SKRIPSI RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING OUTPUT DAN PENCATATAN DATA PADA PANEL SURYA BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO PANDE PUTU TEGUH WINATA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015
SKRIPSI RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING OUTPUT DAN PENCATATAN DATA PADA PANEL SURYA BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO PANDE PUTU TEGUH WINATA NIM 1104405011 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015 i
RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING OUTPUT DAN PENCATATAN 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 ii
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 :... iii
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 kekurangannya. Maka dari pada itu penulis mengharapkan saran dan kritik demi sempurnanya skripsi ini. Akhir kata penulis memohon maaf yang v
sebesar-besarnya apabila ada kesalahan penulisan nama maupun kata-kata sehingga dapat menyinggung perasaan pembaca. Bukit Jimbaran, 23 November 2015 Penulis vi
ABSTRAK Sistem monitoring output dan pencatatan data pada panel surya adalah suatu alat yang digunakan untuk memonitoring output dari panel surya, dimana alat ini dapat menampilkan arus, tegangan dan daya output panel surya pada layar LCD. Dimana alat ini juga menyimpan data output panel surya pada SD Card secara otomatis. Dengan adanya alat sistem monitoring output dan pencatatan data pada panel surya diharapkan dapat mempermudah mengetahui kinerja panel surya dan mengurangi pekerjaan manusia dalam memonitoring output dari panel surya dan mencatat data output dari panel surya. Metode dalam pembuatan sistem ini dibagi menjadi dua bagian yaitu pertama perancangan perangkat keras (hardware) yang terdiri dari perancangan perangkat elektronika. Kedua, perancangan perangkat lunak (software) pemrograman sistem monitoring dan pencatatan data menggunakan software arduino. Sistem monitoring dan pencatatan data menggunakan mikrokontroler Arduino Uno sebagai pengontrol utama, sedangkan pembacaan nilai arus dan tegangan output panel surya menggunakan sensor arus dan sensor tegangan. Dengan diketahui nilai arus dan tegangan maka data pula diketahui daya output panel surya yang merupakan hasil perkalian nilai arus dan tegangan yang dihasilkan. Sistem monitoring output dan pencatatan data pada panel surya berbasis mikrokontroler Arduino mencatat hasil pengukuran output panel surya secara otomatis pada SD Card setiap 15 menit, dimana data yang disimpan pada SD Card adalah data tanggal dan waktu, nilai arus, nilai tegangan dan daya yang dihasilkan panel surya kemudian data disimpan dalam bentuk Microsoft Exel dengan format csv (comma separated values). Kata Kunci : Panel Surya, Arduino Uno, SD Card. vii
ABSTRACT System output monitoring and data recording on the solar cell is a tool used 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 also save data output of solar cell on SD Card automatically. With this monitoring system output and recording data of solar cell expected to ease to know the performance of solar cell and reduce human work in monitoring the output of solar cell and record data output. The method in the manufacture of the system is divided into two parts: the first design of the hardware which consists of designing electronic devices. Second, the design of software programming system of monitoring and recording data using arduino software. Monitoring and data recording system using the Arduino Uno microcontroller as the main controller and readings the value of current and voltage output using current sensor and a voltage sensor. With the known current and voltage values, the data is also known that the power output of solar cell is the result of multiplying the value of current and voltage generated. System output monitoring and recording of data on solar cell also noted the results of the measurement 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, the value of the voltage and power generated and data is stored in the form of Microsoft Exel with csv format (comma separated values). Key Words: Solar Cell, Arduino Uno, SD Card. viii
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 ix
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 x
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 xi
BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan... 59 5.2 Saran... 59 DAFTAR PUSTAKA... 60 LAMPIRAN... 62 xii
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 xiii
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 xiv
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 xv
DAFTAR SINGKATAN AC CPU CSV DC IC IDE LCD PLTS PWM ROM RAM RTC SRAM = Alternating Current = Central Processing Unit = Comma Sparated Values = Direct Current = Integrated Circuit = Integrated Development Environment = Liquid Crystal Display = Pembangkit Listrik Tenaga Surya = Pulse With Modulator = Read Only Memory = Random Access Memory = Real Time Clock = Static Random Access Memory xvi
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 xvii