Sistem Monitoring Energi Listrik Pada Perangkat Elektronik Berbasis Internet Of Things

(1)

Informatics - Telecommunication - Electronics

Website Jurnal : http://ejournal.st3telkom.ac.id/index.php/infotel ISSN : 2085-3688; e-ISSN : 2460-0997

Sistem Monitoring Energi Listrik Pada Perangkat Elektronik Berbasis Internet Of Things

Sigit Setya Budi^1*, Risa Farrid Christianti², Fikra Titan Syifa³

12 Departemen Teknik Telekomunikasi

123 JL. DI Panjaitan No.128 Purwokerto, 53147 Indonesia

16201064@ittelkom-pwt.ac.id risa@ittelkom-pwt.ac.id fikra@ ittelkom-pwt.ac.id

Abstrak — Tenaga listrik merupakan kebutuhan yang sangat vital dalam kehidupan sehari-hari baik untuk kepentingan pribadi atau dalam lingkungan masyarakat. Dan juga tenaga listrik sangat dibutuhkan untuk industri- industri besar ataupun industri kecil, perkantoran, pertokoan dan lain-lain. Dikarenakan jumlah energi yang tersedia terbatas dan berbanding terbalik dengan kebutuhan, PT. PLN sebagai penyedia energi listrik sangat bergantung pada bahan bakar minyak, karena faktor tersebut harga dari energi listrik tersebut semakin melambung tinggi. Penelitian ini merancang sistem monitoring energi listrik yang akan dapat digunakan pengguna untuk mengetahui peralatan elektronik apa saja yang bisa mengakibatkan pemborosan energi listrik. Dalam perancangan alat ini, sensor PZEM-004T akan digunakan untuk mengukur setiap titik beban pada peralatan rumah tangga yang berpotensi menyebabkan pemborosan energi listrik, NodeMCU digunakan untuk unit pengolah data Tegangan, Arus, Daya dan Biaya yang nantinya akan ditampilkan pada LCD dan Aplikasi android. Dari hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa alat yang dibuat bekerja dengan baik, yaitu sensor PZEM-004T dapat menampilkan nilai dari Tegangan, Arus, Daya dan Biaya yang kemudian data tersebut dikirimkan pada NodeMCU, lalu NodeMcu mengirimkan ke google firebase sebagai database. Selanjutnya dari firebase menampilkan pada aplikasi android berupa data-data yang sudah diketahui nilainya. Hasil dari pengujian pengiriman data dari NodeMCU ke smartphone selisihnya sangat sedikit, dikarenakan tegangan sumber yang tidak stabil untuk setiap waktunya juga mempengaruhi pengujian yang dilakukan. Untuk delay pada pengiriman dari NodeMCU ke smartphone rata-rata 1,695 detik jika kualitas dari jaringan internet yang baik juga sangat mempengaruhi dalam setiap tahap pengujian yang dilakukan.

Kata Kunci – Energi Listrik, Sensor PZEM-004T, NodeMCU ESP8266, Firebase, Aplikasi Android.

I. PENDAHULUAN

Pada masa modern ini konsumsi penggunaan listrik sangat besar. Tenaga listrik merupakan kebutuhan yang sangat vital dalam kehidupan manusia seharihari baik untuk kepentingan pribadi maupun dalam kehidupan bermasyarakat. Selain itu tenaga listrik juga sangat dibutuhkan untuk industri-industri besar maupun industri kecil, perkantoran, pertokoan dan lain sebagainya. Namun karena jumlah energi yang disediakan terbatas dan berbanding terbalik dengan kebutuhan, selain itu juga dikarenakan PT. PLN sebagai

penyedia energi listrik sangat bergantung pada bahan bakar minyak, maka tidak heran jika harga energi listrik tersebut semakin melambung tinggi. Hal tersebut memaksa masyarakat untuk menghemat penggunaan listrik sehari-hari dengan sebaik mungkin. [1]

Setiap rumah yang terpasang listrik pasti terdapat kWH meter milik PLN, baik itu kWH meter analog maupun kWH meter digital. Alat ini berfungsi sebagai pencatat pemakaian listrik oleh pelanggan. Pencatatan pemakaian listrik menggunakan kWH meter analog ini adalah dalam satuan Watt/Hour, yang sebagian Copyright © 2018 JURNAL INFOTEL

(2)

masyarakat memang tidak paham mengkonversikannya ke biaya dalam rupiah, sehingga masyarakat tidak dapat memonitor secara langsung listrik yang mereka pakai.

