## PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PROTOTIPE KWH-METER DIGITAL 1 FASE BERBASIS
MICROCONTROLLER AVR ATMEGA 32
Jumrianto 1) , Moh Toni Prasetyo 2)
1) 2) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Semarang Jl. Kasipah no 10 -12 Semarang – Indonesia e-mail : jumrianto_almalaya@yahoo.co.id

## ABSTRAK
Kwh-Meter  adalah  Alat  Penghitung  Pemakaian  Energi  Listrik  dalam  satuan    Kilowat  jam. Secara  umum  yang  digunakan  untuk  Rumah  Tangga  adalah  Kwh-Meter  Listrik  Analog  dengan ketelitian kelas 2. Secara bertahap, pemerintah dalam hal ini Perusahaan Milik Negara (PLN) akan bermigrasi  ke  Kwh-Meter  Digital  secara  keseluruhan,  karena  Kwh-Meter  Listrik  Digital  lebih  teliti dan lebih akurat dalam pembacaannya.
Prototipe  Kwh-Meter  Digital  sebagai  Penghitung  Energi  Listrik    yang  dihubungkan  dengan Analog  to  Digital  Converter  (ADC)  dari  Microcontroller    ATMega  32.  Program  yang  dibuat  dapat mendeteksi  besarnya  energi  yang  digunakan  oleh  beban.  Ditampilkan  pada  LCD  (Liquid  Crystal Display)  berupa  jumlah  energi  sesuai  dengan  perubahan  waktu.  Pencuplikan  data-data  dilakukan dengan prinsip  Sample and Hold, adalah suatu proses pencuplikan gelombang dengan selang waktu tertentu (tn). Data-data yang telah dicuplik diolah dengan Program Bascom AVR.
Hasil  Perancangan  Software  untuk  menghitung  energi  listrik  dapat  dilihat  pada    Hardware LCD    20  Karakter  4  Baris.  Penghitungan  Energi  listrik  dilakukan  secara  otomatis  oleh  Software. Program  aplikasi  ini  mengolah  sinyal-sinyal  yang  telah  dideteksi  oleh  Microcontroller  menjadi angka-angka yang akan ditampilkan,  dapat dilihat langsung berupa parameter yang diukur. Energi Listrik ditampilkan dalam satuan Watt Menit.
Alat    ini  dapat  menjadi  perantara  (interface)  tegangan  PLN  220  Volt  dan  microcontroller melalui  sensor-sensor.  Apabila  terjadi  perubahan  pada  sensor-sensor  maka  microcontroller  akan mendeteksi  perubahan  tersebut.  Ini  membuktikan  besaran-besaran  listrik  dapat  dihitung  dengan menggunakan metode Pencuplikan Data (Sample and Hold).
Keywords: Kwh-Meter Digital, Energi Listrik, Microcontroller ATMega 32, Sample and Hold

## 1.  P ENDAHULUAN

## Latar Belakang Masalah
Energi  listrik  merupakan  kebutuhan yang  bisa  disejajarkan  dengan  kebutuhan pokok.  Energi  listrik  telah  merambah hampir  seluruh  roda  kehidupan  manusia. Dunia  usaha,  dunia  industri,  institusi pendidikan  dan    rumah  tangga  merupakan pemakai  utama  energi  listrik.  Tanpa  energi listrik, proses produksi di pabrik tidak dapat
berjalan.  Dunia  usaha  dan  dunia    industri serta perkantoran  akan kewalahan.
Ketepatan    pembacaan  Kwh-Meter analog    merupakan  permasalahan  yang belum  dapat  terpecahkan  sampai  saat  ini. Konsumen  selalu  merasa  dirugikan  dengan ketidakcocokan  antara  data  yang  tertera pada Kwh-Meter dengan data pada rekening listrik yang harus dibayar.  Hal ini tentu  saja  akan  merugikan  kedua  belah
pihak.  Pihak  Perusahaan  Listrik  Negara dirugikan  dengan  jatuhnya  kepercayaan pelanggan    karena  dianggap  tidak  mampu membenahi system manajemennya.
Sedangkan  pihak    pelanggan  dirugikan dengan  jumlah  pembayaran  yang  tidak sesuai  dengan  sebenarnya.  (Jumrianto, 2003)
Masalah  utama  pada  sistem  Watt Meter  ini  adalah  bagaimana  menentukan nilai  arus  dan  tegangan  yang  dihubungkan ke  beban  dengan  daya  yang  bervariasi  dan dalam jumlah yang sulit terkontrol/termonitor  dengan  baik.  Dengan beban  yang  bersifat  variable  maka  akan menimbulkan  nilai  arus  yang  bervariasi pula (Moh Toni Prasetyo, 2010). Selanjutnya  bagaimana  menampilkan  nilai keluaran dengan hardware yang efisien dan tidak  terlalu  banyak  sehingga  mengurangi kompleksitas rangkaian pada system. Masalah terakhir adalah bagaimana melakukan  kalibrasi  alat  dengan  tepat.
(Setiono, Suharto : 2009) Kemajuan teknologi system
Microcontroller
memungkinkan
terciptanya    suatu  alat  ( interface )  yang dapat menerjemahkan besaran-besaran listrik yang diterimanya, menjadi data yang dapat diolah dan ditampilkan sesuai dengan keinginan Programmer menggunakan perangkat  lunaknya,  baik  tampil  langsung
di  komputer  PC,  laptop  maupun  melalui LCD  ( Liquid  Crystal  Display ), dot  matrik , dan lain-lain. (Jumrianto : 2003)
Menyadari fakta dan fenomena diatas,  ketepatan  pembacaan  Kwh-meter sebenarnya  dapat  ditingkatkan  dengan menggunakan  teknik-teknik  digital  dan komunikasi  data  menggunakan  system computer  Rea  (Rea  Gusti,  2013)  .  Oleh karena  itu  pada  tahap  awal  akan  dirancang dan dibuat Kwh-meter dengan menggunakan teknik-teknik digital berbasis Microcontroller ATMega 32
Tujuan Pembuatan alat ini adalah :
1. Untuk membuktikan bahwa Microcontroller  dan  Software  dapat digunakan  sebagai  perantara  system Arus  kuat  dan  Arus  lemah  melalui sensor-sensor yang digunakan.
2. Untuk mengaplikasikan cara menghitung besaran-besaran listrik melalui  pencuplikan  data,  mengambil dari  sensor  tegangan  dan  sensor  arus dengan  prinsip Sample and Hold mengalikan  dengan  faktor  daya  dan diolah  dengan  Microcontroller  ATMega 32    kemudian  ditampilkan  pada  LCD ( Liquid  Crystal  Display )  dalam  jumlah energi  sesuai  waktu  yang  digunakan oleh beban.

## 2. L ANDASAN T EORI
Kwh-Meter Listrik Analog
Kwh-Meter  listrik  adalah  suatu  alat pencatat  pemakaian  daya  listrik.  Jumlah pemakaian  daya  listrik  dapat  dilihat  dari angka yang tertera pada Kwh-Meter dengan perantara kepingan aluminium yang berputar.

