MONITORING DAN KONTROL DAYA KAMAR KOS MELALUI...

i

MONITORING DAN KONTROL DAYA KAMAR KOS

MELALUI JARINGAN INTERNET

(HARDWARE)

TUGAS AKHIR

Disusun Oleh :

Dea Pradika Fauzi

201110130311014

JURUSAN ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2016

i



(HARDWARE)

TUGAS AKHIR

Disusun Oleh :

Dea Pradika Fauzi

201110130311014

JURUSAN ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK


2016

i



(HARDWARE)

TUGAS AKHIR

Disusun Oleh :

Dea Pradika Fauzi

201110130311014

JURUSAN ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK


2016

ii

LEMBAR PERSETUJUAN



(HARDWARE)

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1)

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh:

Dea Pradika Fauzi

201110130311014

Diperiksa dan disetujui oleh:

Pembimbing 1

Ir. Nur Hadi, MT

NIDN:0731126202

Pembimbing 2

Dr. Ir. Lailis Syafa’ah, MT

NIDN:0721106301

iii

LEMBAR PENGESAHAN



(HARDWARE)

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1)

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh:

Dea Pradika Fauzi

201110130311014

Tanggal Ujian : 30 Januari 2016

Periode Wisuda : Februari

Disetujui Oleh:

1. Ir. Nur Hadi, MTNIDN : 0731126202

Pembimbing I.

2. Dr. Ir. Lailis Syafa’ah, MTNIDN : 0721106301

Pembimbing II.

3. Machmud Effendy, ST, M.EngNIDN : 0715067402

Penguji I.

4. Ilham Pakaya, STNIDN :0717018801

Penguji II.

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Elektro

Ir. Nur Alif Mardiyah, MTNIDN : 0718036502

iv

LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini :

NAMA : Dea Pradika Fauzi

Tempat/Tgl Lahir : Magetan, 06 April 1992

NIM : 201110130311014

FAK./JUR. : TEKNIK/ELEKTRO

Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir saya dengan judul

“MONITORING DAN KONTROL DAYA KAMAR KOS

MELALUI JARINGAN INTERNET (HARDWARE)” beserta

seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang

lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah

disebutkan sumbernya.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila

kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya

saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya

siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku

Malang, 26 Januari 2016

Yang Membuat Pernyataan

Dea Pradika Fauzi

Mengetahui,

Dosen Pembimbing I

Ir. Nur Hadi, MT

NIDN:0731126202

Dosen Pembimbing II

Dr. Ir. Lailis Syafa’ah, MT

NIDN:0721106301

vii

LEMBAR PERSEMBAHAN

Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga

penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan

terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Nur Hadi, MT dan Bapak Dr. Ir. Lailis Syafa’ah, MT selaku

pembimbing tugas akhir yang telah meluangkan waktu dan membimbing

dengan sabr sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik.

2. Bapak Ir.Sudarman.MT selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Malang yang telah mengijinkan penulis untuk

melaksanakan pengerjaan tugas akhir ini.

3. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Malang yang telah banyak membantu memberikan saran

dan masukan penulis selama proses pengerjaan tugas akhir.

4. Seluruh dosen Elektro Universitas Muhammadiyah Malang yang telah

memberikan ilmu dan pengalaman di dunia elektro masa kini.

5. Bambang Is Fauzi dan Sulistyowati selaku kedua orang tua yang dengan

sabar memberikan semangat, memotivasi, dan membiayai penulis dalam

menyelesaikan masa studi di perkuliahan.

6. Azzahra Ja’anura Sejati Kinanthi Fauzi selaku adik kandung penulis yang

selalu memberikan semangat dan dukungan penuh kepada penulis selama

proses pengerjaan tugas akhir

7. Prilia yang setiap saat memberikan support penulis untuk menyelesaikan

tugas akhir ini.

8. Teman-teman Teknik Elektro angkatan tahun 2011: Yuliono, Arhamndi,

Muh. Nizar A., Syahdia, Ade, Eris, Rizky, Rosi, dan teman-teman lainnya

yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah banyak membantu

penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

9. Karyawan dan seluruh teman-teman Asisten Laboratorium Elektro yang

dengan sabar menjadi teman berbagi ilmu selama penulis mengerjakan tugas

akhir.

viii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan

rahmat dan hidayah-NYA sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang

berjudul :

” MONITORING DAN KONTROL DAYA KAMAR KOS

MELALUI JARINGAN INTERNET (HARDWARE)”

Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi

pembacaan sensor, pengontrolan relay, monitoring daya, pengkondisian keypad

menggunakan FPGA dan juga penentuan harga pulsa menggunakan interface

website dan LCD. Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas

akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti

mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi

berkembangan ilmu pengetahuan kedepan.