KWH meter digital memang dapat digunakan untuk memonitor pemakaian listrik tetapi ada sebagian masyarakat yang enggan untuk berpindah menggunakan kWH meter digital. Sebelumnya telah dibuat alat ukur daya listrik berupa power meter digital berbasis mikrokontroler AVR ATmega8535 menggunakan perangkat keras berupa sensor arus ACS712. Alat ini dapat mengukur dan menampilkan tegangan, arus dan daya listrik suatu peralatan elektronik rumah tangga yang hanya ditampilkan melalui LCD, sehingga tidak dapat dimonitoring melalui jarak yang jauh. [2]

Pada saat ini pemakaian energi listrik sering terjadi pemborosan karena waktu yang tidak tepat, tidak efektif dan kurangnya kesadaran masyarakat untuk menghemat energi listrik karena tidak dapat memonitor secara langsung penggunaan energi listrik yang dipakai.

Penggunaan energi listrik di rumah - rumah biasanya dapat dilihat secara manual menggunakan alat ukur kWh meter analog maupun digital yang didistribusikan oleh PLN. Alat kWh ini hanya bisa menghitung energi listrik yang dipakai oleh konsumennya secara keseluruhan, sehingga tidak bisa memonitor peralatan – peralatan elektronik yang bisa mengakibatkan pemborosan energi. Untuk hal itu maka dibutuhkan alat yang dapat memonitoring peralatan – peralatan elektronik meliputi tegangan, arus, dan daya listrik.

Maka dari itu penulis memberi judul “SISTEM MONITORING ENERGI LISTRIK PADA RUMAH BERBASIS INTERNET OF THINGS”.

II. METODEPENELITIAN

Pada penelitian kali ini penulis merencanakan untuk memonitoring energi listrik dengan mengaplikasikan sebuah sensor pada proses pengukurannya. Dalam pengaplikasian ini diperlukan metode penelitian yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

Tabel 3.1 Alat dan Bahan No Alat dan Bahan Jumlah

1. Laptop 1

2. NodeMCU ESP8266 1

3. LCD 1

4. Sensor PZEM-004T 1

5. Stekker 1

6. Terminal Listrik 1

A. LAPTOP

Perancangan sistem menggunakan fasilitas sebuah laptop Asus seri X454Y untuk membuat program atau kode yang akan dimasukan kedalam NodeMCU. Selain itu membuat rangkaian skematik untuk membuat sistem

monitoring energi listrik menggunakan laptop Asus seri X454Y. Laptop Asus seri X454Y menggunakan Prosesor AMD A8-7410 APU dan AMD Radeon R5 Graphics, RAM sebesar 4 GB dengan versi DirectX 12, BIOS X455YA.301 menggunakan sistem operasi Windows 10 Pro 64-bit (10.0, Build 17134) dengan system model X455YA.

Gambar 3.1 Spesifikasi Laptop B. NodeMCU ESP8266

Untuk dapat melakukan pengiriman informasi yang diperoleh dari sensor PZEM-004T yang digunakan NodeMCU ESP8266 yang mampu mengirimkan data ke internet. NodeMCU pada sistem ini berguna sebagai mikrokontroler yang dapat mengolah informasi dari sensor yang digunakan dan untuk mengirimkan informasi sensor ke internet. NodeMCU memiliki spesifikasi yang mampu berintegrasi dengan wifi 2.4 GHz dan suhu kerja sekitar -40ºC sampai 125ºC.

C. LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD) Liquid Crystal Display atau disingkat dengan LCD merupakan sebuah perangkat elektronika yang berfungsi untuk menampilkan karakter angka ataupun teks. LCD pada perancangan kali ini yaitu untuk menampilkan informasi hasil dari NodeMCU berbentuk angka dan teks. Terdapat nilai dari Arus, Daya dan Tegangan yang nilainya berbeda-beda satu sama lain.

D. Sensor PZEM-004T

PZEM-004T adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengukur arus, daya, tegangan dan energi yang terdapat pada sebuah aliran listrik. Sensor ini bekerja jika terdapat aliran listrik dari suatu benda yang akan diukur pada proses perancangan yang dilakukan. Jika sudah melakukan uji coba, maka tampilan dari nilai tersebut akan ditampilkan pada layar LCD yang sebelumnya diproses terlebih dahulu oleh perangkat NodeMCU.

E. STEKKER

Stekker digunakan untuk menyalakan semua komponen dengan menggunakan energi listrik.

Komponen yang dimaksud yaitu semua peralatan yang digunakan pada proses perancangan yang dilakukan.

F. Terminal Listrik

(3)

PZEM-004T adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengukur arus, daya, tegangan dan energi yang terdapat pada sebuah aliran listrik. Sensor ini bekerja jika terdapat aliran listrik dari suatu benda yang akan diukur pada proses perancangan yang dilakukan. Jika sudah melakukan uji coba, maka tampilan dari nilai tersebut akan ditampilkan pada layar LCD yang sebelumnya diproses terlebih dahulu oleh perangkat NodeMCU.

1.1 ALUR PENELITIAN

Pada penelitian menggunakan bentuk flowchart sebagai penyajian tahapan-tahapannya seperti pada gambar 3.2 di bawah ini.

Gambar 3.2 Flowchart Alur Penelitian

1.2. Blok Diagram Sistem Perangkat Keras

Catu Daya

Beban Sensor PZEM-004T NodeMcu Esp8266 LCD 20 X 4

FireBase

Smartphone

Gambar 3.3 Blok Diagram Sistem Monitoring Energi Listrik Gambar 3.3 merupakan blok diagram sistem monitoring energi listrik. Sistem kerja alat ini dimulai ketika sensor PZEM-004T mendeteksi data tegangan, arus, daya dan energi sesuai dengan beban yang terpasang. Data tersebut diteruskan ke NodeMCU esp8266 untuk diproses dan disimpan pada google firebase. Data yang tersimpan ditampilkan melalui aplikasi App inventor pada Smartphone sebagai informasi nilai ukur energi listrik dalam satuannya masing – masing.

1.3. Pengujian

Pengujian dapat dilakukan ketika semua perancangan sudah selesai dibuat dengan baik.

Pengujian pada perangkat Hardware bertujuan untuk mendapatkan hasil sesuai dengan perencanaan awal.

Apabila hasil tidak sesuai dengan perencanan maka akan dilakukan peerencanaan kembali dan perbaikan pada perangkat Hardware sehingga dapat menghasilkan hasil yang maksimal sesuai dengan perencanaan yang diharapkan. Pada pengujian Software yaitu sama seperti pada pengujian Hardware memiliki dua kemungkianan berhasil atau tidak, jika tidak berhasil akan dilakukan perbaikan Software untuk dapat digunakan sesuai dengan perencanaan yang diharapkan.

1.4. Pembuatan Hasil Data

Pembuatan hasil data akan dilakukan setelah tahap pengujian dilakukan. Semua perangkat yang digunakan akan diuji dan hasilnya dicatat sesuai dengan perencanaan. Kemudian dari pengujian alat tersebut akan dibuat analisa terkait perancangan alat yang dibuat.

Start

Studi Literatur

Perancangan Hardware

Perancangan Software

Pengujian

Ada Kesalahan

?

YA

TIDAK Identifikasi Masalah

A

Pengumpuplan Data

Analisa

Kesimpulan

Selesai A

(4)

III. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN Hasil pengujian dan pembahasan pada bab ini merupakan tahap lanjut dari perancangan dan pembuatan sistem monitoring energi listrik pada rumah berbasis internet of things. Pengujian dimulai dari pengujian alat, dan melakukan pengujian untuk mengetahui parameternya. Parameter yang akan diukur yaitu meliputi pengujian tegangan, arus, daya dan biaya. Pada bab ini penulis juga membahas mengenai hasil data dari alat yang sudah dibuat.

