SISTEM MONITORING POWER METER PORTABLE BERBASIS …
Transcript of SISTEM MONITORING POWER METER PORTABLE BERBASIS …
SISTEM MONITORING POWER METER PORTABLE
BERBASIS MODULE IOT (INTERNET OF THINGS) NODE MCU ESP8266
Vaisal Bahri Satrio Utomo
Jurusan Teknologi Listrik, Fakultas Vokasi, Universitas 17 Agustus Surabaya
Jl. Semolowaru No.45, Menur Pumpungan,
Sukolilo, Surabaya, Indonesia
ABSTRAK
Perkembangan sistem informasi dewasa ini begitu cepat, khususnya yang terkait dan didukung dengan
teknologi.Banyaknya penggunaan listrik untuk pemakaian di rumah tanpa pengontrolan dapat
menyebabkan pemborosan apabila tidak diperhatikan.Pada penggunaan listrik tidak memberikan
informasi tentang berapa besar daya listrik yang digunakan secara real-time.kWh meter hanya
memberikan jumlah daya kumulatif yang terpakai. Untuk mengatasi permasalahan tersebut
sistemmonitoring powermeter ini dirancang menggunakan modul IoT (internet of things) NodeMCU
ESP8266, database MySQL, dan bahasa pemrograman PHP. Metode yang digunakan dalam penelitian ini
terdiri dari 4 tahapan, yaitu: Pemilihan peralatan software dan hardware, Perancangan sistem, Pembuatan
program, dan Pengujian alat. Hasil dari penelitian ini adalah penggunaansistemyangdapat memonitoring
beban listrik menggunakan metodeIoT(internet of things) secara real-time.Tingkat akurasi pembacaan
sensor PZEM-004T-V3 sangat tinggi dengan nilai error sebesar 0,9 % jika dibandingkan dengan
menggunakan multimeter. Hasil rekapitulasi data didatabase MySQL lebih rapi, dan mudah ditata pada
tampilan website serta bisa dibuka kapanpun.
Kata kunci: Monitoring, NodeMCU ESP8266, Module PZEM-004T-V3, MySQL
ABSTRACT
The development of information systems today is so fast, specifically related and supported by
technology. Many uses of electricity for home use without control can cause canceled wastage. In the use
of electricity does not provide information about the amount of electrical power used in real-time. kWh
meters only provide the amount of cumulative power used. To overcome this problem, this monitoring
system uses the NodeMCU ESP8266 IoT (internet of things) module, MySQL database, and PHP
programming language. The method used in this study consists of 4 stages, namely: Selection of software
and hardware, system design, manufacturing program, and tool making. The results of this study are the
use of systems that can monitor electricity loads using the IoT (internet of things) method in real-time.
PZEM-004T-V3 sensor reading accuracy is very high with an error value of 0.9% when compared to
using a multimeter. The results of recapitulation of data in the MySQL database are neater, and easy to
set up on the website's display can also be opened at any time.
Keywords: Monitoring, NodeMCU ESP8266, Module PZEM-004T-V3, MySQL
1. Pendahuluan
Dalam perkembangan di bidang teknologi
saat ini terutama pada bidang elektronika sangat
memungkinkan untuk menciptakan suatu
peralatan sistem monitoring dan kontrol yang
bisa menunjang kinerja manusia lebih praktis dan
efisien pada kehidupan sehari-hari. Dengan
adanya sistem monitoring dan kontrol kinerja
pada suatu pekerjaan bisa lebih praktis dan
efisien tersebut, maka dengan adanya sistem
monitoring dan kontrol tersebut bisa mengurangi
angka Human error dan dapat menyelesaikan
suatu pekerjaan dengan cepat.
Salah satu sistem monitoring dan
kontrolyang banyak diminati ialah IoT (Internet
of Things). Internet of Things (IoT) adalah
konsep komputasi tentang objek sehari-hari yang
terhubung ke internet dan mampu
mengidentifikasi diri ke perangkat lain.
Menurut metode identifikasi RFID (Radio
Frequency Identification), istilah IoT tergolong
dalam metode komunikasi, meskipun IoT juga
dapat mencakup teknologi sensor lainnya,
teknologi nirkabel atau kode QR (Quick
Response).Koneksi Internet adalah hal yang luar
biasa, bisa memberi kita segala macam manfaat
yang sebelumnya mungkin sulit untuk didapat.
