ITEJ Juli -2021, Volume 6 Nomor 1 Page 46 - 52

## ITEJ
Information Technology Engineering Journals eISSN : 2548-2157
Url : https://syekhnurjati.ac.id/journal/index.php/itej Email : itej@syekhnurjati.ac.id

## ANALISIS SISTEM MONITORING DAYA DAN KENDALI SAKLAR BERBASIS ESP8266
Ari Yuliati 1 Teknik Elektro Univ. Muhammadiyah Tasikmalaya
1 aryuli@umtas.ac.id
Abstrak  —  Sistem  monitoring  dan  kendali  alat  listrik  jarak  jauh  ini  merupakan  alat  yang  dibuat berdasarkan permasalahan kebutuhan monitoring daya listrik  yang tersambung dengan perangkat listrik dan sebagai  pengembangan  penelitian  sebelumnya[6].  Sistem  monitoring  dan  kendali  ini  bertujuan  untuk mengetahui  pemakaian  daya  listrik  setiap  waktu  dengan  cara  membaca  tegangan  listrik  dan  arus  listrik, masing-masing dengan sensor tegangan dan sensor arus. Nilai daya listrik  yang sudah terdeteksi dikirim ke firebase dan thingspeak ,  selanjutnya  dikirimkan  ke  aplikasi android .  Sistem  ini  diaplikasikan  untuk monitoring  penggunaan  ruangan  yang  terhubung  ke  perangkat  listrik  sebagai  indikator  pemakaian  ruangan. Hasil pengujian sistem monitoring dan kendali saklar ini adalah beban daya minimum yang dapat terdeteksi 80Watt,  beberapa  beban  masih  memiliki error yang  tinggi,  namun  sistem  mampu  mendeteksi  pada  jarak tertentu dengan baik.
Kata kunci — sensor, firebase, thinkspeak , android
Abstract — The system of remote monitoring electrical and control is a device that was created based on the problem of monitoring the need for electrical power connected to electrical devices and as a development of previous research[6]. This monitoring and control system aims to determine the use of electric power at any time by reading the electric voltage and current with a voltage sensor and a current sensor respectively. The electrical power value that has been detected is forward to firebase and thingspeak, then transmit to the android application. This system is applied for usage monitoring of rooms connected to electrical devices as an indicator of room usage. The results of this system test are the minimum power load that can be detected is 80Watt, some loads still have a high error, but the system is able to detect at a certain distance effectively.
Keywords — sensor, firebase, thinkspeak, android

## I. P ENDAHULUAN
Ketertarikan  penelitian  terkait  sistem  monitoring  dan  kendali  perangkat  listrik banyak diminati dan dilakukan dengan berbagai inovasi, baik dari sudut metode maupun disain.  Peneliti  Putu  M.,  dkk.[1]  melakukan  sistem  monitoring  dan  kendali  perangkat listrik  dengan  memantau  tegangan,  arus,  dan  daya  dengan  menggunakan  sensor  arus SCT013 yang tidak terpasang pada PCB (not on-board ). Sistem didesain dengan sensor arus  SCT013  terpasang  pada  kabel  listrik.  Sementara  sensor  tegangan  menggunakan transformator  step  down yang  terhubung  dengan  pengkondisi  sinyal,  kemudian  diolah dengan  mikrokontroller.  Sistem  yang  dibuat  belum plug  and  play ,  sehingga  sulit  untuk
dipasang  dan  membutuhkan  lebih  banyak  ruang.      Penelitian  Yuliati,  A.,  dkk.[6] mengembangkan sistem monitoring ruangan dengan kehadiran modul wifi yang memiliki fungsi  yang  sama  dengan mikrokontroler  AT89S52, yaitu chip  ESP8266 .  Peneliti[6] mencoba  mengembangkan  sistem  yang  ada  untuk  pendekatan  solusi  masalah  pencarian ruangan  dengan  menganalisis  dan  merancang monitoring ruangan  untuk  mengetahui ruangan yang sedang dipakai, ruangan tidak sedang dipakai, dan memonitor penggunaan proyektor dalam  ruangan tersebut. Namun konsekuensinya informasi ruangan yang baru kosong akan kurang up to date selama 3 menit. Penelitian ini mencoba mengembangkan dan  mengadopsi  dari  peneliti[1][2][3][4][6]  dengan  menganalis  dan  simulasi  sederhana sistem  monitoring  dan  kendali  perangkat  listrik  jarak  jauh  dengan  aplikasi android berbasis  ATMega328  dan  ESP8266  dengan  menggunakan  sensor  arus  ACS712  dan sensor tegangan ZMPT101B.

