SKRIPSI

RANCANG BANGUN SISTEM MONITORINGOUTPUT DAN PENCATATAN DATA PADA PANEL

SURYA BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO

PANDE PUTU TEGUH WINATA

JURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN2015

i

SKRIPSI

RANCANG BANGUN SISTEM MONITORINGOUTPUT DAN PENCATATAN DATA PADA PANEL

SURYA BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO

PANDE PUTU TEGUH WINATANIM 1104405011

JURUSAN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN2015

ii

RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING OUTPUT DANPENCATATAN DATA PADA PANEL SURYA BERBASIS

MIKROKONTROLER ARDUINO

Tugas Akhir Ini Diajukan Sebagai Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana S1

(Starata1) Pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana

PANDE PUTU TEGUH WINATA

NIM 1104405011

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA

BUKIT JIMBARAN

2015

iii

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS

Tugas Akhir / Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri,

dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk

telah saya nyatakan dengan benar.

Nama : Pande Putu Teguh Winata

NIM : 1104405011

Tanda Tangan :

Tanggal : .............................

v

KATA PENGANTAR

Om Swastiastu, puja dan puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida

Sang Hyang Widhi Wasa / Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan

rahmat-Nya, sehingga skripsi dengan judul “Rancang Bangun Sistem

Monitoring Output dan Pencatatan Data pada Panel Surya Berbasis

Mikrokontroler Arduino” telah dapat diselesaikan. skripsi ini disusun guna

memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana starata satu

(S1) Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana.

Dalam penyususan skripsi ini, penulis banyak memperoleh petunjuk dan

bimbingan dari berbagai pihak. Oleh sebab itu pada kesempatan ini penulis ingin

menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar - besarnya kepada:

1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT.,Ph.D., selaku Dekan

Fakultas Teknik Universitas Udayana.

2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Udayana.

3. Bapak Dr. Ir. I Ketut Wijaya, M.Erg., selaku Pembimbing Akademik.

4. Bapak Ir. I Wayan Arta Wijaya, MErg.,MT., selaku Dosen Pembimbing I

yang telah memberikan arahan, saran - saran dan semangat dalam penyusunan

skripsi ini.

5. Bapak I Made Suartika, ST., selaku Dosen Pembimbing II yang telah

memberikan arahan, saran - saran dan semangat dalam penyusunan skripsi ini.

6. Kedua orang tua dan keluarga yang telah memberikan doa dan dukungan

secara moril.

7. Teman-teman mahasiswa Teknik Elektro angkatan 2011 yang telah memberi

dukungan dan semangat.

8. Serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu.

Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih banyak ke-

kurangannya. Maka dari pada itu penulis mengharapkan saran dan kritik demi

sempurnanya skripsi ini. Akhir kata penulis memohon maaf yang

vi

sebesar-besarnya apabila ada kesalahan penulisan nama maupun kata-kata

sehingga dapat menyinggung perasaan pembaca.

Bukit Jimbaran, 23 November 2015

Penulis

vii

ABSTRAK

Sistem monitoring output dan pencatatan data pada panel surya adalahsuatu alat yang digunakan untuk memonitoring output dari panel surya, dimanaalat ini dapat menampilkan arus, tegangan dan daya output panel surya pada layarLCD. Dimana alat ini juga menyimpan data output panel surya pada SD Cardsecara otomatis. Dengan adanya alat sistem monitoring output dan pencatatan datapada panel surya diharapkan dapat mempermudah mengetahui kinerja panel suryadan mengurangi pekerjaan manusia dalam memonitoring output dari panel suryadan mencatat data output dari panel surya.

Metode dalam pembuatan sistem ini dibagi menjadi dua bagian yaitupertama perancangan perangkat keras (hardware) yang terdiri dari perancanganperangkat elektronika. Kedua, perancangan perangkat lunak (software)pemrograman sistem monitoring dan pencatatan data menggunakan softwarearduino.

Sistem monitoring dan pencatatan data menggunakan mikrokontrolerArduino Uno sebagai pengontrol utama, sedangkan pembacaan nilai arus dantegangan output panel surya menggunakan sensor arus dan sensor tegangan.Dengan diketahui nilai arus dan tegangan maka data pula diketahui daya outputpanel surya yang merupakan hasil perkalian nilai arus dan tegangan yangdihasilkan. Sistem monitoring output dan pencatatan data pada panel suryaberbasis mikrokontroler Arduino mencatat hasil pengukuran output panel suryasecara otomatis pada SD Card setiap 15 menit, dimana data yang disimpan padaSD Card adalah data tanggal dan waktu, nilai arus, nilai tegangan dan daya yangdihasilkan panel surya kemudian data disimpan dalam bentuk Microsoft Exeldengan format csv (comma separated values).

Kata Kunci : Panel Surya, Arduino Uno, SD Card.

viii

ABSTRACT

System output monitoring and data recording on the solar cell is a toolused to monitor the output of solar cell, which these tools can display current,voltage and power output of solar cell on the LCD screen. Where in the tool alsosave data output of solar cell on SD Card automatically. With this monitoringsystem output and recording data of solar cell expected to ease to know theperformance of solar cell and reduce human work in monitoring the output ofsolar cell and record data output.

