KWH METER DIGITAL
DENGAN FITUR PEMBATAS ENERGI LISTRIK
TUGAS AKHIR
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi S-1 Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh : Muhammad Nur Fuadi
D 400 090 007
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
iv
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur ke hadirat Allah Subhanahu wa Ta’ala yang telah
memberi hidayah, akal dan nikmat kepada mahluk-Nya. Hidayah, akal dan nikmat
yang tidak terhingga yang selalu diberikan kepada manusia sehingga apa yang
dilihat dapat menjadi apa yang dirasa dan dicerna. Sholawat dan salam senantiasa
tercurahkan kepada Rasulullah Muhammad Shalallahu ’Alaihi Wasalam yang
telah memperjuangkan Agama sehingga Islam masih jaya dan dapat dinikmati
hingga jaman sekarang.
Terciptanya sebuah gagasan untuk membuat KWH meter digital dengan
harapan dan tujuan akan memberikan kesadaran kepada pengguna untuk peduli
terhadap pentingnya dalam kehidupan untuk berhemat dalam hal apapun dan
dalam listrik khususnya. Selain itu konsumen bisa mendapatkan KWH meter
digital dengan harga yang terjangkau dari buatan anak Bangsa.
Banyak hambatan dan kendala yang menimbulkan kesulitan pada
penyusunan penelitian ini. Namun pada proses tersebut tidak lepas dari bantuan,
dukungan, bimbingan dan motivasi dari berbagai pihak sehingga terselesaikannya skripsi dengan judul “KWH Meter Digital Dengan Fitur Pembatas Energi Listrik”.
Segala ucapan terimakasih penulis ucapkan kepada :
1. Bapak Prof. Bambang Setiadji, selaku Rektor Universitas Muhammadiyah
v
2. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiayah Surakarta.
3. Bapak Ir. Jatmiko, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiayah Surakarta.
4. Bapak Heru Supriyono, PhD selaku Pembimbing I dalam Tugas Akhir.
5. Bapak Hasyim Asy’ari, ST, MT selaku Pembimbing II dalam Tugas Akhir.
6. Bapak/Ibu Dosen selaku Dewan Penguji dalam Tugas Akhir.
7. Bapak/Ibu Dosen yang selalu membimbing dan memberikan ilmu yang sangat
bermanfaat.
8. Seluruh Staf Tata Usaha, Akademik maupun non Akademik, yang telah
banyak membantu dan memberikan kemudahan kepada penulis selama
menempuh studi di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
9. Kedua orang tua dan keluarga yang memberikan kasih sayang tiada henti
hingga sekarang tidak pernah lepas.
10.Indah Widyasmara Ischamelya, ST yang selalu memberi semangat dan telah
bersabar.
11.Teman - teman di KMTE Robot Research Universitas Muhammadiyah
Surakarta dan teman - teman elektro angkatan 2009, yang telah berbagi dalam
suka duka bersama selama ini.
Penulis berharap semoga Skripsi ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu
vi
banyak kekurangan, maka penulis menerima kritik dan saran yang bersifat
membangun demi kesempurnaan penulisan di masa yang akan datang.
Surakarta, 15 Juli 2013
Penulis
vii MOTTO
“Jadi diri sendiri, cari jati diri, dan dapatkan hidup yang mandiri optimis, karena hidup
terus mengalir dan kehidupan terus berputar, sesekali melihatlah ke belakang untuk
melanjutkan perjalanan yang tiada berujung”
“Berangkat dengan penuh keyakinan, Berjalan dengan penuh keikhlasan, Istiqomah
dalam menghadapi cobaan”
“Barangsiapa bersungguh-sungguh, sesungguhnya kesungguhannya itu adalah untuk
dirinya sendiri.”
(QS Al-Ankabut : 6)
“Dan bahwasanya seorang manusia tiada memperoleh selain apa yang telah diusahakannya”.
(QS. An Najm :39)
“Maka (ketahuilah) sesungguhnya sesudah kesulitan itu pasti ada kemudahan.”
(Qs. Al-Insyirah : 5)
“Siapa yang dikehendaki oleh Allah menjadi orang baik akan diberi cobaan”
viii
PERSEMBAHAN
Sebuah Karya kecil kupesembahkan kepada :
1. Allah SWT, yang menguasai langit, bumi dan yang diantaranya. Atas karunia-Nya lah
aku bisa berjalan sampai di sini.
2. Bapak dan Ibu tercinta, atas segala nasehat, jasa dan pengorbanan kalian kepadaku
yang kalian berikan dengan keikhlasan hati tanpa memperdulikan cara hanya untuk
membuat diriku lebih baik darimu.
3. Keluarga solo dan surabaya, yang telah memberi dukungan dan semangat dalam
penyusunan.
