## SISTEM MONITORING BEBAN LISTRIK BERBASIS ARDUINO NODEMCU ESP8266
Anggher Dea Pangestu 1 , Feby Ardianto 2 , Bengawan Alfaresi 3
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah palembang Program Studi Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Palembang
* Corresponding author, e-mail: ardianto.feby@gmail.com
Abstrak —  Penggunaan  daya  listrik  di  rumah  tangga  selama  ini  hanya  dapat  dilihat  melalui  alat  ukur kWh  meter  yang  didistribusikan  oleh  PLN.  Penggunaan  alat  tersebut  tidak  memberikan  informasi tentang  berapa  besar  daya  listrik  yang  digunakan  secara real-time. kWh  meter  hanya  menunjukkan jumlah  daya  kumulatif  yang  terpakai.  Oleh  karena  itu,  diperlukan  alat  yang  dapat  memperlihatkan penggunaan  daya  listrik  secara real-time ,  sehingga  memudahkan  penggunauntuk  memantau  konsumsi energi listrik. Tujuan penelitian adalah memonitoring beban listrik rumah tangga menggunakan arduino NodeMCU  ESP8266  secara real-time .  Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  terdiri  dari  4 tahapan,  yaitu : 1). Pemilihan peralatan software dan hardware, 2). Perancangan sistem, 3). Pembuatan program,  dan  4).  Pengujian  alat.  Hasil  dari  pengujian  alat  menggunakan  beban  induktif  berupa  lampu LED  15  Watt  sebanyak  2  buah  dan  beban  resistif  berupa  setrika  listrik  yang  diset  pada  titik  panas maksimum, alat bekerja dengan baik dan mampu membaca besaran arus dan daya yang digunakan pada saat pengkondisian ON terhadap beban induktif dan beban resistif, tingkat akurasi alat dalam membaca berkisar 96% sampai dengan 98%.
Kata Kunci : Monitoring, NodeMCU ESP8266, LCD keypad shield, Sensor arus ACS712
Abstract — The  use  of  electric  power  in  households  so  far  can  only  be  seen  through  a  kWh  meter measuring  device  distributed  by  PLN.  The  use  of  these  tools  does  not  provide  information  about  how much  electricity  is  used  in  real-time.  kWh  meter  only  shows  the  amount  of  cumulative  power  used. Therefore, a tool that can show the use of electric power in real-time is needed, making it easier for users to  monitor  electricity  consumption.  The  research  objective  was  to  monitor  household  electrical  loads using  Arduino  NodeMCU  ESP8266  in  real  time.  The  method  used  in  this  study  consists  of  4  stages, namely: 1). Selection of software and hardware equipment, 2). System design, 3). Program making, and 4). Tool testing. The results of testing the tool using inductive loads in the form of 15 Watt LED lights as much as 2 pieces and resistive loads in the form of electric irons which are set at maximum heat points, the tool works well and is able to read the current and power used when ON to inductive loads and loads resistive, the level of accuracy of the tool in reading ranges from 96% to 98%.

## Keywords : Monitoring, NodeMCU ESP8266, LCD Keypad Shield, Current Sensor ACS712

## PENDAHULUAN
Listrik  merupakan  kebutuhan  wajib  bagi  manusia  saat  ini.  Semua  peralatan  sebagian  besar memakai  listrik  sebagai energinya.  Kebutuhan  akan listrik  dari tahun  ke tahun  semakin  besar,  hal ini  dikarenakan  produsen  juga  semakin  gencar  memproduksi  berbagai  macam  peralatan  yang fungsinya beragam untuk membantu dan memenuhi kebutuhan manusia, mulai alat-alat elektronik rumah tangga, alat-alat kantor, industri, peralatan olah raga, serta peralatan yang lebih privasi lagi seperti smartphone dan lain sebagainya.
Penggunaan daya listrik di rumah tangga selama ini hanya dapat dilihat melalui alat ukur kWh meter yang didistribusikan oleh PLN. Penggunaan alat tersebut tidak memberikan informasi tentang berapa besar daya listrik yang digunakan secara real-time . kWh meter hanya menunjukkan jumlah daya  yang  kumulatif  yang  terpakai.  Oleh  karena  itu,  diperlukan  alat  yang  dapat  memperlihatkan
penggunaan  daya  listrik  secara real-time, sehingga  memudahkan  pengguna  untuk  memantau konsumsi energi listrik.

