Resa Pramudita, Neris Peri Ardiansyah Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 7, No 2, 15 April 2021
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333

## RANCANG BANGUN ALAT MONITORING DAYA DENGAN HMI BERBASIS ARDUINO UNO SEBAGAI OPC
Resa Pramudita 1 , Neris Peri Ardiansyah 2
Departemen Pendidikan Teknik Elektro 1,2
Universitas Pendidikan Indonesia, Jalan Setiabudhi No. 229, Kota Bandung resa.pd@upi.edu , nerisperia@upi.edu

## Abstrak
Listrik  merupakan  unsur  yang  tidak  dapat dihilangkan  dalam  perkembangan  teknologi.  Setiap rumah  memiliki  daya  maksimal  yang  dapat  bekerja pada waktu yang sama. Jika pemakaian melebihi  dari daya  listrik,  secara  otomatis  ACB  akan  memutuskan jalur  secara  keseluruhan.  Pada  kesempatan  ini dikembangkan  alat  pengontrol  daya  menggunakan komputer  dengan  arduino  sebagai  OPC.  Sensor- sensor  yang  digunakan  di  antaranya  adalah  sensor arus  ACS712  dan  tegangan  ZMPT101B  sebagai sensor  untuk  mengetahui  daya  pada  beban.  Alat  ini bekerja  secara  otomatis  yang  dikendalikan  dan dimonitor melalui komputer.
Kata kunci :
Daya  Listrik,  ACS712,  ZMPT101B,  Arduino  Uno OPC, Komputer

## Abstract
Electricity  is  one  a  thing  that  always  needed  in technological  development.  Every  house  has  a maximum power that operate at the same time. If the use  is  over  the  electrical  power  that  the  house  have, automatically ACB will cut electric line in that house. This  project  developing  a  device  to  control  power using  a computer  with arudino  uno as OPC. Sensors that are used are current sensor ACS712, and voltage sensor ZMPT101B as a sensor to determine the power at  the  load.  This  device  working  automatically  and controlled by a computer .
Keywords :
Electrical Power, ACS712, ZMPT101B, Arduino Uno OPC, Computer.

## I. P ENDAHULUAN
Listrik  merupakan  salah  satu  unsur  yang  tidak dapat  dihilangkan  pada  perkembangan  teknologi  dan ilmu  pengetahuan  saat  ini.  Banyak  perangkat teknologi  yang  menggunakan  listrik  sebagai  sumber tenaganya.
Setiap  rumah  memiliki  daya  maksimal  yang dapat  bekerja  dalam  waktu  yang  sama  yang  berbeda dari  satu  yang  lainnya  yang  bergantung  dari  pilihan daya  listrik  yang  digunakan.  Saai  ini,  ketika  banyak perangkat  listrik  yang  digunakan  secara  bersamaan pemakaian  daya  listrik  akan  bertambah.  Jika pemakaian  melebihi  dari  daya  listrik  yang  dipilih maka  secara  otomatis  ACB  (Automatic  Circuit Breaker) akan mematikan jalur secara keseluruhan.
Pada kesempatan ini dikembangkan alat pengontrol  daya  rumah  menggunakan  Arduino  Uno. Alat ini dapat mengontrol dan memonitor daya beban yang  digunakan  sehingga  hanya  beban  dengan  daya terbesar  yang  diputus  jalurnya  tanpa  mematikan seluruh  beban  yang  sedang  digunakan  pada  saat tertentu.

## II. K AJIAN L ITERATUR

## II.1 Daya Listrik
Daya  adalah  banyaknya  perubahan  energi terhadap  waktu  dalam  besaran  tegangan  dan  arus. Daya  listrik  dapat  dibagi  menjadi  3  yaitu  daya  nyata (P), daya reaktif (Q), dan daya semu (S).
- Daya  nyata  P  merupakan  daya  sebenarnya  yang dibutuhkan  oleh  beban-beban  listrik/peralatan rumah tangga. Satuan daya nyata adalah watt (W).
- Daya  reaktif  Q  adalah  daya  yang  timbul  karena adanya  pembentukan  medan  magnet  pada  beban-
Resa Pramudita, Neris Peri Ardiansyah Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 7, No 2, 15 April 2021
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
beban  induktif.  Satuan  dari  daya  reaktif  adalah volt ampere reaktif (VAR).
- Daya semu  merupakan resultan antara daya  nyata dan  daya  reaktif.  Satuan  dari  daya  semu  adalah volt ampere (VA).
Faktor  daya  (Cos  φ)  merupakan  suatu  konstanra pengali  dengan  nilai  0  sampai  1,  yang  menunjukkan seberapa  besar  daya  nyata  yang  diserap  oleh  beban resistif  dari  daya  semu  yang  ada  pada  suatu  beban total.  (Ardiansyah  &  Khayam,  2019c,  2019b,  2019a; Ardiansyah, Khayam, & Nurdiansyah, 2020; Ardiansyah & Pramudita, 2020; Zuhal, 1995)

