RANCANG BANGUN PENGGERAK OTOMATIS PANEL SURYA MENGGUNAKAN SENSOR PHOTODIODA BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 16.

ABSTRACT
A DESIGN OF AUTOMATIC DRIVER FOR SOLAR CELL PANEL BY
USING PHOTODIODE SENSOR BASED ON ATMEGA 16
MICROCONTROLLER
By
YUDHY WIRANATHA JAYA KUSUMA

Solar energy can be used by means of solar cell panels. This solar cell panel is
able to change solar energy into electricity. The bigger sun rays intensities
received by surface of solar cell panel, the bigger the electric energy will be
obtained.
However, current application of solar cell panel is still located to a certain single
direction, and this causes the process of solar energy receiving only occurs when
the location of the sun is located precisely where the solar cell panel is directed.
To maximize the use of this solar cell panel, a system that is able to receive the
solar energy fully by continuously following the sunrays directions is made. This
system uses seven sensors of photodiodes where each photodiode is directed into
the following angles: 30°, 50°, 70°, 90°, 110°, 130°, and 150°. Total energy
produced by the solar cell panel is 70,45 Wh. 40,976 Wh of total energy is used
for supplying operating system and only 29,474 is free and usable.
The test results shows that this automated system is only able to operate in one

day with a full charged battery, so this system needs to be developed further to
optimally absorb solar energy.
Keywords: energy, solar cell panel, photodiode, servo motor, microcontroller,
optimization

ABSTRAK

RANCANG BANGUN PENGGERAK OTOMATIS PANEL
SURYA MENGGUNAKAN SENSOR PHOTODIODA
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 16.

Oleh
YUDHY WIRANATHA JAYA KUSUMA
Pemanfaatan energi matahari dapat dilakukan salah satunya dengan menggunakan
panel surya. Panel surya mampu mengubah energi matahari menjadi energi listrik,
semakin besar cahaya yang mengenai permukaan dari panel surya maka energi
listrik yang didapat akan semakin besar.
Namun pada saat ini kebanyakan dari pemasangan panel surya masih diletakkan
hanya menghadap ke satu arah, ini mengakibatkan proses penyerapan energi yang
dilakukan oleh panel surya hanya berlangsung saat matahari tepat berada di posisi

panel surya diletakkan. Agar pemanfaatan dari panel surya dapat dimaksimalkan,
maka dibuatlah sebuah sistem yang mampu untuk mendapatkan energi matahari
secara penuh, yaitu dengan membuat panel surya dapat terus menghadap kearah
matahari. Sistem ini meggunakan tujuh buah sensor photodioda yang masingmasing dihadapkan pada posisi derajat matahari, yaitu pada sudut 30°, 50°, 70°,
90°, 110°, 130°, 150°. Energi yang dihasilkan oleh panel surya 70,45 Wh, untuk
pengoperasian sistem otomatis sebesar 40,976 Wh, dan 29,474 dimanfaatkan
untuk beban.
Dari hasil pengujian yang dilakukan tersebut, sistem otomatis ini hanya mampu
beroperasi dalam waktu satu hari dan pada keadaan baterai (aki) terisi penuh,
sehingga optimasi yang dilakukan ini perlu dikembangkan lagi untuk
mendapatkan hasil penyerapan energi yang lebih optimal.
Kata kunci : Energi, Panel Surya, Photodioda, Motor Servo, mikroontroller,
optimasi

RANCANG BANGUN PENGGERAK OTOMATIS PANEL
SURYA MENGGUNAKAN SENSOR PHOTODIODA
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 16.

Oleh
YUDHY WIRANATHA JAYA KUSUMA

Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2014

RIWAYAT HIDUP

Penulis adalah anak kedua dari empat bersaudara yang
dilahirkan dari pasangan Bapak Tajudin (alm) dan Ibu Sri
Karmila. Penulis dilahirkan di Bengkulu pada tanggal 16
Agustus 1991.
Pendidikan formal penulis dimulai di SD Negeri 1 Sukarame

pada tahun 1996 dan lulus pada tahun 2002. Penulis kemudian melanjutkan
pendidikan menengah pertama pada SMP Negeri 24 Bandar Lampung dan
pendidikan menegah akhir di SMA Negeri 12 Bandar Lampung.
Mulai tahun 2008, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung melalui jalur SNPMTN. Selama menjadi
mahasiswa, penulis aktif dalam organisasi Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro
(HIMATRO) dan Forum Komunikasi Himpunan Mahasiswa Elektro Indonesia
(FKHMEI) sebagai presidium wilayah lima pada tahun 2010-2011, penulis juga
pernah menjadi asisten laboratorium Teknik Tegangan Tinggi. Pada semester 5
penulis memilih konsentrasi Sistem Energi Elektrik (SEE) sebagai fokus dalam
perkuliahan dan penelitian.

Pada bulan September tahun 2011, penulis melaksanakan kerja praktik di PLTA
Batu Tegi pada bagian operasi dan pemeliharaan (Har.Listrik). Pada saat kerja
praktik penulis membuat laporan tentang Analisa Pembangkitan Daya pada
Generator Unit 1 Pada PLTA Batu Tegi.
.

moto
“bARANG SIAPA YANG mENGHENDAKI KEbAIKAN DI DUNIA mAKA

DENGAN ILmU. bARANG SIAPA YANG mENGHENDAKI KEbAIKAN DI
AKHIRAt mAKA DENGAN ILmU. bARANG SIAPA YANG mENGHENDAKI
KEDUANYA mAKA DENGAN ILmU”
(HR. bUKHoRI DAN mUSLIm)

“PELAjARILAH ILmU UNtUK KEtENtRAmAN DAN KELEmbUtAN jIwA,
tUNDUK DAN RENDAHKAN DIRImU KEPADA YANG mENGAjARImU”
(UmAR bIN KHAttAb)

“jANGAN mEmbIcARAKAN APA YANG tIDAK ENGKAU KEtAHUI.
jANGAN bERtANGGAPAN DAN mEmbERI PENDAPAt AtAS APA YANG
KAU tIDAK bERADA DALAm KEDUDUKAN UNtUK mEmbERI PENDAPAt
tENtANGNYA. bERHENtILAH jIKA KHAwAtIR AKAN tERSESAt.
ADALAH LEbIH bAIK bERHENtI DISAAt KEbINGUNGAN DARIPADA
mAjU mEREDAH bAHAYA-bAHAYA YANG tAK tENtU DAN RISIKoRISIKo YANG tAK tERDUGA”
(ALI bIN AbI tHALIb)

SELALU ADA PRoSES DALAm SEtIAP LANGKAH KEHIDUPAN, NIKmAtI
PRoSES mENUjU KEbAIKAN, SEHINGGA mENGERtI ARtI DARI
KESAbARAN & IKHLAS.