The method in the manufacture of the system is divided into two parts: thefirst design of the hardware which consists of designing electronic devices.Second, the design of software programming system of monitoring and recordingdata using arduino software.

Monitoring and data recording system using the Arduino Unomicrocontroller as the main controller and readings the value of current andvoltage output using current sensor and a voltage sensor. With the known currentand voltage values, the data is also known that the power output of solar cell is theresult of multiplying the value of current and voltage generated. System outputmonitoring and recording of data on solar cell also noted the results of themeasurement of output solar cell automatically on the SD card every 15 minutes,wherein the data stored on the SD Card is the date and time, current value, thevalue of the voltage and power generated and data is stored in the form ofMicrosoft Exel with csv format (comma separated values).

Key Words: Solar Cell, Arduino Uno, SD Card.

ix

DAFTAR ISI

JUDUL .................................................................................................................. i

LEMBAR PERSYARATAN GELAR SARJANA................................................ ii

LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ..................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iv

KATA PENGANTAR ........................................................................................... v

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

ABSTRACT ........................................................................................................... viii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xiii

DAFTAR TABEL.................................................................................................. xv

DAFTAR SINGKATAN ........................................................................................ xvi

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ...................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ................................................................................. 2

1.3 Tujuan Penelitian .................................................................................. 2

1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................ 2

1.5 Batasan Masalah.................................................................................... 2

1.6 Sistematika Penulisan ........................................................................... 3

BAB II KAJIAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Mutakhir ................................................................................. 4

2.2 Tinjauan Pustaka.................................................................................... 6

2.2.1 Sensor arus.................................................................................... 6

2.2.2 Sensor tegangan............................................................................ 7

2.2.3 Arduino......................................................................................... 7

2.2.3.1 Bahasa pemograman arduino........................................... 8

A. Struktur Pemograman ................................................. 9

x

B. Function ..................................................................... 10

C. Comment .................................................................... 10

D. Variabel...................................................................... 11

E. Tipe Data.................................................................... 11

F. Operator Aritmatika ................................................... 13

G. Konstanta ................................................................... 14

H. Flow Control.............................................................. 15

I. Digital dan Analog I/O.............................................. 17

J. Time............................................................................ 17

K. Math ........................................................................... 18

L. Serial .......................................................................... 18

2.2.3.2 Arduino Uno ................................................................... 19

A. Catu daya arduino uno ............................................... 20

2.2.4 Data Logger Shield..................................................................... 20

2.2.4.1 SD card slot ................................................................... 21

2.2.4.2 RTC (Real Time Clock).................................................. 21

2.2.5 LCD ............................................................................................ 21

2.2.5.1 Cara kerja LCD.............................................................. 23

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian .......................................................................... 24

3.2 Data................................................................................................................. 24

3.2.1 Sumber data............................................................................................ 24

3.2.2 Teknik pengumpulan data ...................................................................... 24

3.3 Langkah-langkah Penelitian............................................................................ 25

3.4 Perancangan Perangkat ................................................................................... 27

3.4.1 Perangkat keras ...................................................................................... 27

3.4.2 Perangkat lunak...................................................................................... 28

3.5 Metode Perancangan ....................................................................................... 29

3.5.1 Rancangan sistem................................................................................... 29

3.5.1.1 Cara Kerja Sistem ...................................................................... 30

xi

3.5.2 Perancangan blok-blok perangkat keras................................................. 30

3.5.2.1 Rangkaian mikrokontroler arduino ATmega328 ....................... 30

3.5.2.2 Rangkaian Data Logger Shield .................................................. 31

A. SD card slot........................................................................... 32

B. RTC (Real Time Clock) ......................................................... 32

3.5.2.3 Perancangan rangkaian sensor arus............................................ 33

3.5.2.4 Perancangan rangkaian sensor tegangan.................................... 33

3.5.2.5 Perancangan rangkaian LCD 16x2 karakter .............................. 34

3.5.2.6 Perancangan rangkaian keseluruhan sistem............................... 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Sistem Monitoring Output dan Pencatatan Data pada PLTS Berbasis

Mikrokontroler Arduino..................................................................... 36

4.2 Realisasi Hasil Perancangan .............................................................. 36

4.3 Pengujian dan Pembbahasan Sistem Monitoring Output dan

Pencatatan Data pada Panel Surya Berbasis Mikrokontroler

Arduino............................................................................................... 37

4.3.1 Pengujian data logger shield .................................................... 37

4.3.1.1 Pengujian SD card slot................................................. 37

4.3.1.2 Pengujian RTC (Real Time Clock)............................... 40

4.3.2 Pengujian sensor arus................................................................ 42

4.3.3 Pengujian sensor tegangan ....................................................... 46

4.3.4 Pengujian rangkaian LCD 16x2 ................................................ 49

4.3.5 Pengujian keseluruhan sistem mmonitoring output dan

.pencatatan data pada panel surya berbasis mikrokontroler

Arduino .................................................................................... 52

