MONITORING TEGANGAN LISTRIK RUMAH TANGGA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AC ZMPT101B BERBASIS NodeMCU ESP8266 LAPORAN TUGAS AKHIR 2

(1)

MONITORING TEGANGAN LISTRIK RUMAH TANGGA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AC ZMPT101B

BERBASIS NodeMCU ESP8266

LAPORAN TUGAS AKHIR 2

PEDRI JULIUS MANGATUR SINAGA 172411078

PROGRAM STUDI D-III METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2020

Universitas Sumatera Utara

(2)

MONITORING TEGANGAN LISTRIK RUMAH TANGGA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AC ZMPT101B

BERBASIS NodeMCU ESP8266

LAPORAN TUGAS AKHIR 2

DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI TUGAS DAN PERSYARATAN MEMPEROLEH AHLI MADYA

PEDRI JULIUS MANGATUR SINAGA 172411078

PROGRAM STUDI D-III METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2020

(3)

i

PERNYATAAN ORISINALITAS

MONITORING TEGANGAN LISTRIK RUMAH TANGGA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AC ZMPT101B

BERBASIS NodeMCU ESP8266

LAPORAN TUGAS AKHIR

Saya menyatakan bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 29 Juli 2020

PEDRI JULIUS MANGATUR SINAGA 172411078

(4)

ii

PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR

Judul : MONITORING TEGANGAN LISTRIK RUMAH TANGGA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER

AC ZMPT101B BERBASIS NodeMCU ESP8266 Kategori : Laporan Tugas Akhir

Nama : Pedri Julius Mangatur Sinaga Nomor induk mahasiswa : 172411078

Program studi : Diploma Metrologi Dan Instrumentasi Fakultas : MIPA – Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, 29 Juli 2020

Ketua Program Studi Pembimbing,

Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc Drs. Aditia Warman, M.Si NIP. 19660729 199203 2 002 NIP. 19570503 198303 1 003

(5)

iii

MONITORING TEGANGAN LISTRIK RUMAH TANGGA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AC ZMPT101B

BERBASIS NodeMCU ESP8266

ABSTRAK

Saat ini teknologi berkembang pesat di berbagai bidang keilmuan. Manusia terus berupaya mengembangkan dan meneliti teknologi-teknologi terbaru dalam rangka untuk mempermudah kehidupan manusia. Salah satunya yaitu pada bidang teknologi IoT (Internet of Things). Penggunaan peralatan listrik pada rumah tangga memiliki tegangan listrik yang berbeda-beda setiap masuk dalam peralatan rumah tangga. Dan ini sering terjadi sehingga dalam menggunakan peralatan listrik rumah tangga diperlukan alat untuk memonitoring teganga listrik rumah tangga, agar tegangan listrik pada peralatan listrik rumah tangga dapat di diketahui setiap saat. Oleh karena itu pula dirancang alat yang mempermudah melakukan aktivitas memantau tegangan listrik yang masuk pada setiap peralatan listrik rumah tangga yang hasilnya dapat ditampilkan langsung pada minitor android yang dapat diinformasikan melalui internet. AC ZMPT101B merupakan mikrokontroler yang merupakan sensor tegangan yang digunakan pada laporan ini untuk mengetahui tegangan yang masuk dalam rangkaian. NodeMCU ESP8266 yang merupakan mikronkontroler juga berbasis modul wifi ESP8266 yang mana fungsinya adalah pemroses data yang akan di kirim ke android, dan kemudian di android akan di tampilkan hasil pengujian.

Kata Kunci: AC ZMPT101B, NodeMCU ESP 8266, Tegangan Listrik

(6)

iv

HOUSEHOLD ELECTRIC VOLTAGE MONITORING USING AC ZMPT101B MICROCONTROLLER BASED ON NodeMCU

ESP8266

ABSTRACT

Nowadays technology is developing rapidly in various fields of science. Humans continue to develop and research the latest technologies in order to facilitate human life. One of them is in the field of IoT (Internet of Things) technology. The use of electrical equipment in households has a voltage that varies every time they enter household appliances. And this often happens so that in using household electrical equipment tools are needed to monitor household electrical voltage, so that the voltage on the household electrical equipment can be known at any time. Therefore also designed a tool that makes it easy to monitor the activity of the incoming electrical voltage on each household electrical equipment whose results can be displayed directly on the android minitor that can be informed via the internet. AC ZMPT101B is a microcontroller which is a voltage sensor used in this report to determine the voltage entering the circuit. NodeMCU ESP8266 which is a micronkontroler is also based on the ESP8266 wifi module, whose function is to process the data that will be sent to Android, and then on Android the test results will be displayed.

Keywords: ACZMPT 101B, NodeMCU ESP 8266, Electric Voltage

(7)

v

PENGHARGAAN

Puji dan syukur saya persembahkan khadirat Tuhan Yesus Kristus, karena berkat rahmat dan karunianya semata hingga penulis mampu menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir yang berjudul “MONITORING TEGANGAN LISTRIK RUMAH TANGGA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AC ZMPT101B BERBASIS NodeMCU ESP8266”. Laporan tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelah ahli madya pada jurusan D3 Metrologi dan Instrumentasi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.

Dalam laporan tugas akhir ini, penulis selalu mendapatkan bimbingan, serta semangat dari banyak pihak. Maka penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada:

1. Dr. Kerista Sebayang, MS, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

2. Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc, selaku ketua program studi D3 Metrologi dan Instrumentasi.