“Dia memberikan hikmah (ilmu yang berguna)
kepada siapa yang dikehendaki-Nya.
Barang siapa yang mendapat hikmah itu
Sesungguhnya ia telah mendapat kebajikan yang banyak.
Dan tiadalah yang menerima peringatan
melainkan orang- orang yang berakal”.
(Q.S. Al-Baqarah: 269)
SegalapujibagiMuTuhansemestaalampemiliksegalaapayangadadilangitdanbumi,dan
menjadikanMuhammadS₅Wsebagairahmatbagiseluruhalam,memberikancahayabagi
seluruhkehidupanmelaluikekasihNyayangbergelarpenghuluparanabidanrasul.

“Akhirnya aku sampai ketitik ini….”
Hanya ucapan puji syukur yang mampu aku ucapkan kepada ALLAH SWT, yang telah
memberikan kesempatan kepadaku untuk menyelesaikan masa studi di jurusan teknik
elektro unila tercinta.....

Kemudian terima kasih yang tak terhingga untuk ibuku tersayang
yang selalu memberikan doa, dukungan, semangat, dan motivasi
kepadaku, semoga karya kecilku ini dapat mengobati beban mu walau

hanya sejenak, semua jasa-jasa mu tak kan dapat kulupakan.

SANWACANA

Assalammu’alaikum Wr . Wb
Puji syukur penulis panjatkan kepada Sang pemilik alam ini yaitu Allah SWT,
karena berkat rahmat dan berkah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi ini. Sholawat serta salam senantiasa tercurah kepada Nabi Muhammad
SAW sang penutup Nabi dan Rasul, kepada keluarga, sahabat dan pengikutnya
yang senantiasa setia sampai akhir zaman.
Skripsi

yang berjudul “ RANCANG BANGUN PENGGERAK OTOMATIS

PANEL SURYA MENGGUNAKAN SENSOR PHOTODIODA BERBASIS
MIKROKONTROLLER ATMEGA 16. “ sebagai salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Lampung.
Selama proses pengerjaan skripsi ini, tak lupa penulis sampaikan penghargaan dan
rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam

menyelesaikan skripsi dan menyusun laporan ini sehingga dapat terselesaikan
dengan baik dan tepat waktu, khususnya kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Soharno, M.Sc selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Lampung.

2. Bapak

Agus Trisanto, Ph.D. selaku ketua jurusan Teknik Elektro Universitas

Lampung sekaligus sebagai Dosen Pembimbing Pendamping Tugas Akhir.
3. Bapak Ir. Noer Soedjarwanto, M.T. selaku Dosen Pembimbing Utama Tugas
Akhir.
4. Ibu Dr. Eng. Dikpride Despa, M.T.selaku Dosen Penguji Tugas Akhir.
5. Bapak serta Ibu dosen Jurusan Teknik Elektro atas didikkan, bimbingan, serta
ilmu pengetahuan yang telah diberikan.
6. Mbak Ning dan jajaran staf administrasi Jurusan Teknik Elektro Unila.
7. Ibunda Sri Karmila dan Ayahanda Tajudin (alm), yang senantiasa memberikan
doa, serta dukungannya.
8. Saudara-saudaraku tersayang, ayuk Putri Della Karneta, Muhammad Mustopa, dan
Adek Zamu Haradin Tajira, yang selalu memberikan dukungan dalam menjalani

hidup baik secara materi, moral, maupun spiritual.
9. Keluarga besar penulis yang tidak dapat disebutkan satu per satu, atas do’a,
kasih dan sayangnya kepada penulis.
10. Kawan-kawan pelangi, Giri Woryanto, Bambang Tri Atmojo, Rahmatullah, Tuntas
Erdeka, M..Ridho, Rizky Wiguna, Aferdi Siswa, Nora Adityan, Aris Susilo,
Marwanto, Fegi Irvan , Ade Wahyu, Arif Wicaksono, Sigit Barazili, Indra Aditama,
Ahmad Khumaedi, Taufik Munandar, Kholil Arifudin, Eko Warsiyanto, Mip Deka,
dan Zainal Abidin, yang telah bertahan atas kerepotan dan rasa sakit yang saya
timbulkan selama menjalani perkuliahan.
11. Para penghuni Labratorium (Firman Zamizi, Yoga, Ujang, Dinan, Adi,
Perdana, Herdiawan, Jeni, Cahyadi, Rahmat, Audli, Yogie, Ridolf, Rudi,
Syuhada, Habibie, Marta, Andrie, Felix, Cornelius, Yustinus, Arya, Hasron,

Insan, Reza, Pujo, Aries, dll) atas kebersamaan dalam canda dan tawa dalam
mengisi malam-malam di Lab.
12. Mutiara-mutiara kebanggaan Teknik Elektro Unila 2008, Anisa, Ayu,
Barokatun, Novia, Palupi, Prativi, Rita, Yuly.
13. Teman-teman Jurusan Teknik Elektro angkatan 2008.
14. Kakak dan adik tingkat Jurusan teknik Elektro yang begitu luar biasa.
15. Semua pihak yang karena kealpaan penulis sehingga tidak dapat penulis

sebutkan namanya disini, sekali lagi, terima kasih atas semua bantuan yang
telah diberikan. Mudah-mudahan itu semua menjadi amal kebaikan saudara.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak terlepas dari kesalahan dan jauh dari
kesempurnaan, oleh karena itu masukan serta saran dan kritik yang membangun
sangat penulis harapkan demi perbaikan dimasa yang akan datang. Akhirnya,
semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Bandar lampung, 26 September 2014
Penulis

Yudhy Wiranatha Jaya Kusuma

DAFTAR ISI

halaman
LEMBAR JUDUL ........................................................................................... i
ABSTRAK ........................................................................................................

ii

ABSTRACT ...................................................................................................... iii
LEMBAR PERSETUJUAN.............................................................................. iv
LEMBAR PENGESAHAN ..............................................................................

v

MOTTO ........................................................................................................... vi
PERSEMBAHAN ............................................................................................. vii
RIWAYAT HIDUP .......................................................................................... viii
SANWACANA .................................................................................................

x

DAFTAR ISI .................................................................................................... xiv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xvi
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xvii

I.

PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ...................................................................................