Adapun tantangan terbesar yang bisa menjadi
hambatan dalam mengkonfigurasi IoT adalah
bagaimana menyusun jaringan komunikasinya
sendiri. Mengapa itu menjadi sulit dan
problematik? Ini sebenarnya dikarenakan
jaringannya sangatlah kompleks. Selain itu, IoT
juga sesungguhnya sangat perlu suatu sistem
keamanan yang cukup ketat. Disamping masalah
tersebut, biaya pengembangan IoT yang mahal
juga sering menjadi penyebab kegagalannya.
Berdasalkan hal tersebut, maka dibuatlah
proyek akhir yang diberi judul “Sistem
Monitoring Power meter Portebel Berbasis
Modul IoT (Internet of Things) Node MCU
ESP8266”. Dengan sistem yang dibuat dapat
mengetahui beban daya listrik dan kontrol power
pada suatu sistem kelistrikan.[1]
2. Referensi Pustaka
2.1 NodeMCU ESP8266
NodeMCU merupakan papan
pengembangan produk Internet ofThings (IoT)
yang berbasiskan Firmware eLua dan y (SoC)
ESP8266-12E. ESP8266 sendiri merupakan chip
WiFi dengan protocol stack TCP/IP yang
lengkap.
NodeMCU dapat dianalogikan sebagai
board arduino-nya ESP8266. Program ESP8266
sedikit susah karena diperlukan beberapa Teknik
wiring serta tambahan modul USB to serial untuk
mengunduh program.Namun NodeMCU telah
me-package ESP8266 ke dalam sebuah board
yang kompak dengan berbagai fitur layaknya
mikrokontroler kapabilitas akses terhadap Wifi
juga chip komunikasi USB to serial. [2]
Gambar 1. NodeMCU ESP826 dan Skema Pin
2.2 Arduino IDE
IDE adalah kependekan dari Integrated
Developtment Enviroenment, atau secara bahasa
mudahnya merupakan lingkungan terintegrasi
yang digunakan untuk melakukan
pengembangan.
Arduino IDE dibuat dari bahasa
pemrograman JAVA. Arduino IDE juga
dilengkapi dengan library C/C++ yang biasa
disebut wiring yang membuat operasi input dan
output menjadi lebih mudah. Arduino IDE ini
dikembangkan dari software processing yang
dirombak menjadi Arduino IDE khusus untuk
pemrograman dengan Arduino.
Pada Software Arduino IDE, terdapat
semacam message box berwarna hitam yang
berfungsi menampilkan status, seperti
pesan error, compile, dan upload program. Di
bagian bawah paling kanan Sotware Arduino
IDE, menunjukan board yang terkonfigurasi
beserta COM Ports yang digunakan.
Gambar 2. Interface Arduino IDE
Program yang ditulis dengan menggunaan
Arduino Software (IDE) disebut sebagai sketch.
Sketch ditulis dalam suatu editor teks dan
disimpan dalam file dengan ekstensi .ino. Teks
editor pada Arduino Software memiliki fitur”
seperti cutting/paste dan searching.
2.3 My SQL Database
MySQL adalah sebuah database
management system (manajemen basis data)
menggunakan perintah dasar SQL (Structured
Query Language) yang cukup terkenal. Database
management system (DBMS) MySQL multi
pengguna dan multi alur ini sudah dipakai lebih
dari 6 juta pengguna di seluruh dunia.
SQL sendiri merupakan suatu bahasa yang
dipakai di dalam pengambilan data pada
relational database atau database yang
terstruktur.Jadi MySQL adalah database
management system yang menggunakan bahasa
SQL sebagai bahasa penghubung antara
perangkat lunak aplikasi dengan database server.
Gambar 3. Logo MySQL Database
MySQL adalah DBMS yang open source
dengan dua bentuk lisensi, yaitu Free Software
(perangkat lunak bebas) dan Shareware
(perangkat lunak yang penggunaannya terbatas).