3. Junedi Ginting, S.Si, M.Si, selaku sekretaris program studi D3 Metrologi dan Instrumentasi serta staf pegawai D3 Metrologi dan Instrumentasi.

4. Drs. Aditia Warman , M.Si, selaku dosen pembimbing saya yang telah memberikan waktu dan pemikirannya dalam membimbingan penulis dengan sabar, serta membrikan saran-saran kepada penulis dalam penyusunan tugas akhir.

5. Yang terkasih dan teristimewa keluarga penulis, kedua orang tua M. Sinaga dan M. Panjaitan, kakak, abang dan juga adik, Duma Intan Sinaga, Gonzales Arnoldus Sinaga dan Melika Indah Lestari Sinaga yang telah mendoakan dan memberikan dorongan, motivasi, dukungan serta materi dalam penyusunan laporan tugas akhir ini

6. Saudara sepupu yang telah semangat dan doa dalam penyusunan laporan tugas akhir ini.

(8)

vi

7. Para sahabat seperjuangan saya stambuk 2017 program studi D3 Metrologi dan Instrumentasi, BIJA SQUAD yang telah bersama-sama selama 3 tahun, dan terkhusus buat Lizbeth Natania Maharani Pardosi yang telah memberikan kasih dan sayang, dukungan, doa dan motivasi dalam penyusunan laporan tugas akhir ini.

8. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah membantu dan memberikan dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

Akhir kata, penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyusunan laporan tugas akhir ini masih banyak kekurangan, untuk itu penulis mengaharapkan saran dan kritikan yang bersifat membangun agar penulis memberikan nilai kualitas yang baik pada masa yang akan datang.

Medan, 29 Juli 2020

Pedri Julius Mangatur Sinaga 172411078

(9)

vii

DAFTAR ISI

PERNYATAAN ORISINALITAS ... i

PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR ... ii

ABSTRAK ... iii

ABSTRACT ... iv

PENGHARGAAN ... v

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... x

BAB I ... 1

PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan masalah ... 3

1.4 Tujuan Penelitian ... 3

1.5 Manfaat Penelitian ... 3

1.6 Sistematika Penulisan... 3

BAB II ... 5

LANDASAN TEORI ... 5

2.1. Monitoring... 5

2.2 Tegangan Listrik ... 5

2.3 Sensor Tegangan AC ZMPT101B ... 6

2.4 Power Supply ... 8

2.5 Bahasa C... 11

2.6 NodeMCU ESP 8266... 12

2.7 Arduino Nano ... 13

BAB III ... 15

PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM ... 15

3.1 Perancangan Blok Diagram Sistem ... 15

3.1.1 Fungsi-Fungsi Diagram Blok ... 15

3.2 Perancangan Sistem ... 16

3.2.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ... 16

1. Rangkaian Sensor Tegangan AC ZMPT101B ... 16

2. Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA) ... 17

3. Rangkaian Sensor NodeMCU ESP8266 ... 18

4. Rangkaian Arduino Nano... 19

(10)

viii

5. Perancangan Keseluruhan ... 21

3.2.2 Rancangan Perangkat Lunak (Software) ... 22

3.3 Flowchart Sistem ... 23

BAB IV ... 24

HASIL DAN PEMBAHASAN ... 24

4. 1 Pengujian Arduino Nano ... 24

4.2 Pengujian NodeMCU ESP8266 ... 26

4.3 Pengujian Sensor AC ZMPT 101B ... 29

4.4 Pengujian Alat (Hardware dan Software) ... 29

BAB V ... 31

KESIMPULAN DAN SARAN ... 31

5.1 Kesimpulan ... 31

5.2 Saran ... 31

DAFTAR PUSTAKA... 32

Lampiran...33

(11)

ix

DAFTAR TABEL

Nomor

Tabel Judul Halaman

2.1 Deskripsi Modul AC ZMPT101B 6

2.2 Struktur Kode Program Arduino 11

4.1 Hasil Pengujian alat 28

(12)

x

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Gambar Judul Halaman

2.1 Sensor Tegangan AC ZMPT101B 5

2.2 Blok Diagram DC Power Suplay 10

2.3 Arduino Nao 13

3.1 Diagram Blok Sistem 14

3.2 Rangakaian Sensor Tegangan AC ZMPT1010B 15

3.3 Rangakaian PSA 16

3.4 Rangkaian NodeMCU ESP8266 17

3.5 Rangakaian Arduino Nano 19

3.6 Rangakaian Keseluruhan 20

3.7 Tampilan Perangkat Lunak 21

4.1 Pengujian Arduino Nano 25

4.2 Pengujian NodeMCU ESP8266 27

4.3 Pengujian AC ZMPT101B 28

4.4 Tampilan dalam Keadaaan ON 29

4.5 Tampilan dalam Keadaan OFF 29

(13)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi listrik di era modern telah berkembang pesat sejak pertama kali ditemukan. Energi listrik bukan hanya sebagai bahan penelitian melainkan juga sebagai sumber tenaga penggerak untuk peralatan yang digunakan oleh manusia.

