Proposal_skripsi_jos.docx

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Berdasarkan data statistik PT. PLN (Persero), total pemakaian listrik

nasional di Indonesia terjadi peningkatan sepanjang tahun 2014 dan 2015 yang mencapai 0.18%. Pada tahun 2014, pemakaian listik nasional sebesar 33.321,15 MW dan meningkatan di tahun 2015 sebesar 33.381,08 MW yang terbagi pada sektor industri 31,59%, rumah tangga 43,72%, bisnis 18,28%, dan lainnya 6.46%. Penjualan listrik untuk kelompok pelanggan yaitu rumah tangga, bisnis dan lainnya mengalami peningkatan masing-masing sebesar 5,47%, 1,92% dan 6,35%(Statistik PLN, 2015). Panel surya adalah salah satu energi alternatif ramah lingkungan, dan bersifat terbarukan yang dapat diinovasi untuk mengatasi peningkatan konsumsi listrik nasional. Akan tetapi memiliki kelemahan yaitu proses penyerapan energi terjadi hanya pada saat siang hari. Sistem Off-gridadalah sistem kombinasi energi surya dengan listrik dari PLN yang dapat menutupi kelemahan tersebut terutama jika dimanfaatkan untuk keperluan rumah tangga.Penerapan penggunaan sel surya sebagian besar masih manual dan analog, maka dari itu perlu adanya inovasi agar dapat bekerja secara otomatis (Supriadi, 2016). Penelitian

mengenai

panel

surya

sebagai

enegi

alternatif

telah

dilakukan.Perancangan rooftop off grid solar panel pada rumah tinggal sebagai alternatif sumber energi listrik (Hakim, 2017).Rancang bangun dan optimasi panel surya berpenjejak dengan logika fuzzy takagi-sugeno berbasis arduino (Putri dkk, 2014).Pemantauan parameter panel surya berbasis arduino secara real time (Fachri, 2015).Perencanaan pembangkit listrik tenaga surya di atap gedung Harry Hartanto Universitas Trisakti (Ramadhan dkk, 2016). Kombinasi jaringan listrik pln dengan Solar Home System (SHS) 100 wp menggunakan modul relay (Supriyadi, 2016). Pada penelitian tugas akhir ini akanmembuat prototapealat kendali sumber tegangan yang dapat bekerja secara otomatis dengan menggunakan sensor cahaya

1

2

(LDR) dan sensor tegangan berbasis arduino yang dapat diterapkan pada sistem sel surya.

1.2

Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1.

Bagaimana merancang alat kendali tegangan sumber beban dengan jaringan listrik PLN otomatis menggunakan sistem kendali relay bebasis Arduino?

2.

Berapa nilai cahaya matahari yang terbaca oleh lux dan tegangan sensor cahaya pada saat sore hari.

3.

Berapa lama waktu pengisian baterai dari kondisi kosong sampai penuh?

1.3

Tujuan Tujuan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1.

Dapat merancang alat kendali sumber tegangan dengan jaringan listrik PLN dan sel surya berbasis arduino.

2.

Mengetahui seberapa besar nilai lux cahaya matahari dan sensor cahaya saat pengalihan sumber tegangan.

3.

Mengetahui penggunaan baterai dari penuh hingga kosong dengan beban lampu HE 14watt 3 buah, 10 watt 3 buah dan 7 watt (total 79 watt) .

1.4

Manfaat Manfaat dari penelitian ini adalah memberikan gambaran mengenai

prototapealat kendali sumber beban dengan listrik PLN dan sel surya menggunakan sensor tegangan dan sensor cahaya berbasis arduino uno.

3

1.5

Batasan Masalah

1.

Rangkaian yang digunakan adalah rangkaian program digital arduino (IDE Arduino).

2.

Beban yang digunakan adalah beban bertenggangan AC (lampu 14 watt 3 buah, 10 watt 3 buah dan 7 watt).

3.

Mengguankan cas baterai dengan sumber PLN untuk mengisi baterai.

4.

Waktu pengambilan data lux meter dilalukan sore hari.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Energi Listrik. Energi listrik adalah kemampuan untuk melakukan atau menghasilkan usaha listrik (kemampuan yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik yang lain).(Arif Alfatah & Muji Lestari,2009).

2.2 Relay Relay merupakan komponen elektronika yang memiliki fungsi yang hampir sama dengan saklar/switch, komponen ini bekerja sebagai saklar mekanik yang digerakkan oleh energi listrik. Relay menggunakan gaya elektromagnetik untuk membuka atau menutup kontak. Relay digunakan untuk menggerakkan arus atau tegangan yang besar dengan memakai arus atau tegangan yang kecil.

