SISTEM MONITORING POWER METER PORTABLE

BERBASIS MODULE IOT (INTERNET OF THINGS) NODE MCU ESP8266

Vaisal Bahri Satrio Utomo

Jurusan Teknologi Listrik, Fakultas Vokasi, Universitas 17 Agustus Surabaya

Jl. Semolowaru No.45, Menur Pumpungan,

Sukolilo, Surabaya, Indonesia

Mamasvaisal@gmail.com

ABSTRAK

Perkembangan sistem informasi dewasa ini begitu cepat, khususnya yang terkait dan didukung dengan

teknologi.Banyaknya penggunaan listrik untuk pemakaian di rumah tanpa pengontrolan dapat

menyebabkan pemborosan apabila tidak diperhatikan.Pada penggunaan listrik tidak memberikan

informasi tentang berapa besar daya listrik yang digunakan secara real-time.kWh meter hanya

memberikan jumlah daya kumulatif yang terpakai. Untuk mengatasi permasalahan tersebut

sistemmonitoring powermeter ini dirancang menggunakan modul IoT (internet of things) NodeMCU

ESP8266, database MySQL, dan bahasa pemrograman PHP. Metode yang digunakan dalam penelitian ini

terdiri dari 4 tahapan, yaitu: Pemilihan peralatan software dan hardware, Perancangan sistem, Pembuatan

program, dan Pengujian alat. Hasil dari penelitian ini adalah penggunaansistemyangdapat memonitoring

beban listrik menggunakan metodeIoT(internet of things) secara real-time.Tingkat akurasi pembacaan

sensor PZEM-004T-V3 sangat tinggi dengan nilai error sebesar 0,9 % jika dibandingkan dengan

menggunakan multimeter. Hasil rekapitulasi data didatabase MySQL lebih rapi, dan mudah ditata pada

tampilan website serta bisa dibuka kapanpun.

Kata kunci: Monitoring, NodeMCU ESP8266, Module PZEM-004T-V3, MySQL

ABSTRACT

The development of information systems today is so fast, specifically related and supported by

technology. Many uses of electricity for home use without control can cause canceled wastage. In the use

of electricity does not provide information about the amount of electrical power used in real-time. kWh

meters only provide the amount of cumulative power used. To overcome this problem, this monitoring

system uses the NodeMCU ESP8266 IoT (internet of things) module, MySQL database, and PHP

programming language. The method used in this study consists of 4 stages, namely: Selection of software

and hardware, system design, manufacturing program, and tool making. The results of this study are the

use of systems that can monitor electricity loads using the IoT (internet of things) method in real-time.

PZEM-004T-V3 sensor reading accuracy is very high with an error value of 0.9% when compared to

using a multimeter. The results of recapitulation of data in the MySQL database are neater, and easy to

set up on the website's display can also be opened at any time.

Keywords: Monitoring, NodeMCU ESP8266, Module PZEM-004T-V3, MySQL

1. Pendahuluan

Dalam perkembangan di bidang teknologi

saat ini terutama pada bidang elektronika sangat

memungkinkan untuk menciptakan suatu

peralatan sistem monitoring dan kontrol yang

bisa menunjang kinerja manusia lebih praktis dan

efisien pada kehidupan sehari-hari. Dengan

adanya sistem monitoring dan kontrol kinerja

pada suatu pekerjaan bisa lebih praktis dan

efisien tersebut, maka dengan adanya sistem

monitoring dan kontrol tersebut bisa mengurangi

angka Human error dan dapat menyelesaikan

suatu pekerjaan dengan cepat.

Salah satu sistem monitoring dan

kontrolyang banyak diminati ialah IoT (Internet

of Things). Internet of Things (IoT) adalah

konsep komputasi tentang objek sehari-hari yang

terhubung ke internet dan mampu

mengidentifikasi diri ke perangkat lain.

Menurut metode identifikasi RFID (Radio

Frequency Identification), istilah IoT tergolong

dalam metode komunikasi, meskipun IoT juga

dapat mencakup teknologi sensor lainnya,

teknologi nirkabel atau kode QR (Quick

Response).Koneksi Internet adalah hal yang luar

biasa, bisa memberi kita segala macam manfaat

yang sebelumnya mungkin sulit untuk didapat.

