PEMANFAATAN JARINGAN LISTRIK TEGANGAN RENDAH SEBAGAI MEDIAPEMBAWA PERINTAH KENDALI PERALATAN LISTRIK RUMAH TANGG

Agussalim, Agussalim

Indrawan, Andi Wawan

English

Portal E-Journal System PNUP (Politeknik Negeri Ujung Pandang)

Prosiding Seminar Nasional Penelitian & Pengabdian Kepada Masyarakat 2019 (pp.146-152) 978-602-60766-7-0Bidang Ilmu Teknik Elektro, Teknik Komputer & Jaringan, Teknik Mekatronika, Telekomunisasi… 146PEMANFAATAN JARINGAN LISTRIK TEGANGAN RENDAH SEBAGAI MEDIAPEMBAWA PERINTAH KENDALI PERALATAN LISTRIK RUMAH TANGGAAndi Wawan Indrawan1), Agussalim2)1)2) Dosem Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Ujung Pandang, MakassarABSTRACTThe purpose of this research is to design and build an on/off control device for household electrical loads and monitor theenergy consumption of these loads through low voltage grids. To be able to be controlled and measured its energyconsumption, on the load side it is connected to the on/off the control device and the PZEM004T module as a sensor ofelectrical quantities, and the PLC module KQ330 FSK as a communication module through the grid. Electricity controland monitoring commands are carried out by other control devices (master controls) that communicate with the load-sidecontrol device through the grid. The results of this study indicate the control of on/off electrical equipment andmonitoring of energy consumed through low voltage power lines can be done properly so that the status andmeasurement data can be displayed on the master control LCD in real-time.Keywords: Power Line Carrier (PLC), Arduino Uno, PZEM-004T, FSK KQ3301. PENDAHULUANDalam kehidupan sehari-hari listrik merupakan kebutuhan penting dan bahkan saat ini di era digitaltelekomunikasi masyarakat sangat tergantung terhadap ketersediaan listrik untuk menopang segala aktifitaspengguna listrik untuk bijak dalam hal mengkonsumsi energi listrik. Kemudahan serta kontinuitasketersediaan listrik yang dijanjikan oleh penyedia layanan listrik yang diwakili oleh perusahan listrik negaraPT. PLN (persero) menimbulkan kebiasaan buruk pada sebahagian masyarakat dalam mengkonsumsi energilistrik. Hal ini dapat terlihat dengan masih adanya konsumen energi listrik yang terkadang membiarkan suatualat listrik tetap beroperasi ketika rumah dalam kondisi kosong atau konsumen malas untuk mematikan alatlistrik tersebut dikarenakan malas untuk beranjak mematikan alat listrik seperti lampu yang lokasinya adadisamping atau belakang rumah atau kipas angin yang dibiarkan bekerja tanpa henti. Perlu juga diketahuibahwa pemborosan mengkonsumsi energi listrik bukan hanya satu masalah yang ditimbulkan akan tetapidapat juga memunculkan masalah baru seperti rusaknya alat atau lebih parahnya timbul kebakaran. Dalambeberapa tahun terakhir, para peneliti telah mencoba untuk mengurangi permasalahan yang ada tersebutdengan memanfaatkan teknologi dengan lebih mengedepankan kepraktisan dalam mengontrol alat listrik yangmenyebabkan kebutuhan untuk mengontrol alat listrik tidak mengharuskan seseorang untuk berada didekatpiranti listrik yang akan dikendalikannya, tetapi bebas untuk dapat mengendalikannya dari mana saja (remotecontrol). Skenario dalam mengontrol peralatan listrik rumah tinggal dipaparkan oleh R.A Ramlee, dkk (2013)yang memanfaatkan android dan bloetooth sebagai antarmuka untuk mengontrol beberapa buah lampu. Lainhalnya dengan Immanuel W, dkk (2014), antarmuka yang digunakan adalah menggunakan wifi sebagai mediakomunikasi antara android dan perangkat yang akan dikendalikan dalam sistem kontrol jarak Dalam jauh yangditelitinya. Skenario lain dilakukan oleh Dede Kurniadi dan Fitriani (2015) dengan membuat sebuah sistemkendali peralatan elektronik berbasis komputer dengan memanfaatkan