Di tengah peningkatan biaya energi dan semakin berkembangnya teknologi digital, muncul tuntutan untuk memantau penggunaan energi secara lebih efisien dan real-time guna mencapai penghematan yang signifikan serta mendukung keberlanjutan lingkungan. Dengan adanya sistem ini, diharapkan pengguna dapat memanfaatkan data konsumsi energi untuk mengambil keputusan yang lebih bijaksana dalam pengelolaan energi, yang tidak hanya berdampak pada efisiensi biaya tetapi juga pada konservasi sumber daya listrik. Proyek ini juga diharapkan mampu beradaptasi untuk skenario yang lebih besar dengan modifikasi dan penambahan perangkat keras yang sesuai. Inovasi ini tidak hanya relevan untuk pengelolaan energi, tetapi juga dapat berperan dalam mendukung keberlanjutan lingkungan dengan mengurangi konsumsi energi yang berlebihan, yang
Dari permasalahan di atas Lusi Mahanani, Ivan Aulia Samsu Dhuha dan Mohammad Zafi Arianto siswa TEI SMKN 1 Nglegok membuat proyek Management Enrgy berbasis Arduino Uno dan ESP32 dengan komunikasi MODBUS menggunakan user interface Web Online.
Gambar 1.1 Sistem Management Energy
TeFa TEI SMKN 1 Nglegok juga menghadirkan berbagai produk dan proyek Internet of Things (IoT) yang dirancang untuk kebutuhan pendidikan, riset, dan industri.
Berikut adalah penjelasan singkat tentang, apa itu MODBUS?
Karakteristik utama Modbus:
1. Protokol Terbuka: Modbus adalah protokol standar terbuka, sehingga dapat digunakan tanpa biaya lisensi, memungkinkan kompatibilitas antara berbagai perangkat dari produsen yang berbeda.
2. Struktur Data Sederhana: Menggunakan format data yang mudah dipahami, termasuk register, coil, input digital, dan input analog.
3. Mode Komunikasi: Mendukung beberapa mode, seperti Modbus RTU (biner), Modbus ASCII (teks), dan Modbus TCP/IP (Ethernet).
4. Topologi Master-Slave: Dalam Modbus, satu perangkat bertindak sebagai master (pengirim data) yang mengontrol komunikasi, sementara perangkat lainnya bertindak sebagai slave (penerima data) yang merespons permintaan dari master.
Model Master-Slave atau Client-Server:
1. Master-Slave: Pada Modbus RTU dan Modbus ASCII, model master-slave digunakan di mana satu perangkat master mengontrol komunikasi, sementara perangkat slave hanya merespons perintah dari master. Slave tidak bisa berkomunikasi satu sama lain.
2. Client-Server: (Modbus TCP/IP): Pada Modbus TCP/IP, model client-server digunakan, yang memungkinkan komunikasi yang lebih fleksibel, terutama dalam jaringan Ethernet. Client mengirimkan permintaan (request) ke server, yang kemudian merespons.
Spesifikasi Teknis
1. Sensor PZEM-004T
Sensor PZEM-004T merupakan komponen inti dalam sistem ini yang bertugas mengukur berbagai parameter listrik, seperti tegangan (V), arus (A), daya aktif (W), dan energi (Wh). Sensor ini menggunakan komunikasi RS485 dan Modbus RTU, yang membuatnya andal untuk mengirim data secara konsisten dan akurat. Sensor PZEM-004T dilengkapi dengan koneksi TX dan RX serta pin CT+ dan CT- untuk mendeteksi arus melalui trafo arus (Current Transformer). Data yang dihasilkan sensor ini digunakan untuk memantau beban listrik secara rinci, sehingga pengguna dapat memahami konsumsi daya dari perangkat yang dipantau.
Gambar 1.2 Sensor Pzem004T
2. Arduino Uno
Arduino Uno berfungsi sebagai master dalam sistem ini. Perangkat ini mengelola komunikasi dengan sensor PZEM-004T melalui Modbus RTU (RS485) dan mengumpulkan data dari sensor tersebut. Arduino Uno berperan penting dalam memastikan data yang diterima dari sensor dapat diteruskan ke ESP32 untuk keperluan lebih lanjut, seperti pemantauan jarak jauh. Dengan menggunakan library ModbusRtu.h, Arduino Uno diprogram untuk membaca data dari sensor dan mengirimkannya ke ESP32.
Gambar 1.3 Arduino Uno
3. ESP32
ESP32 bertindak sebagai slave dalam sistem dan memiliki peran ganda sebagai penghubung antara Arduino Uno dan aplikasi Blynk. Selain menerima data dari Arduino Uno, ESP32 menggunakan konektivitas WiFi-nya untuk mengirimkan data ke aplikasi Blynk yang diakses melalui perangkat seluler. ESP32 memungkinkan pengguna untuk memantau konsumsi daya secara jarak jauh, dan pengguna dapat mengakses informasi real-time mengenai konsumsi energi melalui aplikasi. ESP32 dalam sistem ini juga dapat berfungsi untuk mengirim notifikasi atau peringatan saat konsumsi daya melebihi batas yang ditentukan, membantu meningkatkan pengelolaan energi secara efisien.
Gambar 1.4 ESP-32
4. Komunikasi Modbus RTU dengan RS485
Komunikasi Modbus RTU dengan RS485 adalah protokol yang dipilih untuk transmisi data dalam proyek ini. RS485 memungkinkan komunikasi data jarak jauh dengan gangguan minimal, yang sangat diperlukan untuk keandalan dalam industri atau sistem dengan lingkungan yang kompleks. Modbus RTU adalah protokol komunikasi yang serbaguna, digunakan untuk berkomunikasi antara perangkat master (Arduino Uno) dan slave (ESP32), serta antara Arduino dan sensor PZEM-004T. Protokol ini memiliki frame data yang mencakup alamat, kode fungsi, data, dan pemeriksaan kesalahan (CRC), yang memastikan data dapat dikirimkan dengan akurat.
Gambar1.5 Module Rs485
5. Web Online
Web online berfungsi sebagai antarmuka pengguna dalam proyek ini. Dengan mengintegrasikan sistem ke dalam platform berbasis web, pengguna dapat mengakses informasi konsumsi energi secara real‑time melalui browser dari perangkat apa pun (PC, tablet, smartphone). Aplikasi web ini menampilkan data yang diukur oleh sensor PZEM‑004T seperti tegangan, arus, daya, dan total energi yang telah digunakan.Untuk membuat web online kita membutuhkan hosting, disini menggunakan hosting di RumahWeb.
Gambar 1.6 Logo Rumahweb
Block Diagram
Gambar 1.7 Block Diagram
Schematics Diagram
Gambar 1.8 Schematic Master
Gambar 1.9 Schematic Slave
3D View
Gambar 1.10 3D View
Cara kerja sistem Management Energy
Gambar 1.11 User Interface
User Manual Guide
Gambar 1.12 Menyalakan Alat
Gambar 1.13 Koneksi kabel CT