SISTEM MONITORING DAYA LISTRIK DENGAN · PDF filedi Web Aplikasi Java Server Page dan JDBC 48...
Transcript of SISTEM MONITORING DAYA LISTRIK DENGAN · PDF filedi Web Aplikasi Java Server Page dan JDBC 48...
SISTEM MONITORING DAYA LISTRIK DENGAN
MENGGUNAKAN WATT METER DIGITAL BERBASIS WEB
APLIKASI
Tugas Akhir
Diajukan sebagai syarat untuk menyelesaikan studi tingkat sarjana di Program
Studi Fisika Institut Teknologi Bandung
Oleh :
Putri Utami
10205049
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2 0 0 9
SISTEM MONITORING DAYA LISTRIK DENGAN MENGGUNAKAN
WATTMETER DIGITAL BERBASIS WEB APLIKASI
Tugas Akhir
Diajukan sebagai syarat untuk menyelesaikan studi tingkat sarjana di Program Studi
Fisika Institut Teknologi Bandung
Oleh :
Putri Utami
10205049
Telah diperiksa dan disahkan oleh
Pembimbing Tugas Akhir,
Dr. Suprijadi, M. Eng NIP : 132049637
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2 0 0 9
i
SISTEM MONITORING DAYA LISTRIK DENGAN
MENGGUNAKAN WATTMETER DIGITAL BERBASIS WEB
APLIKASI
ABSTRAK
Aplikasi teknologi dalam bidang teknologi telekomunikasi dan informasi semakin
berkembang saat ini. Salah satu aplikasi dari bidang tersebut yang saat ini sedang
berkembang adalah sistem monitoring. Sistem monitoring adalah suatu sistem yang bisa
digunakan untuk mengamati suatu data dari alat ukur oleh manusia dimanapun tempat
dan kapanpun waktunya. Pada tugas akhir ini ,sistem monitoring memanfaatkan media
internet untuk memonitor besarnya pemakaian daya rumah tangga yang diukur oleh
watmeter dan kemudian dapat diakses oleh konsumen sebagai client. Sistem Monitoring
pada Tugas Akhir ini digunakan untuk memonitor pemakaian daya listrik pada rumah
tangga yang diketahui dari alat ukur berupa wattmeter digital. Wattmeter digital ini
berfungsi untuk mengambil data per menit yang berupa arus listrik yang terpakai,
tegangan rumah tangga, dan daya listrik. Sebagai server digunakan sebuah laptop yang
berfungsi untuk mengambil data dari wattmeter digital dan menyimpannya di dalam
database. Hasil output dari pengukuran ini adalah dapat diaksesnya data pengukuran
dari database tersebut ke dalam sebuah web dalam bentuk kurva secara real time. Kurva
tersebut terdiri dari tiga macam yaitu kurva daya listrik, kurva tegangan, dan kurva arus
listrik. Dengan demikian client dapat memonitor besarnya pemakaian daya listrik pada
rumah tangga mereka secara real time melalui kurva pada web dan dapat menghitung
besarnya energi listrik per jam yang terpakai.
Kata kunci : Watt Meter digital, JSP,MySql,JDBC
ii
SYSTEM OF MONITORING BASED ON WEB APLICATION TO
MONITOR POWER ELECTRICITY USING WATT METRE
DIGITAL
ABSTRACT
Applications of technology in the field of telecommunications and information
technology are developing at this time. One of the applications in this field are currently
developing a monitoring system. Monitoring system is a system that can be used to
observe the data from a measuring tool by people wherever and whenever at the time.
At this final project, the monitoring system is utilizing the Internet to monitor the
amount of discharging household measured by wattmeter and can be accessed by
consumers as a client. System Monitoring on this final project is used to monitor power
usage in the household which is known from measuring instruments such as digital
wattmeter. The function of this digital watt metre is taking and collecting data per
minute which is consist of electric current that is used, household voltage and power
electricity. The laptop is used as a server that functions to retrieve data from the digital
wattmeter and stored in the database. The data from this measurement can be accessed
from database into the web at that time or real time and it will be shown as a curve
shape that consist of electric current curve, voltage household curve, and power
electricity curve. Thereby the client may monitor their using of power electricity in their
household with real time from the curve on the web and they can count amount of the
electricity energy per hour.
