Abstract — The continuity of the distribution of electricity from the power plant to consumers cannot be guaranteed to be available at  all  times.  This  is due to the possibility of disruption that occurs at the power plant, transmission lines and distribution channels. To simplify  the  operation  of  the  generator  set,  with  the  aim  of increasing the reliability of the supply of electrical energy, we need a  system  that  can  work  automatically  in  its  control.  This  research produces  an  Automatic  Transfer  Switch  (ATS)  /  Automatic  Main Failure  (AMF)  tool  that  can  move  supplies  from  PLN  to  the generator  or  vice  versa. The  method  used  is  to  design  a  tool  that can  detect  stresses  at  both  sources  and  carry  out  the  process  of programming  the  tool.  From  several  analyzes,  ATS  /  AMF  was able to acquire data in the form of voltage with an average error of 4.57 Vac. From the test results, it was found that there was a time lag between the interruption of PLN supply until the generator set was  turned  on  and  ready  to  be  loaded  for  15  seconds.  And  when PLN returns to normal, there is a lag time of less than 1 second in the transfer of supplies from the generator to PLN.
Keywords — Automatic  transfer  Switch  ;  Automatic  main Failure ; Control System ; voltage
Abstrak  — Kontuinitas  penyaluran  energi  listrik  dari  pusat pembangkit  sampai  ke  konsumen  tidak  bisa  dijamin  tersedia setiap  saat.  Hal  ini  disebabkan  adanya  kemungkinan  gangguan yang  terjadi  pada  pusat  pembangkit,  saluran  transmisi  maupun saluran  distribusi.  Untuk  mempermudah  pengoperasian  genset  , dengan tujuan untuk meningkatkan keandalan penyediaan energi listrik, maka dibutuhkan suatu sistem yang dapat bekerja secara otomatis  dalam  pengontrolannya.  Penelitian  ini  menghasilkan Alat  Automatic  transfer Switch (ATS) / Automatic Main Failure (AMF)  yang  dapat  memindahkan  suplai  dari  PLN  ke  Genset Ataupun Sebaliknya. Metode yang digunakan dengan merancang alat  yang  dapat  mendeteksi  tegangan  pada  kedua  sumber  serta melakukan proses pemrogrman pada alat. Dari beberapa analisa didapatkan,  ATS/AMF  mampu  mengakuisisi  data  berupa tegangan  dengan  galat  rata-rata  sebesar  4,57  Vac.  Dari  hasil pengujian  didapatkan  bahwa  terdapat  jeda  waktu  antara  suplai PLN  yang    mengalami  gangguan  sampai  genset  dihidupkan  dan siap dibebani yaitu sebesar 15 detik. Dan pada saat PLN kembali normal  didapatkan  jeda  waktu  kurang  dari  1  detik  dalam perpindahan suplai dari genset ke PLN.
Kata  Kunci  — Automatic  transfer  Switch  ;  Automatic  main Failure ; sistem kendali ; Tegangan

## I. P ENDAHULUAN
Seiring  dengan  meningkatnya  jumlah  pembangunan  di bidang  industri,  telekomunikasi,  perkantoran  ditanah  air  ini menyebabkan  permintaan  akan  kebutuhan  energi  listrik semakin  bertambah.  Akan  tetapi  suplai  daya  utama  yang berasal dari Perusahaan Listrik Negara (PLN) tidak selamanya kontinu  dalam  penyalurannya  sehingga  dibutuhkan  generator set (genset) sebagai back-up suplai utama (PLN). Namun saat genset  mengambil  alih  suplai  tenaga  listrik  ke  beban sebaliknya  maka  diperlukan  sebuah  sistem  atau  alat  yang handal dalam pengontrolannya[1].
Pada penelitian ini, penulis akan membuat Sistem Otomatis pengalihan beban antara PLN dan GENSET. Cara kerja sistem yang ingin dibuat sebagai berikut: pada saat supply daya yang dihasilkan dari PLN padam, maka otomatis beban akan dipikul oleh  genset  dan  selanjutnya  ketika  daya  yang  dihasilkan  oleh PLN  hidup  kembali  maka  beban  akan  dialihkan  kembali  ke PLN.  Dengan  demikian,  alat  yang hendak dibuat ini memiliki sistem  ATS  dan  AMF.  Sistem  ATS  ( Automatic  Transfer switch ),  merupakan  alat  yang  berfungsi  untuk  memindahkan koneksi  antara  sumber  tegangan  listrik  satu  dengan  sumber tegangan  listrik  lainnya  secara  automatis,  atau  bisa  juga disebut  Automatic  COS  ( Change  Over  Switch )[1][2]. Sedangkan  AMF  ( Automatic  Main  Failure ),  berfungsi  untuk menyalakan mesin genset jika beban yang di layani kehilangan sumber energi listrik utama.
Untuk  mengontrol  kinerja  dari  ATS  /AMF  dibutuhkan sebuah  alat  kontrol  yang  handal  dalam  pengoperasiannya. Arduino  adalah  salah  satu  pengontrol  yang  telah  banyak digunakan  dalam  bidang  elektronika  sebagai  pengontrol  yang handal  dan  multitasking  serta  mudah  dalam  proses pemograman[3].  Dari  latar  belakang  maka  penulis  menulis penelitian  ini  dengan  Judul  “ Rancang  Bangun  sistem  kendali Automatic  Transfer  Switch  Perushaan  Listrik  Negara- Generator set “
A. Sumber Listrik
Listrik  memegang  peranan  yang  vital  dalam  kehidupan. Dapat  dikatakan  bahwa  telah  menjadi  sumber  energi  utama dalam setiap kegiatan baik di rumah tangga maupun industri.

