“Perancangan Solar Tracker Dual Axis yang Terintegrasi Sensor Arus dengan Menggunakan Komunikasi Wireless

KOMUNIKASI WIRELESS PADA PC

SKRIPSI

MUHAMMAD IQBAL NIM : 120821017

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2014

KOMUNIKASI WIRELESS PADA PC

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains

MUHAMMAD IQBAL NIM : 120821017

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2014

PERSETUJUAN

Judul : PERANCANGAN SOLAR TRACKER DUAL AXIS

YANG TERINTEGRASI SENSOR ARUS DENGAN MENGGUNAKAN KOMUNIKASI WIRELESS PADA PC

Kategori : Skripsi

Nama : Muhammad Iqbal

NIM : 120821017

Program Studi : Strata I ( S1) Fisika Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA) Universitas Sumatera Utara

Diluluskan di Medan, 29 Agustus 2014

Komisi Pembimbing :

Pembimbing I, Pembimbing II,

(DR. Marhaposan Situmorang) Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc NIP .195510301980131003 NIP. 19600603 198601 1002

Diketahui/Disetujui oleh

Ketua Departemen Fisika FMIPA USU

(DR. Marhaposan Situmorang) NIP .195510301980131003

PERNYATAAN

PERANCANGAN SOLAR TRACKER DUAL AXIS YANG TERINTEGRASI SENSOR ARUS DENGAN MENGGUNAKAN KOMUNIKASI WIRELESS

PADA PC

SKRIPSI

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

Medan, 29 Agustus 2014

Muhammad Iqbal NIM. 120821017

PENGHARGAAN

Alhamdulillah puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Subhanahuwata‟ala, atas segala karuniaNya yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik. Shalawat dan Salam kepada Nabi Muhammad SAW semoga kita mendapatkan safa‟atnya di kemudian hari. Amin

Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada keluarga serta orang- orang yang mendukung sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek Skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada :

1. Ayahanda Basyaruddin dan Ibunda Marwiyah, terima kasih atas kasih sayang dan kepercayaan yang telah kalian berikan kepada anak kalian ini, serta adik-adiku Rizky Fakhrurazi dan Khairul Abdilah, terimakasih buat dukungannya, doa dan motivasi yang diberikan dari awal mulai perkuliahan sampai penulisan skripsi ini serta buat seluruh keluarga yang telah membantu, mendukung dan memberikan kelonggaran serta support terhadap pendidikan saya hingga bisa berkembang seperti sekarang.

2. Yth.Bapak Dekan Dr.Sutarman beserta jajarannya di lingkungan FMIPA USU 3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Program Studi Fisika S1

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam dan selaku dosen Pembimbing I penulis dalam penyelesaian skripsi ini. Penulis sangat berterima kasih untuk setiap bimbingan, masukan , saran bahkan waktu yang senantiasa diberikan kepada penulis sampai pada akhir penyelesaian skripsi ini .

4. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc, selaku Sekretaris Program Studi Fisika S1 Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.

5. Bapak Drs Takdir Tamba,M.Eng.Sc selaku dosen Pembimbing II penulis yang telah memberikan banyak solusi, motivasi dan juga arahan nya.

6. Kepada Bapak Drs. Kurnia Brahmana M.Sc, ucapan terima kasih penulis sampaikan atas motivasi, wawasan, dan kesempatan untuk belajar lebih banyak di Lab mikrokontroller.

7. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Fisika SI Departemen Fisika FMIPA USU

8. Jazakumullah khairan katsiran kepada saudara-saudara seperguruan ku, Muhammad habibie, Aswan Afif, Faisal Ari Fitra,. Semoga ALLAH terus meridhai kita dimanapun berada.

9. Teman–teman seperjuangan Fisika Ekstensi 12, khususnya Aswan, Faisal, Habibie, Ardi, Timbul, dan Okto yang sama-sama merasakan pahit manisnya selama kuliah dan kerja sama selama masa perkuliahan.

10. Terima Kasih sebesar – besarnya untuk Bg Oki Handinata yang banyak memberikan bantuan sehingga skripsi ini bisa diselesaikan.

11. dan kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam kehidupan penulis yang tidak mampu saya tuliskan satu persatu.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.

