JTERA - Jurnal Teknologi Rekayasa, Vol. 3, No. 2, Desember 2018, Hal. 177-184 p-ISSN 2548-737X

## Internet of Things : Sistem Kontrol-Monitoring Daya Perangkat Elektronika

## Trisiani Dewi Hendrawati, Yuki Dwi Wicaksono, Erick Andika
Program Studi Teknik Komputer, Politeknik Sukabumi Jl. Babakan Sirna No. 25 Kota Sukabumi 43132, Indonesia trisianidewi@polteksmi.ac.id

## Abstrak
Saat  ini  energi  listrik  telah  menjadi  salah  satu  kebutuhan  utama  manusia  karena  semua  lingkungan  kehidupan manusia  membutuhkan  energi  listrik.  Setiap  tahun  konsumsi  listrik  terus  mengalami  peningkatan  yang  pada  akhirnya membuat energi listrik menjadi sesuatu yang mahal. Dengan demikian diperlukan kesadaran serta usaha dari manusia untuk melakukan upaya penghematan energi listrik. Pada penelitian ini dirancang suatu sistem yang dapat mengontrol dan memonitoring pemakaian daya listrik, khususnya pada peralatan elektronika, yang  memiliki konsumsi daya tinggi dengan memanfaatkan mikrokontroler berbasis konsep Internet of Things (IoT). Sistem dirancang menggunakan sensor arus  ACS712  dan  mikrokontroler  Arduino  Mega  2560  yang  difungsikan  untuk  mengolah  data  parameter  arus  yang dibutuhkan  untuk  mendapatkan  nilai  konsumsi  daya  listrik.  Kemudian  nilai  tersebut  dimasukkan  ke database MySql melalui  modul  Ethernet  Shield,  serta  dapat  ditampilkan  pada  aplikasi  Android.  Aplikasi  ini  dibuat  dengan menggunakan bahasa pemrograman php sebagai interface utama dan MySql sebagai pengolah datanya yang kemudian dikonversi menjadi aplikasi Android. Pengujian dilakukan satu per satu mulai dari sensor, mikrokontroler, komunikasi data,  hingga  aplikasi  Android.  Hasilnya  menunjukkan  bahwa  sistem  dapat  bekerja  dengan  baik  walaupun  masih terdapat error pengukuran parameter.
Kata kunci: Arduino, ACS712, Android, MySql, IoT

## Abstract
Currently  electrical  energy  has  become  one  of  the  main  needs  of  human  because  all  human  life  environments require electrical energy. Every year, electricity consumption continues to increase, which ultimately makes electrical energy into something expensive. Thus it takes awareness and efforts from humans to make efforts to save electricity. In this  research  we  will  design  a  system  that  can  control  and  monitor  the  use  of  electrical  power,  especially  in  the electronics equipment, that has high power consumption by utilizing microcontroller based on Internet-of-Things (IoT) concept. The device is designed using ACS712 current sensor and Arduino Mega 2560 microcontroller which function to process current data parameters that needed to get the value of the power consumption. Then, the value is inserted into  MySql  database  and  displaying  it  on  the  Android  application.  This  application  is  made  using  php  programming language as the main interface and MySql as its data processor and then converted into Android application. The tests are  done  one  by  one  starting  from  the  measurement  the  sensor,  microcontroller,  data  communication,  until  Android application. The results show that the system can work well althought there still error measurement parameter.
Keywords: Android, ACS712, Android, MySql, IoT