1

B. Tujuan Penelitian ................................................................................

2

C. Manfaat Penelitian ..............................................................................

2

D. Batasan Masalah .................................................................................

3

E. Rumusan Masalah ...............................................................................

3

F. Hipotesis .............................................................................................

3

G. Sistematika Penulisan .........................................................................

4

II. TINJUAN PUSTAKA
2.1 Sejarah Panel Surya ............................................................................

6

2.1.1 Modul panel Surya ...................................................................

7

2.1.2 Prinsip Kerja Sel Surya Photovoltaik .......................................

8

2.2 Mikrokontroller ..................................................................................

9

2.2.1 Arsitektur ATMega 16 .............................................................

10

2.2.2 Konfigurasi Pin ATMega 16 ....................................................

12

2.2.3 Deskripsi Mikrokontroller ........................................................

12

2.2.4 Peta memori ATMega 16 .........................................................

14

2.2.5 Perangkat Lunak Mikrokontroller ATmega 16.........................

15

2.3 Motor Servo ........................................................................................

18

2.4 Sensor Cahaya ....................................................................................

22

2.4.1 Light Dependent Resistor..........................................................

22

2.4.2 Photodioda

............................................................................

23

2.4.3 Photo Transistor ........................................................................

24

III. METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .............................................................

25

3.2 Alat dan Bahan ...................................................................................

25

3.3 Tahap – Tahap Dalam Perancangan Tugas Akhir ..............................

26

a. Diagram alir penelitian ....................................................................

28

b. Diagram alir prinsip kerja alat ........................................................

30

3.4 Spesifikasi Alat ...................................................................................

31

3.5 Metode Penelitian ...............................................................................

33

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Perangkat Keras dan Pengujian .........................................................

38

4.1.1Spesifikasi Perangkat Keras ........................................................

38

4.1.2 Rangkaian Sensor Photodioda ...................................................

38

4.1.3 Rangkaian Minimum Mikrokontroller.......................................

41

4.1.4 Rangkaian Regulator Tegangan .................................................

42

4.1.5 Rangkaian Alat Keseluruhan .....................................................

43

4.1.6 Pengujian Sensor Photodioda ....................................................

45

4.1.7 Pengujian Motor Servo ..............................................................

48

4.1.8 Pengujian Alat Secara Keseluruhan ...........................................

53

4.2 Pemrograman Mikrokontroller ..........................................................

62

V. KESIMPULAN DAN SARAN
A.Kesimpulan ...........................................................................................

64

B.Saran ......................................................................................................

65

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

VAFTAR TABEL

Tabel

Halaman

3.1

Penentuan waktu menurut sudut .......................................................... 36

4.1

Nilai arus, tegangan, dan daya sistem penggerak otomatis .................. 55

4.2

Daya Rata- Rata Penyerapan Panel Surya Setiap Sudut ...................... 59

4.3

Daya Penyerapan Panel Surya Pada Posisi Diam ................................ 61

I. PENDAHULUAN

A.

Latar Belakang

Kebutuhan akan energi yang terus meningkat dan semakin menipisnya cadangan
minyak bumi memaksa manusia untuk mencari sumber-sumber energi alternatif.
Negara-negara maju juga telah bersaing dan berlomba membuat terobosanterobosan baru untuk mencari dan menggali serta menciptakan teknologi baru
yang dapat menggantikan minyak bumi sebagai sumber energi. Semakin
menipisnya persediaan energi dan juga ketergantungan pada salah satu jenis
energi dimana hingga saat ini pemakaian bahan bakar minyak sangat besar sekali
dan hampir semua sektor kehidupan menggunakan bahan bakar ini, sementara itu
bahan bakar minyak merupakan komoditi ekspor yang dominan untuk pendapatan
negara.
Dalam upaya pencarian sumber energi baru sebaiknya memenuhi syarat yaitu
menghasilkan jumlah energi yang cukup besar, biaya ekonomis dan tidak
berdampak negatif terhadap lingkungan. Oleh karena itu pencarian tersebut
diarahkan pada pemanfaatan energi matahari baik secara langsung maupun tidak
langsung dengan menggunakan sel surya yang dapat merubah energi matahari
menjadi energi listrik yang dinamakan solar cell. Solar cell merupakan suatu
panel yang terdiri dari beberapa sel dan beragam jenis. Penggunaan solar cell ini
telah banyak di gunakan di negara-negara berkembang dan negara maju dimana

2

pemanfaatannya tidak hanya pada lingkup kecil tetapi sudah banyak digunakan
untuk keperluan industri sehingga energi matahari dapat dijadikan sebagai sumber
energi alternatif. Energi matahari mempunyai banyak keuntungan dibandingkan
dengan energi lain. Keuntungan yang dapat diperoleh adalah jumlahnya cukup
besar, kontinyu, tidak menimbulkan polusi, terdapat dimana-mana dan tidak
mengeluarkan biaya. Untuk mendapatkan energi listrik yang optimal, sistem panel
surya tersebut masih harus dilengkapi pula dengan suatu sistem control yang
berfungsi untuk mengatur arah permukaan dari panel surya agar selalu menghadap
matahari sehingga energi dari sinar matahari dapat sepenuhnya jatuh ke
permukaan panel surya.

B.

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk merancang suatu alat yang
mampu mengatur posisi dari panel surya agar selalu mengarah kepada cahaya
matahari.

C.

Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diambil dari penelitian ini adalah :
Mampu mengoptimalkan kinerja dari panel surya dengan sistem otomatis
sehingga menghasilkan energi listrik yang lebih baik.

3

D.

Batasan Masalah

Beberapa hal yang jadi batasan masalah dalam pembahasan tugas akhir ini :
1. Hanya membahas daya operasi sistem penggerak otomatis, dan daya hasil
penyerapan panel surya menggunakan sistem penggerak otomatis.
2. Mikrokontroller yang digunakan adalah ATMega 16.
3. Pengendali otomatis yang digunakan hanya bergerak dalam satu axis.

E.

Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana menganalisa daya, dan berat beban yang mampu
digunakan pada motor servo.
2. Bagaimana merancang sebuah sistem kontrol yang digunakan pada
penggerak panel surya menggunakan mikrokontroller ATMega 16.
3. Bagaimana mengaplikasikan photodioda sebagai sensor cahaya.

F.

Hipotesis
Photodioda merupakan salah satu jenis sensor yang mampu mengubah
cahaya menjadi arus listrik, dengan kemampuan tersebut maka dapat
digunakan sebagai sensor yang mampu membaca intensitas cahaya matahari.
Sehingga dapat digunakan pada aplikasi penggerak panel surya otomatis
menggunakan sistem kendali mikrokontroller ATMega 16, dengan
menggunakan media penggerak berupa motor servo.