Amin Yaa Rabbal‟alamin

Medan, 29 Agustus 2014 Hormat Penulis,

ABSTRAK

Seiring dengan kemajuan teknologi sekarang ini banyak perangkat teknologi yang dapat menghasilkan energi alternatif guna mendukung penghematan pemakaian energi, salah satu teknologinya yaitu solar cell. Solar cell berpotensi sebagai konverter sumber energi alternatif. Salah satu sifat solar cell adalah menyerap energi maksimum ketika cahaya yang mengenai panelnya pada posisi tegak lurus. Tetapi saat ini masih banyak perangkat solar cell yang belum dapat menghasilkan energy maksimal dikarenakan posisinya masih statis. Oleh karena itu dibutuhkan perangkat Instrumentasi yang bisa mengatur posisi solar cell agar selalu tegak lurus dengan arah datang sinar matahari dengan dual axis pergerakan.

Tujuan perancangan dan pembuatan solar tracker ini adalah sebagai pengatur posisi dari solar cell yang didukung dengan beberapa komponen seperti sensor LDR, servo motor, dan servo controller. Diharapkan dengan adanya sistem otomasi pengatur pergerakan dual axis ini membuat solar cell selalu mendapat paparan cahaya matahari serta dapat menghasilkan energi yang maksimal.

ABSTRACT

Along with the advancement of technology today many technological devices that can produce alternative energy in order to support the efficient use of energy, one that is solar cell technology. Solar cell potential as an alternative energy source converter. One of the properties of the solar cell is absorbing the light energy is maximum when the panel is in the upright position. But now there are many solar cell devices that have not been able to produce maximum energy due to its position is static. It is therefore necessary instrumentation device which can adjust the position of the solar cell to be always perpendicular to the direction of sunlight comes with a dual axis movement.

The purpose of the design and manufacturing of solar tracker is a regulator of the position of the solar cell is supported by several components such as the LDR sensors, servo motors, and servo controller. Hopefully, by the movement of the automation system controller is a dual axis make solar cell always gets exposure to sunlight and can produce maximum energy.