## I. P ENDAHULUAN
Sistem  pemantauan  konsumsi  daya  listrik  yang ada  saat  ini  masih  memiliki  kekurangan  baik  pada sistem  listrik  pascabayar  maupun  prabayar.  Sistem pemantauan  hanya  bisa  dilakukan  oleh  pihak  PLN yang  dilakukan  secara  manual  dengan  melakukan pencatatan oleh petugas. Para pengguna hanya bisa melihat angka dari jumlah pemakaian per bulannya tanpa  mengetahui  jumlah  nominal  uang  yang
terpakai  untuk  konsumsi  listrik  di  rumahnya  setiap waktu.  Dengan  proses  ini  maka  memungkinkan adanya  kesalahan  manusia  dalam  melakukan pemantauan.  Selain  itu,  para  penggna  seringkali tidak  dapat  mengontrol  peralatan  elektronika  yang memiliki  konsumsi  daya  yang  besar.  Dengan demikian, dibutuhkan sistem yang dapat mengontrol  dan  menampilkan  penggunaan  daya listrik  baik  yang  dapat  digunakan  oleh  para pengguna dalam upaya melakukan penghematan. Di
sisi  lain,  perkembangan  konsep  Internet-of-Things (IoT)  saat ini sudah sangat  maju.  Setiap  kebutuhan manusia  dapat  dipenuhi  dengan  memanfaatkan jaringan  internet.  IoT  merupakan  sebuah  sistem yang  dapat  menghubungkan  jaringan  internet dengan  sistem-sistem  fisik  [1].  Dengan  demikian, konsep  IoT  dapat  diterapkan  khususnya  dalam melakukan  pengontrolan  dan  monitoring  daya listrik.
Sistem kontrol dan  monitoring daya listrik telah dirancang dan dikembangkan dalam beberapa tahun ini. Sistem monitoring energi listrik secara realtime dapat dirancang menggunakan sensor arus ACS712, Arduino,  dan  LCD  [2],[3].  Kemudian  sistem  ini juga  dapat  dikembangkan  dengan  menggunakan komunikasi  nirkabel  berbasis  konsep  pesan  singkat (SMS)  [4],[5],  jaringan  sensor  nirkabel  (WSN) [6],[7], dan IoT [8]-[10].
Berdasarkan uraian tersebut, beberapa penelitian yang  sudah  dilakukan  terkait  sistem  kontrol  dan monitoring daya listrik dirancang dengan memanfaatkan  teknologi  SMS,  WSN,  dan  IoT. Namun demikian, beberapa penelitian tersebut lebih banyak  dilakukan  hanya  pada  sistem  monitoring saja.  Adapun  pada  sistem  yang  dirancang  pada penelitian  ini,  sistem  kontrol  manual  juga ditambahkan  sehingga  pengguna  dapat  setiap  saat mematikan atau menghidupkan peralatan elektronika.  Sistem  kontrol  dan  monitoring  ini dirancang  berbasis  IoT  dengan  memanfaatkan komunikasi Local Area Network (LAN) menggunakan  modul  Ethernet  Shield.  Sebagai perangkat  antarmuka,  pada  penelitian  ini  juga dirancang aplikasi Android.

## II. M ETODE

## A. Perancangan Perangkat Keras
Sistem  perangkat  keras  yang  dirancang  pada penelitian  ini  memiliki  spesifikasi  seperti  pada Tabel  1.  Perangkat  keras  tersebut  dibangun  sesuai dengan diagram blok pada Gambar 1.

