## DESAIN SISTEM MONITORING PADA GENERATOR INDUKSI SATU FASA BERBASIS RASPBERRY PI
Marsandi Arfianto
marsandiarfianto@gmail.com
Universitas Jember Samsul Bachri Universitas Jember Bambang Sri Kaloko bambangsrikaloko@yahoo.com Universitas Jember
Abstrak
Tenaga listrik sekarang ini sudah menjadi suatu kebutuhan primer bagi setiap penduduk, terutama didaerah perkotaan. Saat ini pembangkit listrik berdaya rendah semakin berkembang dengan memanfaatkan sumber daya mikrohidro dan angin sebagai energi penggerak yang ramah lingkungan. Biasanya pada pembangkit listrik berdaya rendah menggunakan generator induksi satu fasa yang memiliki konstruksi yang sederhana. Dalam pengoprasiannya nilai keluaran dari generator mengalami fluktuasi baik pada tegangan, arus maupun frekuaensi dikarenakan nilai beban yang tidak stabil. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu sistem yang dapat memonitoring kinerja generator dan mengontrol pembebanannya.
Kata Kunci — raspberry pi, generator, monitoring

## Abstract
Today electricity has become a primary needed for every population, especially in urban areas. Currently low-power electricity generation is growing by utilizing micro-hydro and wind resources as the driving force is environmentally friendly. Usually on a low-power electricity generation using a single phase induction generator that has a simple construction. In that operation, the output values of the generator have fluctuated both in voltage, current and frequency due to an unstable load values. Therefore, we need a system that can monitor the performance of the generator and controls the load system.
Keywords — Rapberry Pi, Generator, Monitoring, Controlling

## I. PENDAHULUAN
Tenaga listrik sekarang ini sudah menjadi suatu kebutuhan primer bagi setiap penduduk, terutama didaerah perkotaan. Semakin berkembang dan meningkatnya kebutuhan akan tenaga listrik, maka kestabilan pada sistem tenaga listrik menjadi hal yang sangat penting dan harus diperhatikan, salah satu pembangkit listrik yang sering digunakan adalah generator AC [1]. Pada prinsipnya generator membutuhkan energi mekanik yang berupa putaran yang dihasilkan oleh turbin (baik berupa turbin uap, turbin angin maupun turbin air). Kemudian putaran tersebut dikonversi menjadi energi listrik oleh generator sesuai dengan hukum Faraday, dimana apabila suatu penghantar digerak – gerakkan dalam medan magnet maka penghantar tersebut timbul GGL (Gaya Gerak Listrik) induksi dan dapat menghasilkan listrik. Generator induksi satu
fasa merupakan salah satu jenis generator yang sangat menguntungkan untuk digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik, khususnya pada penggunaan daya listrik rendah. Dengan memanfaatkan sumber daya mikrohidro dan angin sebagai sumber energi penggerak yang merupakan energi ramah lingkungan. Kelebihan dari generator induksi satu fasa yaitu konstruksi sederhana, tidak membutuhkan sikat arang, handal, dan biaya perawatan rendah dan tidak memakai penguat dc [2].
Dalam proses konversi energi pada generator induksi satu fasa memiliki keluaran yang berupa tegangan, arus, dan frekuensi. Saat generator tersebut dibebani maka nilai keluaran tersebut harus dijaga stabil sesuai dengan standar PLN yaitu nilai tegangan sama dengan 220 V dan nilai frekuensi sama dengan 50 Hz. Nilai beban yang berubah – ubah dapat menyebabkan nilai tegangan dan frekuensi tidak stabil, sehingga dibutuhkan suatu alat yang dapat mengontrol dan memonitor sistem pembebanan pada generator induksi satu fasa saat beroprasi secara real time dan dari jarak jauh.

