Rekayasa , 2024; 17(1): 96-107 ISSN: 0216-9495 (Print) ISSN: 2502-5325 (Online)
Implementasi Visual Studio pada Sistem Monitoring Daya dan Proteksi Rele Arus Lebih Menggunakan Automatic Transfer Switch/Automatic Main Failure (ATS/AMF) Disuplai oleh Kombinasi Grid dan Photovoltaic (PV) Andrian Eko Riftianto 1 , Amirullah 1*
1 Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Bhayangkara Surabaya Jl. Ahmad Yani Frontage Road No. 114 Gayungan, Surabaya, 60231, Jawa Timur *amirullah@ubhara.ac.id
DOI: https://doi.org/10.21107/rekayasa.v17i1.22151 Submitted August, 26 th 2023; Accepted March, 10 th 2024; Published April 15 th , 2024

## Abstrak
Pemantauan konsumsi daya dan proteksi penggunaan peralatan listrik rumah  tangga dengan sumber energi terpisah berbasis  Internet  of  Things  (IoT)  dan  jarak  jauh,  menjadi  kebutuhan  penting dimasa  modern.    Makalah  pengusulkan mengusulkan  implementasi  sistem  memonitoring  tegangan  dan  arus  yang  dihasilkan  dari  output  automatic  transfer switch/automatic main failure (ATS/AMF) disuplai oleh sumber PLN (grid) dan pembangkit photovoltaic (PV). Perangkat elektronika daya ini digunakan untuk mengendalikan kombinasi dua sumber energi terpisah terpisah secara otomatis. Sensor  PZEM-004t  berfungsi  untuk  membaca  nilai  tegangan  dan  arus  beban  keluaran  dari  ATS/AMF.  Arduino-Uno digunakan  untuk  mengendalikan  rele  proteksi  supaya  mampu  memutus  atau  menyambung  arus  beban  dimana parameter arus, tegangan, dan daya serta kinerja rele proteksi dimonitor semuanya oleh Visual-Studio. Hasil pengujian pada delapan beban yaitu: lampu LED 30 W, lampu LED 15 W, solder pemanas, charger ponsel, charger laptop, lampu hemat  energi  (LHE)  spiral  5  watt,  lampu  pijar  5  watt,  dan  kipas  portable  dengan  menggunakan  sensor  PZEM-004t dimonitor  Visual  Studio  dan  divalidasi  multimeter  memberikan  nilai  error  pengukuran  tegangan  dan  arus  rata-rata masing-masing sebesar 0,448% dan 42,341%. Hasil pengujian proteksi rele menunjukkan bahwa jika sumber terhubung ke beban yang menyerap arus beban dibawah 0,6 A, maka indikator trip pada rele proteksi arus rebih belum menyala sehingga tampilan menu protection pada aplikasi Visual Studio berada dalam keadaan OFF. Namun sebaliknya jika arus total beban sudah melebihi 0,6 A, maka indikator trip pada rele proteksi akan menyala sehingga saklar akan memutus arus beban. Pada kondisi ini tampilan menu protection pada aplikasi Visual Studio berada dalam status ON.
Kata Kunci : monitoring, proteksi, grid, photovoltaic , visual studio

## Abstrac t
Monitoring power consumption and protecting the use of household electrical equipment with separate and remote Internet of Things (IoT)-based energy sources, is an important requirement in modern times. This paper proposes the implementation of a voltage and current monitoring system resulting from the output of an automatic transfer switch/automatic main failure (ATS/AMF) supplied by a PLN (grid) source and a photovoltaic (PV) generator. This power electronics device is used to control the combination of two separate energy sources automatically. The PZEM-004t sensor functions to read the value of the output voltage and load current from the ATS/AMF. Arduino-Uno is used to control the protection relay so that it is able to disconnect or connect load currents where the parameters of current, voltage and power as well as the performance of the protection relay are all monitored by Visual-Studio. Test results on eight loads, namely: 30 W LED lamp, 15 W LED lamp, solder heater, cellular phone charger, laptop charger, 5 W spiral energy saving lamp (LHE), 5 W bulb lamp, and portable fan using the PZEM- 004t sensor  monitored  by  Visual  Studio  and  validated  by  a  multimeter,  the  average  error  values  for  voltage  and  current measurements  were  0.448%  and  14.561%,  respectively.  The  results  of  the relay  protection  test  show  that  if  the  source  is connected to a load that absorbs the load current below 0.6 A, then the trip indicator on the overcurrent protection relay has not turned on so that the protection menu display in the Visual Studio application is OFF. On the other hand, if the total load current exceeds 0.6 A, the trip indicator on the protective relay will light up so that the switch will cut off the load current. In this condition, the display of the protection menu in the Visual Studio application is in ON status
Key words : monitoring, protection, grid, photovoltaic, visual studio

## PENDAHULUAN
Energi  listrik  sudah  menjadi  kebutuhan  masyarakat  khususnya  di  dalam  rumah  tangga.  Untuk menghindari pemborosan konsumsi dan menghindari arus gangguan akibat beban lebih, maka dibutuhkan pemantauan konsumsi energi listrik secara akurat. Untuk mengatasi kendala tersebut diperlukan sebuah alat monitoring energi dan proteksi arus beban lebih. Proteksi sistem tenaga adalah perlindungan terhadap beban dan komponen pembangkit dari beberapa gangguan yang disebabkan oleh ketidakstabilan listrik

