1) Mahasiswa di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya
2) Staf Pengajar di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya

## SUMBER ENERGI LISTRIK DENGAN SISTEM HYBRID ( SOLAR PANEL DAN JARINGAN LISTRIK PLN)
Angelina Evelyn Tjundawan 1) , Andrew Joewono 2)
E-mail : evelyntjundawan@gmail.com , andrew@mail.wima.ac.id

## ABSTRAK
Solar panel merupakan suatu terobosan baru dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknologi yang hingga kini  masih  terus  dikembangkan  untuk  kebutuhan  manusia.  Selain  memiliki  ketersediaan  sumber  energi  yang melimpah,  penggunaan  teknologi  solar  panel  ini  juga  ramah  terhadap  lingkungan.  Pada  penelitian  ini digunakan dua sumber energi listrik, yaitu solar panel dan PLN.  Solar panel merupakan sumber energi listrik cadangan yang akan disimpan pada sebuah baterai (akumulator) dan dapat digunakan pada saat sumber energi listrik  utama  (PLN)  mengalami  penurunan  tegangan.  Proses  pergantian  sumber  tegangan  yang  digunakan  ini dilakukan  secara  otomatis  oleh  mikrokontroler  ATMega8  dan  akan  ditampilkan  pada  LCD  sehingga  dapat diketahui  sumber  energi  mana  yang  sedang  digunakan.  Dari  hasil  percobaan,  alat  ini  dirancang  dapat menggantikan 2 sumber energi (solar panel dan jaringan listrik PLN) secara otomatis berdasarkan perubahan tegangan  PLN  yang  terjadi.  Percobaan  pemakaian  baterai  dengan  beban  25  watt  dapat  digunakan  selama  5 jam. Alat secara keseluruhan telah dapat  digunakan dengan  2 sumber energi (solar panel dan jaringan listrik PLN) secara bergantian.
Kata kunci: Solar panel, PLN , pergantian otomatis, mikrokontroler, LCD

## PENDAHULUAN
Pada  saat  ini  kebutuhan  akan  sumber energi  menjadi  salah  satu  kebutuhan  utama. Akan  tetapi  pada  daerah-daerah  tertentu  untuk mendapatkan layanan penerangan secara maksimal  masih  sulit.  Hal  ini  dikarenakan sumber energi listrik yang kurang. Oleh karena masalah  tersebut,  maka  dicari  teknologi  baru untuk  menggantikan  sumber  energi  listrik. Salah  satu  caranya  adalah  dengan  memakai energi  matahari  yang  sangat  berlimpah  dan tidak  akan  habis jika  digunakan  terus-menerus. Dengan  menggabungkan  dua  sumber  energi yang  telah  ada,  maka  didapatkan  cara  untuk mengurangi  pemakaian  sumber  listrik  PLN yang terbatas. Keuntungan yang dapat diperoleh dari  alat  ini  adalah  tidak  perlu  mengganti sumber energi yang akan dipakai karena alat ini secara  otomatis  akan  mengatur  penggantian pemakaian  energi  PLN  dan  energi  matahari. Permasalahan yang dihadapi dalam pelaksanaan penelitian ini antara lain: menentukan spesifikasi  dan  dimensi solar  panel yang  akan digunakan  dalam  perancangan  alat,  merancang regulator  tegangan  yang  digunakan  untuk menjaga  kestabilan    tegangan  pada  saat pengisian  baterai  (akumulator),  merancang  alat otomatis  yang  digunakan  untuk  melakukan charging dan not  charging ,  dan  menentukan tampilan LCD untuk  menunjukkan  sumber tegangan  apa  yang  sedang  digunakan  dan kondisi  baterai.  Dengan  permasalahan  yang
muncul,  maka  perlu  diadakan  pembatasan, meliputi:  waktu  yang  dibutuhkan  untuk pengisian  baterai  tergantung  pada  kondisi matahari  (cerah  atau  mendung,  s olar  panel diletakkan  secara  horizontal  dan  tidak  dapat mengikuti  gerakan  matahari,  baterai  yang digunakan  sebesar  12  V  60  Ah,  beban  lampu disesuaikan  dengan  daya inverte r  maksimum, inverter yang  digunakan  adalah inverter 300 watt  maksimum,  dan  percobaan  alat  tidak dilakukan  pada  saat  hujan.  Metode  yang digunakan dalam perealisasian alat ini meliputi: studi pustaka, perancangan sistem, perencanaan alat, pengukuran dan pengujian alat.