## II.2 Sensor Tegangan (ZMPT101B)
Pengukuran tegangan AC dapat dilakukan dengan cara  mengubah  sinyal  AC  menjadi  DC  agar  lebih mudah  dibaca  oleh  mikrokontroler.  Sensor  tegangan ZMPT101B  telah  dilengkapi  summing-  amplifier sehingga dapat digunakan untuk  menaikkan tegangan negatif  sehingga  dapat  digunakan  untuk  pengukuran tegangan dengan menggunakan mikrokontroler.
Sensor  ini  dapat  digunakan  pada  tegangan pengoperasian  sebesar  250  VAC  dan  mengeluarkan sinyal  analog  yang  dapat  dikonversikan  menjadi sinyal  digital  oleh  mikrokontroler.  Sensor  ini memiliki  4  pin  diantaranya  pin  1  dan  pin  2  untuk input  utama  dan  pin  3  dan  4  untuk  output.  Sensor tegangan  ZMPT101B  memiliki  isolasi  tegangan sebesar  4000V  dan  bekerja  optimal  pada  suhu  40C sampai 70C. (Kadir, 2013)

## II.3 Sensor Arus (ACS712)
Sensor  arus  ACS712  merupakan  jenis  sensor yang  digunakan  untuk  mendeteksi  arus  pada  suatu kawat/kabel  dalam  instalasi  listrik.  Sensor  ini  dapat digunakan untuk mengukur arus searah (DC) dan arus bolak-balik  (AC)  menggunakan  prinsip  Hall  Effect. Sensor  yang  memiliki  prinsip  Hall  Effect  dirancang untuk  mendeteksi  objek  magnetis  dengan  perubahan posisi. Adanya perubahan medan magnet secara terus menerus  menimbulkan  adanya  pulsa  yang  kemudian dapat diambil frekuensinya. Sensor ACS712 mengeluarkan  tegangan  2,5  volt  jika  tidak  ada  arus. (Julien Bayle, 2013)

## II.4 Arduino
Arduino  adalah  kit  elektronik  atau  papan rangkaian  elektronik open  source yang  di  dalamnya terdapat  komponen  utama  yaitu  sebuah  chip  dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel.
Arduino  dikatakan  sebagai  sebuah platfrom dari physical  computing yang  bersifat open  source . Pertama-tama  perlu  dipahami  bahwa  kata  “platform” di sini adalah sebuah pilihan kata yang tepat. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi kombinasi dari perangkat keras, bahasa pemrograman dan Integrated Development Environment (IDE) yang canggih.  IDE  adalah  sebuah  software  yang  sangat berperan  untuk  menulis  program,  meng- compile menjadi  kode  biner  dan  meng- upload ke  dalam memory mikrokontroler.  (Malik  Ibnu  &  Juwana Unggul, 2009)

## III. M ETODOLOGI P ENELITIAN
Dalam  proyek  ini  dibuat  suatu  prototipe  alat pengontrol  dan  pemonitor  daya  melalui  interface komputer  yang  dihubungkan  dengan  arduino  uno sebagai  OPC.  Diagram  blok  dari  alat  yang  dirancang ditunjukkan pada Gambar 1.