## Tabel 1. Perangkat Keras
Perangkat Spesifikasi/Tipe Catu Daya 9 Volt Modul Mikrokontroler Arduino Mega Sensor Arus ACS712 Ethernet Shield W5100 Relay SPDT 5 Volt DC Router Andromax M2Y Smartphone Xiaomi Redmi 4X
Diagram  blok  sistem  ini  terdiri  dari  beberapa bagian  penting  yaitu  sensor  arus  ACS712, mikrokontroler  Arduino  Mega  2560,  Ethernet Shield,  relai, router ,  dan  Smartphone  Android. Sesuai  dengan  diagram  blok  di  atas  maka  dapat diuraikan menjadi sub-sub sistem yang akan dibuat pada  penelitian  ini.  Perencanaan  serta  pembuatan perangkat  keras  ini  sesuai  dengan  diagram  blok sistem yang telah direncanakan.
Dalam  pembuatan  sistem  ini,  sensor  arus ACS712 dipasangkan ke kabel listrik AC secara seri. Tujuannya agar arus yang mengalir dapat dideteksi sensor  arus  ACS712.  Setelah  arus  listrik  mengalir melalui  sensor  arus  ACS712  maka  arus  listrik tersebut  terbaca  oleh  sensor  arus  ACS712  yang kemudian  akan  mengeluarkan output tegangan  5  V ke  mikrokontroler  Arduino  Mega  2560  melalui  pin analog.  Pada  sistem  ini  juga  dipasang  relai  secara seri  sehingga  beban  listrik  dapat  dikendalikan melalui  pin  digital.  Rangkaian  dari  sistem  sensor dan beban ini dapat dilihat pada Gambar  2.
Gambar 1. Diagram blok sistem
Pada  penelitian  ini,  variabel  yang  diukur  dan dipantau adalah daya listrik. Sensor arus digunakan karena arus listrik memiliki hubungan dengan daya listrik seperti pada persamaan (1).
(1)
dengan adalah  daya  (Watt), adalah  tegangan (Volt),  dan adalah  arus  (Ampere).  Untuk mendapatkan  nilai  daya,  maka  data  pembacaan sensor  arus  kemudian  dikonversi  pada  bahasa pemrograman  dan  dikalikan  dengan  nilai  tegangan AC sebesar 220 V.
Gambar 4. Alur program kontrol Arduino

## B. Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan   perangkat   lunak   dimulai   dari membuat  logika  pemrograman  pada software Arduino IDE dengan menggunakan bahasa C untuk membuat  mikrokontroler  Arduino  bekerja  sesuai rancangan. Setelah itu membuat web server terlebih dahulu,  kemudian  barulah  dibuat  sebuah  aplikasi Android yang akan menampilkan halaman dari web server tersebut.  Aplikasi  ini  bisa  juga  disebut sebagai webview dari webserver yang  telah  dibuat sebelumnya. Webview sama halnya dengan aplikasi browser seperti  Chrome,  Firefox,  Opera,  dsb.  yang
akan  menampilkan  sebuah  halaman web .  Namun pada  kasus  ini webview hanya  berfungsi  untuk menampilkan halaman dari satu alamat web saja.
Untuk merancang program Arduino, dibutuhkan sebuah  aplikasi  IDE  ( Integrated  Development Environment )  yaitu  Arduino  IDE.  Aplikasi  ini berguna  sebagai text  editor untuk  membuat, membuka,  mengedit,  dan  juga  memvalidasi  kode serta  untuk  mengunggah  program  ke board Arduino.  Program  yang  digunakan  pada  Arduino disebut  dengan  istilah  “ sketch ”  yaitu  file source code dengan  ekstensi  .ino.  Pada  perancangan program Arduino IDE, alur data logika pemrograman terdiri dari controlling dan
monitoring
daya listrik.
Kedua
logika pemrograman  tersebut  akan  disatukan  ke  sebuah fungsi void  loop  () yang  merupakan  fungsi  dari program  utama  yang  dieksekusi  secara  berulang kali  tanpa  henti  sampai  Arduino  tidak  mendapat suplai  daya.  Gambar  3  adalah  alur  data  dari perancangan monitoring program  Arduino  IDE. Pada  bagian controlling ,  alur  data  pemrograman dapat dilihat pada Gambar 4.
Dalam perancangan perangkat lunak, diperlukan sebuah halaman antarmuka agar mudah diakses oleh pengguna. Pada penelitian ini alur data perancangan antarmuka web dirancang  berdasarkan  fungsi controlling  dan  monitoring  daya  listrik.  Kedua fungsi tersebut dapat diakses pada sebuah web yang nantinya akan dikonversi menjadi aplikasi webview Android.  Adapun  perancangan  alur  datanya  adalah dapat dilihat pada Gambar 5 dan Gambar 6.
Gambar 6. Diagram alur web monitoring

