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:
[email protected]
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.