## REKAYASA
Journal of Science and Technology https://journal.trunojoyo.ac.id/rekayasa
itu  sendiri  maupun  faktor  eksternal  lainnya.  Contoh  perlindungan  sistem  tenaga  listrik  yaitu  adalah memutuskan  arus  beban  jika  arus  yang  mengalir  di  beban  melebihi  setting  sakelar  atau  rele,  sehingga komponen  beban  dan  pembangkit  tidak  sampai  mengalami  gangguan  atau  kerusakan.  Implementasi sistem proteksi arus dan tegangan pada saluran berbasis mikrokontroller Arduino-Mega sudah dirancang oleh (Widiantoro et al., 2018). Sistem mampu memutus arus saluran jika arus beban nilainya melebihi dan tegangan sistem kurang dari nominal yang telah ditentukan. Rancang bangun sistem pemantauan daya listrik berbasis IoT menggunakan server thingspeak pada kamar kos sudah diimplementasikan oleh (Hudan, et  al., 2019).  Hasil  pengujian  sensor  ZMPT101b  terhadap  multimeter  menunjukkan  bahwa  alat  mampu memonitor nilai arus, tegangan, dan daya dengan error dibawah 5%. Sistem monitoring dan control kinerpa panel surya mengguanakan internet sudah dilakukan oleh (Alwi et al., 2019). Hasil penelitian menunjukkan bahwa  system  mampu  mampu  memantau  kinerja  pembangkitan  daya  oleh  panel  surya,  pengisian, pelepasan  tegangan  dan  kapasitas  batere  menggunakan  server  thingspeak  dengan  dimonitor  oleh Labview.
Implementasi konsumsi energi listrik dan pembatasan arus beban lebih menggunakan IoT sudah dikerjakan oleh (Ardiansyah et al., 2020).  Hasil pengujian alat selama dua jam pada sembilan beban listrik menggunakan  sensor  ZMPT101B  dan  ACS712  mengasilkan  error  tegangan  dan  arus  masing-masing  di bawah 5%. Sistem monitoring nilai tegangan, arus, daya, dan konsumsi energi listrik pada rumah tangga berbasis IoT sudah diobservasi oleh (Cahyanti et al., 2020).  Hasil pengujian menggunakan sensor PZEM- 004T divalidasi dengan multimeter mampu memantau nilai arus tegangan, daya, dan energi secara real time dengan error dibawah 5%. Sistem monitoring daya listrik panel photovoltaic (PV) terhubung ke PLN (on-grid) menggunakan aplikasi Telegram yang divalidasi dengan metode logika fuzzy sudah dirancang oleh  (Pratama et  al., 2021].  Alat  yang  diusulkan  mampu  memonitor  daya  keluaran  PV  on-grid  melalui smartphone  melalui  aplikasi  Telegram  secara  real  time.  Rancang-bangun  kWh-meter  digital  untuk menghemat  konsumsi  energi  listrik  dan  memonitor  tegangan,  arus,  dan  faktor  daya  beban  sudah dikerjakan oleh (Santoso et al., 2020). KWh-meter digital dengan dibantu sejumlah perangkat berbasis IoT antara-lain: dengan sensor arus ACS712, sensor tegangan ZMPT101B dan Ethernet Shield W5100 sebagai akses internet-mampu memonitor tegangan, arus, dan faktor daya beban dari jauh dengan error dibawah 10%  serta  mampu  menghemat  konsumsi  energi  listrik  rumah-tangga.  Sistem  proteksi  daya  listrik menggunakan sensor arus dan tegangan berbasis arduino sudah dirancang oleh (Syafruddin et al., 2021). Hasil perancangan menunjukkan bahwa sensor mampu memantau nilai tegangan dan arus masing-masing dengan error tegangan sebesar 0.5% dan 0.27% serta mampu mengendalikan rele untuk menyambung atau  memutus  arus  listrik.    Sistem  monitoring  daya,  energi,  faktor  daya  dan  estimasi  tarif  listrik  sudah diimplementasikan  oleh  (Adiwiranto et  al., 2022).  Hasil  pengujian  menggunakan  sensor  PZEM-004T, prototipe  alat  mampu  menghasilkan  akurasi  tegangan,  arus,  daya,  faktor  daya,  konsumsi  energi  listrik masing-masing sebesar rata-rata diatas 97%. Pengujian alat terhubung pada lima peralatan listrik rumah tangga menghasilkan konsumsi energi listrik  selama sebulan sebesar 43.56 kWh  dengan estimasi biaya sebesar Rp 114.781.52.
Perangkat  monitoring arus dan tegangan pembangkit  PV yang terhubung dengan PLN (on-grid) berbasis IoT dalam kondisi tanpa beban dan beban menggunakan aplikasi Telegram sudah diterapkan oleh (Wijayanto et al., 2022). Hasil pengujian sensor divalidasi dengan multimeter pada nilai arus dan tegangan menghasilkan error rata-rata masing-masing sebesar 0,14% dan 0,094%. Sistem monitoring dan kendali konsumsi daya  peralatan listrik rumah tangga menggunakan IoT sudah dikembangkan oleh (Prayitno et al., 2022). Perangkat utama alat terdiri dari mikrokontroler NodeMCU, sensor PZEM004T, dan rele. Hasil pengujian menunjukkan bahwa alat mampu memonitor nilai arus, tegangan, dan daya listrik yang disimpan dalam bentuk database yang ditampilkan dalam bentu aplikasi mobile, serta mampu mampu juga dapat mengontrol  on/off  perangkat.  Prototipe  alat  proteksi  motor  pada  tegangan  sumber  dan  pemantauan energi listrik yang dimonitor oleh Visual Studio sudah dikerjakan oleh  (Cahyo et al., 2018). Alat mampu mengukur  tegangan  sumber  PLN,  dan  mengukur  arus  beban  dengan  memanfaatkan  sensor  arus menggunakan  transformator  arus.  Atmega  16  berfungsi  sebagai  pengolah  semua  data  dari  semua parameter untuk menghasilkan nilai konsumsi energi listrik yang selanjutnya ditampilkan pada LCD 16 x 2. Berbeda dengan penelitian sebelumnya dimana masih menggunakan sumber energi listrik PLN (grid) atau
pembangkit  PV  secara  terpisah,  makalah  mengusulkan  prototipe  alat  dibantu  Arduino-Uno  untuk memonitoring tegangan dan arus yang dihasilkan dari output automatic transfer switch/automatic main failure (ATS/AMF) terhubung ke sumber listrik PLN (Grid) ke PV. Perangkat elektronika ATS/AMF digunakan untuk mengendalikan dan memindahkan sumber listrik  Grid ke PV atau sebaliknya secara otomatis jika salah satu sumber tidak mampu melayani beban. Sensor PZEM-004t berfungsi membaca nilai tegangan dan  arus  beban  keluaran  dari  ATS/AMF  serta  hasilnya  divalidasi  dengan  pengukuran  menggunakan multimeter.  Arduino-Uno  juga  digunakan  untuk  mengendalikan  rele  proteksi  supaya  mampu  memutus atau  menyambung  arus  beban  dimana  parameter  arus,  tegangan,  dan  daya  serta  kinerja  rele  proteksi dimonitor semua oleh Visual-Studio.

