat meter
sebagai tim pemetaan lokasi yang
akan dimonitoring dengan alat ini.`
II. DASAR TEORI
2.1 Arduino Uno
Arduino uno merupakan salah satu
jenis rangkaian mikrokontroller yang
computing. Physical computing adalah membuat sebuah sistem atau perangkat
fisik dengan menggunakan software dan
hardware yang sifatnya interaktif yaitu
dapat menerima rangsangan dari
lingkungan dan merespon balik.
Physical computing adalah sebuah konsep untuk memahami hubungan yang
manusiawi antara lingkungan yang sifat
alaminya adalah analog dengan dunia
digital.
Arduino Uno adalah arduino board
yang menggunakan mikrokontroler
ATmega328. Arduino Uno memiliki 14
pin digital (6 pin dapat digunakan sebagai
output PWM), 6 input analog, sebuah 16
MHz osilator kristal, sebuah koneksi USB,
sebuah konektor sumber tegangan, sebuah
header ICSP, dan sebuah tombol reset.
Arduino Uno memuat segala hal yang
dibutuhkan untuk mendukung sebuah
mikrokontroler. Hanya dengan
menhubungkannya ke sebuah komputer
melalui USB atau memberikan tegangan
DC dari baterai atau adaptor AC ke DC
sudah dapat membuanya bekerja. Arduino
Uno menggunakan ATmega16U2 yang
diprogram sebagai USB-to-serial converter
untuk komunikasi serial ke komputer
melalui port USB.
2.2 Sensor arus ACS712-20A
ACS712 merupakan IC yang
berfungsi sebagai sensor arus dan
menggantikan trafo arus yang relatif
besar dalam bentuk fisiknya. Sensor
ACS712 adalah produksi Allegro untuk
solusi ekonomis dalam pangukuran arus
AC maupun DC. Pada prinsipnya sensor
arus ACS712 adalah sama dengan sensor
efek hall lainnya yaitu memanfaatkan
medan magnetik yang ada disekitar arus
yang akan dikonversi menjadi tegangan
yang linier dengan perubahan arus.
Tegangan yang dihasilkan oleh sensor
arus berupa tegangan yang variabel.
Nilai tegangan yang bervariabel inilah
yang akan masuk ke mikrokontroler.
Gambar 2.1 ACS712-20A
2.3. LCD
Modul LCD adalah salah satu alat
yang digunakan sebagai tampilan. M1632
merupakan modul dot-matrix tampilan
kristal cair dengan tampilan 16 x 2 baris
dengan konsumsi daya rendah. Modul
LCD ini dilengkapi dengan chip kontroler
mengendalikan LCD, berfungsi sebagai
driver LCD dan penghasil karakter
Gambar 2.2 Konfigurasi pin LCD 16 x 2
2.4. Keypad 4 x 4
Secara hardware, keypad adalah kumpulan tombol yang membentuk
matriks. Dengan n baris x n kolom.
Keypad Matriks 4×4 membentuk matrix dengan 4 baris x 4 kolom, menggunakan 8
pin untuk 16 tombol. Hal tersebut
dimungkinkan karena rangkaian tombol
disusun secara horizontal membentuk baris
dan secara vertikal membentuk kolom.
Gambar 2.3 Rangkaian keypad 4 x 4
2.5. Relay
Relay adalah sebuah sakelar yang
dikendalikan oleh arus. Relay memiliki
sebuah kumparan tegangan rendah yang
dililitkan pada inti. Terdapat sebuah
armature besi yang akan tertarik menuju
inti besi apabila arus mengalir melewati
kumparan. Armatur ini terpasang pada
sebuah tuas berpegas. Ketika armature
tertarik menuju inti, kontak jalur bersama
akan berubah posisinya dari kontak
normal-tertutup ke kontak normal-terbuka.
Gambar 2.4 Gambar prinsip kerja relay
III. PERANCANGAN SISTEM
3.1 Perancangan sensor
Modul sensor ini adalah sensor arus
ACS712-20A. Di dalam modul ini terdapat
beberapa komponen elektronika yang
memiliki fungsi untuk mengubah besaran
arus menjadi besaran listrik dalam bentuk
tegangan searah. Rangkaian elekrtronika
dari sensor arus dapat dilihat pada gambar
Gambar 3.1 Modul sensor arus ACS712-20A
3.2 Perancangan keypad 4 x4
Keypad digunakan untuk input besarnya arus maksimal yang diperoleh
dari pendataan petugas catat meter.
Keypad yang digunakan keypad model matrix 4 x4 yang artinya keypad terdiri dari 4 kolom dan 4 baris. Keypad akan menggunakan delapan pin yang akan
dihubungkan ke Arduino Uno.