4

G.

Sistematika Penulisan

Penulisan tugas akhir ini disusun secara sistematis dengan urutan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN
Menjelaskan tugas akhir secara umum, berisi latar belakang, tujuan, mamfaat
penelitian, batasan masalah, perumusan masalah, hipotesis dan sistematika
penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini menjelaskan secara umum tentang teori dasar yang behubungan
dengan peralatan yang akan dibuat, Serta hal-hal yang berhubungan dengan
aplikasi alat

BAB III METODE PENELITIAN
Dimana berisi tentang langkah-langkah yang akan dilakukan dalam penelitian,
Diantaranya waktu dan tempat penelitian, Alat dan bahan, Komponen dan
perangkat penelitian, Prosedur kerja dan perancangan serta Metode penelitian.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bagian yang berisi hasil dari pengujian dan menganalisis kerja alat.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi tentang satu kesimpulan yang diperoleh dari pembuatan dan pengujian,
serta saran-saran untuk pegembangan penelitian lebih lanjut.

5

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sejarah Panel Surya
Efek photovoltaik pertama kali diperkenalkan pada tahun 1839 oleh
fisikawan Perancis Alexandre-Edmond Becquerel. Dia bereksperimen
menggunakan sel larutan elektrolisis yang dibuat dari dua elektroda.
Kemudian Becquerel menemukan bahwa beberapa material jenis tertentu
memproduksi arus listrik dalam jumlah kecil ketika terkena cahaya. Akan
tetapi, sel surya yang pertama dibuat baru pada tahun 1883 oleh Charles
Fritts, yang melingkupi semikonduktor selenium dengan sebuah lapisan
emas yang sangat tipis untuk membentuk sambungan-sambungan. Alat
tersebut hanya memiliki efisiensi 1%. Pada tahun 1941,seorang peneliti
bernama Russel Ohl berhasil mengembangkan teknologi sel surya dan
dikenal sebagai orang pertama yang membuat paten piranti solar sel
modern. Bahan yang digunakan adalah silikon dan mampu menghasilkan
efisiensi sebesar 4%. Era sel surya modern baru dimulai setelah penemuan
fenomena photovoltaik pertama pada tahun 1954, yakni

ketika tiga

peneliti Bell Laboratories di Amerika Serikat (Chapin,Fullr,dan Pearson)
secara tidak sengaja menemukan bahwa sambungan dioda p-n dari silikon
mampu membangkitkan tenaga listrik ketika lampu laboratorium
dinyalakan. Pada tahun yang sama, usaha mereka telah berhasil membuat

7

sel surya pertama dengan efisiensi sebesar 6%. Pada akhirnya , penelitian
sel surya yang berkembang hingga saat ini memiliki banyak jenis dan
variasi teknologi pembuatannya.[1]

2.1.1 Modul Panel Surya
Modul Sel Surya (Photovoltaik) adalah sejumlah sel surya yang dirangkai
secara seri maupun paralel ,untuk meningkatkan tegangan maupun arus
yang dihasilkan sehingga cukup untuk pemakaian sistem catu daya beban.
Untuk mendapatkan keluaran energi listrik yang maksimum maka
permukaan modul surya harus selalu mengarah ke matahari. Daya listrik
yang dihasilkan photovoltaik berupa daya listrik DC yang kemudian akan
dikonversikan menjadi daya listrik AC.

Gambar 2.1. Modul sel surya dipasang seri[2]

8

2.1.2 Prinsip Kerja Sel Surya Photovoltaik
Pengkonversian sinar matahari menjadi listrik dengan panel photovoltaik
,kebanyakan menggunakan Poly Cristallyne Sillicon sebagai material
semikonduktor photo cell mereka. Prinsipnya sama dengan prinsip dioda
p-n. Gambar di bawah ini mengilustrasikan prinsip kerja photovoltaik
panel.

Gambar 2.2. Prinsip kerja sel surya [3]

Secara sederhana, proses pembentukan gaya gerak listrik pada sebuah sel surya
adalah sebagai berikut:
 Foton dari cahaya matahari menumbuk panel surya kemudian diserap oleh
material semikonduktor seperti silikon.
 Elektron (muatan negatif) terlempar keluar dari atomnya, sehingga
mengalir melalui material semikonduktor untuk menghasilkan listrik.
Muatan positif yang disebut hole (lubang) mengalir dengan arah yang
berlawanan dengan elektron pada panel surya silikon.

9

 Gabungan/susunan beberapa panel surya mengubah energi surya menjadi
sumber daya listrik DC. yang nantinya akan disimpan dalam suatu wadah
yang dinamakan baterai.
 Daya listrik DC tidak dapat langsung digunakan pada rangkaian listrik
rumah atau bangunan sehingga harus mengubah daya listriknya dengan
daya listrik AC. Dengan menggunakan konverter inilah maka daya listrik
DC dapat berubah menjadi daya listrik AC sehingga sekarang dapat
digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik.

2.2 Mikrokontroller
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer lengkap dalam satu serpih
(chip). Mikrokontroler lebih dari sekedar sebuah mikroprosesor karena
sudah terdapat atau berisikan ROM (Read-Only Memory), RAM (ReadWrite Memory), beberapa bandar masukan maupun keluaran, dan beberapa
peripheral seperti pencacah/pewaktu, ADC (Analog to Digital converter),
DAC (Digital to Analog converter) dan serial komunikasi. Salah satu
mikrokontroler yang banyak digunakan saat ini yaitu mikrokontroler
AVR. AVR adalah mikrokontroler RISC (Reduce Instuction Set Compute)
8 bit berdasarkan arsitektur Harvard. Secara umum mikrokontroler AVR
dapat dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu keluarga
AT90Sxx, ATMega dan ATtiny. Pada dasarnya yang membedakan
masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fiturnya. Seperti
mikroprosesor pada umumnya, secara internal mikrokontroler ATMega16
terdiri atas unit-unit fungsionalnya Arithmetic and Logical Unit (ALU),

10

himpunan register kerja, register dan dekoder instruksi, dan pewaktu
beserta komponen kendali lainnya. Berbeda dengan mikroprosesor,
mikrokontroler menyediakan memori dalam serpih yang sama dengan
prosesornya (in chip). [4]

