PERANCANGAN ALAT PENGHITUNG ENERGI LISTRIK BERBASIS DIGITAL MENGGUNAKAN KWH METER DAN PLC SKRIPSI INDRA GUNAWAN DONGORAN

Transkripsi

1 PERANCANGAN ALAT PENGHITUNG ENERGI LISTRIK BERBASIS DIGITAL MENGGUNAKAN KWH METER DAN PLC SKRIPSI INDRA GUNAWAN DONGORAN PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 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 PROGRAM STUDI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

3 ii PERSETUJUAN Judul : PERANCANGAN ALAT PENGHITUNG ENERGI LISTRIK BERBASIS DIGITAL MENGGUNAKAN KWH METER DAN PLC Kategori : SKRIPSI Nama : INDRA GUNAWAN DONGORAN Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi Fakultas Komisi Pembimbing : : SARJANA (S1) ILMU KOMPUTER : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI Diluluskan di Medan, 16 April 2015 Pembimbing 2 Pembimbing 1 Sajadin Sembiring, S.Si, M.Comp.Sc Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc NIP NIP Diketahui/Disetujui oleh Program Studi S1 Ilmu Komputer Ketua, Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP

4 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

5 iv PENGHARGAAN Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah- Nya, 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,

6 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

7 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

8 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

9 viii DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Halaman ii iii iv vi vii viii x xi Bab I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Metode Penelitian Sistematika Penulisan 4 Bab II Landasan Teori 2.1 Listrik Daya Listrik Biaya Pemakaian Listrik Power Line Communication (PLC) Arsitektur Jaringan Power Line Communication PLC Access Network PLC Home Networking Kendala Power Line Communication (PLC) Noise Distortion Attenuation Disturbance Metode Modulasi Kelebihan PLC Raspberry Pi Sejarah Raspberry Pi Komponen Pada Raspberry Pi Mikrokontroler Fitur AVR ATMega Konfigurasi Pin ATMega Protokol Komunikasi I2C Sensor Arus 27

10 ix 2.61 Hukum Biot-Savart 27 Bab III Analisis dan Perancangan 3.1 Komponen yang digunakan Analisis Perancangan Alat Penghitung Energi Listrik Desain Alat Penghitung Energi Listrik Low Level Interface Backend Processing Frontend Processing Hubungan antar Komponen Elektronik Perancangan Website Perancangan Halaman Login Perancangan Halaman Utama Perancangan Halaman About 41 Bab IV Implementasi Sistem 4.1 Implementasi Lingkungan Implementasi Implementasi Rangkaian ATMega Implementasi Raspberry Pi dan PCB ATMega Implementasi Sensor Arus Implementasi Display LCD Implementasi Website Implementasi Power Line Communication (PLC) 50 Bab V Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Saran 52 Daftar Pustaka 53 Lampiran A : Listing Progam 55

11 x DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Tarif Tenaga Listrik Untuk Keperluan Rumah Tangga 8 Tabel 2.3 LED Indikator 17 Tabel 3.1 Tabel Peralatan yang Digunakan 29 Tabel 3.2 Rincian Komponen Elektronik 30 Tabel 3.3 Fungsi Pin Display LCD 2x16 34

12 xi DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar Segitiga Daya Listrik 6 Gambar 2.2 Ilustrasi Arsitektur Jaringan PLC 10 Gambar 2.3 Raspberry Pi 15 Gambar (a) Bagian Atas Raspberry Pi, (b) Bagian Bawah Raspberry Pi 18 Gambar Arsitektur ATMega Gambar Konfigurasi Pin ATMega Gambar Medan Magnet di sekitar Kawat Lurus 27 Gambar 3.1 Hubungan Antara Komponen Utama 32 Gambar 3.2 Skema Rangkaian Sensor Arus 33 Gambar 3.3 Sensor SCT Gambar 3.4 Skema Display LCD 2x16 35 Gambar 3.5 Display LCD 2x16 35 Gambar 3.6 Skema Rangkaian PCB ATMega Gambar 3.7 Raspberry Pi Model B 37 Gambar 3.8 Flowchart Alat Penghitung Energi Listrik 37 Gambar 3.9 Hubugan antar Komponen Elektronik 38 Gambar 3.10 Rancangan Halaman Login 39 Gambar 3.11 Rancangan Halaman Utama 40 Gambar 3.12 Rancangan Halaman About 41 Gambar 4.1 Papan PCB ATMega Gambar 4.2 Software Win32DiskImager 45 Gambar 4.3 Pemilihan File.img di Win32DiskImager 45 Gambar 4.4 Raspberry Pi dan PCB ATMega Gambar 4.5 Implementasi Sensor Arus 47 Gambar 4.6 Display LCD sebelum penggabungan dengan PCB ATMega Gambar 4.7 Display LCD setelah penggabungan dengan PCB ATMega328 dan Raspberry Pi 48 Gambar 4.8 Implementasi Halaman Login 48 Gambar 4.9 Implementasi Halaman Utama 49 Gambar Buah Power Line Communication 50 Gambar 4.11 Alat Penghitung Energi Listrik Terhubung dengan PLC 51 Gambar 4.12 Komputer Terhubung dengan PLC 51