3.3 Perancangan LCD 16 x 2
LCD digunakan untuk menampilkan
besarnya arus terukur, setting arus maksimal, dan arus tercatat ketika terjadi
pencurian tenaga listrik. Selain bisa
memunculkan angka dan huruf. LCD juga
dapat memunculkan karakter buatan
sendiri. LCD mendapat tegangan masukan
sebesar 5 VDC yang digunakan untuk
menyalakan LCD.
3.4 Perancangan Rangkaian Saklar
Rangkaian saklar digunakan untuk
menyalakan lampu LED sebagai indikasi
telah terjadinya pencurian tenaga listrik.
Rangkaian saklar terdiri dari resistor 1 kΩ
transistor 9014 dan relay 5 VDC 8 kaki.
Resistor dihubungkan ke pin 2 arduino dan
ke kaki basis transistor. Resistor
digunakan untuk membagi arus yang
masuk ke transistor.
3.5 Perancangan Catu Daya
Catu daya tetap adalah rangkaian
catu daya yang menghasilkan tegangan
keluaran yang tetap dan stabil. Untuk
mendapatkan catu daya tetap dapat
menggunakan baterai kering atau
rangkaian penyearah yang dilengkapi
dengan stabilisator. Catu daya pada
rangkaian ini berfungsi untuk mengubah
tegangan AC 220 V menjadi tegangan 9
VDC. Catu daya tersusun dari
transformator step down, dioda
penyearah, kapasitor elektrolit, dan IC
LM7809.
Gambar 3.2 Rangkaian penyearah
IV. PENGUJIAN SISTEM DAN
ANALISA
4.1 Pengujian sensor arus
Rangkaian sensor arus menggunakan
Arus yang diukur adalah arus efektif atau
Irms. Dalam pengujiannya, penulis
mengambil beberapa sampel beban dengan
pertamabahan besar daya 40 W yang
dilakukan selama 5 kali percobaan. Hal
tersebut dimaksudkan untuk mengetahui
berapa besar kenaikan hasil konversi ADC
tiap beban naik 40 W dengan tegangan
inputan sensor 5 VDC.
Tabel 4.1 Tabel percobaan Sensor Arus
ACS712-20A
Sebagai referensi pengujian arus,
digunakan multimeter Kyoritsu dengan
menggunakan 5 kali pengujian dengan
kenaikan daya sebear 40 W. Hasil
pengujian arus ditampilkan dalam tabel
berikut.
Tabel 4.2 perbandingan pengukuran Sensor
Arus ACS712-20A dengan multimeter
Kyoritsu
4.2 Pengujian Catu daya
Pengujian pada rangkaian catu daya
bertujuan untuk mengukur besarnya
tegangan yang dibutuhkan oleh setiap blok
rangkaian. Tegangan yang dibutuhkan oleh
sistem berkisar antara 5-20 VDC, dan
pembuatan catu daya ini mengambil
keluraran tegangan sebesar 9VDC. Setelah
melakukan pengukuran, keluaran dari
rangkaian catu daya tidak murni sebesar
9V , yaitu hanya sebesar 8,8 -8,9 VDC.
Meskipun kurang dari 9 VDC sistem
masih berjalan normal karena tegangan
yang dibutuhkan masih memenuhi standar.
4.3 PengujianRangkaian
mikrokontroler
1. Tegangan output rangkaian
2. Tegangan output rangkaian
mikrokontrole pin 3V3 : 3.3 volt
4.4 Pengujian keypad dan LCD
Pengujian Keypad dan LCD
dilakukan dengan mengkoneksikan
pin-pin Keypad dan LCD pada pin yang terdapat pada mikrokontroler. pengujian
dilakukan dengan memperhatikan tombol
yang ditekan pada keypad apakah telah sesuai dengan yang ditampilkan pada
LCD. Dengan menghidupkan dan mengisi
program scanning pada mikrokontroler,
keypad yang ditekan akan menghasilkan data penekanan tiap-tiap tombol sebagai
berikut.
4.5 Pengujian saklar
Pengujian dilakukan dengan
menghubungakan rangkaian saklar ke pin
2 Ardino Uno. Dengan memberikan
perintah ouput HIGH pada program akan menyababkan kontak relay berpindah dari
awalnya normaly open ke normaly close. Perpindahan ini akan menyalakan lampu
LED yang digunakan sebagai indikasi jika
ada pencurian tenaga listrik.
4.6 Pengujian Sistem
Memasukkan input setting arus setting maksimal sesuai dengan data yang diperoleh dari petugas catat meter. Untuk
pengujian ini tidak berdasarkan data secara
langsung hanya dimasukan input setting maksimal sebesar 2 A.