## Gambar 7. Perancangan tabel database sistem antarmuka
Dalam  perancangan  perangkat  lunak,  juga dirancang  sistem database dimana  terdapat  1  tabel yaitu  tabel  sensor_logs  yang  berfungsi  sebagai storage dari  data  pemakaian  daya  listrik.  Adapun struktur  tabelnya  dapat  dilihat  pada  Gambar  7. Kemudian  dirancang  antarmuka  yang  berfungsi sebagai  panduan  dan  tolak  ukur  pembuatan tampilan  aplikasi  yang  telah  terinstregasi  dengan alat  yang  nantinya  akan  digunakan  oleh  pengguna aplikasi. Desain tampilan antarmuka Android dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Desain antarmuka Android

## Gambar 9. Diagram sistem jaringan
C. Perancangan Sistem Jaringan
Dalam perancangan jaringan, dibutuhkan setidaknya  1  buah  router  dan  1  buah  kabel  RJ-45 untuk  saling  menghubungkan  antara  Arduino, komputer,  dan smartphone Android.  Kabel  RJ-45 berfungsi  sebagai  media  transmisi  data  yang menggunakan  kabel  yang  akan  mengirimkan  data antara  mikrokontroler  Arduino  dan  komputer. Router berfungsi sebagai media transmisi data yang bersifat  nirkabel  yang  akan  mengirimkan  data  dari komputer  ke smartphone Android.  Untuk  lebih jelasnya,  diagram  blok  dari  sistem  jaringan  yang dirancang dapat dilihat pada Gambar 9.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Pengujian Sensor Arus
Pengujian  sensor  arus  ini  dilakukan  untuk mengetahui  keakuratan  sensor  dalam  menghitung
arus  listrik  AC  yang  mengalir  pada  setiap  beban listrik  dan  membandingkannya  dengan  Clamp Meter yang merupakan pengukur standar untuk arus listrik  AC.  Pada  pengujian  ini,  perangkat  listrik yang  digunakan  adalah  lampu  dan  setrika.  Dalam pengujian sensor terdapat nilai error yang berfungsi sebagai  informasi  tingkat  keakuratan  sensor. Adapun  rumus  untuk  menghitung  nilai error tersebut adalah seperti persamaan (2) berikut.
(2)
dengan adalah  nilai error dalam  persen, adalah nilai arus dari alat ukur, dan nilai arus dari sensor. Hasil  pengujian  dari  sensor  arus  dapat  dilihat  pada Gambar  10.  Berdasarkan  hasil  pengujian,  terdapat nilai  rata-rata error pada  pengukuran  arus  lampu sebesar  10,08%  dan  pengukuran  arus  pada  setrika sebesar 5,79%.
Gambar 10. Hasil pengujian sensor arus: lampu (atas), setrika (bawah)
0.04 0.06 0.08 1 2 3 4 5 Aru s (Am p ) Pengujian ke- Clamp Sensor 1.2 1.7 2.2 1 2 3 4 5 Aru s (Am p ) Pengujian ke- Clamp Sensor

## B. Pengujian Sistem Jaringan
Sebelum  merancang  aplikasi  Android  sebagai pengendali  dari  sistem  alat,  Arduino  dijadikan sebagai web  server dengan  menggunakan  Ethernet Shield  untuk  komunikasi  jaringan  antara  Arduino dan komputer. Berikut adalah hasil pengujian server untuk  mikrokontroler.  URL  yang  diakses  untuk memenuhi request dari server Arduino  agar  dapat menghidupkan relai yang tentunya akan menghidupkan  beban  listrik  dapat  dilihat  pada Gambar 11. Berdasarkan gambar tersebut, 192.168.2.2  adalah  IP  Address  dari  Arduino,  pinD adalah  parameter  yang  berarti  pin  digital  pada Arduino, angka 7 adalah value yang mengindikasikan  pin  7  pada  Arduino,  dan  angka  1 merupakan perintah untuk menghidupkan relai pada Arduino.  Data return dari server Arduino  berupa data  JSON  yang  nantinya  akan  diolah  pada web sebagai  informasi  bahwa  relai  sudah  benar-benar hidup.