2.2.1 Arsitektur ATMega16
Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan
memori program dari memori data, baik bus alamat maupun bus data,
sehingga pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan
(concurrent).
Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :
1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi
16 Mhz.
1. Memiliki kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, dan
SRAM 1Kbyte
2. Saluran I/O 32 buah, yaitu Bandar A, Bandar B, Bandar C, dan Bandar
D.
3. CPU yang terdiri dari 32 buah register.
2. User interupsi internal dan eksternal
3. Bandar antarmuka SPI dan Bandar USART sebagai komunikasi serial
4. Fitur Peripheral
• Dua buah 8-bit timer/counter dengan prescaler terpisah dan mode
compare
• Satu buah 16-bit timer/counter dengan prescaler terpisah, mode

11

compare, dan mode capture
• Real time counter dengan osilator tersendiri
• Empat kanal PWM dan Antarmuka komparator analog
• 8 kanal, 10 bit ADC
• Byte-oriented Two-wire Serial Interface
• Watchdog timer dengan osilator internal

Gambar 2.3. Blok Diagram ATMega 16 [4]

12

2.2.2 Konfigurasi Pin ATMega 16
Konfigurasi pena (pin) mikrokontroler Atmega16 dengan kemasan 40pena dapat dilihat pada Gambar 11. Dari gambar tersebut dapat terlihat
ATMega16 memiliki 8 pena untuk masing-masing bandar A (Port A),
bandar B (Port B), bandar C (Port C), dan bandar D (Port D).

Gambar 2.4. Pin-Pin ATMega 16 [5]

2.2.3 Deskripsi Mikrokontroller ATMega 16
Mikrokontroller ATMega 16 terdiri dar beberapa bagian yaitu :


VCC (Power Supply) dan GND(Ground)



Bandar A (PA7..PA0)

13

Bandar A berfungsi sebagai input analog pada konverter A/D. Bandar A
juga sebagai suatu bandar I/O 8-bit dua arah, jika A/D konverter tidak
digunakan. Pena - pena Bandar dapat menyediakan resistor internal pullup (yang dipilih untuk masing-masing bit). Bandar A output buffer
mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi
dan kemampuan sumber. Ketika pena PA0 ke PA7 digunakan sebagai
input dan secara eksternal ditarik rendah, pena–pena akan memungkinkan
arus sumber jika resistor internal pull-up diaktifkan. Pena Bandar A adalah
tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu
habis.


Bandar B (PB7..PB0)

Bandar B adalah suatu bandar I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal
pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Bandar B output buffer
mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi
dan kemampuan sumber. Sebagai input, pena Bandar B yang secara
eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan.
Pena Bandar B adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi
aktif, sekalipun waktu habis.


Bandar C (PC7..PC0)

Bandar C adalah suatu bandar I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal
pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Bandar C output buffer
mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi
dan kemampuan sumber. Sebagai input, pena bandar C yang secara
eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan.

14

Pena bandar C adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi
aktif, sekalipun waktu habis.


Bandar D (PD7..PD0)

Bandar D adalah suatu bandar I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal
pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Bandar D output buffer
mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi
dan kemampuan sumber. Sebagai input, pena bandar D yang secara
eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan.
Pena Bandar D adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi
aktif, sekalipun waktu habis.


RESET (Reset input)



XTAL1 (Input Oscillator)



XTAL2 (Output Oscillator)



AVCC adalah pena penyedia tegangan untuk bandar A dan

Konverter A/D.


AREF adalah pena referensi analog untuk konverter A/D.

2.2.4 Peta Memori ATMega 16
Arsitektur ATMega16 mempunyai dua memori utama, yaitu memori data
dan memori program. Selain itu, ATMega16 memiliki memori EEPROM
untuk menyimpan data. ATMega16 memiliki 16Kbyte On-chip In-System
Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Instruksi
ATMega16 semuanya memiliki format 16 atau 32 bit, maka memori flash
diatur dalam 8K x 16 bit. Memori flash dibagi kedalam dua bagian, yaitu

15

bagian program boot dan aplikasi seperti terlihat pada Gambar 5
Bootloader adalah program kecil yang bekerja pada saat sistem dimulai
yang dapat memasukkan seluruh program aplikasi ke dalam memori
prosesor.

Gambar 2.5. Peta Memori ATMega 16 [6]

2.2.5 Perangkat Lunak Mikrokontroller ATMega 16.
Sebuah mikrokontroler tidak akan bekerja bila tidak diberikan program
untuk diisikan ke dalam mikrokontroler tersebut. Oleh karena itu, dalam
tugas akhir ini akan digunakan perangkat lunak CodeVisionAVR sebagai
media penghubung antara program yang akan diisikan ke mikrokontroler
ATMega16 yang menggunakan bahasa C. Pemrograman mikrokontroler
AVR dapat menggunakan low level language (assembly) dan high level
language (C, Basic, Pascal, JAVA, dll) tergantung

compiler

yang

16

digunakan.

Bahasa Assembler

pada

mikrokontroler AVR memiliki

kesamaan instruksi, sehingga jika telah menguasai pemrograman satu jenis
mikrokontroler AVR, maka akan dengan mudah untuk memprogram
mikrokontroler AVR jenis lain, tetapi bahasa assembler relatif lebih sulit
dipelajari daripada bahasa C, untuk pembuatan suatu proyek yang besar
akan memakan waktu yang lama, serta penulisan programnya akan
panjang. Sedangkan bahasa C memiliki keunggulan dibandingkan bahasa
assembly yaitu penyusunan program akan lebih sederhana dan mudah
pada proyek yang lebih besar. Bahasa C hampir bisa melakukan semua
operasi yang dapat dikerjakan oleh bahasa mesin. CodeVisionAVR pada
dasarnya merupakan perangkat lunak pemrograman mikrokontroler
keluarga AVR berbasis bahasa C. Ada tiga komponen penting yang telah
diintegrasikan dalam perangkat lunak ini: Compiler C, IDE dan
program generator. Berdasarkan

spesifikasi

yang

dikeluarkan

oleh

perusahaan pengembangnya, Compiler C yang digunakan hampir
mengimplementasikan semua komponen standar yang ada pada bahasa C
standar ANSI (seperti struktur program, jenis tipe data, jenis operator, dan
library fungsi standar berikut penamaannya). Tetapi walaupun demikian,
dibandingkan bahasa C untuk aplikasi komputer, compiler C untuk
mikrokontroler ini memiliki sedikit perbedaan yang disesuaikan dengan
arsitektur AVR tempat program C tersebut ditanamkan (embedded).
Khusus untuk library fungsi, disamping library standar (seperti fungsifungsi

