SISTEM KWH METER PRABAYAR BERBASIS MIKROKONTROLLER BASIC STAMP 2

5

SISTEM KWH METER PRABAYAR BERBASIS MIKROKONTROLLER BASIC STAMP 2 Firman Herdani,Unggul Mulyadi,Amin Bakri Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Islam “45” (UNISMA) Jl. Cut Meutia No. 83 Bekasi, Indonesia Telp. 021-88344436, 021-8802015 Ext. 124

ABSTRAK Sistem pembayaran listrik yang dilakukan di Indonesia adalah dengan menghitung daya yang terpakai (melalui kWh meter), dimana secara periodik diperlukan petugas untuk mendatangi dari rumah ke rumah dan mencatat nilai yang tertera pada kWh meter. Setelah itu pemilik rumah harus membayar rekening listrik pada tempat pembayaran listrik yang telah ditentukan atau melalui fasilitas yang disediakan oleh bank. Sistem ini dikenal sebagai sistem pascabayar. Dengan sistem pascabayar ini akan timbul kemungkinan adanya tunggakan listrik, kesalahan pembacaan/pencatatan kWh meter ataupun konsumen yang merasa tidak nyaman karena harus mengantri sekian lama. Dari permasalahan di atas timbullah suatu ide untuk sistem prabayar dalam pemakaian energi listrik yakni dengan menambahkan suatu peralatan pada kWh meter PLN yang sudah ada ; berupa mikrokontroller BASIC Stamp 2 dengan sensor optocoupler untuk menghitung jumlah putaran piringan. Selanjutnya mikrokontroller akan menjalankan counter biaya hingga setara dengan nilai voucher.Pada prototype ini, pengujian sistem dilakukan dengan cara memberikan simulasi beban berupa lampu AC dan simulasi piringan kWh meter berupa piringan CD yang diputar secara manual sehingga terjadi penambahan counter biaya sebesar Rp. 500,- dalam satu putaran piringan CD, hanya saja dalam perhitungan yang sebenarnya belum dipersiapkan untuk lebih presisi dan proporsional karena hasil rancang bangun ini belum dilengkapi dengan kWh meter PLN ya ng dikalibrasi terlebih dahulu. Kata kunci : kWh meter Prabayar, mikrokontroller BASIC Stamp 2

PENDAHULUAN Menciptakan teknologi baru dilakukan dengan berbagai macam alasan yang berkaitan dengan sektor kehidupan manusia. Pada umumnya teknologi diciptakan demi memberikan efektivitas terhadap suatu kinerja, hanya saja terkadang tidak memberikan efisiensi sehingga tidak semua kalangan dapat memiliki teknologi tersebut. Teknologi yang berkembang saat ini cenderung dirancang dengan menggunakan biaya yang relatif mahal sehingga nilai jualnya pun akan mahal. Untuk mengatasi hal tersebut, maka dibentuklah suatu rancang bangun secara miniature dengan menggunakan mikrokontroller BASIC Stamp 2. Mikrokontroller BASIC Stamp 2 merupakan sebuah alat kontrol otomatis yang dapat digunakan untuk mendapatkan sistem kontrol yang dapat meningkatkan kualitas dan kuantitas pada suatu sistem aplikasi. Mikrokontroller BASIC Stamp 2 menggunakan bahasa basic (PBASIC) sebagai bentuk proses dalam pemrogramannya ditambah dengan fungsi-fungsi lainnya yang terdapat di dalam mikrokontroller itu sendiri. Sistem pembayaran listrik yang dilakukan di Indonesia adalah dengan menghitung daya yang terpakai (melalui kWh meter), dimana secara periodik diperlukan petugas untuk mendatangi dari rumah ke rumah dan mencatat nilai yang tertera pada kWh meter. Setelah itu pemilik rumah harus membayar rekening listrik pada tempat pembayaran listrik yang telah ditentukan atau melalui fasilitas yang disediakan oleh bank. Sistem ini dikenal sebagai sistem pascabayar. Dengan sistem pascabayar ini akan timbul kemungkinan adanya tunggakan listrik, kesalahan pembacaan/pencatatan meter ataupun konsumen yang merasa kurang nyaman karena harus mengantri sekian lama. Dari JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

6

permasalahan di atas timbul suatu ide untuk sistem prabayar dalam pemakaian energi listrik yakni dengan menciptakan sebuah rancang bangun alat yaitu “Sistem kWh meter prabayar berbasis mikrokontroller BASIC Stamp 2” dengan menambahkan suatu peralatan pada kWh meter yang sudah ada ; berupa mikrokontroller BASIC Stamp 2 sebagai pengendali utama dengan sensor optocoupler untuk menghitung jumlah putaran piringan. Selanjutnya mikrokontroller akan menjalankan nilai counter dalam bentuk rupiah hingga setara dengan nilai voucher yang ada. Sistem kWh meter prabayar berbasis mikrokontroller BASIC Stamp 2 juga dirancang sedemikian r upa untuk efisiensi pemakaian energi listrik, dimana suplai energi listrik AC 220 V akan dapat terkendali secara otomatis sesuai dengan jumlah saldo atau nilai voucher yang ada, seperti halnya dalam pemakaian telepon prabayar. Tujuan yang ingin dicapai penulis dalam rancang bangun alat ini adalah : a. Mengaplikasikan mikrokontroller BASIC Stamp 2 dalam suatu sistem kontrol serta menguasai bahasa pemrogramannya. b. Memberikan terobosan baru untuk efektifitas di dalam sistem jual beli energi listrik yang terkendali secara otomatis. c. Mampu memahami piranti yang akan dirancang maupun perbaikan dalam sistem ini.

METODE PENELITIAN

Dasar-dasar penulisan dalam perancangan “Sistem kWh meter parabayar berbasis mikrokontroller BASIC Stamp 2” adalah sebagai berikut : a. Metode Library Research Yaitu pencarian data dari buku-buku dan literature yang berkaitan dengan masalah ini. b. Metode Field Research Yaitu pencarian data dengan melakukan survey di lapangan. c. Metode Interview/wawancara Yaitu pencarian data dengan bertanya langsung kepada pembimbing atau orang yang memiliki kompetensi atas masalah yang akan ditulis. d. Metode Experiment Yaitu merancang bangun aplikasi dan melakukan uji coba atas alat yang penulis buat.

LANDASAN TEORI Rangkaian power supply secara umum terdiri dari beberapa komponen diantaranya transformator untuk menurunkan tegangan AC 220 Volt, dioda sebagai penyearah dan kapasitor sebagai filter. Dalam sistem operasi rangkaian mikrokontroller BASIC Stamp 2 diperlukan sumber tegangan yang stabil yakni sebesar 5 Volt DC agar sistem ini dapat bekerja dengan baik. Selain komponen di atas, pada rangkaian power supply juga dapat dilengkapi dengan IC regulator untuk pengatur tegangan misalnya IC LM7805. Komponen ini akan mengatur batasan tegangan antara 5 Volt DC, jika mendapatkan tegangan input lebih besar dari 5 Volt DC maka tegangan output akan tetap pada posisi stabil 5 Volt DC. Sedangkan untuk variabel lainnya juga dapat menggunakan IC LM7812 untuk kebutuhan tegangan output 12 Volt DC atau IC LM7809 untuk kebutuhan tegangan output 9 Volt DC.

