Implementasi Mikrokontroler Atmega 8535 pada Panel Surya Statis dan Panel Surya Dinamis Berdasarkan Waktu Menggunakan Real Time Clock (RTC) DS1307

IMPLEMENTASI MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 PADA PANEL SURYA STATIS DAN PANEL SURYA DINAMIS BERDASARKAN

WAKTU MENGGUNAKAN REAL TIME CLOCK (RTC) DS1307

SKRIPSI

MUHAMMAD SYAHRIAL 121421076

PROGRAM EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER

FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2015

IMPLEMENTASI MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 PADA PANEL SURYA STATIS DAN PANEL SURYA DINAMIS BERDASARKAN WAKTU

MENGGUNAKAN REAL TIME CLOCK (RTC) DS1307

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Ilmu Komputer

MUHAMMAD SYAHRIAL 121421076

PROGRAM EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER

FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2014

PERSETUJUAN

Judul : IMPLEMENTASI MIKROKONTROLER ATMEGA

8535 PADA PANEL SURYA STATIS DAN PANEL

SURYA DINAMIS BERDASARKAN WAKTU

MENGGUNAKAN REAL TIME CLOCK (RTC) DS1307

Kategori : SKRIPSI

Nama : MUHAMMAD SYAHRIAL

Nomor Induk Mahasiswa : 121421076

Program Studi : EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER

Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Komisi Pembimbing :

Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Poltak Sihombing, M.Kom Dr. Drs. Bisman Perangin-angin M.Eng.Sc NIP. 19620217 199103 1 001 NIP: 19560918 198503 1 002

Diketahui/disetujui oleh

Program Studi Ekstensi S1 Ilmu Komputer Ketua,

Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP. 19620217 199103 1 001

iii

PERNYATAAN

IMPLEMENTASI MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 PADA PANEL SURYA STATIS DAN PANEL SURYA DINAMIS BERDASARKAN WAKTU

MENGGUNAKAN REAL TIME CLOCK (RTC) DS1307

SKRIPSI

Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Agustus 2015

MUHAMMAD SYAHRIAL 121421076

PENGHARGAAN

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini tepat waktu sesuai dengan instruksi dan peraturan yang berlaku di Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi serta shalawat dan salam penulis hadiahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW.

Dalam penyusunan dan penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat bantuan, dukungan, dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih dan penghargaan kepada :

1. Bapak Prof. Drs. Subhilhar, M.A., Ph.D selaku Plt Rektor Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Prof. Dr. Muhammad Zarlis, M.Sc sebagai Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi.

3. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom sebagai Ketua Program Studi S1 Ilmu Komputer.

4. Ibu Maya Silvi Lydia, B.Sc, M.Sc selaku Sekretaris Program Studi Ilmu Komputer.

5. BapakDr. Poltak Sihombing, M.Kom selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak Dr. Drs. Bisman Perangin-angin M.Eng.Sc selaku Dosen Pembimbing II yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam membimbing, mengarahkan, menasehati, memotivasi, dan menyemangati penulis agar dapat menyelesaikan skripsi ini.

6. Ibu Maya Silvi Lydia, B.Sc, M.Sc selaku dosen Pembanding I dan Bapak Ade Candra, ST, M.Kom selaku dosen Pembanding II yang telah memberikan kritik dan saran terhadap skripsi penulis.

7. Seluruh staf pengajar dan pegawai Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi.

8. Teristimewa orang tua yang penulis sayangi, ibunda Khadijah dan ayahanda Syarif Effendi Musa yang tidak henti-hentinya memberikan doa, motivasi, dan dukungan yang selalu menjadi sumber semangat penulis.

v

9. Abang dan Adik tersayang Zulham Effendi, Ade Syafrizal, Muhammad fauzi dan Abdullah yang selalu memotivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 10. Sahabat-sahabat luar biasa Oki Handinata, Hafiz Akbar, Annisari Afni Saragih,

Rizky Ananda Siregar, Novri Sultanti, Reza Mahardi, Arief Moenandar, Muhammad Ridho Ilahi yang selalu menemani dan memberi motivasi kepada penulis.

11. Teman – teman seperjuangan mahasiswa S1 Ekstensi Ilmu Komputer stambuk 2012 yang selalu memberi dukungan.

12. Semua pihak yang terlibat langsung ataupun tidak langsung yang tidak dapat penulis ucapkan satu per satu yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih memiliki banyak kekurangan, baik dari segi teknik, tata penyajian ataupun dari segi tata bahasa. Oleh karena itu penulis bersedia menerima kritik dan saran dari pembaca dalam upaya perbaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca, khususnya rekan-rekan mahasiswa lainnya yang mengikuti perkuliahan di Universitas Sumatera Utara.

Medan, Agustus 2015 Penulis

ABSTRAK

Peningkatan populasi manusia menuntut pembaharuan sumber daya alam untuk memenuhi berbagai kebutuhan. Misalnya, kebutuhan energi listrik yang sangat mempengaruhi perkembangan dan teknologi dari suatu wilayah. Energi listrik merupakan salah satu bagian vital yang harus selalu ada. Untuk itu diperlukan sumber energi listrik baru yang dapat menggantikan sumber energi listrik yang telah ada. Penelitian ini bertujuan untuk membuat simulasi alat pembangkit listrik tenaga surya yang disebut solar sel. Simulasi ini menghasilkan energi listrik yang dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Namun seiring perkembangannya terdapat dua jenis solar sel, yakni statis dan dinamis dimana solar sel statis dalam keadaan diam sedangkan solar sel dinamis bergerak mengikuti arah pergerakan sinar matahari. Untuk mengetahui tingkat efisiensi tegangan dan arus pada masing-masing jenis solar sel maka dibuatlah simulasi kedua jenis solar sel tersebut.

vii

IMPLEMENTATION OF A MICROCONTROLLER ATMEGA 8535 ON STATIC AND DYNAMIC SOLAR PANEL BASED ON TIME USING REAL

TIME CLOCK (RTC) DS1307

ABSTRACT

The increase in human population are demanding the renewal of natural resources to meet various needs. For example, the needs of electrical energy that greatly influences the development and technology of a some region. Electrical energy is one of the vital part that should be always exist. For that is needed a new electric energy source that can be replace the source of electrical energy before. This research aims to make a simulation tools of solar power plant or called solar cells. This simulation resulted of the electrical energy that can be used in everyday life. However as the development of solar cells have two types. Namely, static and dynamic where the static solar cells in a state of silent while the dynamic solar cell moves to follow the direction movement of the sun. To show the level of efficiency from voltage and current on each type of solar cell, then made a simulation from the both types of the solar cells.

Key word: Solar cell, Microcontroller ATMega 8535, The Source Of Electrical Energy

DAFTAR ISI

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak vi

Abstract vii

Daftar Isi viii

Daftar Tabel x

Daftar Gambar xi

Bab 1 Pendahuluan

1.1Latar Belakang 1

1.2Rumusan Masalah 3

1.3Ruang Lingkup Penelitian 3

1.4Tujuan Penelitian 4

1.5Manfaat Penelitian 4

1.6Metode Penelitian 4

1.7Sistematika Penulisan 5

Bab 2 Landasan Teori

2.1Photovolatic Cell 6

2.2Pergerakan Matahari 7

2.3Perangkat Keras 8

2.3.1 Sensor Arus ACS712 8

2.3.2 Mikrokontroler ATMega8535 9

2.3.3 Bagian Sumber Tegangan 12

2.3.4 Bagian ISP Programmer 12

2.3.5 Bagian Output ke LCD 13

2.3.6 Bagian Real Time Clock (RTC) DS1307 16

2.3.7 Perancangan Sensor Arus 17

2.3.8 Rangkaian Driver MotorServo MG996R 19

2.3.9 Rangkaian RS 232 21

2.4Perangkat Lunak 21

2.4.1 CodeVisionAVR 21

2.5Penelitian Pembahasan Solar Tracker 23

Bab 3 Analisis dan Perancangan Sistem

3.1Analisis Masalah 25

3.2Analisis Kebutuhan Sistem 26

3.3Pemodelan Sistem 28

3.4Perancangan Sistem 29

3.4.1 Antarmuka Mikrokontroler ATMega8535 30

ix

Bab 4 Implementasi dan Pengujian Sistem

4.1Implementasi 34

4.1.1 Persiapan Alat dan Bahan 35

4.1.2 Implementasi Sistem Menggunakan Papan PCB 37 4.1.3 Implementasi Perangkat Lunak untuk Sistem 39

4.2Pengujian Sistem 41

4.2.1 Pengujian Sensor Arus 43

4.2.2 Pengujian rangkaian RTC DS-1307 44

4.2.3 Interfacing LCD 2x16 45

4.2.4 Pengujian Rangkaian Motor Servo 46

4.2.5 Pengujian System Secara Keseleruhan 47 Bab 5 Kesimpulan dan Saran

5.1Kesimpulan 57

5.2Saran 57

Daftar Pustaka Lampiran

DAFTAR TABEL

Hal.

2.1 Perbandingan Antara Jenis-Jenis Sel Surya 7

2.2 Fungsi pin LCD Character 2x16 14

3.1 Keterangan Bagian-Bagian Rancangan sistem 28

4.1 Daftar Komponen Yang Diperlukan Untuk Implementasi Sistem 35

4.2 Data Pengujian Sensor Arus ACS712 43

xi

DAFTAR GAMBAR

Hal.

2.1 Sensor Arus ACS712 8

2.2 Blok Diagram ATMega 8535 11

2.3 Power Supply Dari Adaptor 12

2.4 Gambar Hardware Programmer AVR 13

2.5 Antarmuka Bagian Output LCD 14

2.6 LCD 2 x 16 14

2.7 Peta Memory LCD Character 2x16 16

2.8 Antarmuka Bagian RTC DS1307 17

2.9 Rangkaian Aplikasi Sensor Arus ACS 712 ,5 Ampere 18 2.10 Konfigurasi Pin LM321 Dan Rangkaian Inverting Amplifier 18

2.11 Motor Servo 1800 19

2.12 Gambar Rangkaian Motor Servo 20

2.13 MAX232 Dalam Rangkaian 21

3.1 Diagram Ishikawa untuk analisis masalah 26 3.2 Diagram Blok Pemodelan System Yang Dirancang 28 3.3 Antarmuka Mikrokontroler Dengan Komponen-komponen Lainnya 31 3.4 Flowchart Kerja Sistem Secara Keseluruhan 33

4.1 Rangkaian mikrokontroler ATMega 8535 37

4.2 Rangkaian sensor arus ACS 712 38

4.3 Rangkaian motor servo dan panel surya dinamis 38

4.4 Rangkaian LCD 2x16 39

4.5 CodeVisionAVR 39

4.6 Interface CodeVisionAVR 3.12 40

4.7 ProgISP 17.2 41

4.8 Rangkaian Pengujian Mikrokontroler 42

4.9 Pergerakan Motor Servo 46

4.10 Grafik Perbandingan Tegangan Panel Surya Statis dan Dinamis 54 4.11 Grafik Perbandingan Arus Panel Surya Statis dan Dinamis 55

