SISTEM PEMANTAU DAN KENDALI DAYA DENGAN MENGGUNAKAN AM2560 WIFI

 

SISTEM PEMANTAU DAN KENDALI DAYA DENGAN MENGGUNAKAN AM2560 WIFI

Aldisa Mutiarasari¹, Fikri Darmawan², Samuel Beta K³  

Program Studi Teknik elektronika politeknik negeri semarang
Jl. Prof. H. Soedarto, SH Tembalang Kota Semarang

Email: ^{1aldisam208@gmail.com},^{2fikridarmawan331@gmail.com},^{3sambetak2@gmail.com}

Abstrak

Pemakaian energi listrik menjadi salah satu kebutuhan yang wajib dalam mendukung setiap aktivitas yang dilakukan manusia. Konsumsi energi listrik di setiap ruangan merupakan masalah utama yang dapat merugikan penghuninya. Hal ini dikarenakan banyak penghuni yang tidak mengerti pemakaian daya pada setiap harinya. Sedakan setiap penghuni harus memantau penggunaan daya di setiap ruangan supaya pengunaan energi listrik menjadi efektif. Alat ini menggunakan Arduino Mega 2560 R3, PZEM-004T, LCD, dan switch sebagai pengendali. Saat arduino diberi tegangan dan dihubungkan ke komponen masukan dan keluaran maka akan menyala. Kemudian PZEM-004T akan melakukan pembacaan daya sesuai dengan beban yang terhubung. Untuk itu kita terlebih dahulu menghubungkan ke stop kontak dan kemudian memberinya beban sesuai keinginan kita. Setelah diberi beban maka kita dapat memonitoring nilai arus, tegangan, energi dan daya pada beban. Dan fungsi relay disini adalah untuk pengendali On/Off pada stop kontak dan bisa dikendalikan menggunakan switch. 

Kata kunci – Arduino Mega 2560 Wifi, PZEM-004T, LCD, dan Switch.

Abstract - The use of electrical energy is one of the mandatory requirements in supporting every human activity. The consumption of electrical energy in each room is a major problem that can harm its occupants. This is because many residents do not understand the use of power on a daily basis. While every occupant must monitor the use of power in each room so that the use of electrical energy becomes effective. This tool uses Arduino Mega 2560 R3, PZEM-004T, LCD, and switches as controllers. When the Arduino is given a voltage and connected to the input and output components it will light up. Then the PZEM-004T will take a power reading according to the connected load. For that we first connect to the socket and then give it the load we want. After being given a load, we can monitor the value of current, voltage, energy and power at the load. And the relay function here is to control On/Off at the socket and can be controlled using a switch.

keyword- Arduino Mega 2560 Wifi , PZEM-004T, LCD, Switch

I. PENDAHULUAN

1. 1 Latar Belakang

Pemakaian energi listrik menjadi salah satu kebutuhan wajib dalam mendukung setiap aktivitas yang dilakukan manusia. Konsumsi energi listrik di setiap ruangan merupakan masalah utama yang dapat merugikan penghuninya. Hal ini disebabkan banyak penghuni tidak tahu pemakaian daya pada setiap harinya. Sedangkan jika semakin besar daya yang digunakan maka pembayaran listrik melonjak. Oleh karena itu, setiap penghuni harus memantau penggunaan daya di setiap ruangan supaya penggunaan energi listrik menjadi efektif. Teknologi pengendali dan pemantau daya yang sudah ada memanfaatkan sensor arus ACS712 dan sensor tegangan ZMPT101B. Kelemahan dari sensor tegangan ZMPT101B yaitu hanya dapat membaca tegangan. Dibandingkan dengan sensor PZEM004T yang lebih kompleks untuk pembacaannya tidak hanya tegangan namun juga dapat membaca arus, tegangan, energi, frekuensi, dan faktor daya. Solusi yang tepat guna meningkatkan efektifitas pengendali dan pemantau daya dengan mengoptimalkan pemanfaatan sensor PZEM004T yang dapat melakukan pembacaan daya, arus, tegangan, dan energi secara bersamaan. Dan mampu dikontrol dengan switch untuk mempermudah para penghuni dan pemilik bangunan untuk memantau dan mengendalikan arus bagi pemilik kontrakan.