## TINJAUAN PUSTAKA

## Monitoring
Monitoring  adalah  proses  rutin  pengumpulan  data  dan  pengukuran  kemajuan  atas  objektif program. Memantau perubahan yang fokus pada proses dan keluaran. Monitoring akan memberikan informasi  tentang  status  dan  kecenderungan  bahwa  pengukuran  dan  evaluasi  yang  disediakan berulang  kali  dari  waktu  ke  waku,  pemantauan  umumnya  dilakukan  untuk  tujuan  tertentu,  untuk memeriksa  proses  terhadap  suatu  objek  atau  untuk  mengevaluasi  kondisi  atau  kemajuan  menuju tujuan  hasil  manajemen  atas  efek  tindakan  dari  beberapa  jenis  tindakan  untuk  mempertahankan manajemen yang sedang berjalan [1].
Secara umum monitoring bertujuan mendapatkan umpan balik bagi kebutuhan program proses pembelajaran  yang  sedang  berjalan,  dengan  mengetahui  kebutuhan  ini  pelaksanaan  program  akan segera  mempersiapkan  kebutuhan  dalam  pembelajaran  tersebut.  Kebutuhan  bias  berupa  biaya, waktu,  personel,  dan  alat.  Pelaksanaan  program  akan  mengetahui  berapa  biaya  yang  dibutuhkan, berapa  lama  waktu  yang  tersedia  untuk  kegiatan  tersebut.  Dengan  demikian  akan  diketahui  pula berapa  jumlah  tenaga  yang  dibutuhkan,  serta  alat  apa  saja  yang  harus  disediakan  untuk melaksanakan program tersebut [1].

## Beban Listrik
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, television, dan kompor listrik [2].
Pada  keseluruhan  sistem,  total  daya  jumlah  semua  daya  aktif  dan  reaktif  yang  dipakai  oleh peralatan yang menggunakan energi listrik. Jadi dalam penggunaan rumah tangga, total beban listrik adalah  total  semua  daya  yang  dikonsumsi  oleh  peralatan  listrik  tersebut  yang  aktif,  karena  dalam kondisi mati peralatan tertentu tidak menggunakan daya listrik [2].
Beban listrik dikatakan juga sebagai hambatan/resistan (resistance) dalam ilmu listrik dimana dapat dirumuskan pada hukum ohm [3].
V : I R (1)
Dengan:
I : Arus listrik dengan satuan Ampere R : Hambatan listrik dengan satuan ohm V : Tegangan listrik dengan satuan volt
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 ) [4], didapat dari persamaan.
P = V . I .cos  [ kW ] (2)
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 ) [3], didapat dari persamaan:
Q  V . I .sin  kVA ]
(3)
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  [3].  Daya  nyata  ( apparent  power ),di  dapat  dari persamaan:
S  V . I  kVA  (4)
Dengan :
P :Daya Aktif  [kW] Q :Daya Reaktif [kVA] S :Daya Nyata  [kVA] I :Arus [Ampere] V :Tegangan [Volt]
Hukum  Ohm  adalah  suatu  peryataan  bahwa  besar  arus  listrik  yang  mengalir  melalui  sebuah penghantar  selalu  berbanding  lurus  dengan  beda  potensial  yang  diterapkan  kepadanya.  Sebuah
benda  penghantar  dikatakan  mematuhi  hukum  Ohm  apabila  nilai  resistansinya  tidak  bergantung terhadap besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan kepadanya [3].
Ada dua jenis beban listrik berdasarkan sumbernya.
1. 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.
2. Beban listrik tegangan bolak-balik.

## NodeMCU ESP8266
NodeMCU  ESP8266  merupakan  modul  mikrokontroler  yang  didesain  dengan  ESP8266  di dalamnya.  ESP8266  berfungsi  untuk  konektivitas  jaringan  Wifi  antara  mikrokontroler  itu  sendiri dengan jarigan Wifi. NodeMCU berbasis bahasa pemograman Lua namun dapat juga menggunakan Arduino IDE untuk prmogramannya [5]. Modul NodeMCU ESP8266 diperlihatkan pada gambar 2.