DAFTAR ISI

PERSETUJUAN ... i

PERNYATAAN ... ii

PENGHARGAAN ... iii

ABSTRAK ... iv

ABSTRACT ...v

DAFTAR ISI ... vii

BAB I PENDAHULUAN ...1

1.1. LATAR BELAKANG ...1

1.2. RUMUSAN MASALAH ...2

1.3. BATASAN MASALAH ...3

1.4. TUJUAN PENELITIAN...4

1.5. MANFAAT ...4

BAB II LANDASAN TEORI ...5

2.1. Umum ...5

2.1.1. Pengertian Matahari ...5

2.2. Solar Cell Monocrystalin ...6

2.2.1. Cara Kerja Solar Cell ...6

2.3. Sensor Arus ACS712 ...7

2.4. Motor Servo ...8

2.5. Modul Wireless ... 10

2.5.1.Modul wireless KYL 1020-U ... 12

2.6. Real Time Clock (RTC) DS1370 ... 12

2.7. Sensor Cahaya LDR ... 14

2.8. Kontroller Motor Servo (SPC) ... 15

2.9. Mikrokontroller ATmega8535 ... 16

2.9.1.Konfigurasi pin ATmega8535 ... 18

2.9.1.1.Port-Port Pada Atmega8535 Dan Fungsinya ... 19

2.9.1.1.1.Port A ... 19

2.9.1.1.2.Port B ... 20

2.9.1.1.4.Port D ... 21

2.9.1.1.5.RESET ... 21

2.9.1.1.6.XTAL1 ... 21

2.9.1.1.7.XTAL2 ... 21

2.9.1.1.8.AVcc ... 22

2.9.1.1.9.AREF ... 22

2.9.1.1.10.AGND ... 22

2.9.2.Peta Memori ATMega8535 ... 22

2.9.2.1.Program Memory ... 22

2.9.2.1.1.Data Memory ... 23

2.10. Komunikasi Serial ... 23

2.10.1.Komunikasi Serial pada ATmega8535... 24

2.10.2.1.UDR (USART Data Register) ... 24

2.10.2.2.UCSRA, UCSRB, UCSRC (Usart Control&StatusRegister) .. 24

2.10.2.3.UBRR (Usart Baud Rate Register) ... 25

BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM ... 27

3.1 Perancangan Blok Diagram sistem... 27

3.2 Fungsi Tiap Blok ... 28

3.3 Rangkaian Mikrokontroller ATmega8535... 28

3.4 Rangkaian Perancangan Panel Surya ... 29

3.5 Perancangan Pembagi Tegangan Panel Surya ... 31

3.6 Perancangan Sensor Arus ... 32

3.7 Rangkaian Motor Servo ... 34

3.8 Perancangan Sistem RTC DS1307 ... 37

3.9 Perancangan Sistem Komunikasi Menggunakan RF Modul KYL10 .... 38

3.10 Flowchart Program ... 40

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN ... 41

4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535 ... 41

4.2 Pengujian LDR Pada Panel Surya (Solar Cell) ... 41

4.3 Pengujian Modul RF KYL 1020 ... 43

4.4 Pengujian Perbandingan Panel Surya Statis dan Dinamis ... 46

4.5 Pengujian Rangkaian Pembagi Tegangan... 47

4.7 Pengujian Rangkaian RTC DS1307 ... 49

4.8 Pengujian Rangkaian Motor Servo... 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 52

5.1 Kesimpulan ... 52

5.2 Saran ... 52

Daftar Pustaka ... 53

LAMPIRAN A ... 54

LAMPIRAN B... 56

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

Gambar 2.1. Ilustrasi Cara Kerja Sel Surya Dengan Prinsip p-n Junction ...7

Gambar 2.2. Sensor Arus ACS712 ...7

Gambar 2.3. Servo dengan Horn bulat ...9

Gambar 2. 4. Pulsa PWM Servo Motor ... 10

Gambar 2. 5 Diagram Pin RTC DS1307 ... 13

Gambar 2. 6 Rangkaian Sensor Cahaya LDR ... 14

Gambar 2. 7 Blok Diagram Atmega8535 ... 17

Gambar 2. 8 Konfigurasi Pin Atmega8535 ... 18

Gambar 2. 9 Peta Memori ... 23

Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem ... 27

Gambar 3.2 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroller Atmega8535 ... 28