Jadi MySQL adalah database server yang gratis
dengan lisensi GNU General Public License
(GPL) sehingga dapat Anda pakai untuk
keperluan pribadi atau komersil tanpa harus
membayar lisensi yang ada.
Seperti yang sudah disinggung di atas,
MySQL masuk ke dalam jenis RDBMS
(Relational Database Management System).
Maka dari itu, istilah semacam baris, kolom,
tabel, dipakai pada MySQL. Contohnya di dalam
MySQL sebuah database terdapat satu atau
beberapa tabel.
3. Rancang Bangun
3.1 Konfigurasi Sistem
Dalam penggunakan modul IoT (Internet
of Things) NodeMCU ESP82666 dengan sensor
daya yang berfungsi untuk mendeteksi dan
mengetahui arus listrik dan tengangan yang ada
pada beban tersebur. Dengan menggunakan
modul IoT (Internet of Things) NodeMCU
ESP8266 hasil dari pembacaan dari sensor daya
tersebut dapat diupload datanya secara online.[3]
Beban listrik adalah segala sesuatu yang
ditanggung oleh pembangkit listrik atau bisa
disebut segala sesuatu yang membutuhkan
tenaga/daya listrik. Dalam kehidupan sehari-hari
contoh beban listrik adalah setrika, lampu listrik,
televisi, dan kompor listrik
Daya pada arus bolak-balik atau
alternating current (AC) ada 3 macam yaitu daya
aktif, daya reaktif dan daya nyata.
1. Daya aktif
Daya aktif digunakan secara umum oleh
konsumen.Daya aktif inilah yang biasanya dapat
dikonversikan dalam bentuk kerja.Satuan daya
aktif dinyatakan dalam watt. Daya aktif (real
power) , didapat dari persamaan.
P = V.I.cos Ө [kW] (1)
2. Daya reaktif
Daya reaktif adalah jumlah daya yang
diperlukan untuk pembentukan medan magnet.
dari pembentukan medan magnet. Maka akan
terbentuk fluks magnet. Satuan daya reaktif
dinyatakan dalam VAr. Daya reaktif (reactive
power), didapat dari persamaan:
Q =V.I.sin Ө[kVA] (2)
3. Daya nyata
Daya nyata adalah penjumlahan geometris
dari daya aktif dan daya reaktif.Daya nyata
merupakan daya yang diproduksi oleh
perusahaan sumber listrik untuk diditribusikan ke
konsumen, Satuan daya nyata ini dinyatakan
dalam VA. Daya nyata (apparent power),di dapat
dari persamaan:
S =V.I [kVA] (3)
Dengan :
P : Daya Aktif [kW]
Q : Daya Reaktif [kVA]
S : Daya Nyata [kVA]
I : Arus [Ampere]
V : Tegangan [Volt]
Benda penghantar dikatakan mematuhi
hukum Ohm apabila nilai resistansinya tidak
bergantung terhadap besar dan polaritas beda
potensial yang dikenakan kepadanya.
Ada dua jenis beban listrik berdasarkan
sumbernya.
Beban listrik tegangan searah , pada tegangan
searah, semua beban adalah resistif ( tidak ada
pergeseran fase atau sudut ) maka rumus yang
digunakan adalah rumus pada hukum ohm.
Beban listrik tegangan bolak-balik.
3.2 Perencanaan Perangkat Lunak
Salah satu implementasi dari proyek
akhir ini adalah pemrograman yang berupa angka
dan data dari program Arduino yang tersimpan
pada modul IoT (Internet of Things) NodeMCU
ESP8266.
Gambar 3. Diagram Alur Mengolah Data
3.3 Peracangan Sistem
3.3.1 Tahapan Pertama
Tahapan pertama pemilihan peralatan
software dan hardware, pada tahapan ini yang
perlu di perhatikan yaitu apa saja perangkat lunk
dan perangkat keras yang akan digunakan untuk
pembuatan rancang bangun alat pendeteksi beban
listrik, mulai dari power supply regulator, oled
LCD untuk menampilkan hasil dari pengukuran
beban yang akan diukur, dengan proses
mengunakan NodeMCU ESP8266 dan yang
terakhir sebagai alat input mengunakan sensor
arus.