Malang, Januari 2016

Penulis

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL................................................................................................ i

LEMBAR PERSETUJUAN.................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iii

LEMBAR PERNYATAAN................................................................................... iv

ABSTRAKSI .......................................................................................................... v

ABSTRACT........................................................................................................... vi

LEMBAR PERSEMBAHAN ............................................................................... vii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii

DAFTAR ISI.......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii

DAFTAR TABEL................................................................................................. xv

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ............................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................ 1

1.3 Tujuan........................................................................................................... 2

1.4 Batasan Masalah............................................................................................ 2

1.5 Metodologi ................................................................................................... 2

1.6 Sistematika pembahasan................................................................................ 3

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Umum........................................................................................ 5

2.2. Rangkaian ................................................................................................. 5

2.2.1 Rangkaian seri......................................................................................... 6

2.2.2 Rangkaian paralel ................................................................................... 7

2.2.3 Rangkaian seri – paralel (kombinasi) ..................................................... 8

2.3. Teori beban AC ........................................................................................ 8

2.3.1 Beban resistif (R) .................................................................................... 9

2.3.2 Beban induktif (L) .................................................................................. 9

2.3.3 Beban kapasitif (C) ............................................................................... 10

2.4. Daya........................................................................................................ 11

2.4.1 Hukum Kirchhoff.................................................................................. 12

x

2.4.2 Daya dalam kawasan waktu dan daya rata – rata (Average Power). .... 12

2.4.3 Faktor Daya dan Daya Nyata............................................................... 13

2.4.4 Daya kompleks dan Segitiga Daya ....................................................... 14

2.4.5 Pengukuran Daya.................................................................................. 14

2.4.6 Prinsip pengukuran Daya...................................................................... 15

2.5 Sensor arus Hall Effect ACS712-05............................................................ 16

2.6 Transformator .............................................................................................. 17

2.7 Mikrokontroller ........................................................................................... 17

2.7.1 Fitur Mikrokontrol ATmega 2560 (Arduino MEGA) .......................... 19

2.8 LCD ( Liquid Crystal Display).................................................................... 23

2.9 Keypad......................................................................................................... 25

2.10 Relay.......................................................................................................... 26

2.11 FPGA......................................................................................................... 27

2.11.1 Rangkaian FPGA / atau isi dari FPGA ............................................... 29

2.11.2 Isi dari CLB ....................................................................................... 29

2.11.3 IC FPGA Spartan 3E Family ............................................................. 30

2.11.4 Fitur Board Starter Kit Spartan 3E ..................................................... 31

2.11.5 Mikrokontroller Microblaze ............................................................... 32

2.11.6 Xilinx ISE Webpack 14.4 ................................................................... 34

2.11.7 VHSIC Hardware Description Language (VHDL ) ........................... 34

2.11.8 Struktur program VHDL..................................................................... 35

BAB III PERANCANGAN SISTEM

3.1 Tinjauan Umum........................................................................................... 40

3.2 Konsep Rancangan (Hardware)................................................................... 41

3.3 Diagram Blok Sistem .................................................................................. 42

3.4 Konsep denah dan instalasi pada rumah kos ............................................... 43

3.4.1 Rincian jenis beban yang digunakan pada tiap kamar .......................... 45

3.4.2 Pengukuran nilai cos phi beban untuk menghitung arus total .............. 45

3.4.3 Perhitungan daya rata-rata dan daya reaktif tiap kamar ....................... 47

3.5 Konsep Rancangan (Hardware)................................................................... 47

3.6 Perancangan Sensor Arus ACS712 ............................................................. 48

3.7 Perancangan Pengkondisi Sinyal Sensor Arus ACS712 ............................. 49

xi

3.8 Perancangan Penambahan Port Pembacaan Sensor .................................... 51

3.9 Perancangan Driver Relay........................................................................... 53