Gambar 3.3. Panel Surya/Solar Cell ... 30

Gambar 3.4. Skematik Perancangan LDR dan Panel Surya ... 30

Gambar 3.5. Tata Letak LDR dan Panel Surya ... 31

Gambar 3.6. Rangkaian Pembagi Tegangan ... 31

Gambar 3.7. Rangkaian Aplikasi Sensor Arus ACS 712, 5A ... 33

Gambar 3.8. Konfigurasi Pin LM 321 dan Rangkaian Inverting Amplifier ... 33

Gambar 3.9. Motor Servo 1800 ... 35

Gambar 3.10. Gambar Rangkaian Motor Servo ... 36

Gambar 3.11. Design Motor Servo Solar Tracker ... 36

Gambar 3.12. Antarmuka Bagian RTC DS 1307 ... 37

Gambar 3.13. Rangkaian Aplikasi Modul RTC DS 1307 yg Dihub ke Mikro ... 38

Gambar 3.14. Modul KYL 1020 ... 38

Gambar 3.15. Rangkaian Aplikasi Modul KYL 1020 yang dihub ke PC ... 39

Gambar 3.16. Flowchart Cara Kerja Sistem ... 40

Gambar 4.1. Jarak Antar LDR ... 42

Gambar 4.2. Sumber Cahaya Tegak Lurus Panel Surya ... 46

Gambar 4.3. Sumber Cahaya dari Berbagai Sudut ... 46

Gambar 4.3. Sumber Cahaya dari Berbagai Sudut ... 46

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

Tabel 2.1 Keterangan Gambar Sensor Arus ACS 712 ...8

Tabel 2.2 Keterangan Untuk Pin Modul KYL 1020U ... 12

Tabel 2.3 Fungsi Pin Port B ... 20

Tabel 2.4 Fungsi Pin Port D ... 21

Tabel 2.5 Rumus Perhitungan Nilai UBRR ... 25

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Menggunakan Senter ... 43

Tabel 4.2. Pengujian Jarak dan Penerimaan Data Menggunakan KYL (outdoor) ... 44

Tabel 4.3. Pengujian Jarak dan Penerimaan Data Menggunakan KYL (indoor) ... 45

Tabel 4.4. Data Perbandingan Daya yang Dihasilkan Panel Statis dan Dinamis... 47

Tabel 4.5. Pengujian Sensor Tegangan ... 48

ABSTRAK

Seiring dengan kemajuan teknologi sekarang ini banyak perangkat teknologi yang dapat menghasilkan energi alternatif guna mendukung penghematan pemakaian energi, salah satu teknologinya yaitu solar cell. Solar cell berpotensi sebagai konverter sumber energi alternatif. Salah satu sifat solar cell adalah menyerap energi maksimum ketika cahaya yang mengenai panelnya pada posisi tegak lurus. Tetapi saat ini masih banyak perangkat solar cell yang belum dapat menghasilkan energy maksimal dikarenakan posisinya masih statis. Oleh karena itu dibutuhkan perangkat Instrumentasi yang bisa mengatur posisi solar cell agar selalu tegak lurus dengan arah datang sinar matahari dengan dual axis pergerakan.

Tujuan perancangan dan pembuatan solar tracker ini adalah sebagai pengatur posisi dari solar cell yang didukung dengan beberapa komponen seperti sensor LDR, servo motor, dan servo controller. Diharapkan dengan adanya sistem otomasi pengatur pergerakan dual axis ini membuat solar cell selalu mendapat paparan cahaya matahari serta dapat menghasilkan energi yang maksimal.

ABSTRACT

Along with the advancement of technology today many technological devices that can produce alternative energy in order to support the efficient use of energy, one that is solar cell technology. Solar cell potential as an alternative energy source converter. One of the properties of the solar cell is absorbing the light energy is maximum when the panel is in the upright position. But now there are many solar cell devices that have not been able to produce maximum energy due to its position is static. It is therefore necessary instrumentation device which can adjust the position of the solar cell to be always perpendicular to the direction of sunlight comes with a dual axis movement.

The purpose of the design and manufacturing of solar tracker is a regulator of the position of the solar cell is supported by several components such as the LDR sensors, servo motors, and servo controller. Hopefully, by the movement of the automation system controller is a dual axis make solar cell always gets exposure to sunlight and can produce maximum energy.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 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 terobosan-terobosan baru untuk mencari dan menggali serta menciptakan teknologi baru yang dapat menggantikan minyak bumi sebagai sumber energi.

Masalah energi tampaknya akan tetap menjadi topik penelitian yang menarik sepanjang peradaban umat manusia. Upaya mencari sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar fosil masih tetap ramai dibicarakan. Terdapat beberapa sumber energi alam yang tersedia sebagai energi alternatif yang bersih, tidak berpolusi, aman dan dengan persediaan yang tidak terbatas (Wilson, 1996).

Energy matahari menjadi salah satu solusi yang tepat karena ketersediaannya di alam tidak terbatas. Manusia hanya dituntut untuk berfikir dan mengelola sumber daya alam berupa sinar matahari untuk dijadikan sumber energy cadangan sebagai pengganti bahan bakar fosil. Salah satu upaya teknologi untuk memanfaatkan energy cahaya matahari adalah dengan menggunakan solar cell. Solar cell adalah alat yang dapat mengubah energy sinar matahari menjadi energy listrik. Solar cell akan menghasilkan energi listrik sesuai besar intensitas cahaya yang diterimanya dari pancaran cahaya matahari. Untuk memanfaatkan energi cahaya matahari dengan maksimal maka solar cell harus terus menerus terpapar sinar matahari.

Semakin besar intensitas cahaya matahari yang ditangkap oleh solar cell, semakin besar daya listrik yang dihasilkan (Zulfi, 2010). Oleh karena itu dibuat suatu alat

“PERANCANGAN SOLAR TRACKER DUAL AXIS YANG TERINTEGRASI SENSOR ARUS DENGAN MENGGUNAKAN KOMUNIKASI WIRELESS PADA PC ”

alat ini dapat mengoptimalkan solar cell terpapar cahaya matahari terus menerus dengan mengikuti pola lintasan matahari secara dinamis sehingga solar cell tidak berada pada posisi statis saja.

