## EMITOR: Jurnal Teknik Elektro
Rancang Bangun Monitoring Dan Controlling Pemakaian Daya Berbasis Internet of Things (IoT)
Muh. Farid Rusdi ∗ , Hamdani, Hamma
Teknik Elektro, Politeknik Negeri Ujung Pandang Ujung Pandang, Indonesia ∗ muhfarid63@gmail.com
Abstract − The electrical power requirements of each consumer vary depending on the amount of usage. However, often the power consumption in a building is not controlled, so sometimes there is an overload so that the current flowing will also be even more significant. In this study, a monitoring system for voltage, current, frequency, and power was created using android technology which is connected to a microcontroller and can cut off electricity accessed through the Android application. The design procedure is the stage for designing the circuit needed to manufacture monitoring tools. This monitoring tool goes through several locations, including literature study, hardware design, and software design. From the tests carried out, the electrical power monitoring design tool has worked as intended. This tool can control, monitor, and store data on electricity that can be accessed through websites/applications connected via the internet. The accuracy of the readings of the measuring instruments on this design tool has a small error ratio to the measuring devices that are usually used. There is an average error in reading the voltage and current values of 0 . 33% and 3 . 06% .
Abstrak − Kebutuhan daya listrik setiap konsumen berbeda-beda tergantung pada banyaknya pemakaian. Namun sering kali pemakaian daya pada sebuah bangunan tidak terkontrol, sehingga terkadang terjadi beban lebih ( overload ) sehingga arus yang mengalir juga akan semakin besar. Pada Penelitian ini dibuat sistem monitoring tegangan, arus, frekuensi dan daya menggunakan teknologi Android yang dikoneksikan dengan mikrokontroler serta dapat memutuskan aliran listrik yang dapat diakses melalui aplikasi Android. Prosedur perancangan merupakan tahapan untuk merancang rangkaian yang dibutuhkan dalam pembuatan alat monitoring. Proses perancangan dan pembuatan alat monitoring ini melalui beberapa tahap meliputi studi literatur, perancangan perangkat keras ( hardware ), perancangan perangkat lunak (software). Dari pengujian yang dilakukan, alat rancangan monitoring daya listrik telah bekerja sesuai dengan apa yang diinginkan. Alat ini dapat mengontrol, monitoring dan melakukan penyimpanan data pada aliran listrik yang dapat diakses melalui website /aplikasi yang terhubung melalui internet. Bahkan, keakuratan pembacaan alat ukur pada alat rancangan ini memiliki perbandingan error yang kecil dengan alat ukur yang biasanya digunakan, terdapat rata-rata error pada pembacaan nilai tegangan dan arus sebesar 0 . 33% dan 3 . 06%.
Kata Kunci − power consumption; perbandingan error; beban lebih; monitoring tegangan; monitoring frekuensi

## I. P ENDAHULUAN
D ALAM kehidupan yang telah maju (modern) ke- hadiran tenaga listrik dirasakan sangat penting, karena listrik sangat berguna sebagai sumber tenaga. Kita memerlukan listrik untuk melakukan segala ma- cam kegiatan. Hampir semua mesin yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari baik di tiap-tiap rumah tangga maupun industri kebanyakan menggunakan te- naga listrik. Pemakaian energi ini dapat kita lihat secara langsung baik di lingkungan rumah tangga, sekolah, ru-
Naskah diterima 26 Mei 2022, diterima setelah revisi 11 Agustus 2022, terbit online 2 September 2022. Emitor merupakan jurnal Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta yang terakreditasi Sinta 4 dengan alamat Gedung H Lantai 2 UMS, Jalan Ahmad Yani Tromol Pos 1 Surakarta Indonesia 57165.
mah sakit dan industri-industri. [1–3]. Kebutuhan daya listrik setiap konsumen juga berbeda-beda tergantung pada banyaknya pemakaian [4–6]. Namun sering kali pemakaian daya pada sebuah bangunan tidak terkon- trol, sehingga terkadang terjadi beban lebih ( overload ) sehingga arus yang mengalir juga akan semakin be- sar [7–9].
