PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI LISTRIK PRABAYAR KAMAR KOS MENGGUNAKAN POWER LINE COMMUNICATION TUGAS AKHIR Disusun Oleh ARHAMNDI ARIYATMOKO 201110130311037 JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2016
LEMBAR PENGESAHAN PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI LISTRIK PRABAYAR KAMAR KOS MENGGUNAKAN POWER LINE COMMUNICATION Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang Disusun Oleh: Arhamndi Ariyatmoko 201110130311037 Tanggal Ujian : 30 Januari 2016 Periode Wisuda : Februari 2016
KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayah-nya sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul : PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI LISTRIK PRABAYAR KAMAR KOS MENGGUNAKAN POWER LINE COMMUNICATION Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi pembacaan arus AC, pengiriman data menggunakan power line communication dengan modem KQ130F sebagai modulator dan demodulator serta arduino uno sebagai kontroler. Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi berkembangan ilmu pengetahuan kedepan. Malang, 02 Februari 2016 Penulis
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL i LEMBAR PERSETUJUAN ii LEMBAR PENGESAHAN iii LEMBAR PERNYATAAN iv ABSTRAK v ABSTRACT vi LEMBAR PERSEMBAHAN vii KATA PENGANTAR viii DAFTAR ISI ix DAFTAR GAMBAR xii DAFTAR TABEL xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 2 1.3 Batasan Masalah 3 1.4 Tujuan 3 1.5 Metodologi 3 1.6 Sistematika Penulisan 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Teori Daya 5 2.1.1 Daya rata-rata 5 2.1.2 Faktor Daya dan Daya Nyata 6 2.1.3 Pengukuran Daya 7 2.1.4 Prinsip Pengukuran Daya 8 2.1.4.1 Blok Diagram 9 2.2 Power Line Communication 9 2.2.1 Proses Pengiriman Data 10 2.2.2 Perangkat PLC 10 2.1.3 Teknik Resonansi 12
2.1.4 Kendala PLC 13 2.3 Frequency Shift Keying (FSK) 14 2.4 Penguat Differensial 15 2.5 Sensor arus hall effect ACS712-05 16 2.6 Arduino 17 2.6.1 Arduino Uno 18 2.6.1.1 Pin Masukan dan Keluaran 19 2.6.1.1 Sumber Daya dan Pin Tegangan Arduino Uno 20 2.6.2 Mikrokontroler AVR ATMEGA 128 21 2.7 Relay 24 2.8 LCD 24 2.9 Pengertian dan Pengenalan Delphi 7 26 2.9.1 IDE Delphi 7 27 2.9.2 Akses Port Serial dengan Delphi 7 30 BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Diagram Blok dan Cara Kerja Alat 31 3.2 Peracangan Perangkat Keras 32 3.2.1 Perancangan Sensor Arus 32 3.2.2 Perancangan Rangkaian Power Line Communication 33 3.2.3 Perancangan Rangkaian RS232 35 3.2.4 Perancangan pengkondisi sinyal sensor arus ACS712 35 3.2.5 Perancangan Rangkaian LCD 36 3.2.6 DT Relay Modul 37 3.2.7 Perancangan Rangkaian Resonansi LC 38 3.3 Perancangan Perangkat Lunak 39 3.3.1 Perancangan Perangkat Lunak Pada Unit Pengontrol 39 3.3.2 Perancangan Lunak Mikrokontroler 41 3.3.2.1 Algoritma Keseluruhan Sistem 41 3.3.2.2 Algoritma Pengiriman Data Penggunaan Daya dan Sisa Kuota 42 3.3.2.3 Algoritma Pembacaan Data Serial Pulsa Listrik 42 3.3.2.4 Algoritma Pembacaan Arus 44
3.3.2.5 Algoritma Pembacaan Daya dan Perhitungan Kuota Listrik 45 3.3.2.6 Algoritma Penulisan Karakater/Numerik Pada LCD 46 BAB IV PENGUJIAN DAN IMPLEMENTASI 4.1 Pengujian Rangkaian Converter RS232 47 4.2 Pengujian Modem Powerline KQ130F dan Rangkaian Resonansi LC 49 4.3 Pengujian sensor ACS712 51 4.4 Pengujian LCD 54 4.5 Pengujian perhitungan kuota 55 4.6 Pengujian tegangan output pin digital arduino 57 4.7 Pengujian Keseluruhan Sistem 58 4.7.1 Pengujian monitoring penggunaan kuota dan sisa kuota 59 4.7.1 Pengujian Pengiriman data kuota listrik 60 4.7.3 Pengujian set tarif per kwh 61 BAB V KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan 62 5.2 Saran 63 KESIMPULAN 64 SARAN 65
