Rancang Bangun Kontrol Penerangan Jalan Umum Tenaga Surya yang Dilengkapi Informasi Kondisi Lampu dengan Bantuan Internet of Things

(1)

JURIKOM (Jurnal Riset Komputer), Vol. 9 No. 2, April 2022 e-ISSN 2715-7393 (Media Online), p-ISSN 2407-389X (Media Cetak) DOI 10.30865/jurikom.v9i2.3923 Hal 244−250 http://ejurnal.stmik-budidarma.ac.id/index.php/jurikom

Rancang Bangun Kontrol Penerangan Jalan Umum Tenaga Surya yang Dilengkapi Informasi Kondisi Lampu dengan Bantuan

Internet of Things

Emon Rivai Arganata¹, Wahyu Setyo Pambudi^2,*, Titiek Suheta²

Fakultas Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, Jurusan T.Elektro, Institut Teknologi Adhi Tama, Surabaya, Indonesia Email: ¹emonrivaiarganata1@gmail.com,^2,*wahyusp@itats.ac.id

Email Penulis Korespondensi: wahyusp@itats.ac.id Submitted 16-03-2022; Accepted 13-04-2022; Published 29-04-2022

Abstrak

Kebutuhan energi listrik sekarang sangatlah besar pada akhir tahun 2018 pembangkit listrik di Indonesia mencapai 64.924,80 MW yang terdiri dari pembangkit PLN sebesar 40.814,92 MW dan yang tidak berasal dari PLN sebesar 24.109,89 MW. Di bandingkan dengan tahun 2017 sebesar 62.202,94 MW.Maka dari itu kita membutuhkan energi alternatif terbarukan seperti energi panas matahari.

Pemerintah terus berupaya mengejar target energi baru terbarukan (EBT) 23% hingga tahun 2025. Hal itu di wujudkan dengan menggalakkan program PJU di seluruh desa Indonesia.Penelitian ini berisi tentang konsep perancangan, objek penelitian, metode pengumpulan data, metode perancangan dan jadwal penelitian yang akan dilakukan dalam penelitian ini. Dalam bab ini juga dibuat kerangka flowchat alur penelitian untuk acuan dalam melakukan penelitian. Dari pengujian alat yang dilakukan maka dihasilkan konsumsi daya yang dapat diketahui dengan menghitung watt yang dipakai untuk menyalakan beban lampu,serta membandingkan watt pengujian pertama dan pengujian kedua. Metode fuzzy logic dapat berfungsi dengan baik pada saat digunakan untuk mencari nilai optimal pada rancang bangun kontrol penerangan jalan umum tenaga surya yang dilengkapi informasi kondisi lampu dengan bantuan Internet Of Things. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, kendali fuzzy dapat memberikan penghematan penggunaan daya lampu sebesar 3.500 watt setiap harinya.

Kata Kunci: Fuzzy Logic; Energi Baru Terbarukan (EBT); Mikrokontroler; ESP32 Abstract

The need for electrical energy is now huge. At the end of 2018, power plants in Indonesia reached 64,924.80 MW consisting of 40,814.92 MW PLN power plants and 24,109.89 MW, not coming from PLN. Compared to 2017, which was 62,202.94 MW. Therefore, we need renewable alternative energy such as solar thermal energy. The government continues to pursue 23% renewable energy (EBT) until 2025. This is realised by promoting the PJU program in all villages in Indonesia. This research contains design concepts, research objects, data collection methods, design methods and research schedules. Will be carried out in this study. In this chapter, a flowchart framework for research flow is also made for reference in conducting research. From the testing of the tools carried out, the resulting power consumption can be known by calculating the watts used to turn on the lamp load and comparing the watts of the first test and the second test. The fuzzy logic method can function properly when used to find the optimal value in the control design for solar street lighting, which is equipped with information on the condition of the lights with the help of the Internet of Things.