## TINJAUAN PUSTAKA

## Solar cell
Penggunaan  energi  matahari  sebagai salah satu sumber energi alternatif  yang sedang dikembangkan  saat  ini  memiliki  banyak keuntungan salah satunya dilihat dari ketersediaan energi matahari yang tidak terbatas dan  tidak  menimbulkan  polusi.  Untuk  dapat memanfaatkan energi matahari, maka dibutuhkan  alat  untuk  mengubah  energi matahari menjadi energi listrik yaitu solar cell .
Jenis-jenis Solar Cell [1]
Bahan  dasar  untuk  membuat solar  cell adalah crystalline  silicon. Oleh dari  itu pengelompokan solar  cell pun  berdasarkan
susunan crystalline  silicon pada solar  cell itu sendiri.
1. Monokristal ( Mono-crystalline )
Tipe  monokristal  merupakan  panel  yang paling efisien yang dihasilkan dengan teknologi terkini  karena  menghasilkan  daya  listrik  yang paling  tinggi.  Monokristal  dirancang  untuk penggunaan  yang  memerlukan  konsumsi  listrik besar  pada  tempat-tempat  yang  beriklim ekstrim  dan  dengan  kondisi  alam  yang  sangat ganas.  Tipe  ini  memiliki  tingkat  efisiensi mencapai  15%.  Kelemahan  dari  tipe  ini  adalah tidak  berfungsi  dengan  baik  pada  tempat  yang cahaya mataharinya kurang (mendung), efisiensinya  akan  turun  drastis  dalam  cuaca berawan.
2. Polikristal ( Poly – crystalline )
Tipe  ini  memiliki  susunan  kristal  acak karena dibuat dengan proses pengecoran. Untuk menghasilkan  daya  listrik  yang  sama  dengan monokristal, tipe ini memerlukan luas permukaan  yang  lebih  besar.  Panel  surya  jenis ini memiliki efisiensi lebih rendah dibandingkan tipe monokristal, sehingga memiliki harga yang lebih rendah.

## 3. Thin Film Photovoltaic
Tipe ini merupakan panel surya dengan 2 struktur  lapisan  tipis,  yaitu  mikrokristal-silikon dan amorf dengan efisiensi 8,5%.
Perkembangan  terbaru  adalah Thin  Film  Triple Junction  PV (dengan   tiga  lapisan)  dapat berfungsi  sangat  efisien  dalam  udara  yang sangat  berawan  dan  dapat  menghasilkan  daya listrik  sampai  45%  lebih  tinggi  daripada  panel jenis lain dengan daya yang setara.

## Baterai
Baterai  merupakan  alat  listrik-kimiawi yang  penyimpan  tenaga  listrik  arus  searah ( DC ).  Penggunaan  baterai  hanya  bersifat sementara karena baterai harus diisi ulang untuk tetap dapat digunakan.
Cara pengisian Baterai [2]
Pada  umumnya  terdapat  2  jenis  elemen, yaitu elemen primer (sel kering), seperti baterai volta  dan  elemen  sekunder  (baterai  basah), contohnya baterai. Elemen primer hanya terdiri dari satu sel saja dan tidak dapat digunakan lagi jika  sudah  habis  terpakai.  Sedangkan  elemen sekunder  tersusun  dari  beberapa  sel  dan  dapat dipakai kembali walaupun energinya telah habis dipakai dengan cara diisi. Ada 3 cara pengisian baterai, yaitu :
1.   Pengisian
perawatan ( maintenance charging )
Pengisian perawatan ini digunakan untuk mengimbangi kehilangan isi ( self discharge ), dilakukan dengan menggunakan  arus  rendah  sebesar  1/1000 dari  kapasitas  baterai.  Pada  umumnya dilakukan  pada  baterai  tak  terpakai  untuk mencegah  proses  penyulfatan.  Contohnya bila baterai memiliki kapasitas 60 Ah, maka besarnya  arus  pengisian  perawatan  adalah 60 mA (miliAmpere).
2.   Pengisian lambat ( slow charging ).
Pengisian  lambat  merupakan  metode pengisian yang normal. Besarnya arus yang digunakan  untuk  mengisi  baterai  hanya 1/10  dari  kapasitas  baterai.  Bila  baterai memiliki  kapasitas  60  Ah  maka  besarnya arus pengisian lambat adalah 6,0 A. Waktu pengisian  ini  bergantung  pada  kapasitas baterai,  keadaan  baterai  pada  permulaan pengisian, dan besarnya arus pengisian.
