## RANCANG BANGUN SISTEM PENCATATAN KWH METER BERBASIS WEB
Oleh : Sindung Hadwi Widi Sasono Jurusan Teknik Elektro, Politeknik  Negeri  Semarang E-mail : ssindung@gmail.com

## Abstrak
Energi  listrik  merupakan  sumber  energi  yang  sangat  penting  bagi  kehidupan  manusia  baik  untuk kegiatan industri, kegiatan komersial, maupun dalam kehidupan sehari-hari rumah tangga. Peningkatan jumlah  pelanggan  mengarah  pada  peningkatan  tingkat  konsumsi  listrik.  Hal  ini  disebabkan  karena semakin  banyak  individu  yang  membutuhkan  unit  listrik  dalam  jumlah  besar  maka  konsumsi  juga semakin meningkat. Tetapi pelanggan listrik seringkali tidak menyadari adanya kenaikan konsumsi daya pada  rumah  mereka.  Sehingga  diperlukan  suatu  teknologi  yang  dapat  mengatasi  masalah  tersebut. Penelitian  Rancang  Bangun  Pencatatan  KWH  Meter  Berbasis  Web  dilakukan  menggunakan  sensor PZEM-004T, NodeMCU ESP8266, NodeMCU ES32, LoRa SX1728, LCD 20x4, RTC DS3231, LED, dan Buzzer. Komponen_komponen tersebut mengolah arus, tegangan, daya, dan energi kemudian dikirimkan ke website. Ketika hasil pembacaan sensor daya melewati batas maksimum yang ditentukan, buzzer akan berbunyi  dan  LED  akan  berkedip.  Dalam  pengujian  akurasi  sensor  didapatkan  nilai  kesalahan pembacaan  tegangan  sebesar  0,25%,  nilai  kesalahan  pembacaan  arus  sebesar  4,75%,  nilai  kesalahan pembacaan  daya  sebesar  1,625%,  dan  nilai  kesalahan  pembacaan  energi  sebesar  9,85%.  Dalam pengujian transmisi data didapatkan nilai delay sebesar 52,7613 milidetik, nilai RSSI sebesar  -118,548 dBm, dan nilai packet loss sebesar -0,347697368.
Kata kunci : KWH Meter,  ESP8266, Sensor PZEM-004T .

## Abstract
Electrical  energy  is  a  very  important  source  of  energy  for  human  life,  both  for  industrial  activities, commercial activities, and in everyday household life. An increase in the number of customers leads to an increase in the level of electricity consumption. This is because more and more individuals require large amounts of  electricity,  the  higher  the  consumption.  But  electricity customers are often not aware of  the increase  in  power  consumption  in  their  homes.  So  we  need  a  technology  that  can  solve  this  problem. Therefore,  the  research  was  made  of  a  Website-Based  Monitoring  System  for  Electricity  Usage  in Housing  Area  with  components  such  as  PZEM-004T  sensor,  NodeMCU  ESP8266,  NodeMCU  ES32, LoRa SX1728, 20x4 LCD, RTC DS3231, LED, and Buzzer. These components process current, voltage, power,  and  energy  then  send  it  to  the  website.  When  the  power  sensor  reading  exceeds  the  specified maximum limit, the buzzer will sound and the LED will flash. In testing the sensor accuracy, the voltage reading error value is 0.25%, the current reading error value is 4.75%, the power reading error value is 1.625%, and the energy reading error value is 9.85%. In testing the data transmission, the delay value is 52.7613 milliseconds, the RSSI value is -118.548 dBm, and the packet loss value is -0.347697368.
Keywords : KWH Meter,  ESP8266, Sensor PZEM-004T