Gambar 1.Konstruksi IC LM7805

JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

7

Gambar 2. Aplikasi IC LM7805 dan LM7812 pada rangkaian power supply BASIC Stamp 2 merupakan mikrokontroller keluaran dari paralax dan diproduksi oleh lokal yang memiliki fasilitas 2 k byte. Flash memory EEPROM (Electrical and Erasable Programable Read Only Memory) BASIC Stamp merupakan memory dengan teknologi nonvolatile memory. Isi memory tersebut dapat diisi dan dihapus secara berulang-ulang. Memory ini dapat digunakan untuk menyimpan instruksi/perintah berstandar MCS-51 code sehingga mikrokontroller untuk bekerja dalam mode single chip oprationa/tidak memerlukan exsternal memory untuk menyimpan source code tersebut. Selain itu BASIC Stamp module dapat mengerjakan beberapa ribu instruksi dalam satu detik dengan pemrograman yang sangat sederhana dan menggunakan bahasa basic atau dapat disebut PBASIC.

Gambar 3. Hardware & spesifikasi mikrokontroller BASIC Stamp 2 nano system Deskripsi pin mikrokontroller BASIC Stamp 2 Deskripsi pin yang terdapat pada mikrokontroller BASIC Stamp 2 adalah sebagai berikut : o Pin 1, SOUT atau serial out sebagai penghubung ke PC (komputer), serial port pin RX (DB9 pin 2/DB25 pin 3) untuk pemrograman. o Pin 2, SIN atau serial in sebagai penghubung ke PC (komputer), serial port pin TX (DB9 pin 3/DB25 pin 2 untuk pemrograman. o Pin 3, ATN atau attention sebagai penghubung ke PC (komputer), serial port pin DTR (DB9 pin 4/DB 25 pin 20) untuk pemrograman. o Pin 4, VSS atau system ground untuk menghubungkan PC (komputer) ke serial port pin ground (DB9 pin 5/DB25 pin 7) untuk pemrograman. o Pin 5-20, sebagai I/O, dimana masing–masing input dan output ini mempunyai kapasitas arus sebesar 25 mA untuk sink dan 20 mA untuk source, total semua pin tidak boleh melebihi kapasitas arus sebesar 50 mA untuk sink dan 40 mA untuk source jika JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

8

o o o o

menggunakan regulator internal, total 8 pin per groups (PO-P7 atau P8-P15) tidak boleh melebihi 50 mA untuk sink dan 40 mA untuk source. Pin 21 VDD atau 5 Volt DC input/output. Pin 22, RES atau reset input/output berfungsi untuk me-reset BASIC Stamp apabila input tegangan kurang dari 4.2V. Pin 23, VSS atau system ground (sama seperti pin nomor 4), dihubungkan ke system ground power supply. Pin 24 atau unregulated power in diperbolehkan antara 5,5-15 V DC.

Struktur hardware Untuk BASIC Stamp 2 system menggunakan IC processor Chip Ubicom type SX28AC (U1). U1 diprogram secara permanen oleh perintah PBASIC. Ketika BS2 kita program, maka kita memberikan perintah kepada U1 untuk menyimpan simbol pemanggilan ulang di dalam memori EEPROM (U2). Ketika program dijalankan, U1 mengambil kembali dari U2. Perintah PBASIC mengimplementasikan semuanya dan membuat instruksi tersebut dapat dieksekusi. Gambar berikut ini menunjukkan gambar rangkaian dari BASIC Stamp 2 klasifikasi nano system :

Gambar 4. Rangkaian mikrokontroller BASIC Stamp 2 nano system Pada U1 dapat mengeksekusi program internal sebanyak 5 juta perintah dalam satu detik. Banyak perintah internal yang masuk dari perintah tunggal dalam PBASIC, oleh sebab itu PBASIC lebih lambat kira-kira sebanyak 3000-4000 instruksi per-menit. Controller chip yang ada di dalamnya mempunyai input/output sebanyak 20 pin, alokasinya antara lain 16 pin digunakan untuk program yang kita buat sedangkan 2 pin lainnya digunakan untuk komunikasi serial dan 2 pin sisanya digunakan untuk alat penghubung EEPROM dan mungkin tidak digunakan untuk yang lainnya. Semua I/O dari P0–P15 dapat dihubungkan dengan semua tegangan logic 5 Volt mulai dari TTL sampai CMOS, sebagai contohnya dapat digunakan IC tipe 74 HCXXX. 2048-byte Erasable Memory Chip U1 diprogram secara permanen oleh pabrik dan tidak dapat diprogram ulang, oleh sebab itu program PBASIC harus kita simpan ditempat yang lain, itu fungsinya U2. AT24C128N adalah tipe EEPROM (Eletrically and Eraseble Programable Read Only Memory) yang paling bagus dalam penyimpanan program karena dapat mempertahankan data ketika tidak ada power tetapi masih dapat kita program kembali dengan mudah. JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

9

Reset Circuit (U3) Ketika tegangan pertama masuk dibutuhkan beberapa detik untuk mendapatkan tegangan operasi yang diinginkan. Dalam keadaan ini, baterai dalam keadaan lemah, sehingga terjadi variasi input tegangan yang melebihi batas tegangan input yang diperbolehkan. Hal ini dapat menyebabkan processor & chip (U1 & U2) membuat kesalahan atau lock up. Untuk mencegah terjadinya hal ini U1 harus stop dan reset selama input tegangan belum stabil. Itulah fungsi dari U3, rangkaian reset S8045HN, ketika input tegangan di bawah 4 Volt, U3 membuat posisi logic 0 pada input Master Clear Reset U1 (MCLR). Ini akan menyebabkan U1 berhenti dan semua hubungan elektrik I/O terputus, U1 tidak beroperasi (hidup tapi tidak ada dayanya). Ketika input tegangan berada di atas 4 Volt, U3 mengijinkan input yang melewati resistor 4,7 K sebesar ±5 Volt, juga menyebabkan posisi input MCLR U3 dalam keadaan high. Program internal U1 akan mulai dari awal, begitupun dengan program PBASIC yang akan mulai dari awal (start). Serial Host Interface / Q1, Q2 dan Q3 BASIC Stamp 2 tidak memiliki keypad atau monitor, oleh sebab itu harus bergantung pada perangkat lunak PC agar kita dapat menulis, mengedit, men-download dan debug program PBASIC. Dalam komunikasi antara PC dengan BS2 menggunakan RS-232 (Com Port yang menghubungkan Serial In (SIN), Serial Out (SOUT dan Attention (ATN). PC to BS Connector Hookup Tabel di bawah ini menunjukkan bagaimana konektor DB9 dihubungkan dengan BS2. Konektor ini digunakan PC untuk reset progam BASIC Stamp, download program dan menerima data debug dari BS2. Tabel 1. Koneksi DB9

Struktur memory BASIC Stamp memiliki 2 buah memory yaitu RAM (Random Acces Memory) yang diperigunakan untuk variabel dalam program dan EEPROM (Electrical and Eraseble Programable Read Only Memory) yang juga digunakan untuk penyimpanan data dengan jumlah yang cukup besar. Adapun perbedaan utama antara RAM dan EEPROM adalah sebagai berikut :  Isi dalam RAM akan hilang ketika BS2 tidak mendapat tegangan. Ketika tegangan diberikan kembali maka pada posisi RAM dalam keadaan kosong atau pada posisi 0.  EEPROM mempertahankan isi memory, baik posisi ada ataupun tidak adanya tegangan. Saat proses penulisan akan tetap dalam keadaan yang semula selama proses pemrograman, downloading atau intruksi penulisan.  Untuk tipe BS2 kapasitas RAM 32 byte yang posisi pengoperasiannya ditunjukkan pada tabel berikut untuk 6 byte pertama diperuntukkan sebagai input, output dan kontrol pin I/O. Sedangkan sisa 26 byte ditujukan untuk tujuan umum dan variabel umum.