## II. METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini, blok diagram sistem monitoring pembebanan pada generator induksi satu fasa berbasis raspberry pi ditunjukkan pada Gambar 1. Prinsip kerja blok diagram pada penelitian ini adalah Generator induksi mendapat putaran mekanik dari motor bakar (prime mover) yang dikopel menggunakan belt . Nilai keluaran dari generator akan dibaca oleh sensor tegangan, sensor arus dan sensor frekuensi. Kemudian hasil pembacaan sensor– sensor  tersebut diolah oleh arduino uno untuk mendapatkan nilai sensor berupa nilai digital. Nilai digital tersebut selanjutnya dikirim ke Raspberry pi melalui komunikasi serial data. Raspberry pi berfungsi sebagai master station yang mengontrol relai beban menjadi pusat pengumpulan data yang akan dijadikan sebagai database dan tempat pusat pengoprasian HMI ( Human Machine Interface ). Sedangkan PC client berfungsi untuk mengontrol, memonitor dan mengambil data pada generator induksi dari jarak jauh dengan cara memasukkan alamat localhost raspberry pi pada browser sehingga pada browser akan muncul tampilan dari HMI yang dapat diakses secara real time .
Cara kerja sistem ini dimulai dengan membaca parameter yang berupa nilai tegangan, arus dan frekuensi keluaran dari generator. Selanjutnya nilai yang dibaca oleh sistem akan
diproses menjadi 2 bagian, yaitu proses monitoring dan proses pengontrolan pembebanan. Pada proses monitoring digunakan untuk melihat dan menyimpan nilai parameter yang berupa tegangan, arus dan frekuensi. Gambar 2 menunjukkan tahapan alur dalam memonitor maupun penyimpanan parameter data dari generator induksi satu fasa. Dimana pada tahap awal nilai keluaran dari generator dibaca oleh sensor – sensor yang selanjutnya akan diolah oleh kontroler Arduino. Gambar 3 menunjukkan sensor – sensor yang dipakai yang terdiri dari sensor arus, sensor tegangan dan sensor frekuensi.
Gambar 1 Blog Diagram Sistem
Gambar 2 Flowchart Sistem Keseluruhan
Setelah data dari sensor diolah menjadi data digital oleh Arduino uno maka data tersebut selanjunya dikirim ke raspberry pi menggunakan media USB serial. Data digital yang diterima kemudian diolah program yang dibangun menggunakan bahasa python yang selanjutnya dikirim pada website Plot.ly. Gambar 4 menunjukkan data yang dikirim diubah menjadi realtime grafik.
Kemudian grafik secara realtime tersebut ditampilkan pada HMI yang berbasis HTML. Sedangkan pada pengontrolan beban menggunakan relai – relai yang terhubung pada beban. Untuk mengontrol relai – relai tersebut maka dibuat program dengan menggunakan bahasa Python yang keluaran dari program tersebut berupa nilai digital ( high atau low ) melalui pin GPIO yang terdapat pada raspberry pi. Untuk switch button pada tampilan HMI menggunakan bahasa HTML yang selanjutnya di link pada program pengontrolan sehingga saat tombol – tombol pada tampilan HMI ditekan akan memberi nilai high atau low pada pin GPIO pada raspberry pi. Kemudian pin GPIO tersebut dihubungkan pada pin masukan rangkaian relay – relay yang terhubung pada beban, sehingga beban dapat dikontrol melalui switch button yang terdapat pada tampilan HMI.
Gambar 3 Sensor pada alat Gambar 4 Grafik Realtime Gambar 5 Rangkaian Relay

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada tahap ini dilakukan pengujian alat secara keseluruhan, pada tahapan ini dilakukan pengujian dengan beban yang berbeda – beda yaitu 60 Watt, 120 Watt, 180 Watt, 255 Watt, 315 Watt dan 375 Watt. Pemilihan beban dilakukan dengan pengontrolan melalui HMI (Human Machine Interface) dan kemudian melihat grafik dari hasil pengontrolan beban tersebut.

