http://dx.doi.org/10.23960/jitet.v10i3.2640

## SISTEM  KONTROL  BEBAN  DAN  MONITORING  DAYA BATERAI PADA PANEL SURYA 50WP UNTUK APLIKASI PENERANGAN BERBASIS INTERNET OF THINGS
Michelin Radina 1* , F. X. Arinto S 2 , Sumadi 3
1,2,3 Jurusan teknik Elektro, Universitas Lampung; Jl. Prof. Sumantri Brojonegoro No. 1, Bandar Lampung
Riwayat artikel: Received: 17 Juni   2022 Accepted: 8  Agustus  2022 Published: 15 Agustus  2022

## Keywords:
Panel surya, NodeMCU ESP8266, Sensor INA219, Blynk .
Corespondent Email: michelinrdn@gmail.com
How to cite this article :
Michelin (2022). Sistem Kontrol Beban dan Monitoring Daya Baterai pada Panel Surya 50WP untuk Aplikasi Penerangan Berbasis Internet of Things. Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan.
© 2022 JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan). This article is an open-access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY NC)
Abstrak. Panel  surya  adalah  perangkat  utama  sistem  pembangkit  listrik tenaga surya yang berfungsi untuk mengkonversikan energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Tujuan dari penelitian ini adalah guna mempermudah pengguna  dalam  memonitoring  nilai  tegangan  dan  arus  dalam  baterai  yang dihasilkan oleh panel surya melalui smartphone dengan aplikasi yang su5dah dirancang. untuk mengembangkan alat dan aplikasi guna memonitoring dan mengkontrol  panel  surya  berbasis  Internet  of  Things  dengan  menggunakan mikrokontroller NodeMCU sehingga dapat terakses melalui internet. Pada alat yang  akan  dibuat  membutuhkan  sensor  INA219  yang  akan  menjadi  satu dengan  NodeMCU.  Pada  penelitian  ini  didapatkan  bahwa  pada  panel  surya dengan  tipe  monocrystalline  dengan  daya  50WP  hanya  memiliki  nilai  de- efisiensi  sebesar  0,138%.  Pada  data  hasil  pengukuran  sensor  INA219  dapat dilihat  bahwa data  ini  memiliki  nilai  keberhasilan  sebesar 99,75%  dan  nilai error yang terbilang cukup kecil yaitu 0,25%. Pada sensor INA219 nilai arus yang terbaca sebesar 0,014 sampai dengan 0,712 A. Hal ini dapat terlihat pada serial monitor Blynk.
Abstract. Solar panels are the main device of a solar power generation system that functions to convert sunlight energy into electrical energy. The purpose of this study is to make it easier for users to monitor the voltage and current values  in  the  battery  generated  by  solar  panels  via  smartphones  with applications  that  have  been  designed,  to  develop  tools  and  applications  to monitor  and  control  Internet  of  Things-based  solar  panels  using  the NodeMCU microcontroller so that they can be accessed via internet. The tool that will be made requires the INA219 sensor which will become one with the NodeMCU.  In  this  study,  it  was  found  that  the  monocrystalline  solar  panel with a power of 50WP only has a de-efficiency value of 0.138%. In  INA219 sensor measurement data, it can be seen that this data has a success value of 99.75% and a fairly small error value of 0.25%. On the INA219 sensor, the current value read is 0.014 to 0.712 A. This can be seen on the Blynk serial monitor.