3.   Pengisian cepat ( fast charging ) Pengisian  cepat  menggunakan  arus  yang besar yaitu mencapai 60-100 A pada waktu yang  singkat,  di  mana  baterai  akan  terisi tiga  per  empatnya.  Fungsi  pengisian  cepat adalah  memberikan  baterai  suatu  pengisian yang memungkinkannya
dapat menghidupkan  motor  yang  selanjutnya generator memberikan pengisian ke baterai.
Inverter [3]
Solar panel  menghasilkan  energi  listrik searah  ( DC ).  Tetapi  pada  umumnya  alat-alat elektronik  menggunakan  energi  listrik  bolak- balik  ( AC ).  Oleh  karena  itulah  dibutuhkan inverter untuk mengubah tegangan DC tersebut menjadi  tegangan AC .  Komponen  penyusun utama inverter adalah  rangkaian  multivibrator. Sebuah  multivibrator  terdiri  atas  2  transistor yang  dihubungkan  secara  silang.  Keluaran transistor  yang  satu  dihubungkan  dengan transistor yang lain. Multivibrator menggunakan 2 buah transistor bipolar di mana emiter  hubungkan  pada ground .  Pemasangan tahanan  memberikan  tegangan forward  bias pada  basis  masing-masing  transistor.  Kapasitor C 1 terhubung  dengan  kolektor  Q 1 ke  basis  Q 2 . Kapasitor  C 2 menggandeng  Q 2 ke  basis Q 1 . Multivibrator  disajikan  pada Gambar  1  sebagai berikut:
Gambar 1. Multivibrator
Oleh  karena  adanya  hubungan  silang, maka  1  transistor  akan  konduktif  dan  satunya cutoff .  Kedua  transistor  akan  hidup  dan  mati secara bergantian. Pada saat multivibrator diberi daya,  satu  transistor  akan  berkonduksi  terlebih dulu,  dimisalkan  Q 1 dulu  yang  berkonduksi. Dengan  Q 1 berkonduksi,  tegangan  pada  R  dan Vc  mengalami  penurunan,  sehingga  nilainya lebih  rendah  daripada  V CC .  Akibatnya  akan terjadi  tegangan  ke  negatif  pada  C 1 dan tegangan  basis  positif  Q 1 akan  berkurang.
Konduksi Q 2 berkurang dan tegangan kolektornya senilai dengan V CC . Tegangan akan kearah  positif  pada  C 2 .  Tegangan  ini  akan ditambahkan  pada  basis  Q 1 dan  membuatnya lebih  berkonduksi.  Proses  ini  berlanjut  sampai Q 1 mencapai titik jenuh dan Q 2 mencapai cutoff .
LM358 [4]
Pemakaian  sensor  tegangan  pada  alat  ini bertujuan  untuk  mendeteksi  adanya  perubahan tegangan  yang  terjadi  pada  akiataupun  PLN. Pada  penelitian  ini  digunakan  komparator sebagai pembanding tegangan dengan menggunakan IC  LM358 . IC  LM358 disajikan pada Gambar 2 sebagai berikut:
Gambar 2. IC LM358
LM358 mambandingkan  tegangan input dengan tegangan referensi yang dapat ditentukan  sendiri.  Jika  tegangan  referensi menggunakan  masukan inverting dan  tegangan sinyal  masukan  pada  masukan non-inverting dan  nilainya  lebih  besar  daripada  tegangan referensi, maka tegangan output -nya mendekati VCC.  Ini  disebut  komparator non-inverting . Jika  tegangan  referensi  yang  digunakan  adalah masukan non-inverting dan  tegangan  sinyal pada masukan inverting dan nilainya lebih besar
daripada  tegangan  referensi,  maka  tegangan keluarannya mendekati ground . Komparator histerisis merupakan komparator  yang  akan  bekerja  pada  batasan tertentu  agar  tidak  terjadi  perubahan  keluaran secara  terus  menerus.  Apabila  tegangan  pada pada  masukan non-inverting lebih  negatif daripada tegangan inverting, maka  keluarannya akan  bernilai  –Vsat,  sedangkan  bila  tegangan non-inverting lebih  positif  daripada  tegangan inverting ,  maka  keluarannya    akan  bernilai +Vsat.