ABSTRAK

Peningkatan populasi manusia menuntut pembaharuan sumber daya alam untuk memenuhi berbagai kebutuhan. Misalnya, kebutuhan energi listrik yang sangat mempengaruhi perkembangan dan teknologi dari suatu wilayah. Energi listrik merupakan salah satu bagian vital yang harus selalu ada. Untuk itu diperlukan sumber energi listrik baru yang dapat menggantikan sumber energi listrik yang telah ada. Penelitian ini bertujuan untuk membuat simulasi alat pembangkit listrik tenaga surya yang disebut solar sel. Simulasi ini menghasilkan energi listrik yang dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Namun seiring perkembangannya terdapat dua jenis solar sel, yakni statis dan dinamis dimana solar sel statis dalam keadaan diam sedangkan solar sel dinamis bergerak mengikuti arah pergerakan sinar matahari. Untuk mengetahui tingkat efisiensi tegangan dan arus pada masing-masing jenis solar sel maka dibuatlah simulasi kedua jenis solar sel tersebut.

vii

IMPLEMENTATION OF A MICROCONTROLLER ATMEGA 8535 ON STATIC AND DYNAMIC SOLAR PANEL BASED ON TIME USING REAL

TIME CLOCK (RTC) DS1307

ABSTRACT

The increase in human population are demanding the renewal of natural resources to meet various needs. For example, the needs of electrical energy that greatly influences the development and technology of a some region. Electrical energy is one of the vital part that should be always exist. For that is needed a new electric energy source that can be replace the source of electrical energy before. This research aims to make a simulation tools of solar power plant or called solar cells. This simulation resulted of the electrical energy that can be used in everyday life. However as the development of solar cells have two types. Namely, static and dynamic where the static solar cells in a state of silent while the dynamic solar cell moves to follow the direction movement of the sun. To show the level of efficiency from voltage and current on each type of solar cell, then made a simulation from the both types of the solar cells.

Key word: Solar cell, Microcontroller ATMega 8535, The Source Of Electrical Energy

BAB 1

PENDAHULUAN

Pada bab ini akan menjelaskan mengenai latar belakang pemilihan judul skripsi

“Implementasi mikrokontroler atmega 8535 pada panel surya statis dan panel surya dinamis berdasarkan waktu menggunakan Real Time Clock (RTC) DS1307”, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.

1.1.Latar Belakang

Perkembangan populasi manusia di dunia mengakibatkan meningkatnya kebutuhan yang harus disediakan oleh pemerintah. Misalnya yang paling vital yakni kebutuhan listrik dimana lebih dari separuh pekerjaan dan kebutuhan sehari-hari memerlukan listrik. Untuk itu pemerintah harus terus berinovasi dalam mengembangkan pembangkit listrik. Umumnya energi listrik yang diperoleh berasal dari bantuan air atau angin. Sebenarnya ada sumber energi lain yang dapat digunakan, yaitu menggunakan energi cahaya matahari (Solar Energy).

Energi matahari dapat dimanfaatkan dengan cara merangkai suatu alat yang dapat digunakan untuk mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Alat yang dapat digunakan adalah solar sel. Teknologi dengan menggunakan solar sel telah lama dikenal oleh manusia. Solar sel dengan kemajuan teknologi menjadi sangat umum sekarang ini. Beberapa pendapat tentang solar sel menurut beberapa peneliti , yakni:

1. Solar sel adalah alat yang mengubah sinar matahari langsung menjadi listrik dan keuntungannya adalah sinar matahari dapat diperoleh setiap hari secara bebas (Saputra, 2008).

2

2. Solar sel merupakan energi terbarukan yang menawarkan banyak keuntungan seperti tanpa memerlukan bahan bakar minyak, tidak menghasilkan polusi dan biaya perawatan rendah serta tidak menghasilkan noise (Surojo et. al, 2010). 3. Semakin besar intensitas cahaya matahari yang ditangkap oleh solar cell,

semakin besar daya listrik yang dihasilkan (Zulfi, 2010).

4. Dengan posisi panel menghadap ke atas dan jika dianggap benda yang mempunyai permukaan rata maka panel akan mendapat radiasi matahari maksimum pada saat matahari tegak lurus dengan bidang panel. Pada saat arah matahari tidak tegak lurus dengan bidang panel atau membentuk sudut Ө maka

panel akan menerima radiasi lebih kecil dengan faktor cos Ө (Yuwono, 2005).

Pada umumnya, solar sel merupakan sebuah hamparan semikonduktor yang dapat menyerap photon dari sinar matahari dan mengubahnya menjadi listrik. Setiap jenis semikonduktor yang berbeda hanya dapat menyerap photons pada tingkat energi tertentu saja yang dikenal dengan istilah bandgap. Solar tracker adalah suatu perangkat yang digunakan untuk mendeteksi cahaya matahari. Implementasi solar sel saat ini terdiri dari dua jenis, yaitu solar sel statis dan dinamis. Solar sel statis dibuat dengan cara meletakan solar sel membentuk setengah lingkaran atau dengan membuat wadah besar yg mengarah ke langit. Sedangkan solar sel dinamis atau sering juga disebut sebagai solar sel otomatis, dimana wadah solar sel mengikuti arah pergerakan cahaya matahari atau yang mewakilinya.

Menurut Maulana (2011) agar panel surya menangkap cahaya matahari lebih maksimal maka bisa dilakukan dengan mengkombinasikan solar tracker untuk mendeteksi cahaya matahari kemudian menggerakkan panel surya untuk mengikuti arah pergerakan matahari. kombinasi ini disebut sistem panel surya otomatis (SPSO).

Sedangkan menurut Rif’an (2012) untuk mendapatkan energi paling besar akan

dihasilkan jika sudut deviasi solar tracker sebesar 5 derajat. Untuk mengetahui perbedaanantara solar sel statis dan dinamis maka dibuatlah suatu perancangan solar sel untuk membandingkan dan menganalisa hasil yang didapat dari kedua solar sel tersebut.

Informasi solar sel sudah cukup banyak dijumpai dalam beberapa artikel namun kebanyakan ditemukan hanya membahas salah satu dari jenis solar sel yakni statis

ini untuk mengetahui perbedaan antara solar sel statis dengan dinamis yaitu dengan membandingkan antara satu artikel mengenai solar sel statis dan artikel lainnya mengenai solar sel dinamis. Hal ini dapat menyebabkan hasil yg berbeda dikarenakan hasilnya dipengaruhi oleh waktu, tempat dan kondisi cuaca yang berbeda.

Namun hal itu akan dipermudah dengan dibangunnya sebuah sistem solar sel dengan konsep yang kompleks yang dipengaruhi oleh kondisi yang sama sehingga hasilnya akurat sebagai bahan perbandingan yaitu sebuah simulasi solar sel statis dan dinamis dalam satu wadah menggunakan mikrokontroler atmega 8535.

1.2.Rumusan Masalah

Dari uraian latar belakang tersebut yang menjadi rumusan masalah pada penelitian ini adalah bagaimana mengimplementasikan mikrokontroler atmega 8535 pada solar sel statis dan dinamis serta mengetahui hasil keluaran yang diperoleh dari masing-masing alat tersebut. Dipilihnya sistem mikrokontroler ini karena sistem mikrokontroler merupakan sistem yang handal, membutuhkan biaya yang murah dan bisa dirancang untuk alat yang portable.

1.3.Ruang Lingkup Penelitian

Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah : 1. Menggunakan mikrokontroler atmega 8535.

2. Solar sel dinamis tidak menggunakan sensor pendeteksi cahaya melainkan menggunakan timer.

3. Penentuan arah mata angin (timur dan barat) sudah diketahui. 4. Sistem solar sel yang dibuat merupakan simulator yang terdiri dari :

a. Rangkaian solar sel

b. Display arus, tegangan dan sudut perputaran servo berbasis LCD dan dekstop.

4

1.4.Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah membuat solar sel statis dan solar sel dinamis dengan bantuan mikrokontroler atmega 8535 serta membandingkan arus dan tegangan yang dihasilkan oleh kedua perangkat tersebut.

1.5.Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi bahwa mikrokontroler atmega 8535 dapat digunakan untuk membuat solar sel statis dan dinamis serta memberikan informasi besarnya perbedaan arus dan tegangan yang dihasilkan.

1.6.Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Studi Literatur

Penulis melakukan studi kepustakaan melalui penelitian berupa buku, jurnal maupun artikel-artikel yang relevan mengenai Solar Tracker.

2. Analisis dan Perancangan

Perancangan sistem dimulai dengan tahap mengindentifikasikan masalah, memahami kerja sistem yang akan dibuat, merancang dan membuat laporan tentang hasil analisis, dan Perancangan yang dimaksud adalah dengan membuat interface sistem dan menggambarkan sistem dengan menggunakan flowchart dan UML .

3. Implementasi

Metode ini dilaksanakan dengan mengimplementasikan rancangan sistem yang telah dibuat pada impelementasi sistem menggunakan bahasa pemrograman C.

4. Pengujian

Metode ini dilaksanakan dengan melakukan pengujian terhadap sistem yang telah dibangun.

5. Dokumentasi

Setelah seluruh metode sudah dilakukan dengan sempurna, maka selanjutnya metode dokumentasi dilakukan, dengan cara membuat laporan hasil analisa kedalam format penulisan tugas akhir yang disertai dengan adanya kesimpulan.

1.7.Sistematika Penulisan

Adapun langkah-langkah dalam menyelesaikan penelitian ini adalah sebagai berikut :

BAB 1 : PENDAHULUAN

Bab ini akan menjelaskan mengenai latar belakang pemilihan judul skripsi

“Implementasi mikrokontroler atmega 8535 pada solar sel statis dan dinamis

terhadap panel surya”, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian,

manfaat penelitian, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB 2 : LANDASAN TEORI

Bab ini membahas mengenai teori-teori yang berkaitan dengan perancangan hardware.

BAB 3 : ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM

Bab ini menjelaskan analisis dan perancangan sistem kerja perangkat keras yang dibuat dengan mikrokontroler atmega 8535.

BAB 4 : IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM

Bab ini berisi implementasi perancangan sistem dari hasil analisis dan perancangan yang sudah dibuat, serta menguji sistem untuk menemukan kelebihan dan kekurangan pada sistem yang dibuat.

BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari keseluruhan uraian bab-bab sebelumnya dan saran-saran yang diharapkan dapat bermanfaat dalam pengembangan penelitian selanjutnya.

BAB 2

LANDASAN TEORI

Di dalam penulisan tugas akhir ini, penulis mengambil beberapa tinjauan pustaka yang dijadikan sebagai bahan dalam mendukung penyusunan tugas akhir ini. Adapun tinjauan pustaka tersebut antara lain sebagai berikut:

2.1.Photovoltaic Cell

Energi listrik dapat dibangkitkan dengan mengubah sinar matahari melalui sebuah proses yang dinamakan photovoltaic (PV). Photo merujuk kepada cahaya dan volatic merujuk pada tegangan. Photovoltaic cell dibuat dari material semikonduktor terutama silikion yang dilapisi oleh bahan tambahan khusus. jika cahaya matahari mencapai sel maka elektron akan terlepas dari atom silikon dan mengalir membentuk sirkuit listrik sehingga energi listrik dapat dibangkitkan. Menurut Chenni et. al (2007) Sel surya selalu didesain untuk mengubah cahaya menjadi energi listrik sebanyak-banyaknya dan dapat digabung secara seri atau paralel untuk menghasilkan tegangan dan arus yang diinginkan. Sedangkan pemanfaatan energi surya menurut Mirdanies et. al (2011) sebagai sumber energi listrik dapat dihasilkan menggunakan panel fotovolatik atau pemusatan sinar surya.