## 1. PENDAHULUAN
Panel surya  adalah  perangkat  utama  sistem pembangkit listrik tenaga surya yang berfungsi untuk mengkonversikan energi cahaya matahari menjadi energi listik. Metode pemantauan solar cell  saat  ini  masih  konvensional  hanya mengumpulkan  data  parameter  keluaran solar cell dalam  bentuk text  file dengan  format
tertentu saja. data ini juga tidak dapat tersimpan dalam jangka waktu lama. Aliran tegangan dan arus menuju beban yaitu lampu dapat di kontrol namun dengan alat yang terdiri dari komponen yang  harganya  terbilang  mahal  dan  kurang efisien.  Oleh  karena  itu  penelitian  ini  berguna untuk  mengembangkan  alat  dan  aplikasi  guna memonitoring  daya  penggunaan  baterai  panel
JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan) pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062 Michelin dkk
surya  untuk  aplikasi  penerangan  berbasis Internet  of  Things dengan  menggunakan mikrokontroller  NodeMCU  sehingga  dapat terakses  melalui  internet.  Pada  alat  yang  akan dibuat membutuhkan sensor INA219 yang akan terhubung dengan NodeMCU sehingga pengguna tidak perlu memonitoring nilai aliran tegangan  dan  arus  ke  beban  melalui  LCD melainkan  dapat  diakses  langsung  melalui aplikasi  yang  digunakan,  yaitu  aplikasi Blynk . Pada alat tersebut pun akan dipasangkan relay sehingga  pengguna  dapat  mengatur  mati  dan hidupnya  aliran  tegangan  dan  arus  ke  beban melalui  aplikasi Blynk tersebut  tanpa  perlu mengkontrol aliran tegangan dan arus yang ada pada baterai melalui sekering.
Beberapa  penelitian  mengenai  monitoring panel  surya  yaitu  berjudul  Sistem  Monitoring pada  Panel  Surya  Menggunakan  Data Logger Berbasis  ATmega  328  dan Real  Time  Clock DS1307  oleh  Handi  Suryawinata,  Dwi Purwanti,  dan  Said  Sunardiyo  pada  Juni  2017 [1]  dan  Monitoring  Tegangan  dan  Arus  yang Dihasilkan oleh Sel Surya Berbasis Web Secara Online  oleh  Wahab  Dewi  Sinaga,  dan  Yani Prabowo pada Juli 2018 [2].
Perbedaan  penelitian  ini  dengan  penelitian sebelumnya  yaitu  dikembangkannya  sistem agar  pengguna  dapat  mengatur  atau  memilih aliran beban yang diinginkan dan memonitoring daya baterai melalui jarak jauh.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Panel Surya
Panel  surya  pada  umumnya  terbuat  dari bahan yang mampu menyerap energi foton dari radiasi matahari dan   mengubahnya   menjadi energi      listrik.  Energi    panas    dari    radiasi matahari    juga    ikut    terserap  sehingga menaikkan temperatur sel-sel surya.
Temperatur        lingkungan        sekitar        panel surya        juga  memiliki    kontribusi    dalam perubahan    temperatur    pada  sel-sel    surya. Akibat    kenaikan    temperatur,    maka    daya listrik   yang   diproduksi   oleh   panel   surya menjadi berkurang [3].
Berikut  ini  persamaan  untuk  menganalisis dalam  melakukan  pengisian  terhadap  baterai aki:
P in = G x A (1)
dimana  P in adalah  daya  input  akibat  radiasi matahari  (Watt) ,    G  adalah  intensitas  radiasi matahari  (Watt/m 2 ),  dan  A  adalah  luas  area permukaan photovoltaic module (m 2 ).
Kemudian untuk mencari Daya Output digunakan persamaan sebagai berikut:
P out = V max . I max (2)
dimana  P max adalah  nilai  daya  output maksimum (Watt), V max adalah  nilai  tegangan pada  daya  maksimum  (Volt) ,  I max adalah  arus pada daya maksimum (A).
Lama Pengisian baterai/aki adalah sebagai berikut:
𝑇 1 = 𝐶 1 (1 + 𝜂) (3)
dimana T 1 adalah  waktu  yang  diinginkan,  C adalah  kapasitas,  dan 𝜂 adalah  nilai  de- efesiensi.
Sedangkan untuk rumus yang kita gunakan untuk mengetahui tingkat   efesiensi pada panel surya adalah sebagai berikut :
𝜂 = 𝑃 𝑚𝑎𝑥 𝐸 (𝑥,𝑦) × 𝐴 ×  100% (4)