## Optoisolator [4]
Optoisolator  atau  biasa  disebut  sebagai optocoupler merupakan suatu perangkat
elektronik  yang  terdiri  dari  2  bagian,  yaitu pemancar ( transmitter) dan penerima
( receiver ).  Optoisolator  disajikan  pada  Gambar 3 sebagai berikut:

## Gambar 3. Optoisolator
Pemancar pada optoisolator ini berupa LED dan penerimanya  berupa  fototransistor  yang  akan bereaksi jika ada cahaya yang berasal dari LED . Cara kerja dari optoisolator adalah apabila LED tidak  aktif,  maka  fototransistor  berada  pada keadaan  mati,  sehingga  keluarannya  berlogika high. Sedangkan  jika LED aktif,  maka fototransistor  juga  mendapatkan  masukan  dan berada  pada  kondisi  hidup,  maka  keluarannya akan berlogika low .
DT-PROTO 28 Pin AVR [5]
DT-PROTO  28  Pin  AVR merupakan modul single  chip dengan  mikrokontroler ATmega8 dan  kemampuan  komunikasi  serial secara UART serta In-System  Programming ( ISP ).
Gambar 4. Modul DT-PROTO 28 Pin AVR

## METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  ini  terdiri  dari  dua bagian,  yaitu  perencanaan  perangkat  keras ( hardware )  dan  perangkat  lunak  ( software ).
Diagram blok perangkat kerasnya digambarkan
SOLAR PANEL REGULATOR TEGANGAN AKI INVERTER RELAY BEBAN PLN SENSOR TEGANGAN MIKROKONTROLER LCD OPTOISOLATOR RELAY
Gambar 5. Diagram Blok Alat
Diagram blok perangkat kerasnya digambarkan  pada  Gambar  5. Solar  panel digunakan  sebagai  sumber  energi  listrik cadangan  dengan  menyerap  cahaya  matahari. Selanjutnya  tegangan  yang  dihasilkan  akan menjadi  sumber  tegangan  pada  regulator. Regulator  tegangan merupakan  rangkaian  yang mengatur proses pengisian aki hingga menghentikan  pengisian  jika  aki  penuh. Regulator  tegangan  juga  terhubung  langsung dengan aki sehingga tegangan aki akan terbaca oleh komparator pada LM358 dan membandingkan  dengan  tegangan  referensi. Hasil dari perbandingan tersebut akan berpengaruh  pada  keluaran LM358 (kaki  1). Keluaran  pada  regulator  ini  menjadi  masukan pada  optoisolator  2  agar  mikrokontroler  dapat mengetahui  perubahan  tegangan  aki  yang terjadi.  Keluaran  dari  regulator  tegangan  akan menjadi input -an pada optoisolator. Optoisolator merupakan rangkaian yang digunakan untuk mendeteksi peubahan keluaran dari  sensor  tegangan  dan  regulator  tegangan. Pada  perancangan  alat  digunakan  3  buah optoisolator  yang  berfungsi  sebagai  pengaman untuk  mikrokontroler  apabila  terjadi  kesalahan pada  sensor  tegangan  dan  regulator  tegangan. Apabila  optoisolator  mendapatkan  tegangan masukan,  maka  keluarannya  akan  menjadi  0 Voltsedangkan apabila optoisolator tidak mendapatkan tegangan masukan, maka keluarannya akan menjadi 5,05 Volt. Optoisolator juga digunakan sebagai pengaman apabila rangkaian sensor tegangan atau regulator tegangan bermasalah, maka tidak akan merusak mikrokontroler. Keluaran dari aki akan terhubung dengan inverter yang merupakan alat yang  digunakan  mengubah  tegangan  12  Volt DC menjadi  220  Volt AC sehingga  dapat diaplikasikan  pada  peralatan  rumah  tangga. PLN  merupakan  sumber  energi  listrik  utama dengan  tegangan  220  Volt AC yang  perubahan tegangannya akan dipantau oleh sensor
tegangan.  Keluaran  dari  sensor  tegangan  akan dijadikan input -an  pada  sensor  tegangan. Rangkaian  sensor  tegangan  menggunakan rangkaian  komparator  untuk  menentukan  batas minimum tegangan PLN yang diinginkan, yaitu pada  tegangan  180  Volt.  Keluaran  dari  sensor ini  akan  menjadi  masukan  pada  optoisolator  3 lalu  ke  mikrokontroler  untuk  dipantau  agar mikrokontroler dapat menentukan akan mengaktifkan  sumber  tegangan  yang  akan digunakan.
Mikrokontroler  merupakan  pengendali penggantian sumber energi berdasarkan perubahan tegangan yang terjadi.
Mikrokontroler  akan  mengamati  perubahan tegangan  dari  regulator  tegangan  dan  sensor tegangan melalui optoisolator lalu mengaktifkan  kerja relay dan  menampilkan data tersebut pada LCD . LCD digunakan untuk menampilkan  tegangan  apa  yang  sedang digunakan  dan  untuk  menampilkan  kondisi  aki apabila  sudah  penuh  ( full )  dan  jika  aki  perlu diisi.

## Regulator Tegangan
Pengatur  pengisian  aki  menggunakan regulator tegangan. rangkaian regulator tegangan  dapat  dilihat  pada  Gambar  6. LM358 berfungsi  sebagai  komparator,  di  mana  U1A merupakan komparator untuk melakukan pengisian aki. Apabila Vin ( non-inverting ) pada kaki  3  terukur  4,97  Volt  yang  nilainya  lebih kecil  daripada  5  Volt  ( inverting )  pada  kaki  2 dari  keluaran  diode zener ,  maka  keluarannya adalah  0  Volt,  sehingga  Q1  dan  Q2  tidak beroperasi (kolektor dan emiter tidak terhubung)  dan  aki   dalam   kondisi charging
R10 200k RV2 100k 1 3 2 J6 CON2 1 2 R8 8k2 R12 3M3 RV1 100k 1 3 2 - J7 CON2 1 2 Q3 RFP70N06 3 1 2 80W Inverter C2 10u D2 D6A 5W 4R JH2 Sensor C 1 1 R5 1k Panel 5W J5 CON2 1 2 R9 220k Q1 TIP142 R6 8k2 Q2 TIP142 + C1 220u R1 4R R2 + R4 OR15 80W + - U1B LM358 5 6 7 R3 OR15 JH1 Sensor B 1 1 - U2 LM336Z-5.0 1 2 R11 390k Aki - + R7 470k + - U1A LM358 3 2 1 8 4
Gambar 6. Regulator Tegangan
(pengisian) . Sedangkan  pada  saat  Vin  terukur 6,06 Volt yang lebih besar daripada 5 Volt dari keluaran diode zener , maka keluarannya adalah ±  1,27  Volt,  sehingga  Q1  dan  Q2  bekerja (kolektor  dan  emiter  terhubung)  dan  hal  ini mengakibatkan  arus  yang  berasal  dari  panel langsung  menuju ground dan  aki  tidak  lagi dalam keadaan charging (pengisian).
R1 dan R2 berfungsi untuk menahan arus yang besar  dari  panel,  sehingga  nilai  Watt  pada hambatan  cukup  besar.  U1B  merupakan komparator untuk melakukan fungsi saklar pada penggunaan beban. Komparator ini menjadikan masukan non-inverting pada  kaki  5  sebagai Vref dan masukan inverting pada kaki 6 sebagai Vin. Komparator ini difungsikan untuk mengaktifkan  mosfet  Q3.  Di  mana  mosfet  ini berfungsi  sebagai  gerbang  untuk  mengaktifkan beban.  Apabila  Vin  lebih  kecil  daripada  Vref, maka  gerbang  mosfet  bernilai  0  (gerbang terbuka).  Sedangkan  bila  Vin  lebih  besar daripada  Vref,  maka  gerbang  mosfet  akan bernilai 1 (gerbang tertutup).
Liquid Crystal Display ( LCD ) [7]
Liquid Crystal Display ( LCD ) merupakan salah satu jenis media tampilan yang menggunakan  kristal  cair  ( liquid  crystal ) sebagai tampilan utama.
LCD disajikan pada Gambar 7 sebagai berikut:
Gambar 7. LCD

