PENGEMBANGAN MODEL PENYAKLARAN LAMPU TERPUSAT BERBASI S MI KROKONTROLER DAN KOMPUTER
Heru Supriyono, Widodo Budi Santoso Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Bana Handaga
Fakultas Informatika dan Ilmu Komunikasi Universitas Muhammadiyah Surakarta
ABSTRAK
Saklar manual yang dipakai pada sebuah gedung memiliki kekurangan yaitu pada selepas jam kerja petugas khusus harus jalan berkeliling untuk mengecek apakah ada lampu yang belum dipadamkan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengembangkan sebuah alat untuk penyaklaran lampu secara terpusat, yang dapat digunakan untuk menghidupkan atau mematikan lampu dan memonitornya dari jarak jauh berbasis sistem mikrokontroler dan personal computer (PC). Sistem berbasis mikrokontroler digunakan untuk mengukur besarnya arus yang mengalir kemudian mengirimkannya ke PC dan menghasilkan perintah untuk menghidupkan atau mematikan lampu. PC yang berisi program aplikasi mempunyai fungsi untuk menampilkan konsumsi daya berdasarkan arus yang diterima dari sistem mikrokontroler secara real time dan mempunyai fasilitas saklar dan tombol virtual yang bisa digunakan untuk menghidupkan atau mematikan lampu. Pengujian dilakukan dengan dua tahap: pengujian per blok dan pengujian keseluruhan. Hasil pencatatan daya pada PC dicocokkan dengan perhitungan secara teoritis untuk rentang waktu sekitar 3 minggu pengamatan secara kontinyu untuk mengecek akurasinya. Hasil pengujian menunjukkan lampu bisa dihidupkan dan dipadamkan dengan menggunakan tombol program aplikasi. Tampilan daya di PC mempunyai kecocokan dibandingkan dengan perhitungan secara teoritis.
Kata kunci: Pencatat daya listrik, mikrokontroler, penyaklaran lampu
ABSTRACT
microcontroller and personal computer (PC). Microcontroller-based system is used to measure the flowing current and then send it to PC and produce command to switch on and switch off the lamps.The function of PC which has an application program in it is to display the electrical power consumption in real time and to switch on and switch off the lamp using its virtual switch and buttons. The test was conducting in two phases: testing per block and test the functional of a whole system. The electrical power consumption displayed in the PC of about three weeks time continuously is compared with mathematical calculation results to check its accuracy. The test results suggest that system could turn on and turn off the lamps using switch and buttons in application program. The electrical power consumption displayed in the PC is match with manual calculation.
Keywords: pencatat daya listrik, mikrokontroler, penyaklaran lampu
PENDAHULUAN
Seiring dengan semakin mahalnya biaya untuk mendapatkan sumber energi listrik tersebut yaitu semakin tingginya tarif dasar listrik dari perusahaan listrik negara (PLN), maka tindakan penghematan atau efisiensi pemakaian listrik sangat diperlukan. Penghematan dapat dilakukan dengan cara pemadaman lampu penerangan yang tidak diperlukan terutama selepas jam kerja dan pada waktu malam hari. Pada umumnya penanganan system penerangan pada gedung dilakukan secara manual, yaitu dengan system saklar yang berfungsi mengalirkan dan memutuskan arus listrik yang dilakukan oleh tenaga manusia. Sistem penyaklaran manual ini mempunyai kelemahan yaitu manajemen gedung tersebut harus menugaskan orang, biasanya petugas keamanan, untuk berkeliling dan mengecek apakah ada lampu yang lupa belum dimatikan selepas jam kerja. Selain itu, besarnya daya listrik yang dikonsumsi tidak dapat dimonitor secara real time sehingga tidak bisa diketahui besarnya biaya yang dikeluarkan secara real time
juga. Alternatif yang bisa ditawarkan untuk mengatasi kekurangan sistem saklar manual adalah dengan penenrapan saklar eletronis yang juga mempunyai fasilitas penghitung konsumsi daya dan biayanya secara real time. Tujuan dari penelitian untuk merancang model penyaklaran lampu 8 buah pada gedung secara terpusat dan untuk memonitor berapa daya yang keluar melalui tampilan komputer.
saklar elektronis dibuat dengan menggunakan relai. Namun, pada alat yang dikembangkan hanya penyakelaran saja, tidak ada fitur pencatatatn beban secara real time pada program aplikasi yang dibuat. Pembuatan alat penyakelaran berbasis sistem mikrokontroler dan PC yang juga mempunyai fitur pencatat besarnya energi listrik yang dikonsumsi belum pernah dilaporkan
Mikrokontroler adalah sebuah komponen elektronik yang menyerupai komputer mini dimana didalamnya terdapat sistem pemroses utama dan memory. Keuntungan mikrokontroler adalah komponen ini berdimensi kecil dan hanya membutuhkan daya yang kecil serta dapat diprogram baik dengan menggunakan bahasa assembler maupun bahasa C. Pada penelitian ini penulis akan menggunakan mikrokontroler seri AT89S51.