Pemakaian daya dapat dikontrol jika terdapat sis- tem monitoring yang baik yaitu dengan mengetahui kondisi aliran arus listrik yang mengalir dan juga daya yang terpakai. Pada Monitoring Besaran Listrik Ber- basis Internet of Things (IoT) Pada Gedung Bengkel Jurusan Elektro Kampus 1 Pnup, sistem monitoring menggunakan sensor arus, mikrokontroler, dan LCD. Bahwa dari record didapatkan bahwa monitoring data
doi: 10.23917/emitor.v22i2.18402
Tabel 1: Alat Perancangan No Alat Spesifikasi Jumlah 1 Tang Essen 1 2 Obeng Vessel 1 3 Multimeter Heles 1 4 Solder Suoer 1 5 Bor listrik Maktec 1 6 Laptop Lenovo 1 7 HP Android Realme 1 8 Gerinda Makita 1
kelistrikan tanpa pengendalian terjadi jika akan terja- di beban lebih. Berdasarkan hal tersebut dan untuk keperluan pengendalian daya yang dapat diatur ma- ka ditambahkan relay yang berfungsi untuk memutus aliran daya jika diperlukan.

## II. M ETODE P ENELITIAN
Perancangan dan pengujian akan dilaksanakan di Kam- pus Politeknik Negeri Ujung Pandang. Perancangan alat monitoring dan kontrolling pemakaian daya berba- sis internet of things (IoT) di lakukan Januari sampai dengan bulan September 2021. Selanjutnya adalah prosedur perancangan, yaitu tahapan untuk merancang rangkaian yang dibutuhkan dalam pembuatan alat mo- nitoring seperti yang terlihat dalam Tabel 1.
Proses perancangan dan pembuatan alat monito- ring ini melalui beberapa tahap seperti yang terlihat dalam Gambar 1 berikut.
Selanjutnya adalah teknik pengumpulan data di- lakukan dengan pengujian menghubungkan beberapa beban ke panel monitoring dengan berbagai variasi kon- disi pembebanan. Dimana berbagai kondisi dilakukan untuk melihat parameter kelistrikan dan perubahan da- ya [10–13]. Pengujian dilakukan pada sumber tegangan 3 fasa dari PLN di laboratorium automasi kampus 2 PNUP. Adapun variasi kondisi, tertera dalam Tabel 2.

## III. H ASIL P ENELITIAN DAN D ISKUSI
Perancangan alat yang dibuat memiliki dimensi dengan panjang 30 cm, lebar 25 cm, dan tinggi 13 cm. Berda- sarkan rangkaian pada Gambar 3, hasil perancangan hardware dapat dilihat Gambar 2.
i. Pengujian Hardware
Pengujian hardware dilakukan dengan menggunakan sumber 3 fasa, dimana pengujian dilakukan di labo-
Gambar 1: Flowchart prosedur perancangan
Tabel 2: Variasi kondisi beban uji
No Kondisi Beban Relay 1 2 3 1 I Motor Motor Motor 2 II Motor Motor Motor − Kipas − 3 III Motor Motor Motor − Kipas Setrika 4 IV Motor Motor Motor − Kipas 2 Setrika 5 V Motor Motor Motor − Kipas 2 Setrika + Lampu LED 6 VI − Kipas 2 Setrika + Lampu LED
Gambar 2: Tampilan depan alat uji
ratorium automasi Politeknik Negeri Ujung Pandang. Semua data yang didapatkan dengan cara memasang beban-beban ke alat monitoring dan akan dicatat hasil pembacaannya, data yang diolah menggunakan sen- sor pzem-004t dan alat ukur konvensional (voltme- ter dan clamp meter). Alat ukur konvensional yang terpakai bukan merupakan standar pengukuran para- meter kelistrikan dimana tingkat keakuratan tiap alat ukur berbeda-beda, namun dalam hal ini digunakan untuk mendapatkan nilai parameter kelistrikan sebagai sumber acuan yang dapat dibandingkan dengan alat monitoring ini. Pemilihan beban berdasarkan besar ni- lai daya beban yang dihubungkan ke salah satu fasa pada alat monitoring dan tiap fasa jika beban tersebut menggunakan sumber 3 fasa.

## ii. Pengujian Tegangan
Pengujian terhadap tegangan bertujuan untuk mengeta- hui kinerja dari sensor sudah bekerja dengan baik atau belum. Pzem-004t sendiri akan dipasang ke nodemcu esp8266 sebagai media dari pembacaan yang diatur dengan program. Sensor pzem-004t memiliki 4 termi- nal, 2 terhubung pada sumber tegangan, 2 terhubung pada current transformator dan 4 pin lainnya terhubung pada 5V dan ground , serta 2 pin digital input.
Gambar 4: Pengujian tegangan
Pada Gambar 4 menunjukan bahwa pengujian te- gangan dalam pembacaan dan sebagai alat monitoring. Pengujian kinerja alat dilakukan dengan membandingk- an pengukuran nilai tegangan menggunakan sensor pzem-004t dan voltmeter dengan menggunakan ru- mus Persamaan (1) dan (2) berikut. Perhitungan per- sentase error ( ε ) pada pengujian salah satu tegangan fasa R antara hasil alat ukur ( H u ) dan hasil alat ukur rancangan ( H r ).
