Jurnal Ilmiah Foristek
Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/10.54757/fs.v11i2.109 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 11, No. 2, Oktober 2021

## AUTOMATIC TRANSFER SWITC UNTUK RUMAH TINGGAL SEDERHANA BERBASIS ARDUINO NANO
Abdi Rayatman 𝟏 , Yusnaini Arifin 𝟐 , Sari Dewi 3 , Martdiansyah 4
Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Tadulako
2,3,4) Dosen Jurusan Teknik Elektro Universitas Tadulako email: Abdy.rayatman@gmail.com

## Abstract
Automatic  Transfer  Switch  (ATS)  is  a device that can move the main power source to a backup power source automatically and quickly when  the  main  power  source  experiences  a disturbance  or  cut-off  of  supply  to  the  load.  In this  study,  ATS  was  designed  based  on  the Arduino  Nano  microcontroller  as  an  automatic control  that  works  based  on  voltage  readings. Using  the  Arduino  Nano  microcontroller  can facilitate  the  process  of  making  tools  and minimize the use of components. This ATS uses the  PZEM-004T  voltage  sensor  module.  The voltage  sensor  module  functions  to  detect  and measure the value of the PLN voltage. From the test  results,  it  was  found  that  the  time  lag between  the  PLN  supply  being  cut  off  until  the generator was turned on and ready to load was an average of 2.76 seconds. Meanwhile, the time lag  when  the  PLN  supply  turns  on  again  until the  generator  supply  is  cut  off  and  the  load supply  is  again  served  by  PLN  is  an  average  of 1.74  seconds.  All  working  status  of  this  ATS panel  can  be  displayed  on  the  LCD  indicator, indicator light and analog voltmeter.
Keywords : Automatic Transfer Switch,
Arduino Nano, PLN, genset, LCD

## I. Pendahuluan

## 1.1 Latar Belakang
Ketersediaan  energi  listrik  merupakan salah satu faktor penting di tengah perkembangan  teknologi  yang  sangat  pesat. Namun  karena  sistem  kelistrikan  yang  sangat kompleks  mulai  dari  pusat  pembangkitan hingga  sampai  ke  konsumen,  maka  besar kemungkinan akan terjadi gangguan yang bisa menyebabkan  aliran  daya  ke  konsumen terputus.  Namun  pada  konsumen  tertentu dibutuhkan  kontinuitas  yang  tinggi  seperti rumah  sakit,  perkantoran,  perbankan,  bisnis
dan  industri-industri  aliran  daya  listrik  tidak boleh terputus dalam waktu yang lama karena dapat  menghambat  kelangsungan  usahanya masing-masing.  Sehingga  agar  konsumen listrik  tetap  mendapatkan  suplai  energi  listrik maka  biasanya  dibuatkan  suplai  cadangan ( back up )  yang berupa genset ( Generator Set ) yang  dapat  dipergunakan  apabila  sumber listrik utama (PLN) mengalami gangguan.
1.2 Tujuan
Mengaplikasikan rancangan hardware dan software menggunakan  Arduino  Nano  dan perangkat  pendukungnya  untuk  membuat rangkaian Automatic  Transfer  Switch (Saklar Pemindahan Otomatis)

## II. Landasan Teori

## 2.1 Automatic Transfer Switch (ATS)
Automatic Transfer Switch (ATS)
merupakan saklar otomatis untuk
memindahkan  catu  daya  listrik  dari  sumber listrik  PLN  ke  sumber  listrik  genset  dan sebaliknya. [1]
Automatic  Transfer  Switch merupakan rangkaian kontrol saklar power iverter dengan
PLN  yang  sudah full  automatic. Alat  ini berguna untuk
menghidupkan dan
menghubungkan power  inverter ke  beban secara  otomatis  pada  saat  PLN  padam.  Pada saat  PLN  hidup  kembali,  alat  ini  akan memindahkan  sumber  daya  ke  beban  dari power inverter ke PLN. [7]
Dalam  perkembangan  teknologi  dunia elektrikal  akhirnya  merekayasa  hal  tersebut kemudian di jalankan secara automatic yang di singkat  ATS (Auto  Transfer  Switch) yang  di fungsikan secara otomatis untuk memindahkan daya sesuai dengan kebutuhan tanpa menggunakan tenaga manusia untuk mengoperasikannya.  Beberapa  jenis  ATS  di bedakan  menurut  kapasitas  daya  yang  di
Jurnal Ilmiah Foristek
Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/10.54757/fs.v11i2.109 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 11, No. 2, Oktober 2021
butuhkan  atau  berdasar  phasa  dan  ampere yang  melalui  panel  tersebut,  namun  untuk prinsip kerjanya sama. [7]
Gambar 1 Panel ATS (Sumber : electrical-engineering-portal.com)