## Gambar 2 NodeMCU ESP8266
Alasan  pemilihan  NodeMCU  ESP8266  karena  mudah  deprogram  dan  memiliki  pin  I/O  yang memadai  dan  dapat  mengakses  jaringan  internet  unuk  mengirim  atau  mengambil  data  melalui koneksi WiFi [5]. Susunan kaki-kaki board NodeMCU ESP8266 diperlihatkan pada gambar 3.
A.
B.
Gambar 3 Pinout NodeMCU ESP8266

## Blynk
Blynk  merupakan  aplikasi  yang  dirancang  untuk Internet  of  Thinks (IoT).  Aplikasi  ini  dapat digunakan  untuk  mengendalikan  perangkat  hardware,  menampilkan  data  sensor,  menyimpan  data, visualisasi, dan lain lain [6].
Aplikasi  Blynk  memiliki  3  komponen  utama,  yaitu  Aplikasi  (App),  Server,  dan  Libraries. Blynk erver berfungsi untuk menangani semua komunikasi diantara smartphone dan hardware. Jenis server  bias  menggunakan  Blynk  Cloud  atau  server  sendiri  (private).  Widget  yang  tersedia  pada Blynk diantaranya adalah Button, Value Display, History Graph, Twitter, dan Email [6]. Tampilan awal aplikasi Blynk diperlihatkan pada gambar 4.
Gambar 4 Tampilan Awal Aplikasi Blynk

## METODE PENELITIAN
Diagram Fishbone
NodeMCU ESP8266
NodeMCU ESP8266,
ATmega8,
Sensor laptop Sensor LCD Monitoring Beban Listrik Berbasis NodeMCU ESP8266 Hasil Arus Perhitungan
Arus Perhitungan Tegangan
Beban Tegangan Pembuatan Program Pengujian Perancangan Sistem Pemilihan Peralatan Software dan Hardware
Tahapan  Pertama Pemilihan  Peralatan  Software  dan  hardware,  pada  tahapan  ini  yang  perluh  di perhatikan  yaitu  apa  saja  perangkat  software  dan  perangkat  hardware  yang  akan  digunakan  untuk pembuatan  rancang  bangun  alat  pendeteksi  beban  listrik,  mulai  dari  power  supply,  LCD  untuk menampilkan  hasil  dari  pengukuran  beban  yang  akan  diukur,  dengan  prosesan  mengunakan NodeMCU ESP8266 dan yang terakhir sebagai alat input mengunakan sensor arus.
Tahapan kedua Perancangan Sistem atau desain, Hal pertama yang harus diperhatikan adalah pada saat penggabungan alat NodeMCU ESP8266, mulai dari pemasangan NodeMCU ESP8266 dengan Mikrokontroler  tambahan ATmega8  sampai  dengan  sensor arus  untuk  dapat  mengukur  beban,  hal ini di pasang satu persatu dan kemudian dicek, apakah bekerja atau tidaknya alat tersebut.
Tahapan  ketiga Pembuatan  Program,  dimulai  dari  memprogram  NodeMCU  atau  menyatukan NodeMCU  dengan  laptop,  kemudian  NodeMCU  di  sambungkan  dengan  input  berupa  sensor  arus untuk mengukur arus, sebelum dapat diukur alat tersebut diprogram dengan software Arduino IDE.
Tahapan  keempat pengujian  alat,  setelah  selesai  merancang  dan  memprogram  alat  NodeMCU dengan  sensor  arus,  kemudian  alat  tersebut  di  uji  meliputi  pengujian  sensor  arus  dengan  2  buah lampu sebagai beban utama, setelah pengukuran arus berhasil, kemudian hasil dari pengukuran akan ditampilkan  di  layar  LCD  keypad  shield  dan  untuk  membuktikan  hasil  pengukuran  dapat  diukur secara otomatis yang akan ditampilkan pada aplikasi Blynk.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pengujian Tanpa Beban
Tampilan hasil kondisi tanpa beban pada alat ditunjukkan pada gambar 6. Berdasarkan gambar 6,  ditunjukkan  bahwa  hasil  pengujian  ketika  alat  tidak  diberi  beban  maka  alat  tidak  membaca besaran arus dan daya dikarenakan tidak ada beban yang terpasang pada
Gambar 6 kondisi Alat Ketika Tanpa Beban
sistem, sedangkan nilai tegangan 220V berasal dari sumber tegangan. Kondisi dan nilai tanpa beban ditunjukkan  pada  Tabel  1,  dan  Gambar  7  Menunjukkan  grafik  pada  aplikasi  Blynk  saat  kondisi tanpa beban.
Tabel 1 Kondisi Dan Nilai Tanpa Beban Yang Dimasukkan :
Beban Data Terpasang Data Pengukuran Nilai Selisih Akurasi Arus (A) Tegangan (V) Daya (W) Arus (A) Tegangan (V) Daya (W) Tanpa beban 0 220 0 0 220 0 0 100%

