## Sistem Switching Energi Listrik Turbin Angin dan PLN Berbasis Arduino
Farhan 1, Irawan, M.Kom 2 Sistem Komputer, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Budi Luhur Jl. Raya Ciledug, Petukangan Utara, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12260 Telp. (021) 5853753, Fax. (021) 5866369
E-mail : 1313500330@student.budiluhur.ac.id 1 , irawan@budiluhur.ac.id 2

## ABSTRAK
Di zaman yang serba modern ini listrik sangat berperan penting untuk kebutuhan sehari–hari, dari kalangan masyarakat atas, menengah bahkan bawah, sumber daya listik tidak lepas dari penggunaanya, sumber daya listrik terutama listrik PLN diperlukan sekali oleh masyarakat luas. Banyak sekali sumber energi listrik sederhana dari bumi  termasuk  di  Indonesia  yang  bisa  di  gunakan  guna  menghasilkan  sumber  energi  listrik.  Salah  satu  contoh alternatif sumber daya listrik yang dapat dipilih adalah sumber angin. Sumber angin merupakan kemampuan yang mudah didapat serta tidak membutuhkan biaya besar. Angin juga termasuk sumber yang dapat dirubah dan tidak termakan  oleh  usia.  Sumber  daya  listrik  tidak  seolah-olah  dihasilkan  langsung  oleh  angin.  Sehingga  guna memanfaatkan  angin  ini  dibuat  sebuah  alat  yang  dapat  bekerja  dan  menghasilkan  sumber  energi  listrik  secara efektif.  Alat yang  bisa digunakan adalah  baling  -  baling angin. Baling  - baling angin  ini akan  menangkap kuat angin dan menjalankan generator guna menghasilkan sumber daya listrik. Penggunaan  mikrokontroler Arduino dan sensor untuk lebih mudah mengontrol sistem pembangkit listrik tenaga angin dan switching arus daya PLN, alasannya sistem switching ditambahkan oleh pengguna untuk mengatasi ketika angin sedang tidak mendukung dan pengguna tidak khawatir ketika arus listrik dari generator mati, sehingga secara otomatis listrik dari PLN akan membackup sampai listrik dari generator stabil.
Kata kunci : sensor, kincir angin, arduino, PLN, listrik
1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Angin  merupakan  sumber  udara  yang
diakibatkan  oleh  perbedaan  tekanan  udara  yang merupakan hasil dari pengaruh ketidak
seimbangan pemanasan cahaya matahari terhadap tempat-tempat yang
berbeda dipermukaan bumi.
Angin  adalah  salah  satu  sumber  yang tersedia  di  alam, system listrik  tenaga  angin mengkonversika  energi  angin  menjadi  energi listrik dengan  menggunakan dinamo atau kincir angin.
Cara  kerjanya  cukup  sederhana,  kincir angin  yang  memutar  dinamo,  diteruskan  untuk memutar  rotor  pada  dinamo,  sehingga  akan menghasilkan tegangan listrik.
Tidak  berbeda  dengan  pembangkit  listrik lainnya,  salah  satu  komponen  yang  paling penting  dalam  hal  pembangkitan  listrik  adalah dinamo.  Saat  ini  telah  banyak  jenis  generator yang digunakan untuk pengembangan pembangkit  listrik  tenaga  angin,  diantaranya adalah  dinamo,  generator  axial  cakram  tunggal, dan  generator  dari  spul  sepeda  motor.  Ketiga jenis  generator  tersebut  merupakan  generator yang  sering  dimanfaatkan  dalam  pembangkit listrik tenaga angin berkapasitas kecil.
Dan  penambahan  mode  switching  ini  dari arus PLN berfungsi untuk mengatasi ketika arus
daya  dari  generator  angin  mati  atau  daya  yang dihasilkan tidak memenuhi beban yang dibutuhkan pengguna.
Pembangkit Listrik Tenaga Angin ini dibuat oleh  pengguna  dengan  bentuk  miniatur  untuk dijadikan bahan penelitian.
1.2. Tujuan Penulisan
Adapun tujuan penulisan sebagai berikut :
1. Mengetahui  cara  kerja  sistem  pembangkit listik  tenaga  angin  dengan  menambahkan Arduino dan sensor.
2. Bagaimana  cara  kerja  switching  arus  daya listik dari generator angin dan PLN.
3. Mengetahui  apa  kelebihan  menggunakan sistem pembangkit listik tenaga angin.