ε ( % ) = H u − H r H r × 100% (1)
doi: 10.23917/emitor.v22i2.18402
Tabel 3: Pengujian tegangan fasa R
Kondisi Alat Ukur Tegangan ε (%) I Pzem-004t 227,1 0,4 Voltmeter 228 II Pzem-004t 226,7 0,57 Voltmeter 228 III Pzem-004t 226,8 0,52 Voltmeter 228 IV Pzem-004t 226,9 0,48 Voltmeter 228 V Pzem-004t 226,9 0,48 Voltmeter 228 VI Pzem-004t − Voltmeter −
ε r 0,4 Tabel 4: Pengujian tegangan fasa S
Kondisi Alat Ukur Tegangan ε (%) I Pzem-004t 229,5 0,21 Voltmeter 230 II Pzem-004t 229,3 0,3 Voltmeter 230 III Pzem-004t 229,2 0,08 Voltmeter 229 IV Pzem-004t 229,2 0,34 Voltmeter 230 V Pzem-004t 228,9 0,04 Voltmeter 229 VI Pzem-004t 229,5 0,21 Voltmeter 230 ε r 0,19
Sedangkan untuk mendapatkan persentase kesalahan rata rata ( ε r ) di dapatkan dari jumlah error ( J ε ) dengan jumlah percobaan ( J p ).
ε r ( % ) = J ε J p (2)
Hasil pengujian dapat dilihat dalam Tabel 3 berikut. Pembacaan sensor pzem-004t dan voltmeter yang berbeda akan menimbulkan sebuah error yang biasanya disebabkan oleh ketidakstabilan tegangan saat proses pembacaan antara sensor dan voltmeter [14–16]. Menurut nilai error yang terdapat pada Tabel 3 sam- pai Tabel 5 masuk dalam kategori golongan b, yai- tu alat ukur ini biasa digunakan untuk pengukuran- pengukuran presisi. Alat ukur ini biasanya portable .
Tabel 5: Pengujian tegangan fasa T
Kondisi Alat Ukur Tegangan ε (%) I Pzem-004t 230,1 0,39 Voltmeter 231 II Pzem-004t 229,8 0,52 Voltmeter 231 III Pzem-004t 229,1 0,39 Voltmeter 230 IV Pzem-004t 228,8 0,52 Voltmeter 230 V Pzem-004t 229 0,43 Voltmeter 230 VI Pzem-004t 229,4 0,26 Voltmeter 230 ε r 0,41

## iii. Pengujian Arus
Pengujian sensor arus bertujuan untuk mengetahui ki- nerja sensor dalam pembacaan nilai arus bekerja de- ngan baik atau belum. Sensor pzem-004t mengambil data dari beberapa beban yang terpasang pada alat mo- nitoring [17–20]. Persamaan perhitungan error serta error rata-rata sama seperti Persamaan (1) dan (2). Ada- pun hasil perbandingannya dapat dilihat pada Tabel 6 - 9.
Gambar 5: Pengujian arus
Dilihat dari tabel pengujian arus menunjukan ha- sil pengujian dari perbandingan pembacaan sensor pzem-004t dengan amperemeter. Menurut nilai er- ror yang terdapat pada Tabel 6 sampai Tabel 8 masuk dalam kategori golongan d, yang dipergunakan pada panel-panel yang tidak begitu memperhatikan presisi dan ketelitian.