Pemanfaatan energi listrik sangat membantu pekerjaan manusia karena energi listrik dapat digunakan sebagai sumber tenaga alat pemanas, penggerak, pemutar, dan penerangan. Pembangkit listrik sudah banyak dibangun untuk memenuhi kebutuhan penggunaan energi listrik sehari-hari. Penyaluran energi listrik menggunakan kabel jaringan transmisi dan distribusi yang melewati udara, bawah tanah dan di dalam laut. Energi listrik digunakan konsumen sesuai dengan kebutuhan. Penggunaan energi listrik tidak dibatasi Perusahaan Listrik Negara (PLN) karena konsumen bertanggung jawab terhadap energi listrik yang digunakan sendiri. Penggunaan energi listrik yang besar membuat pembangkit listrik harus memproduksi daya listrik lebih banyak. Pembangkit listrik menggunakan sumber tenaga penggerak berupa sumber daya alam. Sumber daya alam dibagi menjadi dua yaitu sumber daya alam yang dapat diperbaharui dan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui.

Pembangkit listrik dengan menggunakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui seperti PLTU akan berhenti beroperasi ketika tidak ada bahan bakar.

Penghematan listrik harus dilaksanakan agar energi listrik mudah didapatkan dan bertahan dalam 2 jangka waktu panjang. Konsumen harus menggunakan energi listrik secara bijak agar energi listrik tetap mudah dan murah untuk didapatkan.

Penggunaan daya listrik dalam sebuah rumah tangga bergantung pada pemakaian. Semakin banyak peralatan yang digunakan maka daya yang terpakai juga akan semakin besar sehingga dapat menyebabkan beban arus yang berlebih. Ciri dari beban lebih adalah terjadinya tegangan lebih pada komponen arus lebih ini dapat menimbulkan pemanasan yang berlebihan sehinggga bisa menimbulkan kerusakan dan juga dapat menyebabkan hubungan singkat.

Hubungan singkat adalah terjadinya hubungan penghantar bertegangan atau penghantar tidak bertegangan secara langsung tidak melalui media yang semestinya

(14)

2

sehingga terjadi aliran arus yang tidak normal (sangat besar). Korsleting atau over load akan bisa berbahaya jika sistem pengaman dalam instalasi listrik tidak berfungsi dengan baik. Beban lebih merupakan gangguan yang terjadi akibat konsumsi energi yang melebihi energi listrik yang dihasilkan pembangkit.

Maka dibuat alat yang berfungsi memonitoring tegangan listrik yang mengalir pada suatu bangunan. Ketika proses pengukuran tegangan berlangsung, terjadi perubahan tegangan yang dapat dideteksi oleh sensor tegangan. Perubahan akan masuk ke dalam rangkaian. Kemudian diproses menggunakan mikrokontroler untuk dihitung besar tegangan yang diukur yang kemudian akan ditampilkan dalam bentuk volt dan juga tegangan listrik yang mengalir setiap saat.

Penggunaan mikrokontroler didasarkan pada kemudahan dalam implementasi dan pemrosesan data karena bahasa C-nya relatif mudah dan microcontroller memiliki fungsi yang dapat diterapkan dalam realisasi alat monitoring penggunaan daya listrik ini. Alat ini akan mengirimkan data berupa volt yang terpakai yang mengalir dalam suatu ruangan pada layar monitor android.

Teknologi alat elektronika adalah salah satu teknologi yang tentunya akan sangat membantu manusia dalam melakukan berbagai hal terutama dalam mengontrol pemakaian listrik. Listrik sekarang ini telah menjadi salah satu elemen penting yang sangat dibutuhkan manusia. Pemakaian listrik banyak memberikan keuntungan serta kemudahan dalam aktivitas kehidupan. Penggunaan listrik biasanya banyak digunakan pada beberapa alat elektronik.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian diatas, maka permasalahan yang akan dibahas adalah

“MONITORING TEGANGAN LISTRIK RUMAH TANGGA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AC ZMPT101B BERBASIS NodeMCU ESP8266“

1. Bagaimana merancang dan membangun prototyping sistem monitoring tegangan listrik pada listrik rumah tangga

2. Bagaimana pengimplementasian protyping tersebut pada sebuah rumah

(15)

3 1.3 Batasan masalah

Untuk menyederhanakan dan mengarahkan pembahasan pada laporan ini di butuhkan beberapa batasan-batasan masalah sebagai berikut :

1. prinsip kerja dari sistem yang di rancang akan menggunakan sensor tegangan untuk mendeteksi tegangan listrik AC

2. Perancangan dan pembuatan alat dan sistem pemakaian daya listrik ini hanya dalam bentuk prototyping dengan menggunakan sensor ZMPT101B

3. Hasil pembacaan akan ditampilkan pada monitor android melalui aplikasi

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan daripada penulisan dan penyusunan tugas akhir ini adalah

1. Mengetahui dan memahami NodeMCU ESP8266 secara umum, sensor yang digunakan, serta komponen yang terdapat pada pembuatan alat.

2. Sebagai salah satu syarat kelulusan pada program studi DIII Metrologi dan Instrumentasi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang dapat diambil daripada penulisan dan penyusunan tugas akhir ini adalah

1. Membantu masyarakat lingkungan sekitar dalam menghemat penggunaan arus listrik

2. Membantu dan mempermudah masyarakat umum khususnya yang berada di lingkungan untuk mengetahui besaran arus listrik yang dikonsumsi.