## 2.2 Solar Control Charging (SCC)
Overcharging adalah  suatu  pengisian  arus listrik  kedalam  baterai  secara  berlebihan. Apabila  pengisian  dilakukan  dengan  alat charger  yang    biasa  dikenal  di  pasaran,  maka pengisian  akan  berhenti  sendiri  jika  arus  dari ‘ charging  accu ’  sudah  mencapai  angka  nol (tidak ada arus pengisian lagi, dimana ini berarti baterai  sudah  oenuh.  Pengisian  arus  listrik dengan Fotovoltaik (PV) kedalam baterai tidak sama  dengan  ‘ charging  accu ’,  hal  ini disebabkan  karena  arus  listrik  yang  dihasilkan fotovoltaik  fluktuatif  tergantung  dari  radiasi matahari  dan  pengisian  ini  terus  berlangsung selama ada radiasi matahari, tanpa memperhatikan  kondisi  baterai  apakah  sudah terisi  penuh  atau  belum.  Oleh  karena  itu  perlu alat  untul  menghentikan  pengisian  arus  listrik kedalam  baterai,  jika  baterai  sudah  mencapai kondisi penuh. Alat ini dalam sistem fotovoltaik itu dikenal sebagai Solar Control Charging atau SCC. [4]
JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan) pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062 Michelin dkk

## 2.3 Sensor INA219
Sensor  INA219  merupakan  modul  sensor yang  mampu  mengukur  tegangan,  arus,  dan daya  secara  bersamaan.  Cara  kerja  sensor  ini adalah arus yang dibaca mengalir melalui kabel tembaga  yang  terdapat  didalamnya  yang menghasilkan  medan  magnet  yang  di  tangkap oleh IC medan terintregasi dan diubah menjadi tegangan proporsional.

## 2.4 NodeMCU ESP8266
NodeMCU adalah sebuah board elektronik yang berbasis chip ESP8266 dengan kemampuan menjalankan fungsi
mikrokontroler  dan  juga  koneksi  internet (WiFi). Terdapat  16  pin I/O sehingga  dapat dikembangkan menjadi sebuah aplikasi monitoring  maupun controlling pada  proyek IOT. NodeMCU  ESP8266  dapat  diprogram dengan compiler -nya  Arduino,  menggunakan Arduino  IDE.  Bentuk  fisik  dari  NodeMCU ESP8266,  terdapat port  USB  (mini  USB)
sehingga
akan memudahkan dalam
pemrogramannya.

## 2.5 Relay
Relay  adalah  sakelar  yang  dioperasikan secara  listrik  dan  merupakan  komponen elektromekanikal  yang  terdiri  dari  2  bagian utama  yakni  elektromagnet  dan  mekanikal (seperangkat  Kontak  Saklar/ Switch ).  Relay menggunakan  prinsip  elektromagnetik  untuk menggerakkan  kontak  saklar  sehingga  dengan arus  listrik  yang  kecil  ( low  power )  dapat menghantarkan  listrik  yang  bertegangan  lebih tinggi.[5]

## 2.6 Internet of Things
Menurut IEEE (( Institute of Electrical and Electronics Engineers ) Internet of Things (IoT) di  definisikan  sebagai  sebuah  jaringan  dengan masing-masing  benda  yang  ternanam  dengan sensor  yang  terhubung  kedalam  jaringan internet.  (IEEE  “ Internet  of  Things ”,  2014).
Konsep internet  of  things mencangkup  3 elemen utama yaitu: benda fisik atau nyata yang telah diintegrasikan pada modul sensor, koneksi internet,  dan  pusat  data  pada  server  untuk menyimpan  data  ataupun  informasi  dari aplikasi. Penggunaan benda yang terkoneksi ke internet akan menghimpun data yang kemudian terkumpul menjadi ‘big data’ untuk kemudian diolah, dianalisa baik oleh instansi pemerintah,
perusahaan  terkait,  dan  instansi lain  kemudian di  manfaatkan  bagi  kepentingan  masing- masing.[6]
2.7 Blynk Blynk merupakan platform sistem operasi  iOS  maupun  Android  sebagai kendali pada modul Arduino, Raspberry Pi, ESP8266  dan  perangkat  sejenis  lainnya melalui  internet  [7].  Untuk Blynk sendiri sudah  terdapat  pada google  playstore smartphone dengan ukuran sekitar 34Mb.