## Rancang Bangun Sistem Kendali

## Automatic Transfer Switch
Perusahaan Listrik Negara – Generator Set
Fernando Tawurisi, Glanny M.Ch.Mangindaan, Sartje Silimang Teknik Elektro, Universitas Sam Ratulangi Manado, Jl. Kampus Bahu-Unsrat Manado, 95115 fernandotawurisi023@student.unsrat.ac.id, glanny_m@unsrat.ac.id, sartje.silimang@unsrat.ac.id
Mulai dari peralatan dapur hingga mesin mesin pabrik-pabrik bahkan  pesawat  terbang  dan  kapal  laut,  semua  memerlukan listrik[2].
Umumnya  listrik  diperoleh  dari  mengubah  energi  kinetik melalui  generator  lalu  diubah  menjadi  energi  listrik.  Energi kinetik untuk menggerakkan generator bisa diperoleh dari uap yang  dihasilkan  dari  pembakaran  sumber  fosil,  seperti minyak,  batubara  dan  gas  atau  bisa  juga  dari  aliran  air  atau dari aliran udara. Intinya adalah energi listrik dihasilkan dari pengubahan sumber energi lain[2].

## B. Generator Set (Genset)
Generator  set  atau  yang  sering  disingkat  dengan  Genset merupakan sebuah perangkat yang berfungsi untuk menghasilkan  daya  listrik  yang  berasal  dari  seperangkat mesin  diesel  sebagai  penggerak  utama  yang  memberikan gerakan  mekanik  yang  akan  diubah  menjadi  energi  listrik melalui  generator.  Disebut  sebagai  generator  set  dengan pengertian  adalah  satu  set  peralatan  gabungan  dari  dua perangkat berbeda yaitu engine dan generator atau alternator. Engine (diesel)  sebagai  perangkat  pemutar  sedangkan generator  atau  alternator  sebagai  perangkat  pembangkit listrik.  Genset  biasanya  dimanfaatkan  sebagai  pembangkit energy  listrik  pada  daerah-daerah  atau  lokasi  yang  belum terjangkau  oleh  suplai  PLN,  selain  itu  genset  juga  banyak dimanfaatkan  sebagai  sumber  daya  darurat  (catu  daya cadangan)  ketika  PLN  atau  sumber  daya  utama  dari  PLN terjadi pemadaman[4]

## TABEL I
WAKTU KERJA AMF BERDASARKAN INTERUPT CATU DAYA
Kondisi Durasi Keterangan Engine starting 3 detik Jeda waktu Genset melakukan starting Engine warming up 10 detik
Jeda waktu Genset melakukan  pemanasan
hingga siap menyuplai beban
Gambar 1.  Bentuk Fisik Kontaktor
Pembangkit  listrik  AC  3  Phase  atau  yang  biasa  disebut dengan  Generator  Listrik  AC  adalah  suatu  alat  yang digerakkan  oleh  suatu  sumber  tenaga  gerak  dan  mengubah tenaga  gerak  tersebut  menjadi  energi  listrik  dengan  Prinsip induksi  magnetik  atau  Gaya  gerak  listrik  (GGL).Untuk membangkitkan energi listrik, sebuah mesin diesel dihubungkan dengan generator dalam satu poros. Mesin Diesel merupakan  penggerak  mula  yang  berfungsi  menghasilkan energi  mekanis  yang  diperlukan  untuk  memutar  rotor generator .

## C. Automatic Transfer Switch
Atomatic transfer switch atau yang sering disebut dengan ATS  yaitu  proses  pemindahan  penyulang  dari  sumber tegangan  utama  ke  sumber  tegangan  yang  lain  secara bergantian  sesuai  perintah  pemograman.  ATS  adalah pengembangan  dari  COS  Atau  biasa  disebut  dengan Change over  switch .  Perbedaan  dari  keduanya  adalah  ATS  sudah  di operasikan  secara  otomatis  sedangkan  COS  masih  di operasikan secara manual[4][5].
Gambar 2.  Simbol kontaktor
Gambar 3.  Bentuk Fisik Sensor Tegangan
Gambar 4.  Bentuk fisik Relay
Gambar 5.  Bentuk fisik Arduino Mega
Gambar 6.  Bentuk Fisik LCD

## D. Automatic Main Failure
Automatic  Main  Failure (AMF)  merupakan  perangkat kerja  otomatis  terhadap  sistem  kelistrikan  cadangan  apabila terjadi  gangguan  pada  sumber  atau  penyulang  listrik  utama ( Main ),  istilah  ini  sering  dikenal  dengan  sistem  kendali  start dan stop generator-set (genset)[4][5].
Saat  terjadi  abnormal  pada  sistem  catu  daya  seperti drop tegangan, over-voltage, atau  mati  nya  catu  daya utama maka AMF  akan  memberikan  sinyal  pada main  control untuk melakukan switching ke  catu  daya  cadangan.  Alat  ini berfungsi  untuk  meningkatkan  keandalan  suatu  sistem  catu daya  listrik[3].  Sistem  bekerja  secara  otomatis  menggunakan perangkat  pendukung  yang  berbeda-beda  sesuai  dengan lingkungan kerja sistem yang dibutuhkan.