## METODE PENELITIAN
Peralatan elektronika daya digunakan untuk mengendalikan dan memindahkan sumber listrik grid PLN dan pembangkit photovoltaic (PV) secara otomatis dimana nilai tegangan dan arus dapat dimonitor oleh perangkat Visual-Studio serta mampu memutuskan arus beban lebih menggunakan Arduino-Uno. Gambar 1 menujukkan blok diagram system yang diusulkan. Gambar 2 menunjukkan bagan alir mekanisme kerja alat. Komponen dan peralatan yang dibutuhkan dalam penelitian antara lain: Modul Surya 20 Wattpeak (Wp),  Solar  Charged  Controller  (SCC),  Battery  VRLA  100  Ampere,  Power  Inverter  DC-AC  1000-Watt, Laptop/Komputer Pribadi, Power Supply, Buck Converter DC-DC LM2596, Arduino Uno, Sensor Tegangan dan Arus PZEM-004T, NodeMCU ESP8266, dan Rele 5 Volt. Berdasarkan Gambar 1.a dan Gambar 1.b pada mode awal sistem bekerja menggunakan sumber tegangan dari PV. Energi matahari diserap oleh modul surya dan dikonversi menjadi energi listrik DC yang disimpan dalam batere. Selain disimpan dalam daya listrik DC selajutnya dikonversi ke daya listrik AC menggunakan power inverter DC-AC. Tegangan dan arus output dari PLTS selanjutnya dideteksi oleh  Sensor PZEM-004T. Dengan bantuan pemrograman Bahasa C++ pada komponen Arduino Uno. Setelah terhubung jaringan Wifi Internet, informasi nilai tegangan dan arus oleh NodeMCU ESP8266 dikirimkan ke laptop/komputer pribadi untuk ditampilkan dalam perangkat lunak Visual Studio. Selanjutnya jika nilai output dari PV lebih dari 0.6 Ampere, maka Arduino-Uno akan memerintahkan rele untuk bekerja (ON) dan memutus arus ke beban. Sebaliknya, jika nilai output dari PV kurang dari 0.6 Ampere, maka Arduino-Uno akan memerintahkan rele untuk tidak bekerja (OFF) dan tetap mengalirkan arus ke beban. Jika pembangkit PV tidak mampu memikul beban listrik, maka ATS/AMF akan berfungsi memindahkan sumber tegangan sistem dari pembangkit PV menuju grid PLN.
(a) (b)
Gambar 1. (a) Blok diagram sistem yang diusulkan dan (b) bagan alir mekanisme kerja alat

## Desain Rangkaian Power Supply
Switch  Mode  Power  Supply  (SMPS)  adalah  salah  satu  jenis  power  supply  unit  yang  menggunakan metode  switching  yaitu  dengan  cara  menghidupkan  (on)  dan  mematikan  (off)  tegangan  yang  masuk
kedalam  transformator  menggunakan  komponen – komponen  eletronik  pada  frekuensi  tertentu.  SMPS mempunyai  dua  fungsi:  (1)  Power  Supply adalah  suatu  peralatan  elektronika  yang  berfungsi  menyuplai daya listrik suatu beban dari sumber listrik yang karakteristik dayanya baik arus atau tegangan tidak sesuai dengan beban tersebut. Dalam sistem SMPS tegangan output yang dihasilkan adalah tegangan DC, dan (2) Switching Regulator adalah suatu rangkaian listrik yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan output terhadap perubahan-perubahan seperti, tegangan masukan, arus beban dan temperature ruangan yang tidak konstan. Gambar 2.a menunjukkan diagram koneksi power supply. Prosedurnya dilakukan dengan tahapan berikut. Langkah 1 menghubungkan sumber tegangan 220 V ke power supply 24 V. Langkah 2 menghubungkan output power supply 24 V ke input Step Down DC-DC 12 V. Langkah 3 menghubungkan output Step Down DC-DC 12 V ke input sumber tegangan mikrokontroller untuk menyalakan Arduino- Uno.
(a) (b)
Gambar 2. (a) Diagram koneksi power supply dan (b) koneksi sensor PZEM-004t