## Sensor Tegangan
Pemakaian  sensor  tegangan  dengan menggunakan rangkaian komparator IC LM358 yang  bertujuan  untuk  mengetahui  adanya perubahan tegangan yang terjadi pada input -an. Dalam  hal  ini  masukannya  berasal  dari  PLN. Untuk  menjalankan  sensor  tegangan  ini,  maka sumber  tegangan  PLN  yang  masih  berupa tegangan AC akan diperkecil nilanya oleh trafo lalu  diubah  menjadi  tegangan DC melalui diode. Rangkaian  sensor  tegangan  disajikan pada Gambar 8 sebagai berikut:
R1 1K2R 2W U2A 74LS04 2 3 7 14 R3 2K2R D3 LED T1 Traf o 1A 1 5 4 8 D4 1N4002 R6 220R R2 100KR 1 3 2 JH1 Sensor A 1 1 D2 1N4148 R7 10KR D6 1N4002 R5 1KR D5 1N4002 VCC +12V D7 1N4002 + - U1 LM358 3 2 1 8 4 U3 7805 1 2 3 VIN VOUT GND C1 2200u
Gambar 8. Rangkaian Sensor Tegangan
Pada  keluaran  diode  terdapat  kapasitor yang  dihubungkan  secara  parelel  dengan hambatan  agar  keluaran  pada  diode  dapat berupa keluaran sinyal DC ideal. Semakin besar nilai  kapasitor  yang  digunakan,  maka  keluaran tegangan DC dari  penyearah  gelombang  penuh semakin halus dan linier. Tegangan DC tersebut akan  dijadikan  sebagai tegangan  referensi  pada komparator.  Tegangan  referensi  diukur  pada saat  tegangan AC 180  volt.  Besarnya  tegangan yang  terukur  pada  kapasitor  sebesar  8,39  Volt DC .  Apabila  tegangan AC berada  pada  level tegangan 220 Volt AC , maka besarnya tegangan yang  terukur  pada  keluaran  diode  adalah  10,20 Volt DC .  Batas  tegangan  minimum  ditentukan untuk  menjaga  peralatan  elektronik  tetap  dapat bekerja  pada  saat  tegangan  PLN  tidak  stabil. Keluaran  pada  kaki  6 LM358 diberikan  oleh diode  yang  terhubung  dengan  7805  yang berfungsi  menjaga  agar  tegangan  5  Volt  yang berasal  dari  7805  tidak  masuk  ke LM358 . Keluaran  dari LM358 akan  menjadi  masukan pada IC inverter 7404, keluaran bernilai 1 akan bernilai  0  dan  keluaran  yang  bernilai  0  akan bernilai 1 pada keluaran IC inverter .

## Relay
Perancangan  rangkaian  menggunakan relay tipe JZX-2P 5A 220 Volt yang terhubung
pada inverter dan mikrokontroler.
Mikrokontroler  akan  memberikan  pulsa  pada relay untuk  mengaktifkan inverter .  Selain  itu, pemakain relay juga  digunakan  sebagai  saklar antara  sumber  energi  listrik  antara  aki  dan jaringan  listrik  PLN. Relay  switch inverter ini berfungsi  untuk  melakukan switching pada on- off  inverter dengan  cara  diberikan input -an pulsa  dari  mikrokontroler.  Sedangkan relay switch  source berfungsi  untuk  melakukan switching antara solar panel dan PLN. Masukan untuk melakukan switching ini juga berasal dari mikrokontroler  berupa  tegangan  5  Volt. Masukan  12  Volt  yang  berasal  dari  aki berfungsi untuk memberikan tegangan pada coil sehingga switching dapat dilakukan.