1.6 Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini terdiri dari 5 bab dimana sistematika penulisan yang diterapkan dalam skripsi ini menggunakan urutan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, serta sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

(16)

4

Bab ini berisi tentang dasar teori yang mendukung tugas akhir dan teori yang melandasi proses pembuatan

BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM

Memuat langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian, diantaranya waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan, komponen dan perangkat penelitian, prosedur kerja, perancangan dan pengujian bahan.

BAB IV HASIL DAN PEM BAHASAN

Bagian ini berisi mengenai hasil pengujian dan membahas terhadap data-data hasil pengujian yang diperoleh

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dan saran untuk mengembangkan alat lebih lanjut dalam penelitian serupa dimasa yang akan datang.

(17)

5

BAB II

LANDASAN TEORI

Terjadinya kebakaran pada rumah tinggal umumnya dipengaruhi oleh hubungan singkat atau korsleting listrik. Pemakaian peralatan listrik yang terlalu lama beroperasi juga dapat menyebabkan kemampuan lapisan pelindung kabel menurun. Tegangan listrik yang tidak menetap masuk kedalam peralatan rumah tangga, juga bisa mengurangi umur peralatan listrik tersebut. Sehingga peralatan listrik pada rumah tinggal cepat rusak, sebagian besar terjadi karena lupa atau malas untuk mematikan kembali peralatan listrik pada rumah tinggal.

2.1. Monitoring

Menurut Peraturan Pemerintah Nomor 39 Tahun 2006 (dalam IPDN, 2011), disebutkan bahwa monitoring merupakan suatu kegiatan mengamati secara seksama suatu keadaan atau kondisi, termasuk juga perilaku atau kegiatan tertentu, dengan tujuan agar semua data masukan atau informasi yang diperoleh dari hasil pengamatan tersebut dapat menjadi landasan dalam mengambil keputusan tindakan selanjutnya yang diperlukan. Tindakan tersebut diperlukan seandainya hasil pengamatan menunjukkan adanya hal atau kondisi yang tidak sesuai dengan yang direncanakan semula. Monitoring dilaksanakan dengan maksud agar proyek dapat mencapai tujuan secara efektif dan efisien dengan menyediakan umpan balik bagi pengelola proyek pada setiap tingkatan. Umpan balik ini memungkinkan pemimpin proyek menyempurnakan rencana operasional proyek dan mengambil tindakan korektif tepat pada waktunya jika terjadi masalah dan hambatan (Deptan, 1989).

2.2 Tegangan Listrik

Menurut Irwan Dinata (2015), dalam jurnal Implementasi Wireless Monitoring Energi Listrik Berbasis Web Database, Tegangan atau seringkali orang menyebut dengan beda potensial (voltage) adalah kerja yang dilakukan untuk menggerakkan satu muatan (sebesar satu coulomb) pada elemen atau komponen dari satu terminal atau kutub ke terminal atau kutub lainnya, atau pada kedua terminal atau kutub akan mempunyai beda potensial jika kita menggerakkan atau

(18)

6

memindahkan muatan sebesar satu coulomb dari satu terminal ke terminal lainnya.

Keterkaitan antara kerja yang dilakukan sebenarnya adalah energi yang dikeluarkan, sehingga pengertian diatas dapat disederhanakan bahwa tegangan adalah energi per satuan muatan.

2.3 Sensor Tegangan AC ZMPT101B

ZMPT101B merupakan modul sensor tegangan AC yang menggunakan trafo isolasi dengan rasio tegangan. Manufacturer sensor ini tidak menyediakan persamaan resolusi sehingga sensor harus dikalibrasikan secara manual. Proses kalibrasi

dilakukan dengan membandingkan hasil pembacaan analog bit tegangan keluaran sensor dengan pembacaan tegangan RMS menggunakan multimeter digital. Hasil perbandingan ini kemudian digunakan untuk membuat persamaan konversi bit ke tegangan RMS.

Disini dengan menggunakan cara pertama yaitu dengan metode sampling dengan sinyal sinus kecil dinaikan offset-nya dengan menambahkan dengan tegangan DC, sehingga mudah untuk dibaca mikrokontroller. Karena ADC tidak bisa membaca sinyal negatif maka dari itu tegangan negatif harus dinaikkan offsetnya ke 2.5 volt, sehingga ada space untuk nilai negatif dan positif, untuk menaikkan tegangan AC bisa digunakan rangkaian summing amplifier, namun pada modul sensor ini sudah include summing amplifier sehingga tidak perlu menggunakan rangkaian tersebut.

Gambar 2.1 Sensor tegangan AC ZMPT101b

(Sumber: www.aliexpress.com)

(19)

7

Sensor tegangan ZMPT101B merupakan komponen yang sesuai jika dihubungkan dengan mikrokontroler karena fungsi sinyal yang akurat. Sensor ini dapat digunakan pada tegangan pengoperasian sebesar 250 VAC dan mengeluarkan sinyal analog yang sesuai untuk dikonversikan menjadi sinyal digital oleh mikrokontroler. Sensor ini memiliki 4 pin diantaranya pin 1 dan pin 2 untuk input utama dan pin 3 dan 4 untuk output. Sensor tegangan ZMPT101B memiliki isolasi tegangan sebesar 4000V dan bekerja optimal pada suhu 40C sampai 70C

Sensor tegangan dapat digunakan untuk mengukur tegangan AC maupun DC, walau demikian algoritma pengukuran yang diterapkan tidaklah sama. Tegangan DC relatif bernilai konstan sehingga mudah untuk diukur, berbeda halnya dengan tegangan AC yang terus berubah sesuai bentuk gelombang sinus dan memiliki magnitude tegangan dalam wilayah positif dan negatif. Besaran tegangan efektif AC dapat diketahui apabila tegangan maksimum/puncak diketahui. Dengan menggunakan algoritma yang tepat dan persamaan matematis yang berkesesuaian, nilai maksimum dan nilai efektif tegangan AC dapat ditemukan.