Relai adalah suatu system yang terdiri atas saklar dan penggerak saklar. Saklar akan bergerak membuka (memutuskan arus yang mengalir) dan menutup (mengalirkan arus) apabila ada energi penggerak. Bebrapa energi penggerak pada relai diantaranya panas dan magnetis. Energi magnetis pada relai timbul kalau ada arus listrik yang mengalir. Relai dengan enegri penggerak magnetis akan dipakai pada penelitian ini.
Main Circuit Board (MCB) adalah saklar yang mampu mampu mengalirkan arus besar dimana ada batas maksimum apabila ada arus yang melebihi batas saklar akan memutus sendiri sehingga MCB juga disebut saklar otomatis. Dalam instalasi listrik pada rumah atau gedung, MCB ditempatkan sebagai
saklar otomatis saat listrik dari PLN masuk ke rumah/gedung.
Sensor arus digunakan untuk mendeteksi arus yang mengalir. Kualitas sensor arus ditentukan oleh akurasi pengukurannnya yang diketahui dari besarnya error atau toleransi sensor arus tersebut. Pada penelitian ini sesnor arus yang digunakan adalah yang mempunyai toleransi . Setelah tahu arus yang lewat akan dapat diketahui berapa daya yang terpakai melalui rumus daya. Untuk daya semu rumus dayanya adalah sebagai berikut:
I V
S (1)
Program aplikasi pada PC yang dibangun dengan bahasa Visual Basic tidak dapat berkomunikasi langsung dengan mikrokontroler. Agar program aplikasi dapat mengakses mikrokontroler dibutuhkan file yang disebut dynamic link library (DLL). File DLL dibuat dengan menggunakan bahasa assembler dan disimpan dalam format *.dll. Dalam penelitian ini penulis menggunakan file IO.dll yang bisa didapatkan dari situs www.lvr.com atau www.geekhideout.com/IOdll.sht ml.
Basis data bahasa mudahnya adalah sekumpulan data yang terhubung dan disimpan bersama-sama. Dalam penelitian ini basis data akan digunakan untuk menyimpan data konsumsi energi listrik dan besarnya biaya yang dicetak secara real time. Sistem basis data yang digunakan adalah MsAccess.
Perancangan dan
Pengembangan Sistem Diagram Blok Sistem
Proses kerja sistem penyaklaran terpusat ini dapat dilihat pada diagram blok di Gambar 1.
Gambar 1. Diagram blok sistem yang dirancang
Pada penelitian ini, ada dua bagian utama dalam sistem yang dikembangkan yaitu bagian sistem berbasis mikrokontroler dan program aplikasi PC. Mikrokontroler akan membaca data sensor arus, memberikan perintah kepada relai serta mengirimkan dan menerima perintah dari program aplikasi PC. Mikrokontroler akan terhubung dengan mikrokontroler dengan menggunakan port serial RS 232.
berpasangan (jantan dan betina). Bentuk konektor DB25 sama persis dengan port pararel. Port serial yang umum digunakan adalah DB9. Umumnya, motherboard memiliki 2 port serial, satu untuk serial 1 (COM 1) dan satu lagi untuk serial 2 (COM 2).
Pada penelitian ini, program yang dibuat dalam mikrokontroler haruslah dapat membaca data masukan BCD kemudian memvisualisasikan kedalam komputer dan dapat dicetak jika diinginkan. Untuk dapat melayani itu semua, mikrokontroler seri AT89S51 digunakan dalam penelitian ini. Mikrokontroler ini dipilih karena memiliki beberapa keunggulan seperti memiliki memory 8 KB untuk menyimpan program yang dapat dihapus dan ditulis kembali secara berulang – ulang, memiliki 4 buah port masukan dan keluaran dalam keadaan aktif setiap pin dari tiap port mempunyai tegangan sebesar 5 volt dan setiap portnya memiliki 8 bit, mudah untuk memasukkan program dengan peralatan penghubung dari PC ke mikrokontroler dan tidak menggunakan banyak komponen untuk rangkaian mikrokontrole serta memiliki minimal 3 buah interupsi yang dapat diatur tingkat prioritasnya baik secara manual atau secara default. Mikrokontroler ini juga mudah dicari karena banyak dipasaran. Dalam penggunaannya mengontrol relai membutuhkan 8 pin I/O pada port 1 dan 2 pin pada port 2, sedangkan untuk membaca arus dibutuhkan 8 pin I/O pada port 0. Alokasi pin-pin mikrokontroler AT89S51 dapat dilihat pada Gambar 2.