3.10 Perancangan matrix 4 x 4 keypad Spartan 3e............................................ 53

3.11 Perancangan LCD...................................................................................... 55

BAB IV PENGUJIAN SISTEM DAN HASIL

4.1 Pengujian sensor hall effect dan pengkondisi sinyal untuk beban AC........ 56

4.1.1 Pengujian sensor hall effect dan pengkondisi sinyal untuk beban AC . 57

4.1.2 Hasil pengujian sensor hall effect dan pengkondisi sinyal ................... 59

4.2 Pengujian sensor hall effect dan pengkondisi sinyal untuk beban AC........ 59

4.2.1 Hasil pengujian pembacaan sensor ................................................. 60

4.3 Pengujian rangkaian multiplexer sebagai penambahan port baca sensor.... 60

4.3.1 Hasil pengujian rangkaian multiplexer 74HC4067 .............................. 61

4.4 Pengujian kontrol relay menggunakan keypad dan LCD............................ 63

4.4.1 Hasil pengujian kontrol relay menggunakan keypad dan LCD............ 64

4.5 Pengujian pengisian pulsa menggunakan keypad dan LCD........................ 65

4.5.1 Hasil pengujian pengisian pulsa menggunakan keypad ....................... 65

4.6 Pengujian pengaturan harga daya per Kwh ................................................. 67

4.6.1 Hasil pengujian pengaturan harga daya per Kwh ................................ 68

4.7 Pengujian monitoring daya menggunakan keypad dan LCD...................... 70

4.7.1 Hasil pengujian monitoring daya menggunakan Hardware.................. 70

4.8 Pengujian kuota dan daya yang digunakan ................................................. 71

4.8.1 Hasil pengujian kuota dan daya ............................................................ 72

4.8.2 Pengujian menggunakan daya yang berbeda dengan kuota yang sama 74

4.8.3 Hasil pengujian menggunakan daya yang berbeda............................... 75

4.8.4 Pengujian Alat Dibandingkan Dengan Kwh Meter PLN...................... 79

4.8.5 Hasil Pengujian Alat Dibandingkan Dengan Kwh Meter PLN ............ 80

PENUTUP

5.1 Kesimpulan.................................................................................................. 83

5.2 Saran ............................................................................................................ 84

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. 1 Diagram Blok monitoring dan kontrol kamar kos ............................. 3Gambar 2. 1 Rangkaian Dasar ................................................................................ 6Gambar 2. 2 Rangkaian Seri ................................................................................... 6Gambar 2. 3 Rangkaian parallel.............................................................................. 7Gambar 2. 4 Rangkaian Seri-Paralel ...................................................................... 8Gambar 2. 5 Rangkaian Resistif Gelombang AC ................................................... 9Gambar 2. 6 Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Resistif ................................ 9Gambar 2. 7 Rangkaian Induktif Gelombang AC................................................. 10Gambar 2. 8 Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Induktif ............................. 10Gambar 2. 9 Rangkaian Kapasitif Gelombang AC............................................... 11Gambar 2. 10 Grafik Arus dan Tegangan Pada Beban Kapasitif ......................... 11Gambar 2. 11 Rangkaian hukum kirchof tegangan............................................... 12Gambar 2. 12 Rangkaian hukum kirchof Arus ..................................................... 12Gambar 2. 13 Penjumlahan trigonometri daya aktif, reaktif dan semu ................ 14Gambar 2. 14 Sinusoida selisih Arus dan Tegangan ............................................ 15Gambar 2. 15 Prinsip pengukuran daya nyata ...................................................... 16Gambar 2. 16 Blok diagram sensor arus hall effect ACS 712 .............................. 17Gambar 2. 17 Karakteristik sensor ACS 712 ........................................................ 17Gambar 2. 18 Arduino Mega ................................................................................ 20Gambar 2. 19 Skema arduino mega 1 ................................................................... 21Gambar 2. 20 Skema arduino mega 2 ................................................................... 21Gambar 2. 21 Arduino Integrated Development Environment (IDE)................... 22Gambar 2. 22 Arduino Ethernet Shield................................................................. 23Gambar 2. 23 LCD 16x2....................................................................................... 23Gambar 2. 24 Konfigurasi pin dari LCD 16x2 ..................................................... 23Gambar 2. 25 Keypad dengan sistem matrik ........................................................ 26Gambar 2. 26 Simbol relay ................................................................................... 27Gambar 2. 27 Diagram blok FPGA Spartan 3E ................................................... 30Gambar 2. 28 Board Starter Kit Spartan 3E ......................................................... 32Gambar 2. 29 Diagram blok sistem embedded Mikroblaze prosesor .................. 33Gambar 2. 30 Logo Software ISE Xilinx 14.4 ..................................................... 34Gambar 2. 31 Struktur Program VHDL................................................................ 35Gambar 2. 32 Contoh Gerbang Logika spesifik.................................................... 37Gambar 3. 1 Diagram blok system........................................................................ 43Gambar 3. 2 Konsep instalasi listrik pada kamar kos ........................................... 44Gambar 3. 3 Konsep denah hunian rumah kos .................................................. 44Gambar 3. 4 Power factor meter ED-5122 ........................................................... 45Gambar 3. 5 Rangkaian pengukuran power faktor ............................................... 46Gambar 3. 6 Rangkaian sensor arus ACS712 ....................................................... 48Gambar 3. 7 Karakteristik keluaran ACS712 ....................................................... 49