Kinerja dari photovoltaic cell sangat tergantung kepada sinar matahari yang diterimanya. Kondisi iklim (misal awan dan kabut) mempunyai efek yang sangat signifikan terhadap jumlah energi matahari yang diterima sel sehingga akan mempengaruhi pula kinerjanya. Umumnya photovoltaic cell dibuat dari kristal silikon, yang bersifat semikonduktor. Sampai saat ini ada tiga jenis phtovoltaic , yaitu :

1. single crystal silicon, 2. multi crystal silicon, dan 3. amorphous silicon.

Amorphous jenis panel surya terbaik. Panel surya Amorphous diciptakan dengan menyemprotkan silikon ke kaca di lapisan sangat tipis, dan umumnya dikenal sebagai panel surya film tipis. Dari proses ini memungkinkan jenis panel surya ini kualitasnya menjadi lebih baik pada pembangkit listrik tenaga surya di segala kondisi pencahayaan, termasuk lingkungan berawan atau teduh. Panel surya amorphous tahan terhadap cuaca dan cocok untuk pemakaian di luar gedung. Mereka memiliki operasi maksimum kisaran suhu -40 sampai +176 derajat Fahrenheit, hampir tidak ada perawatan, dan juga efektif pada hari berawan (Iqbal, 2014).

Tabel 2.1 Perbandingan Antara Jenis-Jenis Sel Surya

2.2.Pergerakan Matahari

Dikarenakan dalam penelitian ini tidak menggunakan sensor pendeteksi cahaya melainkan timer RTC (Real Time Clock) untuk mengetahui posisi pergerakan matahari. Maka, diperlukan proses penentuan ketetapan pergerakan matahari setiap derajatnya untuk mendapatkan hasil yg maksimal. Untuk itu menurut Febi & Tiryono (2008) dalam jurnalnya berjudul Korespondensi Lintasan Matahari dan Bulan Sebagai Dasar Untuk Membangun Model dan Database Kecerahan Sinar Bulan telah menghasilkan dan membahas bahwa satu hari memiliki durasi 24 jam, maka bola dunia dipartisi menjadi 24 bagian dan dalam satu putaran bumi (360°) diperoleh:

8

360/24 = 15°/jam sehingga, 60 menit/ 15° menghasilkan empat menit per satu derajat. Berdasarkan ketentuan ini, penulis menerapkan pada alat untuk bergeser posisi dari timur ke barat setiap empat menit sebesar satu derajat.

2.3.Perangkat Keras

Adapun perangkat keras yang digunakan dalam dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

2.3.1. Sensor Arus ACS712

Sensor arus adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. Sensor arus ini menggunakan metode Hall Effect Sensor. Hall Effect Sensor merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi medan magnet

Gambar 2.1 Sensor Arus ACS712

Hall Effect Sensor akan menghasilkan sebuah tegangan yang proporsional dengan kekuatan medan magnet yang diterima oleh sensor tersebut. Pendeteksian perubahan kekuatan medan magnet cukup mudah dan tidak memerlukan apapun selain sebuah induktor yang berfungsi sebagai sensornya.

Kelemahan dari detektor dengan menggunakan induktor adalah kekuatan medan magnet yang statis (kekuatan medan magnet nya tidak berubah) tidak dapat dideteksi. Oleh sebab itu diperlukan cara yang lain untuk mendeteksi nya yaitu dengan sensor yang dinamakan dengan hall effect (Iqbal,2014). lapisan silikon yang berfungsi

untuk mengalirkan arus listrik. Dengan metode ini arus yang dilewatkan akan terbaca pada fungsi besaran tegangan berbentuk gelombang sinusoidal.

2.3.2. Mikrokontroler ATMega 8535

Mikrokontroler, sesuai namanya adalah suatu alat atau komponen pengontrol atau pengendali yang berukuran mikro atau kecil. sebelum ada mikrontroler, telah ada terlebih dahulu muncul mikroprosesor. Bila dibandingkan dengan mikroprosesor, mikrokontroler jauh lebih unggul karena terdapat berbagai alasan, diantaranya :

1. Tersedianya I/O

I/O dalam mikrokontroler sudah tersedia 2. Memori internal

memori merupakan media untuk menyimpan program data sehingga mutlak harus ada. Mikroprosesor belum memiliki memori internal sehingga memerlukan IC memori eksternal. Dengan kelebihan-kelebihan diatas serta dengan harga yang relatif murah sehingga banyak penggemar elektronika yang kemudian beralih ke mikrokontroler. Namun demikian, meski memiliki berbagai kelemahan, mikroprosesor tetap digunakan sebagai dasar dalam mempelajari mikrokontroler. Inti kerja dari keduanya adalah sama, yakni sebagai pengendali suatu sistem.

Mikrokontroler merupakan komputer di dalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut "pengendali kecil" dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Dengan menggunakan mikrokontroler ini maka :

1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas.

2. Rancangan bangun sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi. 3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak.

Namun demikian tidak sepenuhnya mikrokontroler bisa mereduksi komponen IC TTL dan CMOS yang seringkali masih diperlukan untuk aplikasi kecepatan tinggi atau sekedar menambah jumlah saluran input dan output (I/O). dengan kata lain, mikrokontroler adalah versi mini atau mikro dari sebuah komputer karena mikrokontroler sudah mengandung beberapa bagian yang langsung bisa dimanfaatkan, misalnya port paralel, port serial, komparator, konversi digital ke analog (DAC),

10

konversi analog ke digital (ADC), dan sebagainya hanya menggunakan minimum sistem yang tidak rumit atau kompleks.

Mikrokontroler adalah otak dari suatu sistem elektronika seperti halnya mikroprosesor sebagai otak komputer. Namun mikrokontroler memiliki nilai tambah karena didalamnya sudah terdapat memori dan sistem input/output dalam suatu

kemasan IC. Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s RISC processor) standar

memiliki arsitektur 8-bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16- bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satusiklus clock. Berbeda dengan instruksi MCS-51 yang membutuhkan 12 siklus clock karena memiliki arsitektur CISC (seperti komputer). Menurut iswanto (2008) mikrokontroler ATMega 8535 memiliki fitur yang sama dengan mikrokontroler AT90S8535. Selain itu, konfigurasi pin AVR ATMega 8535 juga kompatibel dengan AT90S8535. Fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan ATMega 8535 sebagai mikrokontroler yang powerful. Adapun blok diagramnya sebagai berikut :

12

2.3.3. Bagian Sumber Tegangan

Sumber tegangan yang dibutuhkan agar sistem dapat bekerja dengan stabil adalah sekitar 5V DC dan tidak lebih dari 6V. Jika tegangan yang diberikan pada sistem melebihi batas ini maka dapat merusak komponen seperti mikrokontroler atau LCD. Sumber tegangan ini selanjutnya akan diberikan kepada komponen-komponen yang ada pada sistem, dan komponen lain yang membutuhkan sumber tegangan. Sumber tegangan diperoleh dari adaptor 12 V. Hal ini dikarenakan agar sistem dapat bekerja secara otonom dan sistem dapat terus bekerja selama 24 jam penuh dalam sehari tanpa mengalami gangguan kekurangan sumber tegangan. Saat adaptor dapat bekerja dengan baik dan memberikan tegangan yang cukup kepada sistem, Gambar 2.4 menunjukkan rancangan sumber tegangan yang digunakan pada sistem dan agar sistem tidak rusak diakarenakan tegangan 12 V, maka diturunkan terlebih dahulu menggunakan ic 7805 agar tegangan yang terpasok ke sistem tetap 5 Volt.

Gambar 2.3 Power supply Dari Adaptor

2.3.4. Bagian ISP Programmer

Programmer/downloader berfungsi untuk menanam program yang telah di buat sebelumnya di editor codevision avr. Program yang telah berhasil dibuat kemudian dicompile sehingga menghasikan code program berekstensi .hex, untuk mendownload file hasil kompilasi ini, maka komputer atau PC harus terhubung dengan sistem mikrokontroller dengan menggunakan Programmer. Satu sisi programmer dihubungkan ke usb PC dan satu sisi lagi dihubungkan ke sistem mikrokontroller.

Programming). Programmer ini menggunakan satu buah port usb. Penanaman program hex ini hanya membutuhkan sekali penanaman saja, dan setelah di download, maka sistem dapat bekerja secara mandiri dan programmer dapat di cabut dari sistem

Gambar 2.4 Gambar HardwareProgrammerAVR

2.3.5. Bagian Output ke LCD

LCD LMB162A memiliki 16 pin, delapan pin sebagai bus data, tiga pin sebagai bus kontrol, dan lima pin lainnya sebagai jalur power supply dan pengaturan kontras LCD. Perancangan antarmuka LCD membutuhkan delapan jalur bus data dan dua jalur bus kontrol dipersingkat menjadi empat jalur bus data. Pada gambar dibawah ditunjukkan rancangan antarmuka untuk bagian output ke LCD.

14

Gambar 2.5 Antarmuka Bagian Output LCD

Display LCD 2x16 berfungsi sebagai penampil nilai kecapatan refferensi dan kecepatan aktual yang dikirim dari mikrokontroler. LCD yang digunakan pada alat ini mempunyai lebar display 2 baris 16 kolom atau biasa disebut sebagai LCD Character 2x16, dengan 16 pin konektor, yang didifinisikan sebagai berikut:

Gambar 2.6 LCD 2 x 16

Tabel 2.2 Fungsi PinLCD Character 2x16

PIN Nama Fungsi

1 VSS Ground voltage

3 VEE Contrast voltage

4 RS

Register Select

0 = Instruction Register 1 = Data Register

5 R/W

Read/ Write, to choose write or read mode

0 = write mode 1 = read mode

6 E

Enable

0 = start to lacht data to LCD character

1= disable

7 DB0 LSB

8 DB1 -

9 DB2 -

10 DB3 -

11 DB4 -

12 DB5 -

13 DB6 -

14 DB7 MSB

15 BPL Back Plane Light

16

Modul LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk display. Semua teks yang kita tuliskan ke modul LCD akan disimpan didalam memory ini, dan modul LCD secara berturutan membaca memory ini untuk menampilkan teks ke modul LCD itu sendiri.

Gambar 2.7 Peta MemoryLCDCharacter 2x16

Pada peta memori diatas, daerah yang berwarna biru ( 00 s/d 0F dan 40 s/d 4F) adalah display yang tampak. jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris dengan dua baris. Angka pada setiap kotak adalah alamat memori yang bersesuaian dengan posisi dari layar. Dengan demikian dapat dilihat karakter pertama yang berada pada posisi baris pertama menempati alamat 00h. dan karakter kedua yang berada pada posisi baris kedua menempati alamat 40h. Agar dapat menampilkan karakter pada display maka posisi kursor harus terlebih dahulu diset. Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h. dengan demikian untuk menampilkan karakter, nilai yang terdapat pada memory harus ditambahkan dengan 80h.