## 1) Cara kerja AMF
Automatic Main Failure (AMF) merupakan salah satu alat yang befungsi untuk menurunkan downtime dan meningkatkan  keandalan  suatu  sistem  catu  daya  listrik.  Alat ini  berfungsi  untuk  membuka  suplai  listrik  dari  genset  dan menutup suplai listrik dari PLN baik secara otomatis maupun manual.    Bila  terjadi  gangguan  pada  catu  daya  PLN  maka catu  daya  dari  PLN  akan  dialihkan  ke  catu  daya  cadangan yang  berasal  dari  genset.  Begitu  pula  saat  sumber  PLN kembali normal maka AMF akan berfungsi mengalihkan catu daya  cadangan  dari  genset  kembali  ke  catu  daya utama yang berasal  dari  PLN.Fungsi  ini  dilakukan  secara  kontinyu  oleh Automatic Main Failure (AMF).
Sistem  kontrol  AMF  dapat  dilakukan  dengan  berbagai macam  baik  secara  konvensional  yaitu  dengan  menggunakan relay  konvensional  dan  kontakor Automatic Change  Over Switch (ACOS), dan secara otomatisasi pemrograman dengan menggunakan modul otomasi modern yang sudah ada, seperti mikokontrolller,  mikroprosessor, smart  relay atau  modul yang  paling  banyak  digunakan  oleh  industry  saat  ini,  yaitu programmable logic controller (PLC), dan lain sebagainya .
Gambar 7.  Tampilan Worksheet Arduino Ide

## 2) Standard Delay time AMF
Berdasarkan  standard  NFPA  110  dan  UL  1008  mengenai Standard Emergency and  Standby  Power  System.Current supply  shall  be  such  that,  in  the  event  of  a  failure  of  the normal  power  supply,  emergency  lighting,  emergency  power (generator),  or  both  shall  be  available  within  the  time required  for  the  application,  but  not  to  exceed  10  seconds (NFPA, 2013).
Automatic  Main  Failure (AMF  )  yang  akan  dirancang harus memiliki standard waktu delay transient waktu generator selama 10 s dan starting diesel 0.05 s - 3s.
Salah  satu  tujuan  penggunaan Automatic  Main  Failure adalah  untuk  memperkecil downtime dan  meningkatkan keandalan suatu sistem catu daya listrik. Interrupt time adalah waktu dimana tegangan suplai tidak ada sama sekali, waktu ini adalah  waktu  dimana  tegangan  suplai  sama  dengan  nol. Standard  waktu Interrupt sesuai  dengan  IEEE  STD.  1159- 1995 (R2001) untuk temporary time adalah 3s – 1min [6]. Mengacu  kepada  dua  standard  tersebut,  mengenai keandalan  catu  daya  listrik  dan  standard Emergency  and Standby  Power  System. Automatic Main Failure (AMF) yang dirancang  akan  memiliki  jeda  waktu  antara  Suplai  PLN terputus  sampai  Genset  menyala  dan  siap  dibebani  yaitu sebesar 13 detik (lihat TABEL I).

## E. Komponen Pada sistem Kendali ATS /AMF

## 1) Kontaktor
Kontaktor  (lihat  Gambar  1)  adalah  peralatan  listrik  yang bekerja  berdasarkan  prinsip  induksi  elektromagnetik.  Pada kontaktor  terdapat sebuah belitan yang mana bila dialiri arus listrik  akan  timbul  medan  magnet  pada  inti  besinya,  yang akan  membuat  kontaknya  tertarik  oleh  gaya  magnet  yang timbul  tadi.  Kontak  Bantu  NO  ( Normally  Open )  akan menutup  dan  kontak  Bantu  NC  ( Normally  Clos e)  akan membuka.  Kontak  pada  kontaktor  terdiri  dari  kontak  utama dan  kontak  Bantu.  Kontak  utama  digunakan untuk rangkaian daya  sedangkan  kontak  Bantu  digunakan  untuk  rangkaian kontrol[7].
Gambar 8.  Diagram Blok ATS/AMF
Gambar 9.  Rangkaian Arduino dengan sensor tegangan ZMPT101B
Sebuah  kontaktor  terdiri  dari  koil,beberapa  kontak Normally  Open (NO)dan  beberapa Normally  Close (  NC ).Pada  saat  satu  kontaktor  normal,  NO  akan  membuka  dan pada  saat  kontaktor  bekerja,  NO  akan  menutup.  Sedangkan kontak  NC  sebaliknya  yaitu  ketika  dalam  keadaan  normal kontak NC akan menutup dan dalam keadaan bekerja kontak NC  akan  membuka.  Koil  adalah  lilitan  yang  apabila  diberi tegangan  akan  terjadi  magnetisasi  dan  menarik  kontak kontaknya  sehingga  terjadi  perubahan  atau  bekerja[8]. Kontaktor  yang  dioperasikan  secara  elektromagnetis  adalah salah  satu  mekanisme  yang  paling  bermanfaat  yang  pernah dirancang  untuk  penutupan  dan  pembukaan  rangkaian  listrik untuk lebih jelasnya dengan melihat gambar 2 ,kontaktor dan terminal pendukung kontak dan coil.