Gambar 2.1relay. (Sumber: Kurniawan dkk, 2013)

2.3 Baterai Baterai adalah salah satu komponen yang dapat menyimpan lilstrik,Komponen ini sangat penting sebelum dimanfaatkan oleh beban.Beban yang digunakan pada umumnya arus searah (DC) dan juga dapat menggunakan beban tegangan bolakbalik (AC).Baterai disebut elemen primer dan sekunder.Hal tersebut dikarenakan energi listrik yang dari luar baterai dirubah menjadi energi listrik yang berada didalam baterai.

4

5

Gambar 2.2 Aki (Accumulator). Sumber: Supriyadi(2016).

2.4 Inverter Inverter merupakan komponen yang berfungsi sebagai pengubah arus listrik searah (DC) dari aki menjadi arus listrik bolak-balik (AC). Input Inverter secara umum terdapat 12 V dan 24 V.

Gambar 2.3Inverter Sumber: Sadad (2011)

6

2.5 Sensor Cahaya (LDR) Sensor cahaya adalah alat yang digunakan untuk mengubah besaran cahaya menjadi besaran listik.Salah satu jenis sensor cahaya yaitu LDR, sensor LDR (Light Dependent Resistor) merupakan suatu elementyang konduktivitasnya berubah-ubah tergantung dari intensitas cahaya yang diterima permukaan element tersebut.(Wiryadinata dkk, 2014).

Gambar 2.4Sensor Cahaya. (Sumber:Wiryadinata, 2012).

2.6 Sensor Tegangan Sensor tegangan menggunakan transformator tegangan sebagai penurun tegangan dari 220 ke 5 Volt AC kemudian disearahkan menggunakan jembatan diode untuk mengubah tegangan AC ke tegangan DC, kemudian di filter menggunakan kapasitor setelah itu masuk kerangkaian pembagi tegangan untuk menurunkan tegangan, tegangan yang dihasilkan tidak lebih dari 5 Volt DC sebagai inputan keArduino.

Gambar 2.5 Sensor tegangan. (sumber :Fitriandi dkk, 2016)

7

2.7 Arduino UNO Arduino

uno

adalah

sebuah

rangkaian

yang

dikembangkan

dari

mikrokontroller berbasis ATmega328.Arduino uno memiliki 14 kaki digital input / output, dimana 6 kaki digital diantaranya dapat digunakan sebagai sinyal PWM (Pulse Width Modulation). Sinyal PWM berfungsi untuk mengatur kecepatan perputaran motor.Arduino uno memiliki 6 kaki analog input, kristal osilator dengan kecepatan jam 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah konektor listrik, sebuah kaki header dari ICSP, dan sebuah tombol reset yang berfungsi untuk mengulang program. Kelebihan Arduino diantaranya adalah tidak perlu perangkat chip programmer karena didalamnya sudah ada bootloader yang akan menangani upload program dari komputer, Arduino sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna laptop yang tidak memiliki port serial/RS323 bisa menggunakannya. Bahasa pemrograman relatif mudah karena software Arduino dilengkapi dengan kumpulan library yang cukup lengkap, dan Arduinomemiliki modul siap pakai (shield) yang bisa ditancapkan pada board Arduino Misalnya shield GPS, Ethernet, SD Card, dll. (Silvia dkk, 2014)

Gambar 2.6Arduino uno. (sumber : Septiani, 2015)

Berikut beberapa spesifikasi dari Board Arduino uno. Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino uno No. Kategori

Keterangan

1

Atmega328

Mikrokontroler

8

2

Tegangan opersari

5 volt

3

Tegangan input

7-12volt

4

Batas tegangan input

6-20 Volt

5

Digital I/O Pin

14(6 pin PWM)

6

Analog Input Pins

8

7

Arus DC tiap pin I/O

40 mA

8

Arus DC untuk pin 3.3

50 mA

9

Memori Flash

32 KB

10

SRAM

2KB

11

EEPROM

1KB

12

Clock speed

16 MHz

Sumber: Datasheet Arduino uno

Tabel 2.1 merupakan spesifikasi Arduino uno, karakteristik ataupunspesifikasi dari Arduino yang digunakan perlu untuk diketahui sebelumdiaplikasikan, karena Arduino dapat bekerja jika dioperasikan sesuai dengan prosedur atau standar yang telah ditetapkan oleh pabrik pembuat.

2.8 Program Arduino Pemrograman ini juga disebut dengan IDE, atau Integrated Development Environment, dengan kelebihan diantaranya mudah dalam penggunaan IDE-nya karena kesederhanaannya, selain itu pemrograman Arduino menggunakan kabel yang terhubung dengan port USB, karena banyak computer yang sekarang ini tidak memiliki port serial, berbeda halnya dengan sistem minimum lainnya yang membutuhkan downloader tersendiri untuk memasukkan program ke dalam mikro

9

Gambar 2.7 Tampilan Software Arduino IDE. (Sumber: Dokumen pribadi, 2017).

Gambar 2.15 merupakan tampilan dari software Arduino dan terdapat struktur program arduino.Bagian strukutur program Arduino ini meliputi kerangka program, sintaks program, kontrol aliran program, dan operator. a)

Kerangka Program Kerangka program Arduino sangat sederhana, yaitu terdiri atas dua blok.

Blok yang pertama adalah void setup()yang berisi kode program yang hanyadijalankan sekali sesaat setelah Arduino dihidupkan atau di-reset, dan blok kedua adalah void loop()yang berisi kode program yang dijalankan terus menerus yang merupakan tempat untuk program utama. b)

Sintaks Program Blok void setup(), void loop()maupun functionharus diberi tanda kurung

kurawal buka “{“ sebagai tanda awal program di blok itu dan kurung kurawal tutup “}” sebagai tanda akhir program. Tanda kurung kurawal tersebut juga digunakan pada blok kontrol program, seperti if, if-else, for-loop, while-loop, dan do-whileloop.Untuk menandai akhir sebuah baris kode program digunakan tanda titik koma “;”. Kurangnya tanda kurung kurawal buka dan kurawal tutup ataupun

10

titik koma akan menyebabkan compile error. Berikut ini adalah fungsi Arduino IDE. Tabel 2.2 Fungsi IDE Arduino No

Tombol

Nama

Fungsi Menguji apakah ada kesalahan pada program atau sketch. Apabila sketch

1

Verify

sudah benar,maka akan dikompilasi. Kompilasi adalah proses mengubah kode program dalam kode mesin. Mengirimkan kode mesin hasil

2

Upload

kompilasi ke board Arduino. Membuat sketch atau lembar kerja

3

New

halaman baru. Berfungsi untuk membuka halaman

4

Open

kerja yang sudah ada. Berfungsi untuk menyimpan

5

6

Save

halaman kerja (sketch).

Serial

Menampilkan data yang dikirm dan

Monitor

diterima melalui komunikasi serial.

Sumber: DataSheet Arduino Uno c)

Kontrol Aliran Program Kontrol aliran program ini meliputi instruksi-instruksi yang digunakan untuk

membuat percabangan dan perulangan. Instruksi percabangan diantaranya adalah if, if-else, switch-case, break, continue, return, dan goto.Sedangkan instruksi perulangan diantaranya adalah for-loop, while-loop, do-while-loop. Instruksi ifdan if-elseakan menguji apakah kondisi tersebut dipenuhi atau tidak. Jika tidak dipenuhi maka instruksi berikutnya akan dilompati, tetapi jika dipenuhi maka instruksi tersebut akan dijalankan. Instruksi returndigunakan untuk menghentikan proses sebuah blokFunctiondan kembali ke program utamanya, sambil membawa hasil proses apabila blok Functiontersebut menghasilkan data. Instruksi gotosama seperti instruksi breakyaitu digunakan untuk melompat keluar dari perulangan,

11

hanya bedanya lokasi lompatan gotobisa diatur dengan cara menempatkan labelnya pada lokasi yang diinginkan (Wisesa, 2014).

2.9 Liquid Crystal Display (LCD) LCD (liquid Crystal Display) merupakan suatu perangkat elektronika yang telah terkonfigurasi dengan kristal cair dalam gelas plastik atau kaca sehingga mampu memberikan tampilan berupa titik, garis, simbol, huruf, angka ataupun gambar. LCD terbagi menjadi dua macam berdasarkan bentuk tampilannya, yaitu Text-LCD dan Grapic-LCD. Berupa huruf atau angka, sedangkan bentuk tampilan pada Graphic- LCD berupa titik, garis dan gambar Dalam LCD setiap karakter ditampilkan dalam matriks 5x7 pixel.

Gambar 2.8LCD 2x16 (Sumber : Fitriandi dkk, 2016)

BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN

3.1

Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Teknik Energi Terbarukan Jurusan

Teknik Politeknik Negeri Jember.Waktu pelaksanaan penelitian ini di mulai bulan September 2017 sampai Desember 2017.

3.2

Alat dan Bahan Peralatan dan bahan yang di perlukan dalam perancangan ini adalah

sebagaiberikut: 1.

Alat yang digunakan sebagai berikut Solarimeter, voltmeter, Tang ampere, Obeng(+/-), Tangkombinasi, Tang potong, Soder Timah, Sedot timah, Multi meter, Stopwacth, KWh meter.

2.

Bahan yang digunakan sebagai berikut a. Arduino uno b. Lux meter c. Charger baterai d. Baterai YUASA 12 VOLT 12 Ah 3 buah. e. InverterSUOER DC 12V to AC 220V 500W f. Kabel NYA 1,5 mm g. Terminal kabel h. Lampu 14 watt 3 buah, 10 watt 3 buah, dan 7 watt (total beban 79 watt)

12

13

3.3

Metode Penelitian Kegiatan penelitian ini dapat dilihat pada diagram alir sebagai berikut:

Mulai

Studi Literatur

Perancangan Alat dan Pemograman Arduino

Error

Pembuatan Sistem Kendali sumber tegangan

Pengujian

Tidak

Berhasil Analisis Data dan Pembahasan

Selesai Gambar 3.1 Diagram Alir Kegiatan Penelitian.

14

3.4

Perancangan Alat Perancangan alat sitem pengendali jaringan listrik PLN dengan jaringan

listrik INVERTER adalah sebagai berikut.

PLN Sensor LDR Lux Meter

Arduino

AKI

Relay

Voltmeter Amperemeter

Modul Relay

Inverter

Beban

Sensor Tegangan

Gambar 3.2 Skema Perancangan Alat Sistem Kendali Jaringan Listrik PLNdengan Inverter Skema diatas merupakan instalalasi keseluran dari kegiatan penelitian ini.Dalam perancangan alat ini hanya merancang sistem kendali kendali sumber tegangan berbasis Arduino serta pemanfaatan sensor cahaya (LDR) sebagai pengaktifan beban.Fungsi dari sistem kendali ini sebagai kontrol otomatis untuk pengalihan sumber listrik dari inverter ke beban atau sebaliknya dari jaringan listrik PLN ke beban.Pengukuran iradiasi cahaya matahari dilakuan sebelum dan sesudah sensor cahaya memberi sinyal ke arduino uno. Arduino pada alat ini berfungsi sebagai otak dari system yang nantinya akan memberi perintah ke modul relay. Arduino juga terhubung dengan sensor cahaya (LDR) dan sensor tegangan, fungsi dari sensor cahaya (LDR) ini sebagai pemicu beban pada malam hari ketika sensor cahaya tidak terkena cahaya dan memberi sinyal kepada arduino kemudian arduino memberi perintah kepada modul relay

15

untuk pengaktifan jaringan listrik dari inverter sebagai sumber beban. Dalam sistem ini sensor tegangan bertugas sebagai indikator adanya tegangan pada keluaran inverter kemudian sensor tegangan memberikan sinyal ke arduino uno dan memberi waktu tunda 5 detik untuk suplay tegangan dari inverter ke beban melalui relay. Inveter berfungsi untuk merubah tegangan DC menjadi tegangan AC yang kemudian disalurkan kebeban melewati modul relay. Penggunaan energi listrik dari inverter ini berdampak pada menurunya kapasitas baterai yang dapat diamati dengan menurunnya tegangan baterai. Maka pada saat energi baterai menurun hingga tegangan minimal kerja inverter dan inverter tidak mengeluarkan tegangan , sensor tegangan mengirim sinyal ke Arduino yang kemudian memberi perintah ke modul relay untuk pengalihan sumber energi listrik yaitu dari jaringan listrik inverter ke jaringan listrik PLN. Dalam sistem kendali sumber tegangan ini terdapat dua pilihan kondisi yaitu manual dan otomatis. Dalam kondisi manual pengguna dapat memilih jaringan listrik dari inverteratau listrik dari PLN yangakan digunakan beban. Pengaktifan kondisi manual ke otomatis pengguna dapat menekan tombol On yang terdapat pada sistem kendali tegangan kemudian sistem jaringan listrik inverter dan listrik PLN dapat menyuplai listrik untuk beban secara otomatis.

3.4.1 Perancangan Diagram Wiring Sensor Pada Arduino Pemograman arduino dilakukan untuk membuat fungsi arduino sebagai pengolah data dan pemberi perintah ke modul relay. Arduino juga terpasang sensor cahaya (LDR) dan sensor tegangan.Fungsi dari sensor cahaya adalah untuk pengaktifan sumber energi listrik dari jaringan inverter ketika malam hari pada saat sensor tidak terkena cahaya. Kemudian fungsi dari sensor tegangan adalah untuk mendeteksi tegangan output inverter, ketika sensor tegangan tidak membaca adanya tegangan keluar dari inverter maka sensor tegangan akan memberikan sinyal ke arduino kemudian arduino

memberi perintah pada relay untuk

mengalihkan sumber energi listrik dari inverter ke jaringan PLN dengan delay selama 5 detik.

16

4

2 5

3

1

Gambar 3.3 Diagram wiring sensor tegangan dan sensor cahaya(software proteus) Keterangan: 1. Arduino uno. 2. Sensor tegangan. 3. Sensor Cahaya. 4. LCD 2x16. 5. Modul Relay. Berdasarkan gambar 3.3 diatas terdapat 5 blok komponen dengan masing masing fungsi sebagai berikut : 1. Blok 1 adalah arduino uno yang berfungsi sebagai pengolah data dari sensor untuk memberi perintah ke relay dan memberi informasi jaringan yang digunakan melalui LCD.. 2. Blok 2 adalah sensor tegangan yang berfungsi sebagai pembaca tegangan output dari inverter, ketika inverter mengeluarkan tegangan maka sensor

17

tegangan akan mengirim sinyal ke arduino kemudian arduino akan memberi perintah ke relay dengan delay selama 5 detik. 3. Blok 3 adalah sensor cahaya berfungsi sebagai pemberi sinyal ke arduino uno ketika hari sudah gelap untuk pengalihan sumber daya dari PLN ke INVERTER. 4. Blok

4 adalah LCD 16x2 yang berfungsi sebagai display untuk

memberikan informasi jaringan listrik yang digunakan. 5. Blok 5 adalah modul relay yang berfungsi sebagai penerima perintah atau saklar dari arduino untuk pengalihan jaringan listrik inverter dan jaringan PLN. 3.4.2 Pemograman Arduino UNO Pemograman arduino menggunakan software yang bernama arduinoIDE.

Gambar 3.4 Program Arduino uno Gamber 3.4

merupakanlibrary dari arduino, dimana berisi tahap

pemrograman dan kalibrasi sensor tegangan. Tujuan dari kalibrasi ini adalah untuk menyamakan tegangan dari tegangan keluaran inverter dengan tegangan yang terbaca oleh sensor.

18

Gambar 3.5 Program arduino. Gambar 3.5merupakan kalibrasi dan pengenalan dari sensor cahaya dengan tujuan menentukan intensitas cahaya yang dapat terbaca oleh sensor ketika masuk waktu petang. Library tersebut juga berisi program untuk display LCD.

Gambar 3.6 Program Arduino.

19

Gambar 3.6 berisis tentang program dari sensor tegangan. Sensor tegangan pada program tersebut di sett tegangan 220 dengan kondisi 1 dan jika kurang dari 110 maka akan berada pada kondisi 0. 3.4.3 Perancangan Diagram Wiring Modul Relay. Modul ini bekerja ketika mendapat perintah dari arduino, modul ini terhubung dengan jaringan listrik INVERTER dan jaringan listrik PLN yang akan digunakan beban. Modul ini dapat bekerja otomatis atau manual sesuai perintah pengguna. AC

Inverter 2

1 Beban

3

Gambar 3.7 Diagram wiring modul relay. Keterangan :

1. Saklar keadaan otomatis atau manual. 2. Saklar pengalih manual sumber tegangan. 3. Saklar on inverter.

Beban

20

3.5

Pengujian Alat Pengujian alat ini dilakukan untuk menguji kinerja rangkaian atau alat

yangtelah dibuat.Pengujian ini berfungsi sebagai tolak ukur apakah alat tersebut berjalan dengan baik atau tidak.

3.5.1 Pengujian Arduino UNO Pengujian Arduino UNO dilakukan dengan cara disuplai tegangan dariaki yang telah dipasang regulator 5VDC. Arduino kemudian di uji dengan memberikan tegangan 220 volt, kemudian sensor tegangan akan memberikan sinyal ke arudino selanjutnya arduino memberi perintah ke relay untuk pengalihan sumber tegangan dari PLN ke inverter dengan delay yang telah ditentukan. Pada saat pengujian sensor tegangan dan program bekerja sesui dengan yang di inginkan

maka sensor tegangan bekerja dengan baik. Kemudian pengujian

dilanjutkan dengan memberi sinar pada sensor cahaya. Saat sensor cahaya diberi sinar dan lcd menampilkan kata PLN dan sensor cahaya tidak diberi sinar dan lcd menampilkan kata sel surya dan relay mengalihkan sumber tegangan dari PLN ke Inverter maka sensor cahaya bekerja dengan baik.

3.5.2 Pengujian Sistem Kendali Sumber Tegangan Pengujian ini dilakukan dengan menggabungkan semua rangkaian menjadisatu.Rangkaian tersebut dirangkai pada jaringan listrik PLN dan Inverter.Tujuan melakukan pengujian ini untuk mengetahui kinerja sistem Kendali sumber tegangan, apakah bekerja sesuai perencanaan atau tidak.Dalam pengujian arduinodiharapkan bekerja sesuai dengan tegangan yang telah di tentukansebelumnya. Jika arduinobekerja dengan baik atau sesuai dengan data yang diterima oleh sensor yang telah di tentukandan modul relay dapat merespon sesuai dengan perencanaan maka keseluruhan sistem bekerja dengan baik.

21

3.6

Parameter Pengujian Pada proses pengujian alat ini terdapat parameter- parameter terukur

antaralain: a. Tegangan masuk saat mengisi baterai hingga penuh dengan interval 1 jam. b. Arus masuk saat mengisi baterai hingga penuh dengan interval 1 jam. c. Tegangan keluar baterai saat digunakan beban hingga dalam keadaan kosong dengan interval 1 jam. d. Arus keluar baterai saat digunakan beban hingga dalam keadaan kosong dengan interval 1 jam. e. Nilai yang terbaca oleh lux meter dan tegangan yang keluar dari sensor saat sore hari.

3.7

Analisis Data Analisa

data

yang

dilakukan

dalam

hasil

pengujian

ini

akan

dikumpulkanyang dimana akan diolah menjadi data yang valid sehingga dapat disajikan serta dianalisis seberapa besar tingkat perbedaanya. Analisa ini menggunakan analisa data deskriptif yang hanya menampilkan data kelompok serta menarik kesimpulan dari data-data yang terkumpul.

BAB 4. PEMBAHASAN

4.1 Prototype Alat Kendali Sumber Tegangan (Relay) Pada Jaringan listrik PLN Dan Inverter Secara Otomatis Atau Manual. Perancangan alat ini menggunakan sistem kendali relay dengan menggunakan chip kontrol Arduino Uno serta sensor cahaya (LDR) dan sensor tegangan yang berfungsi untuk medeteksi waktu siang dan malam dan untuk mendeteksi terjadinya penurunan kapasitas baterai. Perancangan alat ini meliputi instalasi alat dan pemograman alat sebagai berikut: 4.1.1 Instalasi Alat Sistem kombinasi inverter dengan jaringan listrik PLN secara otomatis menggunkan modul relay sebagai pengalih tegangan sumber ke beban yang digunakan. Perancangan alat tersebut dapat dilihat pada gambar 4.1

Gambar 4.1 : Modul relay Kemudian

setelah

terpasang

dengan

benar

tahap

selanjutnya

menghubungkan kabel pada pin terminal ke Arduino Uno dan memberi tegangan kerja pada modul relay sebesar 12V.

22

23

Gambar 4.2 Pemasangan pin modul relay dengan arduino. Tahap selanjutnya adalah merangkai sensor cahaya (LDR) dan sensor tegangan. Sensor cahaya (LDR) memiliki 2 kaki, untuk merangkai sensor cahaya memerlukan 1 resistor yang bernilai 10K ohm yang berfungsi sebagai pembagi tegangan.

Gambar 4.3 Pemasangan Sensor LDR pada pin Arduino UNO Sedangkan sensor tegangan memiliki 3 pin yaitu ground, Vcc dan S. Sensor tegangan di alat ini difungsikan sebagai pendeteksi tegangan keluaran

24

dariinverter, yang mana jika inveter tidak mengeluarkan tegangan maka relay akan mengalihkan sumber beban ke PLN.

Gambar 4.4 Pemasangan Sensor Tegangan pada pin Arduino UNO Selanjutnya adalah pemasangan saklar kendali keadaan otomatis atau manual dan pemasangan saklar pengalih manual sumber tegangan dari PLN atau inverter.

Gambar 4.5 Saklar kendali otomatis manual dan pengalih sumber tegangan manual.

25

Berikut ini adalah rangkaian keseluruhan modul relay beserta mikrokontrol arduino uno yang sudah di rakit sedemikian rupa.

Gambar 4.6 Rangkaian keseluruhan modul relay kendali sumber tegangan

4.2 Pemrograman Arduino UNO Dengan Menggunakan Software Arduino IDE Arduino IDE adalah software yang digunakan khusus untuk memrogram cip atau board arduino.Halaman pemrograman arduino IDE menggunakan bahasa C yang lebih sederhana dan mudah dimengerti.Pemrograman tersebut mempunyai fungsi supaya arduino dapat bekerja sesuai keinginan pengguna. Berikut adalah contoh halaman pemrograman Arduino UNO sebagai pengendali relay dengan pemanfaatan sensor cahaya dan sensor tegangan.

26

Gambar 4.7 Pengenalan pin out dan pin in pada arduino Pengenalan pin pada program arduino berfungsi untuk membuat pin mana saja yang digunakan untuk input dan output.

Gambar 4.8 Kalibrasi sensor tegangan. Fungsi dari kalibrasi ini adalah menyamakan atau mencocokan nilai yang terbaca oleh sensor dengan teganngan yang diukur.

27

Gambar 4.9 Pemrograman sensor cahaya Pemrograman sensor cahaya mempunyai fungsi supaya sensor cahaya memberi input kondisi 1 pada saat malam hari dan memberi input kondisi 0 pada saat malam hari.

Gambar 4.10 pemrograman perintah kendali relay

28

Pemrograman perintah kendali relay berfungsi untuk memberi output kondisi 1 pada saat sensor cahaya tidak terkena cahaya atau masuk waktu petang dan memberi output kondisi 0 pada saat sensor tegangan tidak membaca tegangan output dari inverter dan memberi output kondisi 0 pada saat sensor cahaya terkena cahaya atau masuk waktu pagi.

4.3 Hasil Monitoring Penggunaan Baterai. Penggunaan baterai menggunakan inverter dengan beban lampu 14 watt 3 buah , 10 watt 3 buah, dan 7 watt dengan total beban 79 watt. No

Arus (A)

Tegangan (V)

Waktu interval (menit)

1

7,3

12,8

0

2

7,27

12

30

3

7

12

60

4

7,1

12

90

5

7,3

11,6

120

6

7,2

11,5

150

7

7,3

11,2

180

8

7,1

11

210

9

7

10,8

240

10

7

10,5

270

Tabel 4.1 Data hasil penggunaan Baterai.

Berikut ini adalah grafik penggunaan arus baterai selama 300 menit dengan beban total 79 watt.

29

arus 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

arus

0

30 60 90 120 150 180 210 240 270

Gambar grafik 4.1 arus penggunaan baterai selama 300 menit.

Berikut ini adalah grafik penggunaan tegangan baterai selama 300 ment dengan beban total 79 watt.

Tegangan 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Tegangan

0

30 60 90 120 150 180 210 240 270

Gambar grafik 4.2 tegangan penggunaan baterai selama 300 menit

4.3.1

Tegangan dan arus baterai saat menggunakan beban total 28 watt yaitu

lampu 14 watt dua buah. Saat mengguanakan lampu 14 watt dua buah,arus baterai dan tegangan sebelum inverter terbaca 2,5 Amper dengan tegangan 10,5 Volt.

30

4.4 Monitoring Arus Dan Tegangan Pengisian Baterai. Pengisian baterai dilakukan pada saat kondisi baterai dari kosong (10,05Volt) hingga penuh(13,10 Volt). Spesifikasi baterai yang diisi adalah 12 volt 12 Ah dengan jumlah 3 buah dihubungkan secara parallel. Pengisian baterai menggunakan alat pengisi baterai(charger) dengan spesifikasi tegangan 13,8 volt dan arus 6,5 Amper. Berikut adalah hasil monitoring baterai setiap 30 menit hingga penuh. Waktu(s)

Tegangan

Arus

1

0

10,05

5,4

2

30

10,21

5,7

3

60

10,53

5,3

4

90

11,01

5,5

5

120

11,31

5,4

6

150

11,72

5,4

7

180

11,96

5,6

8

210

12,16

5,7

9

240

12,28

5,5

10

270

12,43

5,4

11

300

13,10

5,5

Tabel 4.2 Data hasil pengisian baterai

31

Tegangan 14 12 10 8 Tegangan

6 4 2 0 0

30

60

90 120 150 180 210 240 270 300

Grafik 4.3 Tegangan pengisian baterai selama 300 menit.

Dari tabel diatas dapat diketahi rata-rata pengisian baterai setiap 30 menit adalah sebesar 0,30 Volt.

Berikut adalah grafik dari arus pengisian baterai setiap 30 menit.

Arus 7 6.5 6 5.5 5

Arus

4.5 4 3.5 3

0

30

60

90

120 150 180 210 240 270 300

Grafik 4.4 Arus saat pengisian baterai

32

Dari tabel diatas dapat diketahui arus pada saat pengisian baterai, arus tertinggi pada pengisian 30 menit pertama dan pada 210 menit sebesar 5,7 Amper.

4.5 Perbandingan Radiasi Matahari Dengan Nilai Yang Terbaca Sensor Cahaya. Pengukuran radiasi matahari dilakukan pada pukul 16.00 WIB dengan menggunakan Solar Power Meter, sedangkan untuk mengetahui nilai yang terbaca oleh sensor cahaya menggunakan AVO meter. Pengukuran radiasi matahari bertujuan untuk mengetahui nilai yang terbaca oleh sensor cahaya pada saat sensor cahaya memberi sinyal pada arduino uno untuk memberi perintah modul relay agar mengalihkan sumber tegangan dari PLN ke Inverter Berikut adalah tabel perbandingan radiasi matahari dengan nilai yang terbaca oleh sensor cahaya.

No

Waktu(s) Radiasi (W/m2) Tegangan

1

0

5,9

4,2

2

30

2

0,6

3

60

0,3

0,1

Tabel 4.3 Nilai yang terbaca solar power meter dan sensor tegangan Pada tabel diatas dapat dilihat pada waktu jam 16.00 WIB radiasi terbaca 5,9 dan tegangan pada sensor cahaya terbaca 4,2 volt. Sampai sensor cahaya memberi sinyal ke arduino uno untuk mengalihkan sumber tegangan, radiasi sinar matahari terbaca 0,3 W/m2 dan tegangan pada sensor cahaya terbaca 0,1 volt.

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil perancangan alat dan pengambilan data hasil pengamatan dapat disimpulkan 1. Perancangan prototape alat kendali (relay) menggunakana sensor cahaya (LDR) dan sensor tegangan berbasis arduino uno dapat bekerja secara otomatis dan manual sesuai dengan perintah pengguna dan dapat mengalihkan sumber tegangan sesuai perintah sensor, ketika sensor tegangan tidak membaca output tegangan dari inverter maka sumber tegangan beralih dari inverter ke PLN dengan modul relay, kemudian ketika sensor tidak terkena cahaya maka sumber tegangan beralih dari PLN ke inverter, dan ketika sensor tegangan masih membaca tegangan hingga sensor cahaya terkena cahaya matahari maka sumber tegangan beralih dari inverter ke PLN dengan modul relay. 2. Baterai dengan kapasitas 12 volt dan arus sebesar 12 Ah sebanyak 3 buah disusun parallel dapat digunakan untuk menyalakan lampu berdaya 79 watt (14 watt 3 buah, 10 watt 3 buah, dan7 watt) selama kurang lebih 5 jam. 5.2 Saran 1. Perlu penggantian relay dengan kemampuan yang lebih besar untuk menjaga agar tidak terjadi panas pada plat relay. 2. Perlu penambahan program pada LCD 16x2 sebagai informasi tegangan, arus dan daya yang digunakan.

33

DAFTAR PUSTAKA

Bachtiah. Muhammad. 2006. Prosedur Perancangan Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya Untuk Perumahan (Solar Home System)Jurnal SMARTek, Vol. 4, No.3, Agustus 2006: 176 – 182. Fachri. MR dkk. 2015. Pemantauan Parameter Panel Surya Berbasis Arduino secara Real Time. Jurnal Rekayasa Elektrika Vol. 11, No. 4, Agustus 2015, hal. 123-128 Hakim.MF. 2017. Perancangan Rooftop Off Grid Solar Panel Pada Rumah Tinggal Sebagai Alternatif Sumber Energi Listrik. Jurnal Dinamika DotCom , Vol. 8 No. 1 Januari 2017. Kurniawan.E dkk.2013. Sistem Penerangan Rumah Otomatis Dengan Sensor Cahaya

Berbasis

Mikrokontroler.Jurnal

Coding

Sistem

Komputer

Universitas Tanjungpura.Vol. 1, No. 2, 2013, hal.1-10. Naibaho.YM.2016.Pengaruh

Sudut

Kemiringan

Panel

Surya

Tipe

Monocrystalline Terhadap Efisiensi Daya Keluaran Panel Surya. Skripsi.Medan : Universitas Sumatra Utara . PT.PLN Persero. 2014. Statistik PLN. Putri.SI dkk.2014. Rancang Bangun dan Optimasi Panel Surya Berpenjejak dengan Logika Fuzzy Takagi-Sugeno Berbasis Arduino.Jurnal EECCIS Vol. 8, No. 1, Juni 2014. Ramadhan.SG.Rangkuti. CH. Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Di Atap Gedung Harry Hartanto Universitas Trisakti. Makalah Seminar Nasional Cendekiawan 2016.ISSN (E) : 2540-7589. ISSN (P) : 24608696. Syam. R. 2013. Dasar-dasar Teknik Sensor.Seri Buku Ajar.Makasar. Fakultas Teknik. Universitas Hasanudin. Septiani.AD. 2015. Pernacangan Alat Pemantau Kondisi Kesehatan Manusia. Skripsi. Semarang, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang.

34

35

Silvia. AF dkk.2014.Rancang Bangun Akses Kontrol Pintu Gerbang Berbasis Arduino Dan Android.Jurnal Electrans, Vol. 13, No. 1, Maret 2014. Supriyadi, Agus S. 2016. Kombinasi jaringan listrik pln dengan solar Home system

100

wp

menggunakan

magnetic

Kontaktor

dan

relay.

Skripsi.Jember.Fakultas teknik, Politeknik Negeri Jember. Wisesa. T. 2014. Perancangan Pengatu Ran Kecepatan Motor Induksi Satu Fasa Dengan

Pwm

Menggunakan

Pengendali

Pid

Berbasis

Arduino.Skripsi.Bengkulu. Universitas Bengkulu. Wiryadinata.R dkk.Aplikasi Sendor LDR Sebagai Pendeteksi Warna Berbasis Mikrokontroler.Jurnal Sistem Komputer, Vol. 4, No. 1, Mei 2014.

36

LAMPIRAN

37

38