## Implementasi Panel Surya sebagai Sumber Energi Listrik untuk Monitoring Lahan Pertanian Shifod Jagung
1 Andiko Prasetyo, 2 Rizky Ramadani, 3 Mohammad Yahya R, 4 Ratna Mustika Yasi
1,2,4 Jurusan Teknik Elektro, Universitas PGRI Banyuwangi, Banyuwangi
3 Jurusan Teknik Pengolahan Hasil Pertanian, Universitas PGRI Banyuwangi, Banyuwangi
1 andikoprasetyo0@gmail.com, 4 ratna.mustika@unibabwi.ac.id
Abstract — Agricultural land which is generally far from the PLN electricity  source,  makes  farmers  look  for  solutions  to  unify  the farming  process.  A  feed  farmer  is  one  of  the  farmers  who implement  a  hydroponic  system  that  produces  animal  feed  with high  nutritional  value.  One  of  the  quality  of  animal  feed  is determined by monitoring the controlled farming process from the watering  process  and  monitoring  the  temperature  of  the  plants. Thus the need for a monitoring system that requires an electricity supply to keep the system running. To overcome this, a monitoring system  for  the  watering  process  and  temperature  control  was made  using  ATMEGA8535  and  ESP8266  microcontrollers  and solar panels as a source of electrical energy. This research consists of  designing  a  monitoring  system,  and  designing  a  solar  panel system. tool design. The results show that the watering monitoring system can work well using a microcontroller and sensor works as expected.  With  the  system  running,  the  implementation  of  solar panels is felt to be able to be implemented as a source of electricity to run the tool.
Keywords  —  Solar  Panel,  Fodder,  Monitoring,  Microcontroller, Sensor.
Abstrak —  Lahan  pertanian  yang  rata-rata  jauh  dari  sumber listrik  PLN,  membuat  petani  mencari  solusi  untuk  memantau proses  bertani.  Petani  fodder  merupakan  salah  satu  petani  yang menerapkan  sistem  hidroponik  yang  berorientasi  menghasilkan pakan  ternak  yang  bernilai  gizi  tinggi.    Kualitas  fodder  salah satunya ditentukan dari pemantaun proses bercocok tanam yang terkendali  dari  proses  penyiraman  dan  pengawasan  suhu  pada tanaman.  Dengan  demikian  perlunya  sistem  monitoring  yang membutuhkan suplai listrik supaya sistem tetap berjalan.  Untuk mengatasi hal tersebut, maka diciptakan sebuah sistem monitoring terhadap proses penyiraman dan pengawasan suhu menggunakan mikrokontroler  ATMEGA8535  dan  ESP8266  serta  panel  surya sebagai  sumber  energi  listrik.  Penelitian  ini  terdiri  dari perancangan  sistem  monitoring,  dan  perancangan  sistem  panel surya.  perancangan  alat.  Hasil  menunjukkan  sistem  monitoring penyiraman  otomatis  dapat  bekerja  dengan  baik  menggunakan mikrokontroler  dan  sensor  bekerja  sesuai  dengan  yang diharapkan.  Dengan  berjalannya  sistem,  maka  implementasi panel surya dirasa sudah dapat terlaksana sebagai sumber listrik untuk menjalankan alat.
Kata  Kunci  —  Panel  Surya,  Fodder,  Monitoring,  Mikrokontroler, Sensor.