## II. LANDASAN TEORI
Prototipe  dari  sistem  monitoring  daya  dan  kendali  saklar  menggunakan  beberapa komponen peranti keras seperti WeMos D1 Mini, sensor, relay, modem , dan NodeMCU ESP8266.

## A. WeMos D1 Mini
WeMos  D1  Mini merupakan module  development  board yang  berbasis wifi dari keluarga  ESP8266,  serta  NodeMCU  dapat  diprogram  menggunakan software IDE arduino .  Salah  satu  kelebihan  dari  WeMos  D1 mini ini  dibandingkan  dengan module development  board berbasis  ESP8266  lainnya  yaitu  adanya module  shield untuk pendukung hardware  plug  and  play .  Modul  wifi  ini  tepat  untuk  teknologi  IoT  karena harga murah dan kebutuhan daya relative kecil (Mehta, 2015). Modul wifi ini terdiri dari 2 pin GPIO, UART untuk berkomunikasi, CPU 32 bit, dan antenna yang sudah ditanam dalam PCB (Bohora, dkk., 2016).

## B. Sensor Arus ACS712
Sensor  arus  ACS712  adalah hall  effect  current  sensor .  Hall effect  allegro ACS712 merupakan sensor dengan presisi sebagai sensor arus AC atau DC dalam pembacaan arus, banyak  digunakan  di  industri  otomotif,  komersial,  dan  sistem-sistem  komunikasi.  Pada umumnya  aplikasi  sensor  arus  ACS712  digunakan  sebagai  pengontrol  motor,  deteksi beban listrik, switched-mode power supplies , dan proteksi beban berlebih.

## C. Sensor Tegangan ZMPT101B
LDR Sensor arus dengan bentuk ultra micro voltage . Sensor arus dengan karakteristik transformator ukuran kecil, akurasi tinggi, dan konsistensi yang baik untuk tegangan serta pengukuran  daya.  Sensor  ini  juga  memiliki  spesifikasi  elektrik  arus  primer  sekunder  2 MA:2mA,  rasio  balik  1000:1000,  linieritas  0.1%,  batas  frekuensi  (50-60)  Hz  dengan tingkat akurasi 0.2 (Datasheet ZMPT101B).

## D. Relay
Relay  adalah  komponen  elektronika  yang  berfungsi  memutus  atau  menyambungkan aliran listrik secara tidak langsung, sering disebut sebagai saklar magnet. Cara kerja relay adalah ketika arus listrik tersambung  maka akan terjadi kontak antar plat, sehingga arus listrik  dapat  mengalir.  Pada  komponen  relay  utama  berfungsi  sebagai  saklar  elektronik ketika  diperlukan  untuk  mengendalikan  arus  dan  tegangan  tinggi.  Sementara  komponen relay pada  rangkaian  listrik  berfungsi  menyambungkan  atau  memutuskan  aliran  listrik secara tidak langsung atau menyambung dan memutuskan aliran listrik secara bersamaan. Bentuk fisik relay modul dapat dilihat pada Gambar 1 dibawah.

## E. Sensor LDR modem
Light  depent  sensor  (LDR)  adalah  komponen  elektronika  yang  resistansinya  akan menurun  jika  ada  penambahan  intensitas  cahaya  yang  mengenainya.  LDR  dibuat  dari semikonduktor  beresistansi  tinggi  yang  tidak  dilindungi  dari  cahaya.  Jika  cahaya  yang mengenainya  memiliki  frekuensi  yang  cukup  tinggi,  foton  yang  diserap  oleh semikonduktor akan menyebabkan elektron memiliki energi yang cukup untuk meloncat ke pita konduksi.