2.3.6. Bagian Real Time Clock (RTC) DS1307

RTC adalah jenis pewaktu yang bekerja berdasarkan waktu yang sebenarnya atau dengan kata lain berdasarkan waktu yang ada pada jam kita. Agar dapat berfungsi, pewaktu ini membutuhkan dua parameter utama yang harus ditentukan, yaitu pada saat mulai (start) dan pada saat berhenti (stop).

Gambar 2.8 Antarmuka Bagian RTC DS1307

DS1307 merupakan salah satu tipe IC RTC yang dapat bekerja dalam daya listrik rendah. Di dalamnya berisi waktu jam dan kalender dalam format BCD. Waktu jam dan kalender memberikan informasi detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan, dan tahun. Pendeteksi sumber listrik juga disediakan untuk mendeteksi kegagalan sumber listrik dan langsung mengalihkannya ke sumber baterai. RTC difungsikan sebagai penyimpan data jam walaupun sumber tegangan utama mati atau rusak. DS1307 dapat dijalankan dalam aturan 12 jam atau 24 jam. RTC DS1307 hanya diprogram satu kali dimana waktu selanjutnya secara otomatis diperbaharui.

2.3.7. Perancangan Sensor Arus

Pengukuran arus biasanya membutuhkan sebuah resistor shuntyaitu resistor yang dihubungkan secara seri pada beban dan mengubah aliran arus menjadi tegangan. Tegangan tersebut biasanya diumpankan ke current transformer terlebih dahulu sebelum masuk ke rangkaian pengkondisi sinyal.

Teknologi Hall effect yang diterapkan oleh Allegro menggantikan fungsi resistor shunt dan current transformer menjadi sebuah sensor dengan ukuran yang relatif jauh lebih kecil. Aliran arus listrik yang mengakibatkan medan magnet yang menginduksi bagian dynamic offset cancellation dari ACS712 ELC-5A. bagian ini akan dikuatkan oleh amplifier dan melalui filter sebelum dikeluarkan melalui kaki 6 dan 7, modul tersebut membantu penggunaan.

18

Gambar 2.9 Rangkaian Aplikasi Sensor Arus ACS 712 ,5 Ampere

Dari gambar 2.9 rangkaian aplikasi IC ACS 712 diatas, didapatkan hasil output tegangan DC. Tegangan output sensor terlalu kecil, maka diperlukan penguatan agar hasil output sensor menjadi lebih besar. Rangkaian penguatan berupa Op- Amp LM321. output C 0,1uf a1 1 a2 2 3 a3 4 a4 b1 b2 b3 b4 5 6 7 8 AC IP+ IP-IP+ VCC VOUT FILTER GND ACS712 +5V CBYP 0,1uf R1 100K R2 100K + -Rf 1K Cf 0,01uf 1 2 3 4 5 R3 3,3K

Gambar 2.10 Konfigurasi Pin LM321 dan Rangkaian Inverting Amplifier

Gambar 2.10 menunjukkan rangkaian sensor arus ACS 712 dengan keluaran 5 ampere lengkap dengan rangkaian inverting amplifier. Karena siyal tegangan output dari IC ACS712 5 Ampere inverting maka menggunakan rangkaian inverting

) ... (1)

Jika penguatan (gain) sebesar 3 kali maka:

Sehingga

= 3

Ditetapkan terlebih dahulu

2.3.8. Rangkaian Driver Motor Servo MG996R

Motor servo mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya.

Rangkaian mikrokontroler yang digunakan adalah ATmega8535 yang merupakan pusat pengolahan data dan pusat pengendali. Dalam rangkaian mikrokontroler ini terdapat empat buah port (A,B,C, D) yang dapat digunakan untuk menampung input atau output data. Port A digunakan sebagai input data,Port B.0 dan B.1 digunakan untuk mengontrol motor servo. Motor servo yang digunakan adalah motor servo standar 1800 seperti pada Gambar dibawah.

20

Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 900, sehingga total defleksi sudut dari kanan–tengah–kiri adalah 1800 . untuk mengatur motor servo MG99R ini perlu dilakukan perhitungan. Dimana posisi awal motor servo atau 00 adalah bernilai 900 (tergantung dari jenis dan merk motor servo) dan posisi akhir atau 1800 adalah bernilai 3100. Sehingga untuk menggerakkan motor servo setiap derajatnya 3100-900/1800 = 12,2 per derajat. Maka nilai yg diberikan pada servo untuk menggerakan 10 yaitu sebesar 12,2

Gambar 2.12 Gambar Rangkaian Motor Servo

Untuk menggerakkan motor servo ke kanan atau ke kiri, tergantung dari nilai delay yang kita berikan. Untuk membuat servo pada posisi center, berikan pulsa 1.5ms. Untuk memutar servo ke kanan, berikan pulsa <=1.3ms, dan pulsa >= 1.7ms untuk berputar ke kiri dengan delay 20ms. Apabila beban lebih besar daripada torsi maksimal motor servo, maka motor servo tidak dapat bergerak dan dapat menyebabkan kerusakan pada servo (Maulana, Adhika et. al, 2011)

2.3.9. Rangkaian RS 232

Komunikasi serial merupakan hal yang penting dalam sistem embedded, karena dengan komunikasi serial kita dapat dengan mudah menghubungkan mikrokontroler dengan devais lainnya. Port serial pada mikrokontroller terdiri atas dua pin yaitu RXD dan TXD, RXD berfungsi untuk menerima data dari komputer/perangkat lainnya, TXD berfungsi untuk mengirim data ke komputer/perangkat lainnya.

Gambar 2.13 MAX232 Dalam Rangkaian

Standar komunikasi serial untuk komputer ialah RS-232, RS-232 mempunyai standar tegangan yang berbeda dengan serial port mikrokontroler, sehingga agar sesuai dengan RS-232 maka di butuhkan suatu rangkaian level converter, IC yang digunakan bermacam-macam, tetapi yang paling mudah dan sering digunakan ialah IC MAX232/HIN232.

2.4. Perangkat Lunak

Adapun perangkat lunak yang digunakan dalam dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

2.4.1. CodeVision AVR

Untuk menguji dan menjalankan program pada mikrokontroler AVR maka dapat menggunakan compiler. Ada beberapa jenis compiler yang bisa digunakan yaitu FastAVR, BASCOM-AVR, AVR Simulator, CodeVisionAVR dan lain sebagainya.

22

Untuk compiler yang digunakan dalam program mikrokontroler AVR pada alat ini menggunakan software CodeVisionAVR. software ini memiliki berbagai fitur yang dapat membantu kita dalam membuat program yang akan kita masukkan ke dalam mikrokontroler kelas AVR. CodeVision AVR mempunyai suatu keunggulan dari compiler lain, yaitu adanya codewizard. Fasilitas ini memudahkan kita dalam inisialisasi mikrokontroler yang akan kita gunakan.

Mikrokontroler atmega 8535 merupakan bagian dari mikrokontroler AVR, dimana mikrokontroler buatan Atmel ini menggunakan arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) artinya prosesor ini memiliki set instruksi program yang lebih sedikit dibandingkan dengan MCS-51 yang menerapkan arsitektur CISC (Complex Instruction Set Computer). Menurut Iswanto (2008) hampir semua instruksi prosesor RISC adalah instruksi dasar namun belum tentu sederhana, sehingga instruksi-instruksi ini umumnya hanya memerlukan satu siklus mesin untuk menjalankannya. Kecuali instruksi percabangan yang membutuhkan dua siklus mesin dan RISC biasanya dibuat dengan arsitektur Harvard, karena arsitektur ini yang memungkinkan untuk membuat eksekusi instruksi selesai dikerjakan dalam satu atau dua siklus mesin, sehingga akan semakin cepat dan handal. Meskipun CodeVisionAVR termasuk software komersial, namun kita tetap dapat menggunakannya dengan mudah karena terdapat versi evaluasi yang disediakan secara gratis walaupun dengan kemampuan yang dibatasi. Menurut Bejo (2008) dari beberapa software kompiler C yang pernah digunakannya, CodeVisionAVR merupakan yang terbaik bila dibandingkan dengan kompiler-kompiler yang lain karena beberapa kelebihan yang dimiliki oleh CodeVisionAVR antara lain:

1. Menggunakan IDE (Integrated Development Environment).

2. Fasilitas yang disediakan lengkap (mengedit program, mengkompile program, mendownload program) serta tampilannya terlihat menarik dan mudah dimengerti. Kita dapat mengatur editor sedemikian rupa sehingga membantu memudahkan kita dalam penulisan program.

3. Mampu membangkitkan kode program secara otomatis dengan menggunakan fasilitas CodeWizardAVR.

4. Memiliki fasilitas debugger sehingga dapat menggunakan software compiler lain untuk mengecek kode assemblernya, contohnya AVRStudio.

5. Memiliki terminal komunikasi serial yang terintegrasi dalam CodeVisionAVR sehingga dapat digunakan untuk membantu pengecekan program yang telah dibuat khususnya yang menggunakan fasilitas komunikasi serial UART.

2.5. Penelitian Pembahasan Solar Tracker

Beberapa penelitian Solar Tracker yang relevan dengan penelitian yang diangkat dalam karya ilmiah ini adalah sebagai berikut:

1. Midriem dan Andry (2011), mengatakan dalam penelitiannya yang bertujuan untuk menciptakan alat pelacak sinar matahari dengan energi yang hemat beserta fasilitas telekontrolnya dengan mengkombinasikan timer dan sensor cahaya. Sehingga tegangan yang diperoleh lebih maksimum dan untuk efisiensi tegangan maksimum dapat menggunakan motor DC berdaya rendah dalam menggerakkan alat. Ini membuat energi yang terbuang untuk mensuplai motor DC menjadi lebih kecil. Untuk mengontrol arah pergerakan matahari yang sewaktu-waktu dapat dipengaruhi oleh cuaca maka digunakan modul sensor cahaya dan ketika mendung ini mengurangi intensitas cahaya pada panel surya sehingga diperlukan timer untuk mengatasi kondisi ini agar pencahayaan tetap stabil. Pengendalian jarak jauh dapat menggunakan wifi. Sehingga memudah kan untuk mengawasi suhu dan memeriksa energi yang dihasilkan dari jarak yang jauh. Dalam penelitiannya diperoleh sinyal keluaran 0-4 volt saat cuaca cerah dan 3,3 – 3,9 volt saat mendung kemudian 1,5-3,3 ketika cuaca agak cerah.

2. Rif'an dan Sholeh (2012), dalam penelitiannya yang bertujuan untuk menghasilkan energi yang paling besar yang dihasilkan oleh tenaga matahari melalui solar tracker ketika sudut deviasinya lima derajat. Energi keluar yang dihasilkan yaitu 6.127. merupakan energi terbesar yang didapat dari penelitian ini. Untuk mendapatkan hasil sesuai dengan keinginan maka disarankan menentukan sudut sinar datang. Misalkan diasumsikan sehari sel surya mendapatkan energi selama 12 jam, dari timur ke barat (180º). Jika sel surya digerakkan untuk menjaga sudut datang selalu dibawah atau sama dengan 10º, maka sel surya perlu

24

digerakkan setiap 1 jam 20 menit. Jika sel surya digerakkan untuk menjaga sudut datang selalu dibawah atau sama dengan 20º, maka sel surya perlu digerakkan setiap 2 jam 40 menit. Dapat diketahui penentuan sudut datang sinar matahari sangat mempengaruhi pergerakkan solar tracker untuk mendapatkan energi matahari secara optimal jika menggunakan timer.