1.2. RUMUSAN MASALAH

Perkembangan teknologi untuk mencari energy alternative saat ini sudah sangat pesat, terutama dalam hal pemanfaatan sinar matahari sebagai sumber energy terbarukan . Dengan menggunakan solar cell cahaya matahari dikonversi langsung menjadi energy listrik. Namun permasalahan yang sering terjadi yaitu belum optimalnya penyerapan sinar matahari oleh solar cell dikarenakan posisi peletakan solar cell masih bersifat statis. Dinegara yang memiliki 4 musim, peletakan dengan bersifat statis masih dimungkinkan , akan tetapi di Negara yang terletak di garis khatulistiwa peletakan solar cell statis tidaklah efisien. Berdasakan masalah ini maka penulis merancang sebuah alat “solar tracker dual axis yang terintegrasi sensor arus dengan menggunakan komunikasi wireless pada PC.

1.3. BATASAN MASALAH

Mengingat keterbatasan waktu dan untuk menghindari topik yang tidak perlu maka penulis membatasi pembahasan pembuatan alat ini. Adapun permasalahan ini adalah : 1. Pada penelitian ini system solar tracker memiliki dua axis.sumbu putar yaitu

sumbu putar horizontal dan sumbu putar vertical.

2. Sistem solar tracker ini hanya berorientasi pada kemampuan mengikuti pola perubahan posisi cahaya matahari dengan system optimasi pergerakan robotic. 3. Penelitian ini hanya difokuskan membuat alat yang dapat mengatur posisi solar

cell selalu berada tegak lurus terhadap matahari. Energy yang dihasilkan solar cell tidak digunakan pada system. Tidak membahas proses monitoring optimasi energy cahaya matahari sehingga tidak menghitung secara terperinci baik efisiensi ataupun persentase energy.

4. Sebagai pusat pengolahan datanya digunakan Mikrokontroller AVR ATMEGA8535

5. Rancangan solar tracker ini merupakan sebuah prototype.

6. Pengaruh suhu panel terhadap keluaran arus dan tegangan tidak dikaji. 7. Tidak mengukur besarnya intensitas cahaya.

8. Penggunaan servo sebagai penggerak dan penentu sudut dari solar cell. 9. Penggunaan sensor LDR sebagai pendeteksi pergerakan cahaya

1.4. TUJUAN PENELITIAN

Adapun maksud dan tujuan penulis melakukan penelitian ini adalah :

1. Menerapkan penggunaan sensor LDR sebagai pendeteksi pergerakan cahaya dan solar cell sebagai penghasil energy listrik yang artinya solar tracker berada satu tempat dengan solar cell.

2. Membuat sebuah alat optimasi sistem kendali gerak robotik penjejak matahari untuk menempatkan solar cell agar tagak lurus terhadap sinar matahari.

3. Untuk mempermudah dalam menentukan peletakan solar cell. Dengan adanya sistem optimasi penjejak matahari kita bisa menempatkan solar cell diposisi mana saja.

4. Memanfaatkan sensor arus untuk melihat perbandingan daya yang dihasilkan antara solar cell dinamis dua axis dengan solar cell statis serta menampilkan besarnya daya dan posisi derajat solar cell pada PC menggunakan system komunikasi wireless data digital dengan modul KYL 1020.

1.5. MANFAAT

Adapun manfaat pembahasan ini adalah :

1. Perancangan dan pembuatan alat dapat dipergunakan untuk menghasilkan energi semaksimal mungkin dengan adanya sistem kontrol yang presisi untuk mengatur pergerakan motor servo dalam mengendalikan posisi solar cell berdasarkan pergeseran sudut datang cahaya matahari sehingga dapat mengoptimalkan penyerapan cahaya matahari oleh solar cell.

2. Mempermudah dalam posisi peletakan solar cell dimana saja tanpa harus memperhitungkan arah timur, barat, utara, dan selatan.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Umum

2.1.1 Pengertian Matahari

Sehubungan dengan bentuk bumi, posisi sumbu rotasi bumi, rotasi dan revolusi bumi mengelilingi matahari maka penerimaan radiasi matahari di suatu wilayah akan bergantung pada waktu (jam pada hari dan hari pada tahun) serta bujur dan lintang wilayah tersebut. Perbedaan-perbedaan tersebut dapat dijelaskan melalui Solar Geometry (Geometri Surya). Bentuk bumi yang mendekati bola membuat radiasi matahari akan jatuh pada intensitas yang berbeda di berbagai wilayah di permukaan bumi. Koordinat pada bumi dinyatakan dengan bujur (B) dan lintang (L). Pada suatu wilayah bujur mempengaruhi penerimaan radiasi pada satu hari sedangkan lintang mempengaruhi penerimaan radiasi rata-rata dalam satu tahun.