10

Tabel.2. Organisasi RAM

RS-232 sebagai komunikasi serial RS-232 sebagai komunikasi serial terdiri dari 9 pin yang memiliki fungsi masing-masing. Pin yang dipergunakan yaitu pin 2 sebagai received data, pin 3 sebagai transmitter data dan pin 5 sebagai ground signal. Karakteristik elektrik dari RS-232 adalah sebagai berikut :  Space (logic 0) mempunyai level tegangan sebesar +3 s/d +25 Volt.  Mark (logic 1) mempunyai level tegangan sebesar -3 s/d -25 Volt.  Level tegangan antara +3 s/d -3 Volt tidak terdefinisikan.  Arus yang melalui rangkaian tidak boleh melebihi 500 mA. Ini dipergunakan supaya sistem yang dibangun dapat bekerja dengan akurat. Tabel 3. Koneksi serial RS-232

Pengenalan BASIC Stamp editor Dalam paragrap ini akan membahas BASIC Stamp editor untuk versi BASIC Stamp editor v 4.2. Software ini dapat mendukung semua modul BASIC Stamp yang ada. Tampilan pada BASIC Stamp editor terdiri dari penulisan program utama yang terintegrasi dengan bingkai sebelah kiri JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

11

seperti terlihat pada gambar di bawah. Pada bingkai penulisan listing program dapat digunakan untuk melihat dan memodifikasi sampai 16 kode masukan yang berbeda sekaligus.

Gambar 5. Tampilan jendela BASIC Stamp editor v 4.2 Deretan listing penulisan program akan ditampilkan program DEBUG pada menu title bar. Penulisan program yang belum diberi judul dan belum disimpan ke dalam disk PC secara otomatis akan tertulis “untitled#“ ; dimana # dituliskan secara otomatis. Kita dapat mengganti antara file code masukan dengan mudah yakni dengan menunjuk dan mengklik pada tab file atau dengan menekan Ctrl+Tab or Ctrl+Shift+Tab pada saat bingkai editor masih dalam keadaan aktif. Penyambungan dan download program BASIC Stamp 2 Sebelum melakukan pemrograman atau download program, terlebih dahulu BASIC Stamp tersebut harus dapat dikenali oleh PC. Langkah-langkah yang dilakukan pada saat akan melakukan pemrograman adalah : 1. Menginstall software BASIC Stamp editor ke CPU. 2. Menghubungkan hardware BASIC Stamp 2 dengan PC dengan menggunakan kabel bavo (RS232 to USB). Jika hardware BASIC Stamp tidak terbaca atau tidak ditemukan oleh PC maka periksa ulang kabel koneksi power dan koneksi kabel bavo kemudian retry (ulangi).

Gambar 6. Pengujian hubungan antara BASIC Stamp 2 dengan PC

3. Masukkan $STAMP directive ke dalam window editor dengan mengklik pada icon toolbar untuk memilih module BASIC Stamp 2 yang akan digunakan. Contoh di bawah menunjukan Stamp directive yang akan dimasukan untuk BS2.

Gambar 7. Pemilihan menu mode Stamp/serial BASIC JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

12

4. Masukkan $PBASIC directive ke dalam window editor dengan icon toolbar untuk BS2. Semua modul seri BS2 bisa menggunakan PBASIC 2.0 dan 2.5.

Gambar 8. Pemilihan versi bahasa stamp yang digunakan Klik pada icon toolbar untuk memilih versi bahasa PBASIC yang sesuai dengan modul BASIC Stamp yang akan digunakan. Kemudian pada layer komputer akan terlihat $ STAMP directive dan $PBASIC directive. ' {$STAMP BS2} ' {$PBASIC 2.5} Catatan : tampilan directive ini memungkinkan untuk diketik dari keyboard tetapi kegagalan dalam penulisan ini dapat menyebabkan program tidak berjalan atau cacat dan tidak dapat membaca BASIC Stamp 2 selama proses pemrograman. 5. Untuk melakukan pengujian pada mikr okontroller BASIC Stamp 2 maka kita mencoba menulis program untuk mengeluarkan DEBUG “ Hello World” di bawah compailer directive : ' {$STAMP BS2p} ' {$PBASIC 2.5} DEBUG "Hello World!"

Gambar 9. Contoh penulisan program 6. Setelah selesai mengetik program lalu cek syntax terlebih dahulu, kemudian mencoba mendownload program ini ke dalam BASIC Stamp 2 dengan memilih icon Run pada menu toolbar atau tekan CTRL-R dari keyboard.

Gambar 10. Pemilihan menu Run pada toolbar


13

Seperti dalam mengidentifikasi fungsi program, fungsi download menyediakan informasi untuk membantu kita dalam proses download program. Setelah memasukkan program yang diinginkan ke dalam jendela editor maka selanjutnya dapat dijalankan dengan tiga cara : memilih menu Run pada menu bar, tekan CTRL+R pada keyboard atau mengkilik icon pada toolbar BASIC Stamp editor. Cara ini dapat tekonize dan men-download kode program pada BASIC Stamp (mengasumsikan bahwa program dilakukan dengan benar dan BASIC Stamp terhubung dengan baik). Tampilan windows/jendela keberhasilan download akan terlihat seperti pada windows pengidentifikasian, hanya saja terdapat penambahan download status progress dan LED indicator pada port transmisi data akan menyala kemudian pada saat pengisian akan berjalan persentase pen-downloadan

Gambar 11. Jendela progress download program sukses 7. Usahakan penulisan urutan program dilakukan dengan benar agar tidak terjadi error atau tidak support. Jika dalam penulisan listing program terdapat kesalahan maka pada layer editor akan muncul teks pertanyaan dan program menampilkan DEBUG letak posisi kesalahan. Jika penulisan dan runing programnya sesuai atau sukses maka pada komputer akan menampilkan karakterkarakter yang di-download. Kemudian debug jendela terminal akan muncul dan menampilklan “Hello World“. Jika terjadi suatu kesalahan seperti kegagalan dalam komunikasi data atau kemungkinan program target BASIC Stamp tidak muncul untuk dihubungkan dengan PC (terlihat pada gambar), hal ini mungkin dapat disebabkan misalnya kesalahan penggunaan program yang seharusnya untuk program BS1 tetapi diberikan pada BS2.

Gambar 12. Jendela progress download program error Debug terminal Debug terminal window akan memperlihatkan data yang diterima dari BASIC Stamp selama proses pemrograman berjalan serta menjalankan pengiriman karakteristik data dari keyboard PC ke BASIC Stamp. Debug terminal akan terbuka program secaraDEBUG otomatis ketika program BASIC Stamp yang didownload berisi perintah Debug. Disamping itu juga bisa membuka debug window dengan tiga cara yaitu : memilih Run, Debug New atau menekan Ctrl+D pada keyboard. Gambar di bawah ini menunjukkan demo program Debug_Debugin BS2 pada tampilan program dan debug terminal terbuka saat program ini berjalan.


