PERANCANGAN ALAT PENGHITUNG ENERGI LISTRIK BERBASIS DIGITAL MENGGUNAKAN KWH METER DAN PLC
SKRIPSI
INDRA GUNAWAN DONGORAN 071401080
PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
PERANCANGAN ALAT PENGHITUNG ENERGI LISTRIK BERBASIS DIGITAL MENGGUNAKAN KWH METER DAN PLC
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Ilmu Komputer
INDRA GUNAWAN DONGORAN 071401080
PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
ii
PERSETUJUAN
Judul
Kategori Nama Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Fakultas
: PERANCANGAN ALAT PENGHITUNG ENERGI LISTRIK BERBASIS DIGITAL MENGGUNAKAN KWH METER DAN PLC : SKRIPSI : INDRA GUNAWAN DONGORAN : 071401080 : SARJANA (S1) ILMU KOMPUTER : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI Diluluskan di Medan, 16 April 2015
Komisi Pembimbing
:
Pembimbing 2
Pembimbing 1
Sajadin Sembiring, S.Si, M.Comp.Sc NIP. 196206242006041015
Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc NIP. 196108171987011001
Diketahui/Disetujui oleh Program Studi S1 Ilmu Komputer Ketua,
Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP.196203171991031001
iii
PERNYATAAN
PERANCANGAN ALAT PENGHITUNG ENERGI LISTRIK BERBASIS DIGITAL MENGGUNAKAN KWH METER DAN PLC
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya.
Medan, 16 April 2015
Indra Gunawan Dongoran 071401080
iv
PENGHARGAAN
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayahNya, sehingga Penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini, sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer pada Program Studi S1 Ilmu Komputer Universitas Sumatera Utara. Penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar– besarnya kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Muhammad Zarlis selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara. 2. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom selaku Ketua Program Studi S1 Ilmu Komputer Universitas Sumatera Utara dan Dosen Pembanding I yang telah memberikan kritik dan saran dalam penyempurnaan skripsi ini. 3. Ibu Maya Silvi Lydia, B.Sc, M.Sc selaku Sekretaris Program Studi S1 Ilmu Komputer Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, saran, dan masukan kepada penulis dalam pengerjaan skripsi ini. 5. Bapak Sajadin Sembiring, S.Si, M.Comp.Sc selaku Dosen Pembimbing II yang dengan sabar telah memberikan bimbingan, saran, dan masukan kepada penulis dalam pengerjaan skripsi ini. 6. Bapak Syahriol Sitorus, S.Si, MIT selaku Dosen Pembanding II yang dengan sabar telah memberikan bimbingan, saran, dan masukan kepada penulis dalam pengerjaan skripsi ini. 7. Pembantu Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara, seluruh tenaga pengajar serta pegawai di Program Studi S1 Ilmu Komputer Fasilkom-TI USU. 8. Ayahanda alm. H. Luddin Dongoran dan Ibunda Hj. Luminda Harahap yang selalu memberikan doa dan dukungan serta kasih sayang kepada penulis, serta abang/kakak tersayang Ahmad Suhaely Dongoran, S.P., Faisal Rahman Dongoran, S.P., M.Sc., Nurjannah Dongoran, S.P., Evi Syahroni Dongoran,
v
S.P yang terus memberikan dukungan dan dorongan bagi penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. 9. Teman-teman terdekat, terutama Ardiansyah Hsb, Subardi Wansyah, Berki Rahmat,Yogi Aditya P, Nico Junari, Kalsum Mustika Nst, Reza Affandi Hsb dan Yoga Nugraha Wakamenta atas semangat dan dorongannya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Dan juga untuk teman-teman seangkatan 2007 lainnya yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 10. Dan semua pihak yang telah banyak membantu yang tidak bisa disebutkan satu-persatu. Semoga semua kebaikan, bantuan, perhatian, serta dukungan yang telah diberikan kepada penulis mendapatkan pahala yang melimpah dari Allah SWT.
Medan, 16 April 2015
Penulis
vi
PERANCANGAN ALAT PENGHITUNG ENERGI LISTRIK BERBASIS DIGITAL MENGGUNAKAN KWH METER DAN PLC ABSTRAK
Salah satu masalah yang dihadapi oleh konsumen listrik adalah kesalahan pencatatan listrik yang mengakibatkan pembayaran tidak sesuai dengan pemakaian listrik. Pada saat ini sudah banyak teknologi yang digunakan untuk mengatasi masalah tersebut. Penggabungan KWH Meter dan Power Line Communication (PLC) merupakan salah satu solusi teknologi untuk mengurangi kesalahan pencatatan listrik. Manfaat yang diperoleh dari penggabungan teknologi ini mampu membaca dan menghitung pemakaian listrik tanpa merubah jaringan listrik itu sendiri. PLC melakukan pengiriman data hanya melalui kabel listrik. Alat ini dapat membantu petugas pencatat listrik sehingga mengurangi kesalahan pencatatan dan konsumen juga dapat mengetahui penggunaan listrik yang dipakai secara realtime. Untuk mempermudah petugas dalam pengambilan data jumlah pemakaian listrik, dibuat sebuah website yang dapat diakses dari mana saja. Kata Kunci : Mikrokontroler, KWH meter, ATMega328, Raspberry Pi, Sensor Arus, Power Line Communication, Semua Berkas