## I. Pendahuluan
Perkembangan zaman dan kemajuan teknologi menyebabkan  kebutuhan  energi  meningkat  pesat.  Seperti halnya di Indonesia mayoritas penggunaan energi saat ini masih menggunakan  energi  yang  dapat  habis  dan  tidak  dapat diperbarui lagi seperti minyak bumi, batu bara dan gas alam[1]. Karena kebutuhan energi yang meningkat maka upaya manusia untuk  mengeksploitasi  sumber  energi  tersebut  juga  turut meningkat.  Semakin  majunya  zaman,  energi  listrik  menjadi energi  yang  sangat  dibutuhkan  oleh  manusia  Energi  listrik dapat di ubah kedalam bentuk energi lain. Energi listrik dapat dirubah  menjadi  energi  cahaya  (lampu)[2].  Energi  listrik menjadi  energi  panas,  atau  mengubah  energi  listrik  menjadi energi kinetik seperti kipas angin [3]. Energi Surya merupakan sumber energi yang tidak terbatas dan tidak akan pernah habis ketersediaannya  dan  energi  ini  juga  dapat  di  manfaatkan sebagai  energi  alternatif  yang  akan  di  ubah  menjadi  energi listrik, dengan menggunakan sel surya [4]. Pemanfaatan energi matahari  sebagai  sumber  energi  alternatif  salah  satu  usaha dalam mengatasi krisis energi, Cahaya atau sinar matahari dapat dikonversi  menjadi  listrik  dengan  pemanfaatan  teknologi  sel surya atau fotovoltaik. Potensi energi surya di Indonesia sangat besar  yakni  sekitar  4.8  kWh/m2  atau  setara  dengan  112.000 GWp, namun yang sudah dimanfaatkan baru sekitar 10 MWp [5]. Jumlah ini merupakan gambaran potensi pasar yang cukup besar dalam pengembangan energi surya di masa datang [4].
Lahan pertanian yang rata-rata jauh dari sumber listrik PLN, membuat petani mencari solusi untuk memantau proses bertani. Petani fodder merupakan  salah  satu  petani  yang  menerapkan sistem hidroponik yang berorientasi menghasilkan pakan ternak yang  bernilai  gizi  tinggi.    Ketertarikan  ini  antara  lain disebabkan  oleh  potensi  produksi  hijauan  yang  semakin  lama semakin  sulit,  nilai  nutrisi  dan  palatabilitas  pakan  terhadap produktivitas  ternak  ruminansia    khususnya  kambing  sapera [6].  Kualitas fodder salah  satunya  ditentukan  dari  pemantaun proses bercocok tanam yang terkendali dari proses penyiraman dan  pengawasan  suhu  pada  tanaman.  Dengan  demikian perlunya  sistem monitoring yang  membutuhkan  suplai  listrik supaya sistem tetap berjalan.  Berdasarkan permasalahan di atas maka dibuatlah sistem monitoring terhadap proses penyiraman dan pengawasan suhu menggunakan mikrokontroler ATMEGA8535 dan ESP8266 serta panel surya sebagai sumber
energi  listrik  untuk  mengaktifkan  dan  menjalankan  sistem tersebut.

## II. Metode Penelitian

## A. Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Dusun Krajan, Desa Taman Suruh,  Kecamatan  Glagah  Kabupaten  Banyuwangi  dan Laboratorium Program Studi Teknik Elektro Universitas PGRI Banyuwangi  dan  dilaksanakan  selama  2  bulan  yaitu  juli  dan Agustus tahun 2022.

## B. Alat dan Bahan
Berikut alat yang dibutuhkan dalam penelitian yaitu solder, tima,  laptop,  gerinda,  kabel downloader,  power  supply 12  V , dan  koneksi  internet  dan smartphone .  Berikut  bahan  yang dibutuhkan dalam penelitian yaitu bijj jagung, air, water pump DC  12v,  panel  surya,  DC  Converter  (Buck  converter),  LCD 16x2,  baterai  aki  12  V  1000  mAh, relay ,  ESP8266,  dan ATMEGA8535,  modul  DS3231  RTC,  sensor  arus,  sensor tegangan, besi hollow 2x2, dan pipa pvc ½ inch .

## C. Perancangan sistem monitoring
Prinsip  Kerja  alat  penyiram  tanaman  ini  bekerja  dengan menggunakan  mikrokontroler  sebagai  otak  dari  semua komponen yang digunakan pada alat ini. Ketika nilai suhu dan kelembaban  mencapai  pada  batas  nilai  yang  ditentukan, prototipe akan mengaktifkan water pump DC untuk menyiram bagian atas tanaman dan data tersebut akan di monitoring secara realtime melalui web dengan  menggunakan  modul  wifi (ESP8266) sebagai jalur komunikasi nirkabel.
Gambar 1. Rangkaian Perangkat Lunak  Sistem Monitoring

## D. Perancangan Sistem Panel Surya
Pada  penelitian  ini  sistem  panel  surya  mengadopsi  dari sistem penelitian [1].
Gambar 2. Rangkaian Sistem Panel Surya
E. Perancangan Alat [1]

## E.1. Sistem Minimum Berbasis ATMEGA8535
Sistem  minimum  ATMEGA8535  digunakan  sebagai kontrol keseluruhan sistem diantaranya :
1. PORT A berfungsi sebagai inputan ADC dari sensor arus dan tegangan.
2. PORT  B  berfungsi  sebagai  pengontrol relay guna pengaturan pengisian aki maupun pencatu beban.
3. PORT C untuk monitoring arus dan tegangan berupa LCD 16x2.