14

Gambar 13. Demo program Debug_Debugin BS2 Keypad Keypad di dalamnya terdiri dari saklar-saklar yang saling berhubungan satu sama lainnya yang membentuk baris dan kolom. Keypad merupakan bentuk push button on sehingga jika kita tekan pada salah satu tombol maka akan terhubung antara baris dan kolom tertentu yang berhubungan dengan tombol tersebut. Dalam aplikasi pada alat yang kami buat, keypad difungsikan sebagai push button untuk memasukkan nomor digit password. Setiap keluaran dari push button difungsikan sebagai masukan pada BASIC Stamp 2. Jenis keypad yang digunakan pada sistem ini adalah keypad berukuran 3x4, dimana jenis keypad ini mempunyai 3 kolom dan 4 baris dan di dalamnya terdiri dari 12 saklar. Susunan keypad secara umum adalah sebagai berikut :

Gambar 14. :Struktur keypad 3x4 LCD LCD (Liquid Crystal Display) dapat diartikan sebagai tampilan. Dalam sebuah LCD biasanya ada standarisasi yang cukup populer yang digunakan oleh banyak vendor LCD yaitu HD44780U yang memiliki Chip Controller Hitachi 44780. LCD dengan tipe ini memungkinkan pemrograman untuk mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit maka akan ada 7 jalur data yakni 3 bit untuk jalur kontrol dan 4 bit untuk jalur data. Jika menggunakan jalur data 8 bit maka akan ada 11 jalur data yakni 3 bit untuk jalur kontrol dan 8 bit untuk jalur data. Tiga jalur kontrol LCD ini adalah EN (Enable), RS (Register Select) dan R/W (Read/Write). Berikut ini adalah susunan pin LCD tipe 44780 : Tabel 1. Susunan pin LCD tipe 44780


15

Tabel 2. Pengalamatan Port LCD

Pin 1 umumnya dimulai dari sebelah kiri/terletak pada pojok kiri bagian atas dan jika LCD yang memiliki 16 pin maka pin 15 dan 16 adalah kaki anoda dan katoda untuk back-light. Berikut ini adalah contoh gambar LCD 2 x 16 karakter yang umum digunakan :

Gambar 15. Konfigurasi LCD 2 x 16 karakter Sebagaimana terlihat pada kolom deskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat mempercepat dalam pembacaan dan penulisan data dari LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8 bit dan dikirim ke LCD 4 atau 8 bit dalam satu waktu.Jalur kontrol enable dipergunakan untuk memberitahukan kepada LCD bahwa mikrokontroller mengirim data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus meng-set EN pada kondisi high (1) dan kemudian meng-set dua jalur kontrol lainnya yaitu RS dan R/W ataupun mengirimkan data ke data bus.Setelah dikirim ke data bus maka diharuskan data lainnya sudah siap dan EN harus sudah diset pada kondisi low (0) kemudian ditunggu beberapa saat. Setelah itu EN di-set kembali pada kondisi JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

16

high (1) pada saat RS dalam kondisi low (0) karena data yang dikirim ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus seperti membersihkan layer atau memposisikan kondisi kursor. Pada saat RS dalam kondisi high (1), data yang dikirim adalah data ASCII yang nantinya akan ditampilkan oleh layer. Sebagai contoh kita akan menampilkan angka LCD pada layer, maka RS harus di-set pada kondisi high (1) dan pada jalur kontrol R/W harus dalam kondisi low (0) pada saat informasi data bus akan ditulis ke LCD. Jika R/W dalam kondisi high (1) maka program akan melakukan query/pembacaan data dari LCD. Instruksi pembacaan yaitu gate LCD berstatus membaca LCD, sedangkan yang lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu di-set ke kondisi low (0). Jalur data dapat terdiri dari 4 atau 8 jalur, tergantung mode yang dipilih, mereka dinamakan DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, yang terpenting adalah menentukan mode operasi. Mode 8 bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaaan dalam sebuah aplikasi, paling tidak tersedia antara11 pin I/O (3 pin untuk kontrol dan 8 pin untuk data), sedangkan 4 bit hanya memerlukan 7 pin I/O (3 pin untuk kontrol dan 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih data atau instruksi yang akan ditransfer dari mikrokontroler ke LCD. Jika RS di-set dalam kondisi high (1), maka bite pada posisi kursor LCD pada saat itu bisa dibaca atau ditulis. Jika RS di-set dalam kondisi low (0), maka ini merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca. TRIAC TRIAC dapat bersifat konduktif dalam dua arah dan biasanya digunakan untuk pengendalian fase AC (kontrol tegangan AC). Hal tersebut dapat dianggap dua buah thyristor yang tersambung secara antiparalel dengan koneksi gerbang (gate). Karena TRIAC merupakan devais bidirectional, maka terminalnya tidak dapat ditentukan sebagai anoda/katoda. Jika terminal MT2 positif terhadap terminal MT1, maka TRIAC dapat dimatikan dengan memberikan sinyal positif antara gerbang (G) dan MT1. Jika terminal MT2 negatif terhadap MT1, maka TRIAC akan dapat dihidupkan dengan memberikan sinyal negatif antara gerbang (G) dan terminal MT1. Oleh karena itu TRIAC dapat dihidupkan dan dimatikan baik oleh sinyal gerbang positif maupun sinyal gerbang negatif. MT1 G

MT2

Gambar 2.16 : Simbol TRIAC

Gambar 16. Konfigurasi TRIAC

Optocoupler Optocoupler dibentuk dari penggabungan sebuah sumber cahaya dengan fototransistor. Dioda cahaya sebagai sumber cahaya dipasang langsung dengan sumber tegangan. Keluaran dari sumber JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

17

cahaya akan berbanding lurus dengan tegangan masukan pada dioda cahaya. Optocoupler atau optoisolator merupakan paket elektronik murni, jalur cahaya di da lamnya yakni infra merah tertutup dalam sebuah paket. Ini menyebabkan transfer energi listrik dalam satu arah dari infra merah ke fotodetector sambil mempertahankan isolasi listrik. Fungsi optocoupler pada umumnya selain sebagai sensor (dengan kemasan tertentu) digunakan pula pada rangkaian listrik sebagai isolasi dari rangkaian kendali dan rangkaian tegangan tinggi (daya). Optocoupler atau optoisolator merupakan komponen elektronik yang banyak digunakan dewasa ini, terutama untuk mengatasi perpindahan informasi dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya. Pada rangkaian optocoupler terjadi isolasi tegangan tinggi antara sinyal masukan dan sinyal keluaran. Adapun cara kerja optocoupler adalah sebagai berikut : 1. Optocoupler bekerja berdasarkan pancaran cahaya LED yang mengenai penerima peka cahaya, misalnya fotodioda dan fototransistor. 2. Sinyal dioda diberikan ke pena 1–2 dan sinyal keluaran diperoleh dari pena 4–5. Disini terjadi isolasi antara masukan dan keluaran karena informasi disampaikan melalui cahaya. 1 4

2

3

5

Gambar 17. Simbol optocoupler

KWh meter Dalam memberikan pelayanan kepada pelanggan listrik, pihak PLN telah berupaya memberikan layanan secara fair, yaitu dengan dipasangnya alat pengukur dan pembatas (APP) berupa kWh meter dan MCB di rumah pelanggan. KWh meter artinya kilo Watt hour meter dimana dalam setiap kilo Watt dihitung dalam 1 jam. Sedangkan MCB (Mini Circuit Breaker) adalah suatu alat untuk pengaman terhadap arus hubung singkat di sisi beban dan sebagai batas kontrak daya di sisi pelanggan PLN. Jadi, selain berfungsi sebagai pengukuran dan pengaman, kWh meter dan MCB juga berfungsi sebagai "alat transakasi bisnis”, jadi dengan melihat angka yang ada pada kWh meter tersebut, pelanggan juga bisa menghitung pemakaian energi listriknya. SpesifikasiBagian-bagian utama dari sebuah kWh meter adalah kumparan tegangan, kumparam arus, piringan alumunium, sebuah magnet tetap, dan sebuah register yang terbuat dari gir mekanik yang mencatat banyaknya putaran piringan. Jika meter dihubungkan ke daya 1 fasa, maka piringan mendapat torsi yang membuatnya berputar seperti motor dengan tingkat kepresisian yang tinggi. Semakin besar daya yang terpakai, mengakibatkan kecepatan putaran piringan semakin besar; demikian pula sebaliknya. Pada piringan kWh meter terdapat suatu garis penanda (biasanya berwarna hitam atau merah). Garis ini berfungsi sebagai indikator putaran piringan. Untuk 1 kWh biasanya setara dengan 900 putaran (ada juga 450 putaran tiap kWh). Sedangkan standarisasi dari putaran piringan kWh meter berputar sebanyak 720 putaran dalam 1 jam. Saat beban memakai banyak daya listrik, maka putaran piringan kWh ini akan semakin cepat. Hal ini tampak dari cepatnya garis penanda melintas.