matematik,

manipulasi

string,

pengaksesan

memori

dan

sebagainya), CodeVisionAVR juga menyediakan fungsi-fungsi tambahan

17

yang sangat bermanfaat dalam pemrograman antarmuka AVR dengan
perangkat luar yang umum digunakan dalam aplikasi kontrol. Beberapa
fungsi library yang penting diantaranya adalah fungsi-fungsi untuk
pengaksesan LCD, komunikasi I2C, IC RTC (Real time Clock), sensor
suhu, SPI (Serial Peripheral Interface) dan lain sebagainya. Untuk
memudahkan pengembangan program aplikasi, CodeVisionAVR juga
dilengkapi IDE yang sangat user friendly. Selain menu-menu pilihan yang
umum dijumpai pada setiap perangkat lunak berbasis Windows,
CodeVisionAVR ini telah mengintegrasikan perangkat lunak downloader
yang bersifat In System Programmer yang dapat digunakan untuk
mentransfer kode mesin hasil kompilasi ke dalam sistem memori
mikrokontroler AVR yang sedang diprogram. CodeVisionAVR juga
menyediakan sebuah fitur yang dinamakan dengan Code Generator atau
CodeWizardAVR. Secara praktis, fitur ini sangat bermanfaat membentuk
sebuah kerangka program (template), dan juga memberi kemudahan bagi
programmer dalam peng-inisialisasian register-register yang terdapat pada
mikrokontroler AVR yang sedang diprogram. Dinamakan Code Generator,
karena perangkat lunak CodeVision ini akan membangkitkan kode-kode
program

secara

otomatis

setelah

fase

inisialisasi

CodeWizardAVR selesai dilakukan. Secara teknis,
ini

pada

dasarnya

hampir

sama

pada

penggunaan

jendela
fitur

dengan application wizard pada

bahasa-bahasa pemrograman visual untuk komputer (seperti Visual C,
Borland Delphi, dan sebagainya).

18

2.3 Motor servo
Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem umpan balik tertutup di
mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol
yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor DC,
serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer
berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan
sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim
melalui kaki sinyal dari kabel motor.

Decode

+
+

Compensator

Motor

Gearhead

Potensiometer

Gambar 2.6. Cara kerja motor servo

Karena motor DC servo merupakan alat untuk mengubah energi listrik
menjadi energi mekanik, maka magnit permanent motor DC servolah yang
mengubah energi listrik ke dalam energi mekanik melalui interaksi dari
dua medan magnit. Salah satu medan dihasilkan oleh magnit permanen
dan yang satunya dihasilkan oleh arus yang mengalir dalam kumparan
motor. Resultan dari dua medan magnit tersebut menghasilkan torsi yang
membangkitkan putaran motor tersebut. Saat motor berputar, arus pada
kumparan motor menghasilkan torsi yang nilainya konstan.

19

Secara umum terdapat 2 jenis motor servo. Yaitu :
1. Motor servo standar dan motor servo Continous. Servo motor tipe
standar hanya mampu berputar 180 derajat.

Motor servo standar

sering dipakai pada sistim robotika misalnya untuk membuat “ Robot
Arm” ( Robot Lengan ).
2. Servo motor continuous dapat berputar sebesar 360 derajat. motor
servo Continous sering dipakai untuk Mobile Robot. Pada badan servo
tertulis tipe servo yang bersangkutan.
Motor servo merupakan sebuah motor dc kecil yang diberi sistem gear dan
potensiometer sehingga dia dapat menempatkan “horn” servo pada posisi
yang dikehendaki. Karena motor ini menggunakan sistim close loop
sehingga posisi “horn” yang dikehendaki bisa dipertahanakan. “Horn”
pada servo ada dua jenis. Yaitu Horn “ X” dan Horn berbentuk bulat,
seperti pada gambar 2.7.

a

b

Gambar 2.7a. Servo dengan horn x
2.7b. Servo dengan horn bulat [7]

20

Gambar 2.8. Kaki motor servo. [7]

Pengendalian gerakan batang motor servo dapat dilakukan dengan
menggunakan metode PWM. (Pulse Width Modulation). Teknik ini
menggunakan sistem lebar pulsa untuk mengemudikan putaran motor.
Sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim
melalui kaki sinyal dari kabel motor. Tampak pada gambar dengan pulsa
1.5 mS pada periode selebar 2 ms maka sudut dari sumbu motor akan
berada pada posisi tengah. Semakin lebar pulsa OFF maka akan semakin
besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin kecil pulsa OFF
maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah yang berlawanan dengan
jarum jam.

Gambar 2.9. Sinyal pulsa servo. [7]

21

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
= 1.7ms untuk berputar ke kiri dengan delay 20ms,
seperti ilustrasi berikut:



Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin
kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50Hz.



Dimana pada saat sinyal dengan frekuensi 50Hz tersebut dicapai
pada kondisi Ton duty cycle 1.5ms, maka rotor dari motor akan
berhenti tepat di tengah-tengah (sudut 0° / netral).



Pada saat Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan kurang dari
1.5ms, maka rotor akan berputar ke arah kiri dengan membentuk
sudut yang besarnya linier terhadap besarnya Ton duty cycle, dan
akan bertahan diposisi tersebut.



Dan sebaliknya, jika Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan lebih
dari 1.5ms, maka rotor akan berputar ke arah kanan dengan
membentuk sudut yang linier pula terhadap besarnya Ton duty cycle,
dan bertahan diposisi tersebut.

22

2.4 Sensor Cahaya
Sensor cahaya adalah suatu komponen yang digunakan dalam bidang
elektronika, komponen ini berfungsi untuk mengubah besaran cahaya
menjadi besaran listrik. Komponen ini dapat memungkinkan kita untuk
melakukan pendeteksian cahaya dan kemudian melakukan perubahan
terhadapnya menjadi besaran listrik, sehingga dapat diolah sesuai dengan
keperluan yang dibutuhkan. Cara kerja alat ini adalah mengubah energi
foton menjadi elektron, umumnya satu foton dapat membangkitkan satu
elektron. Komponen ini mempunyai fungsi yang sangat luas salah satunya
adalah pada kamera digital. Beberapa komponen yang biasanya digunakan
dalam rangkaian sensor cahaya adalah Light Dependent Resistor,
Photodioda, dan PhotoTransistor.

