Beranda
/
Project Hub
/
Robotika & Otomasi
/
Mengukur Tegangan AC dengan Sensor ZMPT101B dan ESP8266 serta Monitoring IoT

Robotika & Otomasi Tingkat: Pemula Estimasi: 2 Jam 5 x dilihat

Mengukur Tegangan AC dengan Sensor ZMPT101B dan ESP8266 serta Monitoring IoT

Ringkasan Proyek

Mempelajari pembacaan bentuk gelombang AC menggunakan ZMPT101B dan ESP8266, menghitung True RMS dengan metode simpangan baku, lalu menampilkan hasil melalui Serial Monitor, Adafruit IO, atau aplikasi Android lokal. Untuk kegiatan siswa, pengukuran dipraktikkan hanya dengan sumber AC tegangan rendah yang terisolasi, bukan jaringan listrik rumah.

Bahan & Komponen

Daftar perangkat keras, modul, dan tools yang dibutuhkan untuk merakit proyek ini.

Komponen Asli

1x NodeMCU ESP8266 12E (mikrokontroler dan WiFi)
1x Modul sensor ZMPT101B (transformator pengindra tegangan AC dengan penguat LM358)

Perangkat Lunak Asli

Arduino IDE (pemrograman ESP8266)
Filters Library (RunningStatistics untuk perhitungan simpangan baku atau sigma)
ESP8266WiFi Library (komunikasi WiFi)
Adafruit MQTT dan Adafruit MQTT Client Library (mengirim pengukuran ke Adafruit IO)
Adafruit IO (feed dan dashboard Gauge)
MIT App Inventor 2 (aplikasi Android untuk pembacaan di jaringan lokal)

Tambahan untuk Kelas Coseru

1x Sumber AC tegangan rendah terisolasi dan bersertifikasi (sumber pengujian khusus, bukan stopkontak rumah)
1x Regulator dan catu daya stabil sesuai board (jika diperlukan)
Kabel jumper dan pembatas level analog yang sesuai (mencegah A0 menerima tegangan di atas rating board)
1x Komputer dan smartphone Android (program, Serial Plotter, dan aplikasi)

Langkah Pembuatan

Khusus Member

Panduan perakitan tahap demi tahap dan catatan proses pengerjaan.

Proyek SurtrTech menjelaskan pembacaan bentuk gelombang AC dengan sensor ZMPT101B dan NodeMCU ESP8266 12E, perhitungan True RMS menggunakan statistik sigma, serta pengiriman nilai ke Adafruit IO atau aplikasi Android lokal. Artikel asli menggunakan contoh tegangan listrik rumah dan dimmer TRIAC; untuk Coseru Academy, eksperimen fisik dibatasi pada sumber AC tegangan rendah terisolasi. Jangan membuka, menyentuh, atau menyambungkan terminal listrik PLN ke rangkaian kelas.

Sampul proyek pengukuran AC dengan ESP8266 dan ZMPT101B — Sampul resmi proyek SurtrTech.

Langkah 1: Mengenal Konsep Pengukuran AC

Arus bolak-balik atau AC berubah terhadap waktu. Nilai RMS (Root Mean Square) menggambarkan nilai efektif sebuah sinyal, termasuk saat bentuk gelombangnya berubah akibat pengaturan TRIAC. Sinyal yang tidak berbentuk sinus murni memerlukan perhitungan yang lebih baik daripada sekadar mengukur puncaknya.

Langkah 2: Mengenal ZMPT101B

ZMPT101B adalah nama transformator sensor kecil pada modul yang biasanya menggunakan amplifier LM358. Modul mengubah bentuk sinyal masukan menjadi keluaran analog lebih kecil yang dapat diproses ADC setelah rentang dan offsetnya disesuaikan. Tidak semua modul atau layout aman digunakan untuk langsung mengukur listrik rumah; isolasi dan rating harus diverifikasi secara profesional.

