http://journal.uny.ac.id/index.php/jee/
PENGEMBANGAN SISTEM AKUISISI DATA ARUS, TEGANGAN, DAYA DAN TEMPERATUR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA
Reza Pratama 1 , Muhamad Ali 2
12 Jurusan Pendidikan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Yogyakarta email : rezapratama5701@gmail.com

## ABSTRACT
Electric  energy  in  Indonesia  is  increasing  while  it  is  not  balanced  with  the  production  of  electrical energy. Solar power plant is one solution to increase the demand of electric energy using solar cell as the main power source. The main purpose of this studies are: (1) design and build an acquisition system that can read the current,  voltage,  temperature  and  power  in  the  solar  cell  and  can  store  data  directly  and  (2)  measure  the performance  of  data  acquisition  system  current,  voltage,  temperature,  and  power  generated  by  solar  cells  in real-time as well as test the data storage of measurement results and readings directly. Final stage making this project begins with the identification and needs analysis used, schematic circuit controller system design, real- time display design with Delphi7, storage process design, and testing phase. The measurement data is obtained by testing the results of the design of the design according to the performance of the tool. After the final project testing phase is able to display the performance results of solar cells in real-time and can save data directly in accordance with the performance of the tool. Test results  for three days obtained an error of 3.4% on current measurements, 4.4% on voltage measurement and 6.3% on temperature measurement. From the data of the test results can be concluded this study is able to provide information quickly and accurately in order to determine the conduct of treatment or further improvement.
Keywords: acquisition, real-time display, solar cell

## ABSTRAK
Kebutuhan energi listrik di Indoensia semakin meningkat tetapi tidak diimbangi dengan produksi energi listrik yang ada. Pembangkit Listrik Tenaga Surya merupakan salah satu solusi untuk meningkatkan kebutuhan energi  listrik.  Pembangkit  listrik  ini  menggunakan solar  cell sebagai  sumber  pembangkit  listrik  utama.  Tujuan utama dari penelitian ini yaitu (1) merancang dan membangun sebuah sistem akuisisi yang dapat membaca arus, tegangan, suhu, dan daya pada solar cell serta dapat menyimpan data secara langsung dan (2) mengukur unjuk kerja  sistem  akuisisi  data  arus,  tegangan,  suhu,  dan  daya  yang  dihasilkan  oleh solar  cell secara real-time serta menguji penyimpanan data hasil pengukuran dan pembacaan secara langsung. Tahap pembuatan proyek akhir ini dimulai  dengan  identifikasi  dan  analisis  kebutuhan  yang  digunakan,  desain  rangkaian  skematik system controller ,  desain  tampilan  secara real-time dengan  Delphi7,  perancangan  proses  penyimpanan,  dan  tahap pengujian.  Data  hasil  pengukuran  diperoleh  dengan  menguji  hasil  pembuatan  rancang  bangun  yang  sesuai dengan unjuk kerja alat. Setelah dilakukan tahap pengujian proyek akhir ini dapat menampilkan hasil kinerja dari solar  cell secara real-time dan  dapat  menyimpan  data  secara  langsung  sesuai  dengan  unjuk  kerja  alat.  Hasil pengujian  selama  tiga  hari  didapatkan error sebesar  3,4%  pada  pengukuran  arus,  4,4%  pada  pengukuran tegangan  dan  6,3%  pada  pengukuran  temperatur.  Dari  data  hasil  pengujian  dapat  disimpulkan  penelitian pengembangan  ini  mampu  memberikan  informasi  yang  cepat  dan  akurat  untuk  menentukan  dilakukannya perawatan atau perbaikan lebih lanjut.
Kata kunci :  akuisisi, tampilan real-time , solar cell ,

## PENDAHULUAN
Saat ini energi listrik memiliki kontribusi yang  sangat  besar  bagi  kehidupan  masyarakat. Setiap  rumah,  pabrik,  toko,  jalan  semua menggunakan  listrik  sebagai  sumber  energi. Kebutuhan  energi  listrik  setiap  tahunnya semakin  meningkat  sedangkan  hal  tersebut tidak  diimbangi  dengan  produksi  energi  listrik yang ada di Indonesia.
Indonesia  merupakan  Negara  Kepulauan yang  terdiri  dari  ±  17.508  pulau  dengan  garis pantai  ±  810.000  km  dan  luas  3,1  juta  km2 dengan jumlah desa yang lebih dari 65.000 desa yang  tersebar  di  belasan  ribu  pulau  tersebut, hanya  kurang  dari  setengahnya  yang  telah menikmati  jaringan  listrik,  sebagian  besar  dari mereka  masih  menggunakan  lampu  minyak tanah/petromak  untuk  penerangan.  Bahkan dibeberapa  daerah  di  Indonesia  masih  belum terdapat  sumber  listrik  seperti  daerah terpencil, pegunungan,  pulau  dan  daerah  lain  yang  tidak tesentuh oleh jaringan listrik.
Indonesia yang terletak di garis khatulistiwa memiliki potensi penyinaran matahari  yang  besar  yaitu  4,80  kWh/m2/hari. Matahari  bersinar  selama  12  jam  setiap  hari, sepanjang  tahun  dengan  intensitas  yang  tinggi. (Jurnal  Energi  Kementrian  ESDM,  2016:  20) Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS) merupakan solusi yang tepat untuk memanfaatkan  potensi  sinar  matahari  di Indonesia  yang  berlimpah.  Daya  dari  sistem surya  sangat  terkenal  dengan  keramahan lingkungannya,  tanpa  menggunakan  bahan bakar  minyak,  tidak  akan  menimbulkan kebisingan,  dan  polusi  serta  sumber  daya pembangkitannya yang melimpah.
Dibandingkan  dengan  Jerman,  Jepang,  dan Amerika  Serikat  yang  berada  pada  daerah  sub- tropis  dengan  4  musimnya,  mereka  sudah memanfaatkannya lebih dulu dari kita. Kelemahan  dari  PLTS  ini  adalah  pada  saat malam  hari  pembangkit  tersebut  tidak  dapat membangkitkan  energi  listrik  karena  tidak  ada matahari  pada  saat  malam  hari  oleh  karena  itu dibutuhkan perangkat pembantu seperti
Accumulator dan Solar  Charge  Control untuk menyimpan  serta  mengendalikan  energi  listrik agar  dapat  digunakan  pada  saat  tidak  terdapat sumber matahari.
Sel  Surya  fotovoltaik  merupakan  suatu alat yang dapat mengubah energi sinar matahari secara  langsung  menjadi  energi  listrik.  Pada asasnya  sel  tersebut  merupakan  suatu  dioda semikonduktor  yang  bekerja  menurut  proses khusus  yang  dinamakan  proses  tidak  seimbang (non-equilibrium  process) dan  berlandaskan efek (photovoltaic  effect) (Abdul  Kadir,  1995: 369).
Pada  prinsipnya,  pembangkitan  listrik tenaga  surya  terdiri  dari  sekelompok  foto  sel yang  mengubah  sinar  matahari  menjadi  gaya gerak listrik (ggl) untuk mengisi batrai aki (B). Dari  baterai  aki  (B),  energi  listrik  dialirkan  ke pemakai.  Pada  waktu  banyak  sinar  matahari (siang  hari),  baterai  aki  (B)  diisi  oleh  foto  sel. Tetapi  pada  saat  malam  hari,  foto  sel  tidak menghasilkan energi listrik, maka energi listrik diambil  dari  baterai  aki  (B)  tersebut.  (Djiteng Marsudi, 2005: 132)
Baterai  aki  merupakan  sumber  arus searah  yang  digunakan  dalam  pusat  listrik. Baterai aki harus selalu diisi melalui penyearah (rectifier). Kutub negatif dari baterai sebaiknya ditanahkan  untuk  memudahkan  mendeteksi gangguan  hubungan  tanah  pada  instalasi  arus searah.  Ada  2  macam  baterai  aki  yang  dapat digunakan  di  pusat  listrik,  yaitu  dengan  kutub timah hitam dan baterai basa yang menggunakan  nikel  cadmium  sebagai  kutub. (Djiteng Marsudi, 2005: 33)
Perangkat  utama  untuk  menghasilkan energi  listrik  yang  terdapat  pada  PLTS  adalah Panel  Surya  atau  sering  disebut Solar  Cell . Panel  Surya  atau Solar  Cell tersebut  adalah komponen  yang  mengkonversi  energi  dari matahari menjadi energi listrik. Karena berhubungan  dengan  harga  solar  cell  dan komponen pendukung yang begitu mahal untuk mendirikan  sebuah  PLTS  maka  perlu  adanya perawatan  agar  komponen-komponen  yang terdapat  pada  PLTS  dapat  bertahan  dalam jangka waktu yang lama. Salah satu dasar untuk
http://journal.uny.ac.id/index.php/jee/
melakukan  perawatan  atau  perbaikan  adalah kondisi  hasil  kinerja solar  cell .  Waktu  yang dibutuhkan  untuk  mendapatkan  informasi kondisi  solar  cell  adalah  salah  satu  faktor penyebab kurang optimalnya kinerja solar cell.
Sistem  akuisisi  yang  dirancang  dalam tugas  akhir  ini  adalah  sistem  yang  dapat mengakuisisi  data  keluaran  dari solar  cell dengan berbasis komputerisasi. Data yang telah dikirimkan  ke  komputer  selanjutnya  akan diproses  dengan  menggunakan  aplikasi  Delphi 7, sehingga data-data hasil dari akuisisi tersebut dapat  ditampilkan  pada  sebuah  komputer sebagai monitoring serta dapat disimpan secara langsung  pada  komputer.  Hasil  tampilan  yang berupa data maupun kondisi solar cell sehingga dapat  dijadikan  sebagai  refrensi  kepada operator  untuk  dapat  mengambil  keputusan berdasarkan data atau kondisi yang ditampilkan sesuai  dengan  karakteristik solar  cell .  Dengan menggunakan  perangkat  komputer  diharapkan sistem ini mampu bekerja dengan respon waktu yang lebih cepat setiap waktu.

## METODE
Metode yang digunakan dalam penelitian “Pengembangan  Sistem  Akuisisi  Data  Arus,
Tegangan, Daya dan Temperatur Pada Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya”  ini menggunakan pendekatan penelitian dan pengembangan atau Research and Development. Tahap-tahap  penelitian  mengacu pada  model  penelitian  pengembangan  model Borg  and  Gall  yang  dijelaskan  dalam  Gambar 1 berikut:
Mulai Analisis Kebutuhan Perancangan Alat Pembuatan Alat Pengujian Alat Implementasi Selesai Belum Sesuai Sesuai Gambar 1. Flowchart Pelaksanaan
Berdasarkan hasil survey pada pembangkit  listrik  tenaga  surya  komponen kebutuhan  untuk  membangkitkan  energi  listrik terdiri  dari  solar  cell  sebagai  penghasil  energi listrik, pengatur pengisian daya untuk mengatur waktu  pengisian  daya  pada  baterai,  dan accumulator atau baterai guna untuk menampung energi listrik.
Setelah  dilakukan  analisis  kebutuhan, selanjutnya  dilakukan  perancangan  alat.  Untuk mengimplementasikan  alat  tersebut  diperlukan komponen:  1)  Solar  Cell,  sebagai  penghasil tenaga  listrik.  2)  Pengatur  Pengisian  Baterai, sebagai  pengatur  pengisian  daya  pada  baterai. 3) Accumulator, sebagai penampung daya hasil pembangkitan  tenaga  listrik.  4)  Sensor  Arus ACS  712,  sebagai  pembaca  arus  hasil pembangkitan.  5)  Sensor  Tegangan,  sebagai pembaca  tegangan  hasil  pembangkitan.  6) Sensor Temperatur, sebagai pembaca temperatur  pada  solar  cell.  7)  Microcontroller,
sebagai  penghubung  pengiriman  data  antara sensor-sensor  dengan  perangkat  lunak.  8) Perangkat  Lunak,  sebagai  pemantau  data  hasil pembangkitan  dan  penyimpan  data  hasil
pembangkitan  secara  otomatis.    Gambar rancangan  rangkaian  ditampilkan  pada  Gambar 2.
Solar Cell Sensor Tegangan Arduino PC/Leptop Sensor Arus Sensor Suhu Database Pengatur pengisian baterai Batrai/ Accumulator
Gambar 2. Rancangan Rangkaian
Selanjutnya  adalah  tahap  pembuatan  yang terdiri  dari  1)  Pembuatan  rangkaian  skematik alat.  2)  Pembuatan  program  untuk  sensor- sensor. 3) Pembuatan tampilan perangkat lunak. 4)  Pembuatan  program  penyimpanan  database secara otomatis 5) Pengemasan alat.
Pengujian dilakukan guna untuk menguji masing-masing komponen dapat bekerja  sesuai  yang  diinginkan  dan  dapat dilakukan  analisa  jika  terjadi  kesalahan  proses kerja pada alat tersebut.
Penerapan  alat  dilakukan  jika  alat bekerja dengan baik dan dapat diimplementasikan pada keadaan yang sesungguhnya  yaitu  pada  pembangkit  listrik tenaga surya

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Tempat  pengujian  dan  pengambilan data  dilakukan  di  Gedung  LPTK  lantai  4 Universitas  Negeri  Yogyakarta.  Pengujian
dilakukan  dengan  menggunakan  sel  surya dengan  kemampuan  150  WP  untuk  menguji kinerja  alat  tersebut  dalam  keadaan  yang sesungguhnya.  Variabel  yang  dibandingkan adalah perubahan tegangan, arus, dan suhu pada sensor  arus,  sensor  tegangan,  dan  sensor temperature yang akan ditampilkan secara real- time pada komputer dengan perubahan tegangan, arus dan suhu yang diukur menggunakan  amperemeter,  voltmeter  dan thermometer.  Serta  menguji  hasil  data  secara real-time yang  dapat  disimpan  dalam  sebuah database.  Kemudian  menghitung error yang terjadi  dari  sensor  dengan  alat  ukur  yang  telah diuji.  Dari  hasil  pengujian  dan  pengukuran diharapkan  dapat  mengetahui  kinerja  dari pengembangan  alat  sistem  akuisisi  data  pada pembangkit  listrik  tenaga  surya  serta  dapat menganalisis error yang terjadi agar didapatkan data yang akurat.
Tabel  rata-rata  pengukuran  hari  pertama sampai  ketiga  ditampilkan  pada  Tabel  1.
http://journal.uny.ac.id/index.php/jee/

## Tabel 1. Hasil Rata-rata Pengukuran Hari Pertama Sampai Hari Ketiga
Tabel  1  di  atas  merupakan  tabel  hasil pengukuran  dari  ketiga  hari,  perubahan  hasil pembangkitan  setiap  jamnya  dipengaruhi  oleh beberapa  hal  yaitu  kondisi  cuaca,  posisi solar cell serta  besar  intensitas  cahaya  matahari.
Puncak  dari  hasil  pembangkitan  adalah  pada pukul  11:00-13:00  karena  pada  jam  tersebut matahari tepat di atas solar cell .
Grafik  pengujian  dan  pengukuran  arus ditampilkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Grafik Pengujian Pengukuran dan Pembacaan Arus
Grafik  di  atas  merupakan  grafik  hasil  rata-rata pengukuran  dan  pembacaan  arus  dari  hari pertama sampai hari ketiga dengan perbandingan  indikator  waktu  dan  arus.  Dari grafik di atas dapat dilihat arus maksimal  yang dibaca oleh sensor adalah 3675,7 mA dengan
rata-rata  pembacaan  3306,8  mA,  sedangakan arus  maksimal  yang  diukur  menggunakan  alat ukur  adalah  3523,3  mA  dengan  rata-rata pengukuran 3196,7 mA.
Grafik  pengujian  pengukuran  tegangan di tampilkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Grafik Pengujian Pengukuran dan
Pembacaan Tegangan
Grafik  di  atas  merupakan  grafik  hasil  rata-rata pengukuran  dan  pembacaan  tegangan  dari  hari pertama sampai hari ketiga dengan perbandingan  indikator  waktu  dan  tegangan. Dari  grafik  di  atas  dapat  dilihat  tegangan maksimal  yang  dibaca  oleh  sensor  adalah  14,7 V  dengan  rata-rata  pembacaan  14,4  V, sedangkan  tegangan  maksumal  yang  diukur menggunakan  alat  ukur  adalah  15,4  V  dengan rata-rata pengukuran 15,07 V.
Jam Arus (mA) Tegangan (V) Suhu( o C) Daya (mW) Sensor Alat Ukur Error Sensor Alat Ukur Error Sensor Alat Ukur Error Perhitungan 09:00 3022,3 2940 2,8% 14,25 14,7 3,2% 36 33,6 7,2% 48282,6 09:30 3389 3263,3 3,8% 14,4 14,9 3,5% 37,3 35,3 5,7% 54572,1 10:00 3433 3353,3 2,4% 14,7 15,1 2,7% 40,7 37,9 7,4% 58711,41 10:30 2885,3 2766,7 4,3% 14,3 14,9 4,2% 39 36,9 5,7% 47270,11 11:00 3531 3403,3 3,7% 14,6 15,3 4,8% 39,3 37,2 5,6% 59412,9 11:30 3278,3 3163,3 3,6% 14,4 15,2 5,5% 39,7 37,3 6,4% 53378,39 12:00 3401 3293,3 3,3% 14,5 15,2 4,8% 39,7 37,4 6,1% 56745,39 12:30 3594,7 3490 3% 14,6 15,2 4,1% 40,3 37,6 7,2% 61002,13 13:00 3675,7 3523,3 4,3% 14,5 15,2 4,8% 41 38,3 7,1% 61753,98 13:30 3452,3 3346,7 3,2% 14,6 15,4 5,5% 40,3 37,9 6,3% 56582,45 14:00 3403,7 3286,7 3,5% 14,4 15,3 6,2% 38,3 36,5 4,9% 54666,6 14:30 2963,7 2870 3,3% 14,3 14,9 4,2% 37 34,8 6,3% 45115,73 15:00 2958 2856,7 3,5% 14,1 14,7 4,2% 36 33,9 6,2% 42250,94 Rata- Rata 3306,8 3196,7 3,4% 14,4 15,07 4,4% 38,82 36,5 6,3% 53826,52
Grafik  Pengujian  Pengukuran  dan Pembacaan  Temperature  ditampilkan  pada Gambar 5.
Gambar 5. Grafik Pengujian Pengukuran dan
Pembacaan Temperature
Grafik  di  atas  merupakan  grafik  hasil  rata-rata pengukuran  dan  pembacaan  suhu  dari  hari pertama sampai hari ketiga dengan perbandingan  indikator  waktu  dan  suhu.  Dari grafik di atas dapat dilihat suhu maksimal yang dibaca  oleh  sensor  adalah  41 o C  dengan  rata- rata  pembacaan  38,82 o C  sedangkan  tegangan maksumal  yang  diukur  menggunakan  alat  ukur adalah  38,3 o C  dengan  rata-rata  pengukuran 36,5 o C.
Grafik  pengujian  pengukuran  dan pembacaan daya ditampilkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Grafik Pengujian Pengukuran dan Pembacaan Daya
Grafik  di  atas  merupakan  grafik  hasil  rata-rata pengukuran  dan  pembacaan  daya  dari  hari pertama sampai hari ketiga dengan
perbandingan  indikator  waktu  dan  daya.  Dari grafik di atas dapat dilihat suhu maksimal yang dibaca  oleh  sensor  adalah  61753,98  mW dengan rata-rata pembacaan 53826,52 mW.
Gambar7. Grafik Kesalahan Pembacaan Arus, Tegangan dan Temperature.
Gambar 7. Grafik Kesalahan Pembacaan Arus, Tegangan, dan Temperature
Grafik  di  atas  merupakan  grafik  hasil perbandingan kesalahan pembacaan yang terjadi  pada  hasil  pembacaan  arus,  tegangan, dan  suhu.  Rata-rata  kesalahan  pembacaan  pada masing-masing indikator yaitu pada pembacaan sensor arus adalah 3,4%, untuk sensor tegangan adalah  4,4%  sedangkan  untuk  sensor  suhu adalah  6,3%.  Dari  hasil  perhitungan  kesalahan pembacaan  terjadi  kenaikan  dan  penurunan tingkat kesalahan hal tersebut disebabakan oleh faktor-faktor  tertentu  seperti  intensitas  cahaya matahari, cuaca dan kondisi lingkungan.
Gambar 8. Pengujian Tampilan Perangkat Lunak
Gambar  di  atas  merupakan  hasil  dokumentasi pengujian tampilan perangkat lunak yang dapat menampilkan  arus,  tegangan,  suhu,  dan  daya
http://journal.uny.ac.id/index.php/jee/
secara langsung yang dihasilkan oleh solar cell . Dalam  perangkat  lunak  terdapat  beberapa komponen yaitu komponen untuk menampilkan hasil  kinerja solar  cell, komponen  untuk
menampilkan history atau  hasil  kinerja solar cell pada  waktu  sebelumnya,  dan  data  yang dikirimkan dari sistem komunikasi serial.
Gambar 9. Pengujian Sistem Penyimpanan Data
Gambar  di  atas  merupakan  hasil dokumentasi  pengujian  sistem  penyimpanan data  secara real-time yang  direkam  oleh  alat setiap detik untuk mengetahui hasil kinerja dari solar cell.

## SIMPULAN
Sistem akuisisi data arus, tegangan, suhu, dan daya yang dirancang mampu membaca dan menyimpan  data  hasil  kinerja  dari solar  cell . Hasil pengukuran dan pembacaan arus, tegangan, suhu, dan daya yang dihasilkan solar cell dapat  ditampilkan  secara real-time. Data tersebut  dapat  disimpan  dan  dibandingkan antara  data  yang  didapat  dari  sensor  dengan data  dari  alat  ukur.  Hasil  pengujian  selama  3 hari  yang  didapatkan  hasil  rata-rata  pengujian yaitu  pembacaan  sensor  arus  sebesar  3306,8 mA  dan  pengukuran  dengan  alat  ukur  sebesar 3196,4  mA  sehingga  didapatkan  kesalahan pengukuran  sebesar  3,4%.  Pembacaan  sensor tegangan  diperoleh  sebesar  14,4  volt  dan
pengukuran  menggunakan  alat  ukur  sebesar 15,07  volt.  Sehingga  didapatkan  kesalahan pengukuran  sebesar  4,4%.    Pembacaan  sensor suhu sebesar 38,82 0 C sedangkan untuk pengukuran  dengan  menggunakan  alat  ukur sebesar  36,5 0 C  sehingga  didapatkan  kesalahan pengukuran  sebesar  6,3%  dan  hasil  tersebut sudah  dirasa  cukup  untuk  diimplementasikan dalam  keadaan  yang  sesungguhnya.  Selain  itu juga hasil dari penelitian ini dapat mempermudah dalam  monitoring  kondisi panel surya  serta  dapat  mengambil  keputusan  untuk melakukan  perawatan  atau  perbaikan  lebih lanjut.

## DAFTAR RUJUKAN
Abdul  Kadir.  (1995). Energi  sumber  daya, inovasi,  tenaga  listrik  dan  potensi ekonom. Edisi kedua. Jakarta: Universitas
Indonesia (UI-Press)
Ir.  Djiteng  Marsudi.  (2005). Pembangkitan Energi Listrik . Jakarta: Erlangga
Jaja  Jamaludin  Malik.  (2006). Tip  dan  Trik Unik  Delphi  (Lanjutan) .  Yogyakarta: C.V. Andi Offset
Kementrian  ESDM  (2016). Program  Strategis EBTKE  dan  Ketenagalistrikan.  Jurnal Energi. Media  Komunikasi  Kementerian
Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral.  Edisi
02.
Sugiri,  A.Md.,  S.Pd.  dan  Moh.  Supriyadi.
(2006). Pemrograman Sistem Pengendali dengan  Delphi .  Yogyakarta:  C.V.  Andi Offset
Wilman Septina. (2013). Solar Cell: Struktur dan Cara kerja. https://teknologisurya.wordpress.com/das ar-teknologi-sel-surya/prinsip-kerja-sel- surya/