Keywords: Fuzzy Logic; Energi Baru Terbarukan (EBT); Mikrokontroler; ESP32

1. PENDAHULUAN

Kebutuhan energi listrik sekarang sangat besar, pada akhir tahun 2018 pembangkit listrik di Indonesia mencapai 64.924,80 MW yang terdiri dari pembangkit PLN sebesar 40.814,92 MW dan yang tidak berasal dari PLN sebesar 24.109,89 MW. Kebutuhan energi ini meningkat 2.722 MW dari tahun 2017, hal ini menjadi alasan diperlukan energi alternatif seperti energi panas matahari [1]. Pemerintah terus berupaya mengejar target energi baru terbarukan (EBT) 23%

hingga tahun 2025. Salah satu yang memerlukan energi listrik yang dan terus bertambahn adalah adanya program PJU di seluruh desa Indonesia [2].

Terkait dengan sistem penerangan jalan umum (PJU) yang di lakukan pada penelitian sebelumnya. Sumber PJU berbasis sel surya sebagai energi alternatif dengan menggunakan sistem kontrol menggunakan Arduino. Penelitian ini bertujuan mendesain PJU berbasis solar panel sebagai energi baru terbarukan yang hemat dan murah. Untuk cara kerja (PJU) ini dikendalikan oleh sebuah Arduino sebagai mikrokontrollernya, serta menggunakan solar panel sebagai sumber tegangan dan sensor cahaya. Sistem ini dilengkapi dengan sensor cahaya untuk membaca intensitas cahaya matahari, sehingga bisa otomatis dimatikan saat siang dan dinyalakan waktu malam serta dapat dikontrol dengan Gadget Android melalui modul bluetooth HC-05 [3]. Pengaturan lampu bisa dikontrol intensitasnya menggunakan sensor cahaya menggunakan metode Fuzzy yang ditanamkan pada Arduino. Pengaturan intensitas cahaya lampu berdasarkan masukan dari sensor cahaya dapat mengurangi pemakaian daya sehingga konsumsi daya dapat ditekan. Sistem kerja pada alat ini menggunakan hasil dari pengembangan logika boolean atau yang di kenal dengan metode fuzzy. Jika fuzzy memberikan kondisi yang didasarkan dari nilai keanggotaan maka alat akan tidak hanya mengenali kondisi benar (1) dan salah (0), misalkan pencahayaan dalam kondisi gelap,redup,atau terang. [4]. Sistem kendali PJU secara terpusat dapat dilengkapi dengan pemantauan kerusakan jarak jauh dan optimalisasi jam pemakaian secara real time. Sistem kerja alat ini

(2)

JURIKOM (Jurnal Riset Komputer), Vol. 9 No. 2, April 2022 e-ISSN 2715-7393 (Media Online), p-ISSN 2407-389X (Media Cetak) DOI 10.30865/jurikom.v9i2.3923 Hal 244−250 http://ejurnal.stmik-budidarma.ac.id/index.php/jurikom Berdasarkan alasan ini maka penelitian ini mengembangakan kontrol itensitas cahaya lampu PJU menggunakan metode Fuzzy dan monitoring kondisi lampu dengan Internet Of Things (IoT). Kendali fuzzy digunakan pada penelitian ini untuk melakukan penghematan penggunaan energi pada PJU.

2. METODOLOGI PENELITIAN

2.1 Perancangan Mekanik

Pertama Pada proses ini akan dijelaskan bagaimana akan melakukan perancangan sistem mekanik miniatur PJIU dengan ukuran sebagai pada gambar 1. Untuk perancangan mekanik tinggi penyangga solar panel dan PJU yaitu 1 meter dan lebar 1 meter untuk menjadi penopang solar panel dan menjadi penyangga tiang lampu PJU.

Gambar 1. Perancangan tiang lampu Spesifikasi Rangka :

a. Tinggi 100cm ( bahan beesi siku )

b. Lebar dan panjang 100cm ( bahan besi siku) 2.2 Perancangan Hardware

Pada proses perancangan hardware kita membuat prototype penerangan jalan umum dengan desain tiang lampu lengan tunggal, desain integrasi perancangan hardware seperti yang ditunjukkan pada gambar 2. Prototype penerangan jalan umum ini di desain agar mengetahui kerusakan lampu dengan mengecek apakah pembacaan arus masih terbaca dengan baik.