perangkat lunak yang dipasang dalamsebuah komputer stand alone. Permasalahan baru muncul ketika penggunaan wifi atau bluetooth dan standalone computer hanya dapat melayani pengontrolan pada area yang terbatas yaitu 10 s.d 20 meter saja, hal inimenjadikan Dede Kurniadi dan Fitriani menambahkan kekurangan sebelumnya, mereka merubah sistemmenjadi berbasis cloud computing agar tidak hanya dapat dikendalikan dari dalam rumah tapi dapatdikendalikan melalui jaringan internet dan begitupula yang dilakukan oleh Saeful Bahri dkk (2015) yangmemanfaatkan internet untuk dapat mengendalikan perangkat listrik jarak jauh melalui aplikasi Android yangdibangunnya. Peneliti sendiri telah melakukan beberapa penelitian terkait pengontrolan ataupun monitoringjarak jauh menggunakan media komunikasi yang berbeda seperti menggunakan radio link, serta media jala-jala listrik tegangan rendah seperti yang penulis lakukan di tahun 2017 dan 2018. Dalam perkembangan mediakomunikasi, pemanfaatan jaringan listrik merupakan salah satu alternatif untuk menyalurkan atau mengiriminformasi paket data yang akan dioleh oleh end user tanpa menambah suatu jaringan komunikasi baru1 Korespondensi penulis: Andi Wawan Indrawan, Telp 081338163015, andi_wawan@poliupg.ac.idProsiding Seminar Nasional Penelitian & Pengabdian Kepada Masyarakat 2019 (pp.146-152) 978-602-60766-7-0Bidang Ilmu Teknik Elektro, Teknik Komputer & Jaringan, Teknik Mekatronika, Telekomunisasi… 147[2][5][7]. Komunikasi melalui jala-jala listrik atau dikenal sebagai Power Line Carrier Communication (PLC)merupakan system komunikasi yang memanfaatkan media power lines yang telah ada untuk mentransmisikansinyal analog maupun digital dengan cara menumpangkan pada sinyal pembawa dengan kecepatan tinggi[13].Keunggulan dari fitur ini adalah sistem tidak perlu untuk membangun ulang jaringan selama di jalurkomunikasi yang akan dilalui terdapat power line. Selama di sana terdapat penghantar, maka transmisi datadapat dilakukan[8].Sebagai bentuk upaya untuk mendukung pengembangan teknologi komunikasi data melalui mediajala-jala listrik khsususnya dalam mengendalikan alat listrik dalam jaringan instalasi listrik tegangan rendah,akan dilakukan sebuah rancang bangun pengendali peralatan listrik pada rumah tinggal melalui perangkatpengendali yang dapat secara fleksibel dipindah tempatkan pada kotak kontak listrik yang ada dirumahmelalui media jaringan listrik (Power Line Carrier) menggunakan modul Power Line Carrier (PLC) FSK KQ-330 tegangan rendah 220 Volt (freq 50 Hz – 60 Hz).2. METODE PENELITIANPenelitan yang dilakukan ini terdiri dari beberapa tahapan, yaitu: studi literatur, perancangan sistem, pencarianserta pemilihan bahan, uji coba perangkat keras maupun perangkat lunak untuk mendapatkan data hasilpengontrolan dan pengukuran untuk selanjutnya dianalisa. Lokasi penelitian mengambil tempat di Lab.Mesin-mesin listrik Program Studi Teknik Listrik, Politeknik Negeri Ujung Pandang.2.1. Perancangan2.1.1. Skema diagram RangkaianSkema diagram rangkaian dari perangkat yang dirancang seperti diperlihatkan pada Gambar 1.Perangkat master control terdiri dari mikrokontroler, LCD, saklar, dan modul PLC untuk menampilkan statusbeban dan energi yang dikonsumsi. Sedangkan perangkat kontrol yang terhubung dengan beban terdiri darimikrokontroler Arduino, sensor energy PZEM-004 , modul PLC, dan Relay.Gambar 1. Skema diagram RangkaianSpesifikasi dari perangkat kontrol yang dibuat adalah mampu melakukan kontrol on/off beban danpengukuran tegangan (V), arus (I), daya nyata (P), faktor daya (pf), serta energi listrik sesuai dengan bebanterpasang dan menampilkannya pada perangkat penerima (master). Perangkat kontrol yang terpasang padabeban berfungsi untuk membaca menjalankan perintah on/off dan membaca besaran listrik serta mengirimkandata hasil ekesekusi perintah dan pembacaan besaran listrik melalui media jala-jala listrik tegangan rendah kemaster kontrol dan selanjutnya status kontrol dan pengukuran pada beban ditampilkan pada LCD secara realtime.2.1.2. Konfigurasi Perangkat Keras (Hardware)Sesuai dengan skema diagram rangkaian diatas, Perangkat dan rangkaian serta konfigurasi penunjang darisistem monitoring yang dibangun dapat diuraikan sebagai berikut:2.1.2.1. Konfigurasi perangkat kendali pada sisi bebanKonfigurasi perangkat keras agar dapat membaca energi listrik, menerima perintah on/off beban, danmengirim informasi status beban dan energi yang dikonsumsi dapat dilihat pada gambar 2. Mikrokontrolerarduino akan membaca besaran listrik melalui komunikasi serial dengan modul PZEM004T. Selain ituProsiding Seminar Nasional Penelitian & Pengabdian Kepada Masyarakat 2019 (pp.146-152) 978-602-60766-7-0Bidang Ilmu Teknik Elektro, Teknik Komputer & Jaringan, Teknik Mekatronika, Telekomunisasi… 148arduino juga menunggu perintah on/off beban dari master kendali dan mengirim status beban ke masterkendali.Gambar 2. Konfigurasi perangkat kendali disisi beban2.1.2.2. Konfigurasi perangkat keras pada master kendaliKonfigurasi perangkat keras pada master kendali terdiri dari mikrokontroler arduino, modul PLC KQ330,saklar, dan LCD. Pada master kontrol ini, arduino akan mengirimkan permintaan on/off beban ke perangkatkontrol pada sisi beban melalui modul PLC KQ330 yang terhubung dengan jala-jala tegangan rendah, sertamenampilkan report status dan besaran listrik untuk selanjutnya ditampilkan pada LCD.Gambar 3. Konfigurasi perangkat keras pada master kendali2.2. Perancangan Perangkat Lunak (Software)Dalam diagram alir pada gambar 4.a. Master kendali akan melakukan perintah on/off dan permintaan databesaran listrik ke perangkat kendali pada sisi beban melalui media jala-jala listrik tegangan rendah. Agardiketahui bahwa data telah diterima, master kendali akan melakukan crosscheck dengan menunggu informasibalik dari perangkat kendali pada sisi beban bahwa data telah diterima. Jika data telah diterima, makaperangkat pengendali sisi beban akan melakukan pembacaan ulang untuk mendapatkan data terbaru. Hal inidilakukan secara terus menerus selama tidak ada perintah dari master kendali untuk tidak melakukanpembacaan besaran listrik dan on/off beban.Prosiding Seminar Nasional Penelitian & Pengabdian Kepada Masyarakat 2019 (pp.146-152) 978-602-60766-7-0Bidang Ilmu Teknik Elektro, Teknik Komputer & Jaringan, Teknik Mekatronika, Telekomunisasi… 149Gambar 41. Diagram Alir Perangkat Lunak a) Master kendali, b) Perangkat kendali sisi beban3. HASIL DAN PEMBAHASAN3.1. Hasil Pengujian Pembacaan Energi ListrikPengujian dilakukan dengan cara menghubungkan beban peralatan listrik yang akan diukur melalui kotakkontak yang terhubung dengan jala-jala listrik PLN. Pengujian pengukuran menggunakan AVO meter danwatt meter yang terstandarisasi. Hasil dari pembacaan bearan listrik dengan menggunakan sensor PZEM-004Tdan alat ukur standar terkalibrasi yang berfungi sebagai pembanding agar didapat nilai simpangan dari alatukur besaran litrik yang dirancang. Gambar 5. Memperlihatkan rangkaian percobaan perbandingan alat ukurstandar dengan alat ukur yang dirancang menggunakan sensor PZEM-004T.Gambar 5. Rangkaian pengujian akurasi pembacaan PZEM-004T dengan pembanding alat ukur standarProsiding Seminar Nasional Penelitian & Pengabdian Kepada Masyarakat 2019 (pp.146-152) 978-602-60766-7-0Bidang Ilmu Teknik Elektro, Teknik Komputer & Jaringan, Teknik Mekatronika, Telekomunisasi… 150Tabel 2. Hasil pengujian beban hair dryer 1200 wattBeban Alat Ukur standar PZEM-004TTegangan (V) Arus(A)Daya(Watt)Tegangan(V)Arus(A)Daya(Watt)Hair Dryer 1200 Watt 220 5,37 1181 222 5,34 1190Tabel 2 memperlihatkan hasil pengujian pembacaan beban dengan menggunakan alat ukur standar dan modulsensor PZEM-004T yang ditampilkan pada LCD. Beban yang digunakan pada pengujian ini adalah hair dryer1200 watt. Pengujian dilakukan dengan meng-on-kan relay agar beban terhubung ke sumber tegangan AC 220volt. Selanjutnya arduino akan membaca hasil pengukuran yang dikirim secara serial dari Modul PZEM-004Tdan kemudian ditampilkan pada LCD. Simpangan yang terjadi adalah sebesar 0.34% untuk tegangan dan0.43% untuk arus, 0.8% untuk daya nyata. Alamat port serial komunikasi yang digunakan berbeda denganalamat port serial arduino yang terhubung dengan modul PZEM004T.Gambar 6. Pengujian pengukuran besaran listrik dengan PZEM004T3.2. Hasil pengujian on/off beban dan pengiriman data hasil pengukuran melalui media jala-jalaPengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah data yang dibaca melalui sensor energi dan selanjutnyadikirim melalui media jala-jala listrik dapat terbaca dan ditampilkan pada LCD di sisi master kendali. Selainitu pengujian ini juga untuk mengetahui apakah perintah kendali dari master kendali untuk meng-On/off-kanbeban dapat diterima dan dieksekusi oleh perangkat kendali pada sisi beban. Pengujian ini dilakukan digedung Teknik Elektro Politeknik Negeri Ujung Pandang lantai 1. Beban yang digunakan adalah hair dryer1200 watt.Gambar 7. Rangkaian lengkap pengujian kontrol melalui jala-jala tegangan rendahProsiding Seminar Nasional Penelitian & Pengabdian Kepada Masyarakat 2019 (pp.146-152) 978-602-60766-7-0Bidang Ilmu Teknik Elektro, Teknik Komputer & Jaringan, Teknik Mekatronika, Telekomunisasi… 151Tabel 2. Hasil pengukuran dan penerimaan data energi listrik serta status on/offMaster Kendali Perangkat Kendali sisi bebanPerintah on/offBebanBesaran listrik terukuryang diterima dariperangkat kendali sisibebanStatus BebanHasil EksekusiBesaran terukur yangdibaca oleh sensorPZEM004tI (A) Volt P (W) I (A) Volt P (W)ON 5,32 218 1159 ON 5,28 220 1180OFF 0 218 0 OFF 0 220 0Hasil pengujian tabel 4. Memperlihatkan bahwa data hasil pengukuran dapat diterima oleh master kendali dankendali dari perangkat kendali pada sisi beban. Ketika master kendali memerintahkan perangkat kendali padasisi beban untuk meng-On-kan beban, perangkat kendali merespon dengan mengaktifkan relay untuk meng-On-Kan beban. Selain itu hasil pembacaan besaran listrik pada sisi beban dapat ditampilkan pada sisi masterkendali. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan media jala-jala listrik dapat digunakan untuk mengirimaninformasi data selama terdapat aliran listrik pada penghantar tersebut dengan tegangan sebesar 220 volt, danfrekuensi 50Hz sesuai dengan spesifikasi modul PLC KQ330. Perangkat kendali pada sisi beban diperlihatkanpada gambar 8 berikut:Gambar 8. Perangkat pada sisi beban4. KESIMPULANBerdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan maka dapat penulis simpulkan bahwa hasilpengukuran besaran listrik dan kendali on/off beban/peralatan listrik pada perangkat kendali sisi beban dapatdikendalikan melalui perangkat master kendali dengan memafaatkan media komunikasi jala-jala listriktegangan rendah menggunakan modul PLC FSK KQ330 selama media komunikasi jala-jala listrik masihdalam fasa yang sama dan tegangan 220 volt dan frekuensi 50-60 hz5. DAFTAR PUSTAKA[1] Anonim, 2018. AC Digital Multifuction Smart Meter Using arduino and PZEM-004T:Smart Meter.[Online]Available at: https://innovatorsguru.com/ac-digital-multi-function-smart-meter-using-arduino-and-pzem-004t/[Diakses 20 July 2018].[2] Arduino, 2017. Getting Started with Arduino and Genuino UNO. [Online]Available at: https://www.arduino.cc/en/Guide/ArduinoUno [Diakses 12 March 2018].