## Desain Rangkaian Sensor Tegangan dan Arus PZEM-004T
Sensor PZEM 004T PZEM-004T adalah hardware yang berfungsi untuk mengukur parameter dari tegangan,  arus,  daya  aktif,  dan  konsumsi  daya.  Modul  ini  juga  melayani  semua  persyaratan  dasar pengukuran PZEM-004T ini sebagai papan terpisah. Dimensi fisik papan PZEM-004T adalah 3,1 × 7,4 cm. Modul PZEM-004T dibundel dengan kumparan transformator arus berdiameter 33mm. Pengkabelan dari modul ini memiliki 2 bagian, yaitu pengkabelan terminal (Pemrograman Dasar Arduino, 2019).
Diagram  koneksi  sensor  PZEM-004t  ditunjukkan  pada  Gambar  2.b.  Ada  delapan  tahap  koneksi rangkaian ke sensor ini antara-lain: (1) Pin Vcc 5v dari PZEM-004T dihubungkan ke pin 5 V pada arduino uno, (2) Pin ground dari PZEM-004T dihubungkan ke pin ground pada arduino uno, (3) Pin Tx dari PZEM- 004T dihubungkan ke pin Tx/2 digital pada arduino uno, (4) Pin Rx dari PZEM-004T dihubungkan ke pin 3 digital  pada  Arduino  Uno.  (5)  Kabel  +CT  dihubungkan  ke  +input  CT  pada  PZEM-004T,  (6)  Kabel  -CT dihubungkan ke -input CT pada PZEM-004T, (7) Kabel phase(L) dari relay proteksi menuju ke pin phase (L) output dan pin input phase(L) PZEM-004T melewati lingkaran CT terlebih dahulu, dan (8) Kabel N input dihubungkan ke input (N) PZEM-004T dan ke output(N) (Pemrograman Dasar Arduino, 2019).

## Desain Rangkaian NodeMCU ESP8266
Pada umumnya NodeMCU merupakan platform IoT dari pengembangan ESPS8266 dengan firmware yang berbasis e-Lua. NodeMCU sendiri dilengkapi dengan micro USB port yang berfungsi untuk melakukan pemrograman. Pada modul NodeMCU juga dilengkapi dengan tombol push button, yaitu tombol reset dan  flash.  Bahasa  pemograman  yang  digunakan  pada  modul  NodeMCU  adalah  bahasa  Lua  yang  juga merupakan package dari ESP8266. Bahasa Lua memiliki sistematis logika dan susunan pemrograman yang sama  dengan  bahasa  C.  NodeMCU  dapat  dioperasikan  jika  terhubung  Wifi  sehingga  dapat  mengirikan informasi menuju server. Gambar 5 menunjukkan diagram empat koneksi rangkaian NodeMCU ESP8266 ke Arduino Uno. (1) Pin Vin dari Nodemcu ESP 8266 dihubungkan ke pin 5v pada arduino uno, (2) Pin ground dari nodemcu esp 8266 dihubungkan ke pin ground pada arduino uno, (3) Pin Rx dari nodemcu esp 8266 dihubungkan ke pin Tx pada arduino uno, dan (4) Pin Tx dari nodemcu esp 8266 dihubungkan ke pin Rx pada arduino uno.
Gambar 3 . (a) Diagram koneksi NodeMCU ESP8266, dan (b) koneksi relay 5 V ke Arduino Uno

## Desain Rangkaian Diagram Relay 5 V ke Arduino Uno
Relay adalah saklar yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen elektromekanikal yang terdiri dari 2 bagian utama yakni  elektromagnet (coil) dan mekanikal (seperangkat kontak saklar). Relay menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakkan kontak saklar sehingga dengan arus listrik yang  kecil  dapat  menghantarkan  listrik  bertegangan  lebih  tinggi.  Sebagai  contoh,  dengan  Relay  yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan armature relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A. Diagram tiga koneksi relay 5 V ke Arduino Uno ditunjukkan pada Gambar 6. Koneksi tersebut adalah: (1) Pin vcc dari relay 5 V dihubungkan ke pin 5 V pada arduino uno, (2) Pin ground dari relay 5 V dihubungkan ke pin ground pada arduino uno, dan (Pin input dari relay 5 V dihubungkan ke pin 9 digital pada arduino uno (Pemrograman Dasar Arduino, 2019).

## Desain Perangkat Lunak
Gambar 4 . Bagian koding (a) Arduino Uno dan (b) perangkat lunak NodeMCU ESP8266
Tahap selanjutnya adalah desain perangkat lunak. Proses ini dibagi menjadi dua bagian yaitu: Desain perangkat  lunak  Arduino  Uno  dan  desain  perangkat  lunak  NodeMCU.  Pada  bagian  pertama  dilakukan perancangan pembuatan software atau program di mikrokontroler atau Arduino Uno terhadap komponen sensor tegangan, sensor arus, dan relay 5v pada Arduino IDE yang terdiri dari Editor Program, Compailer
dan Uploader. Gambar 6.a menunjukkan bagian koding perangkat lunak Arduino Uno (Pemrograman Dasar Arduino, 2019). Pada tahap ini dilakukan desain software monitoring sebagai program untuk menjalankan alat  yang  sudah  didesain  sebelumya  dimana  kinerjanya  dimonotoring  oleh  PC/Laptop  dengan memanfaatkan  koneksi  internet.  Gambar  6.b  menunjukkan  bagian  koding  perangkat  lunak  NodeMCU ESP8266.

## Visual Studio Code
Visual Studio Code adalah source code editor yang dikembangkan Microsoft yang bisa digunakan pada berbagai platform (Linux, Mac OS dan Microsoft). Visual Studio Code adalah Sofware yang sangat ringan, namun kuat editor kode sumbernya yang berjalan dari desktop. Muncul dengan built-in dukungan untuk JavaScript, naskah dan Node.js dan memiliki array beragam ekstensi yang tersedia untuk bahasa lain, termasuk C ++, C # , Python, dan PHP. Hal ini didasarkan sekitar Github ini Elektron, yang merupakan versi cross-platform dari Atom komponen kode-editing, berdasarkan JavaScript dan HTML5.
Visual  Studio  Code  telah  dirancang  untuk  bekerja  dengan  alat-alat  yang  ada,  dan  Microsoft menyediakan  dokumentasi  untuk  membantu  pengembang  bersama,  dengan  bantuan  untuk  bekerja dengan ASP.NET 5, Node.js, dan Microsoft naskah, serta alat-alat yang dapat digunakan untuk membantu membangun dan mengelola aplikasi Node.js. Visual Studio Code benar-benar sedang ditargetkan pada pengembang JavaScript yang ingin alat pengembangannya lengkap untuk scripting server-side mereka dan yang mungkin ingin usaha dari Node.js untuk kerangka berbasis NET. Visual Studio Code, adalah belum solid, lintas platform kode Editor ringan, yang dapat digunakan oleh siapa saja untuk membangun aplikasi untuk Web.
Komponen pada Visual Studio Code berjumlah delapan. Komponen tersebut meliputi: Customize, Command Palette, Integreted Terminal, Extention: Extention, Search, Grid Editor Layout, Color Themes, dan Cloud  Enviroment.  Ada  sembilan  extention  pada  Visual  studio  Code  meliputi:  Live  server,  GitLens, Prettier (Code Formatter), Auto Rename Tag, Beautify, Open In Browser, CSS Peak, Indent Rainow, dan SQL Server. Dengan keberadaan sejumlah komponen tersebut, maka Visual Studio Code mempunyai sejumlah kelebihan  antara-lain:  mudah  untuk  mengelola  extention,  memiliki  extention  yang  banyak,  kontribusi tampilan, dukungan bahasa, text editor gratis, dan dapat membuat Snippet sendiri.