Berikut data jumlah beban yang
diberikan
Tabel 4.1 Pengujian simulasi menggunakan 6
rumah
Dari keenam rumah tersebut, sistem
belum mendeteksi adanya pencurian
tenaga listrik karena total arus kurang dari
setting arus maksimal. Setelah penambahan satu rumah lagi sistem
mendeteksi adanya pencurian tenag listrik,
karana total arusnya melewati setting arus maksimal. Total arus dan dayanya dari ke
tujuh rumah dapat dilihat pada tabel
Tabel 4.2 Pengujian simulasi menggunakan 7
rumah
V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
1. Rangkaian untuk monitoring daerah
rawan pencurian tenaga listrik
menggunakan Mikrokontroler
Arduino Uno sebagai pusat Kontrol,
sensor arus ACS712-20A untuk
mendeteksi besarnya arus yang
masuk pada peralatan, keypad sebagai input untuk mengatur
besarnya arus maksimum, LCD
untuk menampilkan besarnya arus
maksimum, dan lampu LED untuk
indikasi jika terjadi pencurian tenaga
listrik.
2. Sistem hanya mampu digunakan
untuk beban kurang dari 20 A. Jika
alat ingin digunakan pada jaringan
tegangan rendah yang sesungguhnya
diperlukan peralatan tambahan,
yaitu transformator arus..
Transformator ini akan
mentransformasikan arus yang
bernilai besar menjadi kecil
sehingga dapat diukur oleh sistem.
3. Sensor arus ACS712-20A dipasang
seri ke beban untuk melakukan
pengukuran arus AC. Ketika ada
arus yang mengalir, sensor arus
ACS712-20A akan menghasilkan
tegangan DC yang tiap kenaikan 1
Ampere tegangan keluaran sensor
bertambah 100 mV.
4. Input data petugas catat meter
digunakan sebagai setting arus maksimal . setting arus maksimal akan dibandingkan dengan arus
terukur untuk mengetahui kondisi
jaringan tegangan rendah satu fasa
sedang terjadi pencurian tenaga
listrik atau tidak. Apabila arus
terukur melebihi setting arus maksimal maka sistem akan
mendeteksi hal tersebut dan akan
menyalakan lampu LED sebagai
indikasi telah terjadinya pencurian
tenaga listrik. Apabila arus terukur
kurang dari arus setting maksimal
maka sistem akan manyatakan
kondisi aman atau tidak tejadi
5.2 Saran
1. Penggunaan alat ini pada sistem
jaringan tegangan rendah satu fasa
membutuhkan transformator arus.
Transformator arus ini disarankan
yang memiliki rasio yang sesuai
dengan arus maksimum pada sistem .
2. Alat ini dapat ditambahkan peralatan
tambahan berupa modem. Sehingga
monitoring pencurian tenaga listrik
dapat dilakukan secara realtime.
3. Dapat memanfaatkan handphone untuk mengetahui kondisi sedang
terjadi pencurian tenaga listrik apa
tidak. Ketika terjadi pencurian tenaga
listrik sistem akan memberitahukan
ke handphone petugas berupa pesan singkat.
V. DAFTAR PUSTAKA
Batubara, Fakhruddin Rizal.(2013). Perancangan Prototipe Smart Building Berbasi Arduino UNO. Laporan Tugas Akhir S1(Tidak diterbitkan). Medan: Universitas Sumatera Utara.
Kadir, Abdul.(2013). Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi
Mikrokontroler dan
Pemrogramanya Menggunakan Arduino. Yogyakarta : ANDI. Mark, Stanley.(2014). Keypad Library for
Arduino. http://arduino.cc/ . diunduh pada tanggal 8 juli 2014.
Owen, Bishop.(2014). Dasar- Dasar Elektronika. Jakarta : Erlangga. Putri, Irene Ega Novena Putri.(2013).
Optimasi Pelaksanaan Penertiban Pemakaian Tenaga Listrik(P2TL) Sebagai Upaya Peningkatan Saving KWH Dan Penekanan Susut Non Teknis di Rayon Semarang Selatan. Laporan Tugas Akhir D3(Tidak diterbitkan).Semarang: Universitas Diponegoro.
Setiono, Andi.(2009). Prototipe Aplikasi Kwh Meter Digital Menggunakan Mikrokontroler ATMEGA8535 untuk Ruang Lingkup Kamar. Laporan Tugas Akhir S1(Tidak diterbitkan).Jurnal: Universitas Gadjah Mada..
Sulistyo, Agus.(2012). KWH Meter Digital
Terkoneksi Personal
Computer(PC) Berbasis Atmega 16. Depok : Universitas Gunadarma.
Sumardi.(2013). Mikrokontroler Belajar AVR Mulai Dari Nol. Yogyakarta: Graha Ilmu.
Suyadhi, Taufiq Dwi Septian.(2010). Buku Pintar Robotika. Yogyakarta : ANDI.