1.2 Tujuan

1. Membuat sistem pengendali dan pemantau penggunaan daya dengan menggunakan mikrokontroller    AM2560. 

2. Untuk mengintegrasikan antara PZEM004T dengan Arduino Mega 2560.

3. Untuk mengetahui cara mengendalikan dan melakukan pemantauan daya supaya lebih efektif. 

1.3. Rumusan Masalah

1. Bagaimana cara membuat sistem pengendali dan pemantau penggunaan daya dengan menggunakan mikrokontroller AM2560 wifi?

2. Bagaimana cara mengintegrasikan antara PZEM004T dengan Arduino Mega 2560 wifi?

3. Bagaimana cara mengendalikan dan memantau pemakaian daya supaya lebih efektif?

1.4 Batasan Masalah

1. Sistem pengendali dan pemantau penggunaan daya dapat diukur oleh sensor PZEM004T sebanyak 3 beban. 

2. Menggunakan ESP2866 sebagai wifi pada pemantauan yang terintegrasi dengan Arduino Mega 2560. 3. Hanya dapat diterapkan di perancangan bangun. 

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1   Arduino Mega 2560 Wifi

Arduino Mega 2560 Wifi adalah suatu papan  sirkuit dengan chip mikrokontroler  Atmega2560 dan terintegrasi juga dengan ESP8266 sehingga memiliki koneksi untuk wifi serta memiliki jumlah pin  paling banyak diantara semua jenis Arduino  lainnya. Keuntungan jika menggunakan Arduino Mega 2560 wifi dibandingkan dengan NodeMCU atau Board ESP lainnya adalah dari jumlah pin Arduino Mega ini memiliki 54 pin digital dan 16 pin analog. Yang mana memiliki 4 pin rx, tx, serial, serial1, serial2, serial3. Dan Arduino Mega dalam proses upload program juga jauh lebih cepat dan jarang mengalami yang namanya stuck ketika program error.

Gambar 2.1 Arduino Mega 2560 Wifi

2.2 Modul PZEM-004T

PZEM-004T adalah sebuah modul elektronik yang berfungsi untuk mengukur Voltage / Tegangan, Arus, Daya, Frekuensi, Energi dan Power Faktor. Dengan kelengkapan fungsi ini, maka modul PZEM-004T sangat ideal untuk digunakan sebagai project maupun eksperimen alat pengukur daya pada sebuah jaringan listrik seperti rumah atau gedung. Modul ini sudah dilengkapi sensor tegangan dan sensor arus (CT) yang sudah terintegrasi. Dalam penggunaannya, alat ini khusus untuk penggunaan dalam ruangan dan beban yang terpasang tidak diperbolehkan melebihi daya yang sudah ditetapkan. 

Spesifikasi : 

1. Tegangan kerja : 80 – 260 VAC 

2. Jumlah daya : 100A / 22000W 

3. Frekuensi kerja : 45-65Hz 

4. Keakuratan : 1.0 

Gambar 2.2 PZEM-OO4T

2.3 Modul Relai 1 Saluran

Modul relay adalah salah satu perangkat yang beroperasi berdasarkan prinsip elektromagnetik untuk menggerakkan kontaktor yang berfungsi untuk memindahkan posisi ON ke OFF atau sebaliknya dengan memanfaatkan tenaga listrik.Pada dasarnya, fungsi modul relai adalah sebagai saklar elektrik. Dimana ia akan bekerja secara otomatis berdasarkan perintah logika yang diberikan. Kebanyakan relai 5 volt DC digunakan untuk membuat project yang salah satu komponennya butuh tegangan tinggi atau yang sifatnya AC. Sedangkan kegunaan relai secara lebih spesifik adalah menjalankan fungsi logika dari mikrokontroler Arduino, sarana untuk mengendalikan tegangan tinggi hanya dengan menggunakan tegangan rendah, meminimalkan terjadinya penurunan tegangan, melindungi komponen lainnya dari kelebihan tegangan penyebab konsleting.

Spesifikasi : 

1. Maximum load : AC 250/10A, DC 30V/10A 

2. Jumlah channel : 1 

3. Tegangan Kerja : 5V, aktif rendah 

4. Berat : 60 g

Gambar 2.3 Relai 1 Saluran

2.4 Saklar

Saklar atau lebih tepatnya adalah saklar listrik adalah suatu komponen atau perangkat yang digunakan untuk memutuskan atau menghubungkan aliran listrik. Saklar yang dalam bahasa Inggris disebut dengan Switch ini merupakan salah satu komponen atau alat listrik yang paling sering digunakan. Hampir semua peralatan Elektronika dan Listrik memerlukan Saklar untuk menghidupkan atau mematikan alat listrik yang digunakan.