## 1.3. Pembatasaan Masalah
Berikut  adalah  hal-hal  yang  menjadi pembatasan  masalah  pembuatan  penelitian ini:
1. Processor yang digunakan adalah Microcontroller Arduino uno R3.
2. Switching arus listrik menggunakan relay.
3. Turbin  pada  pembangkit  listrik  dengan menggunkan dinamo sebagai generator.
1.4. Metode Penelitian
Dalam menyusun laporan penelitian ini, maka penulis  melakukan beberapa  metode penilitian, yaitu :
1. Metode Observasi.
Menguji coba secara langsung
kontroling  penggunaan  daya  yang  telah dibuat  oleh  penulis.  Khususnya  dalam proses  monitoring  yang  akan  muncul dilayar  LCD  bila  modul  yang  dibuat dilewati arus yang digunakan beban.
2. Metode Kepustakaan.
Untuk    melengkapan  data  yang  belum tercapai.  Maka  penulis  mencoba  dengan
mencari,  membaca  dan  mempelajari  dari berbagai
website,
buku
atapun mendapatkan  masukan  langsung  dari dosen. Guna mendapatkan data yang benar, kemudian dimasukan dalam laporan penelitian.

## 1.5. Sistematika Penulisan
Sistematika  penulisan  yaitu  penjelasan yang bertujuan guna memudahkan pembaca dalam  mempelajari  makna  secara  detail. Sistematika penulisan ini terdapat lima bab dan dilengkapi bebagai pustaka. Setiap bab mempunyai persamaan yang saling berhubungan  satu  sama  lainnya  agar sistematika  bisa  dijelaskan  secara  detail. Sistematika penulisannya sebagai berikut:

## BAB I : PENDAHULUAN
Pada  bab  ini  dijelaskan  serta  dibahas mengenai latar belakang penelitian, pembatasan masalahan, sistematika penulisan,  batasan-batasan  masalah  yang dibahas,  dan  metode  penelitian  dalam penyusunan penelitian ini.

## BAB II : LANDASAN TEORI
Pada  bab  ini  menjelaskan  serta  membahas tentang  definsi  teori-teori  yang  dimasukan dengan topik penelitian, dari mulai definisi teori  yang  bersifat  umum,  khusus,  sampai definisi  teori  tentang hardwere dan softwere yang mendukung perancangan alat polling dan aplikasi monitoring ini.

## BAB  III  :  ANALISA  MASALAH  DAN RANCANGAN PROGRAM
Pada  bab  ini  pemembahas  tentang  data penelitian  serta  penyelesaiannya,  berupa
alat  yang  diajuikan  yaitu  mengenai bagaimana  alat  polling  dan  aplikasi monitoring  ini  dikembangkan,  analisa program  yang  dirancang,  flowchart,  serta rancangan  tampilan  layar  program  yang dibuat.

## BAB  IV  :  IMPLEMENTASI  DAN EVALUASI PROGRAM
Pada bab ini membahas mengenai mekanisme  program,  aktivitas  program yang  dikembangkan,  evaluasi  terhadap sistem  yang  diajukan  serta  pengembangan lebih  baik  dari  sistem  dan  program  yang ada.

