PERANCANGAN SAKLAR OTOMATIS PADA PENYIMPANAN ENERGI LISTRIK BERBASIS ARDUINO

(1)

Volume 3, Nomor 2, Juni 2020 319 ejournal.ymbz.or.id

PERANCANGAN SAKLAR OTOMATIS PADA PENYIMPANAN

ENERGI LISTRIK BERBASIS ARDUINO

Emeraldo1), Hotma Pangaribuan2) 1

Teknik dan Komputer, Universitas Putera Batam,

Jalan R. Soeprapto Muka Kuning, Kibing, Kec. Batu Aji, Kota Batam, Kepulauan Riau email: eluxius.el@gmail.com

2

Teknik dan Komputer, Universitas Putera Batam,

Jalan R. Soeprapto Muka Kuning, Kibing, Kec. Batu Aji, Kota Batam, Kepulauan Riau email: hotmapangaribuan@gmail.com

ABSTRACT

Almost everything in the world uses electricity. Electricity is one of the biggest daily consumption both at home, in the office, at the mall, and everywhere. Many obstacles often arise when electronic operations such as power outages occur, so these obstacles cause obstacles in conducting operations using electronics. This problem has often occurred and is an obstacle in operating electronics on a daily basis. The design of an automatic switch on the storage of electrical energy such as an accumulator or battery becomes a backup of electricity when PLN electricity goes out on an Arduino Uno basis. The author has designed an automatic switch with this design which aims to facilitate the user in continuing electronic operations when the power goes out. By using an automatic switch on Arduino-based electrical energy storage, the obstacles experienced by users will be reduced. and there is no lag in the transfer of mains and accumulators. testing using adapters that are connected to an electric current and connected to a voltage sensor that will transmit the signal to the Capacitor, microcontroller and accumulator. The commands sent to the relay will be executed according to the voltage being supplied. Electricity transfer is relatively stable and there is no jump in displacement. The results of tests conducted by the author are effective and efficient. The conclusion in this study is that a tool designed for current transfer can be used to continue operations without a pause.

Keywords: Relay; Arduino Uno, Accumulator, Adapters, Capacitor. ABSTRAK

Hampir Semua di dunia ini menggunakan listrik. Listrik menjadi salah satu konsumsi terbesar setiap harinya baik di rumah, di kantor, di mall, dan dimana saja Banyak kendala yang sering muncul yang ditemui saat pengoperasian elektronik seperti listrik padam, sehingga kendala tersebut menyebabkan hambatan dalam melakukan pengoperasian menggunakan elektronik. Permasalahan ini sudah sering terjadi dan menjadi penghambat dalam mengoperasikan elektronik dalam keseharian. Perancangan saklar otomatis pada penyimpanan energi listrik seperti akumulator atau baterai menjadi cadangan listrik ketika listrik PLN padam dengan basis Arduino Uno. Penulis telah merancangan saklar otomatis dengan Perancangan ini yang bertujuan untuk mempermudah pengguna dalam melanjutkan pengoperasian elektronik saat listrik padam. Dengan menggunakan saklar otomatis pada penyimpanan energi listrik berbasis Arduino, maka hambatan yang dialami pengguna akan berkurang. dan tidak ada jeda dalam perpindahan arus listrik utama dan akumulator. pengujian dengan menggunakan Adapter yang dihubungkan dengan arus listrik dan disambungkan menuju sensor tegangan yang akan mentransmisikan sinyal menuju Kapasitor, mikrokontroller dan akumulator. Perintah yang dikirim menuju relay akan dieksekusikan sesuai dengan tegangan yang dialirkan. Perpindahan listrik tergolong stabil dan tidak ada loncatan pada perpindahan. Hasil pengujian yang dilakukan penulis sudah efektif dan efisien. Kesimpulan dalam penelitian ini adalah alat yang dirancang untuk perpindahan arus dapat digunakan untuk melanjutkan pengoperasian tanpa jeda.

(2)

PENDAHULUAN

Hampir Semua di dunia ini menggunakan listrik. Listrik menjadi salah satu konsumsi terbesar setiap harinya baik di rumah, di kantor, di mall, dan dimana saja. Michael Faraday adalah seorang ilmuan pertama yang menemukan listrik. Beliau mempelajari ilmu elektromagnetik dan elektrokimia. Penemuan listrik ini kemudian disebarluaskan hingga membentuk ilmu baru hingga menjadi benda yang dikonsumsi setiap harinya.