vii
DESIGN OF ELECTRICAL ENERGY CALCULATION TOOL DIGITAL BASED USES KWH METER AND PLC ABSTRACT
One of the problems faced by consumers of electricity are electrical recording errors that result in payment is not in accordance with the power consumption. At this time have a lot of technology that is used to resolve the issue. Merger KWH Meter and Power Line Communication (PLC) is one of the technological solutions to reduce electrical recording errors. The benefits derived from the incorporation of this technology is able to read and calculate the power consumption without changing the power grid itself. PLC perform only data transmission through power lines. This tool can assist the registrar of electricity, thereby reducing recording errors and consumers can also find the use of electricity used in realtime. To facilitate data retrieval officer in the amount of electricity consumption, created a website that can be accessed from anywhere. Keywords: Microcontroller, KWH meters, ATmega328, Raspberry Pi, Current Sensors, Power Line Communication, All Files
viii
DAFTAR ISI
Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar
Bab I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1.2 Rumusan Masalah 1.3 Batasan Masalah 1.4 Tujuan Penelitian 1.5 Manfaat Penelitian 1.6 Metode Penelitian 1.7 Sistematika Penulisan Bab II Landasan Teori 2.1 Listrik 2.1.1 Daya Listrik 2.1.2 Biaya Pemakaian Listrik 2.2 Power Line Communication (PLC) 2.2.1 Arsitektur Jaringan Power Line Communication 2.2.1.1 PLC Access Network 2.2.1.2 PLC Home Networking 2.2.2 Kendala Power Line Communication (PLC) 2.2.2.1 Noise 2.2.2.2 Distortion 2.2.2.3 Attenuation 2.2.2.4 Disturbance 2.2.3 Metode Modulasi 2.2.4 Kelebihan PLC 2.3 Raspberry Pi 2.3.1 Sejarah Raspberry Pi 2.3.2 Komponen Pada Raspberry Pi 2.4 Mikrokontroler 2.4.1 Fitur AVR ATMega328 2.4.2 Konfigurasi Pin ATMega328 2.5 Protokol Komunikasi I2C 2.6 Sensor Arus
ii iii iv vi vii viii x xi
1 2 2 3 3 3 4
5 5 8 8 9 10 10 11 11 12 12 12 12 14 15 15 16 19 20 22 24 27
ix
2.61 Hukum Biot-Savart
27
Bab III Analisis dan Perancangan 3.1 Komponen yang digunakan 3.2 Analisis 3.3 Perancangan Alat Penghitung Energi Listrik 3.3.1 Desain Alat Penghitung Energi Listrik 3.3.1.1 Low Level Interface 3.3.1.2 Backend Processing 3.3.1.3 Frontend Processing 3.3.2 Hubungan antar Komponen Elektronik 3.3.3 Perancangan Website 3.3.3.1 Perancangan Halaman Login 3.3.3.2 Perancangan Halaman Utama 3.3.3.3 Perancangan Halaman About
29 31 32 32 32 35 36 37 39 39 40 41
Bab IV Implementasi Sistem 4.1 Implementasi 4.1.1 Lingkungan Implementasi 4.2 Implementasi Rangkaian ATMega328 4.3 Implementasi Raspberry Pi dan PCB ATMega328 4.4 Implementasi Sensor Arus 4.5 Implementasi Display LCD 4.6 Implementasi Website 4.7 Implementasi Power Line Communication (PLC)
42 42 43 44 46 47 48 50
Bab V Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran
52 52
Daftar Pustaka
53
Lampiran A : Listing Progam
55
x
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Tarif Tenaga Listrik Untuk Keperluan Rumah Tangga Tabel 2.3 LED Indikator Tabel 3.1 Tabel Peralatan yang Digunakan Tabel 3.2 Rincian Komponen Elektronik Tabel 3.3 Fungsi Pin Display LCD 2x16
8 17 29 30 34
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1.2 Segitiga Daya Listrik Gambar 2.2 Ilustrasi Arsitektur Jaringan PLC Gambar 2.3 Raspberry Pi Gambar 2.3.2 (a) Bagian Atas Raspberry Pi, (b) Bagian Bawah Raspberry Pi Gambar 2.4.1 Arsitektur ATMega328 Gambar 2.4.2 Konfigurasi Pin ATMega328 Gambar 2.6.1 Medan Magnet di sekitar Kawat Lurus Gambar 3.1 Hubungan Antara Komponen Utama Gambar 3.2 Skema Rangkaian Sensor Arus Gambar 3.3 Sensor SCT-013 Gambar 3.4 Skema Display LCD 2x16 Gambar 3.5 Display LCD 2x16 Gambar 3.6 Skema Rangkaian PCB ATMega328 Gambar 3.7 Raspberry Pi Model B Gambar 3.8 Flowchart Alat Penghitung Energi Listrik Gambar 3.9 Hubugan antar Komponen Elektronik Gambar 3.10 Rancangan Halaman Login Gambar 3.11 Rancangan Halaman Utama Gambar 3.12 Rancangan Halaman About Gambar 4.1 Papan PCB ATMega328 Gambar 4.2 Software Win32DiskImager Gambar 4.3 Pemilihan File .img di Win32DiskImager Gambar 4.4 Raspberry Pi dan PCB ATMega328 Gambar 4.5 Implementasi Sensor Arus Gambar 4.6 Display LCD sebelum penggabungan dengan PCB ATMega328 Gambar 4.7 Display LCD setelah penggabungan dengan PCB ATMega328 dan Raspberry Pi Gambar 4.8 Implementasi Halaman Login Gambar 4.9 Implementasi Halaman Utama Gambar 4.10 2 Buah Power Line Communication Gambar 4.11 Alat Penghitung Energi Listrik Terhubung dengan PLC Gambar 4.12 Komputer Terhubung dengan PLC
Halaman 6 10 15 18 22 24 27 32 33 33 35 35 36 37 37 38 39 40 41 44 45 45 46 47 47 48 48 49 50 51 51