## 2. PERANCANGAN SISTEM
Pada  bab  ini  menjelaskan  serta  membahas tentang  definsi  teori-teori  yang  dimasukan dengan topik penelitian, dari mulai definisi teori yang  bersifat  umum,  khusus,  sampai  definisi teori  tentang hardwere dan softwere yang mendukung  perancangan  alat  dan  aplikasi monitoring ini.
Adapun  cara  kerja  pada  sistem  yang dirancang  secara  diagram  blok  terlihat  pada gambar 1 seperti dibawah ini:

## Gambar 1. Diagram blok
Berikut keterangan diagram blok :
1. Arduino  Uno  R3  bertindak  sebagai pengatur  dan  pengendali  dari  proses  ini, dimana Arduino ini akan memproses data input dan data output dari alat.
2. Sensor ACS712 berfungsi sebagai pengukur arus listrik dari baterai.
3. Voltage  Sensor    berfungsi  sebagai pengukur tegangan listrik dari generator.
4. Relay  berfungsi  untuk  memutus  dan menyambungkan arus listik dari generator dan PLN.
5. LCD  berfungsi  untuk  menampilkan  data dari sensor.
6. Inverter  berfungsi  untuk  mengubah  arus dc ke ac.
7. Baterai  digunakan  sebagai  penyimpanan daya dari generator.
8. Generator  berfungsi  untuk  menghasilkan daya listik.
9. Charger  Controller  berfungsi  untuk mengatur pengisian daya baterai.

## 2.1. Cara Kerja Alat
Alat  miniature  ini  adalah  sebagai controlling  daya  listik  yang  dihasilkan dari  generator  angin,  daya  listik  yang dihasilkan dari generator akan diukur arus dan  tegangannya.  Cara  kerjanya  adalah pada saat  kincir generator berputar maka generator akan menghasilkan daya listrik yang  telah  dihubungkan  pada  contoller charger  sebelum  daya  listik  disimpan pada  baterai.  Pengunaan  daya  listik  dari baterai  akan  dikonverter  menggunakan inverter  untuk  merubah  arus  dc  ke  ac, setiap  arus  listik  yang  mengalir  akan ditampilkan  arus  dan  tegangan  di  LCD bila arus daya dari baterai mati maka akan digantikan  dengan  arus  listik  dari  PLN untuk  membackup  ketika  beben  tidak menerima daya listik dari baterai.

## 2.2. Rangkain Keseluruhan
Rangkaian keseluruhan alat ini terdiri dari  Arduino  Uno  R3,  Rangkaian ACS712, Rangkaian Relay, dan Rangkaian Sensor Tegangan. Rangkaian  alat  secara  keseluruhan ditunjukkan pada gambar 2 berikut:

## Gambar 2. Rangkaian keseluruhan
1. Rangkain ACS712
Pada Gambar 3  ACS712 berfungsi sebagai pengukur arus.

## Gambar 3. Rangkaian ACS712
2. Rangkain Voltage Sensor
Pada Gambar 4 Voltage Sensor berfungsi sebagai pengukur tegangan generator.

## Gambar 4. Rangkaian voltage sensor

## 3. Rangkaian Relay 5V
Pada gambar 5 Relay berfungsi untuk memutus dan menyambungakn arus dari PLN dan generator.
Gambar 5. Rangkaian relay 5V
4. Rangkaian LCD
Pada gambar 6 LCD berfungsi untuk menampilkan data dari sensor.
Gambar 6. Rangkaian LCD

## 2.3. Flowchart
Gambar 7. Flowchart program

## 3. IMPLEMENTASI DAN EVALUASI PROGRAM
Pada  bab  ini  akan  membahas  mengenai mekanisme  program,  cara  kerja  program yang  dikembangkan,  evaluasi  terhadap sistem  yang  diajukan  serta  pengembangan lebih baik dari alat dan program yang ada. Pengujian  ini  dilakukan  pada  setiap komponen dan sistem alat guna mendapatkan hasil yang akurat dengan alat yang  sebelumnya  sudah  dibuat  agar berfungsi dengan baik.