4. Indah Widyasmara Ischamelya, ST, yang senantiasa mengimbangi dalam setiap
gemuruhnya kondisi diri dan selalu setia.
5. Teman – teman KMTE Robot Research, yang memberikan bantuan dan semangat.
6. Sahabat – sahabat seperjuangan, Apri, Erwan, Danang, Iqbal, Ari, Supri dan teman –
teman angkatan 2009 lainnya yang selalu memberi solusi dan keceriaan.
xi
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... x
xiii
5.1 Kesimpulan ... 40
5.2 Saran ... 40
DAFTAR PUSTAKA ... 42
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil pengujian tegangan ... 34
Tabel 4.2 Hasil pengujian arus ... 35
Tabel 4.3 Hasil pengujian faktor daya ... 36
Tabel 4.4 Hasil pengujian beban ... 37
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konfigurasi pin mikrokontroler ATmega16 ... 5
Gambar 2.2 Sensor arus magnetik ... 6
Gambar 2.3 Konfigurasi pin DS1307 ... 7
Gambar 2.4 LCD 2x16 ... 8
Gambar 2.5 Segitiga daya ... 9
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ... 12
Gambar 3.2 Diagram alir program mikrokontroler ... 13
Gambar 3.3 Blok diagram perancangan alat ... 15
Gambar 3.11 Gelombang masukkan dan keluaran ZCD ... 21
Gambar 3.12 Skema rangkaian tombol ... 22
Gambar 3.13 Skema rangkaian relay ... 22
Gambar 3.14 Diagram alirinisialisasi ... 23
Gambar 3.15 Programinisialisasi ... 24
xvi
Gambar 3.17 Program tampilan utama ... 25
Gambar 3.18 Diagram alirrelay ... 26
Gambar 3.19 Diagram alir menu ... 27
Gambar 3.20 Program menu ... 28
Gambar 4.1 Tampilan beban aktif ... 31
Gambar 4.2 Tampilan energi terpakai ... 31
Gambar 4.3 Tampilan waktu ... 31
Gambar 4.4 Tampilan menu pengaturan ... 32
Gambar 4.5 Bentuk kemasan dari depan ... 32
Gambar 4.6 Bentuk kemasan dari belakang ... 33
Gambar 4.7 Pengujian tegangan ... 34
Gambar 4.8 Pengujian arus ... 35
Gambar 4.9 Pengujian faktor daya ... 36
xvii
ABSTRAKSI
Hemat listrik adalah suatu hal yang sangat dibutuhkan dalam kehidupan, penghematan dapat dilakukan dengan berbagai cara untuk melakukannya, salah satunya adalah dengan membatasi energi lisrik sehari - hari. Penggunaan listrik dapat diketahui dengan melihat pada KWH Meter namun hanya untuk mengetahui jumlah energi yang telah digunakan. Penghematan manual dapat dilakukan oleh penguna listrik namun membutuhkan kesadaran untuk melakukannya, sedangkan penghematan secara otomatis dapat dilakukan dengan menggunakan perangkat kendali mikrokontoler sebagai pengganti kerja manusia, sehingga batas energi listrik dapat dilakukan secara otomatis. Penelitian ini bertujuan untuk membuat KWH Meter Digital dengan kendali menggunakan mikrokontroler sehingga penghematan listrik dapat berjalan dengan otomatis.
KWH Meter Digital dengan pembatas energi listrik ini dikendalikan oleh mikrokontroler Atmega16 menggunakan sensor tegangan berupa trafo stepdown, sensor arus menggunakan trafo arus dan rangkaian komparator beserta gerbang XOR sebagai sensor zero crossing. Nilai energi lisrik yang telah terbaca dibandingkan dengan nilai batas yang sudah ditentukan, jika nilai energi melebihi batas maka KWH Meter akan memutuskan aliran listrik. Semua proses data pada mikrokontroler ditampilkan melalui LCD 16x2 agar lebih mudah diakses. Sebagai pemutus aliran listrik menggunakan relay dengan kekuatan mekanis yang lebih kuat dibandingkan transistor. Pengkondisian waktu perdetik menggukan RTC DS1307 agar didapatkan waktu akurat dalam perhitngan.
Hasil pengujian konsumsi energi listrik didapatkan dengan membaca hasil pembacaan alat penelitian ini kemudian dibandingkan dengan hasil pengukuran dari KWH Meter PLN. Pada saat uji coba dengan memberikan beban yang sama, alat menunjukkan nilai pemakaian sebesar 1 KWH dan pada KWH Meter PLN juga menunjukkan nilai 1 KWH.
Kata kunci : KWH Meter Digital, mikrokontroler Atmega16, Zero Crossing