## 2) Sensor tegangan ZMPT101B
Sensor tegangan ZMPT101B (lihat Gambar 3) merupakan suatu rangkain terpaket yang berguna untuk sensor tegangan 1 fasa  yang  besar  tegangannya  tidak  mampu  dibaca  langsung oleh  mikrokontroler.  Pada  prinsipnya  sensor  tegangan  sama dengan trafo stepdown lainnya yaitu dengan mengkonversikan  tegangan  tinggi  menjadi  tegangan  yang dapat  dibaca  mikrokontroler  dengan  perubahan  tegangan analog yang lemah.
Gambar 10.  Rangkaian Arduino dengan LCD

## Gambar 11.  Rangkaian relay dengan Arduino
Sensor  tegangan  pada  ATS/AMF  digunakan  untuk mengukur  tegangan  yang  masuk  pada  catu  daya  baik  pada saat  kondisi  catu  daya  PLN  maupun  catu  daya  Genset. Seluruh  nilai  tegangan  terukur  diharapkan  memiliki galat/ error dibawah 2 %[4]. Mikrokontroller memiliki input digital dan analog dimana digital  artinya  hanya  terdiri  dari  ON  dan  OFF,  HIGH  dan LOW.  Sedangkan  input  analog  memiliki  angka  nilai  range input  dari  0  Vdc-5  Vdc  dengan  nilai  resolusi  ADC  10  byte 1023  pada  saat  tegangan  5  Vdc.  Disini  adalah  proses pengubahan nilai input analog ke digital (ADC) dimulai.
Analog to Digital Converter atau ADC adalah fitur dalam mikrokontroler  yang  memiliki  fungsi  untuk  menggonversi (merubah)  sinyal  masukan  analog  (dari  peranti  masukan eksternal) menjadi sinyal masukan digital. Pada mikrokontroler,  ADC  dapat  digunakan  untuk  berkomunikasi antara  mikrokontroler  dengan  peranti-peranti  eksternal (sensor)  yang  memiliki  gelombang  sinyal  keluaran  berupa gelombang sinyal analog (sinus)[9].

## 3) Relay
Relay (lihat  gambar  4) dikenal  sebagai  komponen  yang dapat  meng-implementasikan  logika switching .  Sebelum tahun  70an, relay merupakan  “otak”  dari  rangkaian pengendali[3]. Relay adalah Saklar ( Switch ) yang dioperasikan  secara  listrik  dan  merupakan  komponen Electromechanical  (Elektromekanikal)  yang  terdiri  dari  2 bagian  utama  yakni  Elektromagnet  ( Coil )  dan  Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/ Switch )[10]. Secara  sederhana relay elektromekanis  ini  didefinisikan sebagai berikut :
Gambar 12.  Rangkaian daya ATS PLN-Genset
1). Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup atau membuka kontak saklar. Saklar  yang digerakkan    (secara    mekanis)    oleh        daya/energi listrik. Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik    untuk    menggerakkan  kontak Saklar
2). sehingga dengan arus listrik yang kecil ( low power ) dapat  menghantarkan  listrik  dengan  arus  lebih tinggi.  Sebagai  contoh,  dengan  Relay  yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan  Armature  Relay  (yang  berfungsi sebagai  saklarnya)  untuk  menghantarkan  listrik  220 V 2A
4) Arduino mega 2560
Arduino  adalah  sebagai  sebuah platform dari physical computing yang  bersifat open  source .  Disebut  sebagai Platform karena,  Arduino  tidak  hanya  sekedar  sebuah  alat pengembangan,  tetapi  ia  adalah  suatu  kombinasi  dari hardware , bahasa pemrograman dan Integrated Development Environment (IDE)  yang  canggih.  Ada  banyak  projek  dan alat-alat  dikembangkan  oleh  akademisi  dan  profesional dengan  menggunakan  Arduino,  selain  itu  juga  ada  banyak modul-modul  pendukung  (sensor,  tampilan,  penggerak  dan sebagainya)  yang  dibuat  oleh  pihak  lain  untuk  bisa disambungkan  dengan  Arduino.  Arduino  berevolusi  menjadi sebuah platform karena  ia  menjadi  pilihan  dan  acuan  bagi banyak praktisi. Tampilan fisik dapat di lihat pada gambar 5.
Pada gambar 5 merupakan jenis Arduino Mega type 2560 , Arduino Mega 2560 adalah papan pengembangan mikrokontroller yang berbasis Arduino dengan menggunakan chip ATmega2560.
Gambar 13.  Tampilan worksheet yang telah dituliskan program
Board ini memiliki pin I/O yang cukup banyak, sejumlah 54 buah digital I/O pin (15 pin diantaranya adalah PWM), 16 pin analog  input,  4  pin  UART  (serial  port  hardware). Arduino Mega  2560 dilengkapi  dengan  sebuah  oscillator  16  Mhz, sebuah  port  USB,  power  jack  DC,  ICSP  header,  dan  tombol reset[11].
5) LCD (Liquid Cristal Display)
LCD (lihat  gambar  6)  adalah  salah  satu  komponen elektronika  yang  berfungsi  sebagai  tampilan  suatu  data,  baik karakter,  huruf  ataupun  grafik.  LCD  adalah  salah  satu  jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang  bekerja  dengan  tidak  menghasilkan  cahaya  tetapi memantulkan  cahaya  yang  ada  di  sekelilingnya  terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit[4][5].
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca  bening  dengan  elektroda  transparan  indium  oksida dalam  bentuk  tampilan  seven  segment  dan  lapisan  elektroda pada  kaca  belakang.  Ketika  elektroda  diaktifkan  dengan medan  listrik  (tegangan),  molekul  organik  yang  panjang  dan silindris  menyesuaikan  diri  dengan  elektroda  dari  segmen. Lapisan  sandwich  memiliki  polarizer  cahaya  vertikal  depan dan polarizer cahaya horizontal belakang yang diikuti dengan lapisan  reflektor.  Cahaya  yang  dipantulkan  tidak  dapat melewati  molekul  molekul  yang  telah menyesuaikan diri dan segment  yang  diaktifkan  terlihat  menjadi  gelap  dan membentuk karakter data yang di tampilkan[10].

