Abstrak — Penggunaan  photovoltaic  sangat  meningkat  untuk memenuhi kebutuhan sehari - hari. Namun saat ini penggunaan energi  listrik  dari  photovoltaic  belum  dapat  dimonitoring  dan dikontrol dengan baik. Hal ini ditunjukkan dari cepat rusaknya baterai  dan  sistem  photovoltaic  yang  digunakan  pada  Solar Home  System  (SHS).  Oleh  karena  itu,  diperlukan  sebuah perangkat  monitoring  serta  kendali  untuk  membantu pembagian  besaran  daya  yang  keluar  dari  photovoltaic  untuk suplai  beban  rumah  tangga.  Automatic  Transfer  Switch  (ATS) merupakan alat yang dapat melakukan pergantian porsi suplai energi  listrik  secara  otomatis  memanfaatkan  cara  kerja  relay dengan  memperhatikan  kondisi  presentase  dari  baterai.  ATS dilengkapi  dengan  sistem  monitoring  berbasis  website  dengan menggunakan  metode  Network  Control  System  yang  dapat melakukan  kontrol  dan  monitoring  secara  real  time.  Sistem Automatic  Transfer  Switch  dapat  melakukan  switching  atau perpindahan  beban  dari  sumber  utama  ke  sumber  cadangan berdasarkan kondisi presentase dari baterai saat mencapai nilai sebesar  11,4  Volt  dengan  kapasitas  baterai  berkisar  antara 36%-38%. Sehingga ATS melakukan cut off sumber dari PLTS dan  mengalihkan  beban  pada  sumber  PLN  tanpa  jeda.  Pada sistem  monitoring  ATS  menggunakan  metode  Moving  Average sebagai  filter  hasil  data  yang  tidak  sesuai  pada  pengukuran keluaran  photovoltaic,  dan  didapatkan  grafik  monitoring tegangan dan arus photovoltaic yang lebih stabil. Dengan MAE tegangan  PV  =  1,368  V,  MAE  arus  PV  =  0,  152  A  dan  MSE tegangan  PV=  3,389  V,  MSE  arus  PV  =  0,079  A.    Serta penggunaan metode Network Control System dengan pemograman  millis  interrupt  pada  kendali  relay  ATS didapatkan rata-rata hasil delay relay 1 dan relay 2 sebesar 1,034 seconds  jauh  lebih  baik  daripada  penggunaan  pemrograman tanpa  millis  interrupt  yaitu  sebesar  61  seconds.  Hal  tersebut tentunya berpengaruh pada keefektifan kerja dari relay kontrol.
Kata  Kunci — Automatic  Transfer  Switch,  Monitoring  Website, Moving Average, Network Control System, Solar Home System.

## I. PENDAHULUAN
I era sekarang ini, tidak dipungkiri bahwa energi listrik hampir  seluruhnya  bersumber  dari  penggunaan  bahan bakar  fosil.  Dapat  dipastikan  dalam  jangka  beberapa  tahun kedepan, energi fosil akan habis. Dalam menanggulangi hal itu, penggunaan energi terbarukan harus semakin ditingkatkan.  Di  Indonesia,  energi  terbarukan  yang  paling reliable adalah pembangkit listrik tenaga surya ( photovoltaic ).  Saat  ini  penggunaan photovoltaic sangat meningkat  untuk  memenuhi  kebutuhan  sehari  -  hari  baik ditingkat  rumah  tangga  ataupun  sebuah  desa.  Namun  pada saat  ini  penggunaan  energi  listrik  dari photovoltaic belum dapat  dimonitoring  dan  dikontrol  dengan  baik.  Hal  ini ditunjukkan  dari  cepat  rusaknya  baterai  dan  sistem photovoltaic yang  digunakan.  Oleh  karena  itu,  diperlukan sebuah alat yang dapat melakukan monitoring dan optimasi
keluaran dayanya. Sebuah perangkat monitoring dan kontrol untuk  membantu  pembagian  besaran  daya  yang  keluar  dari photovoltaic untuk  suplai  beban.  Dengan  fitur monitoring dapat melakukan penerapan sistem kontrol berbasis internet of  thing (IoT)  dengan  mempertimbangkan  teknologi  dan teknik pengolahan data secara realtime. Peningkatan sistem monitoring menggunakan  website  dalam  melakukan monitoring  solar  home  system untuk  mempermudah konsumen  energi  listrik.  Sehingga  memudahkan  konsumen dalam  pengambilan  keputusan  dari  penggunaan  konsumsi energi litrik rumah tangga agar lebih efisien.

## II. TINJAUAN PUSTAKA
A. On-Grid Solar Home System
On-Grid  Solar  Home  System merupakan  suatu  sistem pembangkit  listrik  tenaga  surya  yang  mengubah  panas matahari menjadi energi listrik. Sistem On-Grid memanfaatkan kinerja dari panel surya ( photovoltaic ) untuk mengkonversi  panas  matahari  pada  siang  hari  menjadi  arus listrik  DC  (arus  searah).  Dari  arus  DC  akan  dikonversikan kembali  menjadi  arus  AC  (arus  bolak-balik)  menggunakan inverter  yang  kemudian  dapat  digunakan  untuk  mensuplai berbagai  beban  peralatan  rumah  tangga  seperti  lampu,  tv, kipas,  setrika  dan  lain  sebagainya.  Sistem On-Grid akan mensingkronkan  antara  arus  listrik  keluaran  dari inverter dengan  arus  listrik  dari  PLN  [1]. Untuk  mensingkronisasi antara  dua  arus  sumber  perlu  sebuah  alat  yang  bernama automatic  transfer  switch .  Seperti  Namanya, automatic transfer  switch bekerja  sebagai  pengalih  arus  listrik  dari sumber  utama  ke  sumber  cadangan  atau  sebaliknya. Keuntungan  menggunakan  sistem solar  home  On-Grid adalah  pertama,  dapat  mereduksi  penggunaan  dari  bahan bakar  fosil  sebagai  penghasil  listrik  konvensional.  Kedua, merupakan  energi  bersih  dan  tidak  berisik.  Ketiga,  mampu mengurangi  biaya  tagihan  listrik  rumah  tangga.  Keempat, pengoprasian dan perawatan sistem yang sangat mudah [2].
B. Automatic Transfer Switch
Automatic  Transfer  Switch  (ATS) merupakan  saklar listrik/elektronik  yang  dapat  beralih  ketika  sumber  daya utama  terganggu  dan  secara  otomatis  menggeser  beban  ke sumber  kedua.  Hal  tersebut  bisa  terjadi  selama  parameter tegangan dan frekuensi berada dalam batas yang ditentukan. Disebut  sebagai  sakelar  otomatis  yang  bekerja  apabila sumber listrik dari PLN terputus atau mengalami pemadaman maka switch akan berpindah ke sumber litrik cadangan yaitu dari PLTS. Pada saat sumber dari PLN hidup kembali, alat ini akan  secara  otomatis  memindahkan  sumber  daya  ke  beban

## Automatic Transfer Switch
Dilengkapi Fitur Monitoring Website pada On-Grid Solar Home System
Iqbal Aulia Lazuardi, Imam Wahyudi Farid, dan Ciptian Weried Priananda Departemen Teknik Elektro Otomasi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail: wahyu@ee.its.ac.id
D
dari  PLTS  ke  PLN.  Atau  sebaliknya  jika  pada  ATS  dipilih sumber utama dari PLTS, maka sebagai sumber cadangannya yaitu dari PLN. Ketika daya yang dihasilkan oleh PLTS tidak dapat  memenuhi  kebutuhan  beban,  maka  sumber  dari  PLN akan membackupnya.
Selain  dalam  penggunaan  Sistem Solar  Home  System , penggunaan  ATS  sangat  diperlukan  dalam  hal back-up di Industri.  Pada  Industri  sendiri  penggunaan  ATS  ini digunakan  pada  sumber  PLN  dan  Genset.  Apabila  sumber listrik  dari  PLN  padam,  maka  ATS  akan  mengubah sumbernya  menjadi  sumber  dari  Genset.  Pada  dasarnya pembuatan ATS menggunakan beberapa komponen pendukung  seperti  Relay,  Kontaktor,  MCB,  Timer. Komponen-komponen  tersebut  pada  prinsipnya  adalah sebagai  sakelar  ataupun  pemutus  hubungan.  Biasanya  ATS bisa  diterapkan  pada  PLTS off-grid  dan  on-grid atau grid- connected photovoltaic plant yaitu sebuah sistem pembangkit listrik  tenaga  surya  yang  terhubung  dengan  jaringan  listrik yang  sudah  ada.  Berdasarkan  operasi  pada  PLTS  terdapat sistem  penyimpanan  energi  listrik  yaitu  sistem  dengan penyimpanan  ( grid-connected  photovoltaic  with  battery
back-up) dan  sistem  PLTS  tanpa  penyimpanan  ( grid- connected photovoltaic without battery back-up ) [3].
C. Monitoring Website
Monitoring  Website merupakan  sebuah  interface  yang digunakan untuk memantau sebuah data yang diinginkan oleh pengguna  secara real  time . Website Monitoring akan mengumpulkan informasi secara statistik dengan melakukan pengukuran  terhadap  parameter  sumber  energi  listrik  yaitu arus, tegangan, dan daya. Website Monitoring berbasis Web Server yang merupakan sebuah perangkat lunak dalam server yang  berfungsi  menerima  permintaan  (request)  berupa halaman  web  melalui  HTTP  atau  HTTPS  dari  klien  yang dikenal  dengan  browser  web  dan  mengirimkan  kembali (response)  hasilnya  dalam  bentuk  halaman-halaman  web yang  umumnya  berbentuk  dokumen  HTML. Hypertext
Gambar 1. Grafik gangguan paket data di NCS.
Gambar 2. Rancangan Sistem Besar.
Gambar 3. Flowchart sistem.
Gambar 4. Diagram blok automatic transer switch .
Gambar 1. Diagram kontrol monitoring automatic transer switch
.
Gambar 6. Wiring diagram sensor monitoring ATS .
.
Gambar 7. Website monitoring ATS.
Markup  Language  ( HTML)  adalah  bahasa markup yang umum digunakan untuk membuat halaman web. Sedangkan Hypertext Preprocessor (PHP)  adalah  bahasa  serverside scripting yang  menyatu  dengan  HTML  untuk  membuat halaman web yang  dinamis  banyak  dipakai  untuk pemrograman situs web dinamis [4].
Pada  sistem  ini,  terdiri  dari  komunikasi  antara  modul mikrokontroler  dengan  bahasa  pemrograman  PHP  yang disatukan  dalam  pemrograman website .  Selain  komunikasi pemrograman  mikrokontroler  dan website ,  terdapat  aplikasi XAMPP  yang  berfungsi  sebagai local  server untuk menangani  berbagai  tipe  data website .  Penggabungan teknologi  seperti Internet  of  Things (IoT)  dan  web  server memungkinkan  hubungan  antara  sensor  dengan data  digital untuk  optimasi  pengelolaan  dan  pemantauan  konsumsi energi.  Selain  itu,  seiring  dengan  perkembangan  teknologi mikro dan nano teknologi, pengembangan komunikasi modul secara nirkabel dapat berkembang dengan cepat dan efisien. Hal  ini  sangat  berguna  untuk  memantau  dan  melakukan kontrol konsumsi energi [5].

## D. Metode Moving Average
Metode Moving Average atau dalam bahasa indonesianya disebut  rata-rata  bergerak  merupakan  suatu  metode peramalan  yang  dilakukan  dengan  mengambil  sekelompok nilai pengamatan, mencari nilai-rata tersebut sebagai ramalan untuk  periode  yang  akan  datang.  Metode Moving  Average memiliki  karakteristik  khusus  yaitu  untuk  menentukan ramalan pada periode akan datang memerlukan data historing
selama jangka waktu tertentu. Karakteristik yang kedua yaitu semakin  panjang  jangka  waktu moving  average ,  efek pelicinan  atau smoothing akan  terlihat  dalam  ramalan  atau menghasilkan moving  average yang  semakin  halus.  Rumus persamaan matematis single moving average adalah sebagai berikut:
𝑆𝑡 = 𝑋𝑡 + 𝑋𝑡−1 + 𝑋𝑡−2+...+𝑋𝑡−𝑛+1 𝑛 (1)
Keterangan:
St     = Moving Average untuk periode t St + 1  = Ramalan untuk periode t + 1 Xt     = Data pada periode ke t N     = Jangka waktu dalam moving average
Dalam  metode  peramalan  tentunya  ada  kesalahan,  untuk mengukur  error forecast biasanya digunakan  mean  absolute error  atau  mean  square  error.  Mean  Sbsolute  Error  (MAE) adalah rata-rata nilai absolute dari kesalahan meramal (tidak dihiraukan tanda positif atau negatifnya).
𝑀𝐴𝐸 = 𝛴 |𝑋𝑡−𝑆𝑡| 𝑛 (2)
Keterangan: ∑   = Jumlah
Gambar  8.  Grafik  perbandingan  antara  tegangan  PV  dan  MA-10 tegangan PV.
Gambar 9. Grafik perbandingan antara arus PV dan MA-10 arus PV.
Gambar  10.  Grafik  delay network  control  system pada  relay  tanpa program millis interrupt . -20 0 20 40 1 81 161 241 321 401 481 561 641 721 Vo lt Jumlah data Moving Average Tegangan PV Tegangan PV MA-10 Tegangan PV -5 0 5 1 81 161 241 321 401 481 561 641 721 A m p er e Jumlah data Moving Average Arus PV Arus PV MA-10 Arus PV Gambar  11.  Grafik delay  network  control  system pada relay tanpa program millis interrupt.
Gambar  12.  Grafik  perbandingan  hasil delay dengan threshol pada koneksi wifi konvensional .
Gambar  13.  Graik  perbandingan  hasil delay dan threshold dengan koneksi wifi ponsel pada relay . 57 62 67 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 Seco n d Jumlah data Grafik Perbandingan Delay dan Threshold Menggunakan Koneksi Konvensional Pada Relay Selisih Threshold 0,900 1,000 1,100 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 Milis ec o n d Jumlah Data Grafik Perbandingan Delay dan Treshold Menggunakan Koneksi Ponsel Pada Relay
Selisih (s)
Threshold
Xt   = Data pengamatan periode t St   = Ramalan periode t n    = Banyaknya data
Sedangkan Mean Square Error (MSE) adalah rata-rata dari kesalahan  forecast  error  dikuadratkan.  Dapat  ditulis  dalam persamaan berikut ini.
𝑀𝑆𝐸 = 𝛴 (𝑋𝑡−𝑆𝑡)2 𝑛 (3)
Keterangan:
Xt   = Data pengamatan periode t
St   = Ramalan periode t n    = Banyaknya data Nilai error yang  asli  biasanya  tidak  akan  dirata-rata sebagai  ukuran  besar  kecilnya error ,  sebab  terdapat  nilai positif  maupun  negatif.  Untuk  menghindari  penyimpangan dari forecast error maka perlu dijadikan angka mutlak atau dikuadratkan, kemudian baru dirata-rata [6].
E. Networked Control System
Networked  Control  System (NCS)  merupakan  sebuah sistem kendali yang melibatkan jaringan komunikasi sebagai bagian  dari  lingkar  kendali.  Dalam  sistem  tersebut, interkoneksi  antar  bagian  dalam  sistemnya  menggunakan jaringan  komunikasi  atau  network.  Masuknya  jaringan komunikasi  dalam  bagian  lingkar  kendali  menyebabkan munculnya parameter jaringan, seperti waktu tunda transmisi, kemungkinan hilangnya data yang dikirim, keterbatasan lebar kanal  komunikasi,  dan  sebagainya . Penggunaan  jaringan komunikasi menawarkan keuntungan yang cukup signifikan dalam hal keandalan, penggunaan sumber daya, pemeliharaan,  diagnosa  sistem  apabila  terjadi  kesalahan. Pengaplikasian  NCS  dapat  ditemukan  dibeberapa  sistem
Tabel 1.

## Pengujian fungsi ATS mode PLTS
Waktu (WIB) Kapasitas Baterai % Tegangan Baterai P L T S P L N Beban Daya (Watt) Tega ngan (V) Arus (A) 08:02 39 11,5 V 1 1 Lampu + Kipas+ Kipas (ON) 49,67 211  0,28 08:07 38 11,5 V 1 1 Lampu + Kipas+ Kipas (ON) 50,22 211  0,28 08:13 37 11,5 V 1 1 Lampu + Kipas+
Kipas (ON)
49,65 211  0,28 08:18 36 11,4 V 0 1 Lampu + Kipas+ Kipas (ON) 54,2 222  0,30 08:23 35 11,4 V 0 1 Lampu + Kipas+ Kipas (ON) 60,9 222  0,31 08:28 34 11,4 V 0 1 Lampu + Kipas+ Kipas (ON) 61,7 222  0,31
Keterangan:
• Kondisi 0 = Sumber mati.
• Kondisi 1 = Sumber menyala.
• Tabel  warna  hijau  =  Kondisi  saat  sumber  PLTS  melakukan switching beban ke sumber PLN.
Tabel 2. Pengujian fungsi ATS mode automatic Waktu (WIB) Kapasitas Baterai % Tegangan Baterai P L T S P L N Beban Daya (Watt) Tega ngan (V) Arus (A) 16:59 81 12,8 V 1 1 Lampu (ON) 1,55 216  0,07 17:09 76 12,4 V 1 1 Lampu (ON) 1,66 217  0,07 ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ ⋮ 20:09 39 11,5 V 1 1 Lampu + Kipas+ Kipas (ON) 48,20 217  0,22 20:19 39 11,5  V 1 1 Lampu + Kipas+ Kipas (ON) 48,30 217  0,22 20:29 38 11,5 V 0 1 Lampu + Kipas+
Kipas (ON)
48,20 223  0,22 20:39 38 11,4 V 0 1 Lampu + Kipas+ Kipas (ON) 47,64 222  0,22 20:49 38 11,4 V 0 1 Lampu + Kipas+ Kipas (ON) 47,63 222  0,22
Keterangan:
• Kondisi 0 = Sumber mati.
• Kondisi 1 = Sumber menyala.
• Tabel  warna  hijau  =  Kondisi  saat  sumber  PLTS  melakukan switching beban ke sumber PLN.
Tabel 3 .
Pengujian fungsi ATS mode PLN No  Waktu Daya (Watt) Fungsi Switch Kondisi Beban Jenis Beban Load 1  10:45 30,12 Mematikan sumber PLN dan memindahkan ke sumber cadangan PLTS Beban ON Lampu + Kipas 2  10:50 30,28 Mematikan sumber PLN dan memindahkan ke sumber cadangan PLTS Beban ON Lampu + Kipas 3  10:55 30,22 Mematikan sumber PLN dan memindahkan ke sumber cadangan PLTS Beban ON Lampu + Kipas 4  11:00 344,1 Menggunakan sumber utama dari PLN Beban ON Lampu + Heater 5  11:05 343,6 Menggunakan sumber utama dari PLN Beban ON Lampu + Heater 6  11:13 0 Mematikan sumber PLN dan memindahkan ke sumber cadangan PLTS Beban OFF Lampu + Heater + Kipas 7  11:14 0 Mematikan sumber PLN dan memindahkan ke sumber cadangan PLTS Beban OFF Lampu + Heater + Kipas 8  11:16 341,7 Mengembalikan ke sumber utama PLN Beban OFF Lampu + Heater + Kipas
Keterangan:
• Tabel  warna  orange  =  Kondisi  saat  sumber  PLN  melakukan switching beban ke sumber PLTS.
Tabel 4.
Hasil Mean Absolute Error dan Mean Squared Error tegangan arus
PV MAE Tegangan PV MSE Tegangan PV MAE Arus PV  MSE Arus PV 1,386 V 3,389456 V 0,152307087 A 0,079465 A
seperti  pada  kendaraaan  dengan  kendali  otomatis,  robot, pesawat  tanpa  awak,  jaringan  sensor  nirkabel,  dan  lain sebagainya.
Disamping  keuntungan  yang  ditawarkan  oleh  jaringan komunikasi,  ada  beberapa  parameter  yang  muncul  dalam jaringan  komunikasi  seperti  waktu  tunda  transmisi  dan kemungkinan  hilangnya  data  saat  transmisi  yang  bisa menyebabkan  penurunan  kinerja  sistem  dan  bahkan  bisa menyebabkan  ketidakstabilan.  Menurut  Heemels,  dkk. beberapa  parameter  jaringan  yang  harus  dipertimbangkan meliputi waktu tunda transmisi data yang bervariasi, adanya kemungkinan  data  hilang  (yang  disebut  packet dropout )  di tengah  jalan  akibat  ketidakhandalan  jaringan,  adanya error kuantisasi disebabkan keterbatasan panjang kata ( finite word length ), interval pencacahan yang berubah-ubah secara acak, dan penggunaan bersama jaringan oleh beberapa komponen ( multi nodes ).
Gambar 1 merupakan grafik dari gangguan paket data pada transmisi network  control  system .  Data  dalam  NCS dikodekan  dalam  paket  data  kemudian  ditransmisikan melalui  jaringan  komunikasi. Transmisi  berbasis  paket  data adalah salah satu karakteristik paling penting dari NCS yang membedakan dari sistem kontrol konvensional. Karakteristik ini  dapat  diartikan  bahwa  transmisi  data  yang  sempurna diasumsikan dalam sistem kontrol konvensional tidak ada di NCS.  Kendala  komunikasi  yang  disebabkan  oleh  transmisi berbasis paket di NCS termasuk penundaan yang disebabkan oleh jaringan, paket data putus, dan ganguan paket data [7].

## III. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI
Dalam melakukan pembuatan Automatic Transfer Switch dilengkapi  fitur Monitoring  Website pada On-Grid  Solar Home System perlu adanya sebuah perancangan sistem.

## A. Perancangan Sistem
Gambar  2  merupakan  desain  rancangan  dari  sistem automatic  transfer  switch pada  sistem solar  panel  on-grid dilengkapi fitur monitoring menggunakan website . Data dari sensor arus AC, tegangan AC dan tegangan DC akan diolah mengguna  kan  mikrokontroler  dan  akan  disimpan  pada sistem database  cloud .  Untuk  selanjutnya  data  yang didapatkan  akan  ditampilkan  pada interface  website .  Fokus bagian dari device yang dikerjakan pada kotak berwarna biru yaitu sistem monitoring dari sensor arus dan tegangan pada automatic transfer switch yang kemudian dapat dikendalikan melalui website dari jarak jauh.

## B. Flowchart Sistem Automatic Transfer Switch
Pada  Gambar  3  adalah  flowchart  dari  sistem  ATS  yang telah  dibuat.  Ketika  sistem  dimulai,  solar  system  dalam keadaan menyala dengan beban disupplai oleh tegangan dari photovoltaic.  Nilai batasan  diatur sebagai setpoint tegangan minimum  dari  baterai  untuk  indikator  pergantian  supplai tegangan  pada Low  Voltage  Disconnect. Setelah  nilai  set point  diatur  ATS  akan  membaca  sumber  tegangan  dari photovoltaic ,  apabila  sumber tegangan  dari  PLTS  tidak  ada maka ATS akan menswitch sumber ke PLN. Apabila sumber dari photovoltaic masih  ada  maka  sensor  akan  membaca tegangan  dan  arus  untuk  selanjutnya  hasil  dari  pembacaan sensor  dikirim  ke  database.  Monitoring  website  akan menampilkan  hasil  dari  pembacaaan  sensor  arus  dan tegangan. Apabila  dalam monitoring real  time tedapat sumber  tegangan  PLTS  ataupun  PLN  terbaca  nilainya dibawah  150  volt,  maka  pada website akan  muncul alarm message yang akan memberitahukan kepada operator untuk melakukan aksi yaitu kontrol OFF/ON sumber.

## C. Diagram Blok Sistem Automatic Transfer Switch
Sesuai  pada  Gambar  4  diagram  blok  ATS,  sistem  kerja Automatic  Transfer  Switch dimulai  dari  pemberian input sumber  tegangan  dari photovoltaic (PLTS)  dan  sumber tegangan dari PLN. Photovoltaic dihubungkan pada terminal input ATS yang tersambung dengan Solar Charge Controller dan  baterai. Solar  Charge  Controller akan  melakukan otomatisasi  tegangan  pada  pengisian  baterai photovoltaic agar  tegangan  yang  dihasilkan  tidak  melampaui  batas  yang dapat  mengakibatkan  sel  baterai  rusak. Solar  Charge Controller akan memutus beban dari baterai agar daya baterai tidak full discharge dan overloading . Selain itu Solar Charge Controller berfungsi untuk menghentikan arus terbalik pada saat malam hari. Kemudian inverter akan mengubah arus dari baterai  atau  aki  12volt  DC  menjadi  AC  220 volt untuk menyalakan  peralatan  rumah  tangga.  Output  dari  inverter kemudian dihubungkan pada relay, pada relay inilah terjadi pertukaran  antara  tegangan  dari  PLTS  dan  PLN  secara elektromagnetis  dengan  memanfaatkan  fungsi  kerja  dari relay. Terdapat 3 mode pilihan pada panel ATS yaitu mode automatic/ otomatis, mode PLTS dan mode PLN.
Mode Automatic , yaitu prioritas utama pada PLTS Ketika baterai full maka beban semua diambil dari PLTS. Ketika
Tabel 5. Pengujian Network Control System pada relay tanpa program millis interrupt
No Waktu Pada Website Respon Website (Second) Waktu Respon Relay Delay (Second) Kondisi Relay 1 12:25:40 0,20 12:26:41.497 61,497 OFF→ON 2 12:27:44 0,18 12:28:45.374 61,374 ON→OFF 3 12:29:48 0,19 12:30:49.340 61,340 OFF→ON 4 12:31:52 0,19 12:32:53.265 61,265 ON→OFF 5 12:33:56 0,20 12:34:57.428 61,428 OFF→ON 6 12:36:01 0,20 12:37:01.269 60,269 ON→OFF 7 12:38:03 0,20 12:39:05.368 62,368 OFF→ON 8 12:41:10 0,18 12:42:11.242 61,242 ON→OFF 9 12:43:16 0,20 12:44:17.738 61,738 OFF→ON 10 12:45:21 0,19 12:46:21.738 60,738 ON→OFF Rata-Rata Delay Relay 61,3259
Tabel 6. Pengujian Network Control System pada relay dengan program millis interrupt
No Waktu Pada Website Respon Website (Second) Waktu Respon Relay Delay (Second) Kondisi Relay 1 15:35:04 0,20 15:35:04.964 0,964 OFF→ON 2 15:36:07 0,20 15:36:08.290 1,290 ON→OFF 3 15:37:15 0,21 15:37:16.550 1,550 OFF→ON 4 15:38:09 0,20 15:38:10.061 1,061 ON→OFF 5 15:39:12 0,22 15:39:13.373 1,373 OFF→ON 6 15:40:12 0,22 15:40:13.423 1,423 ON→OFF 7 15:41:10 0,21 15:41:11.023 1,023 OFF→ON 8 15:42:07 0,20 15:42:08.469 1,469 ON→OFF 9 15:42:40 0,20 15:42:41.083 1,083 OFF→ON 10 15:43:27 0,21 15:43:28.672 1,672 ON→OFF Rata-Rata Delay Relay 1,2908
baterai  low,  otomatis  beban  akan  berpindah  ke  PLN  tanpa jeda dan ketika baterai pada PLTS sudah penuh akan pindah secara langsung ke PLTS berlaku seterusnya. Pada mode ini ketika listrik padam (dalam kondisi di PLN) maka otomatis listrik akan tetap menyala karena beban diambil dari PLTS. Mode  kedua  yaitu  mode  PLN,  mode  ini  disetting  untuk prioritas beban sepenuhnya diambil dari sumber PLN tanpa harus  menunggu  baterai  habis,  dan  ketika  listrik  padam otomatis akan pindah ke PLTS. Jika PLN telah ON kembali maka akan pindah lagi ke PLN tanpa jeda. Untuk mode yang ketiga yaitu mode PLTS, mode ini adalah mode prioritas full PLTS.  Sumber  arus  listrik  sepenuhnya  disuplai  dari  PLTS. Mode ini bisa digunakan saat listrik PLN padam, atau momen dimana ingin menggunakan full PLTS sebagai beban utama. Mode ini bekerja dengan memperhatikan kondisi presentase dari  baterai.  Dimana  fungsi  dari  komponen low  voltage disconnected yang  terhubung  pada  baterai  PLTS  akan melakukan cut off (mematikan inverter ) ketika baterai dalam keadaan  low. Low  voltage  disconnected dapat  disetting  dan disesuaikan dengan kondisi drop baterai untuk melakukan cut off baterai  terhadap  beban.  Hal  ini  dimaksudkan  untuk memproteksi baterai agar baterai atau aki lebih awet karena tidak  terkuras  sampai  habis  (memperpanjang  umur baterai/aki).
D. Perancangan Perangkat Monitoring Automatic Transfer Switch
Sistem monitoring pada Automatic Transfer Switch bekerja dengan memanfaatkan IoT sebagai kendali jarak jauh dalam kendali  panel  ATS.  Gambar  5  merupakan  diagram  blok sistem dari penerapan sistem IoT berbasis Website pada panel automatic  transfer  switch.  Pada  sistem monitoring ATS  ini semua  sistem  dikontrol  menggunakan  mikrokontroller ESP8266.  Cara  kerja  dari  sistem  kendali  pada  monitoring ATS  adalah  ketika button  on/off pada website monitoring ditekan  akan  mengubah  nilai  indikator  pada  tampilan monitoring website dan pada database kontrol yaitu 0 (OFF) dan  1  (ON).  Setelah  itu  melalui  jaringan network , pemrograman mikrokontroller yang telah terhubung dengan server dan website akan membaca nilai dari database kontrol tersebut apakah nilainya 1 (Kondisi Menyala) atau 0 (Kondisi Mati).  Apabila  nilai  terbaca  1,  maka  mikrokontroller  akan memerintahkan  relay  ON  dan  apabila  nilai  terbaca  0  maka akan memerintahkan untuk relay OFF.
Pada monitoring automatic transfer switch terdapat sensor PZEM004T  dimasing-masing  sumbernya.  Sensor  tersebut diprogram  untuk  mengirimkan  data  hasil  pengukuran tegangan arus dan daya dari masing-masing sumber. Apabila sensor  PZEM004T  membaca  tidak  adanya  tegangan  pada salah satu sumber, maka pada website akan muncul indikator warning sebagai pengingat/ pemberitahuan kepada operator. Gambar 6 merupakan wiring diagram dari sensor pembaca arus dan tegangan untuk memonitoring ATS. Pada Gambar 6 sensor  yang  digunakan  yaitu  sensor  tegangan  dan  arus PZEM404,  sensor  arus  ACS712,  dan  sensor  tegangan  DC. Mikrokontroller  yang  digunakan  ialah  ESP8266  yang berfungsi sebagai tempat pengolahan data yang dibaca oleh sensor dan kemudian dikirimkan pada database .
E. Perancangan Website Monitoring
Gambar  7  merupakan  gambar monitoring  automatic transfer switch dengan website . Terdapat 3 menu utama yaitu
menu  monitoring ATS, menu  monitoring  grafik ,  dan menu monitoring  datauser serta  terdapat  kolom  mengenai informasi.  Halaman monitoring ini  dilengkapi  dengan  tabel monitoring secara realtime ,  yang  akan  menampilkan  data hasil  pengukuran  sensor.  Selain  itu  juga  tedapat  dua  buah menu kontrol  dibawah monitoring yang  berfungsi  sebagai kendali relay pada automatic transfer switch .

## IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN
Pada  bab  ini  dilakukan  pengujian  dan  analisa  terkait dengan sistem yang telah dirancang dan dibuat.

## A. Pengujian Fungsi ATS Mode PLTS
Pengujian fungsionalitas Automatic Transfer Switch pada mode PLTS dilakukan menggunakan PLTS dengan kapasitas panel photovoltaic sebesar 200 Watt-Peak dan baterai dengan kapasitas 12V 100Ah. Saat ATS diberikan beban lampu dan kipas angin, PLTS dapat mensuplai beban dengan baik dapat dilihat  pada  Tabel  1.  Mode  ini  bekerja  dengan memperhatikan  kondisi  presentase  dari  baterai.  Dimana fungsi  dari  komponen low  voltage  disconnected yang terhubung  pada  baterai  PLTS  akan  melakukan cut  off (mematikan inverter )  ketika  tegangan  baterai  dibawah 11,5Volt. Pengujian dilakukan pada kondisi pagi hari dengan kondisi  panel  photovoltaic  ditutup  hingga  seperti  kondisi malam hari. Hal ini bertujuan agar dapat mengetahui kapan ATS akan melakukan switching beban rumah tangga. Dapat dilihat  pada  Tabel  1  pada  saat  pukul  08:18WIB,  ATS mencapai  nilai  presentase  baterai  sebesar  11,4Volt  dengan kapasitas baterai sebesar 36%. Sehingga ATS melakukan cut off sumber dari PLTS dan mengalihkan beban pada sumber PLN tanpa jeda. Pada saat ATS melakukan switching , beban yang terpasang masih tetap dalam keadaan menyala.
B. Pengujian Fungsi ATS Mode
Pengujian fungsionalitas Automatic Transfer Switch pada mode Automatic dilakukan  menggunakan  menggunakan sumber utama dari PLTS dengan kapasitas panel photovoltaic sebesar  200 Watt-Peak dan  baterai  dengan  kapasitas  12V 100Ah.  Saat  ATS  diberikan  beban  lampu,  kipas  angin,  dan charging HP,  PLTS  dapat  mensuplai  beban  dengan  baik dapat  dilihat  pada  Tabel  2  Mode  ini  bekerja  dengan memperhatikan kondisi  presentase  dari  baterai  sama  halnya dengan  mode  PLTS.  Dimana  fungsi  dari  komponen low voltage disconnected yang terhubung pada baterai PLTS akan melakukan cut  off (mematikan inverter )  ketika  tegangan baterai dibawah 11,5Volt. Pengujian dilakukan pada kondisi sore  hari  hingga  malam  hari  agar  mengetahui  kapan  ATS akan melakukan switching beban rumah tangga. Dapat dilihat pada  Tabel  2  saat  ATS  mencapai  nilai  presentase  baterai sebesar 11,4Volt dengan kapasitas baterai sebesar 38%, ATS melakukan cut off sumber dari PLTS dan mengalihkan beban pada  sumber  PLN  tanpa  jeda.  Saat  ATS  melakukan switching , beban yang terpasang masih dalam keadaan tetap menyala.

## C. Pengujian Fungsi ATS Mode PLN
Berikutnya  merupakan  pengujian  ATS  pada  mode  PLN. Ketika  ATS  diberikan beban Lampu dan  Kipas,  ATS  dapat mensuplai  beban  dengan  baik  dengan  sumber  PLN.  Ketika pada pengujian berikutnyadilakukan pemindahan beban dari
PLN  ke  PLTS,  beban  masih  tetap  menyala  dengan  suplai yang baik dapat dilihat pada Tabel 3.
Ketika sumber PLN dinyalakan kembali, ATS akan secara otomatis mengembalikan ke sumber dengan beban lampu dan kipas  masih  menyala.  Berikutnya  dilakukan  pengujian dengan mematikan sumber PLN dengan menggunakan beban yang  sama  yaitu  lampu,  kipas  dan  heater  untuk  melihat apakah  PLTS  mampu  memberikan  suplai  cadangan  untuk tetap menyalakan beban tersebut. Dapat dilihat pada Tabel 3, diketahui bahwa PLTS tidak mampu memenuhi suplai daya dari beban tersebut dikarenakan beban tersebut menghasilkan daya  yang  cukup  besar  yaitu  340Watt.  Ketika  sumber  dari PLTS  tidak  mampu  memenuhi  kebutuhan  daya  tersebut, beban dalam keadaan mati karena tidak mendapatkan sumber dari PLTS ataupun PLN. Kemudian sumber PLN dinyalakan kembali  melalui  sistem  kontrol  dari website ,  beban  lampu, kipas dan heater menyala kembali. Ketidakmampuan PLTS dalam mensuplai beban yang diterima diakibatkan kurangnya kapasitas PLTS yang hanya disuplai dari panel photovoltaic berkapasitas 200 Watt-Peak dengan baterai 12Volt 100Ah.
D. Pengujian Monitoring Keluaran PV dengan Metode
Moving Average
Pengujian dengan menggunakan Metode Moving Average ini  bertujuan  untuk  filtering  data  hasil  keluaran  dari monitoring  photovoltaic yang  tidak  sesuai  dari  yang seharusnya  didapatkan.  Dapat  dilihat  pada  gambar  grafik pengukuran  tegangan photovoltaic didapatkan  hasil  data minus saat pengukuran dan pada pengukuran arus didapatkan beberapa  hasil  pengukuran  minus,  sehingga  data  ini  perlu difilter  agar  data  yang  ditampilkan  pada database benar- benar  mendekati  data  sebenarnya  ( real  data ).  Pengujian  ini dilakukan dalam rentang waktu pengambilan data per-1 menit dimulai pada pukul 05:01 – 18:01.
Dari Gambar 8 dan Gambar 9 dapat dilihat perbandingan nilai  yang  cukup  stabil  dalam  penggunaan  metode moving average untuk smoothing data pengujian tegangan dan arus photovoltaic . Dengan menggunakan metode moving average didapatkan  nilai  rata-rata  kesalahan  absolut (mean  absolute error) pada tegangan PV sebesar 1,368V dan pada arus PV sebesar  0,152307087A.  Dan  untuk  rata-rata  perbedaaan kuadrat  ( mean  squared  error )  antara  nilai-nilai  yang diramalkan dan nilai yang diamati adalah sebesar 3,389456V pada tegangan photovoltaic dan 0,079465A dapat dilihat pada Tabel 4 .
E. Pengujian Delay Kontrol Relay Terhadap Tanpa dan Dengan Program Millis Interrupt
Pengujian delay dilakukan untuk mengukur rentang waktu antara alat menuju atau dari database dalam satuan detik (s). Pada  pengujian  delay  kontrol relay yang  pertama menggunakan  pemrograman  tanpa  pemrograman millis interrupt . Pengujian dengan metode network control system pada  relay yaitu  relay  pada  salah  satu  sumber  PLTS/PLN. Pengujian ini menggunakan jaringan koneksi wifi dan secara localhost server.  Pengujian  ini  bertujuan  untuk  mencari rentang  waktu  delay  dari website hingga  alat  bergerak. Pengujian ini mengukur rentang waktu dimulai dari menekan button ON/OFF  pada website hingga  indikator  relay  pada website berubah hingga waktu respon relay ON/OFF.
Dapat dilihat pada Tabel 5 didapatkan nilai respon website berkisar  antara  0,18  hingga  0,20 second dan  rata-rata  nilai delay  pada  relay  sebesar  61,3259 second .  Sehingga didapatkan grafik network control system seperti dibawah ini.
Pada Sistem Kontrol Relay pada Monitoring ATS terdapat gangguan  paket  data  ( Packed  Disorder )  dapat  dilihat  pada Gambar 10. Pada grafik NCS terdapat sumbu x dan sumbu y. Pada  sumbu  x  terdapat  TW(k)  dan  TP(k),  sedangkan  pada sumbu  y  terdapat Command  Center  Web , Controller ,  dan Plant ATS. Pada grafik didapatkan TW(k) merupakan waktu perhitungan  website  ke  mikrokontroller  didapatkan  rentang waktu  yaitu  0,18s,  0,19s,  dan  0,20s.  Pada  pemrograman controller  relay atau  TC(k)  diberikan  waktu set  point dari program telah diberikan perintah waktu sebesar 1000 milisecond atau 1 detik dan diperoleh nilai TP(k) dalam rentang  waktu  perhitungan  dari  mikrokontroller  ke plant sebesar 60,269 second -62,368 second .
Dapat dilihat pada Tabel 6 didapatkan nilai respon website berkisar  antara  0,20  hingga  0,22 second dan  rata-rata  nilai delay pada relay sebesar 1,2908 second . Sehingga didapatkan grafik network control system seperti dibawah ini.
Pada Sistem Kontrol Relay pada Monitoring ATS terdapat gangguan  paket  data  ( Packed  Disorder )  dapat  dilihat  pada Gambar 11. Pada grafik NCS terdapat sumbu x dan sumbu y. Pada  sumbu  x  terdapat  TW(k)  dan  TP(k),  sedangkan  pada sumbu  y  terdapat Command  Center  Web , Controller ,  dan Plant ATS. TW(k) merupakan waktu perhitungan website ke mikrokontroller didapatkan rentang waktu yaitu 0,20s, 0,21s, dan  0,22s.  Pemrograman monitoring relay  atau  TC(k)  telah diberikan perintah delay sebesar 1000 milisecond atau 1 detik dan  Dan  diperoleh  TP(k)  dalam  rentang  waktu  perhitungan dari  mikrokontroller  ke plant sebesar  0,964s-1,672s. Pengujian  ini  menggunakan  perintah  pemrograman millis interrupt sehingga didapatkan hasil delay yang sama dengan set point yang telah ditentukan. Hal tersebut tentunya sangat efektif  dalam  penggunaan  pemrograman  relay  karena seharusnya  relay  dapat  bergerak  cepat  tanpa  pengaruh  dari pemrograman  lainnya  dan  membuktikan  bahwa  pengiriman paket  data  yang  seharusnya  tersampaikan  dalam  rentang delay  1 second masih  terjadi  sedikit  gangguan  yang mengakibatkan  telatnya  paket  pengiriman  data  dari mikrokontroller ke plant ATS sehingga relay ON/OFF lebih lama. Berdasarkan data, didapatkan nilai rata-rata delay relay yaitu 61.40 second dengan threshold 60 second .
Gambar  12  merupakan  grafik  hasil  perbandingan pengujian delay dengan threshold yang telah ditentukan yaitu sebesar 60000milisecond atau 60s masih terdapat delay yang signifikan. Delay terbesar yang didapatkan yaitu sebesar 65s atau  1  menit  5  detik.  Delay  tersebut  juga  dipengaruhi  oleh kecepatan  konektivitas  dari  jaringan  yang  digunakan. Pada gambar 7 didapatkan delay terbesar yaitu. Delay tersebut juga dipengaruhi  oleh  kecepatan  konektivitas  dari  jaringan  yang digunakan. Sehingga hal tersebut akan mempengaruhi kinerja dari  kontrol  relay  dalam  mengaktifkan  ataupun  mematikan relay pada monitoring ATS.
Pengujian  selanjutnya  ini  dilakukan  selama  satu  menit dengan  menggunakan timestamp .  Berdasarkan  data  yang didapatkan nilai rata-rata delay relay sebesar 1,034s, hasilnya jauh lebih baik pengujian sebelumnya. Hasil nilai yang keluar
tidak  jauh  dari  nilai  setpoint  delay  yang  ditentukan  sebesar 1000 millisecond . Dapat dilihat pada grafik Gambar 13.
Dari  Gambar  13  grafik  diketahui  bahwa  masih  terdapat nilai  delay  yang  cukup  tinggi  sebesar  1,065 second Hal tersebut dikarenakan bertepatan dengan pengiriman datasensor  ke database .  Dari  data  yang  didapatkan menunjukkan  bahwa  delay  yang  didapatkan  sudah  tidak terlalu  tinggi  dan  nilainya  tidak  jauh  dari  set  point  yang ditentukan. Sehingga kinerja dari kontrol relay dalam cukup baik  ketika  mengaktifkan  ataupun  mematikan  relay  pada monitoring ATS.  Dapat  dibandingkan  dengan  pengujian  1 dan  pengujian  2  antara  penggunaan  pemrograman millis interrupt dengan  program  yang  tidak  menggunakan millis interrupt terdapat beda yang sangat signifikan. Hal tersebut dapat  mempengaruhi  kinerja  relay  yang  membutuhkan  aksi kontrol cepat.

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan  perancangan  dan  pengujian  alat  yang  telah dilakukan,  maka  penulis  dapat  menyimpulkan  sebagai berikut:  (1)  Sistem Automatic  Transfer  Switch dapat melakukan switching atau  perpindahan  beban  dari  sumber utama  ke  sumber  cadangan  berdasarkan  kondisi  presentase dari  baterai  saat  mencapai  nilai  sebesar  11,4  Volt  dengan kapasitas  baterai  berkisar  antara  36%-38%.  Sehingga  ATS melakukan cut off sumber dari PLTS dan mengalihkan beban pada  sumber  PLN  tanpa  jeda.  (2)  Dari  hasil  pengujian menggunakan  Metode Moving  Average sebagai filter hasil data yang tidak sesuai pada pengukuran monitoring keluaran Photovoltaic, didapatkan  grafik monitoring tegangan  dan arus photovoltaic yang  lebih stabil.  Dengan  MAE  tegangan PV = 1,368 V, MAE arus PV = 0, 152 A dan MSE tegangan PV=  3,389  V,  MSE  arus  PV  =  0,079  A.  (3)  Hasil  Metode
Network  Control  System dengan  penggunaan  pemrograman millis interrupt pada kontrol relay didapatkan rata-rata nilai delay relay 1 dan relay 2 sebesar 1,034 second jauh lebih baik daripada  penggunaan  pemrograman  tanpa millis  interrupt yaitu  sebesar  61 second .  Hal  tersebut  tentunya  berpengaruh pada keefektifan kerja dari relay kontrol monitoring ATS.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  J. Principe and W. Takeuchi, “Supply and demand assessment of solar PV as off-grid option in asia pacific region with remotely sensed data,” Remote  Sens. ,  vol.  11,  no.  19,  p.  2255,  Sep.  2019,  doi: 10.3390/rs11192255.
[2]  A. Manur, M. Marathe, A. Manur, A. Ramachandra, S. Subbarao, and G.  Venkataramanan,  “Smart  Solar  Home  System  with  Solar Forecasting,”  in 2020  IEEE  International  Conference  on  Power Electronics,  Smart  Grid  and  Renewable  Energy  (PESGRE2020) , Cochin, India, Jan. 2020, pp. 1–6. doi:
10.1109/PESGRE45664.2020.9070340.
[3]  F.  K.  Jean-Rostand, M.  M. Mustapha,  I.  Adabara,  and  A.  S.  Hassan, “Design  of  an  automatic  transfer  switch  for  households  solar  PV system,” Europian  Journal  of  Advances  in  Engineering  and Technology. 6,. p. 13, 2019.
[4]  M.  Jailia,  A.  Kumar,  M.  Agarwal,  and  I.  Sinha,  “Behavior  of  MVC (Model  View  Controller) Based  Web  Application  Developed  in  PHP and  .NET  Framework,”  in 2016  International  Conference  on  ICT  in Business Industry & Government (ICTBIG) , Indore, India, 2016, pp. 1– 5. doi: 10.1109/ICTBIG.2016.7892651.
[5]  Muliadi, M. Y. Fahrezi, I. S. Areni, E. Palantei, and A. Achmad, “A Smart Home Energy Consumption Monitoring System Integrated with Internet  Connection,”  in 2020  IEEE  International  Conference  on Communication,  Networks  and  Satellite  (Comnetsat) ,  Batam, Indonesia, Dec. 2020, pp. 75–80.
doi: 10.1109/Comnetsat50391.2020.9328960.
[6]  R.  Rachman,  “Penerapan  metode  moving  average  dan  exponential smoothing pada peramalan produksi industri garment,” J. Inform. , vol. 5, pp. 211–220, Sep. 2018.
[7]  Y.-B.  Zhao,  X.-M.  Sun,  J.  Zhang,  and  P.  Shi,  “Networked  control systems: the communication basics and control methodologies,” Math. Probl. Eng. , vol. 2015, pp. 1–9, 2015, doi: 10.1155/2015/639793.