## 3. METODE PENELITIAN
Berikut  ini  merupakan  diagram  blok yang digunakan pada penelitian ini.

## 3.1 Diagram Blok Penelitian
Panel Surya Solar Charger Controller Baterai Sensor INA219 NodeMCU ESP8266 Relay 1 Relay 2 Relay 3 Relay 4 Tanpa Resistor 10Ω+12Ω 56Ω+100Ω 330Ω+1500Ω Lampu DC

## Gambar 1. Blok Diagram Penelitian

## 3.2 Perancangan Model Sistem
Mulai NodeMCU Hidup NodeMCU Siap? NodeMCU dihubungkan ke WiFi NodeMCU Terhubung? NodeMCU dikoneksikan ke Blynk A A Nilai Tegangan Nilai Arus NodeMCU mengirim data ke Blynk? Data Terikirim Tampilan nilai tegangan dan arus pada serial monitor Beban Tetap Aktif? Berhenti Tidak Tidak Tidak Ya Ya Ya Ya Tidak
Gambar 2. Flowchart Perangkat Lunak
JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan) pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062 Michelin dkk
Mulai Fotovoltaik Daya mengalir ke SCC Daya tersimpan di Baterai Daya terbaca Sensor INA219 NodeMCU ESP8266 Aktif Daya terbaca NodeMCU? Blynk terkoneksi WiFi A A Blynk menerima data? Daya mengalir ke Relay Relay Aktif Beban menyala? Selesai Beban tidak menyala atau mengganti aliran beban Tidak Tidak Tidak Ya Ya Ya
Gambar 3. Flowchart Perancangan Sistem
Keseluruhan

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Prinsip Kerja
Penelitian  ini  merancang  sebuah  alat  yang berfungsi  sebagai  pengatur  intensitas  cahaya lampu  sebagai  beban  pada  panel  surya  serta dapat digunakan pula untuk memonitoring arus dan tegangan yang mengalir melalui smartphone  berbasis Internet  of    Things sehingga alat dapat disesuaikan oleh pengguna melalui jarak jauh. Komponen yang digunakan pada perancangan ini adalah panel surya untuk menopang daya yang akan dialirkan ke beban, lalu digunakan baterai aki untuk menjadi tempat penyimpanan  daya  yang  berasal  dari  panel surya. Perancangan dan pembuatan sistem alat ini dapat ditampilkan pada gambar 4.
Gambar 4. Sistem Alat Keseluruhan