## 6) Software Arduino Ide
Arduino IDE (Integrated Development Environment) (lihat gambar  7) merupakan  sebuah  perangkat  lunak  yang memudahkan  kita  mengembangkan  aplikasi  mikrokontroler mulai dari menuliskan source program, kompilasi, upload hasil kompilasi, dan uji coba secara terminal serial.
Gambar 14. Tampilan Worksheet pada saat dilakukan upload program
Namun  sampai  saat  ini  arduino  belum  mampu  men-debug secara  simulasi  maupun  secara  perangkat  keras,  kita  tunggu selanjutnya[10].
Software  Arduino  IDE  ini  bisa  dijalankan  di  komputer dengan  berbagai  macam  platform  karena  didukung  atau berbasis  java.  Source  program  yang  kita  buat  untuk  aplikasi mikrokontroler  adalah  bahasa  C/C++  dan  dapat  digabungkan dengan assembly[11].

## II. METODE
A. Prosedur
Bagian ini akan menjelaskan langkah-langkah perancangan  perangkat  yang  dibuat.  Pada  bab  perancangan ini  akan  diterangkan  4  bagian  utama,  yaitu  perancangan perangkat keras, perangkat lunak dan deksripsi kerja alat serta SOP pada saat perancangan alat.
Perancangan  adalah  hal  yang  harus  diperhatikan  secara teliti  oleh  karena  itu  perancangan  harus  didukung  oleh pengetahuan  tentang  komponen  yang  digunakan.  Mengingat hal  ini  akan  sangat  menentukan  langkah-langkah  dalam mewujudkan  alat  seperti  yang  diinginkan.  Blok  sistem  dapat dilihat pada gambar 8
B. Perancangan perangkat keras ( hardware )
Pada  perancangan  perangkat  keras  ini  akan  dijelaskan bagaimana  cara  menghubungkan  arduino  mega  dengan komponen  penujang  seperti  sensor  tegangan  ZMPT101B, Relay dan lcd sebagai sistem kontrol ATS dan AMF.

## 1) Rangkaian arduino dengan sensor tegangan ZMPT101B
Rangkaian  sensor  tegangan  ZMPT101B  (lihat  gambar  9) mencakup  kinerja  dari  sensor  dalam  hal  ini  mengukur  nilai tegangan,  mengindikasikan  ada  tidaknya  tegangan  sebagai report/ feedback balik ke mikrokontroler.
Gambar 15.  Diagram deksripsi kerja ATS/AMF PLN-genset
Pada  perancangan  sistem  ini  mengunakan  6  sensor tegangan dikarenakan alat yang di buat yakni sistem kontrol ATS AMF PLN-Genset dengan sumber 3 phasa. 3 sensor tegangan untuk phasa R,S,T  pada PLN dan 3 sensor lainnya untuk phasa R,S,T pada Genset.
2) Rangkaian Arduino dengan LCD (liquid crystal display)
Rangkaian  lcd  dengan  arduino  (lihat  gamabr  10)  ini mencakup  kinerja  dari  lcd  dalam  hal  menampilkan  nilai tegangan dan indikator suatu proses yang terjadi pada sistem kontrol yang dirancang.
Dalam  perancangan  sistem  ini  mengunakan  2  buah  lcd, yaitu  lcd  2x16  yang  difungsikan  sebagai  indikator  suatu proses  yang  terjadi,  dan  lcd  20x4  yang  difungsikan  untuk menampilkan nilai tegangan.

## 3) Rangkaian arduino dengan relay
Rangkaian  relay  dengan  arduino  mega  (lihat  gambar  11) ini  mencakup  kinerja  dari  relay  sebagai  pemutus  atau penghubung  suatu  rangkaian,  dalam  hal  ini  sebagai  kontrol ATS  dan  kontrol  AMF.  Untuk  kontrol  ATS  mengunakan  2 relay  (Relay  kontaktor PLN dan relay kontaktor Genset) dan kontrol  AMF  mengunakan  2  relay  (relay  kontak  on/off  dan relay starting genset)

## C. Rangkaian  Daya  ATS  (Automatic  Transfer  Switch)  PLN- Genset
Dalam  perancangan  sistem  ini  (lihat  gambar  12) ,rangkaian  daya  terdiri  dari  2  sumber  yaitu  sumber  1 berasal dari  PLN  dan  sumber  2  berasal  dari  Genset.  Aliran  arus kebeban ditentukan oleh kondisi kontak utama kontaktor.
Pada  sistem  ini  digunakan  2  buah  kontaktor  yaitu kontaktor  1 yang difungsikan untuk menyuplai sumber  PLN ke  beban  sedangkan  kontaktor  2    yang  difungsikan  untuk
menyuplai  sumber  Genset  kebeban.  Kedua  kontaktor  ini dikontrol atau dijalankan oleh microcontroller Arduino mega. Dua  buah  kontaktor  ini  dirangkai  dengan  rangkaian  sistem pengunci  yang  bertujuan  untuk  mengamankan  sistem  daya agar tidak terjadi short circuit pada saat switch.