Adapun tantangan terbesar yang bisa menjadi

hambatan dalam mengkonfigurasi IoT adalah

bagaimana menyusun jaringan komunikasinya

sendiri. Mengapa itu menjadi sulit dan

problematik? Ini sebenarnya dikarenakan

jaringannya sangatlah kompleks. Selain itu, IoT

juga sesungguhnya sangat perlu suatu sistem

keamanan yang cukup ketat. Disamping masalah

tersebut, biaya pengembangan IoT yang mahal

juga sering menjadi penyebab kegagalannya.

Berdasalkan hal tersebut, maka dibuatlah

proyek akhir yang diberi judul “Sistem

Monitoring Power meter Portebel Berbasis

Modul IoT (Internet of Things) Node MCU

ESP8266”. Dengan sistem yang dibuat dapat

mengetahui beban daya listrik dan kontrol power

pada suatu sistem kelistrikan.[1]

2. Referensi Pustaka

2.1 NodeMCU ESP8266

NodeMCU merupakan papan

pengembangan produk Internet ofThings (IoT)

yang berbasiskan Firmware eLua dan y (SoC)

ESP8266-12E. ESP8266 sendiri merupakan chip

WiFi dengan protocol stack TCP/IP yang

lengkap.

NodeMCU dapat dianalogikan sebagai

board arduino-nya ESP8266. Program ESP8266

sedikit susah karena diperlukan beberapa Teknik

wiring serta tambahan modul USB to serial untuk

mengunduh program.Namun NodeMCU telah

me-package ESP8266 ke dalam sebuah board

yang kompak dengan berbagai fitur layaknya

mikrokontroler kapabilitas akses terhadap Wifi

juga chip komunikasi USB to serial. [2]

Gambar 1. NodeMCU ESP826 dan Skema Pin

2.2 Arduino IDE

IDE adalah kependekan dari Integrated

Developtment Enviroenment, atau secara bahasa

mudahnya merupakan lingkungan terintegrasi

yang digunakan untuk melakukan

pengembangan.

Arduino IDE dibuat dari bahasa

pemrograman JAVA. Arduino IDE juga

dilengkapi dengan library C/C++ yang biasa

disebut wiring yang membuat operasi input dan

output menjadi lebih mudah. Arduino IDE ini

dikembangkan dari software processing yang

dirombak menjadi Arduino IDE khusus untuk

pemrograman dengan Arduino.

Pada Software Arduino IDE, terdapat

semacam message box berwarna hitam yang

berfungsi menampilkan status, seperti

pesan error, compile, dan upload program. Di

bagian bawah paling kanan Sotware Arduino

IDE, menunjukan board yang terkonfigurasi

beserta COM Ports yang digunakan.

Gambar 2. Interface Arduino IDE

Program yang ditulis dengan menggunaan

Arduino Software (IDE) disebut sebagai sketch.

Sketch ditulis dalam suatu editor teks dan

disimpan dalam file dengan ekstensi .ino. Teks

editor pada Arduino Software memiliki fitur”

seperti cutting/paste dan searching.

2.3 My SQL Database

MySQL adalah sebuah database

management system (manajemen basis data)

menggunakan perintah dasar SQL (Structured

Query Language) yang cukup terkenal. Database

management system (DBMS) MySQL multi

pengguna dan multi alur ini sudah dipakai lebih

dari 6 juta pengguna di seluruh dunia.

SQL sendiri merupakan suatu bahasa yang

dipakai di dalam pengambilan data pada

relational database atau database yang

terstruktur.Jadi MySQL adalah database

management system yang menggunakan bahasa

SQL sebagai bahasa penghubung antara

perangkat lunak aplikasi dengan database server.

Gambar 3. Logo MySQL Database

MySQL adalah DBMS yang open source

dengan dua bentuk lisensi, yaitu Free Software

(perangkat lunak bebas) dan Shareware

(perangkat lunak yang penggunaannya terbatas).

Jadi MySQL adalah database server yang gratis

dengan lisensi GNU General Public License

(GPL) sehingga dapat Anda pakai untuk

keperluan pribadi atau komersil tanpa harus

membayar lisensi yang ada.