## Optoisolator
Rangkaian  optoisolator  menggunakan optoisolator  4N25  yang  digunakan  sebagai saklar otomatis. Pada perancangan alat digunakan 3 buah optoisolator, yaitu ISO1 yang terhubung ke langsung ke mikrokontroler, ISO2 yang terhubung langsung ke, dan ISO3. Apabila LED pada  optoisolator  berada  pada  kondisi high ,  maka output -nya  akan  bernilai  1  (5,05 Volt).  Bila  berada  pada  kondisi  sebaliknya, maka keluarannya akan bernilai 0 (0 volt).
R1 RESISTOR JP4 OUTPUT SOURCE 1 2 K1 RELAY  SWITCH INVERTER 12 4 8 9 5 14 13 1 PORT B.1 JP6 INPUT INVERTER 1 2 PORT B.0 K2 RELAY  SWITCH SOURCE 12 4 8 9 1 5 14 13 JP2 INNPUT 12V 1 2 JP3 INPUT SWITCH INVERTER 1 2 JP5 INPUT PLN 1 2 R2 RESISTOR Q1 BDB01D 2 3 1 Q2 BDB01D 2 3 1 Gambar 9. Rangkaian Relay PORT C.1 PORT C.0 ISO3 OPTO ISOLATOR 4N25 JH1 Sensor B 1 1 R1 100R JH3 Sensor A 1 1 Q1 9013 R4 220R VCC +5V PORT C.2 JH2 Sensor C 1 1 ISO1 OPTO ISOLATOR 4N25 R2 220R ISO2 OPTO ISOLATOR 4N25 R5 10KR R6 10KR R3 10KR Gambar 10. Rangkaian Optoisolator
Perancangan Software Perancangan perangkat lunak menggunakan software  CodeVision  AVR untuk melakukan  pemograman  pada  mikrokontroler ATMega8 .  Pemrograman  menggunakan  bahasa C.  Pin  yang  digunakan,  yaitu  disajikan  pada Tabel 1.
Perancangan software pada ATMega8 Pemrograman pada
mikrokontroler ATMega8 dirancang  untuk  mengontrol  kerja regulator,  kerja  sensor,  mengontrol  sistem switching sumber listrik, dan menampilkan data pada LCD .  Perancangan software ini  akan dibahas  pada  diagram  alir  yang  disajikan  pada Gambar 11 di bawah ini.
Langkah  awal  pada  program  ini  adalah menginisialisasi port-port yang akan digunakan untuk input dan output ,  lalu  mikrokontroler akan  membaca  jika  sensor  A  berada  pada kondisi LO , maka mikrokontroler akan mengganti  sumber  tegangan  ke solar  panel .
Sensor  C  dari  optoisolator  yang  ditentukan berada  pada  kondisi HI dan  mikrokontroler akan  memberikan  pulsa  untuk  mengaktifkan inverter .
Tabel 1. Konfigurasi Pin Pin Label Keterangan pinC.0 Sensor A Keluaran sensor tegangan  yang terhubung ke optoisolator 3 pinC.1 Sensor B Keluaran komparator U1A  regulator tegangan  yang terhubung ke optoisolator 2 pinC.2 Sensor C Keluaran optoisolator  1 yang menjadi masukan  pada mikrokontroler pinB.0 Output inverter Untuk memberikan pulse pada inverter pinB.1 Output power Untuk mengganti sumber  energi secara otomatis
Start
End Inisialisasi Input/Output SensorA deteksi LO ? Switch sumber ke solar Cell Tetap gunakan sumber  PLN Y T SensorC deteksi HI ? Nyalakan Inverter dengan memberikan pulse Y SensorA & sensorB LO ? Menampilkan indikator power dari solar Cell pada LCD Menampilkan indikator Accu Low Batt pada LCD Y SensorA LO & sensorB HI ? T Menampilkan indikator power dari solar Cell pada LCD Menampilkan indikator Accu Full pada LCD Y SensorA HI & sensorB LO ? T Menampilkan indikator power dari PLN pada LCD Menampilkan indikator Accu Charging pada LCD Y SensorA HI & sensorB HI ? T Menampilkan indikator power dari PLN pada LCD Menampilkan indikator Accu Full pada LCD Y T
Gambar 11. Diagran Alir Alat
Pada  diagram  alir  di  atas  terdapat  4 kondisi antara sensorA dan sensor B, di mana :
 Jika  sensor  A dan sensor B LO ,  maka  data yang  ditampilkan  pada LCD adalah indikator  sumber  energi solar  panel dan indikator low bat,
 Jika  sensor  A LO dan  sensor  B HI ,  maka data  yang  ditampilkan  pada LCD adalah indikator  sumber  energi solar  panel dan indikator aki penuh ( full );
 Jika  sensor  A HI dan  sensor  B LO ,  maka data  yang  ditampilkan  pada LCD adalah indikator sumber energi PLN dan indikator pengisian ( charging ).
 Jika sensorA HI dan sensorB HI maka data yang  ditampilkan  pada  LCD  adalah indikator  sumber  PLN  dan  indikator  aki penuh ( full ).

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Hasil  penelitian  ini  berupa  pengukuran dan  pengujian  alat  yang  dilakukan  untuk mengetahui kinerja dari alat yang telah didesain
dan  dibuat.  Pengukuran  dan  pengujian  yang dilakukan antara lain meliputi :
 Pengukuran  dan  pengujian  output solar panel ;
 Pengukuran  dan  pengujian  daya  tahan pemakaian aki;
 Pengukuran dan pengujian pengisian aki;
 Pengukuran dan pengujian keja hybrid .
Hasil  dari  pengujian  diharapkan  dapat mengetahui seberapa besar perubahan tegangan yang terjadi.