## 4.2 Desain Sistem
Gambar 5. Wiring Diagram Desain Sistem Alat Keseluruhan

## 4.3 Pengujian Fungsi Modul
Tabel 1. Range waktu pengisian baterai aki dari panel surya berdasarkan teori.
Tegangan (V) Lama Pengisian Kapasitas Baterai Aki T max (jam) T min (jam) 12 1,25 0,35 3,5 AH
Tabel 2. Data Hasil Presentase Pengukuran Sensor INA219.
Berdasarkan hasil pengujian sistem keseluruhan  dilakukan  4  hari  berturut-turut pada  bulan  Desember  di  musim  penghujan,  di dapatkan  data  bahwa  pada  waktu  pengisian daya  baterai  menggunakan  panel  surya  yang dimulai  pukul  10.00  WIB,  dan  rata-rata  daya baterai akan terisi penuh apabila panel dijemur dalam kurun waktu sekitar 15 menit sampai 30
Percobaa n ke- Nilai Sesunggu hnya (A) Nilai Pengukuran (A) Keberhasila n (%) Kesalaha n (%) 1 0,385 0,385 100 0 2 0,126 0,126 100 0 3 0,014 0,014 100 0 4 0,639 0,650 98,90 1,10 5 0,712 0,710 99,80 0,20 6 0,154 0,151 99,70 0,30 7 0,265 0,260 99,50 0,50 8 0,498 0,497 99,90 0,10 9 0,145 0,143 99,80 0,20 10 0,369 0,365 99,90 0,10 Rata-rata 99,75 0,25
JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan) pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062 Michelin dkk
menit  dalam  kondisi  panas  terik.  Namun apabila  kondisi  mendung  atau  berawan,  panel akan menyerap  daya dengan  nilai  yang  sangat kecil  sehingga  menyebabkan  waktu  yang dibutuhkan  untuk  pengisian  baterai  menjadi lebih lama atau bahkan baterai tidak terisi penuh yang  akan  memakan  waktu  sampai  dengan  1 jam.  Hal  ini  dikarenakan  aki  baterai  yang tergolong kecil dan panel surya yang terbilang memiliki cukup besar energi.
Tabel 3. Data hasil pengujian koneksi antara NodeMCU ESP2866 dengan Wi-Fi.
No. Percobaan ke- Delay (s) Keterangan 1. 1 12.8 Terkoneksi 2. 2 15.3 Terkoneksi 3. 3 17.5 Terkoneksi 4. 4 10.8 Terkoneksi 5. 5 19.2 Terkoneksi 6. 6 13.4 Terkoneksi 7. 7 15.2 Terkoneksi 8. 8 13.9 Terkoneksi 9. 9 11.7 Terkoneksi 10. 10 12.4 Terkoneksi 11. 11 12.5 Terkoneksi 12. 12 13.3 Terkoneksi 13. 13 14.1 Terkoneksi 14. 14 12.8 Terkoneksi 15. 15 15.2 Terkoneksi Berdasarkan hasil pengujian sistem
keseluruhan  dilakukan  4  hari  berturut-turut pada  bulan  Desember  di  musim  penghujan,  di dapatkan  data  bahwa  pada  waktu  pengisian daya  baterai  menggunakan  panel  surya  yang dimulai  pukul  10.00  WIB,  dan  rata-rata  daya baterai akan terisi penuh apabila panel dijemur dalam kurun waktu sekitar 15 menit sampai 30 menit  dalam  kondisi  panas  terik.  Namun apabila  kondisi  mendung  atau  berawan,  panel akan menyerap  daya dengan  nilai  yang  sangat kecil  sehingga  menyebabkan  waktu  yang dibutuhkan  untuk  pengisian  baterai  menjadi lebih lama atau bahkan baterai tidak terisi penuh yang  akan  memakan  waktu  sampai  dengan  1 jam.  Hal  ini  dikarenakan  aki  baterai  yang tergolong kecil dan panel surya yang terbilang memiliki cukup besar energi.
Tabel 4. Data hasil persentase pengukuran lumens lampu pada Percobaan 1.
Daya  pada  aki  baterai  akan  berangsur berkurang  dikarenakan  beban  menyerap  arus dan  tegangan  untuk  beban  terus-menerus. Tingkat  kondisi  kecerahan  lampu  mengalami hal  yang  sama,  namun  dalam  beberapa  waktu akan tetap bernilai sama sebelum tegangan dan arus berkurang secara drastis. Ini membuktikan bahwa intensitas cahaya juga akan memancarkan nilai lumens yang kian menurun disebabkan berkurangnya tegangan.
Gambar 6. Data hasil pengukuran lumens lampu pada Percobaan 1.
Pada  penelitian  ini  juga  pengguna  dapat memilih  aliran  arus  dan  tegangan  ke  beban melalui  smartphone  yang  sudah  terkoneksi. Apabila NodeMCU ESP8266 sudah terhubung dengan sinyal WiFi yang ada pada smartphone
0 50 100 150 200 11.8 11.7 11.6 11.5 11.4 11.2 11.1 11 10.9 10.8 Data Hasil Pengukuran Lumens Lampu pada Percobaan 1 Lampu 1 Lampu 2 Teganga L Tegangan (V)
Lampu pada - Relay 1 (lm) Relay 2 (lm) Relay 3 (lm) Relay 4 (lm) 11,8 180,2 160,2 147,8 20,4 11,7 179,6 159,5 147,5 20,2 11,6 179,1 159,0 146,1 19,0 11,5 178,6 158,7 145,7 19,9 11,4 178,0 158,4 145,4 19,8 11,2 177,5 158,0 144,9 19,6 11,1 176,9 157,8 144,5 19,5 11,0 176,4 157,5 144,0 19,3 10,9 175,7 157,1 143,7 19,1 10,8 175,1 156,7 143,5 18,9 Rata-rata (lux) 177,7 158,2 145,3 18,5 Kondisi Lampu Terang Cukup Terang Sedikit Redup Redup
JITET (Jurnal Informatika dan Teknik Elektro Terapan) pISSN: 2303-0577   eISSN: 2830-7062 Michelin dkk
maka data akan dikirimkan langsung ke Blynk. Data  akan  terbaca  dan  diolah  melalui  sensor INA219 yang sudah terkoneksi  sehingga dapat dimunculkan melalui tampilan layar smartphone seperti Gambar 7.
Gambar 7. Tampilan layar Blynk.

