...

KWH METER DENGAN SISTEM PRABAYAR

by user

on
Category: Documents
0

views

Report

Comments

Transcript

KWH METER DENGAN SISTEM PRABAYAR
KWH METER DENGAN SISTEM PRABAYAR
Lauw Lim Un Tung,HennyOltavia
ElectricalEngineeringDept.,PETRAChristianUniversity
II. Siwala*erto 12 1- 131, Surabaya60236, INDONESIA
Phone+62(3I )-8439040ext.I 363,Fax +62(3I )-84364I 8
E-mail:tune@.peter.petra.ac.id
Abstrak
Sistem pembayaran listrik yang dilalatlcan di Indonesia adalah dengan menghitung daya
yng terpakai (melalui KWH meter), dimana secara periodik diperlulmn petugas untuk mendatangi
dari rumah leerumah dan mencatat nilai yang tertera pada KWH meter. Setelah itu pemiltk rumah
harus membayar listrik pada tempat pembayaran listrik yang telah ditentukan, atau melalui
fasilitas yang disediakan oleh bank. Sistem ini dikenal sebagai sistern pascabayar. Dengan sistem
ini
pscabayar
akan
ttmbul
kemungkinan adanya tunggalan
listrik,
kesalahan
oetnbacaan/pencatatanKWH meter, ataupun konsumenyang merasa tidak nyaman karena harus
antri sekian lama.
Dari permasalahan di atas timbullah suatu ide untuk sistem prabayar pemakaian listrik
menambahkan
dangan
suatu peralatan pada KllH meter PLN yang sudah ada; berupa
aibolrontroler AT89C205| dengan sensor infrared dan photodiode dipalmi untuk menghitung
;umlah putaran piringan KWH meter. Dan selanjutnya mikrolcontroler alcan melalatkan
penguranganjumlah unit pada kartu chip.
Pengujian sistem yang dilakukan dengan cara memberi suatu beban pada Kl{H meter
sehinggaterjadi penguranganjumlah unit yang setara denganjumlah putaran piringan. Prototype
rongkaian sistem prabayar ini telah dapat berjalan dengan baik. Kesalahan sekitar 6,46 9/oterjadi
'mrenaKWH meter
untuk prototype tidak dikalibrasi lebih dahulu.
Kata Kunci: KWH meter, sistemprabayar, kartu chip.
l.
Pendahuluan
Sistem pembayaran listrik yang dilakukan di Indonesia adalah dengan menghitung daya
yang akan terlihat melalui KWH meter (biasa dikenal dengan meteran listrik). Ada
terpakai,
lzng
sEorang petugas untuk suatu daerah tertentu, yang datang dari rumah ke rumah, bertugas untuk
Eencatat nilai yang tertera pada KWH meter tiap bulannya. Setelah itu pemilik rumah harus
membayar listrik pada tempat-tempat pembayaran listrik yang telah ditentukan, atau melalui
nsilitas yang disediakan oleh bank (misalnya melalui Anvj.Sistem ini dikenal dengan sistem
:ascabayar.
Sistem pembayaran di atas, khususnya untuk pembayaran listrik di mana pembayar
irrngsungdatang ke tempat pembayaran,memiliki beberapakelemahan, antara lain kemungkinan
danya tunggakan listrik ataupun konsumen yang merasa tidak nyaman karena harus meng-antri
qpkianlama.
Dari permasalahan di atas timbullah suatu ide untuk mengaplikasikan sistem prabayar
nnnrk pgrnakaianenergi listrik, khususnyapada rumah tangga.Sehinggapemilik rumah dapat lebih
mgontrol jumlah pemakaian energi listrik dan memperbaiki sistem pembayaran listrik saat ini.
Sisem ini juga diharapkan dapat mengefisiensikanprosesadministrasi di perusahaanlistrik.
L
Perencanaan
Pemakaian energi listrik di industri maupun rumah tangga menggunakan satuan kilowatt(KWH),
fozur
dimana I KWH sama dengan 3.6 MJ. Karena itulah alat yang digunakan untuk
gulrul energi pada industri dan rumah tangga dikenal dengan watthourmeters. Besar tagihan
fnnrik biasanya berdasarkan pada angka-angka yang tertera pada KWH meter setiap bulannya
B-27
B-28
Proceedings, Komputer dan Sistem Intelijen (KOMMIT 2002)
Auditorium Universitas Gunadarma, lakatta,2l -22 Agustus 2002
untuk saat ini. KWH meter induksi adalah satu-satunyatipe yang digunakan pada perhitungandaya