xiii

Gambar 3. 8 Rangkaian penguat differensial ........................................................ 49Gambar 3. 9 74HC4067 multiplexer 4 to 16......................................................... 51Gambar 3. 10 Rangkaian multiplexer ................................................................... 52Gambar 3. 11 Rangkaian driver relay menggunakan optocoupler ....................... 53Gambar 3. 12 Rangkaian pushbutton sebagai keypad 4 x 4 interface Spartan 3e 54Gambar 3. 13 Rangkaian pushbutton menggunakan software EAGLE................ 54Gambar 3. 14 Rangkaian Port LCD Dengan Arduino .......................................... 55Gambar 4. 1 Blok Diagram Pengujian Sensor Arus ACS712............................... 56Gambar 4. 2 Rangkaian pengkondisi sinyal sensor arus ACS 712 ....................... 56Gambar 4. 3 Grafik dari data hasil pengujian ....................................................... 57Gambar 4. 4 Diagram pengujian rangkaian multiplexer IC 74HC4067................ 61Gambar 4. 5 Rangkaian IC 74HC4067 multiplexer 4 to 16.................................. 61Gambar 4. 6 Hasil monitoring serial pada pengujian rangkaian multiplexer........ 62Gambar 4. 7 Langkah – langkah kontrol relay menggunakan keypad dan LCD.. 63Gambar 4. 8 Perintah keypad relay off................................................................ 64Gambar 4. 9 Perintah keypad relay ON ............................................................... 64Gambar 4. 10 Langkah-langkah pengisian pulsa menggunakan keypad dan LCD65Gambar 4. 11 Kode voucher pada database untuk dimasukan melalui keypad.... 66Gambar 4. 12Jumlah kuota yang tersisa sebelum dilakukan pengisian pulsa....... 66Gambar 4. 13 Proses input kode pada LCD yang diambil dari database ............. 66Gambar 4. 14 Kuota bertambah setelah dilakukan pengisian pulsa ..................... 66Gambar 4. 15 Kolom menu setting harga daya per Kwh ..................................... 67Gambar 4. 16 Harga daya per Kwh di setting melalui halaman web admin......... 68Gambar 4. 17 Database kode voucher pembelian kuota ..................................... 68Gambar 4. 18 Daya yang terbaca sebelum melakukan pembelian daya ............... 69Gambar 4. 19 Proses input kode voucher menggunakan keypad.......................... 69Gambar 4. 20 Daya yang terbaca sesudah dilakukan pembelian daya ................ 69Gambar 4. 21 Langkah – langkah montoring menggunakan keypad dan LCD.... 70Gambar 4. 22 Kuota yang tersedia saat dilakukan monitoring pada web............. 70Gambar 4. 23 Kuota terbaca pada monitoring menggunakan keypad dan LCD. 71Gambar 4. 24 Pengujian saat kuota ada ................................................................ 73Gambar 4. 25 Pengujian saat kuota habis ............................................................. 73Gambar 4. 26 Arus terbaca pada kamar 1 ............................................................. 75Gambar 4. 27 Kuota yang digunakan pada kamar 1 ............................................ 75Gambar 4. 28 Kuota habis pada kamar 1 .............................................................. 76Gambar 4. 29 Arus terbaca pada kamar 1 ............................................................. 77Gambar 4. 30 Monitoring kuota dengan kuota sama ............................................ 77Gambar 4. 31 Kuota habis .................................................................................... 77Gambar 4. 32 Ethernet Shield tidak terhubung ke server ..................................... 78Gambar 4. 33 Sisa kuota terbaca pada Kwh meter PLN sebelum pengujian........ 79Gambar 4. 34 Arus terbaca pada Kwh meter PLN saat pengujian dilakukan....... 79Gambar 4. 35 Kuota daya terbaca pada Kwh meter PLN .................................... 80

xiv

Gambar 4. 36 Kuota daya pada Kwh meter PLN berkurang ............................... 80Gambar 4. 37 Kuota awal alat .............................................................................. 81Gambar 4. 38 Arus terbaca pada alat ................................................................... 81Gambar 4. 39 Kuota habis alat.............................................................................. 81