## C. Tampilan Awal Sistem Uji Respon Sistem dan Uji Database
Saat sistem diaktifkan maka master station (raspberry pi), remote terminal unit (arduino) dan sensor – sensor secara otomatis membaca masukan – masukan yang berupa nilai tegangan, arus dan frekuensi. Pembacaan data masukan – masukan kedalam sistem penyimpanan database dapat dilihat dari sisi client. Tampilan HMI terdiri dari grafik secara realtime akan ditampilkan nilai dari ketiga indikator yang dimonitoring yaitu tegangan, arus dan frekuensi. Visualisasi dari grafik secara realtime dari sistem tersebut dapat dilihat pada gambar 6.
Sedangkan button switch terdiri dari dua belas tombol dengan enam tombol memiliki fungsi untuk mengaktifkan relai dan enam tombol yang lain berfungsi menonaktifkan relai. Gambar dari tampilan button switch dapat dilihat pada gambar 7.
Gambar 6 Grafik Realtime Sistem
Gambar 7 Tampilan Button Switch
Selanjutnya sistem akan menyimpan data dari hasil pembacaan sensor pada sistem database. Nilai tegangan dan frekuensi yang mengalami perubahan tersebut tersimpan didalam database. Dari tabel 1 dapat dilihat bahwa kolom waktu merupakan waktu saat pengiriman data dari arduino, waktu yang dicatat oleh sistem sudah sangat lengkap yaitu berupa tanggal dan jam. Data akan dikirim dan ditampilkan setiap empat detik, hal ini dapat dilihat dari selisih antar masing – masing data. Pada kolom frekuensi merupakan nilai pembacaan frekuensi, dan kolom selanjutnya merupakan hasil pembacaan arus. Kolom terakhir merupakan kolom tegangan yang menampilkan perubahan – perubahan nilai tegangan yang terbaca oleh sistem.

## D. Pengujian Beban 60 Watt
Pada pengujian beban 60 Watt dilakukan selama dua menit. Untuk mengaktifkan beban 60 Watt tekan tombol “lampu 1 on” sehingga lampu satu akan menyala. Kemudian pantau kondisi baik tegangan, arus maupun frekuensi pada HMI ( Human Machine Interface ) selama durasi yang ditentukan. Dapat dilihat pada gambar 8 saat lampu satu diaktifkan pada garis yang berwarna jingga menunjukkan bahwa arus yang mengalir saat beban lampu 60 Watt sebesar 0.27 A, garis hijau menunjukkan nilai frekuensi sebesar 54 Hz dan pada garis biru menunjukkan besar nilai tegangan sebesar 225,42 V. Untuk data selengkapnya dapat dilihat pada tabel 2 dimana data tabel tersebut berasal dari database sistem selama 2 menit.
TABEL V P ENYIMPANAN D ATA PADA D ATABASE G AMBAR 8 G RAFIK T EGANGAN , A RUS DAN F REKUENSI PADA HMI
TABEL VII D ATA H ASIL P ENGUJIAN S ISTEM B EBAN 60 W
Gambar 9 Grafik Pengujian Beban 60 W
Dari tabel 2 Kemudian dijadikan bentuk grafik garis. Dilihat dari grafik garis yang dibuat, nilai pembacaan arus terlihat konstan (pada garis biru) yaitu stabil pada arus 270 mA. Namun pada nilai pembacaan frekuensi dan tegangan terlihat bahwa adanya perubahan pembacaan pada kedua nilai tersebut. Namun selisih nilai pembacaan antar data pada kedua parameter tersebut tidak terlalu jauh sehingga masih bisa dikatakan bahwa sistem SCADA berjalan dengan baik pada pengujian beban 60 Watt. Gambar 9 menunjukkan grafik dari tabel database.

## IV. KESIMPULAN
Penelitian ini telah membuktikan bahwa sistem SCADA pada pembangkit listrik sangat penting termasuk pembangkit listrik berdaya rendah yang menggunakan generator induksi satu fasa. Sistem ini mampu memonitor kinerja generator dan mengontrol pembebanannya sehingga kedepan dapat dijadikan model untuk pembangkit-pembangkit berdaya rendah.
R EFERENSI
[1] Septian G. A, Rancang Bangun Kumparan Stator Generator AC Satu Fasa Dua Kutub dan Analisis Pengujian Dengan Beban, 2013 [2] Mahendra, Sandi, Sistem Pengendalian Multiplant Dengan
Menggunakan Minimum System, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro – FTI, ITS, Surabaya 2001