## 2.2 Generator Set (Genset)
Keberadaan  listrik  bagi  manusia  sangatlah penting  dan  dibutuhkan  untuk  membantu berbagai  pekerjaan  menjadi  lebih  mudah. Ketergantungan  akan listrik di  zaman  modern seperti  ini  membuat  manusia  menyiapkan segala sesuatunya untuk mengantisipasi terjadinya  hal-hal  yang  tidak  diinginkan seperti pemadaman listrik secara tiba-tiba oleh PLN dengan menggunakan genset. [5] Genset  atau  kepanjangan  dari  generator  set adalah  sebuah  perangkat  yang  berfungsi menghasilkan  daya  listrik.  Disebut  sebagai generator set dengan pengertian adalah satu set peralatan  gabungan  dari  dua  perangkat berbeda  yaitu engine dan  generator  atau alternator. Engine sebagai  perangkat  pemutar sedangkan  generator  atau  alternator  sebagai perangkat  pembangkit  listrik. Engine dapat berupa perangkat mesin diesel berbahan bakar solar  atau  mesin  berbahan  bakar  bensin, sedangkan generator atau alternator merupakan  kumparan  atau  gulungan  tembaga yang  terdiri  dari  stator  (kumparan  statis)  dan rotor (kumparan berputar). [3]
Gambar 2 Generator Set (Sumber : trikeuni-desain-sistem.blogspot.com)

## 1.3 Arduino
Belakangan  ini,  mikrokontroler  keluarga Arduino  menjadi  sangat  populer.  Tidak mengherankan  jika  turunan  mikrokontroler tersebut  pun  bermunculan.  Kepopulerannya tidak  luput  dari  dukungan  berbagai  vendor yang  menyediakan  berbagai  komponen  yang memungkinkan  Arduino  dapat  digunakan untuk berbagai aplikasi, termasuk pengendalian  peralatan-peralatan  di  rumah secara  jarak  jauh,  melalui  perangkat  bergerak berbasis Android ataupun melalui aplikasi web.
[4] Arduino adalah  pengendali  mikro single- board yang  bersifat open-source ,  diturunkan dari wiring platform , dirancang untuk memudahkan  penggunaan  elektronik  dalam berbagai bidang. Hardware nya memiliki prosesor Atmel AVR dan software nya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini Arduino  sangat  populer  di  seluruh  dunia. Banyak  pemula  yang  belajar  mengenal robotika dan elektronika lewat Arduino karena mudah  dipelajari.  Tetapi  tidak  hanya  pemula, para  pehobi  maupun  profesional  ikut  senang mengembangkan aplikasi elektronik menggunakan  Arduino.  Bahasa  yang  dipakai dalam  Arduino  bukan assembler yang  relatif sulit,  tetapi  bahasa  C  yang  disederhanakan dengan  bantuan  pustaka-pustaka (libraries) Arduino. [2]
Jurnal Ilmiah Foristek
Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/10.54757/fs.v11i2.109 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 11, No. 2, Oktober 2021

## Gambar 3 Board Arduino

## 1.4 Sensor Tegangan
Merupakan  sebuah  instrumen  yang  dapat mengukur tegangan DC atau AC dalam bentuk angka  diskrit.  Voltmeter  digital  terbuat  dari rangkaian  –  rangkaian  yang  menggunakan  IC tertentu  seperti  ICL7107  /  ICL7106  atau  juga bisa  menggunakan  IC  controller  dengan memanfaatkan  ADC  (Analog  to  Digital Converter).  Tegangan  yang  sampaike  ADC0 atau  Vs  harus  <  5  volt  (hati-hati  bila  >  5  volt akan merusak mikrokontroler). Untuk
mengukur  tegangan  AC  maka  tegangan  harus diubah menjadi tegangan DC. Untuk mengukur tegangan yang besar maka dibutuhkan rangkaian  pembagi  tegangan  sesuai  dengan gambar sebelumnya dengan ketentuan tegangan yang masuk ke Vs harus < 5 volt. [6]