listrik rumah tanggaBagian-bagian utama dari sebuah KWH meter adalah kumparan tegangan, kumparan arus,
sebuah piringan aluminium, sebuah magnet tetap, dan sebuah gir mekanik yang mencatal
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.
Gambar I. Cara Kerja KWH Meter
Pada piringan KWH meter terdapat suatu garis penanda (biasanya berwarna hitam atau
merah). Garis ini berfungsi sebagai indikator putaxan piringan. Untuk I KWH biasanya setara
dengan 900 putaran (ada juga 450 putaran tiap KWH). Saat beban banyak memakai daya listrik,
maka putaran piringan KWH ini akan semakin cepat. Hal ini tampak dari cepatnya garis penanda
ini melintas. Sensorinfrared danphotodiode dipakai untuk mendeteksilewatnya garis penandaini,
sehinggamikrokontroler dapatmenghitungjumlah putaran piringan KWH meter.
Sistem prabayar ini tetap mempergunakanKWH meter yang sudah ada dengan sedikit
modifikasi untuk memasangsensordan unit sistem. Hal ini bertujuan untuk lebih mendayagunakan
peralatanKWH meter yang sudahada. Blok diagram sistem dapat dilihat pada gambar 2.
Tombol
lsi Ulang
t
I
I
I
I
I
Display
N
/t c n\
ILLU r f
l
t
d
t
i
!
I
I
t
h
Gambar 2. Blok Diagram Sistem
Listrik dari PLN yang akan dialirkan ke rumah tangga (beban), terlebih dahulu dialirkan
melalui MCB yang berfungsi sebagaipembatasarus sekaligus-pengamanbila terjadi short circuit.
Kemudian dialirkan juga ke KWH meter yang berfungsi untuk menghitung daya yang terpakai.
ts
2)
KWH Meter dengan Sistem Prabayar
B-29
V
B
I
l(
a
!
I
Relay berfungsi sebagaipenghubungataupemutusaliran listrik dari MCB ke KWH meter.Relay
ini dikontrol oleh mikrokontrolerAT89C2051.Listrik dari MCB selain dialirkan ke KWH meter
juga dialirkan ke power supply yang berfungsiuntuk memberikansupply tegangankc rangkaian
mikrokonholer. Sensor infrared dan photodiode dipasangpada KWH meter sedemikianrupa
sehingga dapat mendeteksi garis penanda pada piringan KWH meter. Output sensor ini
dihubungkanke mikrokontroler,supayamikrokontrolerAT89C2051 dapat menghitungjumlah
putaran piringan KWH meter. 'Kartu Chip' dan memory yang berupa serial EEPROM dipakai
untuk menyimpaninformasijumlah putaranpiringanKWH meteryang masihdiperbolehkan.
Pada
sistemjuga dipasangLED sebagaidisplayindikatordantomboluntukprosesisi ulang.
Pada saat awal di mana unit yang tersimpur di memory masih nol, mikrokontroler
AT89C2051menungguadanyapenekanantombol isi ulang. Bila tombol tersebutditekan,maka
unit yang ada di 'Kartu Chip' dipindahkanke memory(sekaligusme-nol-kan kartu) dan relay-pun
diaktifkan. Sistem siap untuk mendeteksijumlah putaranpiringan KWH meter. Untuk sejumlah
putarantertentumaka unit yang ada di memoryakan dikurangi satu unig hinggahabis.Isi dari
memoryini dapatditambahdenganmelakukanprosesisi ulang.Kondisi unit nominalyangmasih
ada dapat dilihat melalui LED indikator. Jika unit nominal pada memory telah habis, maka
mikrokontrolerakanmematikanrelay sehingga
aliranlistrik terputus.Relay akanaktif kembalijika
memorytersebuttelahdiisi ulang.
Dengan sistem prabayarini, beban administratif PerusahaanListrik dapat dikurangi
sedemikianhinggatidak diperlukanadanyapetugasyang mendatangirumah tiap pelanggandan
mencatatbesar pemakaianenergi listrik. Proses'billing sistem' yang rumit juga bisa diatasi.
Tunggakankarenapelangganyang tidak membayarataupunkesalahanperhitungantagihanjuga
tidak terjadilagi. Selainitu juga bagikonsumentidakperluantri untuk membayartagihan.
3.
Pengujian
. Pengujiandilakukandenganmemberibebanpada sistemdenganbesarbebanmulai 100
Watt sampai1000Watt. Dalampengujiantersebutdicatatwaktuyang diperlukanolehsistemuntuk