Keyword : Watt Meter digital, JSP,MySql,JDBC
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan
karunianya sehingga penulisan tugas akhir yang berjudul “Sistem Monitoring Daya
Listrik Dengan Menggunakan Wattmeter Digital Berbasis Web Aplikasi” terselesaikan
tepat pada waktunya. Penulisan tugas akhir ini dilakukan sebagai syarat untuk
menyelesaikan studi tingkat sarjana di Program Studi Fisika Institut Teknologi
Bandung.
Seringkali berbagai makalah serta laporan tugas akhir mengikutsertakan
halaman ini dengan rangkaian kata-kata yang tidak ada kaitannya dengan isi dari
makalah ini. Sebagai usaha untuk membuat pembaca mengerti dengan mudah mengenai
topik tugas akhir ini, penulis mempertimbangkan memberikan gambaran dasar, aplikas
dari sistem yang dibangun tersebut. Selain itu beberapa lampiran yang berhubungan
dengan isi turut disertakan
Penulisan tugas akhir ini dilakukan dalam kurun waktu satu tahun , diawali
dengan berbagai studi seperti studi literatur, pembangunan sistem mulai dari perangkat
keras dan juga perangkat lunak, maupun bimbingan langsung dengan dosen
pembimbing. Selain itu , penyelesaian tugas akhir ini tak lepas dari bantuan teman –
teman satu laboratorium , terutama laboratorium DSP yang telah memberikan ilmu dan
waktunya.
iv
Penghargaan setinggi-tingginya penulis sampaikan pada semua pihak yang telah
membantu baik secara moral maupun material. Karena tanpa ilmu, waktu dan bantuan
yang telah dicurahkan pada penulis , maka penulisan tugas akhir ini sulit untuk
diselesaikan . untuk melengkapi rasa terima kasih penulis, berikut ini penulis
samapaikan ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi – tingginya kepada :
• Bapak Dr. Suprijadi, M.Eng selaku dosen dan pembimbing yang berkenan
meluangkan waktu untuk membimbing dan mencurahkan perhatiannya kepada penulis
demi terselesaikannya penulisan tugas akhir ini.
• Kedua orang tua penulis, Bapak dan Ibu yang selalu memberikan dorongan penuh dan
bantuan kepada penulis untuk menyelesaikan penulisan tugas akhir ini, baik dalam
keadaan senang, susah, sehat maupun sakit.
• kakak – kakak alumni DSP seperti kak Sandy, kak atep, kak Aah yang telah banyak
membantu penulis.
• Teman-teman HIMAFI seperti Aline, Novita, Tiin, Adjenk, Indah, Osi, Ardita, Ely,
dan lainnya yang tidak bisa disebutkan satu persatu ,yang telah menjadi teman yang
selalu menyemangati penulis.
• Teman – teman Laboratorium DSP, Ely, Thomas Muliawan, Nurul Ikhsan yang sudah
menjadi teman bicara dan membantu penulis mengerjakan penulisan tugas akhir ini
• Teman-teman SMU seperti Waya, Muti, Lita, yang senantiasa mendengarkan curhatan
penulis selama mengrejakan Tugas Akhir ini.
• Semua teman laboratorium Instrumentasi dan Elektronika , Ihsan, Natal, Indra
Wahyuddin, Ibnu, Koko, Devi, Rahmat, dan lain – lain yang juga bersedia membantu
penulis.
v
• Program Studi Fisika yang merupakan tempat belajar bagi penulis selama penulis
menuntut ilmu disana .
• Semua pihak yang tidak disebutkan diatas, penulis mengucapkan terima kasih atas
bantuan dan dukungan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih jauh dari
sempurna. Untuk itu penulis dengan segala rasa teima kasih atas saran dan kritik yang
membangun untuk menyempurnakan dari tugas akhir ini. Akhir kata dengan segala
kerendahan hati , penulis mengharapkan penulisan tugas akhir ini bermanfaat bagi kita
semua.