Gambar 4. Skema Pengolahan Data
3.3.2 Tahapan kedua
Pada tahap ini menjelaskan tentang
perancangan sistem pada aplikasinya harus
berdasarkan referensi dalam bentuk artikel,
Jurnal, Makalah, sebagai penunjang untuk
menyempurnakan sistem yang kan dibuat
nantinya, serta sebagai referensi yang menunjang
pada tahap penelitian dalam mengaplikasikan
metode hasil rancangan tersebut pada alat yang
akan dibuat.
Tahapan kedua perancangan sistem atau
desain, hal pertama yang harus diperhatikan
adalah pada saat penggabungan alat NodeMCU
ESP8266. Dengan hal tersebut pada saat
pengerjaan alat ini perlu ada perencanaan wiring
yang benar, sehingga untuk menghindari adanya
error pada saat testcom nantinya dan untuk
menghindari kerusakan komponen. Dan berikut
wiring yang dibuat untuk menunjang dan sebagai
acuan pada saat pengerjaan.
Dalam pengerjaaanya, tugas akhir ini
perlu adanya sebuah perancangn dengan
memperhatikan estetika pengerjaan wiring dan
tata letak komponen yang bertujuan sebagai
acuan dalam pengerjaan apakah sesuai dengan
yang diinginkan atau tidak. Dan berikut layout
komponen.
Gambar 4. Layout Komponen
3.3.3 Tahapan ketiga Tahapan ketiga Pembuatan Program,
dimulai dari memprogram NodeMCU ESP8266
atau menyatukan NodeMCU ESP8266 dengan
laptop, kemudian NodeMCU ESP8266 di
sambungkan dengan input berupa sensor arus
untuk mengukur arus, sebelum dapat diukur alat
tersebut diprogram dengan software Arduino
IDE. [5]
3.3.4 Tahapan keempat
Tahapan keempat pengujian alat, setelah
selesai merancang dan memprogram alat
NodeMCU ESP8266 dengan sensor daya, setelah
pengukuran arus berhasil, kemudian hasil dari
pengukuran akan akan dikirim ke database untuk
menampilkan di domain website dan sebagai
record data.[6]
4. Data Dan Analisa
Pengujian alat dilakukan untuk dapat
mengetahui hasilperancangan dan pembuatan
alat. Penguraikan tentang bagaimana cara untuk
melakukan pengujian sesuai dengan hasil yang
diharapkan.
Selain itu tujuan dari pengujian alat
dimaksudkan untuk menguji semua
hardware/perangkat kerasdan software/perangkat
lunak yang dibuat apakah sudah sesuai dengan
yang diharapkan.
4.1 Pengujian Hardware Pengujian dilakukan dengan cara
menghubungkan beban peralatan listrik yang
akan di monitoring melalui stop kontak 220V
yang telah disediakan. Adapun sifat beban dari
peralatan listrik yang akan diukur bersifat resistif,
induktif dan kapasitif.
Pertama pengujian hardware dalam
kondisi tanpa beban pada alat bahwa hasil
pengujian ketika alat tidak diberi beban maka alat
tidak membaca besaran arus dan daya
dikarenakan tidak ada beban yang terpasang pada
hardware. Dan berikut hasilnya.
Gambar 5. Pengujian Tanpa Beban
Dari hasil dari pembacaan sensor PZEM-
004T dapat dihitung untuk menganalisa besaran
arus sebagai berikut.
P = V.I.cos Ө (4.1)
(4.2)
0,0017 Ampere
Dari hasil dari perhitungan diatas didapat
arus sebesar 0,0017 ampere diperoleh dari
pembacaan sensor PZEM-004T dapat
disimpulkan dengan tabel data sebagai berikut.
Tabel 1. Tabel Pengukuran Tanpa Beban
Beban
Data Terpasang
Arus
(A)
Tegangan
(V)
Daya
(W)
Tanpa
Beban 0,00 233,5 0,4
Berdasarkan tabel diatas ditunjukkan,
bahwa hasil pengkondisian tanpa beban induktif
berupa pemberian sumber tegangan PLN,
tampilan pada layar oled menunjukkan besar
arus, tegangan, dan daya yang digunakan pada
saat tanpa beban.