## III. Metode Penelitian
Dalam penelitian ini metode yang digunakan  adalah  metode  kualitatif  berbasis eksperimen  dimana  akan  dirancang  sebuah sistem  ATS  menggunakan  Arduino  Nano dengan memanfaatkan sensor tegangan
(PZEM-004T) sebagai sensor pendeteksi tegangan  listrik  yang  sedang  aktif.  Setelah  itu dilakukan percobaan,
pengujian dan pengambilan data yang diperlukan.
MULAI Setting koneksi Apakah sudah terhubung? Pilih mode pengoperasian Otomatis Pasang steker PLN dan genset Cek sensor tegangan A A Apakah sensor tegangan aktif? Modul kontrol Arduino Nano Cek relay DC 12V Apakah kontaktor aktif? Output MCB Beban listrik SELESAI TIDAK YA TIDAK YA TIDAK TIDAK YA

## Gambar 4 Flowchart ATS

## 3.1. Hasil
Dari  hasil  perancangan  dan  penelitian yang  berjudul  “ Automatic  Transfer  Switch (ATS)  Untuk  Rumah  Tinggal  Sederhana Berbasis  Arduino  Nano ”  dapat  disajikan  hasil dalam  bentuk  fisik  berupa  alat, software ,  data maupun hasil analisis data.

## 3.1.1 Pengukuran Tegangan pada Sumber
Listrik PLN
Pengujian  pengukuran  tegangan  yang dilakukan  terhadap  sumber  listrik  dari  PLN dengan  cara  menggunakan  beban  dengan listrik yang berbeda-beda, untuk mengetahui tingkat kestabilan pengukuran tegangan.
Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan  dapat  diambil  kesimpulan  bahwa kesalahan  pengukuran  dengan  beban  yang berbeda-beda nilai error terbesar adalah 0.91 %, dan rata-rata hasil pengujian keseluruhan nilai error adalah 0.36%.

## 3.1.2 Pengukuran Tegangan Pada Sumber
Listrik Generator Set
Pengujian  pengukuran  tegangan  yang dilakukan  terhadap  sumber  listrik  dari Generator  Set  dengan  cara  menggunakan beban  dengan  listrik  yang berbeda-beda, untuk mengetahui tingkat kestabilan pengukuran tegangan. Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan  dapat  diambil  kesimpulan  bahwa kesalahan  pengukuran  dengan  beban  yang
Jurnal Ilmiah Foristek
Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/10.54757/fs.v11i2.109 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 11, No. 2, Oktober 2021
berbeda-beda nilai error terbesar adalah 0.87 %, dan rata-rata hasil pengujian keseluruhan nilai error adalah 0.56%.

## 3.2. Pengujian Alat

## Gambar 5 Tampilan LCD Pada ATS
Dalam  pengujian  ini,  ATS  harus  mampu merespon  terhadap  kegagalan  sumber  utama dengan  mengaktifkan sumber cadangan.
Dalam  hal  ini  ATS  harus  mampu  untuk mendeteksi  tegangan.  Untuk  mendeteksi  ada atau  tidaknya  tegangan bisa  dilakukan dengan menggunakan  sensor  tegangan  (PZEM-004T). Dalam penelitian ini sensor tegangan digunakan  untuk  mendeteksi  nilai  tegangan dari  PLN.  Sehingga  tegangan  yang  terdeteksi inputnya akan langsung masuk ke Arduino dan output  nilai  tegangannya  ditampilkan ke  LCD dan voltmeter.