Gambar 18. Cara kerja kWh meter JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

18

Menghitung Daya Terpakai Daya listrik yang ada di sisi pelanggan atau yang dipakai oleh alat-alat listrik, tentunya berbeda dengan daya listrik pasokan dari jaringan PLN. Terjadinya perbedaan ini akan lebih baik jika diketahui oleh pelanggan, sehingga pelanggan memiliki pemahaman yang lebih jelas. Ketidaktahuan terhadap masalah tersebut dapat berakibat timbulnya komplen dari pelanggan PLN

PEMAKAIAN DALAM UMAH

VOLT AMPERE (VA)

WATT (W)

DAYA SEMU

DAYA KERJA

E (Volt) x I (Ampere)

E (Volt) x I (Ampere) x COSΦ

E (Volt) x I (Ampere) atau VA = W (daya kerja listrik) / COSΦ

dimana : a. E adalah tegangan listrik dengan satuan Volt. b. I adalah arus listrik yang mengalir pada peralatan dengan satuan Ampere. c. COSΦ adalah faktor kerja dari peralatan listrik. Perhitungan Usaha Listrik Sebuah lemari es (kulkas) mempunyai daya kerja 200 Watt, dipakai selama sehari semalam (24 jam), maka usaha listrik yang dipakai adalah : 200 Watt x 24 jam = 4800 Watt jam (Wh) atau 4,8 kWh Jika lemari es (kulkas) tersebut dipakai selama satu bulan (30 hari), maka usaha listrik yang dipakai adalah : 30 x 4,8 = 144 kWh Sebuah rumah tangga kecil menggunakan peralatan listrik sebagai berikut : a. Lampu pijar berkekuatan masing-masing 25 Watt sebanyak 2 buah dengan cosΦ = 1 b. Lampu TL berkekuatan 20 Watt sebanyak 4 buah dengan cosΦ = 0,5 c. Lemari es berkekuatan 100 Watt sebanyak 1 buah dengan cosΦ = 0,6 Peralatan tersebut dipakai setiap hari rata-rata 10 jam, maka pemakaian usaha listrik selama 1 bulan (30 hari) adalah : Jadi, yang dijadikan ukuran untuk menentukan besarnya biaya berlangganan per-bulan oleh PLN adalah berdasarkan penggunaan energi listrik dengan ukuran kWh. Jumlah daya kerja = 50 Watt + 80 Watt + 100 Watt = 230 Watt Usaha listrik dalam 1 bulan (30 hari)

= 69 kWh

Menghitung Rekening Listrik Untuk menghitung rekening listrik yang ada di rumah kita, ada dua ketentuan yang dipakai, yaitu sesuai dengan jumlah kWh yang terpakai dan menggunakan acuan Tarif Dasar Listrik (TDL) yang berlaku. Dengan pemakaian listrik sebesar 270 Watt, dipakai setiap hari rata-rata 12 jam selama JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

19

1 bulan dan daya listrik dari PLN sebesar 450 VA golongan tarif R1, maka besarnya rekening listrik yang dibayar adalah : Usaha listrik selama 1 bulan (30 hari) = (270 x 12 x 30) : 1000 = 97,2 kWh Rekening listrik yang dibayar ke PLN berdasarkan ketentuan TDL 2001 adalah :  Biaya beban 450 VA/R = 450/1000 x Rp.11000,- = Rp.4.950, Pemakaian Blok I (0-30 kWh) = 30 x Rp.169,= Rp.5.070, Pemakaian Blok II (31-60 kWh) = 30 x Rp.360,= Rp.10.800, Pemakaian Blok III ( > 61 kWh) = 37,2 x Rp.495,- = Rp.18.414,Jumlah rekening = Rp.39.234,Jika kita berlangganan ke PLN dengan daya tetap 450 VA, tetapi rumah kita dipakai untuk bisnis/usaha, misalnya : toko, warung nasi, usaha menjahit dan lain sebagainya. Maka golongan tarifnya berubah menjadi 450 VA/B1 (450 VA dengan tarif bisnis 1), sehingga besarnya rekening listrik yang harus dibayar ke PLN adalah :  Biaya beban 450 VA/B = 450/1000 x Rp.23.500, = Rp.10.575, Pemakaian Blok I (0-30 kWh) = 30 x Rp.254,= Rp.7.620, Pemakaian Blok II ( > 31 kWh) = 67,2 x Rp.420,= Rp.28.224,Jumlah rekening = Rp 46.419,Catatan : biaya rekening tersebut belum termasuk pajak penerangan jalan (PPJ). RANCANG BANGUN ALAT Terkait dengan rancang bangun suatu alat, tentunya sangat diperlukan perencanaan yang matang agar hasil yang diperoleh dapat bekerja dengan maksimal sesuai yang diharapkan. Dalam perencanaan perangkat keras ”Sistem kWh meter prabayar berbasis mikrokontroller BASIC Stamp 2”, terlebih dahulu akan ditampilkan gambar blok diagram sistem secara keseluruhan. SUMBER PLN AC 220 V

TOMBOL KEYPAD Fuse

POWER SUPPLY

MIKROKONTROLLER STAMP 2

DISPLAY (LCD)

BASIC

TRIAC

SENSOR OPTOCOUPLER SIMULASI PIRINGAN KWH METER

MCB

BEBAN

Gambar 19. Blok diagram sistem kWh meter prabayar berbasis mikrokontroller BASIC Stamp 2 Fungsi dari masing-masing blok diagram adalah sebagai berikut : a. Power Supply berfungsi untuk memasok sumber tegangan DC 5 V dan 12 V terhadap rangkaian driver dan mikrokontroller. b. Keypad berfungsi untuk memasukkan digit password. JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

20

c. LCD berfungsi untuk menampilkan karakter-karakter yakni digit password, peringatan password salah, nilai voucher dan nilai counter biaya dalam bentuk rupiah serta peringatan voucher habis . d. Mikrokontroller BASIC Stamp 2 berfungsi untuk menjalankan perintah program secara keseluruhan. e. TRIAC berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan sumber tegangan AC 220 Volt terhadap beban secara otomatis. f. Optocoupler berfungsi untuk mendeteksi putaran simulasi piringan kWh meter sehingga memberikan sinyal masukan terhadap mikrokontroller BASIC Stamp 2 untuk menjalankan sistem counter. g. Simulasi piringan kWh meter berupa piringan CD yang diputar secara manual yang berfungsi untuk perhitungan counter rupiah, adapun kecepatan putaraannya disesuaikan dengan besar kecilnya pemakaian beban. h. Load berfungsi untuk simulasi beban yakni berupa lampu AC 5 W dan 10 W. i. Sumber PLN adalah tegangan AC 220 V yang berfungsi untuk menghidupkan power supply dan memasok beban secara terkendali. Selain perencanaan, dalam proses rancang bangun tentunya juga harus mempunyai prosedur pembuatan agar alat yang dirancang dapat terealisasikan sesuai perencanaan. Prosedur pembuatan perangkat keras meliputi gambar rangkaian, komponen dan peralatan yang digunakan serta langkahlangkah pembuatan. a. Gambar Rangkaian :