3. Budi (2005), mengatakan dalam penelitiannya tentang cara mengoptimalkan sel surya untuk mendapatkan energi maksimal menggunakan sistem pelacak yaitu dengan mengatur posisi solar sel terhadap matahari. Untuk mengatur posisi tersebut dibantu dengan mikrokontroler. Dari hasil penelitiaannya juga mengatakan energi lebih besar diperoleh pada solar tracker dinamis dibandingkan solar tracker statis. Peningkatan keluaran energi jika dibandingkan dengan panel pada posisi statis adalah sebesar 14,98% pada pengukuran I dan 13,37% pada pengukuran II. Ini menunjukkan bahwa hasil sel surya dinamis lebih maksimal daripada hasil energi yang dihasilkan sel surya statis. adapun dalam penelitiannya, peneliti menggunakan sensor cahaya dan kombinasinya dalam menggeserkan sel surya atau solar tracker.

BAB 3

ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM

Bab ini menjelaskan analisis dan perancangan sistem yang dibuat dengan mikrokontroler atmega 8535.

3.1 Analisis Masalah

Masalah utama yang diangkat dari penelitian ini adalah bagaimana mengimplementasikan Teknologi embedded system mikrokontroller dalam meningkatkan efisiensi penyerapan panel surya terhadap sinar matahari. Sehingga alat yang dibuat dapat menghasilkan tegangan yang maksimal.

Gambar 3.1. merupakan diagram Ishikawa yang dapat digunakan untuk menganalisis masalah. Bagian kepala atau segiempat yang berada di sebelah kanan merupakan masalah. Sementara pada bagian tulang merupakan penyebab.

26

Gambar 3.1 Diagram Ishikawa Untuk Analisis Masalah

3.2 Analisis Kebutuhan Sistem

Perancangan sistem terdiri dari dua bagian yaitu perancangan sistem perangkat keras dan perancangan sistem perangkat lunak. Sistem perangkat keras yang digunakan untuk pembuatan sistem terdiri dari beberapa bagian atau komponen utama. Setiap komponen ini membutuhkan antarmuka yang merupakan jalur komunikasi dengan komponen lainnya dan sebagai titik koneksi sumber daya atau tegangan yang dibagi dengan komponen lainnya. Oleh karena itu, perancangan antarmuka ini tidak boleh sembarangan dan harus lebih diperhatikan kelebihan dan kekurangannya. Misalnya saja dari segi komunikasi, antarmuka yang dibuat untuk komponen yang bersangkutan nantinya harus dapat membuat komponen ini dapat berkomunikasi dengan komponen-komponen lainnya. Jika antarmuka komponen-komponen ini nantinya juga dapat digunakan untuk pengembangan sistem perangkat keras lainnya atau dapat bekerja dengan kecepatan yang tinggi sehingga tidak membutuhkan penundaan waktu yang cukup lama untuk mengeksekusi suatu perintah atau instruksi, maka hal ini merupakan nilai lebih dari antarmuka yang dirancang.

Manusia Material Metode Lingkungan Sumber energi listrik semakin terbatas

Antrian panjang di loket pembayaran listrik

Pembelian token listrik Tarif dasar listrik

Tagihan tidak sesuai dengan pemakaian

Pemadaman listrik bergilir

Pembebanan biaya listrik lampu penerangan jalan

Pembangkit listrik berbahaya bagi pemukiman warga setempat

Perhitungan listrik prabayar Perhitungan Listrik

waktu yang diharapkan atau bahkan komunikasi antara komponen yang satu dengan komponen yang lain tidak dapat saling dimengerti sehingga menimbukan error atau bug, maka antarmuka seperti ini tidak dapat dipertahankan dan harus diperbaiki atau bahkan diganti dengan rancangan antarmuka yang lain. Perancangan antarmuka komponen seperti ini juga dapat mempengaruhi efisiensi dalam penulisan kode program untuk perancangan perangkat lunaknya. Selain itu, perancangan antarmuka juga harus memperhatikan jumlah komponen yang akan digunakan sehingga dapat menyederhanakan rangkaian sistem perangkat keras secara keseluruhan.

Dari rancangan perangkat keras untuk sistem yang telah direncanakan diharapkan dapat mempermudah pengerjaan dalam perancangan perangkat lunaknya sehingga perangkat lunak yang dibuat dapat lebih efisien dan tidak banyak memakan ruang memori pada mikrokontroler. Selain itu, juga diharapkan waktu eksekusi oleh mikrokontroler terhadap perangkat lunak yang dibuat dapat lebih cepat.

Perancangan perangkat lunak untuk sistem ini terdiri peragkat lunak pada embedded system dan pada modul tampilan interface GUI pada PC. dari beberapa modul program yang ditampilkan dalam bentuk algoritma flowchart yang berfungsi mengontrol kerja dari komponen-komponen utama yang menyusun perangkat keras sistem. Modul program ini antara lain program input keypad, program output LCD, program komunikasi 2 wayar (two wire), dan program utama yang mencakup kedua modul program sebelumnya. Dari program utama ini nantinya akan dipanggil fungsi atau rutin dari modul program lainnya yang dibutuhkan untuk eksekusi suatu proses atau perintah tertentu.

Seperti telah disebutkan sebelumnya, sistem perangkat keras yang akan dibangun terdiri dari beberapa komponen utama, antara lain:

1. Bagian sumber tegangan atau power supply.

2. Bagian programmer dari komputer ke mikrokontroler 3. Mikrokontroler ATMega8535.

4. Real Time Clock (RTC) ds1307 5. Bagian input dari panel surya 6. Bagian output ke LCD. 7. Sensor arus acs712 8. Motor servo

28

Sedang pada prangkat lunak yang digunakan antara lain : 1. Codevision AVR 3.12

2. ProgISP 1.72 3. Delphi Borland 7

Dari komponen-komponen inilah nantinya akan dirancang suatu antarmuka sehingga memungkinkan komunikasi antar komponen-komponen tersebut.

3.3. Pemodelan Sistem

Pemodelan sistem yang dirancang penulis bertujuan menggambarkan kondisi dan bagian-bagian yang berperan dalam sistem yang dirancang. Permodelan sistem yang dirancang penulis tergambar dalam diagram blok dibawah ini :

ATMEGA 8535 PANEL SURYA dinamis MOTOR SERVO PC PANEL SURYA statis Sensor arus acs712 Sensor arus acs712 Komunikasi serial RS232 RTC ds1307 Sensor tegangan Sensor tegangan LCD

Gambar 3.2. Diagram Blok Pemodelan Sistem yang Dirancang Tabel 3.1. Keterangan Bagian-Bagian Rancangan sistem

Nama bagian Penjelasan dan fungsi

Panel surya Modul converter dari sinar matahari menjadi listrik

Sensor tegangan Menggunakan fitur ADC (analog to Digital Converter) ATMega untuk mendeteksi tegangan yang dihasilkan oeh panel surya

Atmega8535 Sebagai “otak” pengolah utama, sebagai penerima input dari panel surya, menggerakkan motor servo dan mengirim data ke PC

LCD Sebagai penampil tampilan dari sistem

Motor Servo Motor penggerak panel surya dinamis agar terus mengikuti pergerkan matahari

Rs232 Modul untuk mentransmisikan data dari mikrokontroller ATMega ke PC

PC Sebagai penerima data dari mikrokontroller untuk ditampilkan di GUI

Solar panel yang digunakan adalah solar panel jenis amorphose yang memiliki Vout 5,5 volt. Terdapat dua panel surya, panel dinamis yang akan mengikuti arah pergerakan matahari terhadap bumi dan panel surya statis sebagai pembanding. panel surya dinamis di kaitkan dengan gear pada motor servo agar dapat bergerak baik secara horizontal. Motor servo digunakan karena motor servo dapat dilakukan pengesetan sudut pergerakannya. RTC ds1307 adalah modul pembangkit Real Time clock sebagai referensi pewaktu bagi sistem untuk menggerakkan motor servo. Kedua panel surya ini di ukur tegangan dan arusnya menggunakan sensor, dikarenakan sensor yang digunakan memiliki keluaran berupa tegangan dan bukan nilai yang dapat dibaca langsung, maka kemudian diolah mengunakan fitur adc dari mikrokontroller ATMega untuk mendapatkan nilai tegangan dan arusnya agar dapat dibaca langsung. Hasil dari pengukuran kemudian akan ditransmisikan ke display PC melalui modul serial RS232

3.4. Perancangan Sistem

Berdasarkan gambaran dari hasil analisis proses maka dibangun suatu model rancangan sistem dan juga rancangan antar muka sistem.

30 3.4.1. Antarmuka Mikrokontroler ATMega 8535

Perancangan antarmuka untuk mikrokontroler langsung berhubungan dengan komponen-komponen pada sistem perangkat keras yaitu clock eksternal, panel surya, RTC, motor servo, sensor arus, LCD, komunikasi serial, isp programmer. Untuk lebih jelasnya, antarmuka mikrokontroler ditunjukkan gambar 3.1.

32

Gambar rangkaian di atas adalah skema antarmuka sistem secara keseluruhan. Mikrokontroler terhubung dengan komponen-komponen lainnya yang membangun sistem lengkap. Komponen dapat dirangkai sesuai skema rangkaian pada gambar 3.2. Sebelum merangkai komponen, dipastikan terlebih dahulu komponen tersebut dalam kondisi yang baik dan layak untuk digunakan. Caranya dengan menguji setiap komponen tersebut. Pengujian dapat dilakukan dengan bantuan multimeter misalnya pada sensor arus, mikrokontroler, panel surya dan adaptor. Dapat juga diuji dengan program misalnya pada RTC, LCD, Motor Servo, ISP Programmer dan RS232. Proses pengujiannya dapat dilihat pada pembahasan selanjutnya.

Sistem yang dirancang menggunakan mikrokontroler ATMega 8535. Dimana dalam penerapannya, panel surya bergerak sebesar satu derajat setiap empat menit. Hal ini ditentukan dari pergerakan matahari dalam sebuah penelitian yang sebelumnya sudah dijelaskan. Pergerakan motor servo sudah diatur dan mulai bekerja pada pukul 06:30 WIB sampai dengan pukul 18:30 WIB atau setelah posisi panel surya mencapai 180 derajat. Setelah itu motor servo kembali ke posisi semula (nol derajat). Untuk mengaktifkan alat ini dilakukan secara manual. Sedangkan untuk perpindahan panel surya diatur oleh sebuah timer. Timer yang digunakan yaitu Real Time Clock (RTC) DS1307. RTC DS1307 cukup diprogram satu kali saja, dikarenakan selanjutnya akan ter-update secara otomatis. Untuk mengetahui lebih jelasnya dapat dilihat pada flowchart berikut ini:

Inisialisasi program

Baca komunikasi mikro dengan PC

Gerakkan motor servo + 1 derajat

Baca nilai adc dari panel

surya Nilai menit RTC + 4

menit ?

ya

tidak

Selesai Kirim nilai dari mikro

ke PC baca nilai menit RTC

Gambar 3.4 Flowchart Kerja Sistem Secara Keseluruhan

Dikarenakan sistem tidak menggunnakan sensor mata angin (compass) sehingga untuk penentuan arah mata angin timur dan barat ditentukan secara manual. Hasil keluaran dapat dilihat pada dua interface yaitu LCD dan PC. Data yang terbaca pada LCD dalam satuan volt (V) dan ampere (A) sedangkan data yang terbaca pada PC dalam satuan milivolt (mV) dan miliampere (mA) agar data yang terbaca lebih detail. Sedangkan data keluaran yang terbaca disimpan dalam sebuah database menggunakan microsoft acces yang terhubung ke interface delphi.

