## MONITORING TEGANGAN DAN ARUS YANG DIHASILKAN OLEH SEL SURYA BERBASIS WEB SECARA ONLINE
Wahab Dewi Sinaga 1) , Yani prabowo 2)
Program Studi Sistem Komputer, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Budi Luhur
Jl. Raya Ciledug, Petukangan Utara, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12260
Telp. (021) 5853753 ext.303, Fax. 5853489
Email : wahabdewisinaga@gmail.com 1) , Yani.prabowo@budiluhur.ac.id 2)

## ABSTRAK
Sel  surya  merupakan  salah  satu  piranti  yang  dapat  mengubah  energi  matahari  menjadi  listrik. Pemantauan produksi listrik yang dihasilkan panel surya sangat dibutuhkan oleh pengguna untuk mengetahui berapa  daya  diproduksi.  Saat  ini  pemantauan  masih  sering  dilakukan  dengan  melihat  dan  mencatat  melalui voltmeter dan ampere meter. Pada penelitian ini dirancang sebuah prototype untuk pemantauan tegangan dan arus melalui jaringan internet berbasiskan Arduino. Sistem monitoring sel surya tersebut menggunakan sensor pengukur  tegangan  dan  arus  yang  telah  dikalibrasi,  sistem  pengirim  data  diintegrasikan  ke  aplikasi  web, perancangan  sistemnya  berbasis  mikrokontroler  Arduino  Uno.  Dan  ini  dihubungkan  ke  web  yg  ada  di  PC melalui jalur komunikasi modul wi-fi (esp8266). Hasil dari sistem monitoring ini adalah pengukuran dari setiap sensor yang diproses secara langsung dan ditampilkan pada web dan memonitor performa tersebut secara jarak jauh atau melalui internet.
Kata kunci: sel surya, monitoring, arduino, modul wi-fi, ESP8266

## 1. Pendahuluan
Energi  pada  matahari  sampai  saat  ini  masih dapat kita manfaatkan secara gratis, energi matahari merupakan  sumber energy  yang bersih karena tidak menimbulkan  polusi.  Panel  surya  adalah  peralatan yang  digunakan  untuk  mendapatan energy  matahari dan  mengubahnya  menjadi  energy  listrik.  Panel surya  ini  bisa  diletakan  pada  area  terbuka  yang mendapatkan  sinar  matahari  secara  langsung.  Atap rumah  atau  gedung  adalah  tempat  yang  ideal  untuk meletakaan panel surya tersebut. Sistem pembangkit listrik  tenaga  matahari saat ini ada  2  macam sistem offgrid  dan  on  grid,  dimana  pada  sistem  offgrid membutuhkan  baterai  sebagai  penyimpan  energy yang  dihasilkan  oleh panel  surya,  Pada  sistem  On- grid  hasil  dari  panel  surya  dikirim  kepada perusahaan listrik negara (Hakim, 2017).  Penelitian monitoring  output  panel  surya  pernah  dilakukan Pande et all ,2016. Pada penelitian tersebut data dari sistem  monitoring  disimpan dalam  memori SDcard. Penyimpanan  pada  memori  SDcard  ini  memiliki keterbatasan pada kapasitas SDcard tersebut (Putu et al. ,  2016),(Hermawan,  2016).  Sistem  monitoring secara realtime dengan scada dilakukan oleh Prian et all,  desain  dari  aplikasi  SCADA  yang  dibuat merupakan  desain  tetap,  yaitu  apabila  ada pengembangan  dari  sisi  hardware  atau  pada sistemnya,  maka  desain  dari  aplikasi  ini  harus diubah dan source code-nya harus ditambah (Putu et al. , 2016).(Siregar and Wardana, 2017),
Penelitian  ini  bertujuan  merancang  sistem monitoring keluaran daya yang dihasilkan dari panel surya  secara  online  melalui  web  dengan  Arduino sebagai  kontrolernya. Dengan  monitoring  melalui
web hasil nya dapat dipantau secara jarak jauh tanpa harus datang di area pembangkit.

## 2. Kajian pustaka

## 2.1. panel surya
Panel  surya  adalah  peralatan  utama  sistem pembangkit listrik tenaga surya yang berfungsi untuk mengkonversikan energi cahaya matahari  menjadi  energi  listrik  secara langsung. Besar daya keluaran yang dihasilkan dari  proses  konversi  tersebut  ditentukan  oleh beberapa  kondisi  lingkungan  dimana  sebuah panel  surya  berada  seperti  intensitas  cahaya matahari,  suhu,  arah  datangnya  sinar  matahari dan  spektum  cahaya  matahari.  Kondisi lingkungan  yang  selalu  berubah-ubah  setiap waktu menyebabkan daya keluaran panel surya juga ikut berfluktuasi. Untuk menentukan daya keluaran  sebuah  panel  surya  yang  akan  dijual di  pasaran  maka  dipilihlah  sebuah  kondisi pengujian  standar  yaitu  tingkat  radiasi  1000 W/m2, suhu panel 25°C, sudut datangnya sinar tegak lurus terhadap permukaan panel surya, 0° dan  spektrum  AM1.5.  Daya  maksimum  yang dihasilkan  pada  kondisi  standar  ini  dijadikan sebagai  daya  keluaran dari sebuah panel  surya dan harga jual panel surya ditentukan oleh nilai daya ini. Sayangnya  kondisi  pengujian standar tersebut  sangat sulit  ditemui  pada  kondisi operasi nyata (Fachri et al. , 2015) . 2.2. 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  ke  mikrokontroler. Regresi adalah pengukur hubungan dua variabel atau lebih  yang dinyatakandengan bentuk hubungan atau fungsi.  Untuk  menentukan  bentuk  hubungan (regresi)  diperlukan  pemisahan  yang  tegas  antara variabel  bebas  yang  sering  diberisimbul  X  dan variabel tak bebas dengan simbul Y. Kedua variabel biasanya  bersifat  kausal  atau  mempunyai  hubungan sebab  akibatyaitu  saling  berpengaruh.  Sehingga dengan  demikian,  regresi  merupakan  bentuk  fungsi tertentu antara variabel tak bebas Y dengan variabel bebas  X atau dapatdinyatakan  bahwa regresi adalah sebagai suatu fungsi Y = f(X) (Fitriandi, Komalasari and Gusmedi, 2016).

## 2.3. sensor arus
Sensor arus ACS712 ( Allegro Current Sensor ) adalah sensor arus yang bekerja berdasarkan efek meda. Sensor arus ini dapat digunakan untuk mengukur arus AC atau DC. Modul sensor ini telah dilengkapi dengan rangkaian penguat operasional, sehingga sensitivitas pengukuran arusnya meningkat dan dapat mengukur perubahan arus yang kecil. Sensor ini digunakan pada aplikasi-aplikasi dibidang industri, komersial, maupun komunikasi. Contohnya aplikasinya antara lain unruk sensor kontrol motor, deteksi dan manajemen penggunaan daya, sensor untuk catu daya tersaklar, sensor proteksi terhadap arus lebih, dan sebagainya, (Fitriandi, Komalasari and Gusmedi, 2016)
2.4. Server Thingspeak.com Thingspeak merupakan Platform  IoT yang dibuat  berbasis  pada Matlab .  Pada  platform  ini user  dapat  mengupload  data  sensor  dari  berbagai macam development  board yang ada.Data  yang  di upload  pada thingspeak bisa  dibuat  sebagai  data pribadi  ataupun  data  public.  Data  tersebut disajikan  dalam  bentuk  channel  yang  didalamnya terdapat  visualisasi  yang  diolah  oleh  matlab. Untuk  menggunakan  thingspeak  saat  ini  masih tidak  dikenakan  biaya  namun  sensor  yang digunakan pun masih dibatasi (Pasha, 2016)
2.5. arduino Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler  pada  Atmega328. Board ini memiliki  14  pin  digital  input/output  (dimana  6  pin dapat  digunakan  sebagai  output  PWM),  6  input analog,  16MHZ  osilator  Kristal,  koneksi USB,  jack listrik  tombol  reset.  Pin-pin  ini  berisi  semua  yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung  ke  komputer  dengan  kabel  USB  atau
sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC  - DC atau baterai untuk menggunakannya (Azzi, 2014).

## 3. Metode Penelitian
Metode penelitian dibagi menjadi 2 perancangan  perangkat  keras  dan  perancangan perangkat lunak.
3.1. Perancangan Perangkat Keras
Perancangan  dilakukan  berdasarkan  blok  per  blok dari  setiap  rangkaian,  dimana  tiap-tiap  blok mempunyai  fungsi  masing-masing  dan  blok rangkaian  yang  satu  dengan  blok  rangkaian  yang lain merupakan satu kesatuan yang saling terkait dan berhubungan  serta  membentuk  satu  kesatuan  yang saling  menunjang  kerja  dari sistem. Blok rangkaian dari alat ini dapat dilihat selengkapnya pada gambar 3.1.

## Gambar 1. Diagram Blok
Pada  saat  matahari  terik,  papan  Sel  surya menangkap  sinar  matahari.  Sensor  tegangan  dan sensor  arus  yang  telah  dipasang  akan  berfungsi untuk mendeteksi tegangan dan arus yang dihasilkan oleh Sel surya. Arus yang dihasilkan oleh Sel surya akan  dikontrol  pada  mikrokontroler  Sel  surya sebelum di aliri ke baterai. Mikrokontroler sel surya berfungsi  untuk  mengatur  dan  memutus  arus  jika baterai sudah terisi penuh secara otomatis. Arus DC yang dihasilkan oleh Sel surya yang sudah tersimpan di  baterai  akan  di  kontrol  dalam  mikrokontroler Arduino  sesuai  dengan  program  yang  diberikan. Arus  DC  tersebut  dapat  di  pakai  untuk  beban (lampu, komputer, televisi, dll).
Untuk  monitoringnya,  ketika  sensor  tegangan  dan sensor  arus  telah  mengukur  arus  yang  dihasilkan oleh  Sel  surya,  maka  pada  mikrokontroler  Arduino akan dikontrol dan diatur untuk menghitung besaran tegangan  dan  arus.  Dan  dapat  dimonitoring  lewat aplikasi  Web  yang  disambungkan  melalui  jalur komunikasi  modul  Wi-fi.  Aplikasi  web  sebagai interface  akan  mengambil  data-data  dari  serial monitor  yang  ditampilkan  oleh  arduino  sebagai laporan  monitoring  disaat  tertentu. Pada  gambar  2 ditunjukan  gambar  rangkaian  keseleuruhan  dari sistem tersebut.
______________________________________________________________________

## Gambar 2. Rangkaian Keseluruhan

## 3.2. Perancangan perangkat Lunak
Perancangan  perangkat lunak digunakan  untuk membangun  program  yang  diterapkan  pada mikrokontroler.  Perancangan  perangkat  lunak ditunujkan  gambar  3.  Flowchart  program utama.
START INISIALISAI PORT If ESP8266 “OK” ESP8266 SIAP IF ESP8266 FIND “OK” Convert Tegangan dan Arus ADC DATA TERKIRIM Menampilkan Data Tegangan dan Arus di WEB END Tidak ada Respon dari ESP8266 TIDAK TERKONEKSI KE WIFI ESP8266 CONNECT_TO_ WIFI SUKSES TERKONEKSI KE WIFI ESP8266 CONNECT TO WEB ESP8266 SEND DATA TO WEB = SUKSES KONEKSI TIMEOUT FALSE TRUE TRUE FALSE FALSE TRUE Gambar 3. Flowchart Program Utama
4. IMPLEMENTASI dan

## EVALUASI PROGRAM
Setelah  melakukan  perancangan  sistem  dan pembuatan  alat,  maka  tahap  selanjutnya  adalah melakukan  pengujian  alat  yang  telah  dibuat. Pengujian  dan  pengamatan  dilakukan  terhadap perangkat  keras  dan  keseluruhan  sistem  yang
terdapat dalam peralatan ini. Pengujian ini dilakukan dengan  cara  melakukan  pengukuran  pada  tiap  blok system.

## 4.1 Pengukuran Sensor Tegangan dan arus
Besarnya  tegangan  yang  dihasilkan  oleh  sel  surya pada detik tertentu  itu dipengaruhi  oleh  panas  sinar matahari  yang  didapatkan.  Pengukuran  tegangan sudah sesuai dengan perancangan. Kali ini pengujian dilakukan  didalam  ruangan  lab  Universitas Budiluhur  dimana  sebelumnya  sel  surya  sudah dijemur. Jadi tegangan yang dihasilkan yaitu seperti pada tabel 4.1 dan tabel 4.2. Pada awal pengukuran tegangan  akan  bernilai  kecil  dan  pada  detik berikutnya  akan  semakin  besar  sesuai  dengan  sinar yang diterima sel surya.
Besarnya  arus  yang  dihasilkan  oleh  sel  surya  pada detik  tertentu  itu  dipengaruhi  oleh  panas  sinar matahari yang didapatkan. Pada pengujian ini sensor arus  dapat  mendeteksi  arus  yang  mengalir  dari  sel surya.  Tetapi  dari  beberapa  pengujian,  nilai  arus yang kita dapatkan selalu bernilai kecil dan itu juga dipengaruhi  oleh  sinar  matahari  yang  didapat  oleh sel surya.

## Tabel 4. 1 Hasil Pengujian Sensor Tegangan
Pada Hari Pertama NO Tanggal Waktu (Detik) Besar Tegangan Besar arus 1 09/01/2018 17:32:57 0.32 V 0.24 A 2 09/01/2018 17:33:37 0.29 V 0.19 A 3 09/01/2018 17:33:55 0.29 V 0.19 A 4 09/01/2018 17:34:12 0.27 V 0.24 A 5 09/01/2018 17:34:45 1 V 0.48 A 6 09/01/2018 17:35:02 1 V 0.61 A 7 09/01/2018 17:35:34 8.18 V 0.19 A 8 09/01/2018 17:35:52 8.26 V 0.22 A 9 09/01/2018 17:36:09 7.6 V 0.3 A 10 09/01/2018 17:36:27 7.96 V 0.11 A Tabel 4. 2 Hasil Pengujian Sensor Tegangan Pada Hari Kedua NO Tanggal Waktu (Detik) Besar Tegangan Besar Arus 1 10/01/2018 13:44:34 20.11 V 0.14 A 2 10/01/2018 13:44:52 20.09 V 0.30 A
______________________________________________________________________
3 10/01/2018 13:45:09 21.24 V 0.51 A 4 10/01/2018 13:45:28 14.70 V 0.61 A 5 10/01/2018 13:45:46 14.68 V 0.46 A 6 10/01/2018 13:46:04 19.65 V 0.03 A 7 10/01/2018 13:46:22 14.65 V 0.80 A 8 10/01/2018 13:46:40 19.50 V 0.27 A 9 10/01/2018 13:46:59 19.45 V 0.02 A 10 10/01/2018 13:47:17 19.40 V 0.27 A

## 4.2 Pengujian Modul Wi-fi ESP8266
Komunikasi  antara  Arduino  dengan  aplikasi  web (Thingspeak)  dijembatani  oleh  jalur  komunikasi modul  Wi-fi  ESP8266.  Berikut  akan  dijelaskan pengujian konfigurasi modul Wi-fi ESP8266 supaya berfungsi  dengan  baik.  Pada  tahap  pertama selesaikan  wairing  antara  modul  wi-fi  dengan arduino  dengan  pin-pin  yang  sudah  ditentukan. Setelah  itu  buka  software  arduino,  dan  upload kodingan  kosong,  dan  buka  serial  monitor.  Setelah itu  ketikkan  perintah  AT comand  sesuai  dengan gambar 4 dibawah.
Gambar 4. konfigurasi Modul Wi-fi ESP8266
4.6 Pengujian Sever Thingspeak.com
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  memastikan pembacaan  sensor  Tegangan  dan  Arus  yang  akan ditampilkan secara realtime di server thingspeak dan
di  web  server  ini  juga  bisa  menyimpan  pembacaan data dan  dapat di  unggah  kembali dikemudian  hari. Dibawah  ini  gambar  5-8  adalah  tampilan  dari pembacaan  sensor  tegangan  dan  sensor  arus  pada hari pertama dan hari kedua pengambilan data yang ditampilkan  di  web  thingspeak. Pada  gambar  9 adalah  modul  pendukung  panel  surya  dan  peralatan pendukung.
Gambar 5. Grafik Tegangan Hari Pertama
Gambar 6. Grafik Tegangan Pada Hari Kedua
Gambar 7. Grafik Arus Hari Pertama
______________________________________________________________________
Gambar 8. Grafik Arus Hari Kedua
Gambar 9. Modul Panel surya dan komponen pendukung

## 5. KESIMPULAN dan Saran
Sistem monitoring dapat berjalan dengan baik sesuai rancanga.  Data  yang  diterima  dan  direkam    dapat ditampilkan  dalam  bentuk  web  dan  dilihat  melalui thingkspeak.com, data tersebut bisa digunakan untuk keperluan lanjutan.

## Saran
Dengan  menggunakan  sensor    dan  komponen  yang lebih  canggih  dan  lebih  akurat,  alat  ini  akan  dapat bekerja  secara  maksimal  dan  lebih  baik  lagi sehingga alat tersebut akan bekerja lebih efektif dan sesuai dengan yang diharapkan dalam penggunaannya.

## DAFTAR PUSTAKA
Fachri, M. R., Sara, I. D., Away, Y., Fachri, M.
R., Sara, I. D. and Away, Y. (2015) ‘Jurnal
Rekayasa Elektrika Arduino secara Real Time’, 11(4). doi: 10.17529/jre.v11i3.2356.
Fitriandi, A., Komalasari, E. and Gusmedi, H. (2016) ‘Rancang Bangun Alat Monitoring
Arus dan Tegangan Berbasis Mikrokontroler dengan SMS Gateway’, 10(2).
Hakim, M. F. (2017) ‘PERANCANGAN ROOFTOP OFF GRID SOLAR PANEL PADA RUMAH TINGGAL’, 8(1), pp. 1–11.
Hermawan, I. B. (2016) ‘RANCANGBANGUN DATA LOGGER TENAGA LISTRIK’.
Pasha, S. (2016) ‘Thingspeak Based Sensing and Monitoring System for IoT with Matlab Analysis’, (6), pp. 19–23.
Putu, P., Winata, T., Wijaya, I. W. A. and Suartika, I. M. (2016) ‘Rancang Bangun Sistem Monitoring Output dan Pencatatan Data pada Panel Surya Berbasis Mikrokontroler Arduino’, 3(1), pp. 1–6.
Siregar, R. R. A. and Wardana, N. (2017) ‘SISTEM MONITORING KINERJA PANEL LISTRIK TENAGA SURYA MENGGUNAKAN ARDUINO UNO’, 14, pp. 81–100.