## Prinsip Kerja Kwh-Meter
Dalam  alat  ukur  energi,  kumparan- kumparan  arus  dan  tegangan  merupakan suatu  belitan  pada  dua  buah  magnet. Kumparan  arus  akan  membangkitkan flux magnet  dengan  nilai  berbanding  lurus dengan  besar  arus.  Terjadinya  perputaran dari  piringan  aluminium  karena  interaksi dari  kedua  medan  magnet  ini.  Kemudian putaran  piringan  di  transfer  pada  roda- roda   pencatat.  Pada  transfer  mati  nilai putaran  keping  Aluminium  ke  roda-roda pencatat dilakukan kalibrasi untuk memperoleh  nilai  energi  terukur  dalam besaran Kwh ( Kilowatt hours )
Gambar  2.1. Prinsip Kerja Kwh-Meter listrik analog dan Pencatatan  (Sholeh,
Bambang :1997)
Kelemahan Kwh-Meter Analog
Dari  sisi  ketelitian,  ada  beberapa kelemahan  Kwh-Meter  analog,  antara  lain sebagai berikut :
1. Pada  saat  arus  beban  mengalir  pada kumparan,  arus  akan  menimbulkan flux magnet   φ 1 ,  sedangkan  pada  kumparan tegangan  terjadi  perbedaan  fase antara arus dan  tegangan  sebear  90 0 ,  hal  ini  karena kumparan  tegangan  bersifat  induktor.  Arus yang  melalui  kumparan  tegangan  akan menimbulkan flux magnet  φ 2 yang  berbeda fase  90 0 dengan  φ 1 .  Namun flux magnetik akan  membangkitkan  arus Eddy pada piringan  yang  akan  menghasilkan  gaya yang melawan arah putaran piringan. 2. Pada saat beban berat φ 1 akan bertambah besar, pertambahan ini mengakibatkan arus pusar  ( eddy  current )  pada  kepingan. Aluminium  juga  bertambah  besar,  sedang arus eddy ini  menimbulkan  momen  lawan pada keping Aluminium, dan akan menghambat  putaran  keping   Aluminium. Untuk  mengatasinya  pada  kumparan  arus dipasang  shunt  magnetis  dimana  pada  saat beban  penuh  /  berat flux tidak  sepenuhnya dapat  menimbulkan  momen  lawan.  Pada kenyataanya  beda  fase  antara  φ 1 dan  φ 2 tidak  bisa  betul-betul  90°,  karena  adanya kerugian  inti  dan  tekanan  pada  kumparan tegangan.  Untuk  mengatasi  ini  caranya adalah dengan memasang kumparan
penyesuai fase pada inti kumparan tegangan.

## 3. M ETODE P ENELITIAN

## DESAIN DAN PERANCANGAN
Bahan-Bahan Untuk Perangkat Keras
Bahan  dan  komponen  elektronika yang digunakan dalam proyek ini adalah :
1. Sensor  Tegangan  Trafo Step  Down 220V/3V
2. Sensor Arus Trafo Arus 4A/5V
3. Trafo Catu Daya 220V/5V
4. IC LM324 sebagai Komparator
5. IC TTL 7486 sebagai Ex-Or
6. IC Microcontroller ATMega 32
7. LCD  (Liquid  Crystal  Display) 20

## Karakter 4 Baris
8. PCB (Printed Circuit Board) Polos dan PCB yang sudah dibor
9. IC Regulator 7805
10. Dioda Bridge penyearah
11. Dioda
12. Resistor
13. Kapasitor
14. LED
15. Amplas halus
16. Kabel-Kabel jumper
17. Timah solder dan Tenol
18. Ferry Chlorida (Fe Cl 3 )
19. Connector-Connector untuk Jumper

## 20. Saklar-Saklar untuk ON-OFF
Bahan-Bahan Untuk Perangkat Lunak Softcopy atau  perangkat  lunak  yang diperlukan  dalam  pemrograman  ini  adalah sebagai berikut :
1. Bascom AVR

## 2. Windows 7 atau Windows XP
Alat  yang  digunakan  untuk  Pembuatan Perangkat Keras
Peralatan  yang  diperlukan  dalam merancang  Perangat  Keras  dalam  Tugas Akhir ini antara lain adalah :
1. Multimeter  Lengkap  (minimal  untuk mengukur Ohm, Amper & Volt)
2. Osiloskop
3. Peralatan pendukung
Alat  yang  digunakan  untuk  Pembuatan Perangkat Lunak
1. Komputer PC atau Laptop yang mendukung  diinstalnya Software Bahasa Pemrograman Bascom AVR
2. Rangkaian Downloader atau kabel data
3. Ms. Visio , Program untuk menggambar bebas  karena  lebih  mudah  jika  ingin copy paste ke Ms. Word
4. Software Multisim untuk melihat simulasi  per  blok  rangkaian  apakah rangkaian  yang  dibuat  bekerja  atau tidak.  Jika sudah bekerja maka
dilanjutkan  menggambar  di Software Eagle .
5. Software Eagle , Program untuk
Menggambar  Rangkaian  elektronik lengkap dan Pembuatan PCB Layout.
Tahapan Pembuatan & Pengujian Perangkat Keras Tahapan Pembuatan Perangkat
Keras  dalam  proyek    ini  adalah  sebagai berikut :
1. Pengumpulan alat dan bahan, berkaitan dengan Software maupun Hardware yang  diperlukan  untuk  Pembuatan proyek.
2. Pengujian rangkaian catu daya, apakah Output sudah  sesuai  dengan  yang dibutuhkan oleh rangkaian atau belum.
3. Pengujian  rangkaian  sensor  tegangan, apakah terdapat perubahan linear antara tegangan  input  dan Output ,  jika tegangan  input  turun,  apakah  tegangan Output juga turun, dan sebaliknya. Jika perubahan sudah linear maka rangkaian sensor  tegangan  sudah  bekerja  sesuai harapan.
4. Pengujian rangkaian sensor arus,
apakah  sudah  seimbang  antara  arus yang melewati sensor dengan tegangan yang  dikeluarkan  oleh  sensor  untuk diumpankan  kepada ADC .  Jika  belum, maka  perlu  ditambahkan  Penguat  lagi, jika  sudah  memenuhi  keinginan  maka
rangkaian  siap  untuk  digambar  di Program Eagle .
5. Pengujian  rangkaian  pendeteksi  faktor daya,  perlu  dipastikan  apakah  sudah mengeluarkan  gelombang  sinus  yang dikonversi  menjadi    gelombang  kotak untuk ditentukan sudut cosinus nya jika sudah  OK,  maka  siap  diumpankan  ke rangkaian  Ex-Or  untuk  mendeteksi gelombang    antara  2  sensor  tersebut saat melintasi titik Nol.
6. Pengujian  rangkaian Microcontroller , perlu ditentukan apakah Microcontroller kita  inginkan  bekerja secara  terus  menerus  mengambil  data dari  sensor  ( Free  Running  Mode) atau bekerja  hanya    sesaat  sesuai  perintah dari Programmer .
7. Pembuatan gambar lengkap pada
8. program Eagle , Jika pengujian rangkaian perblok sudah selesai dilakukan dengan hasil sesuai harapan.
9. Konversi  ke  PCB Layout ,  melalui program Eagle kita  bisa  langsung meng- compile gambar  rangkaian  ke PCB Layout.
10. Print  PCB layout pada  kertas  biasa, setelah  rangkaian  dikompile  ke  PCB Layout maka di Print pada kertas biasa dengan cara print terbalik.
11. Photocopy  PCB Layout ke  kertas plastik  bening,  perlu  dilakukan  photo copy untuk bisa dipanaskan pada PCB.
12. Konversi  gambar  ke  papan  PCB, dengan cara menempelkan layout yang ada  pada  kertas  plastik  bening  yang sudah diphotocopy kemudian dipanaskan  dengan  cara  disetrika secara  perlahan-lahan  sampai  gambar yang  ada  pada  kertas  plastik  bening, menempel semua pada papan PCB.
13. Melarutkan  PCB  dalam  larutan Ferry Chlorida , merendam papan PCB dalam larutan dengan perbandingan 1:3 antara
FeCl dan air.
14. Pengeboran  lubang  kaki  komponen pada  PCB,  lakukan  pengeboran  sesuai dengan titik-titik penempatan komponen pada PCB.
15. Pemberian tinner pada PCB yang sudah dibor  untuk  menghilangkan  kotoran- kotoran yang tertinggal.
16. Pemberian  getah  damar  ( gondorukem ) pada PCB agar tidak mudah terkelupas saat  disolder  berulang-ulang  dengan suhu  tinggi  (Jika  ada  kemungkinan spare part disloder ulang beberapa kali.
17. Tahap  pengetesan  berfungsi  atau  tidak semua komponen yang sudah disolder.
18. Menentukan Port mana  yang  akan digunakan  sebagai  masukan  atau  input
bagi  sensor  tegangan,  sensor  arus  dan pendeteksi faktor daya.
19. Menentukan  kaki-kaki Microcontroller yang  mana  sebagai  input  dan  sebagai Output .
20. Port A  digunakan  sebagai  input  untuk mendeteksi  arus  dan  tegangan  dari sensor,  dikarenakan port A  dapat berfungsi  sebagai  Input  Analog to Digital  Converter ( ADC )  internal  10 bit,  sedangkan  sebagian  kaki  yang  lain dari port A  akan  dipakai  untuk LCD (Liquid Crystal Display) jika diperlukan.
21. Port B  akan  digunakan  sebagai  input untuk  mendeteksi  beda  Fase,  karena fasilitas timer/counter nya dapat digunakan  untuk  menentukan  sudut Fase  dalam  waktu,  kemudian  untuk menentukan sudut  dalam derajat, akan dilakukan  pengolahan  data  dalam program Bascom AVR . Sebagian kakinya  yang  tidak  terpakai  dapat dimanfaatkan juga untuk jalur data.
22. Port C  akan  digunakan  sebagai  jalur data  atau  fasilitas  untuk  mengelola LCD  (Liquid  Crystal  Display) yang dibutuhkan nantinya.
23. Port D juga disediakan untuk input / Output yang  diperlukan  dalam pengolahan data lebih lanjut.
24. Pengetesan
Hardware secara
keseluruhan
Pengujian  perangkat  keras  untuk mengetahui karakteristik dari setiap rangkaian  dan  perangkat  keras  yang digunakan.  Hasil  dari  karakteristik  tersebut kemudian  akan  dimasukkan  ke  dalam perangkat  lunak  untuk  menentukan  nilai dalam  setiap  perhitungan  matematis  dalam program.
Pengujian  perangkat  keras  meliputi karakteristik  sensor  arus,  sensor  tegangan dan  sensor  pendeteksi  beda  Fase.  Keluaran dari semua sensor dihubungkan dengan alat akuisisi  data  untuk  mendapatkan  nilai-nilai yang  diperlukan  untuk  perhitungan  energi listrik  dalam  satuan  Watt  menit,  Watt  hour atau Kilowatt hour (Kwh).