BAB 4

IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM

Bab ini berisi implementasi perancangan sistem dari hasil analisis dan perancangan yang sudah dibuat, serta menguji sistem untuk menemukan kelebihan dan kekurangan pada sistem yang dibuat.

4.1. Implementasi Sistem

Implementasi perangkat keras sistem dapat dilakukan dengan dua cara yaitu menggunakan prototype papan PCB atau menggunakan papan PCB permanen. Dalam penggunaan prototype papan PCB prosesnya sederhana yaitu hanya perlu meletakkan komponen-komponen pada lubang papan PCB yang telah disediakan dan setelah itu menghubungkan kaki-kaki komponen menggunakan kabel. Sedangkan untuk implementasi perangkat keras yang menggunakan papan PCB permanen prosesnya lebih rumit dan waktu pengerjaannya lebih lama. Umumnya penggunaan papan PCB pada sistem perangkat keras yang dibuat haruslah secara permanen.

Beberapa kelebihan penggunaan papan PCB permanen, misalnya untuk ukuran yang sama harga prototype papan PCB lebih mahal dibandingkan papan PCB permanen dan jumlah komponen yang dapat ditampung prototype papan PCB juga lebih sedikit dibandingkan papan PCB permanen. Oleh karena itu, dalam implementasi sistem perangkat keras ini digunakan papan PCB permanen.

Seperti yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya bahwa sistem perangkat keras yang akan dibangun ini terdiri dari beberapa bagian atau komponen utama, yaitu Panel Surya, power supply, clock eksternal, Sensor arus, mikrokontroler, RTC, output LCD, Motor Servo dan programmer untuk mikrokontroler. Untuk power supply terdapat beberapa pilihan, namun power supply yang akan digunakan adalah power supply yang berasal dari listrik PLN yang akan di ubah menjadi tegangan listrik dengan variasi 12V dan 5V DC. Sebagai persiapan awal dalam implementasi sistem perangkat keras adalah penyediaan komponen-komponen elektronik sebagai perangkat kerasnya. Tabel 4.1 memperlihatkan daftar komponen-komponen yang diperlukan.

Tabel 4.1 Daftar Komponen Yang Diperlukan Untuk Implementasi Sistem

No Bagian Jenis Komponen Nilai Jumlah

1 Power supply Adaptor 12V 1

Dioda 1N4002 4

Elektrolit kapasitor

2200uf / 16 V 1

IC 7805 1

Steker dan kabel - 1

Saklar - 1

2 Clock eksternal Kristal 11,0592 MHZ 1 Kapasitor

keramik

20 pF 2

3 Mikrokontroler IC

Mikrokontroler

36

4 Sensor Arus ACS712 5A 2

5 Aktuator Motor servo - 1

6 Panel Surya Panel Surya 5,5 V, 100 mA 2

7 Output LCD LCD LMB162A 1

Potensiometer 10 –50 KΩ 1 8 Programmer

mikrokontroler

Konektor ISP Programmer

1

9 RTC I2C Ds1307 1

10 Komunikasi serial RS232 - 1

11 Lain-lain Kabel - secukupnya

Timah - secukupnya

Papan PCB - secukupnya

Setelah komponen-komponen yang diperlukan telah tersedia, maka untuk membangun sistem perangkat keras ini harus diketahui skema rangkaian sistem secara keseluruhan agar sistem yang akan dibangun dapat dirangkai di papan papan PCB.

Langkah-langkah implementasi sistem pada papan PCB adalah sebagai berikut: 1. Memasang kaki-kaki komponen seperti IC mikrokontroler, 7805 dan resistor,

kapasitor, kristal, dioda, dan komponen-komponen lainnya yang diperlukan. Beberapa komponen tidak dihubungkan langsung pada PCB melainkan dihubungkan menggunakan kabel dan komponen tersebut diletakkan di luar PCB. Komponen ini misalnya adaptor.

2. Menyolder kaki-kaki komponen menggunakan timah sesuai dengan skema rangkaian sistem perangkat keras yang telah direncanakan. Berikut ini adalah rangkaian mikrokontroler:

Gambar 4.1 Rangkaian mikrokontroler ATMega 8535

3. Merangkai sensor arus sesuai dengan skema rangkaian kemudian dihubungkan ke mikrokontroler.

38

Gambar 4.2 Rangkaian sensor arus ACS 712

4. Memasang motor servo dengan bantuan acrelyc agar dapat menggerakkan panel surya dan mengatur agar sesuai dengan pergerakan panel surya.

Gambar 4.3 Rangkaian motor servo dan panel surya dinamis

5. Hubungkan rangkaian mikrokontroler dengan Liquid Crystal Display (LCD) 2x16 yang telah diuji sebelumnya.

Gambar 4.4 Rangkaian LCD 2x16

6. Lakukan pengujian koneksi antara kaki-kaki komponen yang telah dihubungkan sebelumnya. Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan multimeter, dengan mengukur hambatan pada dua terminal kaki komponen yang akan diuji. Jika

hambatannya adalah 0 Ω, maka hubungan atau koneksi antara kaki-kaki

komponen telah baik.

Setelah semua komponen yang diperlukan untuk membangun sistem dirangkai pada papan PCB, langkah selanjutnya adalah implementasi untuk pembuatan kode program atau perangkat lunaknya.

4.1.3. Implementasi Perangkat Lunak untuk Sistem

Perangkat lunak yang dibuat ini akan menjalankan fungsi-fungsi perangkat keras yang telah dirangkai. Perangkat lunak ini dibuat dengan menggunakan bahasa C dan kompiler ISP Programmer yang khusus digunakan untuk mengkompile program-program dalam bahasa C yang dibuat untuk menjalankan mikrokontroler dari keluarga AVR. Perangkat lunak ini sendiri terdiri atas beberapa modul program yang lebih khusus dan spesifik untuk hardware atau komponen tertentu.

40

Untuk melakukan pengaturan pada mikrokontroler dapat menggunakan program dari CodeVisionAVR. Dengan bantuan aplikasi ini memudahkan programmer untuk mengkompile dan mengatur setiap komponen yang terhubung ke mikrokontroler. Berikut tampilan CodeVisionAVR 3.12.

Gambar 4.6 Interface CodeVisionAVR 3.12

Sedangkan untuk menanamkan program yang telah kita buat pada CodeVisionAVR 3.12 ke dalam mikrokontroler, dapat menggunakan aplikasi ProgISP. Program yang telah dibuat pada CodeVisionAVR disimpan ke dalam format .hex. dan pada aplikasi ProgISP file program dapat di masukkan melalui menu load flash kemudian pada select chip pilih ATMega 8535 lalu klik auto. Pastikan mikrokontroler dalam keadaan menyala maka program siap ditransfer ke mikrokontroler.

Gambar 4.7 ProgISP 17.2

4.2. Pengujian Sistem

Pengujian rangkaian Mikrokontroler dapat dilakukan dengan cara menghubungkan rangkaian sistem minimum dengan sumber tegangan 5 V. Dimana pin 10 Mikrokontroler dihubungkan dengan tegangan 5 volt dan pin 11 dihubungkan dengan ground. Seperti pada gambar 4.2

42

Gambar 4.8 Rangkaian Pengujian Mikrokontroler

Kemudian pin 12 dan pin 11 dihubungkan ke XTAL dan dua buah kapasitor. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller ATMega8535 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroller tersebut.

Sistem Mikrokontrollermerupakan sistem pengendali semua rangkaian yang ada pada sistem. Proses pengujian sistem minimum mikrokontroller dilakukan dengan menghubungkan sistem sensor sebagai input dan LCD, juga PC (personal computer) sebagai output. Sebuah program sederhana untuk mengecek kondisi sensor yang hasilnya ditampilkan di LCD diisikan kedalam mikrokontroller.

Untuk menghubungkan sistem mikrokontroller ke PC, maka diperlukan komunikasi serial. Komunikasi serial yang digunakan yaitu Max232 dapat dideteksi dengan menggunakan software Hyper Terminal buatan microsoft. Dengan menggunakan software hyper terminal kita akan dapat mencoba input/output dari/ke mikrokontroller.

Secara elektronis rangkaian sudah bekerja dengan baik, keluaran dari mikrokontroller dapat ditampilkan pada PC. Sensor dirancang untuk mendeteksi adanya tegangan dan arus yang nantinya akan diumpankan ke ADC sebagai input analog yang nantinya akan masuk ke rangkaian sistem minimum mikrokontroller,

dapat dibaca oleh mikrokontroller dan perhitungan telah diprogramming, sehingga hasilnya akan ditampilkan pada LCD dan PC.

4.2.1. Pengujian Sensor Arus

Dari rangkaian aplikasi IC ACS712 5 Ampere, didapatkan hasil output setiap perubahan 10 miliampere arus input maka hasil output berupa tegangan akan berubah tiap 1.85 mV. Sinyal output yang dihasilkan IC ACS712 merupakan inverting dari sinyal input. Sehingga diperlukan inverting amplifier agar sinyal output sama dengan sinyal input IC ACS712. Pengujian dilakukan dengan menggunakan hambatan resistor. Sesuai dengan hukum ohm :

V = I x R ... (2) Dimana :

V = tegangan dalam suatu rangkaian tertutup I = arus yang mengalir dalam rangkaian tertutup R = Hambatan (nilai resistor ) dalam rangkaian

arus yang mengalir dalam suatu rangkaian tertutup dapat di ketahui dengan membagi antara tegangan yang mengalir di rangkaian dengan resistor hambatan yang dipakai

Tabel 4.2 Data Pengujian Sensor Arus ACS712

No. Hambatan (ohm)

Arus (Teori) mA

Tegangan Sensing Out ACS712

(mV)

1. 33 151 279.35

2. 47 106 196.1

3. 55 90 166.5

4. 70 71.4 132.09

44

semakin tinggi nilai arus yang diukur maka semakin tinggi pula tegangan keluaran pada sensor arus ACS712

4.2.2. Pengujian Rangkaian RTC DS-1307

Pengujian rangkaian RTC DS-1307 dilakukan dengan memberi perintah pengambilan data dari RTC ds1307 dengan komunikasi jalur data I2C melalui mikrokontroller. Berikut adalah listing programnya

#include <mega8535.h> #include <delay.h> #include <alcd.h> #include <stdio.h> #include <i2c.h> #include <ds1307.h> void main(void) {

i2c_init();

// DS1307 Real Time Clock initialization // Square wave output on pin SQW/OUT: Off // SQW/OUT pin state: 0

rtc_init(0,0,0);

rtc_set_time(12,30,00); //fungsi untuk melakukan setting pada RTC DS-1307 pertama kali

while(1) {

rtc_get_time(&h,&m,&s); ` lcd_gotoxy(0,0);

sprintf(buf,"Waktu :%02u:%02u:%02u",h,m,s); lcd_puts(buf);

} }

LCD dot matriks 2 x 16 karekater dapat dihubungkan langsung dengan mikrokontroler ATMega8535, disini fungsi LCD adalah sebagai tampilah hasil pengukuran dan diberi beberapa keterangan. Pada penelitian ini LCD dihubungkan kemikrokontroler melalui PortB.1 ~ PortB.7 yang berfungsi bus data. Adapaun data yang dikirimkan oleh mikrokontroler merupakan kode ASCIIdata dalam bentuk bilangan biner, dimana data tersebut dapat diterjemahkan oleh LCD ke bentuk karakter.