memutuskanaliranlistrik berdasarkan
nilai nominalunit yangberadadi dalam 'Kartu Chip', yang
berartialiran liskik terputusjika kartuhabis.'Kartu Chip' dlisi dengandatamulai dari satusampai
tiga unit, demikianpula dengancounteryangjuga dibuat bervariasimulai dari satusampaitiga
kali.
Adapunyang dimaksuddengancounteradalahvariabelyang dipakai untuk menghitung
banyaknyaputaranKWH meteruntuk pengurangan
tiap unit 'Kartu Chip'. Jika counterberisi 1,
makatiap kali piringanberputarsatukali, langsungdilakukanpengurangansatuunit (satuputaran
bernilaisatuunit). Untuk counterduakali dilakukanpengurangan
satuunit kartujika piringantelah
berputarsebanyakdua kali (duaputaranbernilaisatuunit). Demikianpula untuk countertiga kali,
dilakukanpengurangan
satuunit kartujika piringantelahberputarsebanyaktiga kali (tiga putaran
bemilai satuunit). Masing-masingpengujiandi atasdilakukandua kali, dan rata-ratanya
diambil
sebagaidata.Kemudiandari tiap nilai counteryangberbedadibuatmasing-masing
tabelnya.
Pengujianini akandibandingkan
denganhasilperhitunganmenurutrumus:
W : P xT
(1)
Di mana: w: watthour(wH) P: dayadaribebanyangdipakai
(watt)
T:waktu(jam)
Karena KWH meter yang dipergunakanmempunyaispesifikasi 900 putaran per KWH,
maka perhitunganyang dilakukan disesuaikandenganspesifikasitersebut. Perhitungandilakukan
denganmenghitungwaktu yang diperlukanoleh piringan untuk melakukan satukali, dua kali, dan
tiga kali putaran,dengannilai bebanmulai dari 100hingga1000Watt.
Berikut ini diberikantabelbesertagrafik dari hasil perhitungan,yang akandibandingkan
langsungdengantabeldan grafik hasilpengujian.Hanyasajauntuk waktu T tidak diberikandalam
jam, melainkandalamdetik.
proceoaingSKomputerdan SistemIntelijcn (KOMMIT 2002)
Auditorium UniversitasGunadarma,Jakarta,21 -22 Agus[rs 2002
TabelI. TabelPenwiian Dan Perhianson Valau a*uk SatuPa.wan
Waktu{Detik)
Bcban
(wat$
Reta-rata Perhitungan
3 Unit
I Unit
2 Unit
40
75
110
37.46
37
100
40
59
19.56
20
200
l9
12.36
13.33
37
12.5
24.s
300
26.5
8.94
10
9
18
4{n
8
22
7.6X
7.5
16
500
6.67
6.s6
20
6.5
L3
600
5.71
5.94
L2
6
t7.5
700
5
l5
5.08
)
l0.s
800
4
4.44
4
L2
8
900
4
9
3
3
6
r000
*+
,ot
5or
.x
o
o
3
J
ag
=
\
,ot
rot
--+- Pengujian
'*.- Perhitungan
t-*{Fa*e-.---,:i_.^E
0+
""'
qS
^"t
Beban{Watt)
boo oros
Gambar 3- Grafik Pengujian Dan Perhitungan Walau Untuk Satu Putaran
Tabel2. Tabel Pensuiian Dan Perhitunpan WaHu UntukDua Putaran.-.
Beban
(Watt)
100
I Unit
76
200
38
300
24.5
19
15
400
500
600
704
800
900
1000
13
11.5
9
8
7
2 Unit
157.5
76
50.5
38
30
25
Waktu(Detik)
Rata-rata
3 Unit
76.97
228.5
111.5
38.1.7
24.75
73.5
19.11
58
44.5
13.28
38
12.72
2r
32.5
18
16
15
28
10.94
9.11
8.06
6.5
24.5
22.5
Perhitungan
80
40
26.67
20
16
13.33
I1.43
t0
8.89
8
KWH Meter dengan Sistem Prabayar
B-31
90
BO
\
970
\
860
\
9so
940
* so
7 zo
\.
'\'.1-
10
0
""t
<-Pengujian
\"
\
_.iisyi:_
.""
.:- .€ ;.=..r -
eS ..as 1S qos
Beban (Waft)
Gambar 4. Grafik Pengujian Dan Perhitungan lVaWu Untuk ua Putaran
Tabel maupun grafik di atas merupakan tabel dan grafik unfiik counter = l, yang berarti
saru kali putaran bernilai satu unit. Sedangkan I unit dalam tabel berarti waktu yang diperlukan
sistemuntuk menghabiskan I unit kartu. Demikian pula 2 unit untuk 2 unit kartu, dan 3 unit untuk
i unit kartu. Karena itu rata-ratadalam tabel di atas diperoleh melalui : (Trunit*T2uni/Z *T3u6/3) /
3. yang berarti waktu yang diperlukan oleh piringan KWH meter untuk melakukan satu kali
rutaran. Sedangkanuntuk perhitungan secara teoritis diperoleh untuk satu kali putaran piringan
K\\'H meter.
'abel