Gambar 2. Desain integrasi perancangan hardware 2.3 Perancangan software

Pada proses perancangan software ini memakai aplikasi blynk dengan tampilan konfigurasi sebagai seperti pada gambar 3(a) dan gambar 3(b) merupakan realisasi tampilan sedangkan alur program pada sistem ini seperti dijelaskan pada gambar 4.

(3)

(a) (b)

Gambar 3. (a) Perancangan tampilan software (b) Realisasi tampila software Penjelasan perancangan software,di dalam aplikasi Blynk terdapat fitur fitur di antaranya

a. Charging status : Charging status merupakan fitur yang peneliti rancang untuk monitoring apakah baterai pju tercharger pada waktu panel surya menerima sinar matahari

b. Lampu status : Lampu ststus merupakan fitur monitoring apakah lampu redup terang atau mati c. Intensitas Lampu : Intensitas lampu merupakan fitur monitoring angka intensitas lampunya d. Amper : Fitur amper fitur untuk monitoring arus dalam satuan ampere.

Gambar 4. Flowchart sistem.

Sistem kerja rangkaian ini yaitu Panel Surya mengkonversi cahaya sinar matahari menjadi listrik dan masuk ke solar charger untuk mengatur arus searah yang diisi ke baterai dan dari baterai diterukan ke lampu PJU lampu pju di

(4)

JURIKOM (Jurnal Riset Komputer), Vol. 9 No. 2, April 2022 e-ISSN 2715-7393 (Media Online), p-ISSN 2407-389X (Media Cetak) DOI 10.30865/jurikom.v9i2.3923 Hal 244−250 http://ejurnal.stmik-budidarma.ac.id/index.php/jurikom Sensor arus digunakan untuk memonitoring mati dan menyalanya penerangan jalan umum (PJU).Sensor LDR di gunakan untuk memberikan informasi ke mikrokontroller apakah matahari cerah dan tidak. ESP32 adalah modul mikrokontroller yang digunakan untuk mengirim dan menerima data dari database dan mengirim informasi ke smartphone Dalam perancangan menggunakan fuzzy logic dengan data input atau Crisp input, berapa nilai intensitas cahaya yang tertangkap sensor LDR, kemudian keluaran sensor yang berbentuk tegangan kemudian dikonversi oleh ADC konverter yang ada dalam modul ESP32 menjadi sinyal digital 10 bit (0-4095). Nilai input tersebut akan difuzzifikasi dengan nilai mati, redup, terang dengan fungsi keanggotaan trapesium sehingga menjadi himpunan fuzzy.

Sebagai rujukan merancang program dilakukan dilakukan pengambilan data intesitas cahaya input dengan cara pengukuran menggunakan alat avometer merk Dekko. Selanjutnya dilakukan simulasi dimmer dari redup sampai dengan terang guna utuk mengambil data intensitas cahaya.

Dengan menggunakan fungsi keanggotaan trapesium dengan 3 variabel linguistik: mati, redup dan terang, fungsi keanggotaan seperti pada tabel 1 dibawah ini.

Tabel 1. Fungsi keanggotaan trapesium

1 Mati 0 sampai 150

2 Redup 75 - 100

3 Terang 150 – 250

Dengan menggunakan fungsi keanggotaan trapesium dengan tiga nilai linguistik; PWM Lambat ,PWM Sedang, dan PWM Cepat merupakan salah satu cara untuk menentukan aturan fuzzy, sehingga range pwm alat dari 0-250. Fungsi keanggotaan output pada system Fuzzy seperti yang ditunjukkan pada gambar 5, untuk keanggotaan input pada gambar 6, sedangkan tabel inferensi aturan Fuzzy yang digunakan seperti pada tabel 2.