## Gambar 1. Diagram Blok Sistem

## III.1 Fungsi dan Cara Kerja
Alat  ini  di  desain  dalam  bentuk  kotak.  Alat  ini menggunakan 1  buah  sensor tegangan  ZMPT101B, 3 buah sensor arus ACS712, 3 buah modul relay, 1 buah Arduino Uno, 1 buah modul LCD, dan 1 buah modul I2C LCD.
Alat  ini  bekerja dengan cara  mengecek  nilai dari sensor arus dan sensor tegangan  yang datanya diolah oleh  arduino  uno.  Ketika  daya  pada  beban  melebihi nilai  yang  sudah  ditentukan,  secara  otomatis  relay akan  memutus  jalur  pada  beban  tersebut  tanpa memutus jallur semua beban. Arduino uno difungsikan  sebagai  OPC  yang  menghubungkan sensor  dengan  komputer.  Alat  ini  dikontrol  dan dimonitor melalui komputer.
III.2 Perancangan Perangkat Elektronika
- Rangkaian Regulator
Rangkaian  regulator  ini  menggunakan  IC LM338. Sumber tegangan berasal dari adaptor 9 volt. Gambar  rangkaian  regulator  ditunjukkan  pada Gambar 2. (Instruments, 2013)
Resa Pramudita, Neris Peri Ardiansyah Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 7, No 2, 15 April 2021
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
Gambar 2. Rangkain Regulator +5Vdc
- Rangkaian Elektronika Sistem
Rangkaian secara keseluruhan terdiri dari sensor- sensor  sebagai  masukkan  dan  relay  sebagai  keluaran serta  Arduino  Uno  sebagai  OPC  menghubungkan antara  sensor  dengan  komputer  serta  kopmuter  yang mengolah nilai-nilai dari sensor dan mengontrol serta memonitor  nilai  sensor  dan  relay.  Gambar  3 menunjukkan  rangkain  yang  sudah  dibuat.  (Anwar, 2016)
Gambar 3. Rangkaian Elektronika Secara

## Keseluruhan

## IV. A NALISIS DAN P ERANCANGAN

## IV.1 Hasil Perancangan Mekanik
Hasil  perancangan  mekanik  berupa  box  sebagai tempat  penempatan  komponen  elektronik  dengan panjang  23.5cm,  lebar  23.5cm,  dan  tinggi  7.5cm. Bahan  yang  digunakan  adalah  plastik,  karena  selain mudah  dibentuk  dan  ringan  juga  merupakan  isolator yang tidak akan mempengaruhi rangkaian.
Gambar 4. Hasil Perancangan Mekanik Alat

## IV.2 Hasil Perancangan Elektronik
Hasil  dari  perancangan  elektronik  terdapat  dua jenis  PCB  yaitu  rangkaian  rengkain  shield  Arduino Uno dan rangkaian regulator.
Gambar 5. Hasil Perancangan Rangkaian Shield Arduino Uno
Gambar 6. Hasil Perancangan Rangkaian
Regulator IV.3 Hasil Keseluruhan Perancangan Alat Hasil keseluruhan perancangan alat
memperlihatkan  penggabungan  perangkat  keras  alat yang  terdiri  dari  hasil  perancangan  elektronik  dan mekanik.  Gambar  IV.4  memperlihatkan  posisi penempatan  dari  rangkaian  elektronik  alat  dengan shield arduino dan regulator diletakkan di bawah alat, sensor-sensor  dan  relay  diletakkan  di  bagian  tengah dan, serta stop kontak dibagian depan alat.
Stop kontak
Resa Pramudita, Neris Peri Ardiansyah Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 7, No 2, 15 April 2021
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
Gambar 7. Tampilan Keseluruhan Alat Tampak

## Atas

## IV.4 Pengujian Regulator LM338
Pengujian  regulator  LM338  dilakukan  untuk mengetahui  keluaran  yang  dihasilkan  tidak  berubah dengan masukkan yang berbeda-beda.
Tabel IV.1. Pengukuran Output Regulator LM338
No Tegangan Masukkan Tegangan Keluaran tanpa beban Tegangan Keluaran dengan beban (1 kΩ) 1 6 Vdc 5.09 Vdc 4.98 Vdc 2 7 Vdc 5.09 Vdc 4.98 Vdc 3 8 Vdc 5.09 Vdc 4.98 Vdc 4 9 Vdc 5.09 Vdc 4.98 Vdc 5 10 Vdc 5.09 Vdc 4.98 Vdc 6 11 Vdc 5.09 Vdc 4.98 Vdc 7 12 Vdc 5.09 Vdc 4.98 Vdc
Berdasarkan  Tabel  IV.1  dapat  dijelaskan  bahwa tegangan  keluaran  dari  regulator  yang  dirancang berada  dalam  kondisi  baik.  Hal  ini  ditandai  dengan tetapnya  output  keluaran  dari  regulator  tersebut walaupun  tegangan  masukkan  dinaikkan  sampai 12Vdc.