Banyak kendala yang sering muncul yang ditemui saat pengoperasian elektronik seperti listrik padam, sehingga kendala tersebut menyebabkan hambatan dalam melakukan pengoperasian menggunakan elektronik. Contohnya seperti listrik padam saat dalam pengoperasian elektronik dalam melakukan pekerjaan. Kendala ini sering terjadi jika PLN sedang terjadi perbaikan, listrik Transformator komplek rumah rusak, maupun pemadaman bergilir. “ Jika daya utama (PLN) terjadi masalah (Padam) maka dengan otomatis dari cadangan Daya akan memberikan daya untuk beban.“ (Alfith, 2017).

Teknologi di dunia ini sudah berkembang pesat. Arduino adalah salah bentuk perkembangan dunia IT dan sudah banyak digunakan sebagai mikrokontroller elektronik. “Teknologi Smart Home adalah teknologi yang sangat terkenal dan populer saat ini yang memberi kenyamanan, keselamatan, penghematan, hingga keamanaan untuk penggunanya.” (Hendrawati & Lesmana, 2017).

“Smart Home adalah sebuah sistem yang diciptakan untuk mempermudah segala macam kinerja dan proses didalam rumah.” (Girsang & Ritonga, 2019). “Konsep Smart Home adalah sebuah perancangan sistem yang ditujukan kepada pengguna dengan agar tetap nyaman tinggal dirumah.” (Muslihudin et al., 2018).

“Sebuah bangunan yang dilengkapi sistem yang bersifat elektronik memungkinkan penggunanya dapat mengendalikan barang atau perangkat elektronik merupakan definisi dari SmartHome” (Afilusuf et al., 2016).

Saklar otomatis merupakan salah satu media rancang bangun untuk membantu pengguna dalam pengoperasian dan pengontrolan listrik. Saklar tersebut akan bekerja jika terjadi pemadaman listrik dan arus listrik akan dipindahkan menjadi baterai atau akumulator. Sehingga pemandaman listrik tidak lagi menjadi kendala untuk pengoperasian elektronik yang membuat pengguna kewalahan.

TINJAUAN PUSTAKA Teori Umum

Ilmu elektronika adalah salah satu cabang ilmu teknik dan sains yang mempelajari tentang arus listrik, tegangan, daya. Ilmu elektronik sudah dipelajari saat masa Sekolah Menengah Atas yang menjadi bagian dari mata pelajaran fisika, dan ilmu elektronik semakin berkembang hingga dapat digunakan untuk keperluan sehari-hari.

Teori Arduino

Arduino merupakan salah satu bentuk dari perkembangan teknologi di era modern ini. Arduino merupakan Single circuit board open source yang dirancang untuk memudahkan dalam pengoperasian elektronik. Arduino dibagi menjadi beberapa jenis bagian tergantung pemakaiannya seperti Arduino Uno, Arduino Nano, Arduino Mega dan lain – lain. Dalam penelitian menggunakan Arduino Uno. Arduino Uno juga memiliki versi

(3)

yaitu R3 (Revision 3) yang merupakan versi paling terakhir yang disempurnakan dari versi lainnya.

Arduino Uno

Arduino Uno merupakan papan circuit Open Source berbasis mikrokontroler ATMega328 yang memiliki fungsi IOREF yang berfungsi untuk melindungi kelebihan tegangan pada papan circuit. “Arduino tergolong open source karena merupakan bagian platform dari physical computing.” (Khalifah Tsauqi et al., 2016).

“Arduino Uno Rev-3 device as the microcontroller is used as the main board in the systematic automate power factor controller. Simulation result will be analyzed to saw the effect of controlling and correcting activity.” (Ishak et al., 2015).

“Arduino merupakan hardware sekaligus software yang sering dimanfaatkan sebagai perancangan prototipe dalam suatu rangkaian berbasis mikrokontroler.” (Asmaleni et al., 2020).