Seperti yang sudah disinggung di atas,

MySQL masuk ke dalam jenis RDBMS

(Relational Database Management System).

Maka dari itu, istilah semacam baris, kolom,

tabel, dipakai pada MySQL. Contohnya di dalam

MySQL sebuah database terdapat satu atau

beberapa tabel.

3. Rancang Bangun

3.1 Konfigurasi Sistem

Dalam penggunakan modul IoT (Internet

of Things) NodeMCU ESP82666 dengan sensor

daya yang berfungsi untuk mendeteksi dan

mengetahui arus listrik dan tengangan yang ada

pada beban tersebur. Dengan menggunakan

modul IoT (Internet of Things) NodeMCU

ESP8266 hasil dari pembacaan dari sensor daya

tersebut dapat diupload datanya secara online.[3]

Beban listrik adalah segala sesuatu yang

ditanggung oleh pembangkit listrik atau bisa

disebut segala sesuatu yang membutuhkan

tenaga/daya listrik. Dalam kehidupan sehari-hari

contoh beban listrik adalah setrika, lampu listrik,

televisi, dan kompor listrik

Daya pada arus bolak-balik atau

alternating current (AC) ada 3 macam yaitu daya

aktif, daya reaktif dan daya nyata.

1. Daya aktif

Daya aktif digunakan secara umum oleh

konsumen.Daya aktif inilah yang biasanya dapat

dikonversikan dalam bentuk kerja.Satuan daya

aktif dinyatakan dalam watt. Daya aktif (real

power) , didapat dari persamaan.

P = V.I.cos Ө [kW] (1)

2. Daya reaktif

Daya reaktif adalah jumlah daya yang

diperlukan untuk pembentukan medan magnet.

dari pembentukan medan magnet. Maka akan

terbentuk fluks magnet. Satuan daya reaktif

dinyatakan dalam VAr. Daya reaktif (reactive

power), didapat dari persamaan:

Q =V.I.sin Ө[kVA] (2)

3. Daya nyata

Daya nyata adalah penjumlahan geometris

dari daya aktif dan daya reaktif.Daya nyata

merupakan daya yang diproduksi oleh

perusahaan sumber listrik untuk diditribusikan ke

konsumen, Satuan daya nyata ini dinyatakan

dalam VA. Daya nyata (apparent power),di dapat

dari persamaan:

S =V.I [kVA] (3)

Dengan :

P : Daya Aktif [kW]

Q : Daya Reaktif [kVA]

S : Daya Nyata [kVA]

I : Arus [Ampere]

V : Tegangan [Volt]

Benda penghantar dikatakan mematuhi

hukum Ohm apabila nilai resistansinya tidak

bergantung terhadap besar dan polaritas beda

potensial yang dikenakan kepadanya.

Ada dua jenis beban listrik berdasarkan

sumbernya.

Beban listrik tegangan searah , pada tegangan

searah, semua beban adalah resistif ( tidak ada

pergeseran fase atau sudut ) maka rumus yang

digunakan adalah rumus pada hukum ohm.

Beban listrik tegangan bolak-balik.

3.2 Perencanaan Perangkat Lunak

Salah satu implementasi dari proyek

akhir ini adalah pemrograman yang berupa angka

dan data dari program Arduino yang tersimpan

pada modul IoT (Internet of Things) NodeMCU

ESP8266.

Gambar 3. Diagram Alur Mengolah Data

3.3 Peracangan Sistem

3.3.1 Tahapan Pertama

Tahapan pertama pemilihan peralatan

software dan hardware, pada tahapan ini yang

perlu di perhatikan yaitu apa saja perangkat lunk

dan perangkat keras yang akan digunakan untuk

pembuatan rancang bangun alat pendeteksi beban

listrik, mulai dari power supply regulator, oled

LCD untuk menampilkan hasil dari pengukuran

beban yang akan diukur, dengan proses

mengunakan NodeMCU ESP8266 dan yang

terakhir sebagai alat input mengunakan sensor

arus.