## 1. Pendahuluan
Energi listrik merupakan sumber energi yang  sangat  penting  bagi  kehidupan manusia  baik  untuk  kegiatan  industri, kegiatan komersial, maupun dalam kehidupan sehari-hari rumah tangga. International Energy Agency (IEA) menyebutkan bahwa energi, terutama listrik, memainkan peran yang amat penting dalam  mendukung  pembangunan  sosial ekonomi  di  suatu  negara  (International Energy  Agency,  2010).  Pemakaian  energi
listrik  akan  terus  mengalami  peningkatan karena  pertambahan  jumlah  penduduk, pertumbuhan  ekonomi,  serta  peningkatan berbagai  aktivitas  dan  penggunaan  sarana kehidupan  yang  membutuhkan  listrik. Peningkatan  jumlah  pelanggan  mengarah pada  peningkatan  tingkat  konsumsi  listrik, karena  semakin  banyak  individu  yang membutuhkan  unit  listrik  dalam  jumlah besar,  maka  konsumsi  juga  semakin meningkat dikarenakan saat jumlah pelanggan  bertambah  penggunaan  akan
barang-barang elektronik juga akan meningkat.
Faktor-faktor yang
mempengaruhi konsumsi listrik di Indonesia  yaitu  harga  listrik,  pendapatan, dan  jumlah  pelanggan.  Listrik  merupakan barang normal yang telah menjadi kebutuhan  pokok  bagi  masyarakat.  Secara normal,  perubahan  pendapatan  memiliki pengaruh terhadap konsumsi barang-barang dan jasa.
Dari  data  Badan  Pusat  Statistik  (BPS), pengelompokan  pelanggan  dibagi  menjadi sosial,  rumah  tangga,  bisnis,  industri,  dan publik. Pelanggan Perusahaan Listrik Negara  (PLN)  pada  tahun  2018  dan  2019 mengalami  kenaikan,  salah  satunya  pada kelompok  rumah  tangga.  Pada  tahun  2018, jumlah  pelanggan  rumah  tangga  sekitar 66.160.140  pelanggan.  Sedangkan  pada tahun  2019,  jumlah  pelanggan  rumah tangga sekitar 69.702.979 pelanggan. Konsumsi  listrik  di  Indonesia  per  kapita setiap  tahunnya  juga  akan  bertambah. Konsumsi  listrik  pada  tahun  2018  sekitar 1,06  MWH/kapita,  tahun  2019  sekitar  1,08 MWH/kapita,  dan  pada  tahun  2020  sekitar 1,09 MWH
Pelanggan  seringkali  tidak  menyadari adanya  kenaikan  konsumsi  daya  pada rumah  mereka.  Terkadang,  tagihan  listrik melonjak  drastis  tanpa  mereka  sadari.  Dari permasalahan  tersebut    diperlukan  suatu teknologi yang dapat mengatasi permasalahan  tersebut.  Oleh  karena  itu, dalam  penelitian  ini  dibuat  Rancang Bangun  Sistem  Pencatatan  KWH  Meter yang  dapat  diakses  melalui website . Tampilan pada website akan menginformasikan  tegangan,  arus,  daya, biaya  pengeluaran,  dan  energi  listrik berdasarkan  data  dari  meteran  listrik  untuk dilakukan  secara real  time yang  dapat dimonitoring  kapan  saja  dan  dimana  saja asalkan terkoneksi dengan jaringan internet.