## Gambar 7 Tampilan Grafik Pada Aplikasi Blynk Saat Kondisi Tanpa Beban

## Pengujian Menggunakan Beban Induktif
Pengujian  ini  menggunakan  beban  induktif  berupa  lampu  LED  15  Watt  sebanyak  2  buah, dengan kombinasi salah satu lampu ON dan kedua lampu ON. Pengkondisian ON terhadap Beban Induktif untuk  Lampu  ke-1.  Tampilan  hasil  pengkondisian  ON  terhadap  beban  induktif    untuk Lampu ke-1, seperti ditunjukkan pada Gambar 8.
Gambar 8 Lampu Ke-1 Dinyalakan Dan Lampu Ke-2 Dalam Keadaan OFF
Berdasarkan Gambar 8 ditunjukkan, bahwa hasil pengkondisian ON terhadap beban induktif untuk lampu ke-1 berupa pemberian sumber tegangan 220 Volt, maka lampu menyala dan tampilan pada layar LCD menunjukkan  besar  arus,  tegangan,  dan  daya  yang  digunakan  pada  saat  lampu  ke-1 dalam  kondisi  ON.  Untuk  lampu  ke-2  dalam  kondisi  OFF  dan  lampu  tidak  menyala  karena  tidak terdapat  tegangan.  Nilai  arus,  tegangan,  dan  daya  yang  digunakan  pada  saat  lampu  ke-1  dalam keadaan  ON  dapat  kita  lihat  pada Tabel 2,  sedangkan  Gambar  9  menunjukan  grafik  pada  aplikasi Blynk  ketika  Lampu  ke-1  diberi tegangan  atau  dalam  keadaan  ON  dan lampu  ke-2  dalam  kondisi OFF.

## Tabel 2 Nilai Arus Dan Daya Ketika Lampu Ke-1 Diberi Tegangan
Atau Dalam Keadaan ON : Beban Data Terpasang Data Pengukuran Nilai Selisih Tingkat Akurasi Arus (A) Tegangan (V) Daya (W) Arus (A) Tegangan (V) Daya (W) 1 buah Lampu LED 0.068 220 15 0.066 220 14.449 0.551 96,33%
Gambar 9 Tampilan Grafik Pada Aplikasi Blynk Ketika Lampu Ke-1

## Diberi Tegangan Atau Dalam keadaan ON

## Pengujian Menggunakan Beban Resistif
Pengujian ini menggunakan beban resistif berupa setrika listrik 350 Watt yang diset pada titik panas  maksimum.  Pengkondisian  ON  terhadap  beban  resistif  setrika  350  Watt.  Tampilan  hasil pengkondisian ON terhadap beban resistif setrika listrik, seperti ditunjukkan pada Gambar 10.

## Gambar 10 Pengkondisian ON Terhadap Beban Resistif Setrika listrik
Berdasarkan  Gambar  10  ditunjukkan  bahwa,  hasil  pengkondisian  ON  terhadap  beban  resistif berupa setrika listrik dengan memasukkan tegangan sebesar 220 Volt, maka setrika listrik menyala dan tampilan pada layar LCD menunjukkan besar arus, tegangan, dan daya pada saat setrika dalam kondisi ON. Nilai arus, tegangan, dan daya yang digunakan pada saat setrika listrik diberi tegangan dapat kita lihat pada Tabel 3, dan Gambar 11 menunjukan grafik pada aplikasi Blynk ketika setrika listrik diberi tegangan atau dalam keadaan ON.
Tabel 3 Nilai Arus Dan Daya Ketika Setrika Listrik Diberi Tegangan
Atau Dalam Kondisi ON : Beban Data Terpasang Data Pengukuran Nilai Selisih Tingkat Akurasi Arus (A) Tegangan (V) Daya (W) Arus (A) Tegangan (V) Daya (W) Setrika Listrik 1.590 220 350 1.587 220 349.148 0.852 99,75%
Gambar 11 Tampilan Pada Aplikasi Blynk Ketika Setrika Listrik Diberi Tegangan

## Pengujian Kombinasi Beban Induktif Dan Beban Resistif
Pengujian ini menggunakan beban induktif  berupa lampu LED 15 Watt sebanyak 2 buah yang keduanya dinyalakan dan beban resistif berupa setrika listrik 350 Watt yang diset pada titik panas maksimum.  Pengkondisian  ON  terhadap  beban  induktif  2  buah  lampu  15  watt  dan  beban  resistif setrika  350  Watt.  Tampilan  hasil  pengkondisian  ON  terhadap  beban  induktif  dan  beban  resistif, seperti ditunjukkan pada Gambar 12.