Pada gambar grafik di atas terlihat tiap fasa dari sumber listrik PLN memiliki nilai daya yang termonitor dari alat ini. Pengujian dilakukan dengan 6 kondisi, dimana kondisi ini dilakukan berbagai variasi beban
Tabel 6: Pengujian Arus R Kondisi Alat Ukur Arus ε (%) I Pzem-004t 2,17 1,84 Amperemeter 2,13 II Pzem-004t 2,15
1,39
Amperemeter 22,12 III Pzem-004t 2,17 3,22 Amperemeter 2,1 IV Pzem-004t 2,17 4,14 Amperemeter 2,08 V Pzem-004t 2,18 5,5 Amperemeter 2,06 VI Pzem-004t − −
Amperemeter
− ε r 2,68 Tabel 7: Pengujian Arus S
Kondisi Alat Ukur Arus ε (%) I Pzem-004t 2,32 1,29 Amperemeter 2,29 II Pzem-004t 2,38 5,5 Amperemeter 2,22 III Pzem-004t 2,96 4,7 Amperemeter 2,82 IV Pzem-004t 2,71 0,73 Amperemeter 2,73 V Pzem-004t 4,06 3,2 Amperemeter 2,93 VI Pzem-004t 4 5 Amperemeter 2,8
ε r
3,4
Tabel 8: Pengujian Arus T
Kondisi Alat Ukur Arus ε (%) I Pzem-004t 2,32 1,29 Amperemeter 2,29 II Pzem-004t 2,35 5,5 Amperemeter 2,22 III Pzem-004t 2,96 4,7 Amperemeter 2,82 IV Pzem-004t 2,71 0,73 Amperemeter 2,73 V Pzem-004t 4,06 3,2 Amperemeter 3,93 VI Pzem-004t 4 5 Amperemeter 3,8 ε r 3,4
dan hasil dari daya tiap kondisi dapat dilihat pada Tabel 9. Pada saat pengujian alat monitoring mengukur daya dari beberapa kondisi mengalami ketidakstabilan, ini terlihat jelas mulai dari kondisi 2 hingga kondisi 5 pada fasa S yang mana kondisi tersebut hanya memiliki 2 beban yaitu motor dan kipas angin. Hasil pengukuran ini terjadi karena ketidakstabilan dari tegangan yang dapat dilihat pada tabel 1, ketidakstabilan lebih sering disebabkan oleh variasi dari beban. Ketika beban satu fasa dengan fasa lain berbeda, maka saat itulah kondisi ini terjadi. Hal ini disebabkan oleh impendansi, tipe beban, atau jumlah beban berbeda satu fasa dengan fasa lain sehingga menghasilkan daya yang tidak stabil dengan beban yang sama pada kondisi tersebut. Dari hasil monitoring menunjukan fasa yang memiliki nilai daya yang terbesar ada di fasa T pada kondisi 5 karena pada fasa T banyaknya beban yang terpakai dalam suatu waktu.

## IV. K ESIMPULAN
Kesimpulan dari penelitian tentang monitoring dan con- trolling pemakaian daya listrik ini adalah : Sistem mo- nitoring dibuat menggunakan beberapa komponen di- antaranya nodemcu esp8266 sebagai mikrokontroler, pzem-004t sebagai sensor untuk mengukur parameter kelistrikan, dan LCD untuk menampilkan hasil pemba- caan pzem-004t , serta dikoneksikan dengan jaringan internet untuk dapat memantau parameter kelistrikan melalui berbagai macam perangkat. Pemutusan aliran listrik dapat dilakukan melalui aplikasi Android dimana nodemcu esp8266 sebagai mikrokontroler yang dihu- bungkan dengan relay.
doi: 10.23917/emitor.v22i2.18402
Tabel 9: Pengujian daya Kondisi Beban Fasa R S T I Motor 3 fasa (no load) 54,8 94,6 85,5 II Motor 3 fasa + kipas 49,8 121,6 89,8 III Motor 3 fasa + kipas + setrika 55,2 119,1 444,6 IV Motor 3 fasa + kipas + 2 setrika 58 116,5 743 V Motor 3 fasa + kipas + 2 setrika + lampu LED 57,9 117,3 783,6 VI Kipas + 2 setrika + lampu LED − 26,9 701,3

## P ERSANTUNAN
Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada: Se- genap Dosen dan Staf pengajar Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Ujung Pandang. Keluarga, teman- teman dan semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan jurnal ini.

## D AFTAR P USTAKA
[1] J. D. Kothari, “Garbage level monitoring device using internet of things with esp8266,” Jubin Dipakkumar Kothari (2018). Garbage Level Monitoring Device Using Internet of Things with ESP8266. International Journal of Innovative Research in Computer and Communication Engineering , vol. 7, no. 6, pp. 2995–2998, 2018.
[2] K. B. Q. Chowdhury, A. M. A. Hasani, K. Labeeb, R. Karim, A. Mashuk, M. Khan, R. Nasfikur et al. , “Iot based garbage monıtorıng and clearance alert system,” in International Con- ference on Innovation in Modern Science and Technology . Springer, 2019, pp. 165–172.
[3] K. C. KLohitha, K. A. MGouthami et al. , “Iot based gar- bage management system using arduino,” NEW ARCH- INTERNATIONAL JOURNAL OF CONTEMPORARY AR- CHITECTURE , vol. 8, no. 1s, pp. 318–327, 2021.
[4] G. Bedi, G. K. Venayagamoorthy, R. Singh, R. R. Brooks, dan K.-C. Wang, “Review of internet of things (iot) in electric power and energy systems,” IEEE Internet of Things Journal , vol. 5, no. 2, pp. 847–870, 2018.