Gambar 5. Fungsi keanggotaan output Tabel 2. Inferensi aturan yang digunakan

Mati Redup Terang

PWM Lambat PWM Lambat

PWM Sedang PWM Sedang

PWM Cepat PWM Cepat

Gambar 6. Fungsi keanggotaan input

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada pengujian ini dilakukan untuk mendapatkan hasil perbandingan dari alat dengan sistem kontrol logika fuzzy dengan tanpa sistem kontrol logika fuzzylalu menganalisanya. Berikut hasil dan analisanya. Dari hasil pengujian alat dengan sistem kontrol fuzzy dengan tanpa sistem kontrol fuzzy, didapat hasil dalam bentuk grafik seperti pada gambar 7.

(5)

Gambar 7. Hasil Grafik Data Ampere

Pada gambar 7 diatas nilai arus pada jam 07.00 sampai jam 17.00 diangka 0 menunjukkan bahwa PJU mati. Pada diatas pukul 17.00 menunjukkannilai arus bergerak naik sampai pukul 05.30 dan nilai arus amper bergerak turun kembali.

Gambar 8. Hasil grafik data tegangan

Pada gambar 8 diatas nilai tegangan pada jam 07.00 sampai jam 17.00 tegangan memiliki nilai 0 hal ini menunjukkan bahwa PJU dalam kondisi mati. Pada diatas pukul 17.00 menunjukkan tegangan bergerak naik sampai diatas pukul 05.30 nilai arus bergerak turun kembali.

Gambar 9. Hasil grafik daya lampu

Pada gambar 9 diatas nilai daya lampu pada jam 07.00 sampai jam 17.00 diangka 0 menunjukkan bahwa PJU dalam kondisi mati. Pada diatas pukul 17.00 menunjukkan daya lampu bergerak naik sampai diatas pukul 05.30 dan nilai daya bergerak turun kembali.

0 0,5 1

07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 01:30 02:30 03:30 04:30 05:30 06:30

Grafik Arus (A)

Sensor Amper Meter

0 10 20

07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 01:30 02:30 03:30 04:30 05:30 06:30

Tegangan (V)

Voltase

0 20

07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 01:30 02:30 03:30 04:30 05:30 06:30

Grafik Daya Lampu (Watt)

Pengujian pertama

0 0,5 1

07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 01:30 02:30 03:30 04:30 05:30 06:30

Perbandingan Sensor Arus dengan

Amperemeter

(6)

Pada gambar 10 diatas nilai arus pada jam 07.00 sampai jam 17.00 diangka 0 menunjukkan bahwa PJU dalam kondisi mati. Pada diatas pukul 17.00 menunjukkan nilai arus bergerak naik sampai diatas pukul 05.30, nilai arus bergerak turun kembali. Nilai fluktuasi arus ini berbeda jika dibandingkan dengan nilai arus yang tidak memakai kontrol Fuzzy.

Gambar 11. Fluktuasi tegangan

Pada gambar 11 diatas nilai tegangan pada saat jam 07.00 sampai jam 17.00 diangka 0 menunjukkan bahwa PJU dalam kondisi mati. Pada diatas pukul 17.00 menunjukkan tegangan bergerak naik sampai diatas pukul 05.30, nilai tegangan bergerak turun kembali, dimana nilai ini berbeda jika dibandingkan dengan nilai tegangan yang tidak memakai fuzzy logic.

Gambar 12. Hasil daya dalam watt

Pada gambar 12 diatas nilai watt pada jam 07.00 sampai jam 17.00 diangka 0 menunjukkan bahwa PJU dalam kodisi mati. Pada diatas pukul 17.00 menunjukkan nilai daya bergerak naik sampai diatas pukul 05.30, nilai arus bergerak turun kembali, dimana nilai ini berbeda jika dibandingkan dengan nilai data arus yang tidak memakai kendali fuzzy.

Dari pengujian alat yang dilakukan maka dihasilkan konsumsi daya yang dapat diketahui dengan menghitung dayayang dipakai untuk menyalakan beban lampu,serta membandingkan nilai daya pengujian pertama dan pengujian kedua.