## C. Pengujian Sistem Keseluruhan
Pengujian  keseluruhan  merupakan  gabungan dari  pengujian  unit  yang  saling  berhubungan. Pengujian keseluruhan ini dilakukan untuk mengetahui  cara  kerja  secara  keseluruhan  dari  alat yang sudah dirancang. Pengujian dilakukan dengan memakai  lampu  dan  setrika  sebagai  beban,  Mifi Andromax  M2Y  sebagai  media  komunikasi jaringan wireless , dan smartphone Android sebagai pengendali  sekaligus  pemantau  dari  beban  yang dihubungkan  ke  Arduino.  Hasil  pengujian  sistem secara  keseluruhan  dapat  dilihat  pada  Tabel  2, sedangkan  hasil  implementasi  perangkat  sistem yang dirancang dapat dilihat pada Gambar 12.
Berdasarkan  hasil  pengujian,  ketika  total  daya melebihi  batas  Watt  maka  daya  yang  lebih  kecil akan mati dan daya yang lebih besar tetap menyala. Namun ketika total daya tidak melebihi batas daya,
maka  baik  Daya  1  maupun  Daya  2  akan  tetap menyala  hingga  total  daya  melebihi  batas  daya. Pada  pengujian  ke-1  nilai  batas  daya  diatur  pada 200  Watt.  Hal  ini  dilakukan  untuk  memposisikan semua beban elektronika menjadi ke kondisi normal (menyala  semua),  yaitu  Daya  1  terbaca  15  Watt, Daya 2 terbaca 28 Watt, dan Total Daya adalah 43 Watt, maka yang terjadi adalah Relai 1 menyala dan Relai  2  menyala.  Relai  1  merupakan  saklar  untuk Daya 1 dan Relai 2 merupakan saklar untuk Daya 2. Pada pengujian ke-2 nilai Batas Daya diatur pada 30 Watt,  Daya  1  menjadi  0  Watt,  dan  Daya  2  tetap terbaca  28  Watt,  hal  ini  terjadi  karena  Daya  2 nilanya lebih besar dari Daya, sehingga beban pada Daya 2 lebih diprioritaskan daripada Daya 1. Maka yang  terjadi  adalah  Relai  1  mati  dan  Relai  2 menyala. Kemudian pada pengujian ke-3 nilai Batas Daya diatur pada 30 Watt, Daya 1 terbaca 28 Watt, dan  Daya  2  terbaca  0  Watt  (mati),  pada  pengujian ini  penulis  menukar  lampu  dari  Daya  1  ke  Daya  2 untuk  memastikan  bahwa  sistem  sudah  berjalan dengan  baik  yakni  dengan  lebih  memprioritaskan beban  dengan  daya  yang  lebih  besar,  maka  yang terjadi adalah Relai 1 menyala dan Relai 2 mati.
Secara keseluruhan, kelebihan dari alat ini yaitu memberikan  informasi  pemakaian  listrik  harian pada  pengguna  agar  dapat  lebih  berhemat  dalam menggunakan  listrik  dan  mampu  meringankan pengguna  dengan  mematikan  alat  elektronika  yang boros  dengan  otomatis  tanpa  harus  mematikannya secara  manual.  Kekurangan  pada  penelitian  ini adalah  aksesnya  masih  sebatas  area  lokal  yang artinya belum bisa diakses dari mana saja sehingga membuat pengguna kurang leluasa dalam pengaksesan alat dari luar rumah. Namun demikian, pada  penelitian  selanjutnya  hal  ini  dapat  diatasi dengan  membuat  sistem hosting agar  dapat  diakses di manapun.
Tabel 2. Tabel Pengujian Sistem Keseluruhan No Batas Daya (Watt) Daya 1 (Watt) Daya 2 (Watt) Total Daya (Watt) Relai 1 Relai 2 1 200 15 28 43 ON ON 2 30 0 28 28 OFF ON 3 30 28 0 28 ON OFF 4 50 28 15 43 ON ON 5 50 20 15 35 ON ON 6 22 20 0 20 ON OFF 7 100 20 15 35 ON ON