2.4.1 Light Dependent Resistor.
Salah satu komponen yang menggunakan sensor cahaya adalah Light
Dependent Resistor (LDR), adalah suatu komponen elektronika yang
memiliki hambatan yang dapat berubah sesuai perubahan intensitas
cahaya, resistensi dari LDR akan menurun jika ada penambahan intensitas
cahaya yang mengenainya. Pada dasarnya komponen ini merupakan suatu
resistor yang memiliki nilai resistensi bergantung pada jumlah cahaya
yang jatuh pada permukaan sensor tersebut. LDR dapat dibuat dari
semikonduktor beresistensi tinggi yang tidak dilindungi dari cahaya. Jika
cahaya yang mengenainya memiliki frekuensi yang cukup tinggi, foton
yang diserap oleh semikonduktor akan menyebabkan elektron memiliki

23

energi yang cukup untuk meloncat ke pita konduksi. Elektron bebas yang
dihasilkan (dan pasangan lubangnya) akan mengalirkan listrik, sehingga
menurunkan resistensinya.

Gambar 2.10. Light Dependent Resistor
2.4.2 Photodioda.
Photodioda adalah komponen elektronika yang merupakan salah satu jenis
dari dioda, berfungsi untuk mendeteksi cahaya. Meskipun merupakan jenis
dioda, tetapi cara kerjanya berbeda dengan dioda biasa. Photodioda akan
mengubah cahaya menjadi arus listrik. Komponen elektronika ini mampu
mendeteksi bermacam-macam jenis cahaya yaitu mulai dari cahaya infra
merah, cahaya tampak, ultra violet sampai dengan Sinar-X. Photodioda
dapat digunakan mulai dari penghitung kendaraan di jalan umum secara
otomatis, pengukur cahaya pada kamera serta beberapa peralatan di bidang
medis. Dibawah ini adalah gambar simbol photodioda.

24

Gambar 2.11 Simbol Photodioda.[9]
Photodioda juga termasuk sensor cahaya yang bisa mengalirkan arus
listrik dalam satu arah dari satu sisi ke sisi lainnya ketika menyerap atau
menangkap cahaya. Semakin banyak cahaya yang diserap, maka semakin
banyak pula arus yang mengalir. Photodioda ini juga biasa digunakan
untuk mendeteksi pulsa cahaya dalam serat optik yang sensitif terhadap
gerakan cahaya. Photodioda ini prinsip kerjanya merupakan kebalikan dari
LED ( Light Emitting Diode ).

2.4.3 Photo Transistor
Komponen yang menggunakan sensor cahaya berikutnya adalah Photo
Transistor / fototransistor, secara sederhana adalah sebuah transistor
bipolar yang memakai kontak (junction) base-collector yang menjadi
permukaan agar dapat menerima cahaya sehingga dapat digunakan
menjadi konduktivitas transistor. Secara lebih detail Photo Transistor
merupakan sebuah benda padat pendeteksi cahaya yang memiliki gain
internal. Hal ini yang membuat foto transistor memiliki sensivitas yang
lebih tinggi dibandingkan photodiode / foto diode, dalam ukuran yang
sama. Alat ini dapat menghasilkan sinyal analog maupun sinyal gigital.
Photo Transistor sejenis dengan transistor pada umumnya, bedanya pada
Photo Transistor dipasang sebuah lensa pemfokus sinar pada kaki basis
untuk memfokuskan sinar jatuh pada pertemuan pn.

III. METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Pengerjaan tugas akhir ini bertempat di laboratorium Terpadu Teknik Elektro
Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung pada bulan Desember 2013
sampai dengan bulan April 2014.

3.2 Alat dan Bahan
Adapun peralatan dan bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah
sebagai berikut :
1. Satu unit Laptop dengan spesifikasi Intel(R)Atom(TM) CPU D2500
1,86GHz dan sistem operasi windows 7 Ultimate.
2. Perangkat Lunak mikrokontroler Code Vision AVR (Alf and Vegard’s
Risc processor) ATmega 16 sebagai alat bantu pemograman.
3. Instrumen dan komponen yang terdiri dari :
a) Multimeter
b) Mikrokontroler Atmega16
c) Dioda
d) Resitor
e) Sensor Photodioda
f) Kapasitor

26

g) IC ( Integrated Circuit )

4. Perangkat kerja yakni :
a) PowerSupply
b) Baterai
c) Rangkaian Minimum Mikrokontroler
d) Downloader
e) Papan Projek ( Projek Board )
f) Bor PCB
g) Solder
h) Motor Servo
i) Larutan Clorida
j) Kabel Penghubung
5.Bahan-Bahan PendukungSeperti
a)

Papan plastik mika ( Accrilyc )

b)

PCB

c)

Timah Solder

d)

Aluminium

3.3 Tahap – Tahap Dalam Perancangan Tugas Akhir
Dalam Penyelesaian tugas akhir ini ada beberapa langkah kerja yang akan
dilakukan diantaranya adalah :

27

1. Studi Literatur
Studi literatur dimaksudkan untuk mempelajari berbagai teori yang
berkaitan dengan perancangan penggerak otomatis panel surya.
2. Blok diagram perancangan
Secara umum perancangan sistem pada tugas akhir ini dapat dilihat
pada Gambar 3.1 berikut ini :

Sensor
photodioda

Mikrokontroler

Motor
Servo

Posisi Panel Surya

Panel
Surya

Gambar 3.1 Blok Diagram Perancangan Sistem Kendali Posisi Model Panel
Surya
Dari blok diagram diatas dapat diketahui bahwa hasil intensitas cahaya yang
terbaca oleh sensor photodioda akan menjadi masukan untuk mikrokontroller,
kemudian mikrokontroller menggerakkan motor servo sesuai dengan nilai
ADC yang didapat oleh sensor photodioda. Selanjutnya posisi dari panel
surya akan digerakkan sesuai dengan nilai setting yang sudah diprogram.
Pada sistem kendali ini tidak terdapat feedback ( umpan balik ), sehingga
sistem kendali ini disebut juga dengan sistem kendali loop terbuka ( open
loop ).

28

Pembuatan blok

diagram perancangan

sistem ini

bertujuan untuk

mempermudah dalam melakukan tahap – tahap pembuatan alat. Selain itu
dapat mempermudah pula dalam melakukan analisa bagian per bagian pada
saat uji coba alat baik secara bagian per bagian maupun secara keseluruhan.
Pada pembuatan alat penggerak panel surya secara otomatis ini akan
diharapkan dapat mengerjakan secara berurutan mulai dari uji coba sensor,
kemudian pembuatan program pada mikrokontroller hingga sampai yang
terakhir dapat dengan secara otomatis mendapatkan posisi panel surya yang
sesuai dengan intensitas cahaya matahari.

a) Diagram alir penelitian
Diagram alir penelitian yang akan dilakukan dapat dilihat pada gambar
3.2. Diawali dengan perancangan alat, pembuatan alat dan program, dan
pengujian alat secara keseluruhan. Penelitian ini bertujuan untuk
mengatur posisi dari panel surya agar selalu mengarah kepada cahaya
matahari sehingga mampu membuat penyerapan energi yang dilakukan
oleh panel surya lebih maksimal.