## E.2. Sensor Arus dan Tegangan
Perancangan dilakukan dengan mencari nilai maksimal dan juga  minimal value dari  sensor  yang  digunakan.  Pencarian dilakukan berdasarkan datasheet yang ada dan juga melakukan pengujian  langsung.  Jika value yang  dicari  sudah  didapatkan kemudian  dijadikan  sebagai  parameter  ADC  10 bit dan digunakan  sebagai input pada  mikrokontroler. Konversi  ADC menggunakan source berikut : Value = adcread(); Degree_precision = ( max_value – min_value ) / 1024; Output = min_value + ( Value * Degree_precision );
E.3. Bagian Switch dan Kontrol
Perancangan switching ini  terbagi  menjadi  5  mode  yaitu [1]:
1. Mode  pertama  pengisian  baterai  A  dengan  sekaligus mencatu beban.
2. Mode kedua pengisian baterai B dengan sekaligus mencatu beban.
3. Mode  ketiga  mencatu  beban  langsung  dari  sumber  tanpa mengisi baterai.
4. Mode keempat pencatuan beban langsung dari baterai A
5. Mode kelima mencatu beban langsung dari baterai B.

## III. Hasil dan Pembahasan
Berdasarkan  hasil  uji  coba  sistem monitoring penyiraman otomatis  alat  dapat  bekerja  dengan  baik  menggunakan mikrokontroler  dan  sensor  bekerja  sesuai  dengan  yang diharapkan. Sistem kerja yang dapat memantau secara realtime melalui web yang berisikan hasil dari kelembaban tanaman dan suhu udara disekitar seperti pada gambar 3.
Gambar 3. Hasil Pemantauan Realtime
Uji coba panel surya dilaksanakan selama sehari penuh dari pagi  hingga  sore  untuk  menentukan  berapa  jumlah  rata-rata daya  yang  diperoleh  setiap  harinya.  Pengukuran  dilakukan dengan menggunakan multimeter digital serta referensi sensor tegangan yang terdapat pada mikrokontroler. Hasil pengambilan  data  dicatat  kemudian  disajikan  dalam  bentuk tabel 1.
Tabel 1. Uji Coba Panel Surya No Waktu Pengujian Hasil Pengukuran Vin Vout 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 06.00 07.00 08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 Rata-rata 15.40 19.30 18.35 18.15 19.20 19.45 19.30 19.40 19.60 19.60 13.70 13.45 17.90 14.50 15.79 14.57 14.68 14.57 14.78 14.78 14.78 14.78 14.79 14.50 14.40 14.74
Berdasarkan  hasil  perhitungan  didapatkan  tegangan  rata rata sebesar 17.90 V dan juga arus rata rata sebesar 5 A. Arus
rata- rata diperoleh dari nilai maksimal arus tetap yang di setting pada buck converter . Sehingga dapat disimpulkan menggunakan rumus P = V*I, daya rata rata yang didapat panel surya sebesar 89.5 Watt
Uji coba dalam pengisian catu daya dilakukan saat  baterai mendapatkan  tegangan  nominal  hingga  pada  saat  tegangan baterai penuh. Tujuan dari uji coba ini untuk mengetahui lama waktu  yang  dibutuhkan  untuk  mengisi  baterai  hingga  penuh dengan besar arus tertentu.
Tabel 2.  Hasil pengujian pengisian baterai 12 V / 1000 mAh
Waktu pengisian baterai Hari 0 Hari 1 Hari 2 Hari 3 Hari 4 Tegangan baterai per jam (V) 12.45 12.77 13.10 13.43 13.75
Berdasarkan  hasil penelitian dipdapatkan bahwa rata -rata arus sebesar 3 Ampere dengan lama waktu pengukuran selama 6  jam  pada  pukul  09.00-15.00.  Hasil  ini  telah  sesuai  dengan perhitungan  sesuai  teori  jika  panel  surya.  Baterai  yang digunakan  memiliki  spesifikasi  12  V  dan  1000  mAh  yang bermakna dengan 1 Ampere , baterai akan penuh dalam  waktu 0.33 jam. Hal ini dijadikan parameter bahwa arus rata-rata yang diset dalam keadaan ini, baterai akan terisi penuh dalam waktu ± 6 hari / 33 jam.
Pengujian relay dilakukan untuk mengetahui sistem tentang pengaturan  pengisian  aki  dan  pencatu  beban  apakah  sudah sesuai  dengan  yang  diinginkan.  Pengujian  sementara menggunakan power  supply ,  baterai  12  V  1000  mAh,  dan sistem relay yang  telah  dirangkai  secara  keseluruhan. Parameter  pengujian  disini  adalah  dapat  mengalirkan  arus untuk charging baterai  melewati power  supply serta  dapat mencatu  beban,  Pembuatan  dan  pengujian prototipe  alat dilakukan  pada  perangkat  keras  dengan  pengambilan  data menggunakan  ESP8266  yang  didesain  untuk  komunikasi berbasis wifi. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh bahwa uji coba alat dilaksanakan dengan sistem otomatisasi penyiraman selama  14  hari  dapat dilaksanakan  dengan  baik.  Sistem  dapat berjalan dengan notifikasi yang dikirimkan kepada petani yang berisi    bahwa  tanaman  sedang  disiram.  Dengan  berjalannya sistem  maka  implementasi  panel  surya  dirasa  sudah  dapat terlaksana.