## IV.5 Pengujian Sensor Arus ACS712
Pengujian sensor Arus dilakukan untuk mengetahui pengaruh sensor terhadap perubahan nilai arus.  Pada  pengujian  ini  digunakan  beberapa  beban dengan  daya  berbeda  untuk  mengecek  nilai  sensor. Persentase  error  dihitung  dengan  rumus  sebagai berikut.
Tabel IV.2. Pengukuran Nilai Sensor Arus
No Beban Nilai Sensor (A) Nilai Arus Ampere meter (A) Error (%) 1 Kipas angin 0.08 0.06 -33 2 Penanak nasi 0.13 0.1 -30 3 Laptop 0.32 0.37 13.51 4 Dispenser 0.85 0.94 9.57
Berdasarkan  Tabel  2.  dapat  dijelaskan  bahwa rentang  kesalahan  nilai  sensor  rata-rata  sebesar  10%. Dengan  nilai  yang  tidak  linier  untuk  tiap  kenaikan arus.  Untuk  lebih  jelasnya  dibuat  grafik  seperti  pada Gambar 2.

## Gambar 8. Grafik Perbandingan Nilai Sensor dengan Nilai Alat Ukur

## IV.6 Pengujian Alat Secara Keseluruhan
Pengujian  Alat  secara  keseluruhan  meliputi perubahan  pada  indikator  pada  komputer  dengan aktual  pada  alat,  pengaturan  apakah  ketika  terjadi beban  lebih  alat  bekerja  secara  normal,  dan pengaturan kontrol alat oleh komputer.
Resa Pramudita, Neris Peri Ardiansyah Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 7, No 2, 15 April 2021
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
Tabel IV.3 Pengujian kerja alat
No.
Tampilan HMI
Tampilan Alat 1
Tampilan pada komputer saat program dijalankan. Settingan daya maksimal berada pada kondisi 1000 saat belum di setting. Kondisi awal sensor arus tidak nol karena perhitungan dengan sumber AC tidak stabil.
2
Saat terminal C diberi beban (dispenser) grafik daya mengalami perubahan yang menunjukkan alat bekerja pada terminal C. 3
Ketika setting daya maksimal dikurangi menjadi 50 Watt. Relay memutus jalur beban C yang menunjukkan relay bekerja.
Resa Pramudita, Neris Peri Ardiansyah Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 7, No 2, 15 April 2021
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
4
Kondisi terminal B bekerja yang ditandai dengan relay memutus jalur saat beban lebih.
5
Saat relay B memutus terminal B, beban C (penanak nasi) masih terhubung pada terminal C yang menunjukkan tidak semua jalur terputus ketika ada beban lebih di salah satu terminal.
6
Kondisi terminal A bekerja yang ditandai dengan bekerjanya relay A ketika beban lebih. 7
Pengecekan mematikan jalur berdasarkan waktu yang ditentukan.
Resa Pramudita, Neris Peri Ardiansyah Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 7, No 2, 15 April 2021
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
8
Ketika waktu yang ditentukan sudah menunjukkan nilai yang sama dengan waktu sebenarnya secara otomatis relay akan memutus terminal dimana waktu telah disetting yang menunjukkan settingan waktu berhasil.

## V. K ESIMPULAN DAN S ARAN

## V.1 Kesimpulan
Setelah  dilakukan  perancangan  dan  pengujian maka  didapatkan  beberapa  kesimpulan  sebagai berikut.
1. Pengukuran  daya  listrik  menggunakan  sensor tegangan  ZMPT101B  dan  sensor  arus  ACS712 yang  terdiri  dari  satu  buah  sensor  tegangan ZMPT101b  dan  tiga  buah  sensor  arus  ACS712, Arduino  uno  sebegai  OPC  ke  komputer,  modul relay, saklar, dan regulator.
2. Persentasi  kesalahan  sensor  arus  ACS712  yaitu sekitar 10% untuk tipe 20A.

## V.2 Saran
Ketika  akan  dilakukan  pengembangan  alat  yang lebih  lanjut  maka  terdapat  beberapa  saran  sebagai berikut.
1. Mencari  jenis  sensor  yang  hasilnya  lebih  akurat dan mudah dikendalikan.
2. Mengembangkan  program  sehinga  alat  dapat bekerja secara otomatis tanpa bantuan manusia.
3. Menambahkan  pengontrol  tanpa  kabel  melalui smartphone .