29

Mulai

Perancangan Alat

Pembuatan Alat dan
Program

Pengujian Alat Secara
Keseluruhan

Alat Bekerja

Selesai

Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian.

30

b) Diagram alir prinsip kerja alat

Mulai

Photodioda
terkena
cahaya

Baca nilai ADC
yang diperoleh

Mikrokontroller
Terjemahkan
Sinyal

Servo

Posisi Panel
Surya

Selesai

Gambar 3.3 Diagram alir prinsip kerja alat

31

Gambar diatas adalah diagram alir prinsip kerja alat penggerak otomatis
panel surya yang akan dibuat dalam tugas akhir ini. Dari gambar diatas
dapat dijelaskan bahwa sebelum masing – masing komponen dijadikan
satu – kesatuan terlebih dahulu harus melakukan uji coba sensor terhadap
perubahan posisi sumber cahaya yang mengenainya. Hal ini diperlukan
untuk melihat sensitivitas yang dimiliki oleh sensor photodioda. Sistem
diatas menggunakan sistem kendali open loop, karena hasil dari
pergerakan posisi panel surya tidak berpengaruh untuk nilai masukan yang
diperoleh dari sensor, dan juga tidak memiliki umpan balik. Jadi ketika
eksekusi telah dilakukan oleh motor servo, maka hasil pergerakan tersebut
adalah posisi akhir yang akan dilakukan untuk sekali masukan yang
diperoleh dari sensor. Sehingga tidak ada proses untuk mengkoreksi
apakah posisi panel tersebut sudah dalam posisi yang berhadapan dengan
sumber cahaya.

3.4 Spesifikasi Alat
Dalam melakukan suatu penelitian yang bertujuan untuk membuat suatu alat,
maka penting untuk menentukan spesifikasi komponen - komponen penyusun
yang akan dibuat dalam penelitian tersebut. Hal ini dibutuhkan agar tidak
terjadi kesalahan dalam pemilihan komponen pada saat proses pembuatan
alat. Sebagai contoh pada pembuatan lengan robot, maka diperlukan suatu
asumsi bahwa fungsi – fungsi apa saja yang dapat dilakukan oleh lengan
robot tersebut, ketika fungsi tersebut dapat ditentukan, maka tahap
selanjutnya adalah melakukan pemilihan komponen yang sesuai dengan

32

spesifikasi yang sudah ditentukan. Komponen – komponen tersebut harus
mendukung fungsi-fungsi yang sudah ditentukan sebelumnya. Pada penelitian
kali ini tracker panel surya ditentukan untuk mengikuti arah intensitas cahaya
matahari yang paling besar, oleh karena itu pada penelitian ini digunakan
sebuah sensor photodioda yang berfungsi sebagai sensor cahaya. Prinsip
kerja dari sensor photodioda atau sensor cahaya ini adalah dengan mengubah
identitas cahaya menjadi nilai arus, nilai arus pada photodioda berubah sesuai
dengan intensitas cahaya yang diterima. Apabila photodioda menerima
intensitas cahaya yang besar maka nilai arus akan naik,sedangkan jika cahaya
yang mengenainya redup maka arusnya pun akan mengecil.

Rangkaian

sensor photodioda dapat dilihat pada Gambar 3.4 dibawah ini :

Gambar 3.4 Rangkaian Sensor photodioda.[9]

Sementara untuk komponen sistem kontrol pada penggerak otomatis yaitu
digunakan

sebuah

mikrokontroller

ATMega

16.

Digunakannya

mikrokontroller ATMEga 16 karena memiliki fitur – fitur yang mendukung

33

pada pembuatan penggerak otomatis ini. Selain itu sebagai media penggerak
utama pada sistem mekanik yang digunakan adalah motor servo. Motor servo
adalah sebuah motor dengan sistem umpan balik tertutup di mana posisi dari
motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam
motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear,
potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk
menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu
motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal
dari kabel motor. Berikut ini adalah spesifikasi dari motor servo yang
digunakan :


Torsi/kekuatan : 12KG



Kecepatan : 0.16detik/60derajat



Tegangan masukan : 5~7Volt



Type : Digital



Gearing : Metal



Berat : 55gram



Ukuran : 4.07 x 1.97 x 4.29cm

3.5 Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah menerapkan
mikrokontroler Atmega16 sebagai pengendali proses pengaturan otomatis
pada panel surya. Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional
dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori
(sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan

34

inputoutput. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika
digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program
yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler
sebenarnya

membaca

dan

menulis

data.

Beberapa

tahun

terakhir,

mikrokontroler sangat banyak digunakan terutama dalam pengontrolan robot.
Seiring perkembangan elektronika, mikrokontroler dibuat semakin kompak
dengan bahasa pemrograman yang juga ikut berubah. Salah satunya adalah
mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) ATmega16 yang
menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set Computing) dimana
program berjalan lebih cepat karena hanya membutuhkan satu siklus clock
untuk mengeksekusi satu instruksi program. Secara umum, AVR dapat
dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu kelas ATtiny, keluarga AT90Sxx,
keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan
masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi
arsitektur dan instruksi yang digunakan,mereka bisa dikatakan hampir sama.
Mikrokontroler AVR ATmega16 memiliki fitur yang cukup lengkap.
Mikrokontroler AVR ATmega16 telah dilengkapi dengan ADC internal,
EEPROM internal, Timer/Counter, PWM, analog comparator, dan fitur
lainnya. Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini memungkinkan untuk
mempelajari mikrokontroler keluarga AVR dengan lebih mudah dan efisien,
serta

dapat

mengembangkan

kreativitas

penggunaan

mikrokontroler

ATmega16. Pada penelitian kali ini mikrokontroller ATMega 16 berfungsi
sebagai pengatur dari putaran motor servo, sesuai dengan intensitas cahaya
yang diterima oleh sensor photodioda. Seperti yang sudah dijelaskan pada

35

poin sebelumnya, bahwa sebelum memulai pembuatan alat, pertama kali yang
dilakukan adalah melakukan kalibrasi sensor. Kalibrasi sensor penting
dilakukan karena aksi dari motor servo akan ditentukan dari hasil kalibrasi
sensor photodioda. Setelah hasil kal