BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian kwh kwh Meter adalah alat penghitung pemakaian energi listrik. Alat ini bekerja menggunakan metode induksi medan magnet dimana medan magnet tersebut menggerakan piringan yang terbuat dari alumunium. Pengukur Watt atau Kwatt, yang pada umumnya disebut Watt-meter/Kwatt meter disusun sedemikian rupa, sehingga kumparan tegangan dapat berputar dengan bebasnya, dengan jalan demikian tenaga listrik dapat diukur, baik dalam satuan WH (watt Jam) ataupun dalam kwh (kilowatt Hour). Pemakaian energi listrik di industri maupun rumah tangga menggunakan satuan kilowatt- hour (KWH), dimana 1 KWH sama dengan 3.6 MJ. Karena itulah alat yang digunakan untuk mengukur energi pada industri dan rumah tangga dikenal dengan watthourmeters. Besar tagihan listrik biasanya berdasarkan pada angka-angka yang tertera pada kwh meter setiap bulannya. kwh meter induksi adalah satu- satunya tipe yang digunakan pada perhitungan daya listrik rumah tangga. Bagian-bagian utama dari sebuah kwh meter adalah kumparan tegangan, kumparan arus,sebuah piringan aluminium, sebuah magnet tetap, dan sebuah gir mekanik yang mencatat banyaknya putaran piringan. Jika meter dihubungkan ke daya satu fasa, maka piringan mendapat torsi yang membuatnya berputar seperti motor dengan tingkat kepresisian yang tinggi. Semakin besar daya yang terpakai, mengakibatkan kecepatan piringan semakin besar; demikian pula sebaliknya Selama ini pelanggan PLN mendapat layanan listrik paskabar, yaitu Pelanggan menggunakan energi listrik dulu dan membayar belakangan, pada bulan berikutnya. Setiap bulan PLN harus mencatat meter, menghitung dan menerbitkan rekening yang harus dibayar Pelanggan, melakukan penagihan kepada Pelanggan yang terlambat atau tidak membayar, dan memutus aliran listrik jika konsumen terlambat atau tidak membayar rekaning listrik setelah waktu tertentu. Pada jaman modern seperti saat ini kehidupan manusia tidak bisa lepas dari energi listrik. Di Indonesia yang berwenang untuk menyediakan energi listrik adalah perusahaan listrik negara (PLN). Untuk mengetahui besaran energi listrik yang digunakan dibutuhkan sebuah alat yang disebut kwh meter. Pada umumnya kwh meter yang digunakan oleh PLN adalah kwh meter analog. Tetapi kwh ini mempunyai kelemahan, salah satunya adalah dengan sistem pembayaran paskabayar, dapat memungkinkan pelanggan menunggak tagihan

2 listrik. Untuk mengatasi hal tersebut maka dibuat sebuah kwh meter digital dengan sistem prabayar. Sehingga pelanggan harus membeli voucher khusus untuk dapat menggunakan listrik dari PLN. Nilai voucher ini akan terus berkurang seiring dengan pemakaian listrik. Apabila nilai voucher hampir habis akan diberi indikator pemberitahuan dan sistem akan memutus daya apabila nilai voucher habis. Agar dapat menggunakan kembali listrik, maka pelanggan harus membeli voucher khusus lagi. Sedangkan pada pembuatan voucher diperlukan sebuah algoritma enkripsi supaya kode voucher tidak mudah ditebak, dalam hal ini metode enkripsi yang digunakan adalah metode enkripsi enigma. Enigma sendiri pada dasarnya menggunakan logika paling sederhana dalam penyandian yaitu subtitusi, mengganti sebuah huruf asal menjadi tepat satu huruf yang berbeda. Namun, semua bisa menjadi berbeda apabila subtitusi satu ke satu itu dilakukan oleh 3 (atau lebih) rotor dengan 26 node yang masing-masing berputar layaknya odometer. Di sinilah keindahan enigma, tanpa mesin yang sama, pengaturan posisi rotor yang sama, dan tipe subtitusi yang sama, sebuah kode yang dibuat dengan mesin enigma akan sangat sulit untuk dipecahkan. Mekanisme tersebut di atas tidak dilaksanakan pada sistem listrik pintar (prabayar). Pada sistem listrik pintar, pelanggan mengeluarkan uang/biaya lebih dulu untuk membeli energi listrik yang akan dikonsumsinya. Besar energi listrik yang telah dibeli oleh pelanggan dimasukkan ke dalam Meter Prabayar (MPB) yang terpasang dilokasi Pelanggan melalui sistem token (pulsa) atau stroom. Meter Prabayar MPB menyediakan informasi jumlah energi listrik (kwh) yang masih bisa dikonsumsi. Persediaan kwh tersebut bisa ditambah berapa saja dan kapan saja sesuai kebutuhan dan keinginan Pelanggan. Dengan demikian, Pelanggan bisa lebih mudah mengoptimalkan konsumsi listrik dengan mengatur sendiri jadwal dan jumlah pembelian listrik. Dengan menggunakan Listrik Pintar, pelanggan tidak perlu berurusan dengan pencatatan meter yang biasanya dilakukan setiap bulan, dan tidak perlu terikat dengan jadual pembayaran listrik bulanan. Listrik Prabayar (LPB) Adalah layanan terbaru dari PLN dengan berbagai kelebihan dalam mengatur penggunaan energi listrik melalui meter elektronik prabayar. Inovasi termutakhir yang berorientasi pada kenyamanan pelanggan ini merupakan wujud penghargaan kepada Anda pelanggan PLN. Lewat Prabayar, Anda lebih leluasa dalam mengendalikan pemakaian listrik, sesuai dengan kebutuhan dan keinginan. Dengan Stroom Steer Listrik Prabayar, menggunakan listrik menjadi Lebih Nyaman dan Lebih Terkendali.