Gambar 4. Skema Pengolahan Data

3.3.2 Tahapan kedua

Pada tahap ini menjelaskan tentang

perancangan sistem pada aplikasinya harus

berdasarkan referensi dalam bentuk artikel,

Jurnal, Makalah, sebagai penunjang untuk

menyempurnakan sistem yang kan dibuat

nantinya, serta sebagai referensi yang menunjang

pada tahap penelitian dalam mengaplikasikan

metode hasil rancangan tersebut pada alat yang

akan dibuat.

Tahapan kedua perancangan sistem atau

desain, hal pertama yang harus diperhatikan

adalah pada saat penggabungan alat NodeMCU

ESP8266. Dengan hal tersebut pada saat

pengerjaan alat ini perlu ada perencanaan wiring

yang benar, sehingga untuk menghindari adanya

error pada saat testcom nantinya dan untuk

menghindari kerusakan komponen. Dan berikut

wiring yang dibuat untuk menunjang dan sebagai

acuan pada saat pengerjaan.

Dalam pengerjaaanya, tugas akhir ini

perlu adanya sebuah perancangn dengan

memperhatikan estetika pengerjaan wiring dan

tata letak komponen yang bertujuan sebagai

acuan dalam pengerjaan apakah sesuai dengan

yang diinginkan atau tidak. Dan berikut layout

komponen.

Gambar 4. Layout Komponen

3.3.3 Tahapan ketiga Tahapan ketiga Pembuatan Program,

dimulai dari memprogram NodeMCU ESP8266

atau menyatukan NodeMCU ESP8266 dengan

laptop, kemudian NodeMCU ESP8266 di

sambungkan dengan input berupa sensor arus

untuk mengukur arus, sebelum dapat diukur alat

tersebut diprogram dengan software Arduino

IDE. [5]

3.3.4 Tahapan keempat

Tahapan keempat pengujian alat, setelah

selesai merancang dan memprogram alat

NodeMCU ESP8266 dengan sensor daya, setelah

pengukuran arus berhasil, kemudian hasil dari

pengukuran akan akan dikirim ke database untuk

menampilkan di domain website dan sebagai

record data.[6]

4. Data Dan Analisa

Pengujian alat dilakukan untuk dapat

mengetahui hasilperancangan dan pembuatan

alat. Penguraikan tentang bagaimana cara untuk

melakukan pengujian sesuai dengan hasil yang

diharapkan.

Selain itu tujuan dari pengujian alat

dimaksudkan untuk menguji semua

hardware/perangkat kerasdan software/perangkat

lunak yang dibuat apakah sudah sesuai dengan

yang diharapkan.

4.1 Pengujian Hardware Pengujian dilakukan dengan cara

menghubungkan beban peralatan listrik yang

akan di monitoring melalui stop kontak 220V

yang telah disediakan. Adapun sifat beban dari

peralatan listrik yang akan diukur bersifat resistif,

induktif dan kapasitif.

Pertama pengujian hardware dalam

kondisi tanpa beban pada alat bahwa hasil

pengujian ketika alat tidak diberi beban maka alat

tidak membaca besaran arus dan daya

dikarenakan tidak ada beban yang terpasang pada

hardware. Dan berikut hasilnya.

Gambar 5. Pengujian Tanpa Beban

Dari hasil dari pembacaan sensor PZEM-

004T dapat dihitung untuk menganalisa besaran

arus sebagai berikut.

P = V.I.cos Ө (4.1)

(4.2)

0,0017 Ampere

Dari hasil dari perhitungan diatas didapat

arus sebesar 0,0017 ampere diperoleh dari

pembacaan sensor PZEM-004T dapat

disimpulkan dengan tabel data sebagai berikut.

Tabel 1. Tabel Pengukuran Tanpa Beban

Beban

Data Terpasang

Arus

(A)

Tegangan

(V)

Daya

(W)

Tanpa

Beban 0,00 233,5 0,4

Berdasarkan tabel diatas ditunjukkan,

bahwa hasil pengkondisian tanpa beban induktif

berupa pemberian sumber tegangan PLN,

tampilan pada layar oled menunjukkan besar

arus, tegangan, dan daya yang digunakan pada

saat tanpa beban.

