Blok Diagram Rancangan Sensor Radiasi Matahari

BAB III SISTEM KERJA RANGKAIAN

3.1 Blok Diagram

Pada penelitian ini, rancangan alat pegukur radiasai matahari secara digital terdiri dari beberapa bagian yaitu sensor yang terbuat dari plat hitam kemudian ditempelkan ke sensor suhu tipe IC LM35DZ, Rangkaian pengubah sinya analog voltasi menjadi frekuensi VFC menggunakan IC LM331, Rangkaian Multi Kanal IC 4017, Rangkaian Pencacah Biner IC 4020, Rangkaian Saklar Elektronik IC 4066, Interface USB Joypad, dan CPU Laptop. Rancangan alat pengukur radiasi matahari secara digital berbasis PC ditunjukan pada gambar blok diagram berikut: Gambar 3.1. Blok Diagram Rangkaian Pengukur Radiasi Matahari Body Putih IC LM35DZ Plat Hitam IC LM35DZ Multikanal IC 4017 Rangkaian VFC USB Interface Joypad PC Laptop Simpan Data Storage Tampilan Data Layar LCD Pencacah Biner IC 4020 Universitas Sumatera Utara Prinsip dasar kerja alat pengukur radiasi matahari digital ini adalah mengukur nilai suhu yang terdapat pada lempengan benda bewarna hitam dengan benda yang bewarna putih. Dengan pendekaatan persamaan Stefan-Boltzmann maka nilai radiasi matahari dapat ditentukan dengan mengukur suhu di kedua benda tersebut hitam dan putih. Nilai suhu dari kedua benda tersebut akan diubah menjadi frekuensi menggunakan rangkaian VFC IC LM331 secara bergantian atau satu persatu yang diatur oleh rangkaian multikanal IC 4017. Setelah data berupa frekuensi diolah terlebih dahulu dirangkaian pencacah biner IC 4020 dan siap untuk dibaca di komputer melalui USB Joypad. Data akan ditampilkan dalam bentuk grafik dan disimpan ke media hardisk atau flasdisk pada komputer Laptop.

3.2 Rancangan Sensor Radiasi Matahari

Energi surya yang dihasilkan oleh matahari berupa gelombang elektromagnetik. Beberapa benda mampu menangkap gelombang elektomagnetik dengan baik dan dapat diukur menggunakan bidang penyerap benda hitam dalam bentuk energi termal. Kemampuan bidang penyerap benda hitam dalam menangkap energi matahari tergantung dari luas bidang penyerap benda hitam. Secara umum, semakin luas bidang penyerap benda hitam, maka kemampuan dalam menangkap energi panas matahari akan semakin besar, sebaliknya semakin kecil luas bidang penyerap benda hitam, maka kemampuan dalam menangkap energi panas matahari pun akan semakin kecil. Semakin luasnya bidang penyerap benda hitam, tidak selamanya memiliki nilai keefektifan yang tinggi. Ada kalanya penggunaan luas bidang penyerap benda hitam dengan ukuran besar mengalami kejenuhan dalam menerima energi panas matahari, sehingga tidak perlu menggunakan luas bidang penyerap benda hitam dengan ukuran besar melainkan menggunakan luas bidang penyerap benda hitam dengan ukuran kecil. Pemanfaatan bidang penyerap benda hitam yang tepat, Universitas Sumatera Utara baik dari segi ukuran luas bidang penyerap dan kapasitas dalam menampung jumlah energi panas matahari dapat dijadikan sebagai pertimbangan. Pada penelitian ini luas bidang benda hitam yang digunakan adalah 19,6 cm 2 . Perancangan luas bidang penyerap benda hitam dilakukan menggunakan bahan dasar PCB. PCB memiliki lapisan logam tipis pada bagian permukaan, sehingga memudahkan dalam menerima energi panas matahari secara langsung. Perancangan luas bidang penyerap benda hitam diawali dengan membuat PCB berbentuk lingkaran dengan diameter 5 cm. Pembuatan luas bidang penyerap benda hitam dengan bentuk lingkaran tidak memiliki alasan khusus, hanya saja penulis menggunakan acuan pada sensor solarimeter sebagai kalibrator dalam bentuk lingkaran. Sehingga perancangan bidang penyerap benda hitam dengan ukuran yang lebih besar harus memiliki pola yang sama, baik dari segi bentuknya. Tujuannya adalah agar data yang dihasilkan oleh sensor solarimeter dan bidang penyerap benda hitam bisa dibandingkan dengan baik. Pemberian cat Dull Black Acrylic Epoxy pada luas bidang penyerap benda hitam merupakan bagian yang penting. Cat hitam yang diberi merupakan cat yang tidak mengkilap atau kusam, karena pada dasarnya cat hitam seperti ini mampu menangkap radiasi surya pada sudut jatuh rendah. Radiasi matahari akan di terima dengan baik oleh cat tersebut. Berbeda dengan pemberian cat hitam yang mengkilap, cat seperti ini tidak mampu menangkap radiasi surya pada sudut jatuh rendah, sehingga luas bidang penyerap benda hitam tidak menerima energi panas matahari sepenuhnya. Untuk body dinding sensor juga dicat warna putih white glossy dengan alasan bahwa tidak ada energi matahari yang diserap melainkan dipantulkan seluruhnya. Salah satu dari sensor LM35 diletakkan pada bagian bawah benda hitam, agar suhu yang diterima oleh benda hitam dapat terakumulasi dengan baik dan satu lagi ditempelkan pada body yang bewarna putih. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.2. Perancangan Sensor Radiasi Matahari Penyetaraan sensor suhu LM35 diawali dengan menempelkan sensor tersebut pada luas bidang penyerap benda hitam dan body sensor radiasi yang bewarna putih. Hal ini dilakukan agar panas yang terakumulasi pada bagian permukaan bidang benda hitam dapat terakumulasi dengan baik. Sensor suhu LM35 memiliki perbedaan nilai +- 0,5 o C. Penyetaraan sensor dilakukan di dalam ruangan, agar setiap sensor mendapatkan tegangan yang sama. Berdasarkan pengukuran yang telah dilakukan, data menunjukkan bahwa perbedaan antara kedua sensor suhu tersebut adalah 0,3 o C. Penyetaraan sensor suhu LM35 ini sangat diperlukan untuk menghilangkan faktor keragaman.

3.3 Rancangan Rangkaian Multikanal