21

Daftar komponen-komponen : 1. Resistor 330 Ω 2. Resistor 220 Ω 3. Resistor 10 kΩ 4. Capasitor 4700 µf 5. Capasitor 100 µf 6. Dioda IN4002 7. Transformator 1 A 8. IC LM7805 9. IC LM7812 10. IC MOC 3041 11. TRIAC BT136 12. Mikrokontroller BASIC Stamp 2 13. LCD 16 karakter 14. Keypad 3 x 4 15. Sensor Optocoupler 16. Papan PCB 17. Kabel baris 18. Tulang ikan + Soket 19. Kabel wiring 20. Kabel AC 220V 21. a. Papan akrilik 31 x 23 cm b. Papan akrilik 24 x 12 cm 22. Mur baut dudukan PCB 23. Stop Kontak AC 220V 24. Piringan CD 25. Bering Φ = 2,5 cm 26. Lampu 5 W dan 10 W 27. MCB 6 A

= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =

3 buah 2 buah 8 buah 1 buah 2 buah 4 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 2 buah 5 buah 5 pasang 1m 1 set 1 lembar 1 lembar 35 buah 1 buah 1 buah 1 buah @ 1 buah 1 buah

c. Daftar peralatan : 1. AVO meter 2. Tang potong 3. Tang lancip 4. Pisau cutter 5. Penggaris besi 6. Solder 7. Dudukan solder 8. Timah 9. Sedotan timah 10. Cairan ferit chlorida 11. Bak plastik (tempat ferit clorida) 12. Bor 0,5 mm dan 4 mm 13. Amplas halus 14. Obeng + 15. Obeng 16. Gergaji besi 17. Tespen 18. Lampu belajar 19. Komputer (PC) 20. Printer

= = = = = = = = = = = = = = = = = = = =

1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 rol 1 buah 1 ons 1 buah @ 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 set 1 buah


22

d. Langkah-langkah pembuatan : 1. Menyiapkan komponen dan peralatan. 2. Membuat layout PCB untuk rangkaian power supply dan rangkaian driver. Teknik pembuatan PCB adalah sebagai berikut :  Menyiapkan gambar rangkaian.  Membuat gambar layout dengan menggunakan software protel, kemudian di-print out ke dalam kertas gambar.  Menyiapkan papan PCB polos dengan ukuran 15 cm x 15 cm sebanyak 2 lembar.  Mencetak gambar layout pada lapisan tembaga PCB polos dengan teknik sablon.  Melarut PCB dengan menggunakan cairan ferit chlorida dalam tempo beberapa menit, kemudian dibersihkan dengan air biasa, lalu dikeringkan dengan kain majun.  Melubangi titik-titik tembaga yang akan dipasang kaki komponen dengan menggunakan bor DC.  Memeriksa kembali jalur–jalur PCB dengan menggunakan multitester. 3. Memeriksa dan mengukur komponen satu persatu. 4. Mengamplas kaki-kaki komponen yang akan dipasang pada PCB. 5. Memasang komponen pada PCB sesuai gambar rangkaian. 6. Menyolder komponen dan memotong sisa-sisa kaki komponen. 7. Merancang kabel baris dan soket tulang ikan untuk interface rangkaian. 8. Merancang papan akrilik untuk dudukan PCB power supply, rangkaian driver, mikrokontroller BASIC Stamp 2, LCD, keypad, dan optocoupler. 9. Memasang power supply, rangkaian kontrol, mikrokontroller BASIC Stamp 2, keypad, LCD dan optocoupler pada papan akrilik. 10. Menghubungkan soket-soket power supply, LCD, keypad dan mikrokontroller BASIC Stamp 2. 11. Memasang dudukan piringan CD untuk simulasi piringan kWh.

Gambar 21. Dokumentasi hasil rancang bangun hardware sistem kWh meter prabayar berbasis mikrokontroller BASIC Stamp 2 Pembuatan Perangkat Lunak (software) Agar dapat menjadi suatu alat pengendali yang terpadu, mikrokontroller BASIC Stamp 2 membutuhkan suatu perangkat lunak (software) sebagai penghubung atau penggerak perangkat keras, diantaranya untuk inisialisasi keypad, menyalakan LCD dan pengendali TRIAC. Bahasa program yang digunakan dalam perangkat lunak ini adalah bahasa basic atau PBASIC. Program tersebut diJREC Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

23

download dari komputer ke mikrokontroller BASIC Stamp 2 melalui koneksi kabel bavo (RS 232 to USB).

Gambar 22. Interface PC dengan BASIC Stamp 2 Secara garis besar flow chart untuk perancangan program sistem kWh meter prabayar berbasis mikrokontroller BASIC Stamp 2 adalah sebagai berikut :

Start

A

Inisialisasi LCD

Nyalakan LAMPU

Cek Sensor Aktif Voucher=0 Rupiah=0 Matikan Lampu

N Sensor=0?

Tampilkan ke LCD “PASSWD VOUCHER”

Y Rupiah=Rupiah+500

Cek Keypad Tampilkan Rupiah ke LCD N Ditekan? Y

N

Alternatif

Rupiah=Voucher?

N Tombol=”1"? Y N Tombol=”2"?

Y Tombol=”5"?

Y N

Tombol=”3"?

Matikan Lampu

N

Selesai

Y

Tombol=”6"?

Y N

N

Y N

Tombol=”4"?