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1Spesifikasi dari Arduino Mega2560: .................................................... 22Tabel 2. 2 Konfigurasi Pin LCD ........................................................................... 25Tabel 3. 1 Perancangan Jenis Beban Pada Masing-masing Kamar ..................... 46Tabel 3. 2 Konfigurasi Pin IC 74HC4067 Multiplexer 4 to 16............................. 52Tabel 4. 1 Hasil pengujian sensor arus tanpa pengkondisi sinyal......................... 57Tabel 4. 2 Keluaran pengkondisi sinyal terhadap perubahan arus beban AC....... 58Tabel 4. 3 Perhitungan nilai kesalahan dalam pengujian...................................... 59Tabel 4. 4 Data hasil pengukuran arus beban ....................................................... 59Tabel 4. 5 Data hasil pengukuran nilai arus dan nilai error.................................. 60Tabel 4. 6 Hasil pengujian sistem ......................................................................... 73Tabel 4. 7 Pengujian dengan beda beban .............................................................. 74Tabel 4. 8 Hasil pengujian perbandingan waktu Kwh PLN dan alat .................... 82

85

DAFTAR PUSTAKA

[1] Ghozali Rizal, Ahmad. 2015. “ Perancangan dan sistem implementasi listrik

prabayar kost mahasiswa menggunakan arduino uno” Laporan Tugas Akhir

Jurusan Teknik Informasi Universitas Muhammadiyah Malang.

[2] Kadir, Abdul. 2013. “Panduan Praktis Mempelajari Aplikasi Mikrokontrol

dan Pemrogramannya Menggunakan Arduino”. Andi Publisher

[3] Putra Gusti, Roby. 2013 “Perencanaan dan Pembuatan Alat Pembatas Daya

Pada Kamar Kost”. Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Malang.

[4] Fitryanto, Ramadhana. 2015. “Sistem Pengaturan dan Monitoring Daya Pada

Kamar Kost Via Bluetooth” Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Malang.

[5] Hasanak, Triana Alfiatul. 2012. “Manajemen Penjadwalan Energi Listrik

secara Otomatis Pada Instalasi Rumah Tangga (Hardware)”.

[6] Iswahyudi. 2015. “Solar Cell Charging 2 Baterai Lampu Jalan Berbasis Fpga

(Field Programmable Gate Array)”. Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik

Elektro Universitas Muhammadiyah Malang.

[7] Akhmadi, Kukuh. 2014. “Rancang Bangun Sistem Kontrol Perangkat Listrik

Kamar Kos Berbasis Arduino Mega 2560 Menggunakan Password”. Laporan

Tugas Akhir Sekolah Tinggi Teknologi Telematika Telkom Purwokerto.

[8] Subekti, Lukman. 2013. “Prototipe Sistem Prabayar Energi Listrik Untuk

Kamar Kost Berbasis Mikrokontroler”. Laporan Tugas Akhir Jurusan Diploma

Teknik Elektro Sekolah Vokasi UGM.

[9] BS, Ganjar. 2013. “Perancangan Dan Pembuatan Pengontrol Peralatan

Ruangan Hotel Berbasis PC Menggunakan Media Wireless ( Hardware)”.

Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah

Malang.

[10] DR, Catur. 2014. “Sistem Pengontrolan Smart Home Via Bluetooth

Dilengkapi Dengan Informasi SMS Sebagai Monitoring Daya”. Laporan Tugas

Akhir Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang.

[11] Kadir, A., Distribusi dan Utilisasi Tenaga Listrik, Jakarta : UI – Press, 2000

MONITORING DAN KONTROL DAYA KAMAR KOS MELALUI...

Documents

Transcript of MONITORING DAN KONTROL DAYA KAMAR KOS MELALUI...