## Analisis Error Pengukuran
Pada penelitian ini, pengukuran dilakukan menggunakan perangkat keras sensor PZEM-004t yang dimonitoring  oleh  perangkat  lunak  Visual  Studio  dan  divalidasi  oleh  multimeter.  Hasil  pengukuran keduanya selanjutnya dibandingkan hasilnya, sehingga didapat nilai selisih atau error pengukuran yang dinyatakan dalam Persamanan 1.
𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 (%) = 𝑉 𝑜𝑢𝑡 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 − 𝑉 𝑜𝑢𝑡 𝑀𝑢𝑙𝑖𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 𝑉 𝑜𝑢𝑡 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 … … … … … … (1)

## HASIL DAN PEMBAHASAN Implementasi Desain Perangkat Keras
Gambar 5 menunjukkan implementasi desain perangkat keras. Ada dua bagian utama alat yaitu (A) bagian perangkat keras pembangkit PV dan (B) bagian perangkat keras sistem monitoring energi listrik dan proteksi arus lebih. Bagian perangkat keras pembangkit PV antara-lain: (1) Panel Surya 20 Wp sebagai penyerap  sinar  matahari  yang  berfungsi  mengubah  energi  cahaya  ke  energi  listrik  melalui  proses photoelektrik, (2) Solar Charge Controller (SCC) sebagai pengontrol pengisian daya listrik dari modul surya ke batere, dan mencegah pengisian energi batere yang berlebihan, (3) Batere VRLA (12 V-100 A) sebagai penyimpanan energi listrik yang ditangkap dari sel surya, dan (4) Inverter sebagai konverter daya listrik dari arus searah (DC) menjadi bolak-balik (AC). Sedangkan bagian dari perangkat keras sistem monitoring energi listrik dan proteksi arus lebih adalah: (5) Power Supply 24 V sebagai penghasil sumber vcc input tegangan rendah 24 V, (6) Kipas DC sebagai pendingin suhu alat, (7) Sensor arus dan tegangan PZEM-004t sebagai  pembaca  arus  dan  tegangan  yang  dihasilkan  sebelum  menuju  beban,  (8)  Mini  PLC  smart  rele sebagai transfer switch otomatis sumber tegangan masuk PLN-PLTS, (9) Arduino Uno berfungsi sebagai pengolah data sensor tegangan dan arus, melakukan eksekusi pada modul rele, serta NodeMCU ESP8266
sebagai modul wifi untuk mengirim data dari sensor ke PC/Laptop, (10) Modul rele dengan nominal nilai maksimal 30 VDC, 250 VAC, 10 A sebagai switching energi listrik dari sumber ke beban, (11) MCB sebagai pembatas arus masukan PLN/PLTS, serta (12) dan (13) sebagai beban listrik.

## Gambar 5. Implementasi desain perangkat keras

## Implementasi Desain Perangkat Lunak
Gambar  6a  menunjukkan  tampilan  kontrol  dan  monitoring  pada  Laptop/PC.  Tampilan  layar perancangan perangkat lunak sistem  monitoring energi listrik dan proteksi  arus lebih  terdiri dari  enam bagian  yaitu:  (1)  Communication,  (2)  Start/stop  dan  setting,  (3)  Display  input  energi  listrik,  (4)  Display system, (5) Display output, dan (6) Display grafik. Communication digunakan sebagai pilihan komunikasi antara perangkat keras ke laptop, terdapat dua pilihan komunikasi: (a) Internet sambungan komunikasi yang mengandalkan koneksi internet dengan menggunakan esp8266, (b) Serial sambungan komunikasi yang mengandalkan kabel koneksi yang terhubung langsung ke arduino. Menu start/stop digunakan untuk memulai dan menghentikan perangkat lunak. Pada bagian ini terdapat menu request data sebagai request penampil data ketika ada delay, menu setting sebagai setting pembatas tegangan dan arus listrik serta menu  setting  temperatur  suhu  perangkat  keras.  Display  input  digunakan  untuk  menampilkan  data tegangan dan arus yang masuk dari Grid maupun PV.
(a) (b)
Gambar 6. (a) Tampilan Kontrol Dan Monitoring Pada Laptop/PC dan (b) pengujian tegangan menggunakan Sensor Tegangan PZEM-004t
Display system terdiri dari: (a) Source yang digunakan untuk mengetahui jenis sumber energi listrik yang sedang dipakai/sedang berjalan, (b) Temperature  digunakan untuk mengetahui suhu dalam panel perangkat  keras  alat,  (c)  Fan  digunakan  untuk  mendinginkan  suhu  dalam  panel  perangkat  keras  ketika
melebihi settingan yang telah ditentukan, (d) Protection digunakan untuk mengetahui kondisi perangkat ketika  proteksi  arus  melebihi  settingan  yang  telah  ditentukan,  juga  bisa  sebagai  perintah  untuk menghidupkan kembali, (e) Over temperature digunakan untuk mengetahui suhu panel ketika melebihi suhu yang telah ditentukan, (f) Low voltage digunakan untuk mengetahui bahwa tegangan sumber berada dibawah settingan yang telah ditentukan. Display grafik digunakan untuk menampilkan grafik output yang berisi output tegangan dan arus serta temperatur suhu panel perangkat keras.