Untuk pengujian hardware kedua
menggunakan beban berupa kipas angin dalam
kondisi ON pada beban yang terpasang pada
hardware untuk mengetahui akurasi pada beban
induktif. Pada pengujian dengan beban lebih
ditekankan pada perhitungan arus dan daya
terpakai.
Gambar 6. Pengujian Terhadap Beban Induktif
Dari hasil pembacaan sensor PZEM-
004T dapat dihitung untuk menganalisa besaran
daya sebagai berikut.
P=V.I.cos Ө (4)
P=232,5.0,4.0,95
P=88,35 Watt
Sebagai bahan perbandingan perlu untuk
menhitung hasil dari pembacaan multimeter
untuk menganalisa besaran daya sebagai berikut.
P=V.I.cos Ө (5)
P=233,5.0,35.0,95
P=78,50Watt
Dari hasil dari perhitungan diatas dapat
disimpulkan dengan tabel data sebagai berikut.
Tabel 2. Tabel Pengukuran Terhadap Beban
Berdasarkan tabel diatas ditunjukkan,
bahwa hasil pengkondisian dengan
bebaninduktif dan berupa pemberian sumber
tegangan PLN menghasilkan perbedaan daya
sebesar 10,2 Watt. Dan bisa diambil data
presentse akurasi sebesar 90,5% dari hasil
perbandingan tersebut.
4.2 Pengujian Software
Pada pengujiam ini dijelaskan hasil dari
pembacaan hardware untuk diakses oleh
software dalam bentuk tampilan.Tahap ini
terdapat beberapa pengujian diantara lain sebagai
berikut :
A. Pengujian Komunikasi Data
Pengujian komunikasi dilakukan untuk
dapat mengetahui status komunikasi antara
perangkat keras dengan perangkat lunak.
Pengujian ini dilakukan dengan cara melalui
komunikasi wireless dengan cara Nodemcu
ESP8266 pengirim data ke data menggunakan
ping IP dan adddresseble URL dan didapat data
sebagai berikut.
Gambar 7. Input Data Ke Database
Data Pengukuran Nilai
Selisih Akurasi Arus
(A)
Tegangan
(V)
Daya
(W)
0,00 236 0,00 2,5 98,9% Beban
Data Terpasang
Arus
(A)
Tegangan
(V)
Daya
(W)
Beban
Kipas
Angin
0,40 232,5 88,35
B. Pengujian Interface Data
Pengujian interface data dilakukan untuk
dapat mengetahui status komunikasi antara
database dengan tampilan dashboard website.
Pada tampilan website diawali dengan validasi
user.
Gambar 8. Halaman Validasi User
Gambar 9. Halaman Validasi User Bila Data
User Tidak Sesuai
Berdasarkan gambar diatas tampilan
login mempunyai fungsi untuk pengamanan pada
saat validasi user/pengguna, supaya tidak disalah
gunakan nantinya.Tampilan halaman ini
mempunyai latar belakang putih.Halaman ini
berisi username, dan password. Apabila
username, dan password yang dimasukkan sesuai
dengan user maka akan masuk pada halaman
template dashboard sebagai berikut.
Gambar 10. Halaman Dashboard
Berdasarkan gambar diatas halaman data
hasil dari hardware sudah dapat ditampilan pada
halaman dashboard. Pada halaman ini terdapat
beberapa panel pengukuran seperti panel
tegangan, arus , daya dan energi.
Selain beberapa panel diatas, pada
tampilan dashboard terdapat menu seperti report
dan tabel data, pada menu report terdapat laporan
data pengguna terdapat pengunaan listrik, disini
penulis membuat 3 laporan data dengan sub
laporan data terakhir pemakaian hari, minggu ini
dan bulan ini.
Pada menu tabel pengguna yang
berfungsi untuk menampilkan 10 data terbaru
dari penggunaan daya listrik pengguna.
Gambar 11. Halaman Menu Report
Berdasarkan gambar diatas menampilan
tabel penggunaan hari ini dengan limit data yang
ditampilkan sebanyak 3 data terakhir. Dan
dibawah ini tampilan dari menu tabel yang
menampilakn 10 data terakhir .