## 3.2.1 Data Switching PLN Ke Genset
Percobaan ke Waktu (Detik) 1 3,34 2 2,47 3 2,84 4 2,79 5 2,36 Rata-rata 2,76
Tabel 1 Data Switching PLN Ke Genset
Berdasarkan data yang diperoleh dari  hasil percobaan maka dapat dijelaskan bahwa waktu paling  lama  untuk  memindahkan  suplai  daya dari  PLN  ke  genset  adalah  3,34  detik. Sementara  waktu  yang  paling  cepat  adalah 2,36  detik.  Jadi,  jika  dirata-ratakan  lamanya waktu  yang  dibutuhkan  untuk  memindahkan suplai dari PLN ke genset adalah 2,76 detik.
3.2.2 Data Switching Genset Ke PLN Percobaan ke Waktu (Detik) 1 1,90 2 1,71 3 1,72 4 1,52 5 1,88 Rata-rata 1,74

## Tabel 2 Data Switching Genset Ke PLN
Berdasarkan  data  di  atas  waktu  paling lama  untuk  memindahkan  suplai  daya  dari genset  ke  PLN  adalah  1,90  detik.  Sementara waktu  yang  paling  cepat  adalah  1,52  detik. Jadi,  rata-rata  waktu  yang  dibutuhkan  untuk memindahkan    suplai  dari  genset  ke  PLN adalah 1,74 detik.

## 3.3 Pembahasan
Setelah melakukan pengujian dan pengambilan data, dilakukan analisis
berdasarkan  data-data  yang  diperoleh.  Selain menganalisis data-data yang diperoleh, pembahasan  ini  bertujuan  untuk  menganalisis objek  lain  yang  terkait  dalam  pembuatan skripsi ini.
Jurnal Ilmiah Foristek
Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/10.54757/fs.v11i2.109 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729
Vol 11, No. 2, Oktober 2021
3.3.1 Grafik  Data  Switching  PLN  &

## Genset

## Grafik 1 Data Switching PLN Ke Genset

## Grafik 2 Data Switching Genset Ke PLN
Tujuan  pembuatan  grafik  ini  yakni  untuk menunjukkan  perbandingan  informasi  yang kualitatif  dengan  cepat  dan  sederhana.  Data- data  dalam  bentuk  uraian  deskriptif  juga kompleks dapat disederhanakan dengan menggunakan  grafik.  Berikut  adalah  adalah data hasil switching PLN ke genset dan Genset ke  PLN  yang  di  konversi  ke  dalam  bentuk grafik.
3.3.2 Perhitungan  dengan  Rumus  ADC  Pada Sensor Tegangan
Perhitungan ini dilakukan untuk mengetahui nilai  sensor  yang  bisa  dibaca  dan  dikontrol oleh  Arduino  Nano,  adapun  hasil  perhitungan memperlihatkan  nilai  yang  dihasilkan  oleh sensor  pada  awalnya  masih  berupa  sinyal analog  yang  dirubah  ke  dalam  bentuk  sinyal digital ADC ( Analog - Digital Converter) agar dapat dikontrol.
Sensor Tegangan PLN Sensor  tegangan  PLN  dapat  beroperasi pada rating tegangan  80–260  volt,
sehingga dapat dihitung dalam perhitungan ADC. • Pada saat sensor PLN terdeteksi =
80 volt (bagi 100 = 0.8) Decimal value
= 𝑉𝑖𝑛 𝑉𝑟𝑒𝑓 𝑥 𝑀𝑎𝑥 𝑣𝑎𝑙𝑢𝑒
= 0.8 5 𝑥 1023
= 163 (10) Biner output : 163 : 2 = 81 1 81 : 2 = 40 1 40 : 2 = 20 0 20 : 2 = 10 0 10 : 2 = 5 0 5 : 2 = 2 1 2 : 2 = 1 0 1 : 2 = 0 1
163 (10) = 10100011 (2) • Pada saat sensor PLN tidak terdeteksi = 260 volt (bagi 100 = 2.6) Decimal value
= 𝑉𝑖𝑛 𝑉𝑟𝑒𝑓 𝑥 𝑀𝑎𝑥 𝑣𝑎𝑙𝑢𝑒 = 2.6 5 𝑥 1023
=  531 (10)
Biner output : 531  :  2  =  265  1 265  :  2  =  132  1 132  :  2  = 66 0 66  :  2  = 33 0 33  :  2  =  16  1 16  :  2  = 8 0 8 :  2  = 4 0 4 :  2  = 2 0 2 :  2  = 1 0 1 :  2  = 0 1 531 (10) = 1000010011 (2)
• Pada saat sensor tanpa beban
= 217 volt (bagi 100 = 2.17)
Decimal value
= 𝑉𝑖𝑛 𝑉𝑟𝑒𝑓 𝑥 𝑀𝑎𝑥 𝑣𝑎𝑙𝑢𝑒 = 2.17 5 𝑥 1023 = 443 (10) 3,34 2,47 2,84 2,79 2,36 0 1 2 3 4 1 2 3 4 5 wak tu Percoba 1,90 1,71 1,72 1,52 1,88 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 1 2 3 4 5 wak tu Percob
Jurnal Ilmiah Foristek
Jurusan Teknik Elektro UNTAD https://foristek.fatek.untad.ac.id DOI : https://doi.org/10.54757/fs.v11i2.109 pISSN : 2087 – 8729
eISSN : 2087 – 8729 Vol 11, No. 2, Oktober 2021
Biner output : 443  :  2  =  221  1 221  :  2  =  110  1 110  :  2  =  55 0 55  :  2  =  27 1 27  :  2  =  13 1 13  :  2  = 6 1 6 :  2  = 3 0 3 :  2  = 1 1 1 :  2  = 0 1 443 (10) = 110111011 (2)