Tombol=”7"? Y

Y Voucher150000

N Tombol=”8"? Y Voucher=25000

Tampilkan Error Ke LCD A

Gambar 23. Flow chart sistem kWh meter prabayar JREC

berbasis mikrokontroller BASIC Stamp 2

Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

24

Cara Kerja Alat Sumber tegangan AC 220V dapat terhubung ke beban melalui bantuan keypad yakni dengan cara menekan bintang (*) terlebih dahulu kemudian memasukkan nomor password. Nomor password yang telah kami rancang adalah 1 2 3 4 untuk voucher Rp. 15.000,- dan 5 6 7 8 untuk voucher Rp. 25.000,-. Jika password yang dimasukkan benar, maka mikrokontroller BASIC Stamp 2 akan memberikan sinyal masukan terhadap IC MOC3041 untuk men-drive gate TRIAC sehingga menghubungkan sumber tegangan AC 220 Volt ke beban. Pada saat yang bersamaan, LCD juga akan menampilkan nilai voucher yang telah diakses serta nilai counter biaya yang dimulai dari Rp.0,-. Akan tetapi jika password yang dimasukkan salah, maka LCD akan menampilkan sebuah karakter peringatan ”password salah”, dengan demikian maka harus memasukkan password kembali dengan benar.Setelah beban menyala, pengujian dilakukan dengan cara memutar piringan CD secara manual sebagai simulasi piringan kWh meter. Selanjutnya sensor optocoupler akan mendeteksi putaran piringan CD yang telah diberi tanda garis, dimana dalam 1 putarannya akan menjumlahkan nilai counter biaya sebesar Rp.500,-. Pada saat nilai counter biaya telah sama dengan nilai voucher (misal : nilai counter = 15.000 dan nilai voucher = 15.000), maka TRIAC akan memutuskan sumber tegangan AC 220 Volt terhadap beban secara otomatis dan LCD akan menampilkan karakter peringatan ”voucher habis, silakan isi...”. Untuk pemakaian beban yang lebih besar maka kita simulasikan dengan memutar piringan CD (simulasi piringan kWh) lebih cepat sehingga penambahan nilai counter biaya pun akan lebih cepat hingga setara dengan nilai voucher yang telah diakses. Dengan demikian life time pemakaian energi listrik yang tersalurkan ke beban bergantung pada besarnya nilai voucher yang diakses serta kecepatan penambahan nilai counter biaya yang dipengaruhi oleh kecepatan putaran piringan CD. Uji Coba Rangkaian Power Supply Langkah pertama adalah menghubungkan rangkaian power supply pada jala-jala listrik AC 220 Volt. Pada rangkaian ini, tegangan keluaran yang dibutuhkan yaitu 5 Volt DC untuk rangkaian driver dan 12 Volt DC untuk rangkaian mikrokontroller BASIC Stamp 2 karena pada rangkaian mikrokontroller BASIC Stamp 2 tersebut sudah terdapat IC LM7805 yang secara otomatis menurunkan tegangan 12 Volt DC tersebut menjadi 5 Volt DC. Pengujian rangkaian power supply dilakukan dengan melakukan pengukuran tegangan output pada beberapa titik. Adapun hasil pengukurannya adalah sebagai berikut : Tabel 3. Hasil pengukuran rangkaian power supply NO

TITIK PENGUKURAN

HASIL PENGUKURAN

1

Primer Trafo

220 Volt AC

2

Sekunder Trafo

12 Volt AC

3

Dioda

16,8 Volt DC

4

IC LM7805

5,0 Volt DC

5

IC LM7812

12,0 Volt DC

Uji Coba Rangkaian Sensor Optocoupler JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

25

Ujicoba dilakukan dengan menggunakan piringan CD dengan permukaan bening (transparan) yang telah diberi tanda garis untuk pembacaan sensor. Jika pada program telah di-set IN14 = 0, (aktif low) maka yang terjadi adalah ketika piringan tersebut berputar 360º, sensor optocoupler akan mendeteksi tanda garis pada piringan dimana dalam setiap 1 putaran piringan CD, counter akan bertambah sebesar Rp.500,- tepatnya saat tanda garis piringan berhadapan dengan sensor optocoupler. Akan tetapi selama tanda garis pada piringan tersebut berputar meninggalkan radius sensor optocoupler, maka counter akan berhenti dikarenakan sensor optocoupler sedang tidak bekerja. Sebaliknya jika pada program telah di-set IN14 = 1 (aktif high), maka selama proses perputaran piringan CD, counter akan terus bertambah senilai kelipatan Rp.500,- dan counter akan berhenti saat tanda garis tersebut berhadapan dengan sensor optocoupler. Dengan demikian dalam sistem ini counter akan bekerja saat sensor optocoupler terhalangi oleh objek (tanda garis berwarna hitam). Kemudian counter akan berhenti saat sensor optocoupler tidak terhalangi oleh objek karena piringan CD yang digunakan memiliki permukaan Tabel 4.bening Hasil (transparan). uji coba sensor optocoupler

NO

Kondisi sensor Optocoupler

1

Saat terhalang tanda garis

2

Saat tidak terhalang tanda garis

Program di-set IN14=0 Counter bertambah 1 x 500 rupiah, dan seterusnya Counter berhenti

Program di-set IN14=1 Counter berhenti

Counter terus bertambah kelipatan 500 rupiah

Uji Coba Keypad Dalam sistem ini, keypad difungsikan untuk memasukkan digit password saat melakukan aktivasi kWh meter prabayar. Pengujian dilakukan dengan 3 simulasi, yaitu : 1. Tekan *, lalu masukkan password 1 2 3 4 maka pada LCD akan tampil karakter-karakter sesuai yang diperintahkan yakni angka 1 2 3 4, atau ; 2. Tekan*, lalu masukkan password 5 6 7 8 maka pada LCD akan tampil karakter-karakter sesuai yang diperintahkan yakni angka 5 6 7 8, atau ; 3. Tekan *, lalu masukkan password dengan angka-angka sembarang (misalnya : 1 2 3 0 atau 5 6 7 9) maka LCD akan menampilkan sebuah karakter peringatan, yakni “password salah”. Jika urutan digit password yang dimasukkan benar namun kurang dari 4 digit (misal : 1 2 3 atau 5 6 7), maka sistem akan berhenti selamanya. Hal ini dikarenakan pada program hanya dirancang untuk 4 digit password, akan tetapi tidak menutup kemungkinan pada program dapat pula dirancang lebih dari 4 digit password untuk variabel lainnya. Untuk kembali ke menu awal maka dapat dilakukan dengan menekan tombol reset.

Gambar 24. Uji coba keypad dengan password 5678 JREC

program DEBUG

Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

26

Gambar 25. Uji coba keypad dengan password sembarang Uji Coba LCD program DEBUG yang diperintahkan oleh keypad LCD difungsikan untuk menampilkan karakter-karakter maupun optocoupler melalui mikrokontroller BASIC Stamp 2. Karakter-karakter yang dapat ditampilkan LCD dalam sistem ini adalah digit-digit password, nilai voucher, nilai counter biaya, peringatan voucer habis dan peringatan password salah. Jadi, pada sistem ini LCD diuji coba dengan memasukkan perintah password *1234 atau *5678 atau bisa juga dengan memasukkan angka password secara sembarang, sehingga LCD akan tampil seperti pada gambar berikut;

Gambar 26. Uji coba menu tampilan LCD Uji Coba Rangkaian TRIAC program DEBUG TRIAC difungsikan untuk menyambung dan memutus tegangan AC 220 V terhadap beban melalui MT1 dan MT2. TRIAC akan bekerja dengan memberi sinyal positif atau negatif pada gerbang (G). IC MOC3041 sebagai komponen optoisolator berfungsi untuk men-drive TRIAC, dalam hal ini dihubungkan dengan pin 15 pada mikrokontroller BASIC Stamp 2 untuk menerima sinyal dan carier tegangan sebesar 5 V DC yang kemudian diteruskan pada kaki gerbang TRIAC. Dalam pengujian ini, TRIAC akan meghubungkan tegangan AC 220 V terhadap beban secara otomatis dengan cara memasukkan password voucher dengan benar, sehingga lampu akan menyala (On). Pengujian selanjutnya dilakukan dengan cara memutar piringan CD (simulasi piringan kWh) secara terus menerus hingga jumlah counter biaya yang tampil pada LCD setara dengan jumlah voucher. Pada saat itulah TRIAC secara otomatis akan memutuskan sumber tegangan AC 220 V yang terhubung ke beban, sehingga lampu akan mati (Off). Dengan demikian maka sistem pun akan mereset kembali dari awal dan memberikan sebuah tampilan perintah untuk memasukkan pengisian password kembali.