Sensor tegangan merupakan piranti yang umum digunakan pada perlatan elektronik. Secara sederhana sensor tegangan bisa didapatkan melalui perancangan rangkaian pembagi tegangan seperti terlihat pada gambar 1a, dan juga dapat didesain menggunakan transformator seperti terlihat pada gambar 1b. Sensor tegangan dengan menggunakan pembagi tegangan dapat digunakan pada tegangan AC maupun DC, sedangkan sensor yang menggunakan transformator hanya dapat digunakan untuk men-sensing tegangan AC.

Terlepas dari jenis sensor tegangan yang digunakan, dalam aplikasi berbasis mikroprosesor teknik pembacaan tegangan AC dan DC sangatlah berbeda. Tegangan DC seperti terlihat pada gambar 2 memiliki sifat nilai yang relatif konstan, selain itu tegangan DC pada umumnya hanya berada pada satu kuadran (positif saja atau negatif saja). Dengan sifat/karakteristik tegangan seperti di atas pembacaan tegangan DC menjadi mudah untuk terapkan. Berbeda dengan tegangan AC, bentuk tegangannya tidak konstan melainkan mengikuti bentuk sinus. Selain itu tegangan AC berada pada dua kuadran, positif maupun negatif, sehingga tidak dapat langsung diberikan ke pin input mikroprosesor.

(20)

8

Sensor tegangan dapat diaplikasikan pada berbagai instrumentasi seperti:

 Alat recorder (data logger) kualitas daya,

 Meteran listrik (KWh meter) digital,

 Peralatan kontrol untuk proteksi jaringan listrik, dsb

Tegangan AC memiliki pola sinusoidal yang nilainya terus berubah seusia fungsi waktu dan memiliki magnitud tegangan dalam wilayah positif dan negatif.

Apabila tegangan maksimum dari sinyal AC diketahui maka tegangan efektif dapat diketahui. Tegangan maksimum diketahui dengan cara membandingkan nilai tegangan actual (Vm) terhadap nilai tegangan sebelumnya (Vm-1), apabila Vm-1 lebih besar dari Vm maka tegangan maksimum adalah setara Vm-1.

2.4 Power Supply

Power Supply atau sering disebut dengan catu daya adalah perangkat elektronika yang berguna sebagai sumber daya untuk perangkat lain. Secara umum istilah catu daya berarti suatu sistem penyearah – filter yang mengubah AC menjadi DC murni. Sumber DC seringkali dapat menjalankan peralatan-peralatan elektronika secara langsung, meskipun mungkin diperlukan beberapa cara untuk meregulasi dan menjaga suatu gaya gerak listrik agar tetap meskipun beban berubah-ubah.

Energi yang paling mudah tersedia adalah arus bolak-balik, arus diubah atau disearahkan menjadi DC berpulsa (pulsating DC), yang selanjutnya arus diratakan atau disaring menjadi tegangan yang tidak berubah-ubah. Tegangan DC juga memerlukan regulasi tegangan agar dapat menjalankan rangkaian dengan sebaiknya.

Secara garis besar, power supply (pencatu daya listrik) dibagi menjadi dua macam, yaitu pencatu daya tak distabilkan dan pencatu daya distabilkan. Pencatu daya takdistabilkan merupakan jenis pencatu daya yang paling sederhana. Pada pencatu daya jenis ini, tegangan maupun arus keluaran dari pencatu daya tidak distabilkan, sehingga berubah-ubah sesuai keadaan tegangan masukan dan beban pada keluaran. Pencatu daya jenis ini biasanya digunakan pada peranti elektronika sederhana yang tidak sensitif akan perubahan tegangan. Pencatu jenis ini juga

(21)

9

banyak digunakan pada penguat daya tinggi untuk mengkompensasi lonjakan tegangan keluaran pada penguat.

Pencatu daya distabilkan pencatu jenis ini menggunakan suatu mekanisme lolos balik untuk menstabilkan tegangan keluarannya, bebas dari variasi tegangan masukan, beban keluaran, maupun dengung. Ada dua jenis yang digunakan untuk menstabilkan tegangan keluaran, antara lain:

 Pencatu daya linier, merupakan jenis pencatu daya yang umum digunakan.

Cara kerja dari pencatu daya ini adalah mengubah tegangan AC menjadi tegangan AC lain yang lebih kecil dengan bantuan Transformator.

Tegangan ini kemudian disearahkan dengan menggunakan rangkaian penyearah tegangan, dan di bagian akhir ditambahkan kondensator sebagai penghalus tegangan sehingga tegangan DC yang dihasilkan oleh pencatu daya jenis ini tidak terlalu bergelombang. Selain menggunakan diode sebagai penyearah, rangkaian lain dari jenis ini dapat menggunakan regulator tegangan linier sehingga tegangan yang dihasilkan lebih baik daripada rangkaian yang menggunakan dioda. Pencatu daya jenis ini biasanya dapat menghasilkan tegangan DC yang bervariasi antara 0 - 60 Volt dengan arus antara 0 - 10 Ampere.