Gambar 2.4 saklar

2.5 Modul Penurun Tegangan

Modul penurun tegangan DC LM2596 ini akan menyelesaikan masalah perbedaan tegangan yang dibutuhkan dengan yang tersedia. Seringkali dalam pembuatan rangkaian elektronika atau modul-modul mikrokontroler terdapat perbedaan tegangan kerja antar modul sehingga memerlukan sebuah modul regulator untuk menyesuaikan tegangan. Modul penurun tegangan DC to DC LM2596 ini membantu anda untuk menurunkan tegangan ke tegangan yang lebih rendah.

Gambar 2.5 Modul Step Down

2.6 Catu Daya

Modul catu daya dengan keluaran 12 Volt dan 2 Ampere, cukup efisien untuk mensuplai/mencatu segala jenis peralatan elektronik terutama yang memerlukan tegangan 12V. bisa juga sebagai pengganti trafo konvensional yang sangat memakai ruang luas dan volume yang berat untuk ukuran yang setara (2 Ampere) baik dipergunakan untuk camera CCTV, kegemaran ataupun profesional. dilengkapi proteksi yang berlebihan, arus yang berlebih dan kesalahan tegangan. Pada penelitian kali ini digunakan sebagai penyuplai fan DC. Spesifikasi : 

1. Dimensi : 20 x 10 x 4.5 cm 

2. Masukan : 220 Volt AC 

3. Keluaran :12 Volt DC 2 Amper 

4. Dengan teknologi Auto Off Jika terjadi Konsleting

Gambar 2.6 Catu Daya

2.7 Terminal Blok

Terminal blok adalah satu set atau lebih titik koneksi sekrup yang serupa. Merupakan suatu tempat berhentinya arus listrik sementara, yang akan dihubungkan ke komponen yang lain. Manfaat terminal blok sendiri adalah sebagai penghubung jika ada penambahan komponen, penghematan terhadap kabel, dan jika terjadi konsleting arus langsung putus di terminal sehingga tidak mengenai komponen utama.

Gambar 2.7 Terminal Blok

2.8 LCD I2C

LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD (Liquid Crystal Display) bisa menampilkan suatu gambar/karakter dikarenakan terdapat banyak sekali titik cahaya (piksel) yang terdiri dari satu buah kristal cair sebagai titik cahaya. Walau disebut sebagai titik cahaya, namun Kristal cair ini tidak memancarkan cahaya sendiri. LCD 16x2 dapat menampilkan sebanyak 32 karakter yang terdiri dari 2 baris dan tiap baris dapat menampilkan 16 karakter. Pada LCD 16×2 pada umumnya menggunakan 16 pin sebagai kontrolnya, tentunya akan sangat boros apabila menggunakan 16 pin tersebut.

Gambar 2.8 LCD I2C

III. PERANCANGAN ALAT

3.1 Alat

1.    Gergaji

2.    Solder

3.    Tang Potong

4.    Alat Pemotong

3.2 Bahan

1. Arduino Mega 2560 wifi

2.  PZEM-004T

3. Relai 1 Saluran

4. Terminal blok

5. kabel tunggal

6. Pcb dot matriks

7. Step down

8. LCD I2C

9. Catu Daya

3.3    Blok Diagram Hubungan Komponen Utama

Gambar 3.1 Diagram Blok

keterangan gambar :

    1. Switch sebagai pengendali 
2. PZEM-004T sebagi sensor untuk pembaca arus, tegangan, daya dan energi
3. Arduino Mega 2560 Wifi sebagai pemroses
4. LCD sebagai penampil dari sistem pemantau
5. relay sebagai saklar pengaman

3.4 Gambar rangkaian

Gambar 3.2 Rangkaian

3.5 Diagram Alir

Gambar 3.3 Diagram Alir

3.6 Diagram Pengawatan

Gambar 3.4 Diagram pengawatan

3.7 Pembuatan Alat

Dalam pembuatan alat ini dilakukan melalui beberapa tahapan, yaitu :

1.        Membuat perencanaan bagan alat

2.        Membuat skema pengawatan

3.        Menyusun rangkaian sesuai skema pengawatan

4.        Membuat program Arduino

5.        Pembuatan kerangka alat atau mekanik

6.        Pemasangan rangkaian elektronik pada kerangka alat

Gambar 3.5 Alat tampak depan

Gambar 3.6 Komponen didalam box

IV. Cara Kerja Alat

Saat arduino diberi tegangan dan dihubungkan ke  komponen masukan dan keluaran maka akan menyala.  Kemudian PZEM-004T akan melakukan pembacaan daya  sesuai dengan beban yang terhubung. Untuk itu kita terlebih dahulu  menghubungkan ke stop kontak dan kemudian  memberinya beban sesuai keinginan kita. Setelah diberi  beban maka kita dapat memonitoring nilai arus, tegangan,  energi dan daya pada beban. Dan fungsi relay disini adalah  untuk pengendali On/Off pada stop kontak dan bisa dikendalikan menggunakan switch.