27

Gambar 27. Uji coba rangkaian TRIAC program DEBUG Analisa Hasil Uji Coba Dari beberapa tahapan pengujian di atas, kami melakukan perbandingan antara jumlah nominal rupiah, jumlah putaran piringan dan lamanya waktu putaran piringan baik dalam jumlah 1 putaran maupun dalam jumlah putaran yang berbeda dengan analisa sebagai berikut :

Pada program telah di-set untuk 1 putaran piringan nilai counter bertambah sebesar 500 rupiah, maka jumlah putaran piringan pada nilai voucher 15000 rupiah adalah : 15000 : 500

=

30 putaran

Sedangkan jumlah putaran piringan pada nilai voucher 25000 rupiah adalah : 25000 : 500 = 50 putaran Dengan beban dan putaran piringan yang statis menghasilkan 33 putaran per 1 menit, maka lamanya waktu (t) putaran piringan untuk beberapa variabel adalah : 1 menit = 60 detik maka : 1 putaran 30 putaran 50 putaran

= 60 : 33 = 1,8 detik = 30 x 1,8 = 54 detik = 50 x 1,8 = 90 detik

Tabel 5. Hasil Analisa Nominal (Rp) 500 15000 25000

Jumlah Putaran

program DEBUG 1

30 50

t (detik) 1,8 54 90

Catatan : Harga nominal rupiah untuk 1 putaran piringan bukanlah harga mati, artinya dapat disesuaikan dengan harga rupiah yang diinginkan, yakni dengan mengubah program pada BASIC Stamp editor kemudian di-download ke dalam mikrokontroller BASIC Stamp 2. Dengan diterapkan sistem kWh meter prabayar berbasis mikrokontroller BASIC Stamp 2 akan membawa manfaat baik bagi PLN maupun pelanggan, diantaranya : a. Manfaat bagi PLN :  Mengurangi keluhan yang berhubungan dengan pencatatan meter.  Meniadakan tunggakan.  Menekan biaya operasional.  Mengurangi kecurangan/pencurian listrik. b. Manfaat bagi pelangggan :  Mudah mengendalikan pemakaian listrik.  Pemakaian dapat disesuaikan dengan anggaran/saldo voucher.  Terhindar dari kesalahan pencatatan meter.  Proses isi ulang dapat dilakukan kapan saja. JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

28



Tidak akan dikenakan uang jaminan langganan dan biaya beban.

Dari hasil uji coba dan analisa secara keseluruhan, terdapat beberapa kelebihan dan keterbatasan pada alat ini, diantaranya : Tabel 6. Kelebihan dan kekurangan hasil rancang bangun KELEBIHAN program DEBUG - Sistem kWh meter prabayar berbasis mikrokontroller BASIC Stamp 2 ini dapat menampilkan nilai voucher dan nilai counter dalam bentuk nominal rupiah sehingga pelanggan akan lebih mudah dan familier dalam membaca dan memantau besaran pemakaian energi listriknya.

KETERBATASAN Apabila tanda garis piringan CD (simulasi piringan kWh meter) tepat berhenti yakni tegak lurus terhadap sensor optocoupler, maka optocoupler akan terus membaca, sehingga counter rupiah pun akan terus berjalan sampai nilai voucher habis.

- Bila diterapkan di PLN maka pengadaan alat ini - Apabila nilai voucher dan counter rupiah dapat memberikan efesiensi karena proses belum mencapai habis hingga Rp,0,rancang bangun tidak memerlukan biaya terlalu kemudian power supply dimatikan, maka tinggi melainkan hanya menambahkan sebuah ketika dinyalakan kembali sistem akan mesistem pada kWh meter PLN yang sudah ada. reset dari awal program. Jadi, ketika tegangan sumber AC 220 V hilang, sistem ini belum dapat menyimpan dan meneruskan data dari kondisi terakhir yang sedang dijalankan. Hal ini dikarenakan pada mikrokontroller BASIC Stamp 2 belum terdapat fasilitas untuk penyimpanan historikal data (record), disamping itu pada sistem ini juga belum dilengkapi back-up batere sebagai pengganti atau cadangan energi power supply.

SIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan rancang bangun tugas akhir ini, dapat disimpulkan bahwa : 1. Mikrokontroller BASIC Stamp 2 dapat diaplikasikan dalam perancangan sistem kWh meter prabayar. 2. Pada sistem ini telah di-set ketetapan harga rupiah per 1 putaran piringan sebesar Rp.500,-. Ketetapan harga tersebut dapat disesuaikan secara proporsional dengan cara mengubah program di dalam mikrokontroller BASIC Stamp 2. 3. Sehubungan alat ini hanya dirancang sebagai prototype, maka besarnya tingkat erorr pada sistem kWh meter prabayar berbasis mikrokontroller BASIC Stamp 2 bergantung pada erorr dari putaran piringan CD sebagai simulasi piringan kWh. Jadi, pada alat ini untuk nominal voucher Rp.15.000 akan habis dalam 30 putaran piringan dan untuk nominal voucher Rp.25.000 akan habis dalam 50 putaran piringan. Sedangkan standarisasi dari putaran piringan kWh meter yang sebenarnya sebesar 720 putaran dalam 1 jam. JREC Journal of Electrical and Electronics Vol 3. No.1

29

4. Untuk pemakaian beban yang lebih besar diperlukan TRIAC dan MCB yang kapasitas arusnya lebih besar dari 6 A, sehingga jika ada pemakaian beban lebih dari 6 A, maka MCB akan trip sebagai pengaman terhadap rangkaian.

SARAN Untuk dapatnya hasil rancang bangun ini lebih dikembangkan lagi, maka disarankan hal-hal sebagai berikut : 1. Agar disosialisasikan khususnya di lingkungan kampus Universitas Islam ”45” Bekasi atau di lingkungan PT. PLN (Persero) serta masyarakat luas pada umumnya untuk dapat diteliti, dikaji dan dikembangkan lagi. 2. Jika direalisasikan dalam aplikasi yang sebenarnya untuk kepentingan bisnis kelistrikan, maka sistem kWh meter prabayar berbasis mikrokontroller BASIC Stamp 2 ini harus dapat dilengkapi sebuah server utama untuk penyimpanan data base variable nomor voucher (password) serta sistem pemancar dan penerima untuk kendali jarak jauh sehingga di dalam transaksi voucher dapat link secara interkoneksi terhadap interface lainnya seperti mesin ATM, telepon, internet dan lain-lain. 3. Konsep sistem counter dari alat ini dapat digunakan untuk sistem prabayar pada aplikasi lain misalnya kontrol penyaluran gas otomatis, kontrol air PAM dan lainlain. 4. Bila diberlakukannya sistem kWh meter prabayar maka diharapkan setiap pelanggan dapat mengendalikan pemakaian energi listrik menjadi lebih terpantau dan teratur sesuai dengan nilai saldo voucher yang dimiliki, sehingga beban-beban energi listrik yang kurang efektif tidak lagi digunakan secara terus menerus.

DAFTAR PUSTAKA ____, ”Paralax Basic Stamp Tutorial”, http://www.siu.edu /~imsasa/est ____, Basic Stamp Manual Versi 2.4”, http://www.paralax.com Petruzella, Frank D. ”Elektronika Industri”, Andi, Yogyakarta, 2001 Wasito S. ”Vademikum Elekttronika” edisi kedua, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta,1995 Sumarna, ”Elektronika Digital”, Graha Ilmu, 2005 Sapiie, Soedjana. ”Pengukuran dan alat-alat ukur listrik”, Pradnya Paramita, Jakarta, 1994 Lumenta, Tomas. ’Buku Ringkasan”, Asosiasi Profesionalis Elektrikal Indonesia, Bandung, 2003 Tim Dosen.”Pedoman Penyusunan dan Penulisan Tugas Akhir/Skripsi”, Fakultas Teknik Universitas Islam ”45”, Bekasi, 2002


SISTEM KWH METER PRABAYAR BERBASIS MIKROKONTROLLER BASIC STAMP 2

Recommend Documents