 Pencatu daya Sakelar, pencatu daya jenis ini menggunakan metode yang berbeda dengan pencatu daya linier. Pada jenis ini, tegangan AC yang masuk ke dalam rangkaian langsung disearahkan oleh rangkaian penyearah tanpa menggunakan bantuan transformer. Cara menyearahkan tegangan tersebut adalah dengan menggunakan frekuensi tinggi antara 10KHz hingga 1MHz, dimana frekuensi ini jauh lebih tinggi daripada frekuensi AC yang sekitar 50Hz.Pada pencatu daya sakelar biasanya diberikan rangkaian umpan balik agar tegangan dan arus yang keluar dari rangkaian ini dapat dikontrol dengan baik (Shrader, 1991, hal:200-201).

Prinsip kerja DC power supply

Arus Listrik yang kita gunakan di rumah, kantor dan pabrik pada umumnya adalah dibangkitkan, dikirim dan didistribusikan ke tempat masing-masing dalam bentuk Arus Bolak-balik atau arus AC (Alternating Current). Hal ini dikarenakan pembangkitan dan pendistribusian arus Listrik melalui bentuk arus bolak-balik

(22)

10

(AC) merupakan cara yang paling ekonomis dibandingkan dalam bentuk arus searah atau arus DC (Direct Current).

Hampir setiap peralatan Elektronika memiliki sebuah rangkaian yang berfungsi untuk melakukan konversi arus listrik dari arus AC menjadi arus DC dan juga untuk menyediakan tegangan yang sesuai dengan rangkaian Elektronika- nya. Rangkaian yang mengubah arus listrik AC menjadi DC ini disebut dengan DC power supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu daya DC. DC power supply atau catu daya ini juga sering dikenal dengan nama “Adaptor”.

Sebuah DC power supply atau Adaptor pada dasarnya memiliki 4 bagian utama agar dapat menghasilkan arus DC yang stabil. Keempat bagian utama tersebut diantaranya adalah Transformer, Rectifier, Filter dan Voltage Regulator.

Dibawah ini adalah Diagram Blok DC power supply (adaptor) pada umumnya.

Gambar 2.2 Gambar PSA 12 V

(Sumber: https://www.flyrobo.in/dc-power-supply-adapter-12v-2a)

Gambar 2.3 Blok diagram DC power supply

(23)

11 2.5 Bahasa C

Untuk pemrograman Arduino menggunakan bahasa C yang lebih simpel.Bahasa C merupakan bahasa pemrograman yang sangat lazim dipakai sejak awal komputer dibuat dan sangat berperan dalam perkembangan software. Selain itu, bahasa C juga yang sangat ampuh karena kemampuannya mendekati bahasa assembler. Bahasa C menghasilkan file kode objek yang sangat kecil dan dieksekusi dengan sangat cepat sehingga bahasa pemrograman mikrokontroler, serta multi- flatform di mana ini bisa dijalankan pada sistem operasi Windows, Unix, MacOs, dan sebagainya. (Muhammad Syahwil, 2017:8).

Berikut ini uraian singkat mengenai karakter bahasa C Arduino. Ada tiga bagian utama dalam bahasa pemropgraman Arduino yaitu:

Struktur

Struktur dari pemrograman Arduino meliputi kerangka program, syntax program, kontrol aliran program, dan operator. Kerangka program Arduino sangat simpel dan sederhana di mana setiap kode program Arduino mempunyai dua buah blok fungsi yang harus ada yaitu:

Tabel 2.2 Struktur kode program arduino

Void setup () { } Semua kode di dalam kurung kurawal hanya akan dijalankan satu kali ketika catu daya Arduino dihidupkan atau saat di-reset. Ini merupakan bagian persiapan atau inisialisasi program.

Void loop () {} Merupakan bagian utama program. Fungsi ini akan dijalankan setelah fungsi void setup selesai. Setelah dijalankan satu kali, fungsi ini akan dijalankan lagi secara terus menerus sampai catu daya (power) dilepaskan.

1. Syntax

Syntax merupakan elemen bahasa C untuk format penulis, berikut ini adalah elemen bahasa C yang dibutuhkan untuk format penulisan.

2. Kontrol aliran program (Struktur pengaturan)

(24)

12

Kontrol aliran program berisi instruksi yang digunakan untuk membuat pengulangan dan percabangan. Berikut contoh instruksi percabangan dan pengulangan.

3. Operator

Berikut adalah beberapa operator pada program Arduino : a. Operator matematika

Operator yang digunakan untuk memanipulasi angka yang bekerja, seperti matematika ang sederhana.

b. Operator pembanding

Digunakan untuk membandingkan nilai logika

2.6 NodeMCU ESP 8266

NodeMCU merupakan sebuah open source platform IoT dan pengembangan kit yang menggunakan bahasa pemrograman Lunak untuk membantu dalam membuat prototype produk IoT atau bisa dengan memakai sketch dengan arduino IDE. Pengembangan kit ini didasarkan pada modul ESP8266, yang mengintegrasikan GPIO, PWM (Pulse Width Modulation), IIC, 1-Wire dan ADC (Analog to Digital Converter) semua dalam satu board. GPIO NodeMCU ESP8266 seperti Gambar 2.1.