## 5. KESIMPULAN
a. Terealisasi sistem kontrol dalam mengatur dan  monitoring  tegangan  dan  arus  beban menggunakan NodeMCU ESP8266
berbasis Internet of Things dengan platform Blynk .
b. Pada penelitian ini didapatkan bahwa pada panel  surya  dengan  tipe  monocrystalline dengan  daya  50WP  hanya  memiliki  nilai de-efisiensi  sebesar  0,138%  yang  berarti bahwa  panel  tersebut  dapat  mengisi  daya lebih cepat dengan sedikit daya lost . c. Tingkat pengisian/charge pada aki
menggunakan SCC (Solar Charger Controller)  sesuai  arus  pengisian  pada panel  surya  sebesar  2,78  A  hingga  10  A selama  21  menit  hingga  1  jam  35  menit dipengaruhi kondisi dan situasi cuaca.
d. Pengaruh resistor hanya merubah intensitas cahaya pada lampu tanpa mengurangi atau menghemat penggunaan daya dalam arti bahwa daya keluar bernilai sama.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] H. Suryawinata, D. Purwanti and S. Sunardiyo,
"Sistem Monitoring pada Panel Surya Menggunakan  Data  Logger  Berbasis  ATmega 328  dan  Real  Time  Clock  DS1307,"  Jurnal Teknik Elektro, vol. Vol. 9, Juni 2017.
[2]W.  D.  Sinaga  and  Y.  Prabowo,  "Monitoring Tegangan  dan  Arus  yang  DIhasilkan  oleh  Sel Surya Berbasis Web Secara Online," SKANIKA, vol. Vol. 1 No. 3, Juli 2018.
[3] K.  H.  Khwe,  "Pengaruh  Temperatur  Terhadap Kapasitas  Daya  Panel  Surya  (Studi  Kasus: Pontianak)," Jurnal ELKHA, vol. 5 no 2, 2013.
[4] M.  Kamil,  "Pengaruh  Temperatur  Baterai  Pada Solar  Charger  Controller  (SCC)  Pada  PLTS," Desember 2016.
[5]  M.  Saleh  and  M.  Haryanti,  "RANCANG BANGUN  SISTEM  KEAMANAN  RUMAH MENGGUNAKAN RELAY," Jurnal Teknologi Elektro, Vols. Vol. 8, No. 3, September 2017.
[6] D. Setiadi and M. N. A. Muhaemin, "Penerapan Internet of Things (IoT) pada Sistem Monitoring Irigasi  (Smart  Irigati),"  Jurnal  Infotronik,  Vols. Vol. 3, No. 2, Desember 2018.
[7]  A.  L.  Bustamante,  M.  A.  Patricio  and  J.  M. Molina,  Artists,  Blynk:  An  Open  Source
Platform for Deploying Data Fusion
Applications  in  IoT  Environments.  [Art].
Universidad Carlos III de Madrid, 2019.