## Blok Diagram Perangkat Keras
Untuk  memudahkan  pembuatan, maka dirancang blok diagram sebagai mana gambar 3.1 dibawah ini :
SENSOR TEGANGAN SENSOR ARUS PENDETEKSI BEDA PHASA MIKROKONTROLLER ATMEGA32 LCD Gambar 3.1. Blok Diagram
Single Line Diagram
Single  Line  Diagram  hubungan sensor, Microcontroller dan LCD  (Liquid Crystal  Display) dapat  dilihat  pada  gambar dibawah 3.2 dibawah ini : N ATMega 32 BEBAN Port A0 (ADC) Port A1 (ADC) Port B0 (Timer/ Counter) Port C - + - + 5V 5V U1 LM 324 10k U1 LM 324 XOR A B D1N4002 D1N4002 10k 10k 10k A B C D LC D 2 0 x 4 N1 N2 A B 220 V N1 N2 I2 Tertutup 50 C D N I1
Gambar 3.2 Single Line Diagram
Tahapan Pembuatan & Pengujian Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak (Sotware) yang digunakan sebagai program Akuisisi data-data dari semua sensor adalah bahasa Bascom  AVR. Sedangkan  tahap- tahap  dalam  Pembuatan  dan  Pengujian Program  perangkat  lunak  adalah  sebagai berikut :
1. Penentuan titik atau nilai awal dari setiap sensor  untuk  memudahkan  perhitungan nilai-nilai pada Software .
2. Penentuan  nilai  resolusi  terkecil  dari ADC 10 bit
3. Penentuan faktor kali sebagai pembanding  untuk  setiap  data  yang
diambil dengan melakukan beberapa kali percobaan  untuk  bisa  menentukan  nilai sebenarnya  dari  data  yang  terbaca  oleh sensor  setelah  dilakukan  perhitungan matematis.
4. Pengesetan  nilai  awal  pada  posisi  yang diperlukan  atau inisialisasi setiap port
yang ada pada perangkat
Microcontroller .
5. Penentuan  rumus  untuk  pembacaan sensor tegangan (V). Setiap 20 milidetik dilakukan penyimpanan data.
6. Penentuan  rumus  untuk  pembacaan sensor  arus  (I).  Setiap  20  milidetik dilakukan penyimpanan data.
7. Penentuan  rumus  untuk  pembacaan sensor  beda  Fase  ( Cos  phi ).  Setiap  20
milidetik dilakukan penyimpanan data.
8. Dilakukan  penghitungan  setiap  setiap >20  mdetik  dengan  memasukkan  rumus daya (P) = V.I. Cos phi
9. Hasil  dari  daya  (P)  akan  dilakukan penambahan  dari  setiap  perhitungan dikalikan dengan waktu (t)
10. Data  perhitungan  daya  dikalikan  dengan waktu  akan  ditampilkan  pada LCD
(Liquid  Crystal  Display) 20  x  4  untuk melihat pemakaian energi oleh beban.
11. Penentuan penyimpangan peralatan
dengan  melakukan  perhitungan  dan  data yang  diperoleh  dari  peralatan  akan
dibandingkan, sehingga diperoleh persentase error dari peralatan.
12. System akan  melakukan  perhitungan secara  periodik  sesuai  dengan  aktifnya Microcontroller .
Flow Chart Perangkat Lunak
Untuk  lebih  jelas,  maka  penulis akan  membuat Flow  Chart  Diagram untuk proses  pembuatan software dan  pengujian, sebagai berikut :
MULAI INISIALISASI MIKROKONTROLLER ULANG AMBIL DATA TEGANGAN = V ARUS = I FAKTOR DAYA = COS PHI T = 20 mdet TIDAK YA P = V * I * COS PHI E = P + P(t) TAMPILKAN E PADA LCD SELESAI
Gambar 3.3. Flow Chart Pembuatan Program