Charger Akumulator

Charger Akumulator atau yang sering disebut dengan charger aki pada perancangan

alat bertujuan sebagai penghantar listrik utama, pengkonversian listrik AC ke DC yang dilengkapi Transformator dan Dioda, dan juga sebagai alat pengisian daya pada akumulator. Charger Akumulator ini dilengkap dengan 2 indikator lampu LED yang berwarna merah dan hijau. Tujuan 2 indikator lampu tersebut memiliki arti yang berbeda yaitu Merah yang berarti tidak terdetektsi arus atau tegangan atau tidak adanya akumulator yang aktif, dan hijau yang berarti terdeteksinya tegangan dan arus pada kabel charger atau sedang dalam pengisian daya jika lampu indikator hijau berkedip tersebut.

Sensor Tegangan

Sensor tegangan pada perancangan ini bertujuan sebagai mendeteksi dan mengukur tegangan masuk menuju modul. Modul bekerja menggunakan prinsip pembagian resistor tegangan sebagaimana tegangan input yang melalui modul yang dibaca pada output akan dibagi menjadi 5 tegangan input. Contoh : jika tegangan yang ini dideteksikan sebesar 20V arus DC, maka outputnya adalah 4VDC.

Kapasitor (Elco)

Elco atau yang biasanya disebut Kapasitor adalah sebuah komponen Elektronika

yang bermanfaat sebagai daya cadangan yang bersifat sementara didalam medan listrik. Penyimpanan Kapasitor ini dengan cara mengumpulkan listrik yang tidak seimbang (AC) internal dari muatan. Muatan Kapasitor atau Kapasitansi memiliki beberapa satuan yang ada dilabelkan pada badan kapasitor. Pada umumnya kapasitor dilabel dengan satuan Microfarad (µF) tetapi bukan hanya itu saja, Kapasitor juga memiliki satuan lainnya seperti Pikofarad (ρF) dan Nanofarad (nF). Kapasitor atau kondensator identik dengan 2 kaki dan 2 kutub yaitu Kutub Positif dan Kutub Negatif serta terdapat cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung. Peneliti menggunakan kapasitor atau kondensator dengan ukuran 4700µF dengan maksimal tegangan yang dapat di terima sebesar 50V.

Relay

Relay merupakan saklar atau switch yang pengoperasian mengunakan listrik dan juga merupakan komponen elektromekanikal dengan menggunakan prinsip elekmagnetik untuk mengerakan kontak pada saklar. Relay dapat menggerakan saklar kontak dengan arus lemah

(4)

(Low Power Voltage) untuk menghantarkan arus listrik yang lebih tinggi. Relay terdiri dari 2 bagian utama yaitu Coil Elektromagnet dan Mekanikal (seperti saklar atau switch). “Relai merupakan komponen Elektronika yang bekerja berdasarkan induksi elektromagnetis.”(Hendrawati & Lesmana, 2017). “Relay merupakan komponen listrik yang berfungsi untuk menjalankan logika switching.”(Pakpahan et al., 2017). “Relay Mekanik memiliki kemiripan dengan Solid State Relay yang mampu menyalurkan listrik AC dan DC.” (Rahman et al., 2016).” Sebagai electronic switch yang dapat digunakan untuk mengendalikan ON/OFF peralatan listrik berdaya besar.” (Sutono, 2015).

XL4005 Converter

Step Down DC merupakan circuit board loadout utama pada proyek perancanan ini. Circuit ini bertujuan sebagai transformator yang mengubah tegangan 12Volt menjadi 5Volt dengan arus yang sama yang terdapat pada penghantar arus utama. Step Down DC dapat digunakan juga sebagai adapter untuk loadout dengan tegangan yang sama yaitu 5Volt. Arduino IDE (Software)

Arduino IDE adalah software yang dipakai hampir semua pengguna untuk merancang proyek mikrokontroller. Aplikasi yang User Friendly dapat dengan mudahnya dieksekusi. Arduino IDE adalah tempat media transmisi, pengiriman sinyal dan perintah yang akan dieksekusi oleh mikrokontroller sesuai dengan coding yang diperintahkan oleh users.

Akumulator

Akumulator atau Accumulator atau Aki meruapakan salah satu sumber tenaga cadangan pada proyek rancangan ini. Aki atau akumulator yang berisikan cairan Kimia bersenyawa H2SO4 yang dapat berfungsi sebagai penyimpanan energi listrik yang disekat oleh plat elektroda.