Untuk pengujian hardware kedua

menggunakan beban berupa kipas angin dalam

kondisi ON pada beban yang terpasang pada

hardware untuk mengetahui akurasi pada beban

induktif. Pada pengujian dengan beban lebih

ditekankan pada perhitungan arus dan daya

terpakai.

Gambar 6. Pengujian Terhadap Beban Induktif

Dari hasil pembacaan sensor PZEM-

004T dapat dihitung untuk menganalisa besaran

daya sebagai berikut.

P=V.I.cos Ө (4)

P=232,5.0,4.0,95

P=88,35 Watt

Sebagai bahan perbandingan perlu untuk

menhitung hasil dari pembacaan multimeter

untuk menganalisa besaran daya sebagai berikut.

P=V.I.cos Ө (5)

P=233,5.0,35.0,95

P=78,50Watt

Dari hasil dari perhitungan diatas dapat

disimpulkan dengan tabel data sebagai berikut.

Tabel 2. Tabel Pengukuran Terhadap Beban

Berdasarkan tabel diatas ditunjukkan,

bahwa hasil pengkondisian dengan

bebaninduktif dan berupa pemberian sumber

tegangan PLN menghasilkan perbedaan daya

sebesar 10,2 Watt. Dan bisa diambil data

presentse akurasi sebesar 90,5% dari hasil

perbandingan tersebut.

4.2 Pengujian Software

Pada pengujiam ini dijelaskan hasil dari

pembacaan hardware untuk diakses oleh

software dalam bentuk tampilan.Tahap ini

terdapat beberapa pengujian diantara lain sebagai

berikut :

A. Pengujian Komunikasi Data

Pengujian komunikasi dilakukan untuk

dapat mengetahui status komunikasi antara

perangkat keras dengan perangkat lunak.

Pengujian ini dilakukan dengan cara melalui

komunikasi wireless dengan cara Nodemcu

ESP8266 pengirim data ke data menggunakan

ping IP dan adddresseble URL dan didapat data

sebagai berikut.

Gambar 7. Input Data Ke Database

Data Pengukuran Nilai

Selisih Akurasi Arus

(A)

Tegangan

(V)

Daya

(W)

0,00 236 0,00 2,5 98,9% Beban

Data Terpasang

Arus

(A)

Tegangan

(V)

Daya

(W)

Beban

Kipas

Angin

0,40 232,5 88,35

B. Pengujian Interface Data

Pengujian interface data dilakukan untuk

dapat mengetahui status komunikasi antara

database dengan tampilan dashboard website.

Pada tampilan website diawali dengan validasi

user.

Gambar 8. Halaman Validasi User

Gambar 9. Halaman Validasi User Bila Data

User Tidak Sesuai

Berdasarkan gambar diatas tampilan

login mempunyai fungsi untuk pengamanan pada

saat validasi user/pengguna, supaya tidak disalah

gunakan nantinya.Tampilan halaman ini

mempunyai latar belakang putih.Halaman ini

berisi username, dan password. Apabila

username, dan password yang dimasukkan sesuai

dengan user maka akan masuk pada halaman

template dashboard sebagai berikut.

Gambar 10. Halaman Dashboard

Berdasarkan gambar diatas halaman data

hasil dari hardware sudah dapat ditampilan pada

halaman dashboard. Pada halaman ini terdapat

beberapa panel pengukuran seperti panel

tegangan, arus , daya dan energi.

Selain beberapa panel diatas, pada

tampilan dashboard terdapat menu seperti report

dan tabel data, pada menu report terdapat laporan

data pengguna terdapat pengunaan listrik, disini

penulis membuat 3 laporan data dengan sub

laporan data terakhir pemakaian hari, minggu ini

dan bulan ini.

Pada menu tabel pengguna yang

berfungsi untuk menampilkan 10 data terbaru

dari penggunaan daya listrik pengguna.

Gambar 11. Halaman Menu Report

Berdasarkan gambar diatas menampilan

tabel penggunaan hari ini dengan limit data yang

ditampilkan sebanyak 3 data terakhir. Dan

dibawah ini tampilan dari menu tabel yang

menampilakn 10 data terakhir .