## 4. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## Analisa Sensor Tegangan
Analisa  terhadap  sensor  tegangan, menggunakan Trafo tegangan Step Down :
1. Menentukan VA Burden = 0,5 VA.
2. Menentukan besarnya tegangan sekunder = V s =3 V AC
3. Menentukan  besarnya  arus  sekunder  =
I s = V A /V S = 0,5/3 =0,166 A
4. Menentukan lilitan sekunder = Ns Vp = 220 Volt Vs = 3 Volt Np = 1000 lilitan Vs/Vp = Ns/Np = Ip/Is Ns = 1000 x 3 / 220 = 13,63 atau 14 lilitan 5. Menentukan  luas  jendela  inti  dalam satuan mm 2 = Aw
Untuk menentukan Aw harus juga diketahui parameter perancangan yang terdiri dari : Kw =0,2 Bm = 0,3 tesla J = 2 A/mm 2
Kf = 1,11
J Kw NsxIs NpxIp
Aw   
1
Ip = Ns x Is / Np = 14 x 0,166 / 1000 =
0,002324 A 2 11,62mm 0,4 2,324 2,324 0,2x2
14x0,166 324 1000x0,002
Aw     

## 6. Menentukan  luas penampang inti = Ac Vs = 4,44 x Ac x Bm x F x Ns
2 22 , 3 3 10 4 , 932 3 14 50 3 , 0 44 , 4 3 44 , 4 mm x x x x xBmxFxNs Vs Ac     
7. Menentukan  diameter  kawat  belitan primer = d p
mm x J Ip x p d 0384 , 0 001479226 , 0 2 002324 , 0 27 , 1 4     
8. Menentukan  diameter  kawat  belitan sekunder  = d s
mm x J Is x s d 102 , 0 0105659 , 0 2 166 , 0 27 , 1 4     

## Pengujian VT Sensor Tegangan
Dengan  menggunakan  input  dari beberapa  tegangan  berbeda,  maka Output dari  Trafo  Tegangan Step  Down yang digunakan sebagai sensor tegangan didapatkan data seperti tabel 4.1.
Tabel 4.1. Pengujian Output VT Sensor Tegangan
No Teg. Input ΔV Teg. Output Sensor ΔVT Volt AC Volt AC Volt AC mV AC 1 25 25 0 2 50 25 0,4 400 3 75 25 0,8 400 4 100 25 1,2 400 5 125 25 1,6 400 Average 75 25 0,8 400 Dari data-data diatas dapat dibuatkan grafik hubungan antara Tegangan input  dan  tegangan Output seperti  gambar
Gambar 4.1. Grafik hubungan antara
Tegangan input dan tegangan ouput trafo Step Down yang digunakan sebagai sensor tegangan
Dari data pada tabel 4.1. didapatkan besarnya  perbandingan  atau  ratio  lilitan pada  trafo Step  Down yang  digunakan sebagai sensor tegangan dengan menggunakan  formula  perbandingan  antara lilitan  primer  dan  liltan  sekunder  dengan tegangan  primer  dan  tegangan  sekunder sebagai berikut :
𝑽𝒑 𝑽𝒔 = 𝑵𝒑 𝑵𝒔
Vp =  Tegangan primer Vs = Tegangan Sekunder Np = Lilitan Primer Ns = Lilitan Sekunder Dengan mengasumsikan bahwa liltan sekunder (Ns) = 1, maka :
𝑽𝒑
𝑽𝒔 = 𝑵𝒑 𝑵𝒔 𝟏𝟎𝟎 𝟏, 𝟐 = 𝑵𝒑 𝟏 𝑵𝒑 = 𝟖𝟑, 𝟑𝟑

## 4.1. Pengujian Rangkaian
Penyesuaian Sensor Tegangan
Dikarenakan ADC Microcontroller tidak  bisa  menerima  sinyal  negatif,  maka harus  dilakukan  penyearahan  terhadap gelombang  dari  sensor  tegangan.  Untuk mendapatkan  tegangan  DC  murni  yang harus diumpankan pada ADC dari Microcontroller , maka dibuatkan rangkaian seperti gambar 4.2 :
N1 N2 A B 220 V
Gambar 4.2. Rangkaian Penyesuaian Sensor Tegangan Menggunakan System Jembatan Gelombang Penuh
Tabel 4.2. Pengujian Output , Rangkaian Penyesuaian Sensor Tegangan
No Tegangan Input ΔV Tegangan Ouput ΔVT Volt AC Volt AC Volt DC mVolt DC 1 25 0 2 50 25 0,4 400 3 75 25 0,8 400 4 100 25 1,2 400 5 125 25 1,6 400 Average 75 25 0,8 400 Sensor Arus Analisa terhadap Trafo Arus yang digunakan adalah sebagai berikut sbb :
1. Menentukan VA Burden = 0,5 VA.
2. Menentukan besarnya tegangan sekunder = V s =5 V AC .
0 20 40 60 80 100 120 140 0 0,4 0,8 1,2 1,6
3. Menentukan besarnya arus sekunder = I s = VA/V S = 0,5/5 =0,1 A
4. Menentukan  besarnya  tahanan  pada pada  rangkaian  tertutup  pada  bagian sekunder = R =Vs/Is = 5/0,1 = 50  .
5. Menentukan  daya  yang  digunakan  oleh tahanan  (P)
I 2 R =0,1 2 x 50 = 0,50 watt.
6. Menentukan lilitan sekunder = Ns Np = 2 lilitan Ip = 4 Amper Np x Ip = Ns x Is NS = Np x Ip/Is Ns = 2 x 4 / 0,1 = 80 lilitan
7. Menentukan  luas  jendela  inti  dalam satuan mm 2 = Aw
Untuk menentukan Aw harus juga diketahui parameter perancangan yang terdiri dari : Kw =0,2 Bm = 0,3 tesla J = 2 A/mm 2
Kf = 1,11
J x Kw NsxIs NpxIp Aw   2 20 2 2 , 0 ) 1 , 0 80 ( ) 4 2 ( mm x x x Aw   

## 8. Menentukan  luas penampang inti = Ac
Vs = 4,44 x Ac x Bm x Fx Ns
2 mm 938 , 0 3 10 5328 5 80 50 3 , 0 44 , 4 5 44 , 4      x x x x xBmxFxNs Vs
Ac
9. Menentukan  diameter  kawat  belitan primer = d p
2 595 , 1 546 , 2 2 4 273 , 1 4 mm x J Ip x p d     
10.  Menentukan  diameter  kawat  belitan sekunder  = d s
2 2522 , 0 06365 , 0 2 1 , 0 273 , 1 4 mm x J Is x s d   
 