METODE PENELITIAN

Dalam perancangan saklar otomatis pada penyimpanan energi listrik berbasis Arduino yang berfungsi untuk memudahkan dan mengurangi timbulnya hambatan pada penggunaan elektronik jika terjadi pemadaman yang tidak diduga ataupun pemadaman listrik secara bergilir. Perancangan ini sebagian besar menggunakan sensor. Tujuan sensor ini adalah bertujuan untuk mentransmisikan data yang akan di kirim ke mikrokontroller yang akan dieksekusikan sesuai perintah yang diterapkan pada mikrokontroller tersebut berupa tegangan dan arus yang sudah dikomversikan menjadi data. Selanjutnya akan diteruskan kepada relay yang menjadi saklar otomatis di antara mikrokontroller dan saklar untuk mengurangi jeda pada setiap pergantian listrik.

(5)

Gambar 1. Flowchart.

Berikut ini adalah merupakan desain perancangan elektrik jalur dari listrik pasokan utama menuju loadout.

Gambar 2. Skema Perancangan Alat. HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam perancangan elektrik yang terdiri dari komponen – komponen yang dirancang dengan alat dan berikut penjelesannya yakni : Arduino Uno, Relay, Sensor Tegangan, Akumulator, Charger Akumulator, Step Down Converter, dan Kapasitor (Elco).

(6)

Tabel 1. Daftar Fungsi Komponen Alat No Nama

Komponen Elektrik

Fungsi Komponen Elektrik

1 Arduino Uno Arduino Uno dalam perancangan ini menjadi salah satu peran penting sebagai “otak” untuk system kerja alat tersebut.

2 Sensor Tegangan

Sensor Tegangan merupakan circuit board yang bertujuan sebagai sinyal yang dimana sinyal tersebut akan ditransmisikan ke dalam mikrokontroller Arduino dan dideteksi melalui aplikasi Arduino IDE.

3 Relay Relay merupakan circuit board yang bertujuan sebagai switch / saklar elektronik dan sebagai saklar otomatis dalam proyek ini. 4 Akumulator Akumulator atau Accumulator atau Aki meruapakan salah satu

sumber tenaga cadangan pada proyek rancangan ini. 5 Charger

Aki/Adapter

Charger Aki / Adapter menjadi komponen utama arus dan tegangan yang digunakan sebagai pengisian daya energi listrik Ke dalam Akumulator

6 Stepdown

Converter

Circuit ini bertujuan sebagai transformator yang mengubah tegangan 12Volt menjadi 5Volt dengan arus yang sama yang terdapat pada penghantar arus utama.

7 Elco

(Kapasitor)

Berfungsi sebagai penyimpanan cadangan sementara dan titik pengumpulan listrik yang tidak stabil agar tidak terjadi jeda pada saat terjadi pemadaman.

Saklar Otomatis pada penyimpanan Energi Listrik dirancang secara otomatis tanpa tombol ataupun kontak pada pengguna. Saklar otomatis yang dirancang dengan menggunakan relay yang akan ditanam atau diletakan tersembunyi dan tetap dialiri arus listrik agar tidak merusak pemandangan dalam rumah. Akumulator yang dapat diganti dengan mudah suatu saat jika terjadi kebocoran ataupun umur akumulator yang sudah tua. Hasil Pengujian pada alat yang telah diuji sebanyak 3 kali dengan cara pengujian yang sama. Pengujian bermula dengan menghubungkan Charger akumulator yang terhubung dengan sumber listrik dan terhubung dengan akumulator. Alat tersebut akan terotomatisnya menyala dikarenakan adanya daya dari akumulator. Kemudian pengujian dilanjutkan dengan cara mematikan sumber listrik utama untuk mengetahui apakah terdapat jeda arus dan tegangan saat pergantian relay tersebut dan alat sudah sesuai dengan tujuan dan hasil penelitian.

Tabel 2.Hasil Pengujian Alat Pengujian Nama Alat

Yang Diuji Status Alat Keadaan Lapangan Keterangan 1 Relay 1 NO Relay 2 NC On On Listrik Nyala, Pengisian Daya Sesuai 2 Relay 1 NO Relay 2 NC Off Off Listrik Padam, Akumulator Aktif Sesuai 3 Relay 1 NO Relay 2 NC Off On Listrik Nyala, Akumulator Penuh Sesuai

(7)

Tabel 3.Hasil Pengujian Output

SIMPULAN

Dalam hasil perancangan dan pengujian yang telah dilakukan pada saklar otomatis pada peyimpanan energi listri berbasis Arduino, hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa:

1. Alat dapat melakukan perpindah arus tanpa jeda agar tetap menjaga elektronik tetap hidup.

2. Perancangan alat yang akan ditanam didalam rumah atau tersembunyi dan diimplementasikan dekat dengan arus listrik utama dengan arus yang diperkecil menjadi 4 Ampere dengan tegangan 5 volt.