## 3.1. Tujuan Pengujian
Tujuan dari pengujian sistem ini adalah :
1. Mengetahui  apakah hardwere yang telah dirancang dapat bekerja dengan efektif atau tidak.
2. Mengetahui nilai perbandingan antara hasil pengujian dengan system
perancangan,  sehingga  bisa  peroleh
apakah sistem alat stabil. 3. Dapat disimpulan dari hasil pengujian yang  diperoleh  sehingga  diharapkan untuk  kedepanya  akan  didapat  suatu sistem  yang  bisa  bekerja  lebih sempurna.
3.2. Prosedur Pengujian
3.2.1. Setup Alat
Setup alat adalah pertama – tama agar komponen  dapat  bekerja  secara  baik. Menyambungkan antara Arduino Uno dengan beberapa alat pendukung yang ditambahkan,  kali  ini  penulis  hanya akan  menjelaskan  port  -  port  yang ditambahkan    diperancangan  sistem, dimana  masing-masing  port  atau  pin pada  board  Arduino  uno  mempunyai fungsi  atau  kendali  khusus.  Idealnya semua port atau pin pada microcontroller bisa digunakan sebagai  masukan  serta  keluaran. Untuk  lebih  detailnya,  di  bawah  ini akan  dijelaskan  fungsi  dari  masing- masing  port  serta  pin  Arduino  yang dipakai, yaitu :
1. Pin  digital  6  dan  7,  digunakan oleh relay.
2. Pin  analog  0,  digunakan  oleh Voltage  Sensor  untuk  membaca tegangan dari generator. 3. Pin  analog  1,  digunakan  oleh sensor ACS712 untuk membaca  kuat  arus  yang melewati sensor.
4. Pin  analog  4,  digunakan  oleh pin SDA I2C pada LCD.
5. Pin  analog  5,  digunakan  oleh pin SCL I2C pada LCD.

## 3.2.2. Upload Software
Sesudah  melakukan  pembuatan dan perancangan alat, tindakan berikutnya adalah memasukan program untuk pengendalian alat yang dimasukan  pada  sistem  ini.  Program pengendalian dimasukan untuk mengatur proses kerja alat pada tiap – tiap    rangkaian.  Setiap  pengendali yang dirancang berbasis
microcontoller yang  dalam  hal  ini menggunakan code/program Arduino.
Bahasa pemrograman yang dimasukan sebagai pengendali sistem alat ini adalah bahasa c. Adapun tahap - tahap pemrograman yang dikerjakan
agar  pengendalian  tersebut  dapat bekerja sebagaimana mestinya adalah sebagai berikut :
1. Bagian penyusunan program
harus  sama  dengan  flowchart sebagai alur pengendali. Program disusun  dalam  bahasa  c  dan ditulis lalu
dikomplikasi memakai  complier  IDE  Arduino seperti pada gambar 7.
Gambar 7. IDE dan Program
Arduino
2. Lalu    masukan  pada  com  berapa koneksi USB mikro yang terhubung  ke laptop atau PC.
3. Setelah itu kompel dan Upload.
4. Lakukan  uji  coba  pada  alat, apakah tepat dengan perancangan yang  dirancang  atau  belum.  Jika belum, kerjakan pengecekan pada susunan program atau perbaharui program  sehingga  kerja  alat sesuai dengan yang diharapkan.
3.3. Hasil Pengujian
Untuk mendapatkan hasil pengujian  yang  maksimal  pada  alat, maka sebelum melakukan
implementasi  dan  evaluasi  sistem terlebih dahulu perlu diperhatikan hal- hal  yang  perlu  diketahui,  Dari beberapa  pengujian  maka  didapat beberapa  hasil  yang  berbentuk  table, serial monitor dan tampilan LCD.
3.3.1. Pengukuran Tegangan dari
Generator Menggunakan Voltage Sensor dan Multimeter Modul ini didasarkan pada prinsip tekanan  titik  resistensi,  dan  bisa membuat  voltase  masukan  Terminal
merah  mengurangi  5  kali  tegangan asli.  Tegangan  input  analog  Arduino max  adalah  5  V,  jadi  tegangan masukan  dari  modul  ini  seharusnya tidak  lebih dari 5 V x 5 = 25 V (jika untuk sistem 3,3 V, tegangan masukan harus tidak lebih dari 3,3 V x 5 = 16,5 V).  Karena  chip  AVR  Arduino memiliki  10  bit  AD,  maka  resolusi simulasi  modul  ini  adalah  0,00489  V (5  V  /1023),  dan  itu  memasukkan tegangan  dari  ini  modul  harus  lebih dari 0,00489 V x 5 = 0,02445 V. Maka untuk  medapatkan  tegangan  yang tepat  diperlukan  10  byte  Arduino 1023, kemudian value untuk pembacaan  nilai  Arduino,  dan  nilai vpp (0,0048875855327468) hasil dari (  5/1023)  maka  didapat  rumuskan (voltage  =  (value  *  vpp)*5.0;),  dan dimasukan  rumus  tersebut  pada program Arduino. Pengukuran ini di lakukan menggunakan  Volatge  Sensor  dan Multimeter dan diukur tegangan hasil dari  generator.  Di  tabel  1  ini  adalah hasil  beberapa  pengukuran  dengan Voltage  Sensor  dan  Multimeter Digital.
Tabel 1. Hasil Pengukuran Tegangan dari Generator dengan Voltage Sensor dan Multimeter
Analisa :
Pada  beberapa  percobaan,  sensor  kurang  tepat  atau berbeda dari nilai yang didapat pada multimeter.