Pengujian
Rangkaian Penyesuaian

## Sensor Arus
Setelah  dilakukan  pengujian  pada rangkaian  penyesuaian  sensor  arus  pada gambar  4.3.  maka  didapat  tabel  data- datanya pada tabel 4.3.
N1 N2 I2 I1 Tertutup 50 C D 220 V
Gambar 4.3. Rangkaian Penyesuaian Sensor Arus Menggunakan System Jembatan Gelombang Penuh
Tabel 4.3. Pengujian Output , Rangkaian Penyesuaian Sensor Arus
No Jenis Beban Daya Beban Δdaya beban Arus Beban (IL) ΔIL Output CT ΔCT Lampu Pijar (100W) Watt Watt Amper Amper Vdc Vdc 1 1 lampu 90 90 0,428 0,428 0,500 500 2 2 lampu 179 89 0,844 0,416 0,900 400 3 3 lampu 273 94 1,272 0,428 1,300 400 4 4 lampu 363 90 1,697 0,425 1,700 400 5 5 lampu 448 85 2,108 0,411 2,200 500 Rata-Rata 89,6 1,2698 0,4216 1,320 440
Gambar  Gelombang  Sensor  Tegangan Dan Sensor Arus
Untuk  mendapatkan  gambar  bentuk gelombang  sensor  tegangan  dan  sensor arus,  maka  dilakukan  percobaan  dengan menghubungkan Output sensor  tegangan dan  sensor  arus  pada  osiloskop  dengan data-data seperti tabel 4.4.
Tabel 4.4. Pengujian Output Rangkaian Penyesuaian Sensor Tegangan dan Sensor Arus
N o Jenis Beban Daya Beban (P) Arus Beba n (I) Tegan gan Beban (V)
Outp ut Sens or
Arus Outp ut Sens or
Tega ngan Lampu Pijar (100W) Watt Amp er Volt AC Volt AC Volt DC 1 1 lampu 90 0,42 8 220,5 0,06
9 1,07 5 2 2 lampu 179 0,84 4 220,5 0,33 1,03 4 3 3 lampu 273 1,27 2 220,8 0,61
9 1,02 2 4 4 lampu 363 1,69
7 220,7 0,90
9 1,03
1
5 5 lampu 448 2,10 8 220,5 1,27 1,11 Average 90 0,428 220, 5 0,06 9
Dari  data  pada  tabel  4.4  didapatkan gambar  gelombang  sensor  tegangan  dan sensor arus pada osiloskop seperti berikut :
Gambar 4.4. Sinyal Gelombang Sensor Tegangan dan Sensor Arus
dengan beban 90 watt
Gambar 4.5. Sinyal Gelombang Sensor Tegangan dan Sensor Arus dengan beban 179 watt
Gambar 4.6. Sinyal Gelombang Sensor Tegangan dan Sensor Arus
beban 273 watt
Gambar 4.7. Sinyal Gelombang Sensor Tegangan dan Sensor Arus dengan beban 363 watt
Gambar 4.8. Sinyal Gelombang Sensor Tegangan dan Sensor Arus dengan beban 448 watt
Dari  gambar  diatas,  terlihat  bahwa sinyal  sensor  tegangan  hampir  tidak  terjadi perubahan,  hal  ini  dikarenakan  tegangan beban  tetap  pada  kisaran  ±220  volt. Sedangkan  sinyal  sensor  arus  berubah berdasarkan  besarnya  beban  yang  didapat oleh sensor arus.

## Sensor Beda Fase
Dari beberapa kali percobaan terhadap  rangkaian  sensor  beda  fase didapatkan  gambar  rangkaian  beda  fase yang  sesuai  untuk  diumpankan  pada
Microcontroller seperti gambar 4.9.
Input Sensor Tegangan Input Sensor Arus - - + 5V 5V U1 LM 324 10k U1 LM 324 XOR A B Output D1N4002 D1N4002 10k 10k 10k +
Gambar 4.9. Rangkaian Komparator Dan Ex-Or Sebagai Pendeteksi Beda Fase
Untuk  mendapatkan  beda  fase dilakukan  pengolahan  sinyal  gelombang sinus  agar  menjadi  gelombang  kotak  oleh IC  LM324,  kemudian  sinyal  gelombang kotak  dari  LM324  akan  diumpankan  pada gerbang  Ex-Or,  sinyal Output dari  Ex-Or akan  bernilai  1  apabila  tedapat  perbedaan antara input A dan B. Hasil Output dari Ex- Or  inilah  yang  akan  dideteksi  oleh Microcontroller untuk  mendapatkan  beda fase antara tegangan dan arus beban.
Pengujian  Rangkaian  Pendeteksi  Beda Fase
Dari hasil pengujian dengan osiloskop, didapatkan gambar sinyal keluaran  dari  pendeteksi  beda  Fase,  seperti gambar 4.10.
Gambar 4.10. Sinyal Output Dari Pendeteksi Beda Fase
Dari Gambar didapatkan data :
t = 0,6 Time/div = 5 ms
Tabel 4.5. Data Perhitungan Hasil Deteksi Gelombang Sinyal Beda Fase Dengan Perhitungan Cos phi
Untuk menentukan Cos phi dengan melalui perhitungan seperti berikut : Diketahui : t : Hasil osiloskop didapatkan dari gambar adalah 3 garis = 0,6 Time/Div : 5 ms. ½ T       : 10 ms
Δt  = 𝑡 𝑥 𝑡𝑖𝑚𝑒/𝑑𝑖𝑣 1/2𝑇 = 0,6 𝑥 5 10 =  0,3 𝑐𝑜𝑠𝑝𝑖 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑑𝑒𝑟𝑎𝑗𝑎𝑡 = Δt 1𝑇 𝑥 360
= 0,3 20 𝑥 360 = 5,4 0 Cos sudut = 5,4 0
Cos phi
= 0,99556196460308
Menentukan Ketelitian/Resolusi bit
Untuk menentukan Resolusi terkecil dari ADC dengan  kapasitas  8  dan  10  bit dapat dilakukan dengan cara  :
Resolusi  =  Tegangan  Referensi  /
Jumlah Bit
1.   Dengan ADC 10  bit  pada  range  0  s/d  5 Volt, maka resolusi terkecil adalah : Resolusi = 5 / 2 10
= 5 / 1024 = 0,0048828125 Volt
2.   Dengan ADC 8 bit pada range 0 s/d 5 Volt, maka resolusi terkecil adalah : Resolusi = 5 / 2 8
= 5 / 256 = 0,01953125 Volt
Dengan  kata  lain  bahwa  bit  LSB dari ADC mempunyai  nilai  sebesar  nilai perhitungan  resolusi yang dihitung.
Menentukan  Faktor  Pengali  Sensor Tegangan dan Sensor Arus.
Berdasarkan  hasil  pengujian  yang telah  dilakukan  pada Transformator arus dan Transformator tegangan    yang  telah penulis  lakukan,  didapatkan  data-data seperti diperlihatkan pada tabel-tabel berikut :
Tabel 4.6. Data Arus, Tegangan Dan Daya Beban  dibandingkan  dengan    Sensor Tegangan dan Sensor Arus
Dari  data  diatas  dapat  ditentukan faktor pengali (K) untuk penyesuaian antara tegangan,  arus  dan  daya  yang  terukur  pada beban dengan tegangan, arus dan daya yang terukur  pada software .
Untuk  menentukan  faktor  pengali (K) tersebut   didapatkan rumus antara lain : 1. Untuk menentukan faktor pengali tegangan K = Rata-Rata Tegangan Beban(V L )/Tegangan max Sensor
Tegangan(V VT )
V L = 220 volt
V VT = 2,2  volt (nilai maksimal hasil sensor tegangan)
K = x 100 2 , 2 220 
2. Untuk menentukan faktor pengali arus :
K        =  Max  kemampuan  arus  /  sensor terkecil
I L =  4 Amper
V CT = 0,5 volt
K = x 8 5 , 0 4 
Menentukan Rumus Konversi Tegangan, Arus dan Beda Fase
1.   Menentukan rumus konversi Tegangan dari Hardware ke Software :
Tegangan   = (((Data ADC * Resolusi) ± Hasil Kalibrasi) * Faktor Pengali)
2. Menentukan rumus konversi arus dari
Hardware ke Software :
Arus = (((Data ADC * Resolusi) ± Hasil Kalibrasi) * Faktor Pengali)
3. Menentukan rumus konversi Beda fase Beda Fase = (Data Timer Counter *
Resolusi)/0,5 Periode T
Cuplikan Program Penghitung Energi dengan Program Bascom AVR
Memberi Delay 1 menit untuk tampilnya Energi :
Do 'Incr Delay_ If Delay_ >= 60 Then
Incr S

