KWH METER DIGITAL PRABAYAR BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMEGA8535.

KURNIAWAN, DWI (2010)

ABSTRAKSI
Alat ukur energi listrik yang dikenal secara umum dengan KWH meter
merupakan piranti penting untuk mengetahui besaran nilai yang dikeluarkan oleh
pengguna. KWH meter konvensional bekerja dengan sistem pasca bayar dimana
petugaslah yang mencatat nilai besar tagihan baik besaran rupiah maupun
besaran energi listriknya. Sistem ini memungkinkan konsumen mengalami
tunggakan listrik, kesalahan pembacaan atau pencatatan KWH meter oleh
petugas serta tidak dapat mengetahui besar pemakaian konsumsi energi listrik
setiap waktu.
Penelitian ini dirancang bagaimanakah membuat dan merancang sistem
pengukur energi listrik sekaligus menghitung beda fase (φ) pada beban yang
terpasang. Faktor daya (cosφ) penting di dalam pengukuran energi listrik karena
nilai faktor daya akan mempengaruhi besar energi listrik. Faktor daya pada PLN
ditetapkan dengan nilai 0,8 padahal tidak semua beban bernilai demikian. Selain
itu sistem pasca bayar berupaya diganti dengan menggunakan sistem prabayar
dengan masukan nilai besaran rupiah. Sistem prabayar bertujuan supaya
pengguna dapat mengetahui besaran rupiah serta energi listrik yang ingin
digunakan.
Dari hasil perancangan didapat sistem pengukur energi listrik dengan
tampilan LCD. Sensor arus dan tegangan dibuat dengan memanfaatkan
transformator step down. Nilai beda fase didapat dengan menggunakan
rangkaian zero crossing detector. Sistem ini menggunakan mikrokontroler AVR
Atmega8535 serta IC pendukung AT89S51. Masukan prabayar yang digunakan
adalah keypad 4x4 untuk mengatur masukan. Prinsip kerjanya ketika nilai
masukan besaran rupiah telah tercapai maka buzzer akan berbunyi dan relay
akan memutus jala – jala listrik dengan beban yang terpasang.
Hasil pengamatan didapat bahwa pengukuran pada sensor arus
menggunakan transformator mulai tidak linier pada beban yang besar. Selain itu
faktor software sangat berpengaruh terhadap ketelitian hasil pengukuran alat
dengan HPS phase angle meter dan perhitungan manual sebagai acuannya.
Percobaan menunjukkan alat tersebut mampu melakukan pengukuran dengan
ketelitian 87%.

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Saat ini KWH meter yang dikenal umum oleh masyarakat adalah
KWH meter analog. Sistem pembayaran listrik umumnya dilakukan dengan
menghitung energi listrik yang dipakai berdasarkan nilai yang tertera pada
KWH meter konvensional, dimana petugaslah yang mencatat secara periodik.
Ketika pengguna listrik ingin mengetahui besaran konsumsi listriknya maka
pengguna harus mengeceknya ke tempat biasa membayar listrik. Sistem ini
memungkinkan konsumen mengalami tunggakan listrik, kesalahan
pembacaan atau pencatatan KWH meter oleh petugas serta tidak dapat
mengetahui besar pemakaian konsumsi energi listrik setiap waktu. Sistem ini
sering disebut sistem pascabayar.
Sistem pengukur energi listrik sistem digital yang sudah dibuat yaitu
dengan menghitung putaran piringan KWH meter analog yang telah
dilubangi. Rentetan pulsa pendeteksi lubang tersebut kemudian digunakan
sebagai input mikrokontroler untuk selanjutnya dihasilkan tampilan energi
listrik yang terpakai dalam bentuk digital. Namun kelemahan sistem ini
mengharuskan alat pengukur hanya terpusat pada KWH meter analog dan
tidak dapat berpindah tempat selain pada piringan tersebut. Selain itu sistem
pembayarannya masih mengacu pada sistem pascabayar.
Pada tugas akhir ini dilakukan pengembangan KWH meter digital
yang diharapkan dapat mengatasi permasalahan diatas. KWH meter digital
sistem prabayar ini menghitung energi listrik yang terpakai pada suatu titik
terbebani dengan mengambil data arus dan tegangan untuk kemudian dihitung
nilai energi listrik yang terpakai serta besaran rupiah yang dikeluarkan. Alat
ini dirancang supaya konsumen dapat menetapkan besaran rupiah yang
dikeluarkan berdasarkan nilai besaran energi listrik per Watt jam yang
terpakai. Ketika nilai terukur sudah mencapai nilai rupiah yang dimasukkan
maka sistem akan memperingatkan konsumen dengan membunyikan alarm
atau buzzer serta memutus beban yang tersambung ke KWH meter.
Dengan sistem prabayar diharapkan dapat mengontrol jumlah
pemakaian energi listrik serta pengendalian penggunaan listrik dapat lebih
baik, karena pembayaran yang dilakukan diawal dapat digunakan untuk
membatasi konsumsi. Manfaat lain dari sistem ini yaitu perbaikan sistem
pengukuran dan memudahkan konsumen memantau keluaran daya karena
perangkat elektronik yang digunakan adalah elektronis digital dengan
tampilan digital.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian yang telah dijelaskan diatas maka rumusan
masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Bagaimana mengambil data arus dan tegangan untuk menghitung daya
listrik yang terhubung pada beban.
b. Bagaimana merancang KWH meter digital sistem prabayar dengan
memanfaatkan mikrokontroler.
c. Bagaimana menghitung dan menampilkan nilai pemakaian energi listrik
dan besarannya dalam rupiah.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini yaitu:
a. Mengetahui cara mengambil data arus dan tegangan untuk menghitung
daya listrik yang terhubung pada beban.
b. Merancang dan membuat KWH meter digital dengan sistem prabayar.
c. Menghitung dan menampilkan nilai pemakaian energi listrik dan
besarannya dalam rupiah sehingga para pengguna dapat dengan mudah
mengetahui besar biaya penggunaan listrik mereka.
1.4 Batasan Masalah
Untuk mencapai sasaran dan tujuan yang diinginkan dalam penelitian
ini, maka permasalahan yang akan dibatasi sebagai berikut:
a. Pengambilan sampel arus dan tegangan menggunakan metode trafo arus.
b. Memanfaatkan mikrokontroler Atmega 8535 sebagai pengontrol utama.
c. Menggunakan keypad sebagai instruksi untuk memasukkan nilai batas
energi listrik yang diinginkan.
d. Batas nilai beban yang terukur tidak lebih dari 2 Ampere.
e. Tarif yang digunakan menggunakan Golongan Tarif R1 / TR yaitu
golongan tarif listrik PLN (Perusahaan Listrik Negara) untuk keperluan
Rumah Tangga kecil dengan nilai tarif mengacu pada Tarif Dasar Listrik
(TDL) PLN 2004.
1.5 Manfaat Penelitian
a. Mempermudah pemantauan tagihan pemakaian energi listrik dengan
penampil KWH meter secara digital.
b. Menentukan energi listrik yang terpakai pada beban yang ingin diukur.
c. Membantu konsumen menentukan nilai pemakaian energi listrik yang
harus di bayar sesuai dengan kebutuhan.
d. Mampu membatasi pemakaian energi listrik sesuai dengan batas nilai daya
yang terpasang dari PLN sehingga terhindar dari bahaya hubungan arus pendek.