3 Keuntungan Listrik Pintar (Prabayar) 1. Pelanggan lebih mudah mengendalikan pemakaian listrik.melalui meter elektronik prabayar pelanggan dapat memantau pemakaian listrik sehari-hari dan setiap saat. Di meter tersebut tertera angka sisa pemakaian kwh terakhir. Bila dirasa boros, pelanggan dapat mengerem pemakaian listriknya. 2. Pemakaian listrik dapat disesuaikan dengan anggaran belanja.dengan nilai Pulsa Listrik (voucher) bervariasi mulai Rp ,0 s.d. Rp ,- memberikan keleluasaan bagi pelanggan dalam membeli listrik sesuai dengan kemampuan dan kebutuhan (lebih terkontrol dalam mengatur anggaran belanja keluarga). 3. Tidak akan terkena biaya keterlambatan Tidak ada lagi biaya tambahan bayar listrik dikarenakan terbebani biaya keterlambatan akibat lupa bayar tagihan listrik. 4. Privasi lebih terjagauntuk pelanggan yang menginginkan kenyamanan lebih, dengan menggunakan Listrik Pintar tidak perlu menunggu dan membukakan pintu untuk petugas pencatatan meter karena meter prabayar secara otomatis mencatat pemakaian listrik anda (akurat dan tidak ada kesalahan pencatatan meter). 5. Jaringan luas pembelian listrik isi ulang Saat ini pembelian Pulsa Listrik (voucher) Pintar sudah bisa didapatkan di lebih dari ATM di seluruh Indonesia. Selain itu bisa juga didapatkan di loket pembayaran listrik online. 6. Tepat digunakan bagi Anda yang memiliki usaha rumah kontrakan atau kamar sewa (kos). Sebagai pemilik rumah atau kamar sewa, Anda tidak perlu khawatir lagi dengan tagihan listrik yang tidak dibayar oleh penghuni rumah kontrakan karena pemakaian listrik sudah menjadi tanggung jawab dan sudah disesuaikan dengan kebutuhan penyewa. Penghitungan kwh Meter LPB sama saja dengan kwh Meter Analog karena telah melalui tahap standarisasi Tera (tidak lebih mahal) dan harga Rp/kWh Listrik Prabayar sudah diatur dalam TDL 2010 yang dikeluarkan oleh menteri ESDM No. : 07 Tahun Yang akan menentukan hemat atau boros adalah 100 % perilaku pengunaan peralatan listrik oleh pelanggan. Serupa dengan telepon, dengan Prabayar cenderung orang akan berhemat, sebaliknya dengan Pascabayar cenderung orang lebih boros karena kurang terkendali. Manfaat Listrik Prabayar : 1. Pemakaian listrik lebih terkendali 2. Tanpa ada sanksi pemutusan 3. Tanpa dikenakan denda keterlambatan 4. Tanpa Uang Jaminan Pelanggan 5. Tanpa ada pencatatan meter