## End If
Memulai mengambil data adc, mengatur posisi tulisan pada LCD :
Gosub Dataadc Locate 1 , 1
No
Jenis
Beban Daya
Beban (P) Arus Beban (I) Tegangan Beban (V)
Output Sensor
Arus (CT)
Output
Sensor Tegang an (VT) Lampu Pijar (100W) Watt Amper Volt AC Volt DC Volt DC 1 1 lampu 90 0,428 220,5 0,5 1,075 2 2 lampu 179 0,844 220,5 0,9 1,034 3 3 lampu 273 1,272 220,8 1,3 1,022 4 4 lampu 363 1,697 220,7 1,7 1,031 5 5 lampu 448 2,108 220,5 2,2 1,11 Average 1,2698 220,6 1,32 1,0544
LCD (Liquid Crystal Display) "V:" ; T11 ; "V " Locate 1 , 12 LCD (Liquid Crystal Display) "I:" ; T22 ; "mA"
Locate 2 , 1 LCD (Liquid Crystal Display) "cos_p:" ; X ;
Locate 3 , 1 LCD (Liquid Crystal Display) "P    :" ; P ; "W"
Untuk  mendapatkan  daya,  mengalikan Tegangan dan  Arus dan Cos phi dan untuk mendapatkan  energi  listrik    dan  mengatur letak energi pada LCD :
P=T11*T22 Wh = P * S E = Wh / 60 E = E / 100 Locate 4 , 1 LCD (Liquid Crystal Display) "E    :" ; E ; " wh"
Gosub Coss Wait 1 Loop End Mengambil data Tegangan :
Dataadc:
Data_adc = Getadc(2) T1 = Data_adc * Resolusi T1 = T1 * 80 T1 = T1 / 1000
Mengambil data Arus : Data_adc = Getadc(1) T2 = Data_adc * Resolusi T22 = T2 * 42
Return
Mengambil data Cos phi : Coss: Start Timer0 Waitms 20 Stop Timer0 X = Counter0 / 10 Counter0 = 0 Return
Analisa Alat Secara Keseluruhan Pengujian Tegangan pada Alat
Tabel 4.7. Pengujian Tegangan
N o Jenis Beban Daya Beba n Teg ang an Mul ti Tega ngan pada Alat Error (Volt ) % Error Lampu Pijar (100W) Watt Vol t Volt 1 1 lampu 90 220, 4 221 0,600 0,272 2323 05 2 2 lampu 179 219, 7 220,3 0,600 0,273 0996 81 3 3 lampu 273 219, 7 220,4 0,700 0,318 6162 95 4 4 lampu 363 219, 5 220,2 0,700 0,318 9066 06 5 5 lampu 448 219 220 1,000 0,456 6210 05 Error Average 0,720 000 0,327 895 Deviation Standard 0,164 317 0,075 56

## Menentukan Error Tegangan :

## 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 (𝑉)
= (𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑝𝑑 𝐴𝑙𝑎𝑡  − 𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑝𝑑 𝑀𝑢𝑙𝑡𝑖) = (221  − 220,4)      = 0,6 𝑉
Selanjutnya kita mengambil modulus perbedaan.  Jika  perbedaannya negatif,  jadikan  dahulu  positif,  dan  jika perbedaan  positif,  tetap  nilai  positif.  Inilah yang  dinamakan  mengambil  alat  modulus. Hal  ini  dilakukan  agar  selalu  mendapatkan perbedaan positif.
Menentukan % Error Tegangan :
% 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛
= 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛
𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑀𝑢𝑙𝑡𝑖𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 . 100 % 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 = 0,6
220,4 . 100

## =  0,2722 %
Dari data pada Tabel 4.7 didapatkan bahwa error pengukuran tegangan rata-rata adalah 0,72 atau dalam persentase 0,32 %. Menentukan Standard Deviasi :
𝑆𝑇𝐷 =   √ (𝐷𝑎𝑡𝑎1 − 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝐴𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒) 2
𝑛 − 1 =   √ 𝑃𝑒𝑛𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 𝐴𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 𝐾𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑡 𝑛 − 1
𝑆𝑇𝐷 =   √ (0,6 − 0,72) 2 5 − 1
=    √ 0,108
4 =   √0,27  = 0,164317
Sedangkan standar deviasi untuk pengukuran tegangan adalah  0,164 atau dalam persentase adalah  0,075 %.
‘
Pengujian Arus pada Alat Tabel 4.8. Pengujian Arus
N o Jenis Beban Da ya Be ba n Arus pd Mult imet er Arus pada Alat Error (Amp er) % Error Lampu Pijar (100W) W att Amp er Amper 1 1 lampu 90 0,36 7 0,315 0,052 14,168 93733 2 2 lampu 17 9 0,74 0,72 0,02 2,7027 02703 3 3 lampu 27 3 1,17 8 1,111 0,067 5,6876 06112 4 4 lampu 36 3 1,60 9 1,58 0,029 1,8023 61715 5 5 lampu 44 8 2,03 1,975 0,055 2,7093 59606 Error Average 0,044 600 5,4141 93 Deviation Standard 0,019 450 5,1096 5
Menentukan Error Arus :

## 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝐴𝑟𝑢𝑠 (𝐴)
= (𝐴𝑟𝑢𝑠 𝑝𝑑 𝐴𝑙𝑎𝑡  − 𝐴𝑟𝑢𝑠 𝑝𝑑 𝑀𝑢𝑙𝑡𝑖𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟) 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝐴𝑟𝑢𝑠 (𝐴) = (0,72  − 0,74) = 0,02 𝐴
Menentukan % Error Arus :
% 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝐴𝑟𝑠 = 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝐴𝑟𝑢𝑠
𝐴𝑟𝑢𝑠 𝑀𝑢𝑙𝑡𝑖𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 . 100 % 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟  𝐴𝑟𝑢𝑠 = 0,02
0,74 . 100 =  2,7027 %
Dari  data  diatas  didapatkan  bahwa error  pengukuran  arus  rata-rata  adalah 0,045 atau dalam persentase 5,41 %.
Menentukan Standard Deviasi :
𝑆𝑇𝐷 =   √ (𝐷𝑎𝑡𝑎2 − 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝐴𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒) 2
𝑛 − 1
=   √ 𝑃𝑒𝑛𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 𝐴𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 𝐾𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑡 𝑛 − 1
𝑆𝑇𝐷 =   √ (0,02 − 0,0446) 2
5 − 1 =    √ 0,001513 4
=   √0,000378  = 0,01945
Sedangkan standard deviasi untuk pengukuran arus adalah 0,194 atau dalam persentase adalah  5,10 %.
Pengujian Beda Fase pada Alat
Tabel 4.9. Pengujian Beda Fase
N o Jenis Beban
Da ya Be ba n (P)
Arus Beba n (I)
Te ga ng an Be ba n (V ) Co s phi hit un g Co s phi Al at Error Cos phi % Err or
Lampu Pijar (100W) W att Amp er Vo lt P/
V.I
1 1 lampu 90 0,42 8 22 0,5 0,9 53 65 24 89 0,9 53 0,00 065 0,0 68 42
2 2 lampu 17 9 0,84 4 22 0,5 0,9 61 83 81 32 0,9 55 0,00 683 0,7 10 94
3 3 lampu 27 3 1,27 2 22 0,8 0,9 72 02 28 33 0,9 42 0,03 002 3,0 88 69
4 4 lampu 36 3 1,69 7 22 0,7 0,9 69 22 01 84 0,9 23 0,04 622 4,7 68 80
5 5 lampu 44 8 2,10 8 22 0,5 0,9 63 82 63 91 0,9 92 0,02 817 2,9 23 1 Error Average 0,02 2381 2,3 11 99 Deviation  Standard 0,01 8534 1,9 11 13
Menentukan Error Beda Fase :
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝐵𝑒𝑑𝑎 𝐹𝑎𝑠𝑒
= (𝐵𝑒𝑑𝑎 𝐹𝑎𝑠𝑒 𝑝𝑑 𝐴𝑙𝑎𝑡  − 𝐵𝑒𝑑𝑎 𝐹𝑎𝑠𝑒 𝐻𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔) 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝐵𝑒𝑑𝑎 𝐹𝑎𝑠𝑒
= (0,942 − 0,972022833) = 0,03002
Menentukan % Error Beda Fase : % 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝐵𝑒𝑑𝑎 𝐹𝑎𝑠𝑒
= 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝐵𝑒𝑑𝑎 𝐹𝑎𝑠𝑒 𝐵𝑒𝑑𝑎 𝐹𝑎𝑠𝑒 𝐻𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔 . 100
% 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟  𝐵𝑒𝑑𝑎 𝐹𝑎𝑠𝑒 =
0,03002
0,972022833 . 100 = 3,08869 %
Dari data diatas didapatkan bahwa error pengukuran beda fase rata-rata adalah 0,022 atau dalam persentase 2,31 %.
Menentukan Standard Deviasi :