## III. IMPLEMENTASI
Disain  sistem  monitoring  daya  dan  kendali  saklar  ini  dikembangkan  dengan menggunakan  WeMos  D1  Mini,  sensor  arus  ACS712,  sensor  tegangan  ZMPT101B, relay ,  sensor  LDR modem ,  dan  NodeMCU  ESP8266  sebagai server .  Komponen  utama dari sistem ini ditunjukkan pada Gambar 1 berikut.
Gambar 1. Komponen Utama Untuk Sistem Monitoring Dan Kendali Saklar
Implementasi sistem dengan sensor arus dan sensor tegangan, masing-masing untuk melakukan  pengukuran  arus  dan  tegangan.  Sensor  arus  ACS712  mengukur  besar  arus bolak-balik (AC) dan sensor ZMPT101B sebagai modul untuk mengukur tegangan AC 1 phasa.  Sensor  ZMPT101B  dirancang  dengan  menggunakan  transformator.  Data  sensing dari  kedua  sensor  tersebut  diolah  oleh  WeMos  D1  Mini.  Database  menggunakan thinspeak untuk  menampilkan  grafik  arus  dan  tegangan.  Sementara firebase untuk komunikasi  dengan  aplikasi  android.  Penggunaan  konsumsi  daya  dan  besar  KWH  dari perhitungan  arus  dan  tegangan  ditampilan  sebagai  hasil  pembacaan  sensor.  Prototipe disain perangkat dari sistem ini terlihat pada Gambar 2 berikut.
Gambar 2. Prototipe Disain Perangkat Sistem Monitoring Daya dan Kendali Saklar
Skema diagram rancangan sistem ini ditunjukkan pada Gambar 3 berikut.
Gambar 3. Skema Rancangan Sistem Monitoring Daya Dan Kendali Saklar
Pembacaan  sensor  arus  dan  tegangan  serta  hasil  perhitungan  daya  listrik ditampilkan  pada  layer  LCD  terlihat  pada  Gambar  4  dan  Gambar  5.  Pada  Gambar  4 sebagai  hasil  pembacaan  sensor  pada  beban  80  Watt  dan  Gambar  5  hasil  pembacaan sensor pada beban 350 Watt.
Gambar 4. Hasil Pembacaan Sensor Pada Beban 80 Watt
Gambar 5. Hasil Pembacaan Sensor Pada Beban 350 Watt
Sistem monitoring dilakukan melalui antarmuka aplikasi android , ditampilkan pada Gambar  6  dan  Gambar  7.  Data  besaran  listrik  yang  dikirimkan  WeMos  disimpan  ke database yang  telah  dibuat  dalam thinspeak .  Selanjutnya  dari database tersebut,  data ditampilkan  dalam  bentuk  informasi  dan monitoring ditampilkan  dalam  bentuk  grafik untuk masing-masing besaran listrik.
Gambar 6. Antarmuka Monitoring Gambar 7. Antarmuka Monitoring dan Kendali Pada Beban 80 Watt dan Kendali Pada Beban 350 Watt Grafik monitoring terdiri field  chart 1  untuk monitoring daya, field  chart 2  untuk monitoring tegangan,  dan field  chart 3  untuk monitoring arus.  Gambar  6  diatas  adalah hasil monitoring pada beban 80 Watt dan Gambar 7 sebagai hasil monitoring pada beban 350  Watt.  Pada  Gambar  7  dapat  dilihat  grafik field  chart 1  dan field  chart 3  terlihat bergelombang,  dikarenakan  beban  350  Watt  akan  padam  secara  otomatis  ketika  sudah mencapai suhu sangat panas.
Pengujian  sistem monitoring daya  dan  kendali  saklar  diaplikasikan  pada  sistem monitoring penggunaan  ruang  kelas  dengan  cara  menghubungkannya  dengan  perangkat listrik  yang  menjadi  indikator  pemakaian  ruangan.  Analisa  uji  coba  dengan menghubungkannya dengan proyektor di ruangan sebagai indikator penggunaan ruangan. Hasil  tampilan  antarmuka  dengan  aplikasi android terlihat  pada  Gambar  8.  Data  status penggunaan ruangan ditampilkan dari kondisi perangkat listrik nyala, artinya sensor arus pada  perangkat monitoring dan  kendali  mendeteksi  arus  listrik,  sehingga  menandakan ruangan dalam kondisi sedang dipakai.
Gambar 8. Antarmuka Monitoring Ruangan
Beban  yang  digunakan  dalam  uji  coba  perangkat  adalah  kipas  angin  80  Watt  dan proyektor  350  Watt.  Pemilihan  kedua  beban  tersebut  berdasarkan  pertimbangan  daya beban antara (80-350)Watt, karena sensor arus mudah mendeteksi arus pada daya beban yang  lebih  besar.  Hasil monitoring membandingkan  antara  data  arus  dan  tegangan pembacaan  sensor  dengan datasheet perangkat  sebagai  beban.  Perhitungan error diperoleh dari dan untuk menentukan persentasi error dihitung dengan formulasi
. Data hasil Analisa menggunakan formulasi terlihat pada
Tabel 1 berikut.
Tabel 1. Data Hasil Analisa