Gambar 12. Halaman Menu Table
Selain beberapa panel diatas, pada
tampilan dashboard terdapat menu seperti
optimation, pada menu ini terdapat set value
terhadap tegangan dan arus sebagai proteksi dari
rangkaian sistem kelistrikan bisa terjadi over
voltage dan over current. Dan tampilan
interfacenya bisa dilihat dibawah ini.
Gambar 13. Halaman Menu Optimation
Setelah beberapa tampilan interface di
server local berjalan sesuai dengan apa yang
diingikan pada tahapan berikutnya adalah
mengupload script keserver hosting online.
Gambar 14. Halaman Mobile Menu Dashboard
Dan Tabel
Gambar 15. Halaman Mobile Menu Report Dan
Optimation
Dan setelah diupload bisa dilihat pada
gambar diatas, disini lebih menekankan pada
tampilan mobile/smartphone dikarenakan pada
tampilan PC (personal computer) sama dengan
pada saat menggunakan server hosting offline.
5. Kesimpulan Dan Saran
5.1 Kesimpulan
Setelah analisa dan pengujian yang sudah
dilakukan sebelumnya, maka dapat diambil
kesimpulan sebagai berikut :
1. Perancangan dan pembuatan sistem
monitoring ini dilengkapi dengan modul
PZEM-004T-V3 dengan nilai error
pembacaan sebesar 0.9% menurut dari hasil
pengujian yang sudah dilakukan.
2. Sistem monitoring ini dirancang dengan
sinkronisasi antara hardware dan software
untuk pembacaan listrik 1 phasedengan arus
beban yang digunakan maksimal sebesar 10
ampere.
3. Rancang bangun dari sistem monitoring
dibangun dengan piranti utama modul IoT
(Internet of Things) NodeMCU ESP8266 dan
koneksi database MySQL sebagai sistem
pengolahan data.Dari hasil pengujian
terdapat perbedaan arus sebesar 0.05 ampere
dari pembacaan multimeter.
4. Sistem monitoring memiliki prinsip kerja
mengolah data hasil dari pembacaan modul
PZEM-004T-V3 pada tampilan website
secara real-time dengan report tabel 10 data
terbaru.
5.2 Saran
Alat yang dibuat ini jauh dari
kesempurnaan, maka saran penulis untuk
pengembangan selanjutnya yaitu :
1. Dapat dikembangkan lagi dengan
menambahkan fitur-fitur yang dibutuhkan
seperti report penggunaan daya bulanan
beserta harga pemakaian.
2. Perlunya adanya tampilan chart interactive
untuk mengetahui grafik data power secara
lebih realtime.
3. Sistem keamanan pada aplikasi ini dapat
dikembangkan lagi agar penyalahgunaan
dapat diminimalisir.
Daftar Pustaka
[1] M. S. Budiawan, "Sistem Pengendali
Beban Arus Listrik," Fakultas Sains dan
Teknologi UIN Alauddin Makassar,
Makassar, 2017.
[2] Espressif, 2016. ESP8266EX Datasheet.
[3] Madakam, S., Ramaswami, R. and
Tripathi, S. 2015. Journal of Computer and
Communications. Internet of Things (IoT):
A literature review
[4] Hidayat Nur Isnianto dan Esti
Puspitaningrum, 2018, “Monitoring
Tegangan, Arus Dan Daya Secara
Realtime Untuk Perbaikan Faktor Daya
Secara Otomatis Pada jaringan Listrik
Satu Fase Berbasis Arduino”. Departemen
Teknik Elektro dan Informatika Sekolah
Vokasi UGM.
[5] Tirangga Ansori1, I Made Ari Nrartha ,
dan A Sjamsjiar Rachman 2018,
“Rancangan Energi Meter Dan Sistem
Monitoring Berbasis NODEMCU ESP8266
“
[6] I. Dinata and W. Sunanda, "Implementasi
Wereles Monitoring Energi Listrik
Berbasis Web Database," Jurnal Nasional
Teknik Elektro Volum
[7] I Gusti Putu Mastawan Eka Putra , Ida Ayu
Dwi Giriantari, Lie Jasa, 2017,
“Monitoring Menggunaan Daya Listrik
Sebagai Implementasi Internet of Things
Berbasis Wireless Sensor
Network”.Teknologi Elektro Unud.