## 𝑆𝑇𝐷 =   √ (𝐷𝑎𝑡𝑎3 − 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝐴𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒) 2
𝑛 − 1 =   √ 𝑃𝑒𝑛𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 𝐴𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 𝐾𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑡 𝑛 − 1 𝑆𝑇𝐷 =   √ (0,03002  −  0,022381) 2
5 − 1 =    √ 0,001374 4 =   √0,000343
= 0,018534
Sedangkan standar deviasi untuk pengukuran beda fase adalah 0,018 atau dalam persentase adalah  1,91 %.
Pengujian Daya pada Alat
Tabel 4.10. Pengujian Daya
No Jenis Beban Daya Watt Meter Daya Alat Error (Watt ) % Error Lamp u Pijar (100
W) Watt Watt 1 1 lampu 90 93,41 6 3,416 3,7955 55556
2 2 lampu 179 178,4 32 0,568 0,3173 18436 3 3 lampu 273 287,3 86 14,38 6 5,2695 9707 4 4 lampu 363 382,4 74 19,47 4 5,3647 38292 5 5 lampu 448 482,1 88
34,18 8 7,6312 5 Error Average 14,40 6400 4,4756 92 Deviation Standard 13,50 2619 2,6987 4
Menentukan Error Daya :
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝐷𝑎𝑦𝑎 (𝑊)
= (𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑝𝑑 𝐴𝑙𝑎𝑡  − 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑝𝑑 𝑊𝑎𝑡𝑡 𝑀𝑒𝑡𝑒𝑟)
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝐷𝑎𝑦𝑎 (𝑊) = (382,474 − 382,474) = 19,474 W
Menentukan % Error Daya :
% 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟𝐷𝑎𝑦𝑎
= 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝐷𝑎𝑦𝑎 𝑊𝑎𝑡𝑡 𝑀𝑒𝑡𝑒𝑟 . 100 % 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟  𝐴𝑟𝑢𝑠 = 19,474 382,474 . 100
= 5,364738292 %
Dari data diatas didapatkan bahwa error pengukuran daya rata-rata adalah 14,40 atau dalam persentase 4,47 %.
Menentukan Standard Deviasi :
𝑆𝑇𝐷 =   √ (𝐷𝑎𝑡𝑎4 − 𝐷𝑎𝑡𝑎 𝐴𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒) 2 𝑛 − 1
=   √ 𝑃𝑒𝑛𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 𝐴𝑣𝑒𝑟𝑎𝑔𝑒 𝐾𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑡 𝑛 − 1
𝑆𝑇𝐷 =   √ (19,474 − 14,406400) 2 5 − 1
=    √ 729,282891 4 =   √182,320723
= 13,502619
Sedangkan standar deviasi untuk pengukuran daya adalah 13,50 atau dalam persentase adalah  2,69 %.

## Pengujian Energi pada Alat
Tabel 4.11. Pengujian Energi
Jam Am bil Dat a P Alat (Wat t) I Alat (Am per) V Ala t (Vo lt) Energi dalam Menit (Watt Menit) 1 2 3 4 5 8:0 0 - 8:0 93,4 16 0,332 221 ,2 1, 59 2,11 8 3,17 7 4,23 6 5,29 5
5 8:0 5 - 8:1 0 178, 432 0,74 221 ,3 2, 59 4,11 8 7,17 7 9,23 6 12,8 8:1 0 - 8:1 5 287, 386 1,178 221 ,4 3, 59 8,11 8 11,1 77 16,2 36 18,2 95 8:1 5 - 8:2 0 382, 474 1,609 221 ,2 4, 59 10,1 18 14,1 77 18,2 36 29,3 5 8:2 0 - 8:2 5 482, 188 2,03 221 ,1 5, 59 11,1 18 17,1 77 23,2 36 29,2 95
Dari data diatas dapat dilihat bahwa
sudah terjadi penambahan jumlah pemakaian  energi  dalam  selang  waktu  5 menit  selama  pengujian  dan  hal  ini menunjukkan bahwa alat yang penulis buat sudah  dapat  bekerja  dengan  baik  untuk menghitung  pemakaian  energi  listrik  oleh beban yang terdeteksi.

## Cara Pengoperasian Alat
Setelah  melakukan  beberapa  kali percobaan,  maka  didapatkan  cara  untuk mengoperasikan  alat  yang  baik  adalah  sbb Pastikan  bahwa  listrik  berada  dalam tegangan  220  V  ±  5%  agar  peralatan berfungsi  stabil,  jika  berada  tegangan  tidak berada  pada  range  yang  sesuai,  maka  hasil pengukuran kurang akurat.
1. Hidupkan  Alat,  tunggu  sampai LCD
(Liquid  Crystal  Display) menunjukkan nilai yang stabil.
2. Jika  sudah  stabil,  maka  naikkan  beban secara bertahap, untuk mendapatkan pengukuran yang akurat, tunggu sampai ±2 menit  pada  setiap  perubahan  beban,  jika sudah stabil, maka tambah beban berikutnya.
3. Jika  ingin  melakukan  pengurangan  beban, maka  lakukan  pengurangan  beban  secara bertahap,  jika  tidak  ada  perubahan,  maka lakukan reset manual ,  sampai  tegangan dan  arus  menunjukkan  nilai  0.  Jika  sudah maka  lakukan  pengurangan  beban  secara bertahap.
4. Untuk  keakuratan  pengukuran,  lakukan pengamatan  selama  2  menit  untuk  setiap perubahan beban.
5. Jika  sudah  selesai,  maka  matikan  alat dengan  menekan  saklar Off dan  mencabut stop kontaknya.