Gambar 12. Halaman Menu Table

Selain beberapa panel diatas, pada

tampilan dashboard terdapat menu seperti

optimation, pada menu ini terdapat set value

terhadap tegangan dan arus sebagai proteksi dari

rangkaian sistem kelistrikan bisa terjadi over

voltage dan over current. Dan tampilan

interfacenya bisa dilihat dibawah ini.

Gambar 13. Halaman Menu Optimation

Setelah beberapa tampilan interface di

server local berjalan sesuai dengan apa yang

diingikan pada tahapan berikutnya adalah

mengupload script keserver hosting online.

Gambar 14. Halaman Mobile Menu Dashboard

Dan Tabel

Gambar 15. Halaman Mobile Menu Report Dan

Optimation

Dan setelah diupload bisa dilihat pada

gambar diatas, disini lebih menekankan pada

tampilan mobile/smartphone dikarenakan pada

tampilan PC (personal computer) sama dengan

pada saat menggunakan server hosting offline.

5. Kesimpulan Dan Saran

5.1 Kesimpulan

Setelah analisa dan pengujian yang sudah

dilakukan sebelumnya, maka dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut :

1. Perancangan dan pembuatan sistem

monitoring ini dilengkapi dengan modul

PZEM-004T-V3 dengan nilai error

pembacaan sebesar 0.9% menurut dari hasil

pengujian yang sudah dilakukan.

2. Sistem monitoring ini dirancang dengan

sinkronisasi antara hardware dan software

untuk pembacaan listrik 1 phasedengan arus

beban yang digunakan maksimal sebesar 10

ampere.

3. Rancang bangun dari sistem monitoring

dibangun dengan piranti utama modul IoT

(Internet of Things) NodeMCU ESP8266 dan

koneksi database MySQL sebagai sistem

pengolahan data.Dari hasil pengujian

terdapat perbedaan arus sebesar 0.05 ampere

dari pembacaan multimeter.

4. Sistem monitoring memiliki prinsip kerja

mengolah data hasil dari pembacaan modul

PZEM-004T-V3 pada tampilan website

secara real-time dengan report tabel 10 data

terbaru.

5.2 Saran

Alat yang dibuat ini jauh dari

kesempurnaan, maka saran penulis untuk

pengembangan selanjutnya yaitu :

1. Dapat dikembangkan lagi dengan

menambahkan fitur-fitur yang dibutuhkan

seperti report penggunaan daya bulanan

beserta harga pemakaian.

2. Perlunya adanya tampilan chart interactive

untuk mengetahui grafik data power secara

lebih realtime.

3. Sistem keamanan pada aplikasi ini dapat

dikembangkan lagi agar penyalahgunaan

dapat diminimalisir.

Daftar Pustaka

[1] M. S. Budiawan, "Sistem Pengendali

Beban Arus Listrik," Fakultas Sains dan

Teknologi UIN Alauddin Makassar,

Makassar, 2017.

[2] Espressif, 2016. ESP8266EX Datasheet.

[3] Madakam, S., Ramaswami, R. and

Tripathi, S. 2015. Journal of Computer and

Communications. Internet of Things (IoT):

A literature review

[4] Hidayat Nur Isnianto dan Esti

Puspitaningrum, 2018, “Monitoring

Tegangan, Arus Dan Daya Secara

Realtime Untuk Perbaikan Faktor Daya

Secara Otomatis Pada jaringan Listrik

Satu Fase Berbasis Arduino”. Departemen

Teknik Elektro dan Informatika Sekolah

Vokasi UGM.

[5] Tirangga Ansori1, I Made Ari Nrartha ,

dan A Sjamsjiar Rachman 2018,

“Rancangan Energi Meter Dan Sistem

Monitoring Berbasis NODEMCU ESP8266

“

[6] I. Dinata and W. Sunanda, "Implementasi

Wereles Monitoring Energi Listrik

Berbasis Web Database," Jurnal Nasional

Teknik Elektro Volum

[7] I Gusti Putu Mastawan Eka Putra , Ida Ayu

Dwi Giriantari, Lie Jasa, 2017,

“Monitoring Menggunaan Daya Listrik

Sebagai Implementasi Internet of Things

Berbasis Wireless Sensor

Network”.Teknologi Elektro Unud.