Sistem Switching Pada Automatic Transfer Switch (ATS) Menggunakan Arduino UNO
Sofiah 1 , Awang Nugraha 2
1,2 Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Palembang Sofikeran@gmail.com 1 , Awangnugraha59@gmail.com 2
Received 20 Februari 2023 | Revised 17 April 2023 | Accepted 25 April 2023

## ABSTRAK
Panel merupakan bentuk energi alternatif yang banyak digunakan oleh manusia saat ini untuk dikelola menjadi energi listrik. Panel surya dibuat dari material semikonduktor terutama silikon yang dilapisi oleh bahan tambahan khusus. Ketika cahaya matahari mendekati cell , maka electron akan terlepas dari atom silikon dan mengalir membentuk sirkuit listrik sehingga energi listrik dapat dibangkitkan. Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisa sistem kerja switching pada Automatic Transfer Switch dengan menggunakan Arduino Uno dan Relay yang terhubung dengan sumber PLN dan PLTS. Hasil dari penelitian, dimana perpindahan atau switching yan  dilakukan  oleh  relay  itu  diatas  perintah  kodingan  dari  arduino  uno.  Pada  saat  sebelum  terjadinya perpindahan  atau  switching,  arduino  uno  akan  mendelaykan  dahulu  beberapa  detik  untuk  melakukan perpindahan sumber tersebut. Dimana ATS ini kinerjanya dikendalikan melalui gaya magnet kondisi terbuka menjadi kondisi tertutup. Sebagai pemutus dan penghubung daya, alat ini mempunyai materi berupa kontak penghubung dan meningkatkan kemampuan kerjanya yang dapat menanggung beban daya besar. Maka titik kontaknya memiliki ukuran yang besar, salah satu contohnya alat pemutus dan penghubung jenis ialah relay AC  dan  DC  sebagai  alat  pengatur  otomatis.  Dari  hasil  analisa  diperoleh  kesimpulan  bahwa  Proses  kerja Switching Automatic Transfer Switch dapat  dilakukan oleh relay atas perintah kodingan dari Arduino  UNO secara otomatis.

## Kata kunci: Panel Surya, Automatic Transfer Switch
Panel is a form of alternative energy that is widely used by humans today to be managed into electrical energy.  Solar  panels  are  made  of  semiconductor  materials,  especially  silicon  which  is  coated  by  a  special additive. When sunlight approaches the cell, the electrons will be released from the silicon atoms and flow to form an electrical circuit so that electrical energy can be generated. The results of the study, where the transfer or switching carried out by the relay was orderead by the coding of the arduino uno. At the time before the transfer of switching, the arduino uno will delay a few seconds before switching the source. Where this ATS perfomance is controlled throught a magnetic force from an oen condition to a closed condition. As abreaker and a power connector, this tool has a material in the from of connecting contact point has a large size so that it can distribute large power loads. Then the contact point has a large size so that it can distribute large electric currents, one example of a type of breaker and connector ia an AC and DC relay as an automatic regulating device. From the results of the analysis it is concluded that the Switching Automatic Transfer Switch work process can be carried out by the relay on the order of the coding from Arduino UNO automatically.

## Keywords: Solar Cell, Automatic Transfer Switch

## I. PENDAHULUAN
Energi  listrik  merupakan  energi  yang  tidak  pernah  habis  sampai  kapan  pun,  dengan  adanya  listrik manusia  dapat  menggunakan  semua  kegiatannya  baik  di  dunia  industri  maupun  dirumah  tangga  dengan menggunakan  semua  peralatan  yang  membutuhkan  energi  listrik,  pemakaian  energi  listrik  saat  ini  hanya bersumber pada sumber Pembangkit Listrik Negara (PLN) yang suatu saat akan mengalami pemadamaan baik itu secara direncanakan maupun terjadi pemadaman secara tiba-tiba ketika terjadinya blackout . Dengan adanya energi  alternatif  manusia  tidak  akan  terpaku  hanya  sumber  PLN  saja,  khususnya  di  daerah  terpencil  susah mendapatkan pasokan listrik (Mardalita, 2017).
Panel merupakan bentuk energi alternatif yang banyak digunakan oleh manusia saat ini untuk dikelola menjadi energi listrik. Panel surya dibuat dari material semikonduktor terutama silikon yang dilapisi oleh bahan tambahan khusus. ketika cahaya matahari mendekati cell , maka electron akan terlepas dari atom silikon dan mengalir  membentuk  sirkuit listrik  sehingga  energi  listrik  dapat  di  bangkitkan  (Ismail,  2021).  Prinsip  kerja panel  surya  secara  singkat  ialah  panas  dari  cahaya  matahari  dikumpulkan,  selain  dikumpulkan  panas  dari cahaya  matahari  juga  digunakan  memanaskan  cairan,  lalu  uap  yang  dihasilkan  dipanaskan  kemudian  akan menghasilkan  listrik  (Habibi,  2020).  Panel  surya  bekerja  dengan  membiarkan  foton  atau  partikel  cahaya, menjatuhkan elektron bebas dari atom (Safrizal, 2017).
Automatic Transfer Switch (ATS)  ialah saklar yang bekerja otomatis secara intekoneksi antara PLTS dengan PLN, dimana sistem otomatisnya berdasarkan kemungkinan jika sumber PLN mengalami pemadaman maka sakelar akan berpindah ke sumber panel  surya yang terkonesi  langsung pada power inverter (Rizaldi, 2018). Fungsi ATS sebagai rangkaian kontrol yang bekerja secara otomatis untuk memindahkan daya sesuai dengan kedudukannya yang mana alat ini berguna untuk menghidupkan dan menghubungkan power inverter ke  beban  secara  otomatis  pada  saat  PLN  padam  (Jayadi,  2016).  ATS digunakan  untuk  mengalihkan  beban antara dua catu daya yang salah satunya terhubung ke beban, memastikan pasokan daya ke beban dengan celah kecil  minimum  antara  kegagalan  daya  dan  menghubungkan  kembali  ke  beban  ke  catu  daya  skunder  (H. Alwani., 2020). ATS terhubung antara beban catu daya fungsinya sebagai transfer beban dari utama atau catu daya  utilitas  public  pada  kegagalan  ke  sumber  listrik  skunder  atau  panel  surya  dan  kemudian  mentransfer kembali ke catu daya utilitas ketika dipulihkan (Chamim, 2020).

## II. METODE PENELITIAN

## A. Diagram Flowchart Penelitian
Langkah penjelasan dari penelitian ini dapat dijelaskan dalam diagram flowchart, dimana dapat dilihat pada Gambar 1 dibawah ini :
Gambar 1. Diagram Flowchart Penelitian

## B. Skema Alat
Penjelasan dari Gambar 2 mengenai gambar diagram skema rangkaian sebagai berikut:
1. Sinar matahari memancarkan sinarnya ke panel surya lalu sinar tersebut diserap oleh panel surya.
2. Setelah  diserap  oleh  panel  surya,  sinar  matahari  akan  diproses  menjadi  sebuah  energi  yang terbarukan, kemudian energi tersebut diubah menjadi energi listrik arus searah, karena arus tersebut digunakan  pada  instalasi  di  SD  Negeri  79  Lubuklinggau  menggunakan  arus  bolak-balik,  maka energi yang dihasilkan itu terlebih dahulu akan disalurkan ke dalam Solar Charge Controller .
3. Dari Solar Charge Controller tersebut, energi  listrik  yang telah dihasilkan oleh panel  surya akan digunakan untuk pengisisan akumulator, karena akumulator menggunakan energi listrik arus searah.
4. Ketika  akumulator  telah  terisi  penuh  atau  sudah mencapai  batas  pengisian  yang  telah  ditentukan oleh Solar  Charge  Controller ,  kemudian  energinya  akan  digunakan  sebagai  sumber  listrik  pada instalasi di SD Negeri 79 Lubuk Linggau dengan menggunakan inverter.
5. Pada saat energi listrik keluaran dari akumulator telah disalurkan ke inverter, maka energi tersebut akan diubah menjadi energi arus bolak-balik.
6. Kemudian, Automatic Transfer Switch akan memutus atau menghubungkan secara otomatis sumber energi dari PLN, jika PLN tersebut mengalami pemadaman atau gangguan.
7. Beban Panel surya atau PLN, dimana pada saat beban disuplay oleh panel surya maka PLN akan menjadi back-up .  Begitupun  sebaliknya,  jika  beban  di  suplay  oleh  PLN  maka  panel  surya  akan menjadi back-up bagi PLN.
AC
Gambar 2. Skema Alat

## C. Proses Alat Automatic Transfer Switch
Dalam perancangan Automatic Transfer Switch harus mengetahui komponen apa saja yang dibutuhkan dan digunakan Automatic Transfer Switch . Setelah itu kita dapat menentukan kerangka alat sesuai dengan apa yang dibutuhkan. Perakitan peralatan sistem Automatic Transfer Switch dijelaskan sebagai berikut (Chamim, 2020):
1. Pertama, kita harus survei tempat dimana Automatic Transfer Switch ini akan dipasang, pastikan tempat tersebut aman dan sesuai dengan SOP yang berlaku.
2. Siapkan alat dan bahan untuk pembuatan Automatic Transfer Switch .
3. Sesuaikan  penempatan  komponen  alat  yang  digunakan Automatic  Transfer  Switch dengan  box panel.
4. Setelah  itu  koneksikan  komponen-komponen Atomatic  Transfer  Switch yang  akan  di  pasangkan pada  box  panel  seperti Solar  Cahrge  Controller ,  inverter, Miniature  Circuit  Breaker ,  Relay, Arduino UNO, dan kipas pendingin.
5. Kemudian gunakan terminal blok sebagai penyambungan kabel agar terlihat rapi pada perakitan.
6. Setelah  semua  terpasang  dan  terkoneksikan,  maka  komponen-komponen  yang  telah  disatukan tersebut dipasangkan, kemudian dimasukkan ke dalam box panel yang telah dibuat.

## D. Proses Switching Automatic Transfer Switch Saat Terhubung PLN dan PLTS
Pada  Gambar  3 dibawah ini merupakan  proses  s witching terhubung dengan Sumber PLN terkoneksi dengan peralatan Automatic Transfer Switch seperti relay dan Arduino UNO dalam perpindahan sumber PLN ke PLTS dan sebaliknya dari PLTS ke PLN.
(a) (b)
Gambar 3. (a) Sebelum Switching (b) Sesudah Switching

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  proses  yang  telah  dilakukan,  dimana  perubahan  tersebut  dapat  dilakukan  menggunakan  sebuah arduino  uno dan relay. Dimana perubahan tersebut  menggunakan penkodingan terhadap arduino. Kegunaan kodingan tersebut untuk menjalankan atau memerintahkan sebuah peralatan berjalan otomatis tanpa bantuan oleh manusia lagi atau secara manual. Perpindahan atau switching tersebut dilakukan pada sebuah relay , jika sumber salah satu di antara PLN dan PLTS tersebut padam maka relay tersebut akan melakukan switching atau perpindahan sumber. Dimana perpindahan atau switching yang dilakukan oleh relay itu atas perintah kodingan dari Arduino UNO . Pada saat sebelum terjadinya perpindahan atau switching , a rduino UNO akan terjeda dahulu beberapa detik untuk melakukan perpindahan sumber tersebut. Pada Gambar 4 dibawah ini terdapat komponen alat yang digunakan.

## Gambar 4. Komponen Alat PLTS
Panel surya yang digunakan ini waktu penjemuran ialah panel monokristal.  Panel monokristal ini ialah panel yang ffisiensi dihasilkan dengan teknologi terkini & menghasilkan daya listrik persatuan luas yang paling tinggi. Memiliki  effisiensi  sampai dengan 15%. Kelemahan dari  panel ini adalah tidak tidak akan berfungsi baik di tempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh), effisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan. Proses  penjemuran  panel  ini  dilakukan  pada  cuaca  yang  cerah.  Dimana  waktu  penjemuran  itu  dimulai  saat matahari terbit sampai matahari terbenam. Pada proses penjemuran ditunjukkan pada Gambar 5, panel akan menyerap panas matahari dan mengubah panas matahari itu menjadi sebuah energi listrik. Dimana energi listrik itu  di  alirkan  ke  dalam  sebuah  batre,  sebelum  di  alirkan  energi  listrik  itu  akan  di  kontrolkan  oleh  sebuah peralatan yang dinamakan solar charge controller . Di solar charge controller tadi energi listrik akan dibatasi
+24V 0V R1 K2 K1 R1 K2 K1 K2 R1 MCB_PLN +24V 0V MCB_PLTS K2 K2 K1 K2 R1 K2 R1 K1 R1 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 6 7 17 2 5 8 12 13 4 12 13 16 6 7 +24V 0V R1 K2 K1 R1 K2 K1 K2 R1 MCB_PLN +24V 0V MCB_PLTS K2 K1 K2 R1 K2 R1 K1 R1 5 K2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 6 7 17 2 5 8 12 13 4 12 13 16 6 7
berapa tegangan dan arus yang akan disimpan dalam batre tersebut, agar batre tersebut tidak melebihi kapasitas yang di dalamnya.
Gambar 5. Proses Penjemuran Panel
A. Data Pengukuran Perpindahan Automatic Transfer Switch
Pengukuran  dan  pengujian  ini  dilakukan  untuk  mendapatkan  data real-time pada Automatic  Transfer Switch yang  akan  diberi  beban  lampu  250  Watt  dengan  pengujian  beban  tersebut  selama  5  kali  pengujian. Dimana dari  beban tersebut  akan di  ukur atau di  lihat  berapa tegangan dan arus lonjakan pada saat  sumber listrik diubah dari PLN ke PLTS, data nilai pengukuran dapat di lihat pada tabel berikut:
Tabel 1. Data Pengukuran Automatic Transfer Switch Dengan Beban 250 Watt
No Jam Beban PLN PLN ke PLTS PLTS V I V I V I 1 09:20-09:35 250 Watt 226,7 1,23 215,7 1,17 215,5 1,17 2 09:35-09:50 250 Watt 226,6 1,19 216,1 1,18 215,7 1,17 3 09:50-10:05 250 Watt 232,4 1,23 215,5 1,20 215,1 1,19 4 10:05-10:20 250 Watt 230,9 1,24 215,3 1,17 214,6 1,18 5 10:20-10:35 250 Watt 231,5 1,21 214,4 1,17 213,8 1,16
Pada  tabel  1  diatas  merupakan  pengukuran Automatic  Transfer  Switch yang  dibebani  beban  konstan berupa  3  lampu  pijar  yang  berawal  dari  sumber  PLN.  Kemudian  jika  PLN  padam  maka  akan  terjadi perpindahan  sumber  listrik  ke  PLTS  yang  mengakibatkan  tegangan  dan  arus  melonjak.  Dalam  percobaan dilakukan, dimana terdapat perbedaan nilai tegangan dan arus saat perpindahan sumber tersebut pada setiap percobaan yang dilakukan. Dimana perbedaan nilai pada tegangan PLN ke PLTS itu sebesar 216,1 Volt dan perbedaan nilai arus pada PLN ke PLTS itu sebesar 1,20 Ampere.

## B. Data Pengukuran Dengan Menggunakan Beban Bervariasi
Pengukuran  dan  pengujian  ini  dilakukan  untuk  mendapatkan  data real-time pada Automatic  Transfer Switch yang  akan  diberi  beban  bervariasi  dengan  pengujian  selama  5  kali  pengujian  seperti  pada  Tabel  2. Dimana beban tersebut akan di ukur atau di lihat berapa tegangan dan arus lonjakan pada saat sumber listrik diubah dari PLN ke PLTS, dimana data nilai pengukuran dapat di lihat pada tabel berikut:
Tabel 2. Data Pengukuran Dengan Beban Bervariasi Dalam Waktu 15 Menit
No Jam Beban (Watt) PLN PLN Ke PLTS PLTS Keterangan V I V I V I 1 15:00-15:15 50 231,5 0,37 225,5 0,37 224,3 0,37 Dua Buah Lampu Pijar  25 watt 2 15:15-15:30 68 231,6 0,45 223,7 0,46 222,8 0,46 Dua Buah Lampu Pijar  25 watt, dan Lampu LED 18 watt 3 15:30-15:45 113 232,0 0,46 223,3 0,46 222,9 0,46 Dua Buah Lampu Pijar 25 watt, Lampu LED 18 watt,dan  Laptop 45 watt
4 15:45-16:00 168 232,9 0,67 219,9 0,62 219,4 0,62 Dua Buah Lampu Pijar  25 watt, Lampu LED 18 watt, Laptop 45 watt, dan Kipas Angin 55 watt 5 16:00-16:15 213 233,1 0,74 218,1 0,78 217,6 0,71 Dua Buah Lampu Pijar  25 watt, Lampu LED 18 watt, Dua Buah Laptop 45 watt, dan Kipas Angin 55 watt
Pada tabel 2 dari pengukuran diatas terlihat bahwa Automatic Transfer Switch dibebani dengan beban bervariasi  seperti lampu pijar 100 Watt 1 buah, lampu  LED 18 Watt 1 buah, Kipas Angin 55 Watt 1 buah, Laptop 45 Watt 2 buah, dan lampu pijar 25 Watt 2 buah yang berawal dari sumber PLN. Kemudian pada saat PLN padam, Switch akan berpindah langsung secara otomatis pada sumber PLTS dan ini akan mengakibatkan terjadinya lonjakan tegangan dan arus yang disebabkan karena perpindahan sumber dari PLN ke PLTS secara tiba  tiba.  Dalam  percobaan  yang  dilakukan,  dimana  terdapat  perbedaan  nilai  tegangan  dan  arus  saat perpindahan sumber tersebut pada setiap percobaan yang dilakukan. Dimana perbedaan nilai tegangan PLN ke PLTS  itu  sebesar  233,3  Volt,  dan  perbedaan  nilai  arus  pada  perpindahan  PLN  ke  PLTS  itu  sebesar  1,11 Ampere.

## C. Data Perhitungan Daya
Berdasarkan  dari  hasil  pengukuran  arus  dan  tegangan  pada Automatic  Transfer  Switch di  beban  250 Watt yang di dapat, maka hasil dari perhitungan  daya tersebut ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 3. Data Hasil Perhitungan Daya Automatic Transfer Switch di Beban 250 Watt
No V I Daya 1 215,7 1,17 252,369 Watt 2 216,1 1,18 254,998 Watt 3 215,5 1,20 258,600 Watt 4 215,3 1,17 251,901 Watt 5 214,4 1,17 250,848 Watt 6 215,0 1,16 249,400 Watt 7 213,7 1,16 247,892 Watt
Setelah  melakukan  perhitungan  pada  daya Automatic  Transfer  Switch di  beban  250  Watt,  kemudian dilanjutkan dengan perhitungan pada daya Automatic Transfer Switch di beban bervariasi pada Tabel 4.
Tabel 4. Hasil Perhitungan Daya Automatic Transfer Switch Di Beban Bervariasi
No V I Daya 1 225,5 0,37 83,435 Watt 2 223,7 0,46 102,902 Watt 3 223,3 0,46 102,718 Watt 4 219,9 0,62 136,338 Watt 5 218,1 0,78 170,118 Watt 6 222,4 0,67 149,008 Watt 7 205,2 1,11 227,772 Watt

## D. Hasil dan Analisis
Pada Automatic  Transfer  Switch umumnya,  alat  pemutus  ini  kinerjanya  dikendalikan  melalui  gaya magnet kondisi terbuka menjadi kondisi tertutup. Sebagai pemutus dan penghubung daya, alat ini mempunyai materi  berupa  kontak  penghubung  dan  meningkatkan  kemampuan  kerjanya  yang  dapat  menanggung  beban daya besar. Dimana hasil dari perhitungan yang dilakukan, bahwa tegangan dan arus pada pengujian yang telah dilakukan menggunakan beban 250 Watt. Dimana nilai lonjakan dalam perpindahan menggunakan beban 250 Watt terhadap nilai tegangan sebesar 216,1 Volt, dan nilai arus sebesar 1,20 Ampere.
Kemudian pada saat  pengujian yang dilakukan menggunakan beban bervariasi  dari perpindahan kedua sumber PLN dan sumber PLTS. Dimana saat terjadinya perpindahan sumber PLN ke PLTS, terjadinya sebuah tegangan  dan  arus  lonjakan  saat  perpindahan  kedua  sumber  tersebut.  Saat  terjadinya  perpindahan  PLN  ke PLTS,  dimana  nilai  tegangan  lonjakan  pada  PLN  ke  PLTS  tersebut  sebesar  225,5  Volt,  sedangkan  nilai lonjakan pada arus di sumber PLN ke PLTS tersebut sebesar 1,11 Ampere.

## IV. KESIMPULAN DAN SARAN

## A. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Proses kerja Switching Automatic Transfer Switch dilakukan dengan perpindahan kedua sumber listrik yaitu sumber PLN dan sumber PLTS secara otomatis. Jika PLN padam, maka switching tersebut akan bekerja memindahkan suplay sumber ke PLTS dengan cara Arduino UNO mendeteksi terlebih dahulu perpindahan tersebut  dengan memerintahkan sebuah relay untuk  menswitchkan atau memindahkan sumber dari PLN ke PLTS dan sebaliknya.
2. Pengukuran perpindahan tegangan dan arus pada sumber PLN dan sumber PLTS dilakukan selama 7 kali pengujian untuk mendapatkan sebuah data lonjakan tegangan dan arus saat  perpindahan kedua sumber tersebut. Saat perpindahan kedua sumber tersebut dari PLN ke PLTS memiliki tegangan dan arus lonjakan sebesar 216,1 Volt, dan arus sebesar 1,20 Ampere. Kemudian perpindahan sumber dari PLTS ke PLN memiliki tegangan dan arus lonjakan saat perpindahan sumber tersebut sebesar 230,6 Volt, dan arus sebesar 1,12 Ampere.

## B. Saran
Pada pengujian yang telah dilakukan menggunakan Automatic Transfer Switch saat perpindahan sumber PLN dan sumber PLTS, diharapkan untuk teliti sekali dalam melakukan pengukuran dan perhitungan nilai arus dan tegangan saat terjadi perpindahan kedua sumber tersebut.

## DAFTAR PUSTAKA
Chamim, A. N. (2020). Implementasi Of Automatic Transfer Switch On The Solar Home SystemAt The Goat Farm Hoses. Jurnal Of Electrical UMY , 82 .
H. Alwani., A. S. (2020, November). PLTS Menggunakan Sistem Automatic TransferSwitch.
Habibi,  M.  N.  (2020).  Simulator  Panel  Surya  Ekonomis  Untuk  Pengujian  MPPT  Pada  Kondisi  Berbayang Sebagian  (  Low  Cost  PV  Photovoltaic  Simulator  For  MPPT  Testing  Under  Partial  Shading). Jurnal Naasional Teknik Elektro dan Teknologi Informasi , 9 .
Ismail, R. (2021). Analisis Potensi Energi Surya Di Daerah Paotere Makassar.
Jayadi, N. &. (2016). Perancangan Automatis Transfer Switch Berbasis PLC 1.
Mardalita, A. (2017, September). Cara Kerja Panel Surya Beserta Komponennya.
Rizaldi,  R.  D. (2018).  Perancangan  Automatic Transfer  Switch  Satu  Phasa  Menggunakan  Kontrol Berbasis Relay dan Time Delay Relay. Journal Electrical Power Control and Automation , 60 .
Safrizal.  (2017).  Rancangan  Panel  Surya  Sebagai  Sumber  Energi  ListrikPada  Gedung  Fakultas  Sains  dan Teknologi Unisnu Jepasra.