## Spesifikasi Alat
Adapun spesifikasi alat yang penulis buat adalah :
1. T egangan Kerja : 220 volt ± 5%.
2. Range Arus  Pengukuran  :  0  sampai dengan Amper AC arus beban.
3. Beban Pengujian : Karena keterbatasan Perangkat
Laboratorium  baru  dilakukan  pada beban Resistans.
4. Tegangan,  Arus, Cos  phi dan  Daya Listrik, ditampilkan secara real time pada LCD.
5. Energi Listrik ditampilkan
perubahannya  se tiap  1  menit  pada
LCD.

## 4. P ENUTUP

## Kesimpulan
Setelah penulis menyelesaikan perancangan  dan  pembuatan  peralatan  ini, maka dapat disimpulkan :
1. Hardware dan Software yang  penulis rancang  ini  baru  pada  tahap  untuk membuktikan bahwa ternyata sinyal-sinyal gelombang  listrik  dari  sensor  dapat diterima  dan  diolah  oleh Microcontroller menggunakan  bahasa  pemrograman  yang penulis  pilih  yaitu Bascom  AVR .  Sensor- sensor  yang  ada  dapat  menjadi  perantara antara  Tegangan  Listrik  220  Volt  AC dengan Microcontroller yang  bertegangan 5  Volt  DC.  Perubahan  pada  bagian tegangan AC bisa dideteksi oleh
Microcontroller.
2. Dari  alat  yang  penulis  buat  ini,  penulis dapat  mensimulasikan  proses  perhitungan energi  listrik  yang  dipakai  oleh  beban dalam waktu tertentu dan ditampilkan pada LCD  (Liquid  Crystal  Display) berupa jumlah  pemakaian  energi  listrik  dalam satuan  Watt  Menit.  Untuk  pengukuran perubahan  energi,  menurut  penulis  sudah berfungsi  dengan  baik,  karena  berubahnya energi yang digunakan, untuk selang waktu yang ditentukan, sesuai dengan beban yang terpasang.

## Saran
Setelah  merampungkan  alat  dan tulisan ini, penulis menyadari bahwa masih banyak  kekurangan  yang  penulis  rasakan dalam pembuatan dan perancangan peralatan ini. Namun penulis ingin menuliskan saran-saran yang dapat menjadi motivasi  penulis  dan  pembaca  tulisan  ini, antara lain :
1. Agar pihak-pihak yang ingin mengembangkan  teknologi  ini  sebagai teknologi terapan dilapangan lebih memperhatikan  aspek  pengembangan  dan mengadakan studi kelayakan apakah teknologi  dan  alat  ini  dapat  berfungsi dengan  baik  atau  tidak  pada  kondisi sebenarnya dilapangan.
2. Penulis  optimis  bahwa  apabila  alat  dan program  yang  penulis  buat  ini  dapat dikembangkan  lebih  lanjut,  akan  dapat menjadi  referensi  bagi  pihak-pihak  yang ingin  melaksanakan  penelitian-penelitian lebih lanjut mengenai akuisisi data.
3. Alat  yang  penulis  buat  bisa  digunakan pada  pengukuran  di  laboratorium,  kantor, industri,  dll.  Namun  untuk  aplikasi  lebih lanjut  perlu  dilengkapi  dengan  sensor untuk  mendeteksi  beban,  apakah  beban  R, C atau L.
4. System pengukuran energi listrik ini belum bekerja  secara  sempurna,  hal  ini  dapat terlihat  bahwa  terkadang  untuk  perubahan pada  beban  masih  menggunakan  reset Hardware untuk mengembalikan ke posisi
semula.  Dan  masih  terlalu  tingginya rentang  perubahan  pada  setiap  tampilan yang  muncul  pada LCD  (Liquid  Crystal Display) .
5. Waktu  respon LCD  (Liquid  Crystal
Display) yang  masih  terlalu  lama  untuk menampilkan nilai-nilai, sehingga terkesan respon  dari LCD  (Liquid  Crystal  Display)
agak  lambat,  hal  ini  perlu  pengembangan lebih lanjut.

## 5. D AFTAR P USTAKA
Agfianto  Eko  Putra,  2010;  Modul-1  : ATMega  16  dan  Bascom  AVR. http://www.pombacont.com/pdf~542 14caa8b1a58d5628b45e2.
Ahwadz  Fauzi  ,  Madhawirawan,  2013;
Trainer  Microcontroller  ATMega32 Sebagai  Media  Pembelajaran  Kelas XI Program Keahlian Audio Video Di
SMK Negeri 3 Yogyakarta. S1
Thesis, UNY, Yogyakarta. http://eprints.uny.ac.id/9966/
Andi  Setiono,  Suharto,  2009;  Prototipe
Aplikasi Kwh-Meter Digital Menggunakan Microcontroller ATMega8535  untuk  Ruang  Lingkup Kamar, Research Center for Physics - LIPI, complex
PUSPIPTEK Tangerang, Indonesia. www.fisika.lipi.go.id/in/?q=download
/file/fid/399.
Data Sheet ATMega32
http://www.atmel.com/images/doc250 3.pdf
Data Sheet HD74LS86
http://documentation.renesas.com/doc /products/logic/rej03d0422_hd74ls86. pdf
Data Sheet LM324
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm3
24k.pdf Freddy Kurniawan,  2011; Analisis Ketepatan  Pengukur  Nilai  Tegangan dan  Arus  Jala-Jala  Listrik  Berbasis Microcontroller ATMega 8535,
Yogyakarta, STT Adi Sutjipto. http://stta.name/lp3m/tampil.php?id= 150
Gerbang-Logika-X-Or-Exclusive-Or (http://www.robotics-
university.com/2013/01/gerbang- logika-x-or-exclusive-or.html)
Hery  Kuswanto,  2010;  Alat  Ukur  Listrik AC  (Arus,  Tegangan,  Daya)  Dengan Port  Paralel,  Surakarta,  DIII  Ilmu Komputer, FMIPA, Universitas
Sebelas Maret.
http://eprints.uns.ac.id/6352/1/159282
408201002231.pdf
L. Umanand & S.R.  Bhat, 1992; Design  of Magnetic  Component  for  Switch Mode Power Converter.
Jumrianto, 2003; Proyek Akhir :
Perancangan  dan  Pembuatan  Kwh-
Meter Digital Berbasis Komputer PC, Pekanbaru, Teknik Elektro,
Universitas Riau.
Moh  Toni  Prasetyo,  2010,  Media  Elektrika ISSN  :  1979-7451,  Vol.  3  No.  2,
Semarang
Rea  Gusti  Hermawan,  2013;  Skripsi  :  Alat
Ukur  Daya  Listrik  dan  Faktor  Daya dengan  Tampilan  Digital,  Salatiga,
Teknik
Elektro,
UKSW. http://repository.library.uksw.edu/han dle/123456789/4616 Sholeh.M, Sgr.Bambang,
1997;
Pengoperasian Alat Ukur Listrik
Tantrapraja  Ardikusuma,   2011;  Perbaikan
Faktor  Daya  Untuk  Beban  Rumah Tangga  Secara  Otomatis,  D4  Elektro Industri, PENS ITS. http://www2.eepisits.edu/id/ta/1680/P erbaikan-Faktor-Daya-Untuk-Beban- Rumah-Tangga-Secara-Otomatis
Theraja.BL,  Theraja.AK,  1999;  A  Text Book  Of  Electrical  Technology.  S. Chand  and  Company  Ltd,  Ram
Nagar, New Delhi Wikipedia, 2015;
Kilowatt_jam
(http://id.wikipedia.org/wiki/Kilowatt
_jam)