4.1 HASIL PERANCANGAN SISTEM 4.1.1 Perancangan Hardware

Gambar 4.1 Desain Perancangan Sistem Tampak Sisi Luar

Pada gambar 4.1 di atas merupakan desain perancangan sistem tampak sisi luar. Pada desain perancangan ini penulis menjelaskan perangkat- perangkat yang digunakan dalam penelitian. Pada gambar tampak sisi luar ini hanya terlihat tempat untuk pengukuran titik beban yang nantinya akan digunakan untuk mengukur alat rumah tangga. Adapun adapter yang nantinya akan disambungkan ke tegangan sumber untuk menyalakan LCD yang terdapat pada tampak dalam dari peraancangan sistem ini. Kemudian ada juga untuk sumber tegangan yang dapat menyalakan modul PZEM-004T yang nantinya akan disambungkan ke tegangan sumber juga, sama seperti adapter.

Gambar 4.2 Desain Perancangan Sistem Tampak Sisi Dalam

Pada gambar 4.2 diatas merupakan desain perancangan sistem tampak sisi dalam terdiri dari empat buah alat yaitu antara lain NodeMCU digunakan sebagai mikrokontroler pada sistem ini, kemudian ada sensor PZEM-004T yang berbentuk seperti ring cincin yang terdapat diatas NodeMCU. Ada juga Modul PZEM-004T, dan LCD yang digunakan untuk output hasil dari pengujian.

4.1.2 Perancangan Database Menggunakan Google Firebase

Pada perancangan membahas mengenai bagaimana aplikasi yang dibuat mendapatkan nilai dari NodeMCU dan nilai membaca sensor PZEM-004T dari NodeMCU menggunakan google firebase.

4.2 HASIL PENGUJIAN SISTEM

4.2.1 Hasil Data Pengujian Sensor PZEM-004T Pada pengujian pada sensor PZEM-004T yaitu dilakukan berkali-kali untuk menghasilkan hasil yang maksimal. Terdapat beberapa Parameter yang terbaca yaitu antara lain pengujian tegangan, arus, daya dan biaya yang dapat dibaca oleh sensor yang digunakan.

Berikut hasil data dan analisa dari pengukuran sensor PZEM-004T :

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Tegangan (Volt) Pengujian

Ke

Multimeter/Volt (a)

PZEM- 004T

Error (c) = (a-

b) : a x100%

1 195 194,20 0,004

2 210 209,10 0,004

3 209 208,10 0,004

4 205 204,10 0,004

5 203 201,30 0,008

(5)

6 207 206,90 0,0004

7 208 207,20 0,003

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Arus (Ampere)

N o.

Alat/Peran gkat

Multimeter/Am pere (a)

PZE M- 004T

Erro r (c)

= (a- b) : a x 100

%

1 Rice

Cooker

1,47 1,42 0,03

2 Kipas 0,12 0,09 0,25

3 Lampu 0,08 0,05 0,37

4 HairDryer 2,39 2,30 0,03

5 Setrika 1,33 1,29 0,03

6 TV 0,510 0,450 0,11

7 Kulkas 2,32 2,32 0

8 Blender 0,57 0,55 0,03

9 Radio 0,020 0,005 0,75

10 Charger Laptop

0,134 0,101 0,24

IV. KESIMPULAN

Berdasarkan pengujian dan pembahasan yang telah dilakukan secara keseluruhan pada Tugas Akhir dengan judul “Sistem monitoring energi listrik pada rumah berbasis Internet of Things”, maka dapat diperoleh kesimpulan bahwa :

1. Sensor PZEM-004T pada penelitian ini dapat membaca titik beban yang akurat, sesuai dengan hasil pengujian secara langsung dari LCD ataupun dari Multimeter yang digunakan.