## 3.3.2. Pengujian Sensor ACS712
ACS712  memberikan  solusi  mudah  dan tepat  untuk  pengukuran  arus  DC  atau  AC  di dunia industri, komersial, dan sistem komunikasi.  Perangkat  terdiri  dari  rangkaian sensor  efek-hall  yang  linier,  low-offset,  dan presisi. Saat arus mengalir di jalur tembaga pada bagian port 1-4, maka rangkaian sensor efek-hall akan mendeteksinya dan mengkonversi  menjadi tegangan yang akurat. Pengukuran ini dilakukan dengan melakukan 3 kali percobaan pengukuran menggunakan baterai membandingkan kuat arus yang  keluar  dari  sensor  ACS712.  Untuk mendapatkan  nilai  arus  listrik  dari  baterai  di perlukan sampling 150x dengan rumus (x = 0; x <  150;  x++),  konversi  tegangan  dari  Arduino dengan  rumus  (5.0  /  1024,0),  tegangan  default sensor  tanpa  pembacaan  (2.5),  nilai  kenaikan tegangan  output  sensor  acs712  30A  (0.66mA),
No. Voltage Sensor (V) Multimeter (V) 1. 6,64 6 2. 7,58 7 3. 8,08 8
sehingga untuk mendapatkan hasil nilai dari kuat arus  menggunakan  rumus  ((rata2  *  (5.0  / 1024.0)) - 2.5 )/0.66), dan didapat diketahui hasil dari kuat arus dari baterai pada tabel 2 dibawah ini.
Tabel  2.  Hasil  Pengukuran  Kuat  Arus  dari Baterai menggunakan Sensor ACS712
Analisa : Pada  percobaan  ke-1,  ke-2,  dan  ke-3,  sensor menghasilkan  nilai  baca  yang  beragam  tergantung nilai tegangan dari baterai.