## D. Perancangan Perangkat lunak (software)
Pada  subbab  ini  akan  di  bahas  mengenai  perancangan perangkat  lunak  yang  menunjang  perangkat  keras.  Adapun program yang digunakan adalah Arduino IDE  yang digunakan khusus  untuk  microcontroler  arduino  mega  produksi  Arduino Development.
Langkah  pertama  yang  harus  dilakukan  yaitu  menginstal Arduino IDE pada komputer/laptop yang akan digunakan.
Karena  program  yang  akan  digunakan  merupakan  original program  yang  kita  buat  sendiri  jadi  kita  akan  langsung menuliskan  program  pada  worksheet  Arduino  IDE  (lihat gambar  13).  Setelah  selesai  menuliskan  program  pada worksheet  Arduino  IDE  maka  yang  selanjutnya  kita  lakukan adalah mengvery program dengan cara mengcopiling  program untuk  mengetahui  bahasa  pemrograman  yang  telah  kita tuliskan  telah  sesuai  atau  tidak  Pada  saat  setelah  compiling berhasil  maka  tahap  selanjutnya  adalah  mengupload  atau memasukkan  program  yang  telah  dibuat  ke  microcontroller Arduino tersebut (lihat gambar 14)
Gambar 16.  Bentuk fisik Alat sistem kendali ATS/AMF PLN-Genset
Gambar 17.  Tampilan LCD saat genset kontak on
Gambar 18.  Tampilan LCD saat genset starting
Gambar 19.  Tampilan LCD pada saat Pemanasan Genset

## E. Deskripsi kerja ATS /AMF
Proses  kerja  ATS  dalam  dekrispsi  ini  ialah  proses peralihan  antara  PLN  dan  Genset  (lihat  gambar  15  )  dengan memperhatikan  nilai  pembacaan  dari  sensor  tegangan  yang telah  ditetapkan.  Jika  nilai  tegangan  dari  sumber  PLN  lebih besar  dari  atau  sama  dengan  100  v  maka  sumber  PLN  akan menyuplai beban. Apabila nilai tegangan yang terbaca kurang dari 100 v maka sumber akan di alihkan ke Genset. Pada saat genset  sudah  dalam  keadaan  aktif  tetapi  nilai  tegangan  yang terbaca kurang dari 100 v maka genset akan dinonaktifan dan genset dianggap mengalami ganguan.

## III. H ASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil Perancangan
Dapat  dilihat  pada  gambar  16    hasil  perancangan  sistem ATS  mengunakan  2  buah  kontaktor  yang  dirangkai  secara interlock.  Kontaktor  1  difungsikan  untuk  mengalirkan  suplai PLN  kebeban,  sedangkan  Kontaktor  2  difungsikan  untuk mengalirkan  suplai  dari  genset  kebeban.  Dalam  prinsip peralihan  sumber  mengunakan  arduino  sebagai  proses  untuk menggerakkan relay KP dan relay KG.
Gambar 20.  Tampilan LCD saat Genset Menyuplai Beban
Gambar 21.  Tampilan LCD Gangguan Kehilangan Phasa R PLN
Gambar 22.  Tampilan LCD Gangguan Kehilangan Phasa S PLN
Gambar 23.  Tampilan LCD Gangguan Kehilangan Phasa T PLN
TABEL II

## DESKRIPSI KERJA ALAT
Kondisi Status baca sensor R.kp R.kg R.Kontak on off R.starting G Vrp Vsp Vtp Vrg Vsg Vtg PLN Aktif √ √ √ × × × On Off off Off × √ √ × × × Off Off on On √ × √ × × × Off Off on On √ √ × × × × Off Off on On Genset Aktif × × × √ √ √ Off On on Off × × × × √ √ Off Off off Off × × × √ × √ Off Off off Off × × × √ √ × Off Off off Off Genset Aktif PLN Aktif √ √ √ √ √ √ On Off off Off
serta untuk proses menghidupkan genset mengunakan 2 relay yaitu  relay  starting  dan  relay  ON  /OFF.  Adapun  sistem ATS /AMF  yang  dirancang  mengunakan  6  buah  sensor  tegangan ,yang  difungsikan  sebagai  input  untuk  mengindikasikan  ada tidaknya sumber PLN dan sumber Genset.

## B. Gambaran kerja peralatan
Pada  TABEL  II  merupakan  deskripsi  kerja  ATS/AMF yang  telah  dirancang,  dimana  proses  peralihan  sumber  dilihat dari  kondisi  suplai  dari  PLN  dan  Genset  serta  input  dari sensor.  Apabila  nilai  tegangan  yang  terbaca  tidak  mencapai yang  ditetapkan  ,sebagai  contoh  PLN  mengalami  gangguan maka  sensor  PLN  akan  mengirimkan  singnal  pada  Arduino sebagai  indikator  bahwa  PLN  mengalami  gangguan. Selanjutnya  arduino  akan  memberi  perintah  pada  relay  untuk menghidupkan Genset. Begitupun sebaliknya jika kondisi PLN stabil maka arduino akan mematikan Genset.

## C. Pengujian Alat

## 1) Pengujian gangguan pada saat  hilangannya sumber PLN
Pengujian ini dilakukan Pada saat beban mendapat sumber utama  (PLN),  kemudian    mengalami  gangguan  kehilangan sumber  utama  (PLN),  maka  sensor  tegangan  dari  catu  daya utama akan merespon dan mengirimkan input ke mikrokontroler  arduino  mega,  sebagai  indikator  bahwa sumber  utama  PLN  mengalami  gangguan.  Setelah  mendapat input  dari  sensor  bahwa  sumber  PLN  tidak  bertegangan, arduino  akan  memberi  logika  1  pada  relay  kontak  on  dan relay starting genset (lihat gambar 17 dan 18).
Apabila  genset sudah beroperasi, sensor akan mendeteksi adanya tegangan pada sisi Genset dan proses pemanasan pada genset berlangsung selama 10 detik (lihat gambar 19)  ,proses ini dengan tujuan agar genset tidak langsung mensuplai beban karna belum mencapai tegangan maksimal yang diharapakan. Pada  saat  yang  bersamaan, arduino  akan  memberi  logika  0 pada  relay  starting,  maka  relay  starting  dalam  kondisi
normally  open .  Saat  genset  menyuplai  beban  bisa  di  lihat pada gambar 20
2) Pengujian  gangguan  hilangnya  salah  satu  phasa  dari sumber PLN
Jika    phasa  R,  phasa  S,  atau  phasa  T  tidak  bertegangan dari sisi sumber PLN maka, sensor tegangan VRP,VSP, atau VTP akan mengirimkan input pada Arduino dan menampilkan  Hasil  pembacaan  nilai  ke  LCD,  seperti  pada gambar 21, 22 dan 23.
Setelah  mendapat  input  dari  salah  satu  sensor  yang mengalami  kehilangan  tegangan  dari  sisi  sumber  PLN  , arduino  akan  memberi  logika  0  pada  relay  kontaktor  PLN sehingga  kontak  utama  kontaktor  PLN  terbuka  (NO).  Pada saat  yang  bersamaan  pula  arduino  memberi  logika  1  pada relay  kontak  on  dan  relay  starting,  prinsip  ini  sama  halnya dengan pola dari pengujian pertama.