[5] F. Khan, M. A. B. Siddiqui, A. U. Rehman, J. Khan, M. T. S. A. Asad, dan A. Asad, “Iot based power monitoring system for smart grid applications,” in 2020 International Conference on Engineering and Emerging Technologies (ICEET) . IEEE, 2020, pp. 1–5.
[6] A. Hanumanthaiah, A. Gopinath, C. Arun, B. Hariharan, dan R. Murugan, “Comparison of lossless data compression techniques in low-cost low-power (lclp) iot systems,” in 2019 9th International Symposium on Embedded Computing and System Design (ISED) . IEEE, 2019, pp. 1–5.
[7] K. Shafique, B. A. Khawaja, F. Sabir, S. Qazi, dan M. Musta- qim, “Internet of things (iot) for next-generation smart sys- tems: A review of current challenges, future trends and pros- pects for emerging 5g-iot scenarios,” Ieee Access , vol. 8, pp. 23 022–23 040, 2020.
[8] F. K. Santoso dan N. C. Vun, “Securing iot for smart ho- me system,” in 2015 international symposium on consumer electronics (ISCE) . IEEE, 2015, pp. 1–2.
[9] J. Y. Kim, H.-J. Lee, J.-Y. Son, dan J.-H. Park, “Smart home web of objects-based iot management model and methods for home data mining,” in 2015 17th Asia-Pacific Network Operations and Management Symposium (APNOMS) . IEEE, 2015, pp. 327–331.
[10] A. I. Satriananda, L. Kamelia, M. R. Efendi, dan A. Kusnaw- an, “The prototype of smart power meter at home based on internet of things,” in 2021 7th International Conference on Wireless and Telematics (ICWT) . IEEE, 2021, pp. 1–3.
[11] L. Bu, Z. Chen, Z. Chen, L. Qin, F. Yang, K. Xu, J. Han, dan X. Wang, “Impact induced compound method for triboelectric-piezoelectric hybrid nanogenerators to achieve watt level average power in low frequency rotations,” Nano Energy , vol. 70, p. 104500, 2020.
[12] S. Kumar, K. Bhatt, P. Kumar, S. Sharma, A. Kumar, dan C. Tripathi, “Laser patterned, high-power graphene paper resistor with dual temperature coefficient of resistance,” RSC advances , vol. 9, no. 15, pp. 8262–8270, 2019.
[13] B. C. V. Chakravarthi dan G. S. K. Rao, “Impact of power quality issues in grid connected photovoltaic system,” in 2020 4th International Conference on Electronics, Communication and Aerospace Technology (ICECA) . IEEE, 2020, pp. 155– 158.
[14] C. Indah, “Rancang bangun alat pemantau biaya pemakaian energi listrik menggunakan sensor pzem-004t dan aplikasi blynk,” Ph.D. dissertation, Universitas Andalas, 2021.
[15] A. Ma’ruf, R. Purnama, dan K. E. Susilo, “Rancang bangun alat monitoring tegangan, arus, daya, dan faktor daya berbasis iot,” Jurnal SISKOM-KB (Sistem Komputer dan Kecerdasan Buatan) , vol. 5, no. 1, pp. 81–86, 2021.
[16] R. Risfendra, G. F. Ananda, dan A. Stephanus, “Internet of things on electrical energy monitoring using multi-electrical parameter sensors,” MOTIVECTION: Journal of Mechanical, Electrical and Industrial Engineering , vol. 3, no. 1, pp. 1–10,
2021.
[17] D. D. PRASETYO, “Rancang bangun sistem monitoring be- saran listrik berbasis iot menggunakan mikrokontroler node- mcu esp8266 dan sensor pzem-004t-100a pada gitet bandung selatan,” Ph.D. dissertation, Universitas Gadjah Mada, 2021.
[18] S. Anwar, T. Artono, N. Nasrul, D. Dasrul, dan A. Fadli, “Pengukuran energi listrik berbasis pzem-004t,” in Prosiding Seminar Nasional Politeknik Negeri Lhokseumawe , vol. 3, no. 1, 2019, p. 272.
[19] T. Hidayat dan H. Effendi, “Perancangan alat monitoring error current transformer (amor ct) menggunakan arduino mega 2560 dan cayenne iot,” JTEIN: Jurnal Teknik Elektro
Indonesia , vol. 2, no. 2, pp. 226–232, 2021.
[20] A. I. Satriananda, L. Kamelia, M. R. Efendi, dan A. Kusnaw- an, “The prototype of smart power meter at home based on internet of things,” in 2021 7th International Conference on Wireless and Telematics (ICWT) . IEEE, 2021, pp. 1–3.