2. Hasil monitoring dari aplikasi MIT App Inventor berjalan dengan baik, yang dimana diambil dari database dari google firebase dan dapat dipantau dari jarak jauh dengan menggunakan koneksi internet.

3. Hasil pengujian pengiriman data dari NodeMCU sampai dengan aplikasi MIT App Inventor pada smartphone bernilai hamper sama dengan rata-rata delay pengiriman 1,695 detik pada kondisi jaringan internet yang stabil.

4. Berdasarkan hasil pengujian dari parameter tegangan, arus, daya dan biaya

5. Berdasarkan pengujian parameter yang digunakan pada laptop diperoleh nilai hasil parameter tegangan, arus, daya dan biaya. Pada pengujian

tegangan hasilnya hampir sama, dikarenakan tegangan sumber yang sangat stabil. Kemudian dilanjutkan dengan pengujian parameter lainnya yang hasilnya juga sangat bagus .

V. SARAN

Berdasarkan penelitian yang sudah dilakukan untuk kedepanya ada beberapa saran apabila pembaca atau pihak yang berkepentingan ingin melanjutkan penelitian ini sebagai berikut :

1. Untuk lebih banyak dalam pengukuran perangkat atau alat yang digunakan sehingga lebih tau alat apa saja yang sangat memakan banyak energi listrik pada rumah.

2. Untuk penelitian selanjutnya dapat dikembangkan dengan menambahkan sensor suhu untuk mendeteksi alat atau perangkat apa saja yang berpotensi cepat panas saat digunakan.

REFERENSI

[1] O. Bhisop, Dasar-dasar Elektronika, Jakarta:

Erlangga, 2004.

[2] N. Amaro, Sistem Monitoring Besaran Listrik Dengan Teknologi IoT (Internet of Things), Bandar Lampung: Fakultas Teknik Universitas Lampung, 2017.

[3] H. H. Jufri, Rancang Bangun Alat Ukur Daya Arus Bolak-Balik Berbasis Mikrokontroler ATMega8535, Medan: Universitas Sumatera Utara, 2012.

[4] T. Nusa, Alat Monitoring Konsumsi Energi Listrik Secara Real Time Berbasis Mikrokontroler, Manado: Universitas Sam Ratulangi, 2015.

[5] Riswandi, Perancangan Alat Monitoring Arus kWh Meter Tiga Phasa Dengan Memanfaatkan Mikrokontroler Arduino dan SMS Gateway Berbasis WEB, Bekasi: STMIK, 2012. \

[6] I. S. H. T. Rijianto, Rancang Bangun Sistem Monitoring Daya Listrik Pada Kamar Kos Berbasis Internet Of Things (IOT), Surabaya:

Universitas Negeri Surabaya, 2018.

[7] S. S. a. M. M. F. N. Habibi, Alat Monitoring Pemakaian Energi Listrik Berbasis Android Menggunakan Modul PZEM-004T, Prosiding Seminar Nasional Teknologi Elektro Terapan, 2017.

[8] S. mawi, "Academia," [Online].

Available:

https://www.academia.edu/11365013/TEGANG AN_LISTRIK_VOLTAGE. [Accessed 25 April 2019].

[9] Ismail, "NodeMCU ESP8266," 22 Agustus 2010.

[Online]. Available:

http://eprints.akakom.ac.id/4904/3/3_143310003 _BAB_II.pdf. [Accessed 25 April 2019].

[10] Z. Teknologi, "Zona Teknologi," 29 Maret 2019.

(6)

https://zonateknologi2.blogspot.com/2019/03/mo dul-pzem-004t.html.

[Accessed 25 April 2019].

[11] Bagaskara, "Baskara Blog," 24 Januari 2013.

http://baskarapunya.blogspot.com/2013/01/liquid -crystal-display-lcd-16-x-

2.html. [Accessed 25 April 2019].

[12] I. M. Arifana, Rancang Bangun Power Supply Switching Dengan Proses Elektropleting Logam Iril Mare Arifana, Iril Mare Arifana, 2016.