## IV. Kesimpulan
Berdasarkan hasil perancangan dan analisis data  yang  diperoleh,  maka  dapat  diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Dari  hasil  pengujian  diperoleh  jeda  waktu antara  suplai  PLN  terputus  hingga  genset menyala  dan  siap  dibebani  yaitu  rata-rata selama  2,76  detik.  Sedangkan  jeda  waktu ketika suplai PLN kembali menyala sampai suplai  genset  diputus  dan  suplai  beban kembali  dilayani  oleh  PLN  yaitu  rata-rata selama 1,74 detik.
2. Dari  hasil  pengukuran  tegangan  pada sumber  listrik  PLN  diperoleh  hasil  nilai error  dari  perhitungan  pada  multimeter  dan sensor  sebesar  0,91  %  dan  jika  dirata- ratakan  hasil  pengukuran  keseluruhan  nilai error  nya  adalah  0,36  %.  Kemudian  pada hasil  pengukuran  tegangan  sumber  listrik genset  nilai  error  hasil  perhitungan  pada multimeter  dan  sensor  sebesar  adalah  0,87 %, sehingga rata-rata nilai hasil pengukuran keseluruhannya adalah 0,56 %.

## Daftar Pustaka
[1]  Bimo,  A.B.,  Santoso,  H.,  Soemarwanto.
2007. Rancang Bangun Automatic Transfer Switch Pada Motor Bensin Generator-Set 1 Fasa  2,8  Kw  220  Volt  50  Hertz .  Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya, Jawa Timur.
[2] Bokhari,  I.,  Putra,  W.,  Nyoman.  2018. Aplikasi  Automatic  Transfer  Switch  (ATS) Berbasis  Arduino  Uno. Jurusan  Teknik
Elektro,  Fakultas  Teknik,  Universitas Tadulako, Sulawesi Tengah, Indonesia..
[3]   Jayadi,  Notosudjono,  Didik.,  Machdi, Rodiah,  Agustini.,  2016. Perancangan Automatic Transfer Switch Berbasis PLC.
Teknik Elektro, fakultas Teknik, Universitas Pakuan Bogor.
[4]  Kadir,  A.  2013. Panduan  Praktis Mempelajari  Aplikasi  Mikrokontroler dan Pemrogramannya Menguunakan
Arduino. Yogyakarta : Penerbit Andi [5]  Rahman,  F.,  Natsir,  A.,Wahyu,  G.W. 2015. Rancang Bangun ATS/AMF Sebagai  Pengalih  Catu  Daya  Otomatis Berbasis  Programmable  Logic  Control . Jurusan  Teknik Elektro, Fakultas  Teknik, Universitas  Mataram,  Nusa  Tenggara Barat, Indonesia
[6]  Rusmadi,  D.  2009. Mengenal  Teknik Elektronika. Bandung  :  Penerbit  Ponir Jaya.
[7]   Susanto,  Eko.,  2013. Automatic  Transfer Switch. Teknik Elektro, Universitas
Negeri Semarang.
.