## 2. Tinjauan Pustaka
Beberapa  penelitian  terkait  dengan penelitian  ini  diantaranya  laporan  proyek yang  berjudul  “ Monitoring Daya  Rumah atau  Industri  Berbasis  IoT”  (Salsabila,
Rizaldi,  2021).  Penelitian  ini  bertujuan untuk  memantau  penggunaan  daya  pada peralatan  listrik  rumah  tangga  sehingga mampu  memanajemen  penggunaan  listrik dengan  baik.  Dalam  proyek  tersebut,  alat monitoring daya menggunakan input Modul PZEM-004T  untuk  membaca  tegangan  dan arus  listrik  yang  kemudian  diolah  oleh mikrokontroller NodeMCU sehingga memperoleh  data  berupa  nilai  tegangan, arus,  daya,  energi,  dan  pembiayaan.  Hasil data  tersebut  akan  ditampilkan  pada  LCD dan  dikirimkan  ke smartphone dengan internet.  Alat  ini  juga  dilengkapi  dengan relay  yang  berfungsi  untuk  mengaktifkan dan menonaktifkan listrik. Adapun kekurangan  dari  laporan  proyek  ini  adalah hasil monitoring hanya  bisa  dilihat  lewat aplikasi smartphone saja  sehingga user harus  memasang  aplikasi  terlebih  dahulu dan  tidak  bisa  melihat  di  perangkat  lain seperti laptop atau komputer.
Selanjutnya penelitian berjudul “Monitoring  Pemakaian  Daya  Listrik Secara Realtime Berbasis Internet  Of Things ”  (Tukadi  et al., 2019).  Sistem  yang dibangun  pada  penelitian  ini  terdiri  dari sensor  arus  ina219  yang  berfungsi  untuk merubah  besaran  arus  listrik  ke  dalam tegangan  listrik  ( voltage ).  Besaran voltage ini sebagai masukan data kedalam mikrokontroller  karena  besaran  sudah berupa  kode  biner  atau  digital  yang  dapat diolah menggunakan komputer. Data diolah jadi  informasi  berfungsi  untuk  mengetahui pemakaian  listrik  yang  sedang  terpakai. Mikrokontroller  adalah  alat  yang  bertugas sebagai  pusat  kendali,  berfungsi  untuk mengolah data, melakukan fungsi perhitungan, monitoring ,  dan  mengontrol perangkat  yang  terhubung. Power  Source berfungsi untuk memberikan sumber tenaga agar alat tersebut dalam bekerja. Kekurangan penelitian ini adalah pengguna tidak bisa me- monitoring dengan jarak jauh karena monitoring menggunakan  laptop atau personal computer .
Ketiga,  penelitian  berjudul  “Rancang Bangun  Pemantauan  Penggunaan  Daya Listrik  Berbasis Internet  of  Things (IoT)”
(Rahmaniyah  &  Ariyanti,  2021).  Dalam penelitian ini rancang bangun menggunakan beberapa  komponen  elektronika  yaitu sensor PZEM-004T, LCD 2x16, Wemos D1 Mini,  MCB,  dan buzzer .  Komponen tersebut mengolah arus, tegangan, daya, dan KWh yang
dikeluarkan
untuk dikalkulasikan  dimana  informasi  tersebut akan  disampaikan  melalui  sebuah website yang  bisa  dilihat  dimana  saja  dan  kapan saja.  Kekurangan  dari  penelitian  ini  ialah penelitian  ini  menggunakan  Wemos  D1 Mini  sehingga  jangkauan  dari  sistem  ini tidak bisa lebih jauh dari 50 meter.
Dari  penelitian-penelitian  yang  sudah dilakukan  sebelumnya,  belum  ada  yang menerapkan  protokol  LoRaWAN  sebagai metode  pengiriman  dan  penerimaan  data antar  perangkat  dalam  sistem  secara  jarak jauh, dimana LoRaWAN merupakan protokol  jaringan  untuk  device  LoRa  yang memiliki  kemampuan  enkripsi  data  untuk membangun  jaringan  wireless  yang  aman. Selain itu, dengan menggunakan LoRaWAN,  maka  jarak  jangkauan  antar perangkat  bisa  lebih  jauh.  Pada gateway yang  ada  di  Politeknik  Negeri  Semarang, saat kondisi loss jarak jangkauan 10- 15km. Saat kondisi end loss , maka jarak jangkauan hanya sampai maksimal 5 km.

## 3. Metode Penelitian
Penelitian menggunakan metode waterfall yang  terdiri  dari  studi  literatur, perancangan  sistem,  pembuatan  alat,  uji coba  di  laboratorium,  perbaikan  sistem,  uji coba di lingkungan perumahan.
Gambar  1 . Metode Penelitian
Sistem  yang  dibuat  terdiri  dari  2 perangkat  node  dan  1  koordinator,  seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 2. Blok Diagram  Rancang Bangun Pencatatan KWH Meter
Sistem  ini  dapat  memantau  daya  hasil meteran listrik pada dua rumah secara real- time dan  jarak  jauh  dengan  melalui tampilan website yang dapat dilihat dari PC maupun smartphone yang  terbagi  menjadi halaman  admin  dan  halaman user .  Selain daya,  sistem  ini  dapat  memonitoring tegangan,  arus,  energi,  dan  frekuensi  pada meteran  listrik.  Setiap  perangkat node , Mikrokontroler NodeMCU ESP8266 digunakan  sebagai  pusat  program  untuk mengendalikan  seluruh  perangkat  keras. Modul  PZEM-004T  digunakan  sebagai input  untuk  mengukur  tegangan  dan  arus yang  digunakan  pada  meteran  listrik.  Nilai tegangan  dan  arus  tersebut  kemudian dikonversikan oleh Mikrokontoler NodeMCU  ESP8266  untuk  mendapatkan nilai tegangan, arus, daya, energi, frekuensi, dan  pembiayaan  penggunaan  listrik.  RTC DS3231 akan mengkonversikan data waktu dan  tanggal  ke  Mikrokontroler  NodeMCU ESP8266.
Data  nilai  pembacaan  sensor  yang terkumpul  di  Mikrokontroler  NodeMCU ESP8266  kemudia  akan  ditampilkan  pada LCD 20x4. Apabila hasil daya  penggunaan listrik terdeteksi melebihi nilai setpoint atau daya maksimal, maka indikator LED merah akan  berkedip  dan  alarm buzzer akan  aktif sebagai  penanda.  Sedangkan,  jika  indikator LED merah tidak berkedip, maka menandakan system berjalan dan hasil ukur
daya  penggunaan  listrik  masih  terpantau jauh dari nilai setpoint .
Untuk sistem monitoring dengan jarak jauh dengan  proses  data  nilai  pembacaan  sensor yang terkumpul pada Mikrokontroler NodeMCU ESP8266 setiap perangkat node akan dikirimkan ke gateway , kemudian data nilai  pembacaan  sensor  akan  diterima  oleh Mikrokontroler  NodeMCU  ESP32  dan diteruskan  LoRa  RFM  95  96.  Untuk pengiriman  data  dari  perangkat node 1 maupun node 2  ke  perangkat  koordinator setiap satu jam sekali, dengan selang waktu antara perangkat node 1 dan node 2 adalah 30  menit.  Nilai  pembacaan  sensor  tersebut nantinya  dikirimkan  ke website Antares menggunakan  LoRa gateway Polines. Frekuensi dari LoRa RFM 95 96 mengikuti frekuensi dari LoRa gateway Polines , yaitu 915 MHz.