[3] Arihutomo, M., Rivai, M. & Suwito, 2012. Sistem Monitoring Arus Listrik Jala-Jala Menggunakan PowerLine Carrier. Intek ITS, Volume 1, pp. A150-A153.Prosiding Seminar Nasional Penelitian & Pengabdian Kepada Masyarakat 2019 (pp.146-152) 978-602-60766-7-0Bidang Ilmu Teknik Elektro, Teknik Komputer & Jaringan, Teknik Mekatronika, Telekomunisasi… 152[4] D. r., Rizal, A. G. & Z. S., 2016. Rancang Bangun Sistem Monitoring Listrik Prabayar denganMenggunakan Arduino. Kinetik, Volume 1, pp. 47 - 54.[5] Indrawan,Andi Wawan, 2018. Pemanfaatan Jaringan Listrik Tegangan Rendah Sebagai Media PembawaInformasi Hasil Pengukuran Besaran Listrik. Makassar, UP3M, Politeknik Negeri Ujung Pandang, pp.72-77.[6] Indrawan, A. W. & Alimin, 2017. Perancangan Alat Monitoring Dan Sistem Kendali KetidakseimbanganBeban Melalui Power Line Carrier Pada Jaringan Listrik Perumahan,. Makassar, Seminar NationalTeknik Elektro dan Informatika, Politeknik Negeri Ujung Pandang.[7] Jian bo, Z. & Qun, Y., 2013. Design of echo cancellation based on FM188. Electrotechnica ElectronicaAutomatica, Volume 61, pp. 41-47.[8] Jung, B., Shon & Goog, S., 2015. Cable and Phase Identification based on Power Line Communication.Internation Journal of Control and Automation, Volume 8, pp. 63-74.[9] Nisha, S. P. P., P, A. & Narendra, K., 2016. RF Based Data Communication Between Industrials PLC’sUsing Kq330 Module. International Journal of Industrial Electronics and Electrical Engineering, IssueISSN: 2347-6982, pp. 41-44.[10] Nusa, T., 2015. Alat Monitoring Konsumsi energi Listrik Secara Real Time Berbasis Mikrokontroler.Teknik Elektro dan Komputer, UNSRAT, Volume 4, pp. 19 - 26.[11] Peck, M. & all, e., 2016. Modeling and Analysis of Power Line Communications for Application in SmartGrid. [Online]Available at: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1709/1709.06883.pdf [Diakses 9 February 2018].[12] Priyanka, R. & S.S, P., 2015. Building Energy Management System Using Powerline Communication.International Journal of Scientific & Engineering Research, 5(2).[13] Subito, M. & Rizal, 2012. Alat Pengukur Pemakaian Energi Listrik Menggunakan Sensor Optocouplerdan Mikrokontroler AT89S52. FORISTEK, Volume 2, pp. 185 - 189.[14] Sunanda, W. & Dinata, I., 2014. Penerapan Perangkat Wireless Monitoring energi Listrik BerbasisArduino dan Internet. Amplifier, Volume 4, pp. 21 - 23.[15] Thosare, Pravin, P. & all, e., 2017. Smart Street Lighting Control System Design Based on PLCC (PowerLice Carrier Communication). International Journal for Scientific Research & Development, 5(1).[16] Wiyono, G., 2017. Perencanaan Manajemen energi (Energy Management Planning). [Online]Available at: http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/pendidikan/dr-giri-wiyono-mt/d-perencanaan-manajemen-energi-listrik.pdf [Diakses 5 February 2018].6. UCAPAN TERIMA KASIHTak lupa penulis ucapkan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada Tim UPPM PNUP yang telah banyakmembantu dalam penyelesaiaan kegiatan penelitian ini terutama dalam penyediaan alokasi anggaranpenelitian rutin institusi yang tertuang dalam Surat Perjanjian Pelaksana Penelitian No: 020 /PL10.13/PL/2019,Tanggal 1 April 2019, sehingga penulis dapat terbantu dalam mengadakan peralatan yang terkait dengankebutuhan penelitian.

PEMANFAATAN JARINGAN LISTRIK TEGANGAN RENDAH SEBAGAI MEDIA PEMBAWA PERINTAH KENDALI PERALATAN LISTRIK RUMAH TANGGA

http://jurnal.poliupg.ac.id/index.php/snp2m/article/download/1792/1636

PEMANFAATAN JARINGAN LISTRIK TEGANGAN RENDAH SEBAGAI MEDIA PEMBAWA PERINTAH KENDALI PERALATAN LISTRIK RUMAH TANGGA

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Portal E-Journal System PNUP (Politeknik Negeri Ujung Pandang)