4 6. Privasi tidak terganggu 7. Tidak dikenakan biaya beban bulanan 8. Kemudahan pembelian Token / STROOM 9. Pembelian disesuaikan kemampuan. 10. Tidak ada batas masa aktif (aktif selama kwh masih tersisa). Prinsip Kerja Kwh Meter Prabayar Chip Card : Chip card dapat digunakan sebagai alat pembayaran rekening listrik dengan mengembangkan Kwh meter Elektronik Digital yang dilengkapi dengan perangkat pembaca kartu serta perangkat transaksi lunak berbasis smart card. Kwh meter akan beroperasi berdasarkan nilai kredit yang dimasukkan (download) dari chip card kedalam register Kwh, dan selanjutnya nilai kredit tersebut dijadikan acuan untuk mengontrol bekerjanya Kwh meter. Nilai kredit didalam register akan dikurangi secara bertahap sebanding dengan nilai energi listrik yang telah dikonsumsi (digunakan). Jika isi register telah habis maka Kwh meter harus segera diisi kembali (register sisa pulsa sama dengan 10%) maka ada alarm (LED ON), dan jika setelah jangka waktu yang telah ditetapkan belum juga diisi nilai kreditnya maka Kwh meter akan memutus saklar pemutus atau Internal Contactor sehingga supply daya terputus. Pengisian pulsa listrik kedalam smart card menggunakan Portable Terminal yang koneksi dengan Perangkat Lunak Sinkronisasi Dan Billing Sistem yang telah diinstal di Komputer (Master Station). 2.2 Mikrokontroler ATMEGA8 AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial USART, Programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. Beberapa diantaranya mempunyai ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. ATMEGA 8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMEGA 8 mempunyai throughput mendekati 1 MPS per MHz membuat disain dari sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses.

5 Gambar 2.1 susunan pin microcontroller ATmega8 ATMega8 memiliki 28 pin yang masing masing pin nya memiliki fungsi yang berbeda beda baik sebagai port ataupun sebagai fungsi yang lain. Berikut akan dijelaskan tentang kegunaan dari masing masing kaki pada ATMega8. 1. VCC : Merupakan supply tegangan untuk digital 2. GND : Merupakan ground untuk smua komponen yang membutuhkan grounding 3. Port B : Adalah 8 buah pin mulai dari pin B.0 sampai dengan pin B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input dan juga output. Port B merupakan sebuah 8-bit bit-directional I/O port dengan inernal pull-up resistor. Sebagai input, pin pin yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Jika ingin menggunakan tambahan kristal, maka cukup untuk menghubungkan kaki dari kristal ke keki pada pin port B. Namun jika tidak digunakan, maka cukup untuk dibiarkan saja. Pengguna kegunaan dari masing masing kaki ditentukan dari clock fuse setting-nya. 4. Port C : Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O yang di dalam masing masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin-nya hanya 7 buah mulai dari C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran / output, port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal kemampuan menyarap arus ( sink ) ataupun mengeluarkan arus ( source). 5. Reset / PC6 : Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O. Untuk diperhatikan juga bahwa pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin pin yang tedapat pada port C. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak deprogram, maka

6 pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa minimum, 6. Port D : Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Fungsi dari port ini sama dengan port port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O. 7. AVC : Pada pin ini memiliki fungsi sebagai power supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkanjika ACD pada AVR tidak digunakan, tetap saja disarankan untuk menghubungkan secara terpisah dengan VCC. Cara menghubungkan AVCC adalah melewati low-pass filter setelah itu dihubungkan dengan VCC. 8. AREF : Merupakan pin referensi analog jika menggunakan ADC. Pada AVR status Register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil eksekusi intruksi aritmatik. Informasi ini dapat digunakan untuk altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Perlu diketahui bahwa register ini di-update setelah semua operasi ALU ( Arithmetic Logic Unit ). Hal tersebut seperti yang telah tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian Intruction Set Reference. Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat membuang kebutuhan penggunaan instruksi perbandingan yang telah didedikasikan serta dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis tersimpan ketika memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah perintah setelah kembali dari interupsi. Namun hal iini harus dilakukan melalui software. 9. Bit 7 (1) : Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set supaya semua perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk fungsi interupsi individual akan dijelaskan pada bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah interupsi baik yang secara individual maupun yang secara umum akan diabaikan. Bit ini akan dibersihkan atau cleared oleh hardware setelah sebuah interupsi dijalankan dan akan di-set kembali oleh perintah RETI. Bit ini juga dapat di-set dan di-reset melalui aplikasi dengan instruksi SEI dan CLI. 10. Bit 6 (T) : Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instruction BLD ( Bit LoaD ) dan BST ( Bit Store ) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang telah dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah register dan Register File dapat disalin ke dalam bit ini dengan menggunakan intruksi BST, dan sebuah bit di dalam bit ini dapat disalin ke dalam sebuah bit di register pada Register File dengan menggunakan perintah BLD