## IV. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  uji  coba  sistem monitoring penyiraman otomatis  alat  dapat  bekerja  dengan  baik  menggunakan mikrokontroler  dan  sensor  bekerja  sesuai  dengan  yang diharapkan. Sistem kerja yang dapat memantau secara realtime melalui web .  Sistem  dapat  berjalan  dengan  notifikasi  yang dikirimkan  kepada  petani  yang  berisi  bahwa  tanaman  sedang disiram. Dengan berjalannya sistem maka implementasi panel
surya dirasa sudah dapat terlaksana sebagai sumber listrik untuk menjalankan alat.

## V. Daftar Pustaka
[1] A. M. Arham, A. N. Jati, and A. Mulyana, “Desain dan implementasi  panel  surya  pada  sistem  pendeteksi banjir yang menggunakan wireless sensor network,” in ISSN : 2355-9365 e-Proceeding of Engineering , 2015, pp. 3347–3355. [Online].
Available:
https://openlibrarypublications.telkomuniversity.ac.id /index.php/engineering/article/view/1172%0Ahttps:// openlibrarypublications.telkomuniversity.ac.id/index. php/engineering/article/viewFile/1172/1124
[2] R. Nurfajriansyah, “Perancangan Portable Powerbank Berbasis  Panel  Surya  Sebagai  Multipurpose  Reserve Power  Generation  (Mrpg),”  Universitas  Islam Indonesia, 2018.
[3] R. S. G and Ch Rangkuti, “Kagoshimaken kōritsu shō
chūgakkō kyōshokuin chōki jinji idō no hyōjun.,” in Seminar Nasional Cendekiawan , 2016, pp. 1–11.
[4] B.  H.  Purwoto,  J.  Jatmiko,  M.  A.  Fadilah,  and  I.  F. Huda,  “Efisiensi  Penggunaan  Panel  Surya  sebagai Sumber Energi Alternatif,” Emit. J. Tek. Elektro , vol. 18, no. 1, pp. 10–14,
2018, doi: 10.23917/emitor.v18i01.6251.
[5] T.  Alamsyah,  A.  Hiendro,  and  Z.  Abidin,  “Analisis Potensi  Energi  Matahari  Sebagai  Pembangkit  Listrik Tenaga Surya Menggunakan Panel Mono-Crystalline dan  Poly-Crystalline  Di  Kota  Pontianak  dan Sekitarnya,” J. Tek. Elektron. , vol. 2, no. 1, pp. 1–10, 2021.
[6] M.  D.  Sanchez, World  distribution  and  utilization of mulberry  and  its  potential  for  animal  feeding .  In Mulberry for Animal Production. ed. M.D, 2002.