.
Bandung, 28 September 2009
Penulis
vi
DAFTAR ISI
ABSTRAK i
ABSTRACK ii
KATA PENGANTAR iii
DAFTAR ISI vi
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR TABEL xii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Maksud dan Tujuan 2
1.3 Rumusan Masalah 2
1.4 Ruang Lingkup Kajian 3
1.5 Sistematika Penulisan 3
BAB II ARUS BOLAK BALIK (AC) 5
2.1 Frekuensi dan Periode Arus Bolak Balik (AC) 6
2.2 Pengukuran Besaran Listrik Arus dan Tegangan AC (Bolak Balik) 6
2.1.1 Arus dan Tegangan Bolak Balik 3 Phasa 7
2.1.2 Arus dan Tegangan Bolak Balik 1 Phasa 8
2.1.3 Nilai-Nilai dari Besaran Listrik Arus dan
Tegangan Bolak Balik (AC) 9
2.3 Tahanan dalam Rangkaian Arus Bolak Balik (AC) 12
2.3.1. Tahanan Induktif 12
2.3.2 Tahanan Kapasitif 15
vii
2.3.3 Tahanan Ohm 18
2.3.4 Hubungan Seri Tahanan Ohm dengan Gulungan Induksi 19
2.3.5 Hubungan Seri Tahanan Ohm dengan Kapasitor 21
2.4 Daya Listrik Arus Bolak Balik (AC) 22
2.4.1 Daya sesaat (Instantaneous Power) 22
2.4.2 Daya rata-rata (Average Power) 25
2.4.3 Daya Nyata (Apparent Power) dan Faktor Daya 27
2.5 Alat Ukur Arus dan Tegangan Bolak Balik (AC) 28
2.5.1 Alat ukur Arus atau Tegangan Bolak Balik (AC) 29
2.5.1 Alat Ukur Arus dan Tegangan Bolak Balik (AC) 30
BAB III SISTEM PENGUKURAN ARUS & TEGANGAN AC PADA WATTMETER
DIGITAL 34
3.1 Pengukuran Arus dan Tegangan AC dengan mikrokontroler 34
3.1.1 Blok diagram pengukuran Arus dan Tegangan AC dengan
mikrokontroler 34
3.1.2 Pembaca Tegangan dan Arus AC 35
3.2 Skematik Rangkaian Wattmeter Digital 38
3.2.1 Blok Mikrokontroler 39
3.2.2 RS 232 (Blok Serial) 41
BAB IV SISTEM MONITORING DAYA LISTRIK DENGAN MENGGUNAKAN
WATTMETER DIGITAL BERBASIS WEB APLIKASI 43
4.1 Desain system Monitoring Daya Listrik dengan
menggunakan Wattmeter Digital AC berbasis web aplikasi 43
viii
4.1.1 Blok diagram keseluruhan Sistem Monitoring 43
4.1.2 Proses Sistem Monitoring 48
4.2 Proses Sistem pembacaan Arus dan Tegangan AC
dari mikrokontroller ke Web Aplikasi 48
4.2.1 Diagram blok Pembacaan Arus dan Tegangan AC
di Web Aplikasi Java Server Page dan JDBC 48
4.2.2 Proses Pembacaan Arus dan Tegangan AC
di Web Aplikasi Java Server Page dan JDBC 48
BAB V HASIL UJI COBA SISTEM 52
5.1 Hasil Kalibrasi Sensor 52
5.2 Hasil Uji Coba Sistem Keseluruhan 55
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 72
6.1 Kesimpulan 71
6.2 Saran 72
DAFTAR PUSTAKA 73
LAMPIRAN 74
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Frekuensi Arus Bolak Balik (AC) 5
Gambar 2.2 Rangkaian Listrik 3 (tiga) Phasa dan Diagram Fasor 3 (tiga) Phasa 7
Gambar 2.3 kurva 9
Gambar 2.4 Arus Bolak Balik dengan beban Induktif (L) 13
Gambar 2.5 Beda sudut Phasa dengan beban Induktif (L) 15