Pengiriman data yang dari mikrokontroler diatur oleh pin EN, RS dan RW, Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberi tahu LCD bahwa ada data yang sedang dikirimkan. Untuk mengirim data ke LCD, maka melalui program EN

harus dibuat berlogika “low” dan set (high) pada dua jalur kontrol yang lain (RS dan

RW). Jalur RW adalah jalur kontrol Read/write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus akan dituliskan pada LCD. Ketika RW berlogika high (1), maka program melakukan pembacaan memori dari LCD. Dalam penelitian ini umumnya pin RW selalu diberikan logika low(0)

Dengan mengikuti keterangan diatas kita dapat membuat program untuk menampilkan karakter pada LCD. Program yang diisikan ke mikrokontroler untuk menampilkan karakter pada LCD adalah sebagai berikut :

#include < mega8535.h> #include < stdio.h> #include < delay.h>

// Alphanumeric LCD Module functions #include < alcd.h>

// Declare your global variables here void main(void)

{

// Declare your local variables here PORTA= 0xff;

DDRA= 0x0F; PORTB = 0X03; DDRB = 0X8F; //

46

// LCD module initialization lcd_init(16);

lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("syahrial");

Program diatas akan menampilkan kata “syahrial” di baris pertama dimulai dari kolom pertama pada LCD 2 x 16. Pada penelitian ini, saat seluruh rangkaian diaktifkan, maka pada LCD akan tampil waktu pada baris pertama, sedang pada baris kedua akan tampil daya dari pengukuran panel surya statis dan dinamis. Tulisan pada baris pertama dan kedua tampil secara bersamaan dan diperbaharui setiap satu detik.

4.2.4. Pengujian Rangkaian Motor Servo

Motor servo berputar berdasarkan inputan pulsa duty cycle yang diberikan melalui pin kontrolnya. Motor servo tidak memerlukan rangkaian eksternal untuk berputar, karena didalam motor servo sudah memiliki rangkaian control elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan sudut angularnya.

Gambar 4.9 Pergerakan Motor Servo

#include <delay.h> #include <stdio.h> unsigned int i; void main(void) {

for (i=0;i<50;i++) {

PORTC.5=1; delay_ms(2); PORTC.5=0; delay_ms(20); }

delay_ms(1000);

for (i=0;i<50;i++) {

PORT.7=1; delay_ms(0.5); PORTD.7=0; delay_ms(20); }

} }

Jika program ini dijalankan, maka motor servo akan berputar searah jarum jam, lalu berselang 1 detik kemudian, motor servo akan berputar berlawanan dengan arah jarum jam.

4.2.5. Pengujian Sistem Secara Keseleruhan

Dalam tahap ini, sistem yang telah dirakit dan diprogram, diuji secara keseleruhan untuk mengetahui performa dan hasil dari sistem yang di uji.

Sistem di uji dengan meletakkan alat di luar ruangan dan menghadap arah timur, sesuai dengan perputaran pergerakan matahari. Untuk mengetahui efisiensi dari panel dinamis, maka terdapat juga panel statis yang berada di sisi dari panel dinamis sebagai

48

pembanding, data yang di ambil adalah tegangan dan arus dari masing-masing panel surya. pengujian dilakukan pada pukul 06.29 WIB sampai dengan 18.29 WIB . Berikut adalah hasil pengujian:

Tabel 4.3 Perbandingan Tegangan Panel Surya Statis dan Dinamis

Tegangan pada panel surya statis

(mV)

Arus pada panel surya

statis (mA)

Tegangan pada panel surya dinamis (mV)

Arus pada panel surya dinamis (mA)

Waktu Sudut Panel Surya Dinamis (Derajat)

29 6 4 13 06:29 0

44 1 14 11 06:43 1

63 3 19 11 06:47 2

73 3 25 9 06:51 3

78 4 30 11 06:55 4

86 4 34 10 06:59 5

92 5 34 12 07:03 6

92 1 36 9 07:07 7

97 2 40 9 07:11 8

100 3 44 12 07:15 9

106 3 44 9 07:19 10

107 2 49 11 07:23 11

116 3 55 7 07:27 12

117 2 58 8 07:31 13

121 1 58 12 07:35 14

127 4 64 8 07:39 15

133 2 68 9 07:43 16

141 1 73 8 07:47 17

184 1 107 8 08:09 23

215 3 142 8 08:11 26

235 2 146 4 08:15 27

254 2 156 6 08:19 28

269 3 161 6 08:23 29

273 6 169 8 08:27 30

273 1 161 6 08:31 31

278 4 167 6 08:35 32

306 6 179 6 08:39 33

322 3 185 5 08:43 34

332 3 185 6 08:48 35

336 5 185 8 08:52 36

366 3 200 3 08:56 37

381 5 215 11 09:01 38

405 3 234 3 09:05 39

406 3 234 6 09:09 40

401 4 239 7 09:13 41

406 7 246 2 09:17 42

406 3 249 5 09:21 43

406 2 259 6 09:25 44

398 8 253 5 09:29 45

398 3 257 8 09:33 46

406 7 266 6 09:37 47

420 7 278 8 09:41 48

425 7 288 7 09:45 49

50

445 6 299 1 09:53 51

474 5 3 22 09:57 52

4737 93 5005 90 10:01 53

4633 71 5005 114 10:05 54

4559 46 3987 78 10:09 55

4691 44 5005 107 10:13 56

4837 43 4557 104 10:17 57

4843 27 3118 63 10:21 58

4859 11 5005 107 10:25 59

4855 18 5005 113 10:29 60

4928 25 5005 127 10:33 61

4912 32 5005 126 10:37 62

4879 32 5005 125 10:41 63

4834 19 5005 123 10:45 64

4941 18 5005 130 10:49 65

4946 28 5005 144 10:53 66

4990 31 5005 147 10:57 67

4966 27 5005 128 11:01 68

4946 16 5005 119 11:05 69

3347 7 3380 121 12:02 80

2353 3 2377 62 12:06 81

2198 1 2212 48 12:20 82

2421 13 2430 49 12:24 83

2622 26 2641 62 12:29 84

2640 23 2649 56 12:33 85

2813 28 2832 54 11:41 88

2363 8 2363 39 11:45 89

3326 23 3319 61 11:49 90

1741 9 1763 30 11:53 91

1193 0 1179 10 12:49 92

5005 64 5005 93 12:53 93

3890 32 3894 76 12:57 94

875 17 854 7 12:01 95

2345 24 2339 52 13:07 96

2813 28 2813 49 13:10 97

1306 23 1267 22 13:15 98

4333 61 4373 83 13:18 99

3356 40 3361 65 13:21 100

2957 44 2974 44 13:25 101

3292 49 3301 56 13:21 102

3561 40 3569 60 13:25 103

3627 61 3671 79 13:29 104

3887 48 3944 69 13:33 105

3951 53 4005 83 13:37 106

2448 20 2434 45 13:41 107

4477 65 4576 83 13:46 108

1524 4 1487 18 13:50 109

2635 30 2639 34 13:54 110

4070 66 4187 87 13:58 111

52

2495 33 2432 46 14:13 113

2129 29 1694 42 14:17 114

1051 8 934 5 14:21 115

1071 6 948 4 14:25 116

965 7 856 3 14:29 117

905 13 792 1 14:33 118

904 10 768 3 14:37 119

508 14 264 9 15:42 151

406 13 190 5 15:46 152

352 9 147 10 15:50 153

410 8 176 8 15:54 154

406 7 156 12 15:58 155

409 11 171 13 16:02 156

303 13 117 6 16:06 157

274 3 98 8 16:10 158

278 4 97 13 16:14 159

298 7 103 10 16:18 160

278 8 92 10 16:22 161

254 7 93 9 16:26 162

239 7 78 7 16:30 163

225 6 73 8 16:34 164

190 4 58 9 16:38 165

161 1 44 13 16:42 166

117 3 31 8 16:46 167

112 6 27 8 17:00 168

107 8 23 11 17:04 169

92 7 14 12 18:06 172

69 3 9 14 18:10 173

53 6 4 11 18:14 174

27 4 0 13 18:18 175

14 3 0 10 18:22 176

9 3 0 12 18:26 177

4 2 0 13 18:29 178

V1 I1 V2 I2

1543,602 15,33083 1468,023 34,27068

Untuk mengetahui perbandingan besar tegangan antara kedua jenis solar sel, maka dapat dihitung dengan rumus :

∆V = V2 – V1... (3) Sehingga:

∆V = (1543,602 - 1468,023)

= 75,579 mV

Sedangkan untuk mengetahui perbandingan besar arus antara kedua jenis solar sel dapat dihitung dengan rumus :

∆I = I2 – I1... (4) Sehingga :

∆I = (34,27068 - 15,33083) = 18,93985 mA

54

Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Tegangan Panel Surya Statis dan Dinamis

Dari grafik perbandingan tegangan pada panel surya statis dan dinamis diatas dapat disimpulkan bahwa tegangan yang dihasilkan pada panel surya dinamis tidak selalu lebih besar dari tegangan yang dihasilkan oleh panel surya statis. Dapat dilihat dari pukul 06:29 WIB sampai dengan pukul 09:49 WIB tegangan yang dihasilkan oleh panel surya statis lebih unggul dibandingkan tegangan pada panel surya dinamis. Begitu juga pada pukul 14:17 WIB sampai dengan pukul 18:06 WIB. Hal ini dikarenakan pada saat pengujian alat tidak diletakkan pada lapangan terbuka. Alat tersebut diletakkan diantara dua bangunan yang tinggi di sebelah timur dan barat nya. Sedangkan disekililingnya adalah tembok perumahan. Sehingga sinar matahari hanya datang dari atas saja. Namun dapat dilihat juga mulai pukul 09.49 WIB sampai dengan pukul 14:17 WIB dimana posisi matahari sudah terlihat dan tegak lurus terhadap panel surya dinamis. Sehingga menghasilkan tegangan yang lebih besar dari tegangan panel surya statis.