4.3.5.1 Kapasitas SD Card ...................................................... 57

4.3.5.2 Konsumsi Daya alat Sistem monitoring dan

Pencatatan data ............................................................ 58

xii

BAB V PENUTUP

5.1 Simpulan ............................................................................................ 59

5.2 Saran ................................................................................................... 59

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 60

LAMPIRAN.......................................................................................................... 62

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sensor Arus................................................................................... 6

Gambar 2.2 Sensor Tegangan........................................................................... 7

Gambar 2.3 Konfigurasi Sensor Tegangan ke Arduino ................................... 7

Gambar 2.4 Arduino Uno ................................................................................. 19

Gambar 2.5 LCD 6 x 2 Karakter ...................................................................... 22

Gambar 3.1 Alur Penelitian.............................................................................. 25

Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem.................................................................... 29

Gambar 3.3 Mikrokontroler Arduino Uno ....................................................... 31

Gambar 3.4 Data Logger Shield....................................................................... 32

Gambar 3.5 Skematik SD Card Slot................................................................. 32

Gambar 3.6 Skematik RTC (Real Time Clock) DS 1307................................. 33

Gambar 3.7 Skematik Sensor Arus ASC712.................................................... 33

Gambar 3.8 Skematik Sensor Tegangan .......................................................... 34

Gambar 3.9 Skematik LCD 16x2 Karakter ...................................................... 34

Gambar 3.10 Skematik Keseluruhan Sistem...................................................... 35

Gambar 4.1 Realisasi Hasil Perancangan Sistem Monitoring Output dan

Pencatatan Data pada PLTS Berbasis Mikrokontoler Arduino .... 36

Gambar 4.2 Blok Diagram Pengujian SD Card Slot ........................................ 38

Gambar 4.3 Hasil Pengujian SD Card Slot ...................................................... 40

Gambar 4.4 Blok Diagram Pengujian RTC (Real Time Clock) ....................... 40

Gambar 4.5 Hasil Pengujian RTC (Real Time Clock)...................................... 41

Gambar 4.6 Blok Diagram Pengujian Sensor Arus.......................................... 42

Gambar 4.7 Hasil Pengujian Sensor Arus ........................................................ 44

Gambar 4.8 Grafik Hasil pengujian sensor Arus.............................................. 45

Gambar 4.9 Blok Diagram Pengujian Sensor Tegangan.................................. 46

Gambar 4.10 Hasil Pengujian Sensor Tegangan ................................................ 48

Gambar 4.11 Grafik Hasil pengujian sensor Arus.............................................. 49

Gambar 4.12 Blok Diaram Pengujian LCD 16x2 Karakter ............................... 50

xiv

Gambar 4.13 Hasil Pengujian LCD 16x2 Karakter............................................ 51

Gambar 4.14 Alat Sistem Monitoring Output dan Pencatatan Data yang

Dipasang pada PLTS .................................................................... 53

Gambar 4.15 Grafik Hasil Monitoring dan Pencatatan Data Output PLTS

pada Tanggal 5 September 2015 ................................................. 55

Gambar 4.16 Grafik Rata-Rata Hasil Monitoring dan Pencatatan Data

Output PLTS................................................................................ 57

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tipe data bahasa pemrograman arduino ......................................... 11

Tabel 2.2 Spesifikasi dari Arduino Uno ATmega 328.................................... 19

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Sensor Arus .......................................................... 44

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Sensor Tegangan .................................................. 48

Tabel 4.3 Hasil Monitoring dan Pencatatan Data Output PLTS pada

.Tanggal 5 September 2015 ……………………………...………... 53

Tabel 4.4 Rata –Rata Hasil Monitoring dan Pencatatan Data Output

PLTS ………………………………………..………..…………... .56

xvi

DAFTAR SINGKATAN

AC = Alternating Current

CPU = Central Processing Unit

CSV = Comma Sparated Values

DC = Direct Current

IC = Integrated Circuit

IDE = Integrated Development Environment

LCD = Liquid Crystal Display

PLTS = Pembangkit Listrik Tenaga Surya

PWM = Pulse With Modulator

ROM = Read Only Memory

RAM = Random Access Memory

RTC = Real Time Clock

SRAM = Static Random Access Memory

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A: Jadwal Kegiatan............................................................................ 63

Lampiran B: Daftar Anggaran Biaya ................................................................. 64

Lampiran C: Hasil Pencatatan Data Tanggal 5 September 2015..................... 65

Lampiran D: Hasil Pencatatan Data Tanggal 6 September 2015...................... .66

Lampiran E: Hasil Pencatatan Data Tanggal 7 September 2015...................... .67

Lampiran F: Data Sheet Arduino Uno............................................................... 68

Lampiran G: Data Sheet LCD 16x2................................................................... 74

Lampiran H: Listing Program ............................................................................ 82

Lampiran I : Biodata .......................................................................................... 92