## 1. Pengukuran  dan  Pengujian  Rangkaian Sensor Tegangan
Pengukuran  sensor  tegangan  dilakukan tanpa  terhubung  dengan  rangkaian  lainnya untuk  mengetahui  nilai  keluaran  dari rangkaian  sensor  tegangan.  pengukuran dilakukan  tanpa  menggunakan  beban. sensor  tegangan.  pengukuran  dilakukan tanpa  menggunakan  beban.  Pengukuran rangkaian  sensor  tegangan  disajikan  pada Gambar  12  dan  hasil  pengukuran  tegangan keluaran  sensor  tegangan  disajikan  pada Tabel 2.

## Gambar 12 . Rangkaian Sensor Tegangan
Tabel 2. Pengukuran Tegangan Keluaran Sensor
Tegangan V AC PLN V DC Output Komparator (Volt) Output Sensor Tegangan (Volt) 220 210 200 190 184 10,20 9,76 9,24 8,27 8,42 0,70 0,70 0,69 0,69 8,76 2,05 2,05 2,05 2,05 0,11
Gambar 13 . Pengukuran Tegangan Keluaran Sensor Tegangan
Dari  hasil  pengukuran  sensor  tegangan dapat  diketahui  bahwa  pada  saat  tegangan PLN  kurang  daripada  180,4  Volt,  maka sumber energi yang digunakan adalah PLN, sedangkan  pada  saat  tegangan  PLN  lebih dari 180,4 Volt, maka sensor tegangan akan sumber tegangan akan digantikan oleh solar panel .

## 2.   Pengukuran  dan  Pengujian  Rangkaian Regulator Tegangan
Pengukuran rangkaian regulator tegangan diukur  tanpa  terhubung  dengan  rangkaian lainnya  agar  dapat  diketahui  rangkaian  ini berjalan sesuai rancangan. Pengujian rangkaian  ini  tanpa  menggunakan  beban. Pengukuran  rangkaian  regulator  tegangan disajikan pada Gambar 14. Hasil pengukuran  tegangan  keluaran  komparator regulator  tegangan  disajikan  pada  Tabel  3 dan Gambar 15.
Gambar 14. Pengukuran Rangkaian Regulator Tegangan
Tabel 3 . Pengukuran Tegangan Keluaran Komparator Regulator Tegangan Tegangan Aki (Volt) Tegangan Keluaran Komparator Komparator U1A Komparator U1B 12,45 12,00 11,30 11,00 10,30 10,09 1,27 1,27 1,27 1,27 1,27 0 11,32 10,8 9,61
7,43 4,12 0
Gambar 15. Grafik Pengukuran Tegangan Keluaran

## Regulator Tegangan
Dari Tabel 3 dan Gambar 15 di atas dapat disimpulkan  bahwa  batas  tegangan  maksimum (+  Vsat)  berada  pada  tegangan  4,12  Volt  dan batas minimum (- Vsat) berada pada tegangan 0 Volt.
3.   Penempatan Solar Panel dan Pengukuran Solar Panel Arah  penempatan solar  panel akan berpengaruh  pada  tegangan  yang  akan dihasilkan oleh solar panel . Pada percobaan ini  letak solar  panel ditunjukkan  pada Gambar 16 berikut:
Gambar 16 .  Penempatan dan Pengukuran Solar Panel
Pengukuran solar  panel dilakukan  tanpa menggunakan beban. Hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 4 dan Gambar 17.
Tabel 4. Pengukuran Tegangan Keluaran Solar Panel Jam (WIB) Tegangan Solar Panel (Volt) 09:00 09:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 12,51 12,51 12,50 12,51 12,50 12,52 12,51 12,51 12,50 12,52 12,51
Gambar 17. Grafik Pengukuran Tegangan Keluaran Solar Panel
Tegangan  yang  dihasilkan  oleh solar panel tidak stabil karena cahaya matahari yang diterima oleh solar panel tidak konsisten.

## 4.   Pengukuran  dan  Pengujian  Tegangan Aki
Pada  percobaan  ini  dilakukan  dengan  2 tahap,  yaitu  percobaan  daya  tahan  aki terhadap  beban  dengan  jumlah  beban berbeda dan percobaan pengisian aki.

## 4.1. Pengukuran dan Pengujian Daya Tahan Aki Terhadap Beban
Pada  penelitian  ini  ini  yang  digunakan adalah  aki  basah  MASSIV  XP  12V  60Ah.
Pada  penelitian  tahap  ini  bertujuan  untuk mengetahui lamanya waktu yang diperlukan untuk menurunkan level
tegangan  aki  dari  12,25  Volt  menjadi ±10,97  Volt.  Pengosongan  aki  dengan menggunakan  beban  25  Waat  disajikan pada Gambar 18.
Gambar 18. Pengosongan Aki dengan
Menggunakan Beban 25 watt
Pada  pengukuran  dan  pengujian  ini dilakukan  dengan  menggunakan  inverter  300 Watt  dan  beban  25  Watt.  Hasil  pengukuran dapat  dilihat  pada  Tabel  5  dan  Gambar  19 berikut.
Tabel 5. Pengukuran Daya Tahan Aki Dengan
Beban 25 Watt Waktu (WIB) Tegangan Aki (Volt) Arus Aki (Ampere) 09 : 00 09 : 30 10 : 00 10 : 30 11 : 00 11 : 30 12 : 00 12 : 30 13 : 00 13 : 30 14 : 00 12,25 12,06 11,94 11,86 11,75 11,66 11,58 11,48 11,34 11,21 10,97 5,5 5,39 5,29 5,33 5,25 5,26 5,16 5,15 5,09 5,10 5,04
Gambar 19. Grafik Pengukuran Daya Tahan Aki Dengan Beban 25 Watt
Berdasarkan  Tabel  5  dan  Gambar  19    di atas,  maka  dapat  dilihat  bahwa  lama  waktu penggunaan  aki  dengan  beban  25  Watt  dapat bertahan hingga 5 jam.