NodeMCU berukuran panjang 4.83cm, lebar 2.54cm, dan berat 7 gram. Board ini sudah dilengkapi dengan fitur WiFi dan Firmwarenya yang bersifat opensource.

Spesifikasi yang dimliki oleh NodeMCU sebagai berikut :

1. Board ini berbasis ESP8266 serial WiFi SoC (Single on Chip) dengan onboard USB to TTL. Wireless yang digunakan adalah IEE 802.11b/g/n.

2. 2 tantalum capasitor 100 micro farad dan 10 micro farad 3. 3.3v LDO regulator.

4. Blue led sebagai indikator.

5. Cp2102 usb to UART bridge.

6. Tombol reset, port usb, dan tombol flash.

7. Terdapat 9 GPIO yang di dalamnya ada 3 pin PWM, 1 x ADC Channel, dan pin RX TX

8. 3 pin ground.

9. S3 dan S2 sebagai pin GPIO

(25)

13

10. S1 MOSI (Master Output Slave Input) yaitu jalur data dari master dan masuk ke dalam slave, sc cmd/sc.

11. S0 MISO (Master Input Slave Input) yaitu jalur data keluar dari slave dan masuk ke dalam master.

12. SK yang merupakan SCLK dari master ke slave yang berfungsi sebagai clock.

13. Pin Vin sebagai masukan tegangan.

14. Built in 32-bit MCU.

Gambar 2.3 NodeMCU ESP8266

(Sumber: https://www.amazon.in/ESP8266-NodeMcu-WiFi-Development- Board/dp/B00UY8C3N0)

2.7 Arduino Nano

Arduino merupakan sebuah platform dari physical computing yang bersifat open source. Pertama-tama perlu dipahami bahwa kata “platform” di sini adalah sebuah pilihan kata yang tepat. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi ia adalah kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan Integrated Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory microcontroller Arduino Nano adalah salah satu papan pengembangan mikrokontroler yang berukuran kecil, lengkap dan mendukung penggunaan breadboard.Arduino Nano diciptakan dengan basis mikrokontroler ATmega328 (untuk Arduino Nano versi 3.x) atau ATmega 168 (untuk Arduino versi 2.x). Arduino Nano kurang lebih memiliki fungsi yang sama dengan

(26)

14

Arduino Duemilanove, tetapi dalam paket yang berbeda. Arduino Nano tidak menyertakan colokan DC berjenis Barrel Jack, dan dihubungkan ke komputer menggunakan port USB Mini-B. Arduino Nano dirancang dan diproduksi oleh perusahaan Gravitech.

Gambar 2.4 Arduino Nano

(Sumber: https://indonesian.alibaba.com/product-detail/mini-nano-v3-0- atmega328p-ch340g-development-board-for-arduino-nano-62061571774.html)

(27)

15

BAB III

PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM

3.1 Perancangan Blok Diagram Sistem

Penelitian ini melakukan pengukuran tegangan listrik yang dapat dipantau melalui smartphone, untuk mendukung penelitian ini peneliti membuat sensor yang dapat dibaca secara real time, NodeMCU digunakan sebagai interface yang

memproses sensor dan ditampilkan dan juga dimonitor pada smartphone. Maka dalam perancangan perangkat keras pada tugas akhir ini dibangun sebuah sistem dengan diagram blok berikut:

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem

3.1.1 Fungsi-Fungsi Diagram Blok

1. Blok PLN Source sebagai sumber arus dan tegangan.

2. Blok Sensor AC ZMPT101B sebagai pengukur tegangan yang masuk.

3. Blok Arduino Nano sebagai pembaca sensor dan data di kirim ke NodeMCU 4. Blok NodeMCU ESP8266 sebagai otak dari sistem yang memproses data

yang akan di kirim ke android

5. Blok Aplikasi Android Online sebagai aplikasi tampilan hasil dari pembacaan sensor.

PSA

PLN Source

Sensor AC ZMPT101B

Arduino Nano

Aplikasi Android Online NodeMCU

ESP8266

(28)

16 3.2 Perancangan Sistem

Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini dari membuat alat atau sistem yang dapat memonitor pemakaian lisytrik rumah tangga rumah tangga secara real time melalui perangkat android. Sehingga pengguna dapat mengetahui pemakaian listrik setiap hari. Perancangan ini dilakukan dengan dua bagian yaitu: perancangan perangkat keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software).

3.2.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Pada perancangan perangkat keras (hardware) pada sistem ini, dilakukan perancangan terhadap rangkaian sensor-sensor yang diintegrasikan dengan suatu pengontrol kemudian di transfer oleh sebuah wifi.

1. Rangkaian Sensor Tegangan AC ZMPT101B

Disini dengan menggunakan cara yaitu dengan metode sampling dengan sinyal sinus kecil dinaikan offset-nya dengan menambahkan dengan tegangan DC, sehingga mudah untuk dibaca mikrokontroller. Karena ADC tidak bisa membaca sinyal negatif maka dari itu tegangan negatif harus dinaikkan offsetnya ke 2.5 volt, sehingga ada space untuk nilai negatif dan positif, untuk menaikkan tegangan AC bisa digunakan rangkaian summing amplifier, namun pada modul sensor ini sudah include summing amplifier sehingga tidak perlu menggunakan rangkaian tersebut.

Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Tegangan

(29)

17

2. Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA)

Gambar 3.3 Rangkaian PSA

Ketika switch(s1) ditutup (On), arus dari sumber DC 12Volt akan mengalir menuju diode yang berfungsi sebagai pengaman polaritas. Kondensator C5 yang berfungsi sebagai filter dapat dihilangkan jika tegangan input merupakan tegangan DC stabil misalnya dari sumber baterai (Accu/Aki). Pada power supply ini menggunakan IC LM7805. IC LM7805 merupakan salah satu tipe regulator tetap.

Regulator tegangan tipe ini merupakan salah satu regulator tegangan tetap dengan tiga terminal, yaitu terminal Vin, Gnd, Vout. Setelah melalui IC 7805, tegangan akan diturunkan menjadi 5 Volt stabil. Fungsi C6 adalah sebagai filter terakhir yang berfungsi mengurangi noice(ripple tegangan) sedangkan LED yang dipasang dengan resistor berfungsi sebagai indicator.

Pada umumnya power supply selalu dilengkapi dengan regulator tegangan.

Tujuan pemasangan regulator tegangan pada power supply adalah untuk menstabilkan tegangan keluaran apabila terjadi perubahan tegangan masukan pada power supply. Fungsi lain dari regulator tegangan adalah untuk perlindungan dari terjadinya hubung singkat pada beban. IC LM7805 mampu mengeluarkan tegangan +5V dengan memberikan kapasitor pada masing-masing kakinya.

Rangkaian penyearah gelombang penuh kemudian dilanjutkan dengan filter kapasitor C yang dipasang setelah diode bridge. Dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata atau terjadinya pengosongan dan pengisian terhadap kapasitor yang disebut tegangan rippel.

Rangkaian regulator ini dapat dipakai untuk menurunkan tegangan 12 volt pada sebuah perangkat elektronika atau pada sebuah kendaraan menjadi stabil.Power

(30)

18

supply ini juga menggunakan IC LM 7805 yang berfungsi sebagai regulator. Regulator tegangan dengan menggunakan komponen utama IC (integrated circuit) mempunyai keuntungan karena lebih kompak (praktis) dan umumnya menghasilkan penyetabilan tegangan yang lebih baik. Fungsi-fungsi seperti pengontrol, sampling, komparator, referensi, dan proteksi yang tadinya dikerjakan oleh komponen diskrit, sekarang semuanya dirangkai dan dikemas dalam IC. Regulator yang menggunakan IC LM 7805 selalu menghasilkan keluaran yang bernilai positif.

3. Rangkaian Sensor NodeMCU ESP8266

NodeMCU merupakan papan sirkuit yang didalamnya telah terintegrasi dengan modul WiFi ESP8266, papan sirkuit ini memiliki fungsi sebagai pemroses, pemilihan jenis papan sirkuit ini karena penggunaannya simpel, karena modul kontrol dan modul WiFi telah satu paket, dan juga untuk kebutuhan pin dan memori sudah sangat terpenuhi. NodeMCU pada dasarnya adalah pengembangan dari ESP 8266 dengan firmware berbasis e-Lua. Pada NodeMcu dilengkapi dengan micro usb port yang berfungsi untuk pemorgaman maupun power supply.

Selain itu juga pada NodeMCU di lengkapi dengan tombol push button yaitu tombol reset dan flash. NodeMCU menggunakan bahasa pemorgamanan Lua yang merupakan package dari esp8266. Bahasa Lua memiliki logika dan susunan pemorgaman yang sama dengan c hanya berbeda syntax. Jika menggunakan bahasa Lua maka dapat menggunakan tool Lua loader maupun Lua uploder. Selain dengan bahasa Lua NodeMCU juga support dengan sofware Arduino IDE dengan melakukan sedikit perubahan board manager pada Arduino IDE. Sebelum digunakan Board ini harus di Flash terlebih dahulu agar support terhadap tool yang akan digunakan. Jika menggunakan Arduino IDE menggunakan firmware yang cocok yaitu firmware keluaran 45 dari AiThinker yang support AT Command. Untuk penggunaan tool loader Firmware yang di gunakan adalah firmware NodeMCU.

(31)

19

3.4 Gambar Rangkaian NodeMCU ESP 8266

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

(32)

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

(33)

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

U$3 DC-DC-STEP-DOWN-MP2307

GND

U$2

AC-VOLTAGE-SENSOR#IC

P1.1

P1.2

30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19

16

10 11 12 13 14 15

17 18

A0 GND VV S3 S2 S1 SC S0 SK GND 3V EN RST GND VIN D0

D1 D2 D3 D4 3V GND D5 D6 D7 D8 RX TX GND 3V VCC

OUT GND.1 GND.2

D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 GND2 RST1 RX1 TX0 D13

3.3V AREF A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 5.5V RST GND RAW

Arduino Nano

IN+

OUT+

IN- OUT-

TRAFO

(34)

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

(35)

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

(36)

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() {

(37)

25 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

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: " );

(38)

26

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);

(39)

27

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

(40)

28

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

(41)

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

(42)

30

Gambar 4.4 Tampilan Dalam Keadaan ON

Gambar 4.5 Tampilan Dalam Keadaan OFF

(43)

31

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.

(44)

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

(45)

Qingxian Zeming Langxi Electronic www.micro-transformer.com

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