## 3) Pengujian saat Genset beroperasi dan PLN kembali masuk
Pengujian ini dilakukan Pada saat beban mendapat suplai dari  Genset  tiba-tiba  PLN  kembali  beroperasi  maka  sumber akan dialihkan ke PLN. Prinsip peralihan dengan tujuan PLN sebagai  sumber  yang  di  prioritaskan  jika  kedua  sumber terdeteksi  bertegangan.  Proses  peralihan  sumber  dengan langkah kerja peralatan maka relay akan membuka kontaktor Genset  (NO)  dan  menutup  Kontaktor  PLN  (NC),  proses  ini dinamakan  ATS.  Setelah  proses  ATS  berhasil  relay  akan men-stopkan  Genset,  proses  inilah  yang  dinamakan  AMF. Proses  mematikan  Genset  dengan  indikator  seperti  pada Gambar 25

## 4) Pengujian  Genset  gagal  suplai  akibat  salah  satu  phasa bermasalah
Pengujian  ini  dilakukan  saat  Genset  dalam  keadaan  aktif dan tiba-tiba mengalami gangguan kehilangan salah satu atau ketiga  phasa  ,maka  sistem  akan  mengangap  genset  dalam keadaan  bermasalah  (lihat  gambar  26).  Proses  ini  hanya menonaktifkan  suplai  dari  genset  ke  beban,  apabila  PLN kembali beroperasi maka beban akan di suplai oleh PLN.
Gambar 24.  Tampilan LCD saat PLN menyuplai beban
Gambar 26.  Tampilan LCD Genset berhenti beroperasi Gambar 25.  Tampilan Lcd saat Genset bermasalah

## D. Analisa

## 1) Perbandingan pengukuran Tegangan
Pengukuran mengunakan 1 sampel sensor tegangan dan 1 buah  Voltmeter  dengan  pengukuran  sebanyak  7  kali  pada tegangan  yang  bervariasi.  Dapat  dilihat  pada  tabel  III  hasil perbandingan pengukuran tegangan.
Dari  hasil  pengujian  didapatkan  bahwa  error  rata-rata hasil  pengukuran  tegangan  oleh  sensor  dibandingkan  dengan hasil  pengukuran  menggunakan  voltmeter  ialah  sebesar  4.57 Vac. Dapat disimpulkan bahwa kesalahan pengukuran sensor ialah kurang dari 5 %.

## 2) Analisa ATS/AMF
Dari  hasil  pengujian  (lihat  Tabel  IV)  didapatkan  bahwa terdapat  jeda  waktu  antara  suplai  PLN  yang  mengalami gangguan  sampai  genset  dihidupkan  dan  siap  dibebani  yaitu sebesar  15  detik.  Dan  pada  saat  PLN  kembali  normal didapatkan jeda waktu kurang dari 1 detik dalam perpindahan suplai dari genset ke PLN.

## TABEL III HASIL PERBANDINGAN PENGUKURAN TEGANGAN
Voltmeter (Fluke) Tampilan pada Lcd Mengunakan Sensor tegangan Error 185.5  Vac 180  Vac 5.8  Vac 203.6  Vac 198  Vac 5.6  Vac 205.2  Vac 200  Vac 5.2  Vac 210  Vac 206  Vac 4  Vac 215.4  Vac 210  Vac 5.4  Vac 220.9  Vac 216  Vac 4.9  Vac 223  Vac 219  Vac 4.2  Vac
TABEL IV JEDA WAKTU PERPINDAHAN SUPLAI PLN Genset Lama waktu perpindahan suplai Kondisi On - - PLN Normal Off On Kurang  dari  15 detik PLN gangguan On Off Kurang dari 1 detik PLN  kembali normal IV. K ESIMPULAN DAN S ARAN
A. Kesimpulan
ATS ( Automatic Transfer Switch) antara PLN dan Genset yang  telah  dirancang    bekerja  otomatis  sehingga  bisa memudahkan  dalam  sistem  peralihan  dua  sumber  yang berbeda.
AMF  ( Automatic  main  Failure) yang  dirancang  bekerja secara  otomatis  sehingga  memudahkan  proses  start-stop Genset dalam sistem peralihan antara PLN dan Genset.
Rangkaian  pengunci  pada  kontaktor  yang  dikendalikan oleh microcontroler Arduino  mega  bertujuan  agar  tidak terjadi gangguan berupa Short Circuit pada sistem.
Proses  kerja  ATS/AMF  dipengaruhi  oleh  nilai  tegangan yang terbaca oleh sensor tegangan ZMPT101B.
Error  rata-rata  hasil  pengukuran  tegangan  oleh  sensor dibandingkan  dengan  hasil  pengukuran  menggunakan Voltmeter  ialah  sebesar  4.57  Vac dan  Dari  hasil  pengujian didapatkan  bahwa  terdapat  jeda  waktu  antara  suplai  PLN yang mengalami gangguan sampai genset dihidupkan dan siap dibebani  yaitu  kurang  dari  15  detik.  Dan  pada  saat  PLN kembali  normal  didapatkan    jeda  waktu  kurang  dari  1  detik dalam proses perpindahan suplai dari Genset ke PLN.
B. Saran
Fernando Tawurisi – Rancang Bangun Sistem Kendali Automatic Transfer Switch Perushaan Listrik Negara – Generator set
Sebelum merancang suatu sistem pengontrolan, hendaknya mengetahui karakteristik dari masing-masing yang akan digunakan baik itu hardware maupun software .
Dalam  perancangan  AMF  kedepanya  bisa  ditambahkan sensor  frekuensi,  sensor  level  bahan  bakar  pada  sisi  Genset agar sistem bekerja dengan baik dan akurat.