'abelPengujian Dan Perhitunpan
Waktu Untuk Tisa Putaran
Beban
(watt)
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
I Unit
120
55
37.s
28
22.5
18.5
16.5
t4
l3
I2
2 Unit
242.5
I1 4 . 5
76.5
57
44
37.5
32.5
28.5
26
24
Waktu(Detik)
3 Unit
Rata-rata
3s9.5 t20.36
179
s7.31
118.5
38.42
89
28.72
68.5
22.44
57.s
18.72
49
r 6.36
44
14.31
41
13.22
36.5
t2.06
Perhitungan
t20
60
40
30
.A
L-
20
17.t4
15
13.33
tz
proccedines, Komputer dan Sistem Intclijcn (KOMMIT 2002)
Auditorium Universitas Gunadarma, l@
B.32
140
? 120
E 100
-\
980
.+Pengujian
-#--
a60
t40
=20
-
-':--r!-
0
""t
$S Eo lss eS
Beban (Watt)
Gambar 5. GrafikPengujian Dan Perhitungan Wahu UntukTiga Putaran
Perhitungan
Tabel4. Tabel Kesalahan Antara Hasil
Enor (%)
Beban
(Watr)
100
200
300
400
s00
600
700
800
900
r000
I Putaran
7.35
2.2
7.28
10.6
4.88
1.65
4.03
1.6
9.91
25
2 Putaran
3.79
4.58
7.2
4.45
L7
4.58
4.29
8.9
9.33
18.75
3 Putaran
0.3
4.48
3.95
4.27
6.s
6.4
4.55
4.6
0.83
0.5
Dari hasil pengujian terlihat bahwa dengan beban yang semakin besar waktu yang
diperlukan sistem untuk memuhrskan aliran listrik semakin kecil. Hal ini menunjukkan bahwa
puturun piringan KWH meter semakin cepat, sehinggapernotonganunit 'Kartu Chip' berlangsung
iebih cepat pula. Dari pengujian pula terlihat bahwa sistem cukup stabil, yang terbukti dengan
waktu pemotongan satu unit sebanding dengan waktu pemotongan kelipatannya untuk masingmasingcounter.
Namun dari seluruh hasil pengujian apabila dibandingkan dengan hasil perhitungan
didapatkanerror (kesalahan)rata-ratayang terjadi, yaitu 6,46 %. Kesalahan ini dapat terjadi karena
beberapa hal, antara lain KWH meter yang tidak dikalibrasi, pencatatan waktu dilakukan secaril
manuui dengan stop-watch dan nilai yang diperoleh dibulatkan (pembuangan waktu 1/100 detik)'
maupun faktor kesalahan manusia dalam pencatatan waktu (respon penekanan stop'watch yang
tidak tepat).
4.
Kesimpulan
Bila KWH meter dengansistem prabayarini diterapkan,maka error sebesat6,46Yoin
tidak terjadi karenasistemprabayarini. Hal ini disebabkanuritprototype sepenuhnyatelah mampu
mendeteksiputaran piringan KWH meter dan mampu menghitungjumlah putaran yang terjadi,
sertamampumelakukanpemotongansejumlahunit pada memory.Apalagi bila nilai unit pada
KWH
'Kartu Chip' dlhitrtngdengansatuanKWH, di manapadaunit protofue mempergunakan
secara
lebih
pemakaian
listrik
energi
meter denganspesifikasi900 putarandapatmenghitung
KWH Meter dengan Sistem Prabayar
B-33
presisi.BesarnyaerrorpadaKWH meterdengansistemprabayarhanyabergantungpaAterror dan
KWH meter induksi itu sendiri.Dan ini berartisamadenganerror padaKWH meteryang dipakai
di rumah-rumah.
KWH meterdengansistemprabayarini mempunyaierror total
Hal ini berarti penggunuum
yang lebih kecil dibandingdengansistempascabayaryang dipakai sekarang,karenatidak adanya
Lishik dalammemprosestagihan.Sehinggasecaratidak
error dan prosesadministratifPerusahaan
juga
menyebabkantidak terjadi adanya tunggakanpelanggan yang tidak membayar
langsung
penggunaanenergi listrik. Manfaat lain dari sistem ini, pelanggantidak perlu lagi melakukan
antrianuntuk membayar.
Penggunaanunit KWH meteryang sudahadadan mikrokontroler AT89C205I yang murah
sistem ini (tidak memerlukanbanyak biaya untuk
merupakansuatu solusi bagi pengembangan
prabayar)
sekaligusmeningkatkanefisiensisecaranasionalpascabayar
ke
penggantiansistemdari
5.
tll
t2l
t3]
Daftar Pustaka
2000.
SanJose: AtmelCorporation,
AT89C2051Datasheet.
:
Atmel
Corporation,2002.
AT93C46Datasheet.
SanJose
Hall,
TheodoreWildi, ElectricalMachines,Drivers,andPowerSystem,New Jersey:Prentice
1991.
Fly UP