## 4. Hasil dan Pembahasan
Dalam  penelitian  ini  perangkat  node  1 dan  2  ditempatkan  pada  laboratorium Telkom Timur dengan ruang yang berbeda, sedangkan  Node  koordinator  ditempatkan pada laboratorium Telkom Barat.
Gambar 3. Node1 dan Node2

## 4.1. Pengujian Sensor PZEM-004T
Pengujian  sensor  dilakukan  dengan pemberian empat beban dalam setiap beban diberi  waktu  4  x  5  menit.  Tabel  1 menunjukan  hasil  pembacaan  tegangan  , tabel 2 menunjukkan hasil pembacaan arus, tabel 3 menunjukkan hasil pembacaan daya, dan  tabel  4  menunjukkan  hasil  pembacaan energi.
Tabel 1. Hasil Uji Pembacaan Tegangan Pada Sensor PZEM-004T
Gambar 5. Grafik Hasil Perhitungan Akurasi  Tegangan Sensor PZEM-004T
Tabel 2. Hasil Uji Pembacaan Arus Pada Sensor PZEM-004T
Gambar 6. Grafik Hasil Perhitungan Akurasi Arus Sensor PZEM-004T
Tabel  3.  Hasil  Uji  Pembacaan  Daya  Pada

## Sensor  PZEM-004T

## Gambar 7. Grafik Hasil Perhitungan
Akurasi  Daya Sensor PZEM- 004T
Tabel  4.  Hasil  Uji  Pembacaan  Energi  Pada
Sensor PZEM-004T
Gambar 8. Grafik Hasil Perhitungan Akurasi Energi Sensor PZEM-004T

## 5. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  perancangan  dan pengujian  alat  maupun  sistem  yang  telah dilakukan, maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
1) Sistem monitoring penggunaan  daya listrik  pada  perumahan  berbasis website berhasil  dibuat  dan  sesuai  dengan  yang diharapkan.
2) Berikut  adalah  hasil  pengujian  sistem monitoring penggunaan daya listrik pada
perumahan berbasis website . a. Pada  pengujian  sensor  PZEM-004T, rata-rata  nilai  kesalahan  pembacaan tegangan  pada perangkat node adalah 0,25%. b. Pada  pengujian  sensor  PZEM-004T, rata-rata  nilai  kesalahan  pembacaan arus  pada  perangkat node adalah 4,75%.
c. Pada  pengujian  sensor  PZEM-004T, rata-rata  nilai  kesalahan  pembacaan daya  pada  perangkat node adalah 1,625%.
d. Pada  pengujian  sensor  PZEM-004T, rata-rata  nilai  kesalahan  pembacaan energi  pada  perangkat node adalah 9,85%.
e. Pada  pengujian delay ,  didapatkan nilai  rata-rata delay sebesar  52,715
milidetik.  Nilai  rata-rata delay yang didapatkan  <  150  milidetik  dalam artian,  nilai delay tersebut  tergolong kategori sangat bagus menurut standar ETSI 1999-2006.
f. Pada  pengujian  RSSI,  didapatkan nilai  rata-rata  RSSI  sebesar  -118,57 dBm.  Nilai  rata-rata  RSSI  yang didapatkan  >  100  dbm  dalam  artian,
nilai RSSI tersebut tergolong kategori buruk  menurut  standar  ETSI  1999-
2006.
g. Pada pengujian packet loss ,
didapatkan  nilai  rata-rata packet  loss sebesar  35%.  Nilai  rata-rata packet loss yang  didapatkan  >  25%  dalam artian,  nilai packet  loss tersebut tergolong  kategori  jelek  menurut standar ETSI 1999-2006.
h. Dari data hasil pengujian sistem yang telah  dilakukan,  sistem monitoring dapat  menjadi  solusi  yang  tepat  agar masyarakat  bisa  menggunakan  listrik dengan hemat dan efektif.