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 6 :2 9 7 :1 1 7 :4 3 8 :2 3 8 :5 6 9 :2 9 1 0 :0 1 1 0 :3 3 1 1 :0 5 1 2 :4 1 1 2 :0 1 1 3 :2 5 1 3 :5 8 1 4 :3 7 1 6 :1 0 1 6 :4 2 1 8 :1 4 T e g a n g a n ( m V ) waktu

Tegangan pada panel surya statis (mV) Tegangan pada panel surya dinamis (mV)

Dari grafik 4.11 diatas dapat diketahui bahwa sensor arus beberapa kali mengalami error. Misalnya pada pukul 06:29 WIB sampai dengan pukul 09:49 WIB dan dari pukul 16:10 WIB sampai dengan 18:14 WIB terjadi kesalahan. Dikarenakan tegangan berbanding lurus dengan arus. Dimana semakin besar tegangan maka semakin besar pula arusnya. Kesalahan disebabkan pada sensor arus terjadi kesalahan internal. dimana tegangan yang terbaca bukanlah dari panel surya. Melainkan dari tegangan suplai ke sensor arus itu sendiri. Sebagai informasi, untuk menjalankan sensor arus dibutuhkan tegangan sebesar 5V agar sensor berjalan stabil. Namun jika arus yang masuk kurang dari 5V maka kinerja sensor arus tidak stabil dan dapat menyebabkan kesalahan internal. Kesalahan interneal disebabkan oleh banyak faktor selain ketidakstabilan tegangan juga dapat disebabkan oleh human error. Misalnya, teknik penyolderan yang tidak rapi, pemasangan komponen yang kurang pas atau kurang kuat, penggunaan kabel yang tidak efisien dan lain sebagainya.

Seperti yang kita ketahui. Jika ada arus dan juga ada tegangan maka dapat diketahui pula hubungannya dengan Daya (P). Dimana relasi nya dapat dilihat pada rumus:

P = V x I ... (5) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 6 :2 9 7 :1 1 7 :4 3 8 :2 3 8 :5 6 9 :2 9 1 0 :0 1 1 0 :3 3 1 1 :0 5 1 2 :4 1 1 2 :0 1 1 3 :2 5 1 3 :5 8 1 4 :3 7 1 6 :1 0 1 6 :4 2 1 8 :1 4 A ru s (m A ) Waktu

Arus pada panel surya dinamis (mA)

Arus pada panel surya statis (mA)

PORTB=(0<<PORTB7) | (0<<PORTB6) | (0<<PORTB5) | (0<<PORTB4) | (0<<PORTB3) | (0<<PORTB2) | (0<<PORTB1) | (0<<PORTB0);

// Port C initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In

DDRC=(0<<DDC7) | (0<<DDC6) | (0<<DDC5) | (0<<DDC4) | (0<<DDC3) | (0<<DDC2) | (0<<DDC1) | (0<<DDC0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTC=(0<<PORTC7) | (0<<PORTC6) | (0<<PORTC5) | (0<<PORTC4) | (0<<PORTC3) | (0<<PORTC2) | (0<<PORTC1) | (0<<PORTC0);

// Port D initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=Out Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRD=(0<<DDD7) | (0<<DDD6) | (1<<DDD5) | (0<<DDD4) | (0<<DDD3) | (0<<DDD2) | (0<<DDD1) | (0<<DDD0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=0 Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTD=(0<<PORTD7) | (0<<PORTD6) | (0<<PORTD5) | (0<<PORTD4) | (0<<PORTD3) | (0<<PORTD2) | (0<<PORTD1) | (0<<PORTD0);

// Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC0 output: Disconnected

TCCR0=(0<<WGM00) | (0<<COM01) | (0<<COM00) | (0<<WGM01) | (0<<CS02) | (0<<CS01) | (0<<CS00);

TCNT0=0x00; OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 1382,400 kHz // Mode: Fast PWM top=ICR1 // OC1A output: Non-Inverted PWM // OC1B output: Disconnected // Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge // Timer Period: 20 ms

// Output Pulse(s):

// OC1A Period: 20 ms Width: 10 ms // Timer1 Overflow Interrupt: Off // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off

// Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=(1<<COM1A1) | (0<<COM1A0) | (0<<COM1B1) | (0<<COM1B0) | (1<<WGM11) | (0<<WGM10);

TCCR1B=(0<<ICNC1) | (0<<ICES1) | (1<<WGM13) | (1<<WGM12) | (0<<CS12) | (1<<CS11) | (0<<CS10);

TCNT1H=0x94; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x6B; ICR1L=0xFF; //OCR1AH=0x36; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer2 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC2 output: Disconnected ASSR=0<<AS2;

TCCR2=(0<<WGM20) | (0<<COM21) | (0<<COM20) | (0<<WGM21) | (0<<CS22) | (0<<CS21) | (0<<CS20);

TCNT2=0x00; OCR2=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

TIMSK=(0<<OCIE2) | (0<<TOIE2) | (0<<TICIE1) | (0<<OCIE1A) | (0<<OCIE1B) | (0<<TOIE1) | (0<<OCIE0) | (0<<TOIE0);

// External Interrupt(s) initialization // INT0: Off

// INT1: Off // INT2: Off

MCUCR=(0<<ISC11) | (0<<ISC10) | (0<<ISC01) | (0<<ISC00); MCUCSR=(0<<ISC2);

// USART initialization

// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: On

// USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous // USART Baud Rate: 9600

UCSRA=(0<<RXC) | (0<<TXC) | (0<<UDRE) | (0<<FE) | (0<<DOR) | (0<<UPE) | (0<<U2X) | (0<<MPCM);

UCSRB=(0<<RXCIE) | (0<<TXCIE) | (0<<UDRIE) | (1<<RXEN) | (1<<TXEN) | (0<<UCSZ2) | (0<<RXB8) | (0<<TXB8);

UCSRC=(1<<URSEL) | (0<<UMSEL) | (0<<UPM1) | (0<<UPM0) | (0<<USBS) | (1<<UCSZ1) | (1<<UCSZ0) | (0<<UCPOL);

UBRRH=0x00; UBRRL=0x47;

// Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off

// The Analog Comparator's positive input is // connected to the AIN0 pin

// The Analog Comparator's negative input is // connected to the AIN1 pin

ACSR=(1<<ACD) | (0<<ACBG) | (0<<ACO) | (0<<ACI) | (0<<ACIE) | (0<<ACIC) | (0<<ACIS1) | (0<<ACIS0);

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 691,200 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin // ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped ADMUX=ADC_VREF_TYPE;

ADCSRA=(1<<ADEN) | (0<<ADSC) | (0<<ADATE) | (0<<ADIF) | (0<<ADIE) | (1<<ADPS2) | (0<<ADPS1) | (0<<ADPS0);

SFIOR=(1<<ADHSM) | (0<<ADTS2) | (0<<ADTS1) | (0<<ADTS0); // SPI initialization

// SPI disabled

SPCR=(0<<SPIE) | (0<<SPE) | (0<<DORD) | (0<<MSTR) | (0<<CPOL) | (0<<CPHA) | (0<<SPR1) | (0<<SPR0);

// TWI initialization // TWI disabled

TWCR=(0<<TWEA) | (0<<TWSTA) | (0<<TWSTO) | (0<<TWEN) | (0<<TWIE); // Bit-Banged I2C Bus initialization

// I2C Port: PORTC // I2C SDA bit: 1 // I2C SCL bit: 0 // Bit Rate: 100 kHz

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|I2C menu. i2c_init();

// DS1307 Real Time Clock initialization // Square wave output on pin SQW/OUT: Off // SQW/OUT pin state: 0

rtc_init(0,0,0);

// Alphanumeric LCD initialization // Connections are specified in the

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu: // RS - PORTB Bit 1

// RD - PORTB Bit 2 // EN - PORTB Bit 3 // D4 - PORTB Bit 4 // D5 - PORTB Bit 5 // D6 - PORTB Bit 6 // D7 - PORTB Bit 7 // Characters/line: 16 lcd_init(16);

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("syahrial");//tampilkan tulisan syahrial di lcd delay_ms(1000); //tunda waktu selama 1 sekon

lcd_clear(); //hapus tulisan //rtc_set_time(21,00,00); rtc_get_time(&j,&m,&d); s=d;

if (j>=6 & j<=19) {a=1;

j1=(((j-6)*60)-30); if (j1<=0) j1=0;

OCR1A=(((j1+m)/4)*12.2)+900; sudut=((OCR1A-900)/12.2); }

while (1) {

// Place your code here v1=0;i1=0;v2=0;i2=0;

v1_temp=0;i1_temp=0;v2_temp=0;i2_temp=0; for (cacah=0;cacah<=adc_samp;cacah++) {

v1_temp=v1_temp+v1; i1=read_adc(5); i1_temp=i1_temp+i1; v2=read_adc(1); v2_temp=v2_temp+v2; i2=read_adc(3); i2_temp=i2_temp+i2; delay_us(20);

}

//rumus untuk menkonversi menjadi volt dan ampere v1_real=((v1_temp/adc_samp)*4.8828125);

v1_real_d=(float)v1_real/1000;

i1_real=(abs)((((i1_temp/adc_samp)*4.8828125)-2509)/0.185); i1_real_d=(float)i1_real/1000;

v2_real=((v2_temp/adc_samp)*4.8828125); v2_real_d=(float)v2_real/1000;

i2_real=(abs)((((i2_temp/adc_samp)*4.8828125)-2509)/0.185); i2_real_d=(float)i2_real/1000;

lcd_clear(); //hapus tampilan di lcd

sprintf(buf,"v1:%.1f i1:%.1f v2:%.1f

i2:%.1f",v1_real_d,i1_real_d,v2_real_d,i2_real_d); //tampilkan hasil di lcd lcd_gotoxy(0,0);

lcd_puts(buf);

rtc_get_time(&j,&m,&d); //ambil data jam dari rtc lcd_gotoxy(11,1);

sprintf(buf,"%02u:%02u",j,m); lcd_puts(buf);

if (j==6 & m==30) {a=1;OCR1A=900;} if (j==18 & m>=30) {a=0;OCR1A=900;} if (a==1)

{

if (s!=d)

{if (d==59) {c++;}

printf("%dA%dB%dC%dD%dE",v1_real,i1_real,v2_real,i2_real,sudut); s=d;

}

if (c==4) {OCR1A=OCR1A+122;c=0;sudut=((OCR1A-900)/12.2);}

if (OCR1A>=3100) OCR1A=3100; }

} }

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Nama : Muhammad Syahrial

Alamat Sekarang : Jln. Bajak 2-h No.11 Perumahan Puri Mediterania Marindal, Medan.

Alamat Orang Tua : Dusun II Kel. Sei Suka Deras Kec. Sei Suka Kab. Batubara

Telp/Hp : 081396888188

Email : syahrial_muhammad@yahoo.com

Riwayat Pendidikan

SD Negeri 016396 Tanjung Gading dari Tahun 1997 s/d Tahun 2003 SMP Negeri 1 Sei Suka Tanjung Gading dari Tahun 2003 s/d Tahun 2006 SMA Negeri 1 Sei Suka Tanjung Gading dari Tahun 2006 s/d Tahun 2009 Universitas Sumatera Utara dari Tahun 2009 s/d Tahun 2012

Keahlian/ Kursus yang diikuti

Juli 2006 – Jan. 2009 : Kursus Komputer di SMA Negeri 1 Sei Suka. Feb. 2008 – Juni 2008 : Kursus Bahasa Inggris di Syahti Course, Batubara. Nov. 2012 – Jan. 2013 : Kursus Komputer (Visual Basic) di Tricom, Medan.