## Gambar 12. Hasil implementasi sistem

## IV. K ESIMPULAN
Aplikasi  monitoring  peralatan  listrik  berbasis Android  dengan  konsep  IoT  telah  dirancang  pada penelitian  ini.  Berdasarkan  hasil  dari  perancangan dan  pengujian  secara  umum  sistem  dapat  bekerja sesuai  dengan  perancangan  walaupun  masih terdapat error pengukuran pada sensor arus. Sistem yang  dirancang  dapat  melakukan  kontrol  dan monitoring daya.  Sistem  kontrol  dirancang  secara otomatis  dimana  aliran  listrik  akan  otomatis berhenti  saat  daya  yang  diperlukan  melebihi  batas daya.  Sistem  monitoring  berbasis  Android  juga dirancang dengan menggunakan komunikasi internet  sehingga  dapat  mempermudah  pengguna. Penelitian  selanjutnya  perlu  dilakukan  untuk pengembangan  sistem  ini  seperti  penggunaan algoritma  kontrol  cerdas  dan  perancangan  sistem database yang lebih handal.

## R EFERENSI
[1]  D.  Miorandi,  S.  Sicari,  F.  D.  Pellegrini,  and  I. Chlamtac,  “Internet  of  things:  Vision,  applications and  research  challenges,” Ad  Hoc  Networks ,  Vol. 10, pp. 1497-1516, 2012.
[2]  T.  Nusa,  S.  R.  U.  A.  Sompie,  and  M.  Rumbayan, “Sistem  Monitoring  Konsumsi  Energi  Listrik Secara  Real  Time  Berbasis  Mikrokontroler,” E- journal Teknik Elektro dan Komputer , Vol. 4, No. 5, 2015. [3]  R. Sulistyowati and D. D. Febriantoro, “Perancangan  prototype  sistem  kontrol  dan monitoring pembatas daya listrik berbasis mikrokontroler,” Jurnal  IPTEK, Vol.  16,  No.  1,
2012.
[4]  A.  Fitriandi,  E.  Komalasari,  and  H.  Gusmedi, “Rancang  Bangun  Alat  Monitoring  Arus  dan Tegangan  Berbasis  Mikrokontroler  dengan  SMS Gateway,” ELECTRICIAN  -  Jurnal  Rekayasa  dan Teknologi Elektro , Vol. 10, No. 2, 2016.
[5]  B.  Novianto,  S.  Winardi,  and  T.  P.  Rusmiardi, “Rancang  Bangun  Kendali  dan  Monitoring  Lampu dengan  Teknologi  Short  Messege  Service  (SMS),” Univ. Narotama , 2012.
[6]  B. Santoso, I. W. Mustika, and S. S.
Kusumawardani, “Pemodelan Monitoring
Pemakaian  Dan  Penghematan  Energi  Listrik Dengan  Teknologi  Jaringan  Sensor  Nirkabel,” Semin.  Nas.  Teknol.  Inf.  dan  Komun.  (Sentika), 2014.
[7]  I. G. P. M. E. Putra, I. A. D Giriantari, and L. Jasa, “Monitoring  Penggunaan  Daya  listrik  Sebagai Implementasi  Internet  of  Things  Berbasis  Wireless Sensor  Network,” Majalah  Ilmiah  Teknologi Elektro, Vol. 16, No. 3, pp. 50-55, 2017.
[8]  I. Dinata, and W. Sunanda, “Implementasi Wireless Monitoring Energi Listrik Berbasis Web Database,” Jurnal  Nasional  Teknik  Elektro, Vol.  4,  No.  1,  pp. 83-88, 2015.
[9]  I.  G.  P.  M.  E.  Putra  and  I.  K.  Darminta, “Monitoring  Penggunaan  Daya  Listrik  Sebagai Implementasi Internet of Things Berbasis ESP8266,” Prosiding  Sentrinov  (Seminar  Nasional  Terapan Riset Inovatif) , Vol. 3, No. 1, 2017.
[10]  P. Sindhuja and M. S. Balamurugan, “Smart power monitoring  and  control  system  through  internet  of things  using  cloud  data  storage,” Indian  Journal of Science and Technology , Vol. 8, No. 19, 2015.