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Penjumlahan trigonometri daya aktif, reaktif dan semu 7 Gambar 2.2 Sinusoida selisih arus dan tegangan 9 Gambar 2.3 Prinsip pengukuran daya nyata 9 Gambar 2.4 Penumpangan sinyal PLC dengan sinyal 50 Hz 10 Gambar 2.5 Diagram blok perangkat PLC secara umum 10 Gambar 2.6 Modem PLC KQ130F 11 Gambar 2.7 Blok diagram modem power line KQ130F 12 Gambar 2.8 Resonansi Seri 12 Gambar 2.9 Resonansi Paralel 13 Gambar 2.10 Rangkaian narrowband penghubung transformator 14 Gambar 2.11 Frequency Shift Keying (FSK) 15 Gambar 2.12 Penguat diffrensial dasar 16 Gambar 2.13 Blok diagram sensor arus hall effect ACS 712 17 Gambar 2.14 Karakteris sensor arus ACS712 17 Gambar 2.15 Blok Diagram arduino blok 18 Gambar 2.16 Board Arduino Uno 18 Gambar 2.17 Architecture ATMEGA328 23 Gambar 2.18 Relay mekanik 24 Gambar 2.19 LCD016M04 standard 25 Gambar 2.20 Tampilan IDE Delphi 7 27 Gambar 2.21 Menu pada Delphi 7 27 Gambar 2.22 Speed Bar pada IDE Delphi 7 27 Gambar 2.23 Component Pallette pada IDE Delphi 7 28 Gambar 2.24 TampilanForm ID Delphi 7 28 Gambar 2.25 Object tree View ID Delphi 7 28 Gambar 2.26 Object Inspector IDE Delphi 7 29 Gambar 2.27 Code Editor IDE Delphi 7 29 Gambar 2.28 Comport Library 30 Gambar 3.1 Diagram blok listrik prabayar kamar kos 31
Gambar 3.2 Skema sensor arus ACS712-05 33 Gambar 3.3 Karakteristik keluaran ACS712 33 Gambar 3.4 Modem powerline KQ130F 34 Gambar 3.5 Perancangan modem KQ130F dan arduino uno R3 34 Gambar 3.6 Rangkaian converter RS232 35 Gambar 3.7 Rangkaian diffrential amplifier 35 Gambar 3.8 Tampilan LCD 37 Gambar 3.9 Perancangan rangkaian LCD 37 Gambar 3.10 DT Relay modul 37 Gambar 3.11 Perancangan Rangkaian Resonansi LC 39 Gambar 3.12 Desain interface software Delphi 7 40 Gambar 3.13 Diagram alur sistem keseluruhan 41 Gambar 3.14 Diagram alur pengiriman data penggunaan daya sisa kuota 42 Gambar 3.15 Diagram alur pembacaan data serial pulsa listrik 43 Gambar 3.16 Diagram alur pembacaan arus 44 Gambar 3.17 Diagram alur pembacaab daya dan perhitungan kuota listrik 45 Gambar 3.18 Diagram alur penulisan karakter/ numerik pada LCD 46 Gambar 4.1 Pengirim data penggunaan daya dan penerima data PLC 47 Gambar 4.2 Diagram blok pengujian rangkaian RS232 47 Gambar 4.3 Rangkaian RS232 converter 48 Gambar 4.4 Hasil pengujian converter RS232 48 Gambar 4.5 Transformator Step up / down 1000 W 49 Gambar 4.6 Diagram pengujian modem KQ130F dan rangkaian resonsi LC 49 Gambar 4.7 Pengujian frekuensi modulasi PLC 50 Gambar 4.8 Tampilan hasil pengujian modem powerline KQ130F dan rangkaian resonansi pada hyperterminal 51 Gambar 4.9 Hasil tampilan sinyal modulasi PLC yang diterima modem 51 Gambar 4.10 Diagram pengujian sensor arus ACS712 dan pengkondisi 52 Gambar 4.11 Pengambilan data dari multimeter 53 Gambar 4.12 Diagram pengujian LCD 54
Gambar 4.13 Foto pengujian LCD 55 Gambar 4.14 Diagram pengujian kuota dan daya 55 Gambar 4.15 Diagram pengujian tegangan output pin digital arduino 57 Gambar 4.16 Rangkaian unit yang di kontrol 58 Gambar 4.17 Rangkaian penerima data dan penerima data pulsa 59 Gambar 4.18 Hasil pengujian monitoring sisa kuota pada tampilan delphi 60 Gambar 4.19 Hasil pengujian tampilan LCD monitoring sisa kuota 60 Gambar 4.20 Tampilan Delphi 7 hasil pengujian pengiriman data kuota 60 Gambar 4.21 Tampilan LCD hasil pengujian pengiriman data 61 Gambar 4.22 Hasil pengujian set tarif per kwh 61
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Konfigurasi I/O LCD 26 Tabel 4.1 Pengujian rangkaian pengkondisi sinyal 53 Tabel 4.2 Pengujian pengukuran dengan multimeter dan sensor arus 53 Tabel 4.3 Hasil pengujian kuota 56 Tabel 4.4 Hasil pengujian vout pin digital arduino 57
DAFTAR PUSTAKA [1]. Fitrianto, Ramadhana, 2015. Sistem Pengaturan dan Monitoring Daya Pada Kamar Kos Via Bluetooth. Tugas akhir. [2]. Data sheet Sensor Arus ACS712-05 diakses 20 januari 2016 dari http://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/174116/allegro/acs712. html. [3]. Data sheet Modem PLC KQ130F diakses 20 januari 2016 dari http:// id.scribd.com/doc/225728160/kq130f-datasheet#scribd. [4]. Data sheet IC MAX232 diakses 18 januari 2016 dari. http:// www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/27251/ti/max232.html. [5]. Jankowiak, Patrick., 2012. Power-Line Modems, Power Supplies, and Cleaning Up The Neighborhood. [7]. Qun, Yin dan Zhang Jianbo. 2014. Design of power line carrier communication system based on FSK-KQ330 module. [8]. Zuhal, 1995. Dasar Teknik Tenaga Listrik Dan Elektronika Daya, PT Gramedia Pustaka Utama : Jakarta. [9]. Shrader, Robert.L., 1991. Komunikasi Elektronika. Erlangga : Jakarta. [10]. Coughlin, Robert dan Frederick F. Driscolll., 1983. Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linear. Erlangga : Jakarta.