## 3.3.3. Pengujian Tampilan LCD
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui apakah LCD sudah dapat menampilkan data-data yang diberikan oleh sensor.
Berikut  ini  adalah  program  IDE  Arduino untuk  pengujian  sensor  tampilan  LCD  untuk menampilkan data arus dan tegangan.
lcd.begin (16,2); // LCD 16x2 lcd.setBacklightPin(3,POSITIVE); lcd.setBacklight(HIGH); pinMode(relay1, OUTPUT); pinMode(relay2, OUTPUT); digitaWrite(relay2,HIGH); digitlWrite(relay1,HIGH); if(hsilnilai < 0.00){ digtalWrite(relay2,HIGH); digitalWrite(relay1,LOW); lc.clear(); ld.setCursor(0,1); lcd.print("PLN ON :  "); lcd.setCursor(10,1); lcd.print(hasilnilai); lcd.setCursor(15,1); lcd.print("A"); delay(1000);} if (hasilnilai > -0.04){ digitalWrite(relay2,LOW); digitalWrite(relay1,HIGH); lcd.clear(); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("BATERAION:"); lcd.setCursor(10,1); lcd.print(hasilnilai); lcd.setCursor(15,1); lcd.print("A"); delay(1000);}} void Tegangan(){ value=analogRead(A0); voltage = (value * vpp)*5.0; lcd.clear();
lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Generator"); lcd.setCursor(10,0); lcd.print(voltage); lcd.setCursor(15,0); lcd.print("V"); Serial.print("\t Tegangan = "); Serial.println(voltage);}
Hasil dari program tersebut dapat dilihat pada gambar 4.2 dibawah ini.
Gambar 8. Tampilan LCD hasil program
4. PENUTUP
Setelah melakukan pembuatan dan perancangan sistem kemudian dilakukan analisa dan pengujian dari alat, maka diperoleh beberapa kesimpulan.

## 5. KESIMPULAN
“Sistem  Pembangkit  Listik  Tenaga  Angin dan  Switching  Arus  Daya  Listik  PLN  Berbasis Arduino  Uno  R3”  dapat  bekerja  dengan  baik menggunakan micrcontroller Arduino  Uno  R3, dan  sensor  bekerja  sesuai  dengan  yang diinginkan pada saat membaca arus dan tegangan listrik.  Cara  kerja  switching  arus  daya  listik generator  dan  PLN  adalah  menggunakan  nilai arus listrik dari generator ketika arus listrik dari generator  berada  pada  nilai  yang  ditentukan maka  relay  akan  beroprasi.  Kelebihan  Sistem pembangkit listik tenaga angin adalah salah satu alternatif  yang  jika  digunakan  lebih  efesien dalam ekonomi penggunanya.
6. DAFTAR PUSTAKA
[1]  Adam,  A.  A.  (2015).  Rangkaian  inverter satu  fasa  berdasarkan  perubahan  frekuensi untuk  pengendalian  kecepatan motor capasitor, 14(1), 44–59.
[2]  Adriansyah,  A.,  &  Hidyatama,  O.  (2013). Rancang Bangun Prototipe Elevator
Menggunakan  Microcontroller  Arduino Atmega  328P.  RANCANG  BANGUN No Baterai (V) Sensor ACS712 (A) Beban 1. 12 0,10 5 watt 2. 10 0,8 5 watt 3. 0 -0,05 5 watt
PROTOTIPE ELEVATOR MENGGUNAKAN MICROCONTROLLER ARDUINO
ATMEGA 328P Andi, 4(3), 120–132.
[3]  Anggraini,  F.  (2016).  PEMANFAATAN ENERGI ANGIN PADA SEPEDA MOTOR BERGERAK UNTUK MENYALAKAN  LAMPU.  FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG. Skripsi. Fakultas Matematika dan  Ilmu  Pengetahuan  Alam  Universitas
Lampung 2016.
[4]  Endaryono, P. J., Harianto, H., & Wibowo, M.  C.  (2014).  Rancang  Bangun  Sistem Pembayaran Mandiri pada Wahana
Permainan. Journal of Control and Network
Systems, 3(2), 9–17.
[5]  Fachri,  M.  R.,  Sara,  I.  D.,  &  Away,  Y. (2015). Pemantauan Parameter Panel Surya
Berbasis Arduino secara Real Time. Jurnal
Rekayasa Elektrika,
11(4), 123. https://doi.org/10.17529/jre.v11i3.2356
[6]  Hendriono, Dede. (2014),”Mengenal Arduino Uno”, Elektronika Arduino.
[7]  Oshwah,  (2015),”Relay”,  Electronic  for Beginner, 2-3.