Langkah 3: Memeriksa Tegangan ADC NodeMCU

ESP8266 memiliki ADC internal dengan batas tingkat chip sekitar 0–1,0 V, sedangkan sebagian development board NodeMCU memasang pembagi tegangan di pin A0 sehingga menerima rentang lebih tinggi. Jangan menganggap semua A0 toleran 3,3V. Pastikan datasheet varian board dan level sinyal ZMPT101B cocok.

Langkah 4: Menyiapkan Suplai Daya Stabil

Penulis menemukan penurunan tegangan ketika mencoba sensor dengan ESP8266 dan menggunakan baterai lithium bersama converter untuk memperoleh suplai stabil 3,3V. Pada percobaan kelas, gunakan catu daya terisolasi dan regulator yang sesuai. Perubahan suplai dapat memengaruhi gain, offset, dan hasil ADC.

Langkah 5: Menyiapkan Pengujian Aman

Sambungkan sisi logika sensor ke board ketika semua sumber daya dimatikan. Untuk siswa, gunakan generator sinyal AC rendah yang terisolasi dan sesuai rating modul, di bawah pengawasan pengajar. Koneksi terminal masukan tegangan AC berbahaya pada artikel asli bukan bagian dari praktik siswa.

Langkah 6: Menampilkan Bentuk Gelombang pada Serial Plotter

Gunakan program pembacaan analog A0 dengan Serial.begin(115200), kemudian kirim analogRead(A0) berulang kali. Buka Tools > Serial Plotter pada Arduino IDE. Nilai ADC akan berubah sesuai bentuk gelombang.

Langkah 7: Mengatur Potensiometer Penguat

Potensiometer pada modul memengaruhi amplifikasi. Bentuk gelombang yang terpotong dan datar di puncak menandakan clipping, sehingga perhitungan RMS tidak akurat. Lakukan penyetelan hanya pada setup tegangan rendah yang terisolasi, dalam keadaan aman, dan hindari perubahan potensiometer setelah kalibrasi.

Langkah 8: Memahami Sigma dan True RMS

Penulis memakai Filters Library dengan RunningStatistics untuk menghitung sigma, yaitu simpangan baku sampel ADC pada jendela pengukuran. Untuk sinyal AC yang memiliki offset DC, simpangan baku mengukur komponen AC-nya; setelah kalibrasi skala, sigma dapat dipakai untuk memperkirakan RMS. Prinsip ini dapat bekerja pada bentuk gelombang non-sinus selama sampling, bandwidth, dan jendela pengukuran memadai.

Langkah 9: Menentukan Jendela Sampling

Artikel menggunakan testFrequency = 50 Hz dan windowLength = 100/testFrequency, yaitu sekitar dua detik, untuk pendekatan RunningStatistics di ESP8266. Penulis mengamati konfigurasi ini lebih sesuai daripada nilai yang digunakan pada contoh Arduino sebelumnya. Pengukuran yang terlalu singkat dapat menghasilkan nilai tidak stabil.

Langkah 10: Kalibrasi Nol dan Skala

Dengan masukan pengujian nol yang aman, amati apakah nilai terbaca mendekati nol. Intercept digunakan untuk memperbaiki bias. Setelah itu bandingkan keluaran sigma dengan alat referensi yang tepat pada sumber AC rendah terisolasi, dan hitung slope = nilai RMS referensi / nilai sigma. Penulis memberikan ilustrasi angka 228,6/90,5 untuk kalibrasi pada setup profesionalnya; jangan meniru tegangan pengujian tersebut di kelas.

Langkah 11: Memantau pada Serial Monitor

Program mengirimkan nilai sigma sebelum kalibrasi serta tegangan RMS setelah koreksi slope dan intercept. Bandingkan beberapa kali pembacaan. Jika nilainya melonjak atau bentuk gelombang terpotong, cek suplai, batas ADC, dan kalibrasi.

Langkah 12: Membuat Dashboard Adafruit IO

Buat akun Adafruit IO, kemudian buat Feed misalnya voltage-demo. Tambahkan Dashboard dengan widget Gauge dan hubungkan ke Feed tersebut. Kode asli menggunakan library Adafruit_MQTT dan Adafruit_MQTT_Client serta memperbarui data sekitar sepuluh detik sekali. Sesuaikan nama Feed, username, dan API key secara pribadi.