Keluaran kontroler memiliki level tegangan 5 Volt. Arus yang diberikan juga sangat lemah dan
Gambar 2. Mikrokontroler AT89S51
Gambar 3. Rangkaian Penggerak Relai
Untuk sensor arus, dipasaran saat ini terdapat 2 jenis sensor arus yang penulis ketahui yaitu jenis kolong dan yang seperti multimeter. Untuk sensor arus jenis kolong sensor digunakan dengan cara kabel langsung dikolongi oleh sensor dan keluaran tertera dilayar sensor. Sensor arus jenis kolong ini biasanya digunakan oleh PLN atau biro tenaga listrik yang berijin PLN. Sedangkan sensor yang seperti multimeter cara menggunakannya kabel dari beban masuk ke pin masukkan dan keluar lewat pin lainnya yang terdapat pada terminal masukkan sensor arus, pada sensor ini nilainya akan tampil dilayar. Apabila diinginkan untuk mengambil nilai yang tertera di layar tersebut agar dapat dibaca oleh mikrokontroler maka dapat digunakan sensor arus yang mempunyai BCD output yang telah tersedia pada sensor arus produksi
Autonics dengan seri MT4W – AA – 42.
Perancangan Program pada Mikrokontroler
Perancangan Program Aplikasi pada PC
Diagram alir program aplikasi pada PC dapat dilihat pada Gambar 5. Setelah komputer hidup dan program aplikasi dijalankan, komputer akan melakukan scanning koneksi kabel data apakah komputer tersambung mikrokontroler. Apabila komputer tersambung dengan mikrokontroler, untuk dapat masuk ke program aplikasi pemakai harus memasukkan username dan password pada menu File Login. Setelah memasukkan usernamedanpassword,akan terjadi pengecekan apakah password dan user telah benar apabila salah akan kembali untuk mengulangnya dan apabila benar akan muncul tampilan model rumah dengan 5 ruangan yang dengan saklar utama yang fungsinya untuk memunculkan saklar lampu
yang akan dikontrol dan untuk mematikan lampu secara bersamaan.
Gambar 4. Diagram alir program mikrokontroller PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
Sistem penyakelaran yang dibuat diuji dalam dua tahap yaitu pengujian tfungsi tiap-tiap blok dan kemudian pengujian fungsi keseluruhan alat. Pengujian fungsionalitas alat secara keseluruhan dilakukan dengan cara menghubungkan mikrokontroller dan sensor arus dengan menggunakan kabel serial ke PC. Pengujian per bagian atau per blok rangkaian dilakukan untuk mengetahui apakah bagian-bagian dari alat yang dirancang mempunyai kinerja seperti yang diharapkan sedangkan pengujian fungsionalitas rangkaian
secara keseluruhan dilakukan untuk menguji apakah alat yang dibuat berfungsi seperti yang diharapkan. Gambar user interface program aplikasi yang dibuat pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 5. Diagram Alir (Flow Chart) untuk tampilan pada PC
seperti terlihat pada Gambar 7. Besarnya konsumsi daya ini kemudian disimpan dalam basis data sehingga data konsumsi energi listrik dan biayanya dapat dilihat sewaktu-waktu diperlukan. Contoh tampilan data besarnya konsumsi energi listrik dapat dilihat pada Gambar 8. Dalam
proses pengujian, alat dihidupkan secara kontinyu untuk waktu 3 minggu untuk mengetahui kinerja sistem berbasis mikrokontroler dan penyimpanan konsumsi daya pada basis data dan fasilitas pencarian datanya.
Gambar 6. Tampilan user interface program aplikasi sistem penyakelaran terpusat
Gambar 8. Tampilan data konsumsi daya yang tersimpan dalam basis data
KESIMPULAN
Dari proses perancangan dan pengujian alat dapat diambil kesimpulan bahwa sistem penyakelaran terpusat dengan fasilitas pencatatan konsumsi daya secara real time sudah berhasil dibuat dan diuji dalam skala model rumah dengan 5 ruangan. Semua bagian alat
seperti sensor arus, saklar berbasis relai dan koneksi antara PC dan mikrokontroler dapat berfungsi dengan sangat baik. Penelitian ini sedang dilanjutkan dengan menambahkan fitur yang lebih banyak baik pada pengolahan di sisi mikrokontroler maupun fitur fasilitas di program aplikasinya.
DAFTAR PUSTAKA
Fitriastuti, Fatsyahrina dan Siswadi. 2011. Aplikasi KWH (Kilo Watt Hour) Meter berbasis mikrokontroler ATMega 32 untuk memonitor beban listrik, Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 2, No. 2, Mei 2011, hal. 117 – 126.
Nizam, Muhammad; Kusharjanta, Bambang; Thoyib, Muh. 2011. Real-time electrical power monitoring designed by using microcontroller ATMega-51, International Conference and Exhibition on Sustainable Energy and Advanced Materials (ICE SEAM 2011), Solo INDONESIA, 3 – 4 October 2011.
Sugiarto, Sonny. 2012. Rancang bangun pengembangan KWH meter ukur listrik 1phase rumah tangga (pengolahan dan penyimpanan data), Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya
Tri Haryanto Atmojo. 2003. Penyaklaran Lampu Terpusat Menggunakan PC. Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik UMS, tidak dipublikasikan.
