Jurnal ECOTIPE , Volume 7, No.1, April 2020, Hal. 55-60 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti ( SINTA 4 ), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI : 10.33019/ecotipe.v7i1.1486
Prototipe Data Logging Monitoring System Untuk Konversi Energi Panel Surya Polycrystalline 100 Wp Berbasis Arduino Uno
Welly Yandi 1
1 Jurussan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung Email : wellyyandi.koto@gmail.com

## ABSTRACT
Data logger monitoring system is a tool that functions to monitor the output of solar panels in the form of voltage and current based on time and temperature. This tool uses Arduino Uno as a microcontroller to monitor or process data generated by solar  panels.  The  sensors  used  are  voltage  sensors,  current  sensors  and  temperature  sensors.  The  resulting  data  will automatically be saved on the SD Card. Data  generated and stored on the SD Card  will be changed using  the PLX-DAQ application so that it can be read and displayed in tabular and graphical form. Meanwhile, the solar panels used in this study have a capacity of 100 Wp. In order to obtain the maximum current, a load of 6 Watt is used. Meanwhile, the battery capacity used is 5 Ah. The time generated during the battery charging process compared with the power produced by solar panels is 4.43 hours. The result, in a state of a full battery can supply electrical energy for 10 hours with a load of 6 Watt.
Keywords : Arduino Uno, Data Logger Monitoring System , Solar Panel

## INTISARI
Data  logging  monitoring  system merupakan  sebuah  alat  yang  berfungsi  untuk  memantau  hasil  keluaran  panel  surya  berupa tegangan dan arus berdasarkan waktu dan suhu. Alat ini menggunakan Arduino Uno sebagai mikrokontroler untuk memantau atau memproses data yang dihasilkan panel surya. Sensor yang digunakan adalah sensor tegangan, sensor arus dan sensor suhu. Data  yang dihasikan akan secara otomatis tersimpan pada SD Card . Data  yang dihasilkan dan disimpan pada SD Card akan diubah menggunakan aplikasi PLX-DAQ agar dapat dibaca dan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik. Sementara, Panel surya yang digunakan dalam penelitian ini memiliki kapasitas sebesar 100 Wp. Agar diperoleh arus maksimal maka digunakan beban sebesar 6 Watt. Sedangkan, kapasitas aki yang digunakan adalah 5 Ah. Waktu yang dihasilkan selama proses pengecasan aki  dibandingkan  dengan  daya  yang  dihasilkan  oleh  panel  surya  adalah  4,43  jam.  Hasilnya,  dalam  keadaan  aki  penuh  dapat menyuplai energi listrik selama 10 jam dengan beban 6 Watt.
Kata kunci: Arduino Uno, Data Logging Monitoring System , Panel Surya

## I. PENDAHULUAN
Energi  listrik  merupakan  kebutuhan  utama manusia  saat  ini.  Tanpa  energi  listrik  semua kegiatan  jadi  terhalang  dan  tidak  bisa  berjalan baik. Pembangkitan energi listrik terus dikembangkan  demi  terpenuhinya  kebutuhan manusia.  Berbagai  macam  cara  yang  dilakukan dalam meningkatkan ketersediaan energi listrik[1].  Salah  satunya  dengan  memanfaatkan sebuah  produk  yaitu  panel  surya  yang  memiliki kemampuan  membangkitkan  energi  listrik  dan memanfaatkan  cahaya  matahari  sebagai  sumber utamanya[2].
Panel  surya  memiliki  berbagai  macam kapasitas  sesuai  dengan  ukuran  fisiknya.  Data spesifikasi  tegangan,  arus  dan  berat  pun  sudah ditampilkan  pada  bagian  merk  panel  surya tersebut.  Akan  tetapi,  energi  listrik  yang dibangkitkan oleh panel surya tidak sesuai dengan kemampuan yang tertera[3].
Kemampuan panel surya sesungguhnya akan dihasilkan  ketika  digunakan  dengan  parameter pengukuran  yang  baik.  Untuk  memastikan  hasil pengukuran yang dihasilkan oleh panel surya tadi sesuai  dengan  yang  diinginkan,  bisa  dilakukan pengecekan  secara realtime ,  maka  dibuatlah sebuah data logging monitoring system [4]. Alat ini
Jurnal ECOTIPE , Volume 7, No.1, April 2020, Hal. 55-60 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti ( SINTA 4 ), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI : 10.33019/ecotipe.v7i1.1486
berguna untuk merekap keluaran yang dihasilkan oleh  panel  surya  secara realtime sehingga  dapat dibandingkan  antara  kemampuan  terukur  dengan kapasitas  tertera.  Alat  ini  menggunakan  sebuah mikrokontroler  Arduino  Uno  dan  ditambah beberapa  komponen  pendukung  seperti  sensor tegangan dan serta sensor arus[5].
Teknik  pemantauan  yang  digunakan  pada penelitian  ini  menggunakan  data  akuisisi  PLX- DAQ yang mampu menampilkan data dan grafik pengukuran secara realtime tanpa harus mematikan board Arduino  yang  digunakan sebagai data logger . Penerapan teknik pemantauan ini  dapat  menghemat  waktu  pengolahan  data secara signifikan.
Data  keluaran  panel  surya  diakuisisi  oleh PLX- DAQ yang dapat diintegrasikan langsung ke Microsoft  Excel .  Parameter  keluaran  panel  surya yaitu  arus  dan  tegangan  diperoleh  dari  hasil pembacaan  sensor  arus  dan  tegangan.  Hasil pembacaan  dari  kedua  sensor  tersebut  kemudian ditransmisikan  ke  mikrokontroler  Arduino  yang digunakan  untuk  mengendalikan  pembacaan sensor-sensor tersebut dan mengatur transmisinya ke sistem akuisisi data di komputer. Selama proses pencatatan,  data  yang  diperoleh  langsung disimpan,  diplot,  dan  dianalisis  di  dalam Spreadsheet Excel secara realtime [4].

## II. METODE PENELITIAN
Perancangan alat dibagi atas dua bagian, yaitu perancangan rangkaian elektronik dan perancangan program pencatat data. Perancangan rangkaian  elektronik  terdiri  atas  pemilihan komponen  dan  spesifikasi  dan  skema  rangkaian. Perancangan  program  pencatat  data  merupakan pembuatan rancangan data logging pada alat yang dirancang melalui Arduino UNO[6]. Program data logging ini  dirancang  dengan  IDE  Arduino. Keseluruhan desain perancangan kemudian dianalisis  dan  ditinjau  ketersediaan  masing- masing komponen yang ada di pasaran[7].
Tegangan  yang  dihasilkan  oleh  panel  surya akan  dikirimkan  ke relay  control . Relay  control
akan membagi tegangan menuju baterai (aki) dan beban, arus dan tegangan dari beban akan dibaca oleh  sensor  arus  dan  sensor  tegangan  yang terhubung  ke data  logging  shield . Data  logging shield yang juga terhubung dengan Arduino akan menyimpan data besaran arus dan tegangan dalam interval waktu yang telah ditentukan. Data ini bisa dilihat  di  PC  yang  telah  terhubung  dengan Arduino.  data  ini  kemudian  kembali  dimasukkan ke  dalam  program  PLX  DAQ  untuk  diolah menjadi grafik monitoring yang dibutuhkan. Blok diagram rancangan alat ini terlihat pada Gambar 1.
PANEL SURYA SOLAR CHARGER CONTROLLER ACCU SENSOR TEGANGAN BEBAN SENSOR ARUS ARDUINO SENSOR S UHU

## Gambar 1. Rancangan alat
Gambar 1 di atas menggambarkan pemakaian beberapa  sensor  agar  dapat  diperoleh  data  yang diinginkan. Sensor yang digunakan adalah sensor tegangan,  sensor  arus  dan  sensor  suhu.  Sensor tegangan  yang  digunakan  adalah  alat  yang  akan membaca tegangan yang ada pada keluaran panel surya  dengan  konsep  kerja  membagi  tegangan. Tegangan  yang  akan  dimasukkan  dari  Arduino pada sensor ini adalah 5 Volt. Rangkaian pembagi tegangan dapat dilihat pada Gambar 2. Sedangkan, rangkaian  sensor  tegangan  dapat  dilihat  pada Gambar 3.
Gambar 2. Rangkaian pembagi tegangan
Jurnal ECOTIPE , Volume 7, No.1, April 2020, Hal. 55-60 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti ( SINTA 4 ), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI : 10.33019/ecotipe.v7i1.1486

## Gambar 3. Rangkaian sensor tegangan
Sensor  arus  yang  digunakan  adalah  tipe ACS7712.  Pembacaan  arus  yang  dihasilkan  oleh panel surya akan lebih akurat dengan menggunakan  sensor  tersebut.  Rangkaian  sensor arus dapat dilihat pada Gambar 4.

## Gambar 4. Rangkaian sensor arus
Sensor  suhu  yang  digunakan  adalah  tipe LM35 yang akan mengubah besaran suhu menjadi besaran  listrik  dalam  bentuk  tegangan.  Besaran tegangan yang dihasilkan oleh LM35 akan dibaca Arduino  dan  dikeluarkan  dalam  bentuk  data. Rangkaian sensor suhu dapat dilihat pada Gambar 5.

## Gambar 5. Rangkaian sensor suhu LM35
Semua data yang dihasilkan kemudian diolah menjadi  data  excel  dengan  keluaran  grafik menggunakan software PLX-DAQ.  Dari  seluruh data yang dihasilkan dapat dilihat secara terperinci teganggan, arus, suhu dan daya berdasarkan waktu sehingga dapat disimpulkan hasil dari pengukuran panel  surya.  Secara  keseluruhan wiring  diagram alat dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Wiring diagram alat keseluruhan

## III. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Sistem  pemantauan  yang  dirancang  bekerja dengan  tegangan input yang  diambil  dari  baterai (aki) 12 Volt. Tegangan input Arduino hanya bisa menerima tegangan paling besar 5 Volt,  untuk itu tegangan  dari  baterai  (aki)  diperkecil  menjadi  5 Volt  dengan  bantuan  IC  7805  sehingga  tegangan 12  Volt  dari  baterai  (aki)  akan  turun  hingga sebesar  5  Volt.  Sensor  tegangan  akan  membaca keluaran  tegangan  dari  panel  surya.  Sensor  suhu diletakkan  di  panel  surya  untuk  membaca  suhu dari  panel  surya.  Sensor  arus  diprogram  untuk membaca  arus  yang  mengalir  pada  beban.  Panel surya yang digunakan memiliki kapasitas 100 Wp. Seluruh  data  yang  dibaca  akan  ditampilkan  pada LCD yang telah disiapkan. Realisasi perancangan sistem  pemantauan  panel  surya  berbasis  Arduino ini dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Prototipe data logger system untuk panel surya
Jurnal ECOTIPE , Volume 7, No.1, April 2020, Hal. 55-60 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti ( SINTA 4 ), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI : 10.33019/ecotipe.v7i1.1486
Pengujian rangkaian seosor tegangan menggunakan mikrokontroler Arduino Uno, LCD dan  Voltmeter.  Pengujian  dilakukan  dengan memprogram  mikrokontroler  untuk  memproses nilai analog yang dibaca sensor tegangan, dimana nilai analog tersebut diubah ke bentuk digital agar nilai  tegangan  bisa  ditampilkan  pada  layar  LCD. Nilai  tegangan  yang  ditampilkan  pada  LCD kemudian  dibandingkan  dengan  nilai  tegangan yang  dibaca  menggunakan  alat  ukur  Voltmeter. Perbandingan  hasil  pengujian  sensor  tegangan dengan  alat  ukur  Voltmeter  dapat  dilihat  pada Tabel 1.
Tabel 1. Perbandingan pembacaan sensor tegangan dengan voltmeter
Sumber Hasil Pengukuran
Persentase − × % Sensor Voltmeter Panel surya 18,84 19,25 2.12 % 5 Volt 4,25 5.02 15.33 % 7.5 volt 6,79 7,52 9.70 % 9 Volt 8,11 9,04 10.28 % 12 Volt  11,00 11,74 6.30 %
Pengujian rangkaian sensor arus menggunakan mikrokontroler Arduino Uno, LCD dan  alat  ukur  Amperemeter.  Langkah  pengujian dilakukan  dengan  memprogram  mikorokontroler Arduino Uno untuk memproses nilai analog yang dibaca  sensor  arus,  dimana  nilai  analog  tersebut dikonversi  ke  bentuk  digital  sehingga  dapat ditampilkan  pada  layar  LCD.  Nilai  arus  yang ditampilkan  di  LCD  kemudian  dibandingkan dengan  alat  ukur  Ampere  meter.  Perbandingan hasil  pengujian  sensor  arus  dengan  alat  ukur Amperemeter dapat dilihat pada Tabel 2.

## Tabel 2. Perbandingan pembacaan sensor arus dengan Ampere meter
No Sumber Beban Hasil pengukuran Sensor Ampere meter 1 5 volt 100 Ω 40,63 47,3 2 12 volt 100 Ω 82,95 117,6
Perbedaan  pembacaan  tegangan  dan  arus menggunakan  sensor  dan  alat  ukur  dikarenakan adanya perbedaan sensitifitas pengukuran keduanya.  Pengambilan  data  keseluruhan  sistem pemantauan dilakukan dari jam 06.00 WIB sampai dengan  19.00  WIB.  Pengambilan  data  dilakukan secara langsung dan data yang diperoleh disimpan pada micro SD. Data keseluruhan yang diperoleh dari pemantauan dapat dilihat pada Tabel 3.

## Tabel 3. Data hasil pemantauan tegangan, arus dan
suhu berdasarkan waktu Jam Tegangan (Volt) Arus (mA) Suhu( o C) 6.00 2,12 0,636 17 6.30 16,54 4,962 16 7.00 18,84 5,652 16,62 7.30 19,13 5,739 29,19 8.00 19,18 5,754 33,31 8.30 19,23 5,769 34,63 9.00 19,23 5,769 35,13 9.30 19,13 5,739 36,88 10.00 19,38 5,814 34,06 10.30 19,18 5,754 37,13 11.00 18,74 5,622 38,81 11.30 17,96 5,388 36,13 12.00 18,45 5,535 34,75 12.30 19,18 5,754 40 13.00 18,79 5,637 41,06 13.30 18,94 5,682 42,75 14.00 19,13 5,739 40,69 14.30 18,99 5,697 41,63 15.00 19,33 5,799 38,88 15.30 19,28 5,784 36,63 16.00 19,18 5,754 36,75 16.30 19,13 5,739 36,19 17.00 18,94 5,682 34,75 17.30 18,64 5,592 32,56 18.00 16,93 5,079 26 18.30 13,71 4,113 22,06 19.00 1 0,3 21,12
Dari Tabel 3 dapat dilihat pada saat matahari mulai  terbit,  tegangan  panel  surya  sudah  mulai meningkat ke nilai 16 Volt yang kemudian stabil antara  16  hingga  19  Volt  hingga  pukul  18.30. Tegangan  ini  dapat  diatur  kembali  dengan solar charger controller sesuai dengan tegangan baterai (aki)  yang  digunakan.  Lama  pemakaian  baterai
Jurnal ECOTIPE , Volume 7, No.1, April 2020, Hal. 55-60 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti ( SINTA 4 ), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI : 10.33019/ecotipe.v7i1.1486
(aki) dapat dihitung dengan cara menghitung arus yang dibutuhkan beban terlebih dahulu, yaitu:
Arus dari beban baterai (aki)
=

## Lama pemakaian baterai (aki)
=
dimana,
= arus yang mengalir ke beban (Ampere) = Tegangan baterai/aki (Volt) = kapasitas arus baterai/aki (Ampere) =  lama  baterai/aki  untuk  dapat  digunakan (Jam)
Beban  yang  digunakan  dalam  rancangan  ini adalah dua buah lampu LED dengan daya totalnya adalah  6  Watt  dan  tegangan  baterai  (aki)  adalah sebesar 12 Volt, maka,
ℎ = 6 12 = 0.5
dan  lama  baterai  (aki)  untuk  dapat  digunakan untuk rancangan ini adalah,
= 5  ℎ 0.5 = 10
Jadi  baterai  (aki)  bisa  mengalirkan  arus  untuk beban yang dipakai di dalam rancangan ini sebesar 10  Jam.  Sedangkan  lama  pengisian  baterai  (aki) saat tegangan baterai (aki) adalah:
=
1.15  = 5 ℎ
= 5  ℎ 1.15 = 4.437
Grafik  pemantauan  tegangan,  arus  dan  suhu berdasarkan suhu dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8. Grafik data pemantauan tegangan, arus, dan suhu

## IV. KESIMPULAN
Data  logging  monitoring  system yang digunakan  dapat  membaca  keluaraan  dari  panel surya  secara realtime dengan  waktu  yang  berupa data  tegangan,  arus,  dan  suhu.  Data  yang dihasilkan  akan  lebih  akurat  dan  mudah  dibaca karena  dilakukan  pengukuran  dan  pengambilan data secara realtime . Data diolah dengan aplikasi PLX-DAQ  agar  data  dapat  dilihat  dan  dianalisis menggunakan  tabel  dan  grafik. Data  logging monitoring  system ini  tidak  hanya  untuk  sebagai alat pemantauan konversi energi listrik dari panel surya,  akan  tetapi  juga  bisa  pada  memantau konversi energi listrik dari pembangkit lainnya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] A.  Febrianto,  W.  Sunanda,  and  R.  F.  Gusa, “Penerangan  Jalan  Umum  Tenaga  Surya: Studi  Kasus  di  Kota  Pangkalpinang,” J.
Presipitasi    Media  Komun.  dan  Pengemb. Tek. Lingkung. , vol. 16, no. 2, p. 76, 2019.
[2] I.  Kholiq,  “Pemanfaatan  energi  alternatif sebagai  energi  terbarukan  untuk  mendukung subtitusi bbm,” J. IPTEK , vol. 19, pp. 75–91,
2015.
0 10 20 30 40 50 60 6:00:25 AM 6:44:32 AM 7:28:41 AM 8:12:48 AM 8:56:57 AM 9:41:04 AM 10:25:13 AM 11:09:20 AM 11:53:30 AM 12:37:36 PM 1:21:46 PM 2:05:53 PM 2:50:02 PM 3:34:09 PM 4:18:19 PM 5:02:26 PM 5:46:35 PM 6:30:42 PM Tegangan (Volt) Arus (mA) Suhu(⁰C)
Jurnal ECOTIPE , Volume 7, No.1, April 2020, Hal. 55-60 p-ISSN 2355-5068, e-ISSN 2622-4852 Akreditasi Kemenristekdikti ( SINTA 4 ), SK. No.10/E/KPT/2019 DOI : 10.33019/ecotipe.v7i1.1486
[3] E.  Liun  and  Sunardi,  “Perbandingan  Harga Energi Dari Sumber Energi Baru Terbarukan Dan Fosil,” J. Pengemb. Energi Nukl. , vol. 16,
no. March, pp. 119–130, 2014.
[4] W.  Yandi,  S.  Syafii,  and  A.  B.  Pulungan, “Tracker  Tiga  Posisi  Panel  Surya  untuk Peningkatan  Konversi  Energi  dengan  Catu Daya Rendah,” J. Nas. Tek. Elektro , vol. 6, no.
3, p. 159, 2017.
[5] Syafii and R. Nazir, “Performance and energy saving analysis of grid connected photovoltaic in  West  Sumatera,” Int.  J.  Power  Electron.
Drive  Syst. ,  vol.  7,  no.  4,  pp.  1348–1354,
2016.
[6] Syafii,  M.  I.  Rusydi,  R.  Putra,  and  M.  H. Putra,  “Real-time  measurement  of  grid connected  solar  panels  based  on  wireless sensors  network,” Proceeding  -  2016  Int.
Conf.  Sustain.  Energy  Eng.  Appl.  Sustain.
Energy a Better Life, ICSEEA 2016 , pp. 95–
99, 2017.
[7] H.  Satria  and  S.  Syafii,  “Sistem  Monitoring Online  dan  Analisa  Performansi  PLTS Rooftop  Terhubung  ke  Grid  PLN,” J.
Rekayasa Elektro , vol. 14, no. 2, 2018.