Langkah 13: Mengirim Data melalui MQTT

ESP8266 terhubung ke WiFi lalu menerbitkan data RMS ke Adafruit IO. Program asli menggunakan MQTT port 1883 tanpa TLS; untuk pengembangan baru, pilih koneksi terenkripsi yang didukung pustaka dan layanan. Jangan membagikan kunci akun di source code publik.

Langkah 14: Membuat Aplikasi Android Lokal

Penulis membuat aplikasi sederhana menggunakan MIT App Inventor 2. ESP8266 dijalankan sebagai server HTTP lokal. Alamat IP ditampilkan melalui Serial Monitor, lalu pengguna memasukkannya ke aplikasi dan menekan Connect. Tombol Get Value mengambil nilai pengukuran yang tersedia melalui jaringan lokal.

Langkah 15: Mengembangkan Proyek

Siswa dapat membuat grafik, riwayat pengukuran, dan peringatan ketika nilai simulasi keluar dari rentang tertentu. Pengembangan lain adalah menghubungkan pengukuran ke Adafruit IO atau platform IoT lain. Ingat bahwa contoh ini bukan alat ukur bersertifikat, bukan perangkat proteksi listrik, dan tidak boleh dijadikan dasar pengambilan keputusan keselamatan.

Kelengkapan media: halaman publik menampilkan berbagai gambar Story, tetapi komentar HTML berisi headline_url tidak dapat diperoleh melalui akses web yang tersedia. URL sampul dan wiring diagram berhasil diidentifikasi. Tidak ada URL foto atau GIF tambahan yang dikarang.

🔒

Akses Gratis Khusus Member

Buka Seluruh Panduan, Skema & Source Code

Dapatkan akses penuh ke langkah perakitan detail, diagram sirkuit lengkap, dan source code siap pakai. Gratis selamanya!

Masuk Sekarang Daftar Akun Baru (Gratis)

✓ Akses Gratis Selamanya

✓ Copy-Paste Source Code

✓ Kembali Otomatis ke Proyek

Langkah 1: Mengenal Konsep Pengukuran AC

Langkah 2: Mengenal ZMPT101B

Langkah 3: Memeriksa Tegangan ADC NodeMCU

Langkah 4: Menyiapkan Suplai Daya Stabil

Langkah 5: Menyiapkan Pengujian Aman

Langkah 6: Menampilkan Bentuk Gelombang pada Serial Plotter

Langkah 7: Mengatur Potensiometer Penguat

Langkah 8: Memahami Sigma dan True RMS

Langkah 9: Menentukan Jendela Sampling

Langkah 10: Kalibrasi Nol dan Skala

Langkah 11: Memantau pada Serial Monitor

Langkah 12: Membuat Dashboard Adafruit IO

Langkah 13: Mengirim Data melalui MQTT

Langkah 14: Membuat Aplikasi Android Lokal

Langkah 15: Mengembangkan Proyek

Skema & Diagram Sirkuit

Diagram Wiring dari Sumber

Diagram wiring asli ZMPT101B dan ESP8266 — Gambar schematic yang ditautkan pada bagian Schematics proyek asli; sambungan tegangan tinggi tidak untuk direplikasi oleh siswa.

Jalur Sinyal Tegangan Rendah

ZMPT101B OUT → NodeMCU A0 melalui penyesuaian tegangan jika keluaran sensor dapat melampaui rating input ADC
ZMPT101B GND → NodeMCU GND pada sisi logika
ZMPT101B VCC → catu daya yang memenuhi spesifikasi varian modul
NodeMCU → USB atau sumber daya stabil sesuai spesifikasi development board

Terminal Pengukuran AC

Modul memiliki terminal pengukuran AC pada sisi input transformator sensor. Proyek asli mendemonstrasikan hingga 250 VAC 50/60 Hz, tetapi pengkabelan tegangan listrik rumah tidak dijabarkan sebagai langkah praktik kelas. Gunakan hanya sumber AC tegangan rendah terisolasi atau simulasi sinyal. Pekerjaan jaringan listrik harus ditangani tenaga listrik kompeten menggunakan enclosure dan proteksi terverifikasi.

Catatan Kalibrasi

Offset ADC pada sistem 3,3V dapat berada sekitar 1,65V di sisi sinyal yang sesuai, tetapi batas sebenarnya pada A0 bergantung rangkaian pembagi tegangan board. Kalibrasi potensiometer dan slope wajib disesuaikan dengan setup riil. Tidak boleh menyimpulkan modul otomatis aman untuk mains hanya karena ada transformator kecil.

Kode Program

Program berikut ditulis ulang secara mandiri untuk latihan tegangan rendah terisolasi. Ia memperlihatkan kalkulasi sigma dan server HTTP lokal; ini bukan salinan keempat program asli, dan fitur Adafruit IO MQTT tersedia sebagai pembahasan pada langkah. SLOPE dan INTERCEPT harus dikalibrasi sebelum angka disebut volt.

// Contoh mandiri Coseru Academy: input analog tegangan rendah terisolasi.
// ESP8266 NodeMCU, ADC A0. Verifikasi rating ADC board.
// Tidak untuk sambungan langsung ke jaringan listrik rumah.
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266WebServer.h>
#include <math.h>

const char* SSID = "NAMA_WIFI";
const char* PASSWORD = "PASSWORD_WIFI";
ESP8266WebServer server(80);
const int ADC_PIN = A0;
const float SLOPE = 1.0f;     // Kalibrasi dengan sumber AC rendah terisolasi
const float INTERCEPT = 0.0f;
const unsigned long WINDOW_MS = 200;
const unsigned long REPORT_MS = 1000;
float rmsTerakhir = 0.0f;
float sigmaTerakhir = 0.0f;
unsigned long reportSebelumnya = 0;

void hitungRMS() {
  unsigned long mulai = millis();
  double jumlah = 0.0;
  double jumlahKuadrat = 0.0;
  unsigned long n = 0;
  while (millis() - mulai < WINDOW_MS) {
    double sampel = analogRead(ADC_PIN);
    jumlah += sampel;
    jumlahKuadrat += sampel * sampel;
    n++;
    yield();
  }
  if (n == 0) return;
  double mean = jumlah / n;
  double varians = jumlahKuadrat / n - mean * mean;
  if (varians < 0.0) varians = 0.0;
  sigmaTerakhir = sqrt(varians);
  rmsTerakhir = fmaxf(0.0f, sigmaTerakhir * SLOPE + INTERCEPT);
}

void kirimNilai() {
  String json = String("{\"sigma_adc\":") + String(sigmaTerakhir, 2) +
                String(",\"rms_estimasi\":") + String(rmsTerakhir, 2) + "}";
  server.send(200, "application/json", json);
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(SSID, PASSWORD);
  unsigned long awal = millis();
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED && millis() - awal < 15000UL) {
    delay(250);
  }
  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
    Serial.println(WiFi.localIP());
  }
  server.on("/", HTTP_GET, kirimNilai);
  server.begin();
}

void loop() {
  server.handleClient();
  if (millis() - reportSebelumnya >= REPORT_MS) {
    reportSebelumnya = millis();
    hitungRMS();
    Serial.print("Sigma ADC: ");
    Serial.print(sigmaTerakhir, 2);
    Serial.print(" | RMS estimasi: ");
    Serial.println(rmsTerakhir, 2);
  }
}

Di sumber tersedia Code snippet #1, ESP8266_ZMPT101B_Base.ino, ESP8266_ZMPT101B_AdafruitIO.ino, dan ESP8266_ZMPT101B_LocalApp.ino. Pelajari berkas asli melalui halaman Hackster. Untuk mencoba grafik mentah, gunakan Serial.println(analogRead(A0)); di dalam loop setelah Serial.begin(115200).

Tag & Komponen Terkait

#ESP8266 #NodeMCU #ZMPT101B #AC Voltage #True RMS #Adafruit IO #MQTT #Arduino IDE #MIT App Inventor #IoT #Sensor Tegangan