## Pengujian sistem
Pengujian progam bertujuan untuk menentukan apakah progam yang telah di buat sesuai dengan penggunaan  sistem  yang  dinginkan  tanpa  menyebabkan  error  pada  progam  Arduino-Uno  pada mikrokontroler.  Sebelum  melakukan  pengujian  dan  analisis  dari  alat  ini  perlu  diketahui  cara pengoperasiannya agar pada saat melakukan pengujian tidak terjadi kesalahan. Untuk kehandalan suatu alat diperlukan pengujian dan pembahasan terhadap alat itu sendiri. Sehingga dalam penggunaan alat ini, dapat menghasilkan sebuah rangkaian yang dapat bekerja dengan baik dan dapat dioperasikan dengan baik  juga.  Dalam  pengujian  ini  dilakukan  pengukuran  terhadap  parameter-parameter  komponen  yang terdapat pada sistem yang telah dirancang. Sehingga menghasilkan pengujian yang sesuai dengan yang rancangan sebelumnya dan dapat melakukan pengukuran pada beban. Pengujian dilakukan pada delapan beban, yaitu: Lampu LED 30 W, LED 15 W, solder pemanas, charger telepon seluler (ponsel), charger laptop, lampu LHE spiral 5 W, lampu pijar 5 W, dan kipas angin portable.

## Pengujian Sensor Tegangan PZEM-004t
Sensor  PZEM-004t  ini  merupakan  sensor  tegangan  yang  menggunakan  transformer  step  down sebagai media untuk mengkonversikan parameter tegangan sebenarnya ke parameter tegangan yang akan dibaca oleh Arduino yang nantinya diproses lebih lanjut. Sampai mendapatkan perbandingan nilai yang pas  terhadap  alat  ukur  yang  sekiranya  lebih  presisi.  Hasil  pengujian  menggunakan  sensor  PZEM-004t selanjutnya dibandingkan hasilnya dengan pengujian menggunakan multimeter. Pengujian menggunakan Sensor Tegangan PZEM-004t ditunjukkan pada Gambar 8b.

## Hasil Pengujian Prototipe Alat Terhubung Beban
Pengujian  dilakukan  pada  delapan  beban,  yaitu:  Lampu  LED  30  W,  LED  15  W,  solder  pemanas, charger  ponsel,  charger  laptop,  lampu  LHE  spiral  5  W,  lampu  pijar  5  W,  dan  kipas  portable.  Gambar  9 menunjukkan pengujian monitoring menggunakan beban Lampu LED 30 W, dimana nilai tegangan dan arus dimonotoring oleh Sensor PZEM-004t-Visual Studio dan Multimeter.
(a) Sensor PZEM-004t Visual Studio                    (b) Multimeter
Gambar 7. Pengujian monitoring menggunakan beban Lampu LED 30 watt
Gambar 7 menunjukkan bahwa pengujian monitoring menggunakan sensor PZEM-004t visual studio dengan beban Lampu LED 30 watt menghasilkan nilai tegangan, arus, dan daya masing-masing 221 V, 0.233  A,  dan  23.8  W.  Pengujian  dengan  beban  sama  menggunakan  multimeter  menghasilkan  nilai tegangan  dan  arus  masing-masing  220,9  V  dan  0.134  A.  Dengan  prosedur  yang  sama,  selanjutnya pengukuran monitoring menggunakan beban lampu LED 15 watt, solder pemanas, charger ponsel, charger laptop 45 watt, lampu LHE spiral 5 watt, lampu pijar 5 watt, dan kipas portable disajikan serta hasilnya disajikan seluruhnya pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil pengujian monitoring menggunakan sensor PZEM-004t dan multimeter
No Beban Sensor PZEM-004t Multimeter Error Tegangan (%) Error Arus (%) Tegangan (V) Arus (A) Daya (W) Tegangan (V) Arus (A) 1 Lampu LED 30 W 220.0 0.233 28.3 220.9 0.134 0.409 42.489 2 Lampu LED 15 W 219.6 0.115 14.6 220.3 0.066 0.319 42.609 3 Solder Pemanas 221.0 0.141 30.1 219.6 0.124 0.633 12.057 4 Charger Ponsel 219.8 0.100 10.4 220.9 0.18 0.500 80.000 5 Charger Laptop 45 W 220.9 0.254 49.2 220.4 0.214 0.226 15.748 6 Lampu Spiral 5 W 220.3 0.057 5.4 220.7 0.020 0.182 64.912 7 Lampu pijar 5W 221.0 0.275 60.1 219.7 0.256 0.588 6.9091 8 Kipas angin portable 221.2 0.050 4 219.6 0.013 0.723 74.000 Error Rata-Rata 0.448 42.341
Dengan  menggunakan  Persamaan  1,  selanjutnya  error  pengukuran  tegangan  dan  arus  antara pengujian  monitoring  menggunakan  sensor  PZEM-004t  dan  multimeter,  pada  masing-masing  delapan beban ditentukan nilainya, sebagai dasar untuk menentukan nilai rata-rata error keseluruhan. Berdasarkan analisis  perhitungan  pada  Tabel  1  diperoleh  bahwa  penggunakan  sensor  PZEM-004t  dan  multimeter memberikan  nilai  error  pengukuran  tegangan  dan  arus  rata-rata  masing-masing  sebesar  0.448%  dan 42.341%.