V. Pengujian Alat

    Ada beberapa tahap pengujian yang dilakukan pada alat yang telah dibuat. Tahapan-tahapan tersebut yaitu pengujian perangkat hardware, pengujian pin-pin yang digunakan. Sistem Pemantau dan Kendali Daya dengan Menggunakan AM2560 Wifi akan bekerja saat diberi tegangan 12V kemudian distepdown menjadi 5V. Sumber tegangan 5V digunakan untuk mengaktifkan mikrokontroler Arduino Mega 2560 Wifi, PZEM-004T, relai, dan komponen lainnya. Untuk cara penggunaan alat ini, saat arduino diberi tegangan dan dihubungkan ke  komponen masukan dan keluaran maka akan menyala.  Kemudian PZEM-004T akan melakukan pembacaan daya  sesuai dengan beban yang terhubung. Untuk itu kita terlebih dahulu  menghubungkan ke stop kontak dan kemudian  memberinya beban sesuai keinginan kita. Setelah diberi  beban maka kita dapat memonitoring nilai arus, tegangan,  energi dan daya pada beban. Dan fungsi relai disini adalah  untuk pengendali On/Off pada stop kontak dan bisa dikendalikan menggunakan switch.

 VI. Kesimpulan

 1.      Dengan adanya Sistem Pemantau dan Kendali Daya dengan Menggunakan AM2560 Wifi dapat mempermudah pemantauan dan pengendalian daya agar lebih efektif dalam penggunaanya.

2.    Menggunakan PZEM-004T dan Arduino Mega 2560 Wifi  dapat mengetahui arus,daya,tegangan, dan energi secara bersama.

DAFTAR PUSTAKA

Ma'ruf, Amar, Purnama, Rangsang., Susilo, Kunto, Eko. (2021). Rancang Bangun Alat Monitoring Tegangan, Arus, Daya, dan Faktor Daya Berbasis IoT. Jurnal Sistem Komputer dan Kecerdasan Buatan, Vol 5, 81-86.

Mutmainah, Rufaidah, Ade, Hayaty, Mardhiya. (2019). Sistem Kendali dan Pemantauan Penggunaan Listrik Berbasis IoT Menggunakan Wemos dan Aplikasi Blynk. Jurnal Teknologi dan Sistem Komputer, Vol 7(4), 162-165.

Putra, Adi, Deni, Mukhaiyar, Riki. (2020). Monitoring Daya Listrik Secara Real Time. Jurnal Vocational Teknik Elektronika dan Informatika, Vol 8(2), 27-34.

LAMPIRAN

 1. Jurnal Klik Disini

2. PPT Klik Disini

3. Simulasi alat Klik Disini

4. Pengawatan Keseluruhan Klik Disini

5. Diagram Blok Klik Disini

6. Diagram Alir Klik Disini

7. Gambar Rangkaian Klik Disni

8. Program Klik Disini

BIOGRAFI

Aldisa Mutiarasari. Penulis dilahirkan di Semarang, 22 September 2000. Penulis telah menenmpuh pendidikan formal di SD Negeri Srondol Wetan 02, SMP Negeri 21 Semarang, dan SMA Negeri 4 Semarang. Pada tahun 2019, penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma(D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang atau Polinesia dengan program studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.19.3.02. Apabila terdapat kritik, saran dan pertanyaan penelitian ini bisa menghubungi melalui email: aldisam208@gmail.com 

Nama penulis Fikri Darmawan. Penulis dilahirkan di Semarang, 21 Maret 2001. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN Tambakrejo 02, MtsN 02 Semarang dan SMK Negeri 1 Semarang. Tahun 2019 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. Pada tahun 2019 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma(D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma(D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.19.3.11. apabila ada kritik dan saran yang membangun mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui E-mail fikridarmawan331@gmail.com

Tweet

Subscribe to receive free email updates: