Kontrol Instalasi Penerangan Kamar Hotel Dengan PLC (Zelio Smart Relay)

          Sobat bloger yang pernah menginap di hotel tentu tidak asing lagi dengan kondisi lampu penerangan dan peralatan listrik/elektronik seperti Televisi (TV), kulkas, Air Conditioner (AC) dan lainnya yang ada di kamar hotel tersebut, dimana pengendaliannya sudah cukup otomatis. Biasanya dalam sebuah kamar hotel terdapat lampu peneranga umum (Lpu), lampu tidur (Ltdr), lampu kamar mandi (Lkm), stop kontak untuk TV, kulkas dan AC. Cara pengendaliannya biasanya sebagai berikut :

-  Lampu penerangan umum biasanya dapat dikendalikan dari 2 tempat yakni dari tempat ruangan kamar tersebut (I2) dan dari tempat tidur (I3).

- Lampu tidur hanya dapat dikendalikan dari 1 tempat yakni dari tempat tidur tersebut (I4).

- Lampu kamar mandi hanya dapat dikendalikan dari 1 tempat yakni dari tempat kamar mandi tersebut (I5).

- Dan semua lampu penerangan dan peralatan listrik/elektronik (TV, kulkas, AC dll) dapat dikendalikan dari saklar utama (master switch) yang ada di dalam ruangan kamar tersebut (I6).

- Sedangkan dari luar ruangan kamar tersebut semua lampu penerangan dan peralatan listrik/elektronik (TV, kulkas, AC dll) juga dapat dikendalikan dengan Key Card (CC) atau kartu yang digunakan untuk membuka dan menutup pintu kamar hotel tersebut (I1).

          Dalam pembahasan kali penulis tidak membahas atau menggambarkan desain diagram single line dan diagram pengawatan kabel intalasi penerangan kamar hotel tersebut mulai dari tataletak saklar, lampu dan stop kontak hingga jalur kabelnya. Tetapi penulis hanya membahas dan menggambarkan diagram kontrol dan diagram pengawatan PLC saja, dalam hal ini yang digunakan adalah zelio smart relay. Untuk lebih jelasnya sobat bloger dipersilahkan memperhatikan dan mempelajari gambar-gambar yang penulis sajikan berikut ini.

Gambar 1. Diagram ladder zelio smart relay

Gambar 2. Diagram ladder zelio smart relay (lanjutan)

Gambar 3. Diagram pengawatan zelio smart relay

Catatan :

Untuk keperluan praktek pembelajaran dalam mensimulasikan program zelio smart relay untuk instalasi kamar hotel tersebut dapat dibuat trainer, salah satunya seperti gambar berikut ini.

Gambar 4. Trainer pengendalian instalasi penerangan dengan zelio smart relay

Mungkinkah Internet Via Kabel Listrik (Jala-Jala PLN) Dikembangkan Di Indonesia?

Power Line Communication (PLC)

          Power Line Communication adalah teknologi komunikasi yang menggunakan koneksi kabel listrik pada jaringan listrik PLN yang telah ada untuk memberikan pasokan energi listrik, dan disaat yang bersamaan juga dapat digunakan untuk mentransfer data dan transmisi suara. Kecepatan maksimal yang bisa diraih dengan menggunakan teknologi ini kurang lebih hampir mendekati kecepatan koneksi transmisi data dengan menggunakan fiber optic, mulai dari 256 Kbit/s sampai 45 Mbit/s.

Gambar 1

          Jika koneksi internet dengan menggunakan kabel daya jala-jala PLN, maka koneksi internet yang selama ini memakai kabel komunikasi dengan port RJ11 atau RJ45 akan diganti dengan kabel jala-jala langsung dari kabel daya PLN. Hal ini bisa dilakukan karena memanfaatkan medan elektromagnet yang ditimbulkan oleh akitivitas penghantaran arus listrik (Hukum Maxwell). Jadi kita cukup pasang line di rumah aja sudah bisa berselancar di dunia maya.

          Perlu sobat ketahui bahwa aliran arus listrik itu sesungguhnya dapat digunakan untuk menjadi pembawa (carrier) sinyal informasi dan data, karena sinyal dan data itu sendiri dapat dikonversi dari format digital menjadi analog. Kita juga tidak usah takut kesetrum, karena koneksi internet ini system Broadband Over Power Lines (BPL) menggunakan carrier yang bermain pada frekuensi yang rendah pada kabel listrik bertegangan AC. Kalau kita ingin mengakses internet dari colokan listrik begini, kita harus punya “modem” khusus BPL dan ini berbeda dengan modem konvensional yang berbasis koneksi telefon (dial-up) atau lainnya.

          Dengan teknologi jaringan telepon kabel tersebut, kita bebas mengakses Internet tanpa menutup peluang jika ada telepon yang akan masuk. Ini merupakan kelebihan yang nyata dari jaringan telepon melalui kabel listrik yang dimiliki PT Perusahaan Listrik Negara (PLN) yang menghubungan dari rumah yang satu ke rumah yang lain, semula teknologi PLC tersebut kurang ditanggapi karena banyak peminat yang ragu-ragu, takut kesetrum dan merasa belum aman. Namun, kini para pengguna jasa yang diselenggarakan oleh anak perusahaan PLN, yakni PT Indonesia Comnets Plus (Icon+) dapat dinikmati benar kemudahan yang tersedia, namun sayang yang dapat menikmati baru sebatas keluarga besar PT PLN, itupun yang tinggal di pulau Jawa dan Bali.

Gambar 2

Skematik Internet Via Kabel Listrik AC

          Secara teoritis kabel listik memang bisa digunakan untuk membawa “paket data” seperti halnya kabel telepon dan kaber fiber optic yang lazim digunakan untuk koneksi internet. dan pengaplikasiannya untuk koneksi internet disebut Broadband Over Power Lines (BPL). Koneksi internet system BPL ini menggunakan carrier yang bermain pada frekuensi yang rendah pada kabel listrik bertegangan AC. Kalau dianalogikan, ibaratnya di dalam kabel listrik yang bertegangan AC, yang bisa membuat kita kesetrum itu bisa disusupin paket data dan bahkan suara dalam gelombang listrik arus bolak balik (AC) yang frekuensinya lebih rendah dibandingkan dengan frekuensi gelombang listrik AC-nya sendiri. Jadi dalam satu kabel seolah-olah ada dua kabel yang berbeda, satu untuk menghantarkan arus listrik AC (ada setrumnya) dan satu lagi untuk koneksi internet.

Pengiriman Data Melalui Listrik Arus Bolak-Balik (AC)

          Secara prinsip, pengiriman data melalui kabel listrik AC ini dilakukan dengan menumpangkan sinyal komunikasi yang berisi data di bawah frekuensi aliran listrik. Proses penumpangan sinyal data ini membutuhkan frekuensi gelombang skala rendah, 1-50 Hz. Data mengalir melalui kabel fiber optik tegangan tinggi. Kemudian di awal proses, sinyal sinyal data tadi masuk ke ISP (milik Icon+). Dari sini, data mulai ditumpangkan ke dalam aliran listrik tegangan menengah, lalu dibagi dalam dua jalur: via kabel fiber optik dan kabel tegangan tinggi. Data yang menumpang tadi terlebih dahulu masuk ke dalam gardu distribusi listrik, untuk mengubah tegangan listriknya dari tegangan menengah ke tegangan rendah.

          Dengan teknologi PLC, sinyal-sinyal telekomunikasi (data, gambar dan voice) dapat ditumpangkan atau diinjeksikan kejaringan listrik tegangan rendah dengan frekuensi 1-30 HZ) dari jaringan data eksternal. Analoginya, arus listrik mengalir seperti air laut yang menghasilkan gelombang dan buih. Gelombang adalah arusnya, sedangkan buih berupa noisenya. Noise inilah yang dimanfaatkan oleh Teknologi PLC untuk menghantarkan sinyal suara dan data.

Aplikasi Teknologi PLC

          Komponen sistem tenaga listrik dibagi dalam 3 bagian utama, yaitu pembangkitan, transmisi dan distribusi. Adanya kendala ekonomis, maka dalam proses penyalurannya dilakukan transformasi tegangan oleh transformator, sehingga pada masing-masing bagian memiliki level tegangan yang berbeda-beda, sehingga secara umum sistem tenaga listrik dibagi menjadi 4 bagian.

          Pada proses pendistribusian listrik ke titik-titik pelanggan, agar besarnya tegangan sesuai standar peralatan pelanggan (220 V), maka melalui trafo distribusi tegangan 12 kV diturunkan menjadi 380 V. Jaringan dengan tegangan 20 kV/380 V inilah yang disebut jaringan tegangan rendah. Trafo Distribusi di Indonesia biasanya diletakkan tergantung pada tiang-tiang listrik. Jelaslah bahwa titik injeksi penumpangan atau penitipan sinyal-singal telekomunikasi diinjeksikan ke jaringan listrik dari jaringan data eksternal, seperti kabel tembaga koaksial, kabel optik fiber, atau bahkan jaringan satelit adalah pada Trafo Distribusi.

          Sistem PLC cukup menarik untuk digunakan, oleh karena membutuhkan koneksi ke intrastruktur jaringan Internet yang lebih sedikit, dimana koneksi dilakukan dengan memanfaatkan infrastruktruk jaringan listrik yang telah ada. Seperti yang ditampilkan pada gambar berikut ini. Untuk koneksi ke jaringan Internet hanya perlu dari router PLC utama ke Internet (ISP) ini dapat dilakukan baik menggunakan wireless ataupun menggunakan leased line (saluran kontrak). Dari tiap rumah ke router PLC tersebut dapat digunakan modem PLC. Apabila router PLC di atas dioperasikan oleh perusahaan penyedia jaringan listrik (misal di gardu-gardu listrik sekitar perumahan), maka ini dapat merubah perusahaan jaringan listrik juga menjadi penyedia jasa akses Internet.

Gambar 3

          Dengan menggunakan teknologi PLC ini tidak saja akses Internet, tapi juga dapat digunakan sebagai perangkat komunikasi suara (VoIP), transmisi video (video on demand) ataupun lainnya. Kecepatan data transfer yang bisa dicapai maksimal sekarang adalah sekitar 4,5 Mbps berarti sekitar 70 kali lebih cepat dari ISDN. Sehingga memungkinkan layanan yang menggabungkan penyediaan listrik, dan penyedia jasa komunikasi. Maka tak mengherankan para penyedia jasa akses Internet melalui jaringan listrik ini adalah perusahaan penyedia layanan listrik.

          Ide menggabungkan sinyal-sinyal komunikasi dan listrik pada suatu jalur transpotasi tunggal merupakan suatu harapan nyata. Prosedur aplikasi Teknologi PLC dibagi dalam dua zona: prosedur yang diperuntukkan untuk sisi luar gedung (outdoor) dan prosedur sisi dalam gedung (indoor). Dalam zona outdoor, infrastruktur telekomunikasi konvensional digunakan untuk menghubungkan stasiun jaringan lokal dengan jaringan listrik atau suatu backbone internet khusus. Bergantung pada jarak dan kondisi lokal, koneksi dimungkinkan oleh saluran kabel tembaga ataupun fiber optic. Stasiun jaringan lokal menggabungkan data dan sinyal data pada grid listrik dan mengirimkannya sebagai data stream ke setiap soket yang terhubung di rumah tangga, yaitu ke ujung user via jaringan tegangan rendah. Komponen sistem dijelaskan pada gambar 4 di bawah ini.

Gambar 4

          Titik akses outdoor atau Outdoor Access Point (OAP), melanjutkan data stream yang masuk ke jaringan indoor, dan suatu master indoor dalam kontrol rumah tangga dan mengkoordinasikan semua sinyal data yang ditransmitkan. Adapter-adapter menengah memisahkan data dan daya pada soket dan melanjutkan data ke aplikasi perorangan. Teknologi powerline membawa data stream dan sinyal suara ke soket dalam suatu bangunan via jaringan tegangan rendah. Outdoor Master (OM) beraksi sebagai administrator untuk sistem outdoor dan sebagai gatway yang menghubungkan sistem PLC dengan jaringan backbone. OAP menghubungkan sistem outdoor dan sistem indoor. Sisi luar, menunjukkan fungsi dari adapter (slave) sedangkan sisi dalamnya bekerja sebagai master dan bertanggungjawab untuk administrator sistem indoor.

          Adapter (gambar 5) indoor menyediakan interface antara jaringan data internal seperti PC, printer dan telepon pada satu sisi, dan jaringan backbone untuk internet, telepon dan aplikasi sejenis pada sisi lainnya. Adapter yang memiliki komunikasi pada frekuensi sistem outdoor juga tersedia untuk koneksi ke sistem indoor. Adapter dilengkapi dengan interface standar (Ethernet, USB, analog A/B interface telepon), yang dihubungkan antara soket dan terminal, sedangkan repeater untuk menguatkan sinyal melalui jarak yang lebih panjang.

Gambar 5

          Unit-unit outdoor (master, titik akses dan repeater) dihubungkan dengan semua fasa menggunakan kabel tetap. Sinyal PLC dipisahkan antara dua dari tiga fasa. Sebagai hasilnya, pensinyalan dapat menjadi lebih optimal, ini suatu pilihan yang tidak diberikan oleh adapter. Dalam hal ini secara langsung dapat dihubungkan ke soket via suatu kabel listrik konvensional, dengan menghubungkan sinyal antara konduktor fasa dan netral. Konsep ini, ternyata sama dengan konsep pendistribusian tenaga listrik ke rumah tangga, dimana besarnya beban (daya) pada ketiga fasanya selalu diupayakan seimbang.

Gambar 6

Kendala Aplikasi Sistem PLC

          Mengalirnya listrik pada suatu penghantar dapat menyebabkan terjadinya drop tegangan (Voltage Drop) pada penghantar tersebut, sehingga menyebabkan ketidakstabilan tegangan atau selalu berfluktuasi. Juga tingkah laku fisik dari jaringan berubah setiap adanya peralatan yang dimatikan dan dinyalakan (On/Off). Kondisi ini jauh berbeda dengan jalur telekomunikasi, yang dapat kita katakan wajib memiliki kestabilan, sehingga kondisi sperti tersebut dapat mengganggu lalu lintas suara dan data memiliki sedikit kemungkinan untuk terjadi kegagalan.
          Kabel listrik juga merupakan sistem terbuka (open network) dimana jaringan listrik merupakan suatu antenna sehingga sinyal bisa keluar yang dapat menimbulkan ElectoMagnetic Interference (EMI) yang dapat mengganggu sistem komunikasi dan juga terbuka dari luar, dimana sinyal/noise dari luar bisa masuk dan sistemnya mudah terganggu. Selain kedua kendala tersebut masih terdapat kendala-kendala lain dari PLC, yaitu sebagai berikut:

1.      Noise

          Setiap jaringan listrik menerima sinyal listrik yang diradiasikan oleh alat-alat pada jaringan tersebut dan diemisikan oleh sumber-sumber lainnya. Karena itu mengapa setiap jaringan listrik dapat dikarakterisasikan oleh suatu yang kita sebut noise. Noise pada saluran daya sebagian besar disebabkan oleh peralatan listrik yang terhubung ke saluran, seperti proses switching penyuplai-penyuplai daya.

          Kualitas kirim suara dan data dipengaruhi oleh bandwidth, frekuensi yang digunakan, dan rasio sinyal-noise atau signal to noise ratio (SNR). Bandwidth tinggi dicapai dengan menggunakan kisaran frekuensi yang tinggi atau dengan menaikkan tingkat SNR. Untuk menaikkan tingkat SNR, dibutuhkan injeksi sinyal yang lebih tinggi.

2.      Distorsi

          Permasalahan lain yang harus diatur pada jaringan listrik adalah distorsi (penyimpangan). Dimana distorsi ini dapat muncul selama durasi waktu milidetik sampai beberapa menit. Distorsi tidak hanya disebabkan oleh peralatan listrik sepertsi mesin bor, oven microwave, blender dsb, tetapi juga disebabkan oleh lampu-lampu yang di-on/off-kan.

3.      Atenuasi

          Salah satu problem utama dari system PLC adalah atenuasi (peredaman) sinyal yang sangat tinggi, terutama jika frekuensi kerjanya diatas kisaran puluhan Hertz. Adanya Atenuasi akan menyebabkan menurunkan tingkat sinyal pada suatu jarak tertentu.

4.      Disturbansi

          Kejangglan sistem PLC lainnya adalah sering terjadi berbagai macam disturbansi dari jaringan. Jaringan tegangan rendah tidak dapat membangun transmisi data dan ada beberapa kerugian untuk pemakaian dalam telekomunikasi. Karena itu jaringan PLC kelihatan menjadi lebih terganggu dari pada jaringan komunikasi kawat lainnya. Karena aturan regulasi yang ketat untuk radiasi elektromagnetik dari jaringan PLC terhadap lingkungan, sistem PLC harus bekerja dengan PLC sebagai teknologi yang memanfaatkan saluran listrik untuk menumpangkan sinyal suara dan data, tentunya dihadapkan kendala-kendala yang cukup rumit. Hal ini disebabkan berbagai kenyataan bahwa PLC mengambil tempat secara langsung pada jaringan dimana kebanyakan dari peralatan listrik rumah tangga dioperasikan, akibatnya level noise pada jaringan akan menjadi tinggi. Level noise bergantung pada sejumlah keadaan, seperti alam dan sumber-sumber buatan dari radiasi elektromagnetik, struktur fisik dan parameter jaringan. Beberapa kendala aplikasi yang terkait dengan jaringan listrik adalah noise, distorsi, disturbansi dan atenuasi, tentunya hal ini akan mempengaruhi kualitas dari pengiriman suara dan data, sehingga diperlukan suatu metode modulasi yang mampu memberikan solusi pemecahannya. daya sinyal yang sangat rendah. Hal itu membuat sistem PLC lebih sensitif terhadap disturbansi dan sistem transmisi PLC harus menghadapi problem ini. Sampai kini SNR cukup untuk menghindari disturbansi dalam jaringan, namun tidak ada pemakaian metode khusus untuk melawan disturbansi.

5.      Metode Modulasi

          Secara konseptual sistem transmisi PLC cukup sederhana, yaitu dengan cara “menitipkan” sinyal data telekomunikasi pada noise yang ada pada energi listrik. Namun, secara teknis untuk menumpangkan sinyal data diperlukan frekuensi rendah dengan kisaran 1-50 Hz dan membutuhkan kondisi tegangan listrik yang stabil. Disisi lain, kualitas kirim suara dan data dipengaruhi oleh bandwidth, frekuensi yang digunakan, dan SNR. Bandwidth tinggi dicapai dengan menggunakan kisaran frekuensi yang tinggi atau dengan menaikkan level SNR. Untuk menaikkan level SNR, dibutuhkan injeksi sinyal yang lebih tinggi. Sementara standar frekuensi yang dialokasikan untuk PLC berada sekitar 1-50 hz.

         PLC harus bekerja dengan daya sinyal/frekuensi yang rendah. Karena pada frekuensi tinggi bisa terjadi radiasi dari kabel listrik yang dapat mengganggu frekuensi lainnya. Ketentuan ini berlawanan dengan kebutuhan SNR yang tinggi karena beragam gangguan bisa muncul. Proses mencapai nilai SNR yang bagus dihadapkan kendala munculnya efek radiasi oleh kabel listrik. Padahal nilai SNR yang dibutuhkan harus mampu mengatasi noise background yang mungkin muncul.

       Masalah tersebut dapat diatasi dengan cara menggunakan dua buah metode modulasi. Yang pertama adalah Teknik Modulasi CDM (Code Division Multiplexing) atau Spread Spectrum. Dalam menggunakan metode ini, sinyal informasi dapat tersebar dalam kisaran frekuensi yang lebar. Tingkat sinyal informasi dibuat sangat rendah dengan harapan tidak akan terganggu tingkat noise yang sangat tinggi di PLC.

Kedua, dengan menggunakan Teknik Modulasi OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiflexing). Metode modulasi ini dipergunakan banyak vendor karena dinilai cukup stabil. Efisiensi modulasinya dapat mencapai 5 bit per hertz yang lebih tinggi dari metode modulasi lainnya. 

          Jadi kesimpulannya sangat mungkin internet via kabel jala-jala listrik PLN atau power line comunication (PLC) dikembangkan di Indonesia, khususnya daerah-daerah yang sudah terdapat jaringan listrik PLN. Namun semuanya tergantung dari kebijakan pemerintah, dalam hal ini Kementrian BUMN yang menanungi dua perusahaan negara PT. PLN dan PT. TELKOM, karena pengembangan teknologi PLC ini memerlukan sinergitas antara kedua perusahan tersebut.