3. Pergantian akumulator yang lebih mudah apabila akumulator yang dapat ditukar suatu saat apabila terjadi kerusakan.

DAFTAR PUSTAKA

Afilusuf, R., Marisa, F., & Wijaya, I. D. (2016). Smarthome Automatic Lighting Berbasis Web. JOINTECS (Journal of Information Technology and Computer Science). https://doi.org/10.31328/jointecs.v1i1.404

Alfith, A. (2017). Optimalsasi ATS (Automatic Transfer Switch) pada Genset (Generator Set)

2800 Watt Berbasis TDR. https://doi.org/10.21063/pimimd4.2017.226-232

Asmaleni, P., Hamdani, D., & Sakti, I. (2020). PENGEMBANGAN SISTEM KONTROL KIPAS ANGIN DAN LAMPU OTOMATIS BERBASIS SAKLAR SUARA

MENGGUNAKAN ARDUINO UNO. Jurnal Kumparan Fisika.

https://doi.org/10.33369/jkf.3.1.59-66

Girsang, Z., & Ritonga, W. (2019). RANCANG BANGUN SISTEM PENGONTROL LAMPU OTOMATIS BERBASIS ARDUINO UNO R3 DAN SMARTPHONE.

EINSTEIN E-JOURNAL. https://doi.org/10.24114/einstein.v7i1.12496

Hendrawati, T. D., & Lesmana, I. (2017). Rancang Bangun Saklar Lampu Otomatis dan Monitoring Suhu Rumah Menggunakan VB. Net dan Arduino. Jurnal Teknologi

Rekayasa, 1(1), 67. https://doi.org/10.31544/jtera.v1.i1.2016.67-72

Ishak, N. H., Zainodin, M. N., Salim, N. A., Twon Tawi, F. M., & Mohd Saod, A. H. (2015). A Design of an Automatic Single Phase Power Factor Controller by Using Arduino Uno

Rev-3. Applied Mechanics and Materials, 785, 419–423.

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.785.419

Khalifah Tsauqi, A., Hadijaya, M., Manuel, I., Miftah Hasan, V., Tsalsabila, A., Chandra, F., Yuliana, T., & Tarigan, P. (2016). SAKLAR OTOMATIS BERBASIS LIGHT DEPENDENT RESISTOR (LDR) PADA MIKROKONTROLER ARDUINO UNO.

Ldr, SNF2016-CIP-19-SNF2016-CIP-24. https://doi.org/10.21009/0305020105

Pengujian Nama Barang Yang Diuji Keterangan 1 Powerbank Bohlam Lampu Kipas Stabil, Tetap Menyala 2 Powerbank Bohlam Lampu Kipas Stabil, Tetap Menyala 3 Powerbank Bohlam Lampu Kipas Stabil, Tetap Menyala

(8)

Muslihudin, M., Renvilia, W., Taufiq, Andoyo, A., & Susanto, F. (2018). Implementasi Aplikasi Rumah Pintar Berbasis Android Dengan Arduino Microcontroller. Jurnal

Keteknikan Dan Sains.

Pakpahan, R., Ramadan, D. N., & Hadiyoso, S. (2017). RANCANG BANGUN DAN IMPLEMENTASI AUTOMATIC TRANSFER SWITCH (ATS) MENGGUNAKAN ARDUINO UNO DAN RELAI. Jurnal Elektro Dan Telekomunikasi Terapan. https://doi.org/10.25124/jett.v3i2.302

Rahman, S., Suryadi, D., Razikin, A., & Islami, J. (2016). Realisasi Saklar Lampu Otomatis.

ELKHA, 8(2). https://doi.org/10.26418/elkha.v8i2.18852

Sutono, S. S. (2015). Perancangan sistem aplikasi otomatisasi lampu penerangan menggunakan sensor gerak dan sensor cahaya berbasis arduino uno (atmega 328).