## DAFTAR PUSTAKA
Adelantado, F., Vilajosana, X., Tuset- Peiro, P., Martinez, B., & Melia, J. (2016). Understanding  the  limits  of  LoRaWAN.
Proceedings  of  the  2016  International Conference on Embedded Wireless Systems and
Networks , September , 8– 12.http://dl.acm.org/citation.cfm?id=28937
11.2893802
Aldion  Amirrul,  E.  (2020). Kontrol dan  Monitoring  Tanaman  Hidroponik Sistem  Nutrient  Film  Technique  Berbasis IoT . Universitas 17 Agustus 1945.
Amrin, Larasati, M. D., & Satriadi, I.
(2020). Model Waterfall Untuk Pengembangan Sistem Informasi Pengolahan  Nilai  Pada  SMP  Kartika  XI-3 Jakarta  Timur. Jurnal  Teknik  Komputer AMIK BSI , VI (1).
https://doi.org/10.31294/jtk.v4i2 Augustin,  A.,  Yi,  J.,  Clausen,  T.,  & Townsley, W. M.  (2016).  A study of Lora: Long  range  &  low  power  networks  for  the internet  of  things. Sensors , 16 (9),  1–18. https://doi.org/10.3390/s16091466
Campbell,  A.,  Coulson,  G.,  & Hutchison, D. (2001). A Quality of Service
Architecture. IEEE International
Conference  on  Networks,  ICON ,  338–343. https://doi.org/10.1109/ICON.2001.962364
Furqon,  A.,  Prasetijo,  A.  B.,  & Widianto,  E.  D.  (2019).  Rancang  Bangun Sistem  Monitoring  dan  Kendali  Daya Listrik  pada  Rumah  Kos  Menggunakan NodeMCU  dan  Firebase  Berbasis  Android. Techné :  Jurnal  Ilmiah  Elektroteknika , 18 (02), 93–104.
https://doi.org/10.31358/techne.v18i02.202 International Energy Agency. (2010). World Energy Outlook 2010 .
Kurniawan,  A.  (2020). Jarang  di Rumah,  Tagihan  Listrik  Malah  Melonjak . JawaPos.Com.
https://www.jawapos.com/nasional/13/06/2 020/jarang-di-rumah-tagihan-listrik-malah- melonjak/
Rahmaniyah,  M.,  &  Ariyanti,  S.  R. (2021). Rancang  Bangun  Pemantauan
Penggunaan Daya Listrik Berbasis Internet of Things (IoT) . Politeknik Negeri
Semarang.
Seller, O. B. A., & Sornin, N. (2016). Low  Power  Long  Range  Transmitter . https://patentimages.storage.googleapis.co m/d3/7f/b1/66978013a6d7c6/US9252834.p df
Tukadi,  Widodo,  W.,  Ruswiensari, M.,  &  Qomar,  A.  (2019).  Monitoring Pemakaian  Daya  Listrik  Secara  Realtime Berbasis  Internet  Of  Things. Seminar
Nasional Sains Dan Teknologi Terapan VII 2019 , 581–586. https://ejurnal.itats.ac.id/sntekpan/article/do wnload/659/468 Wicaksono, M.
F. (2017). Implementasi  Modul  WiFi  NodeMCU ESP8266  Untuk  Smart  Home. Jurnal Teknik Komputer Unikom , 6 . https://repository.unikom.ac.id/52451/1/1.k omputika-vol6-m-fajar-w.pdf
Willems,  J.  L.  (2004).  Reflections  on apparent  power  and  power  factor  in nonsinusoidal  and  polyphase  situations. IEEE  Transactions  on  Power  Delivery , 19 (2),835–840. https://doi.org/10.1109/ TPWRD.2003.823182