## 4.2. Pengukuran  dan  Pengujian  Pengisian Aki
Pada penelitian ini pengukuran dilakukan pada  saat  cerah  dan  pada  saat  mendung. Pengukuran  ini  tidak  menggunakan  beban.
Hasil  pengukurannya  dapat  dilihat  pada Tabel 6 dan Gambar 20 berikut.
Tabel 6. Pengukuran Pengisian Aki Waktu (WIB) Tegangan solar panel (Volt) Arus solar ke aki (Ampere) Tegangan aki (Volt) 14 : 00 14 : 15 14 : 30 14 : 45 15 : 00 15 : 15 15 : 30 15 : 45 16 : 00 12,37 12,42 12,42 12,55 12,55 12,57 12,13 12,00 11,98 1,23 0,52 0,52 0,64 0,64 0,66 0,50 0,34 0,26 10,49 10,49 10,54 10,54 10,54 10,55 10,57 10,58 10,58
Gambar 20. Grafik Pengukuran Pengisian Aki
Dari  hasil  pengukuran  di  atas  dapat disimpulkan  proses  pengisian  aki  dengan tegangan ± 12,33 Volt dan arus ± 0,59 Ampere membutuhkan  waktu  yang  cukup  lama. Percobaan  ini  bertujuan  untuk  membuktikan bahwa  alat  ini  telah  dapat  melakukan  proses pengisian aki.
5 . Pengukuran dan Pengujian Sistem Hybrid Pengukuran kinerja sistem hybrid dilakukan dengan mengabungkan rangkaian regulator, rangkaian sensor tegangan,
rangkaian  optoisolator, inverter ,  aki,  dan mikrokontroler.  Hasil  pengukuran  dapat dilihat  pada  Tabel  7,  Gambar  21  dan  22 berikut :
Tabel 7 . Pengukuran dan Pengujian Sistem Hybrid PLN Solar Panel V AC (Volt) I AC (Ampere) V DC (Volt) I DC (Ampere) 220 210 200 190 180 0,30 0,29 0,28 0,27 0,26 12,38 12,38 12,38 12,38 12,14 0,47 0,47 0,47 0,47 5,52
Gambar 21 . Grafik Pengukuran Arus PLN
Gambar 22 . Grafik Pengukuran Tegangan-Arus Solar Panel
Berdasarkan hasil pengukuran dapat disimpulkan  bahwa  kerja  sistem hybrid ini telah  bekerja  sesuai  dengan  perancangan, yaitu  penggantian  otomatis  sumber  energi yang akan digunakan.
Foto  alat  secara  keseluruhan  disajikan pada Gambar 23 sebagai berikut:
Gambar 23. Foto Alat Secara Keseluruhan
Batas  minimum  tegangan  PLN  yang digunakan berada pada tegangan 180 volt.

## KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  dan  pembahasan yang  meliputi  pembuatan  alat,  pengujian,  dan
pengukuran,  maka  dapat  disimpulkan  hal-hal sebagai berikut:
 Rangkaian sensor tegangan dapat mendeteksi  perubahan  tegangan  PLN  pada tegangan minimum 180 Volt;
 Rangkaian regulator dapat mengatur kondisi charging dan not charging aki;
 Penggunaan aki dengan menggunakan beban sebesar  25  Watt  dapat  digunakan  selama  5 jam;
 Penggunaan aki dengan menggunakan beban sebesar  25  Watt  dapat  digunakan  selama  5 jam.
 Kerja  alat  secara  keseluruhan  telah  dapat menggunakan  2  sumber  energi  ( solar  panel dan jaringan listrik PLN) secara bergantian.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  PLN, Melihat Prinsip Kerja Sel Surya Lebih Dekat , http://www.plnntt.co.id/showthread.php?77 51-, Diakses 11 Nopember 2010
[2]  Anonim, Kimia Terapan , http://kimiaunsps2.wordpress.com/2008/12/ 15/terapan/, Diakses 17 Agustus 2010
[3]  Elkakom, Multivibrator , http://elkakom.telkompoltek.net/2010/07/ astabil -multivibrator.html, Diakses 15 September 2010 [4]  Anonim, Datasheet LM358 , http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/f airchild/LM358.pdf,  Diakses  15  September 2010
[5]  Jaycar, DT-PROTO  28  Pin  AVR http://www.jaycar.com.au/images_uploaded /6ptocoup.pdf., Diakses 23 September 2010
[7]  Atmel, LCD Crystal , http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_ do cu ments/doc2486.pdf., Diakses  20
September 2010
[8]  Jung,  G.  W., IC  Timer  Cookbook, Howard W. Sams & Co. Inc., Indianapolis, 1997