## IV. KESIMPULAN DAN SARAN
Setelah  melakukan  proses  perancangan  prototipe,  evaluasi  disain,  implementasi, dan  pengujian,  sistem monitoring daya  dan  kendali  saklar  dengan  aplikasi android berbasis chip ESP8266  yang  berfungsi  dengan  baik  ketika  mengendalikan  saklar  dari jarak jauh. Sistem dengan uji tahap pertama diperoleh tingkat error terendah 7,04% dan uji tahap kedua diperoleh tingkat error 31,48%, dengan beban daya minimum yang dapat dideteksi  oleh  perangkat  ini  sebesar  80  Watt.  Sistem  ini  dapat  diterapkan  pada  ruangan dengan  menghubungkannya  dengan  perangkat  listrik  (proyektor  dan  kipas  angin)  yang menjadi indikator penggunaan ruangan.
Beban Error Kipas angin 74,37 Watt 80 Watt 7,04% Proyektor 239,83 Watt 350 Watt 31,48%

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Putu  Mastawan  E.P.I  Gusti  dan  Darminta,  I  Ketut  (2017). Monitoring Penggunan  Daya  Listrik  Sebagai  Implementasi  Internet  of  Things  Berbasis ESP8266. Prosiding Sentrinov, vol 3 No. 1, p. TE313-TE327, Nov. 2017.
[2] Ansori,  Tirangga,  Ari  N.I  Made,  dan  Rachman,  A.  Sjamsjiar  (2019). Rancangan  Energi  Meter  Dan  Sistem  Monitoring  Berbasis  NodeMCU ESP8266. Diunduh: https://docplayer.info/134425304.
[3] Suryana,  A.,  Fauzi,  M.R.,  Ramadhan,  R.A.,  Muiz  F.,    (2019). Monitoring Electrical  Energy  Consumption  Through  Impulse  Detection  Using  LDR Sensors and Relay With NodeMCU ESP8266 . 5 th International Conference on Computing  Engineering  and  Design  (ICCED),  Singapore,  IEEE.  DOI: 10.1109/ICCED46541.2019.9161127.
[4] Hudan, I.S. dan Rijanto, T. (2019). Rancang Bangun Sistem Monitoring Daya Listsrik  Pada  Kamar  Kos  Berbasis  Internet  of  Things  (IoT). Jurnal  Teknik Elektro, Unesa, vol. 8, No. 1, 2019.
[5] Espressif  Systems.  2020. ESP8266EX  Datasheet .  Shanghai.  Espressif Systems.
[6] Yuliati,  A.,  Hafid,  A.F.,  dan  Eddy,  S.  (2020).  Designing  a  Lecture  Room Monitor System  with  an Android  Application  Based on the Chip's ESP8266, Information Technology Engineering Journals (ITEJ), Vol.5 No.2 (2020), pp. 80-87. Doi: https://doi.org/10.24235/itej.v5i2.43