## V. K UTIPAN
[1] A. E. A. V. G. . A. lara O. A. M. T.J.E., Power Electronic Control in Electrical System . Jordan Hill: MPG Books Ltd, 2002.
[2] A. Mengko, “Rancang Bangun Sistem Fleksibel ATS (Automatic Transfer Switch) Berdasarkan Perubahan Arus pada Instalasi Listrik Kapal Berbasis Microcontroller,” Tek. ELEKTRO DAN Komput. , vol. 5 NO 2, 2016.
[3] M. P., S., Power System Operation and Control . New Delhi, 1984.
[4] and E. S. P. Ginting, “PERANCANGAN AUTOMATIC

## TRANSFER SWITCH (ATS) PARAMETER TRANSISI BERUPA TEGANGAN DAN FREKUENSI DENGAN
MIKROKONTROLER ATMEGA 16,” Tek. ELEKTRO UNDIP , vol. 16 NO 3, 2014.
[5] A. I. A. SAHAT MARTUA PARULIAN PAKPAHAN, “Rancang
Bangun AMF-ATS Berbasis SIM800L dengan Fungsi Monitoring Status Switching pada Genset,” Tek. ELEKTRO , vol. 8 NO 1, 2019.
[6] IEEE, Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality . .
[7] Rahmad Nur cahyo, “AUTOMATIC TRANSFER SWITCH (ATS)
DAN AUTOMATIC MAIN FAILURE (AMF) BERBASIS PLC OMRON SYSMAC CPM2A,” UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA, 2018.
[8] I. Sudiharto, “RANCANG BANGUN SISTEM AUTOMATIC
TRANSFER SWITCH (ATS) DAN AUTOMATIC MAIN FAILURE (AMF) PLN – GENSET BERBASIS PLC DILENGKAPI DENGAN MONITORING,” Tek. Elektro Ind. PENS-ITS , vol. 4 NO 5, 2013.
[9] Supriadi, “Aplikasi Microcontroler sebagai Kendali Automatic
Transfer Switch (ATS),” Penelit. Dosen Muda , 2005.
[10] S. H. Robinzon Pakpahan, Dadan Nur Ramadan, “RANCANG

## BANGUN DAN IMPLEMENTASI AUTOMATIC TRANSFER
SWITCH (ATS) MENGGUNAKAN ARDUINO UNO DAN RELAI,” Elektro dan Telekomun. Terap. , vol. 3 NO 2, 2017.
[11] LGPL, “Arduino mega 2560,” Arduino Software , 2010. [Online].
Available: https://www.arduino.cc/en/Guide/ArduinoMega2560.

## TENTANG PENULIS
Penulis  bernama  lengkap  Fernando  Tawurisi, anak  ke  1  dari  2  bersaudara  Kristovel  Tawurisi (Adik)  dari  pasangan  suami  istri  Mawid  Tawuris (ayah)  dan  Lan  Koyongian  (ibu),  lahir  di  Tentena pada tanggal 9 Maret 1997.
Sebelum  menempuh  jenjang  pendidikan  di Fakulta  Teknik Universitas Sam Ratulangi, penulis  telah    menempuh  pendidikan  secara  berturut-turut  di  SD    negeri inpres Boras (2002-2008), SMP pelita
Sulubombong (2008 - 2011), SMA Negeri 1 Luwuk (2011-2014).
Pada  tahun  2014  saya  melanjutkan  pendidikan  ke  salah  satu  perguruan tinggi  yang  berada  di  Manado  yaitu  Universitas  Sam  Ratulangi  Manado dengan  mengambil  Program  Studi  S-1  Teknik  Elektro  di  Jurusan    Elektro Fakultas  Teknik .  Pada  Tahun  2019  bulan  Maret,  penulis  membuat  Skripsi demi  memenuhi  syarat  Sarjana  (S1)  dengan  penelitian  berjudul  Rancang sistem  Kendali  ATS  AMF  PLN  Genset  Berbasis  Arduino,  yang  dibimbing oleh  dua  dosen  pembimbing  yaitu  Glanny  M.  Ch.  Mangindaan,  ST.,  MT., Ph.D  dan  Sartje  silimang,  ST,    MT  sehingga  pada  tanggal  2  Oktober  2019 penulis  resmi  lulus  di  Teknik  Elektro  Universitas  Sam  Ratulangi  Manado menyandang gelar sarjana Teknik dengan predikat memuaskan .