## Pengujian Rele Proteksi Arus Beban Lebih
Percobaan protekai dilakukan dengan menggunakan rele arus lebih untuk melindungi alat dengan cara membatasi arus beban sebesar maksimal 0,6 A. Jika nilai arus beban melebihi nilai 0,6 A, maka rele proteksi  akan  trip  sehingga  beban  keseluruhan  akan  padam.  Sebaliknnya  jika  nilai  arus  beban  berada dibawah 0,6 A, maka rele  proteksi tidak bekerja  sehingga sistem  mampu bekerja normal dan  melayani beban. Ada dua skenario yang dipilih, pada pengujian proteksi arus beban lebih yaitu: (1) pengujian ketika posisi  rele  proteksi  kondisi  OFF  dan  (2)  pengujian  ketika  posisi  rele  proteksi  kondisi  ON.  Tabel  2 menunjukkan hasil pengujian arus beban ketika rele proteksi kondisi OFF.

## Tabel 2. Hasil pengujian arus beban ketika rele proteksi kondisi OFF
Tabel 2 menunjukkan nilai pengujian alat terhubung ke tiga beban yaitu lampu LED 15 W, lampu pijar 5 W, dan solder pemanas yang menghasilkan nilai arus beban masing-masing 0.115 A, 0.275 A, dan 0.141 A. Total pengujian tiga alat menghasilkan arus beban total sebesar 0.531 A. Nilai total arus beban masih berada  dibawah  0.6  A  sehingga  rele  proteksi  tidak  boleh  bekerja  atau  OFF.  Gambar  10  menunjukkan rancangan pengukuran alat dan tampilan menu protection pada aplikasi Visual Studio dalam kondisi OFF.
No Beban Arus (A) 1 Lampu Led 15 W 0.115 2 Lampu Pijar 5 W 0.275 3 Solder Pemanas 0.141 Total Arus 0.531
Gambar 8. Rancangan pengukuran alat dan menu protection aplikasi Visual Studio kondisi rele OFF Gambar  8  menunjukkan  alat  terhubung  pada  beban  lampu  LED  15  W,  lampu  pijar  5  W,  solder pemanas. Namun karena total arus belum melebihi 0.6 A, maka indikator trip pada rele proteksi arus rebih belum menyala sehingga tampilan menu protection pada aplikasi Visual Studio berada dalam keadaan OFF. Tabel 3 menunjukkan hasil pengujian arus beban ketika rele proteksi kondisi ON.
Tabel 3. Hasil pengujian arus beban ketika rele proteksi kondisi ON
Tabel 3 menunjukkan nilai pengujian sumber terhubung ke empat beban yaitu lampu LED 15 W, lampu pijar 5 W, solder pemanas, dan Lampu LED 30 W yang menghasilkan nilai arus beban masing-masing 0.115 A, 0.275 A, 0.141 A, dan 0.233A. Total pengujian tiga alat menghasilkan arus beban total sebesar 0.764 A. Nilai total arus beban sudah melampaui 0.6 ampere sehingga rele proteksi harus bekerja dan dalam kondisi ON.  Rele  selanjutnya  akan  memerintahkan  saklar  untuk  memutus  arus  listrik  (trip)  dari  PLN  atau pembangkit ke beban. Gambar 11 menunjukkan rancangan pengukuran alat dan menu protection pada tampilan aplikasi Visual Studio dalam kondisi ON.
Gambar 9. Rancangan pengukuran alat dan menu protection Visual Studio kondisi rele ON
Gambar 9 menunjukkan sumber terhubung terhubung pada beban lampu LED 15 W, lampu pijar 5 W, solder pemanas, dan lampu LED 30 W. Karena arus total beban sudah melebihi 0.6 A, maka indikator trip pada rele proteksi arus rebih akan menyala sehingga saklar akan memutus arus dari sumber menuju beban. Pada kondisi demikian tampilan menu protection pada aplikasi Visual Studio berada dalam status ON. Untuk menyalakan beban kembali, maka peneliti harus dilakukan pengurangan beban dibawah 0,6 A,
No Beban Arus (A) 1 Lampu Led 15 W 0.115 2 Lampu Pijar 5 W 0.275 3 Solder Pemanas 0.141 4 Lampu LED 30 W 0.233 Total Arus 0.764
hingga tampilan menu protection pada aplikasi Visual Studio kembali menjadi OFF dan lampu indikator rele proteksi menjadi OFF atau padam.

## KESIMPULAN
Sistem  monitoring  tegangan  dan  arus  beban  dari  dari ATS/AMF  untuk mengendalikan  dan memindahkan sumber listrik grid dan PV, secara otomatis melalui perangkat Visual-Studio serta mampu memutuskan arus beban lebih menggunakan Arduino-Uno sudah berhasil diimplementasikan. Arduino- Uno mampu memerintahkan rele terhubung pada ATS/AMF memindahkan sumber listrik dari Grid ke PV maupun sebaliknya. Jika nilai output dari PV lebih dari 0,6 A, maka Arduino-Uno akan memerintahkan rele untuk bekerja (ON) dan memutus arus ke beban. Sebaliknya, jika nilai output dari  PV kurang dari 0,6 A, maka  Arduino-Uno  akan  memerintahkan  rele  untuk  tidak  bekerja  (OFF)  dan  tetap  mengalirkan  arus  ke beban. Jika PV tidak mampu memikul beban listrik, maka ATS/AMF akan berfungsi memindahkan sumber tegangan sistem dari PV ke PLN.
Pengujian pada delapan beban yaitu: Lampu LED 30 W, LED 15 W, solder pemanas, charger ponsel, charger laptop, lampu LHE spiral 5 watt, lampu pijar  5 watt, dan  kipas  portable dengan  menggunakan sensor PZEM-004t dimonitor Visual Studio dan multimeter memberikan nilai error pengukuran tegangan dan arus rata-rata masing-masing sebesar 0.448% dan 42.341%. Hasil pengujian proteksi rele menunjukkan bahwa jika sumber terhubung ke beban yang menyerap arus beban dibawah 0.6 A, maka indikator trip pada  rele  proteksi  arus  rebih  belum  menyala  sehingga  tampilan  menu  protection  pada  aplikasi  Visual Studio berada dalam keadaan OFF. Namun sebaliknya jika arus total beban sudah melebihi 0.6 A, maka indikator trip pada rele proteksi akan menyala sehingga saklar akan memutus arus beban. Pada kondisi ini tampilan menu protection pada aplikasi Visual Studio berada dalam status ON. Untuk menyalakan beban kembali,  maka  pengurangan  beban  hingga  dibawah  0.6  A  harus  dilakukan,  hingga  tampilan  menu Protection pada aplikasi Visual Studio kembali menjadi OFF dan lampu indikator trip pada rele proteksi menjadi OFF atau padam. Alat yang diusulkan masih terbatas didesain pada kapasitas beban kecil sebesar 0.6 A sehingga kemampuan dan kinerjanya relatif masih terbatas. Peningkatan kapasitas daya ATS/AMF, pemutusan (tripping) rele proteksi, dan beban terhubung ke sumber Grid PLN/PV dapat diusulkan supaya alat mampu dimanfaatkan secara lebih masif pada pelanggan listrik PLN skala rumah-tangga kelas 450 VA dengan kapasitas pemutus 2 A atau kelas 900 VA dengan kapasitas pemutus 4A.