Gambar 2.6 Arus bolak-balik dengan beban Kapasitif (C) 15
Gambar 2.7 Diagram fasor kapasitansi 17
Gambar 2.8 Beda sudut Phasa dengan beban Kapasitif (C) 18
Gambar 2.9 Arus Bolak Balik dengan beban tahanan murni (R) 19
Gambar 2.10 Rangkaian R 20
Gambar 2.11 Gambar Fasor 20
Gambar 2.12 Rangkaian R dan C 21
Gambar 2.13 diagram fasor Jxc 22
Gambar 2.14 Daya yang diserap R 24
Gambar 2.15 Elektrodinamis 29
Gambar 2.16 Ammeter 30
Gambar 2.17 Wattmeter Analog 31
Gambar 2.18 single phase 31
Gambar 2.19 kWhmeter Analog 33
Gambar 3.1 Diagram Blok Input dan Blok ADC 34
Gambar 3.2 rangkaian trafo tegangan dan trafo arus 35
Gambar 3.3 Rangkaian Trafo tegangan 37
Gambar 3.4 rangkaian trafo arus 37
2(sin )tω
x
Gambar 3.5 Toroid 38
Gambar 3.6 Skematik Rangkaian 38
Gambar 3.7 Diagram alir program 40
Gambar 3.8 Port DB 9 UART 0 dan UART 1 42
Gambar 3.9 IC MAX 232 42
Gambar 4.1 Blok diagram system 43
Gambar 4.2 diagram konteks system 44
Gambar 4.3 Contoh beban rumah 45
Gambar 4.4 contoh beban yang dipakai (lampu bohlam dan laptop) 46
Gambar 4.5 diagram system monitoring 46
Gambar 4.6 data flow diagram system monitoring 47
Gambar 4.7 diagram blok Pembacaan Arus dan Tegangan AC
di Web Aplikasi Java Server Page dan JDBC 48
Gambar 5.1 Rangkaian sederhana kalibrasi sensor 52
Gambar 5.2 Grafik Kalibrasi Sensor (V.ref 2.5 volt) 53
Gambar 5.3 Grafik Kalibrasi sensor (V dari PLN terhadap V input) 54
Gambar 5.4 Wattmeter digital 55
Gambar 5.5 Mengambil Data 55
Gambar 5.6 lampu bohlam 56
Gambar 5.7 Kurva Daya Pagi Hari 56
Gambar 5.8 Kurva Tegangan Pagi Hari 57
Gambar 5.9 Kurva Arus Pagi Hari 57
Gambar 5.10 Kurva Energi Pagi Hari 58
Gambar 5.11 Tampilan di web online reporting 58
xi
Gambar 5.12 laptop dan charging handphone 59
Gambar 5.13 Kurva Daya Siang Hari 60
Gambar 5.14 Kurva Arus Siang Hari 60
Gambar 5.15 Kurva Tegangan Siang Hari 61
Gambar 5.16 Kurva Energi Siang Hari 61
Gambar 5.17 Tampilan di web online reporting 62
Gambar 5.18 lampu TL dan televisi 63
Gambar 5.19 grafik daya terhadap waktu 63
Gambar 5.20 grafik tegangan terhadap 64
Gambar 5.21 grafik arus terhadap waktu 64
Gambar 5.22 Kurva Energi Malam Hari 65
Gambar 5.23 Tampilan di Web online reporting 65
Gambar 5.24 dispenser dan lampu bohlam 66
Gambar 5.25 grafik daya terhadap waktu 67
Gambar 5.26 grafik arus terhadap waktu 67
Gambar 5.27 grafik tegangan terhadap waktu 68
Gambar 5.28 kurva energy malam hari 68
Gambar 5.29 tampilan di web online reporting 69
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 5.1 hasil kalibrasi tegangan (2 volt) 52
Tabel 5.2 Data Pagi Hari 74
Tabel 5.3 Data Siang Hari 75
Tabel 5.4 Data malam hari (1) 77
Tabel 5.5 data malam hari (2) 78