7 11. Bit 5 (H) : Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry dalam beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatik BCD 12. Bit 4 (S) : Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah eksklusif di antara Negative Flag (N) dan Two s Complement Overflow Flag (V). 13. Bit 3 (V) : Merupakan bit Two s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi aritmatika dua komplemen. 14. Bit 2 (N) : Merupakan bit Negative Flag. Bit ini menyediakan sebuah hasil negative di dalam sebuah fugnsi logika atau aritmatika. 15. Bit 1 (Z) : Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil nol 0 dalam sebuah fungsi aritmatika atau logika. 16. Bit 0 (C) : Merupakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah Carry atau sisa dalam sebuah fugnsi aritmatika atau logika. 2.3 RELAY Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 ma mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A. Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut. Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup atau membuka kontak saklar. Saklar yang digerakkan secara mekanis oleh daya atau energi listrik. Sebagai komponen elektronika, relay mempunyai peran penting dalam sebuah sistem rangkaian elektronika dan rangkaian listrik untuk menggerakan sebuah perangkat yang memerlukan arus besar tanpa terhubung langsung dengan perangakat pengendali yang mempunyai arus kecil. Dengan demikian relay dapat berfungsi sebagai pengaman. Prinsip Kerja Relay Kontak Normally Open akan membuka ketika tidak ada arus mengalir pada kumparan, tetapi tertutup secepatnya setelah kumparan menghantarkan arus atau diberi tenaga. Kontak

8 normally Close akan tertutup apabila kumparan tidak diberi tenaga dan membuka ketika kumparan diberi daya. Masing-masing kontak biasanya digambarkan sebagai kontak yang tampak dengan kumparan tidak diberi tanaga atau daya. Gambar 2.2 Relay Elektromekanis 2.4 Sensor Arus ACS712 ACS712 merupakan IC yang berfungsi sebagai sensor arus dan menggantikan trafo arus yang relatif besar dalam bentuk fisiknya. Sensor ACS712 adalah produksi Allegro untuk solusi ekonomis dalam pangukuran arus AC maupun DC. Pada prinsipnya sensor arus ACS712 adalah sama dengan sensor efek hall lainnya yaitu memanfaatkan medan magnetik yang ada disekitar arus yang akan dikonversi menjadi tegangan yang linier dengan perubahan arus. Tegangan yang dihasilkan oleh sensor arus hasil dari pengukuran arus berupa tegangan yang variabel. Nilai tegangan yang bervariabel inilah yang akan masuk ke mikrokontroler. Sebelum masuk ke mikrokontroler tagangan yang dihasilkan oleh sensor yang mengukur arus harus dikonversi menjadi tegangan DC, hal ini karena tegangan yang dihasilkan oleh sensor arus tersebut adalah teganan AC. ACS712 merupakan sensor persisi sebagai sensor arus AC maupun DC pada pembacaan arus didalam dunia industry, pengukuran, sistem komunikasi. Umumnya sensor ini digunakan sebagai pengontrol motor, penghitung beban, dan proteksi arus lebih. Pin Sensor ACS712 IP + IP - GND FILTER Vout Vcc Fungsi Terminal yang mendeteksi arus, terdapat sekring di dalamnya Terminal yang mendeteksi arus, terdapat sekring di dalamnya Terminal sinyal ground Terminal untuk kapasitor eksternal yang berfungsi sebagai pembatasa bandwith Terminal keluaran sinyal analog Terminal masukan catudaya Table 2.1 Fungsi Pin Sensor ACS712

9 Gambar 2.3 sensor arus ACS Keypad Dasarnya keypad adalah sejumlah tombol yang disusun sedemikian rupa sehingga pembentukan bentuk tombol angka dan beberapa menu yang lain. Berikut ini adalah contoh konfigurasi keypad 4 4. Keypad diperlukan untuk interaksi dengan sistem, misalnya kita membuat pengaturan dengan titik setel akan kontrol umpan balik pada saat program masih berjalan. Sebenarnya setiap programmer mempunyai cara interaksi yang berbeda dengan sistem. Bahkan untuk keypad di hardware setiap programmer bisa berbeda. Hal ini lebih karena kebutuhan yang berbeda. Gambar 2.4 Keypad 4x4 Keypad 4 4 sangat sering digunakan oleh programmer. Selain kemudahannya dengan perangkat keras dan perangkat lunak. Dasarnya keypad 4 4 adalah 16 tombol push-button dalam matriks. Interfacing keypad 4 4 dengan pemindaian pola tidak mudah dilakukan. Selain harus memiliki keypad 4 4, kita hanya membutuhkan sebuah dioda sebagai komponen pendukung. Dioda 1N4001 yang diterapkan terikat oleh seri dengan K1, K2, K3 dan K4 dengan bagian dari Anoda.