## R EFERENSI
Anwar,  M.  K.  (2016).  Pengertian  Resistor  dan  Jenis nya. Retrieved from http://www.dewacupu.web.id/2016/02/pengertia n-resistor-dan-jenis-nya.html Ardiansyah,  N.  P.,  &  Khayam,  U.  (2019a).
Characteristics of Surface Discharge around the edges of a circle the PCB on model Plane-plane electrodes  in  Oil  insulation.  In 2019  2nd
International  Conference  on  High  Voltage Engineering  and  Power  Systems  (ICHVEPS)
(pp. 1–6). Denpasar: IEEE.
https://doi.org/10.1109/ICHVEPS47643.2019.9 011146
Ardiansyah, N. P., & Khayam, U. (2019b). Discharge Characteristics  of  Acrylic  Surface  Around  the Needle  Tip  of  Needle-Plane  Electrodes. 2018 Electrical Power, Electronics, Communications,
Controls  and  Informatics  Seminar,  EECCIS 2018 , (50), 79–84.
https://doi.org/10.1109/EECCIS.2018.8692812
Ardiansyah,  N.  P.,  &  Khayam,  U.  (2019c).  Surface Discharge  Characteristics  on  the  PCB  Surface around the Edge of circle Plane-plane Electrode in  Air  Insulation.  In 2019  International Conference  on  Electrical  Engineering  and Informatics  (ICEEI) (pp.  216–221).  Bandung,
Indonesia: IEEE. https://doi.org/10.1109/ICEEI47359.2019.8988 835
Ardiansyah,  N.  P.,  Khayam,  U.,  &  Nurdiansyah,  R. (2020).  Measurement  of  Partial  Discharge  on
PCB  using  RC  Detector,  HFCT,  and  Loop Antenna. Proceeding - 1st FORTEI- International Conference on Electrical
Engineering,  FORTEI-ICEE  2020 ,  64–68. https://doi.org/10.1109/FORTEI-
ICEE50915.2020.9249908
Ardiansyah,  N.  P.,  &  Pramudita,  R.  (2020).
Karakteristik  Surface  Partial  Discharge  di
Resa Pramudita, Neris Peri Ardiansyah Jurnal Ilmiah Teknologi Informasi Terapan Volume 7, No 2, 15 April 2021
E-ISSN : 2407 – 3911 P-ISSN : 2686 - 0333
Sekitar  Antarmuka  PCB  pada  Pelat-Pelat Elekroda  pada  Isolasi  Udara  dan  Minyak. Jurnal  Ilmiah  Teknologi  Informasi  Terapan , 6 (2), 65–73.
Pramudita,  R.,  &  Suryana,  A.  (2020).  Rancang
Bangun Trainer Terintegrasi Rangkaian
Penyearah  Gelombang  Dan  Penguat  Op-Amp Berbasis  Mikrokontroler  Atmega  32.  Jurnal Ilmiah  Teknologi  Infomasi  Terapan,  6(1),  36– 41. https://doi.org/10.33197/jitter.vol6.iss1.2019.32 7
Instruments,  T.  (2013).  LM138/LM338  5-Amp
Adjustable Regulators. Dallas: Texas Instruments.
Julien  Bayle.  (2013).  C  Programming  for  Arduino. Birmingham:  Packt  Publishing.  Retrieved  from http://books.google.com.my/books?id=- AfNV215sPAC&lpg=PA1&pg=PA20#v=onepa ge&q&f=false
Kadir,  A.  (2013). Panduan  Praktis  Mempelajari Aplikasi  Mikrokontroler  dan  Pemrogramannya Menggunakan  Arduino .  Yogyakarta:  Andi Offset.
Malik Ibnu, M., & Juwana Unggul, M. (2009). Malik Ibnu,  M  &  Juwana  Unggul,  M.,  2009,  Aneka Proyek  Mikrokontroler  PIC16F84,  Jakarta:  PT Elex  Media  Konmputindo. Jakarta:  Elex  Media Konmputindo.
Zuhal. (1995). Dasar Teknik Tenaga dan Elektronika Daya . Jakarta: Gramedia.