0 5 10 15

07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 01:30 02:30 03:30 04:30 05:30 06:30

Tegangan (V)

Voltase

0 2 4 6 8 10 12

07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 01:30 02:30 03:30 04:30 05:30 06:30

Daya (Watt)

Voltase

0 5 10 15

07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00 01:30 02:30 03:30 04:30 05:30 06:30

Perbandingan Daya Sistem Fuzzy

Watt fuzzy Watt tanpa fuzzy

(7)

Pengujian dengan menggunakan sistem Fuzzy dapat menghemat daya listrik rata-rata daya setiap hari yaitu 43.500 watt setiap hari. Jika tidak menggunakan kontrol lampu tanpa sistem fuzzy , nilai daya yg dikeluarkan 47.000 watt setiap hari jika di hitung selisih nya yaitu 3.500 watt setiap harinya.

4. KESIMPULAN

Berdasarkan pada penelitian yang telah dilakukan uji coba ada beberapa hal yang didapat, dimana metode fuzzy dapat berfungsi dengan baik pada saat digunakan untuk mencari nilai optimal pada kendali PJU tenaga surya. Sistem yang dikembangkan pada penelitian ini dilengkapi informasi kondisi lampu dengan bantuan IoT dimana nilai charging status, status lampu, intensitas lampu dan arus dapat dibaca dengan smartphone. Aplikasi kendali fuzzy dapat menghemat daya listrik dengan rata rata yang menggunakan sistem fuzzy dan tidak yaitu 3.500 watt. Hal ini mengakibatkan konsumsi daya listrik yang digunakan dapat menghemat daya yang di keluarkan baterai setiap harinya.

REFERENCES

[1] Direktorat Jendral Kelistrikan, “STATISTIK KETENAGALISTRIKAN TAHUN 2018,” 2018, pp. 1–118.

[2] Kompas.com, “2025, Pemerintah Masih Targetkan Penggunaan EBT Tumbuh 23 Persen.” [Online]. Available:

https://ekonomi.kompas.com/read/2019/01/10/103800826/2025-pemerintah-masih-targetkan-penggunaan-ebt-tumbuh-23- persen. [Accessed: 24-Oct-2019].

[3] S. R. Hikmawan and E. A. Suprayitno, “Rancang Bangun Lampu Penerangan Jalan Umum (PJU) Menggunakan Solar Panel Berbasis Android,” ELINVO (Jurnal Electron. Informatics, Vocat. Educ., vol. 3, no. May, pp. 9–17, 2018.

[4] G. Turesna, Z. Zulkarnain, and H. Hermawan, “Pengendali Intensitas Lampu Ruangan Berbasis Arduino UNO Menggunakan Metode Fuzzy Logic,” J. Otomasi Kontrol dan Instrumentasi, vol. 7, no. 2, p. 73, 2017.

[5] P. Angelo, K. Liando, H. Tumaliang, and L. S. Patras, “Sistem Pemantau Dan Pengendali PJU Kota Manado Secara Terpusat Dengan Menggunakan Mikrokontroller,” vol. 08, no. 02, pp. 1–9, 2019.

[6] R. S. Kumar, S. V. Rani, P. Venkatesh, and Z. Bee, “Design and Implementation of an Automatic Solar Panel Based Led Street Lighting System Using Zigbee and Sensors,” vol. 23, no. 4, pp. 573–579, 2015.

[7] Y. Ikhsan, “Rancang bangun sistem pengendali lampu pju berbasis mikrokontroller atmega328 menggunakan metode fuzzy mamdani,” pp. 1–94, 2015.

[8] A. Julisman, I. D. Sara, and R. H. Siregar, “Prototipe Pemanfaatan Panel Surya Sebagai Sumber Energi Pada Sistem Otomasi Stadion Bola,” Karya Ilm. Tek. Elektro, vol. 2, no. 1, pp. 35–42, 2017.

[9] D. F. Sihaloho, “Kendali Kecerahan Lampu Menggunakan Fuzzy Logic Dan Monitoring Berbasis Labview,” 2014.

[10] M. Rifki, “Pengaturan Prototype Lampu Rumah Dengan Solar Cell Berbasis Iot (Internet of Things),” J. Tek. Elektro, vol. 6, no.

3, 2017.