## DAFTAR PUSTAKA
Adiwiranto, M. N., Waluyo, C.B., & Sudibya, B. (2021) Prototipe Sistem Monitoring Konsumsi Energi Listrik Serta Estimasi Biaya Pada Peralatan Rumah Tangga Berbasis Internet of Things, Jurnal Edukasi Elektro, Volume 6, No. 1, May 2022, page 32-41. https://doi.org/10.21831/jee.v6i1.44272.
Alwi, D. R., Saleh, A., & Cahyadi, W. (2019), Rancang Bangun Sistem Monitoring dan Kontrol Kinerja Panel Surya  Berbasis  Internet  of  Things  (IoT) ,  Skripsi  Program  Studi  S1  Teknik  Elektro,  Fakultas  Teknik, Universitas Jember, pp. 1~64.
Ardiansyah, A. & Mubarok, H. (2020), Monitoring Daya Listrik Berbasis IoT (Internet of Things), pp. 1~32., Skripsi Jurusan S1 Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Islam Indonesia.
Cahyanti, D., Ubaya, H., & Exaudi, K. (2020), Monitoring Penggunaan Energi Listrik di Ruangan Berbasis IoT, pp. 1~41., Project Akhir, Program Studi Diploma Teknik Komputer Universitas Sriwijaya.
Cahyo, M.D., Ubaidillah, A., & Ibadillah A. F., (2018), Rancang-Bangun Sistem Proteksi dan Monitoring Energi Listrik  Berbasis  Mikrokontroller  Menggunakan  Visual  Studio  Uji  Coba  Diakses  di  PT  Pancawana Indonesia, Proseding Seminar Nasional Sinar Fortei 7-1, Vol. 1 No. 1 (2018): Sinarfe7-1A 2018, pp. 1~6.
Hudan, I. S. & Rijianto, T. (2019) Rancang Bangun Sistem Monitoring Daya Listrik Pada Kamar Kos Berbasis Internet of Things, Jurnal Teknik Elektro, Universitas Negeri Surabaya, Vol 8, No, 1, Januari 2019, pp. 91~99.
Pratama, M. F., Haddin, M., & Marwanto, A. (2021), Sistem Monitoring dan Kontrol Daya PLTS Menggunakan IoT  Berbasis  Fuzzy  Logic, Thesis,  Program  Magister  Teknik  Elektro,  Universitas  Islam  Sultan  Agung Semarang, pp.  1~62.
Prayitno,  B.,  Muhammad  A.,  Putra,  R.I.,  Putra,  E.,  &  Palupiningsih,  P.  (2022),  Rancang  Bangun  Sistem Monitoring  dan  Controlling  Penggunaan  Daya  Peralatan  Listrik  Rumah  Tangga  Menggunakan  IoT, PETIR:  Jurnal  Pengkajian  dan  Penerapan  Teknik  Informatika,  Vol.  15,  No.  1,  Maret  2022,  DOI: https://doi.org/10.33322/petir.v15i1.1383.
Santoso, K. A., Dedi, & Prasetya, A. (2020), Rancang Bangun kWh Meter Digital Berbasis IoT, Simposium Nasional RAPI XIX Tahun 2020, Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, pp.  39~46.
Syafruddin, R., Ramady G.D., Hermawaty, & Hudaya R. R., (2021), Rancang Bangun Sistem Proteksi Daya Listrik menggunakan Sensor Arus dan Tegangan berbasis Arduino, Jurnal ISU Teknologi Vol. 16, No. 1, Juli 2021, pp.  39~46.
Widiantoro,  A., Songgo  D.P.,  & Hidayat, A.  N. (2018), Rancang Bangun  Sistem  Proteksi Arus Listrik dan Tegangan pada Kabel Line Listrik Berbasis Mikrokontroller Arduino Mega, Jurnal Teknik Elektro dan Komputer TRIAC, Vol. 5 No. 1, pp. 1~7. https://doi.org/10.21107/triac.v5i1 .
Wijayanto, D., Haryudo, S.I., Wrahatnolo, T., & Nurhayati, (2022), Rancang Bangun Monitoring Arus dan Tegangan Pada PLTS Sistem On Grid Berbasis Internet of Things (IoT) Menggunakan Aplikasi Telegram, Jurnal Teknik Elektro (JTE), Universitas Negeri Surabaya, Vol. 11, No. 3, September 2022, pp. 447~453, DOI: https://doi.org/10.26740/jte.v11n3.p447-453.