## Gambar 12 Pengkondisian ON Terhadap Beban Induktif Dan Beban Resistif
Berdasarkan Gambar 12 ditunjukkan bahwa, hasil pengkondisian ON terhadap beban induktif berupa  2  buah lampu  LED  dan  beban resistif  berupa setrika  listrik  dengan  memasukkan  tegangan sebesar  220  Volt,  maka  lampu  LED  dan  setrika  listrik  menyala  dan  tampilan  pada  layar  LCD menunjukkan besar arus, tegangan, dan daya pada saat lampu dan setrika dalam kondisi ON. Nilai arus, tegangan, dan daya yang digunakan pada saat beban induktif dan beban resistif diberi tegangan dapat kita lihat pada Tabel 4, dan Gambar 13 menunjukan grafik pada aplikasi Blynk ketika beban induktif dan beban resistif diberi tegangan atau dalam keadaan ON.
Tabel 4 Nilai Arus Dan Daya Ketika Beban Induktif Dan Beban Resistif  Diberi
Tegangan Atau Dalam Kondisi ON : Beban Data Terpasang Data Pengukuran Nilai Selisih Tingkat Akurasi Arus (A) Tegangan (V) Daya (W) Arus (A) Tegangan (V) Daya (W) Setrika Listrik & 2 Buah Lampu LED 1.727 220 380 1.731 220 380.781 0.781 99,8%

## Gambar 13 Tampilan Pada Aplikasi Blynk Ketika Beban Induktif Dan Beban Resistif Diberi Tegangan Atau Dalam Keadaan ON

## KESIMPULAN
Dari pengujian alat monitoring beban listrik dengan menggunakan beban induktif berupa lampu LED  15  Watt  sebanyak  2  buah  dan  beban  resistif  berupa  setrika  listrik  350  Watt  yang  diset  pada titik panas maksimum, alat bekerja dengan baik dan mampu membaca besaran arus dan daya yang digunakan  pada  saat  pengkondisian  ON  terhadap  beban  induktif  dan  beban  resistif,  dan  tingkat akurasi dari alat dalam membaca berkisar 96% sampai dengan 99%.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Isnawaty,  "Rancang  Bangun  Prototype  System  Monitoring  Kelembaban  Tanah  Melalui  SMS Berdasarkan  Hasil  Penyiraman  Tanaman  "Studi  Kasus  Tanaman  Cabai  dan  Tomat","  Jurusan Teknik Informatika, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo, Kendari, 2016.
[2]  M.  S.  Budiawan,  "Sistem  Pengendali  Beban  Arus  Listrik,"  Fakultas  Saint  dan  Teknologi  UIN Alauddin Makassar, Makassar, 2017.
[3]  I.  Dinata  and  W.  Sunanda,  "Implementasi  Wereles  Monitoring  Energi  Listrik  Berbasis  Web Database," Jurnal Nasional Teknik Elektro Volum: 4 No.1, p. 83, 2015.
[4]  R. Sulistyowati and D. D. Febriantoro, "Perancangan Prototype Sistem Kontrol dan Monitoring Pembatas Daya Berbasis Mikrokontroler," IPTEK Vol.16 No.1, p. 25, 2012.
[5]  H.  D.  Septama,  "Smart  Wirehouse:  Sistem  Pemantauan  Dan  Kontrol  Otomatis  Suhu  Serta Kelembaban Gudang," Seminar Nasional Inovasi, Teknologi, dan Aplikasi (SeNTiA), p. 1, 2018.
[6]  A. Wagyana, "Prototipe Smart Power Outlet Untuk Pencegah Kebakaran Akibat Arus Listrik," Prosiding SENTIA 2016, Politeknik Negeri Malang, pp. 89-90, 2016.