Sudut jam merupakan sudut antara normal permukaan bumi dan sinar matahari yang diproyeksikan berdasarkan pandangan dari kutub selatan Sudut ini berubah sepanjang hari akibat adanya rotasi bumi. Akibat adanya tumbukan meteor pada berjuta tahun yang lalu, sumbu putar bumi membentuk sudut (inklinasi) kira-kira 23.45o terhadap sumbu yang tegak lurus bidang edarnya. Selama revolusi bumi dalam waktu 365.25 hari, radiasi matahari yang jatuh ke suatu wilayah di permukaan bumi akan berbeda. Pada tanggal 21 Juni, 23 Desember, 21 September dan 21 Maret sudut yang dibentuk antara bidang ekuator berada pada nilai-nilai yang ekstrim. Karena posisi sumbu rotasi bumi ini tetap maka saat bumi berevolusi sudut yang terbentuk antara sinar matahari terhadap suatu bidang di equator akan berubah sepanjang tahun. Sudut ini disebut sebagai deklinasi surya.

2.2. Solar Cell Monocrystalin

Sel surya ialah sebuah alat yang tersusun dari material semikonduktor yang dapat mengubah sinar matahari menjadi tenaga listrik secara langsung. Sering juga dipakai istilah photovoltaic atau fotovoltaik Fotovoltaik merupakan alat/transducer untuk mengkonversi energi surya menjadi energi listrik. Fotovoltaik terbuat dari bahan semikonduktor. Umumnya sel fotovoltaik dibuat dari kristal silikon, yang bersifak semikonduktor. Sampai saat ini ada tiga jenis fotovoltaik , yaitu 1. single crystal silicon, 2. multy crystal silicon, dan 3. amorphous silicon.

2.2.1. Cara Kerja Solar Cell

Sel surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu junction antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari ikatan-ikatan atom yang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar. Semikonduktor n mempunyai kelebihan elektron (muatan negatif) sedangkan semikonduktor tipe-p memtipe-punyai kelebihan hole (muatan tipe-positif) dalam struktur atomnya. Kondisi kelebihan elektron dan hole tersebut bisa terjadi dengan mendoping material dengan atom dopant. Sebagai contoh untuk mendapatkan material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untuk mendapatkan material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom fosfor. Ilustrasi dibawah menggambarkan junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n.

Peran dari p-n junction ini adalah untuk membentuk medan listrik sehingga elektron (dan hole) bisa diekstrak oleh material kontak untuk menghasilkan listrik. Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n terkontak, maka kelebihan elektron akan bergerak dari semikonduktor tipe-n ke tipe-p sehingga membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe-n, dan sebaliknya kutub negatif pada semikonduktor tipe-p. Akibat dari aliran elektron dan hole ini maka terbentuk medan listrik yang mana ketika cahaya matahari mengenai susuna p-n junction ini maka akan mendorong elektron bergerak dari semikonduktor menuju kontak negatif, yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak menuju kontak positif menunggu elektron datang, seperti diilustrasikan pada gambar dibawah.

Gambar 2.1. Ilustrasi cara kerja sel surya dengan prinsip p-n junction.

2.3. 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 2.2 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 inductor 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 ‟ sensor. lapisan silikon yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik. Dengan metode ini arus yang dilewatkan akan terbaca pada fungsi besaran tegangan berbentuk gelombang sinusoidal.

Tabel 2.1 Keterangan gambar sensor arus ACS712

No Nama Keterangan

1 dan 2 IP+ Masukan arus

3 dan 4 IP- Keluaran arus

5 GND Ground

6 N.C. Terminal untuk kapasitor eksternal, untuk menentukan bandwidth

7 _{VOUT tegangan keluaran analog}

8 _{VCC Power suplay 5 volt}

2.4 Motor Servo

Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinya PWM pada bagian pin kontrolnya. Motor servo adalah jenis motor yang digunakan sebagai penggerak pada sistem servo (servo-system) seperti pada penggerak pada control posisi lengan robot. Motor servo secara struktur mesin listrik ada 2 macam yaitu dc servo motor dan ac servo motor. DC Servo motor mempunyai konstruksi yang sama dengan konstruksi motor dc. Dalam motor dckonvensional sikat dan cincin belah merupakan suatu kerugian. Karena ada gesekan antara sikatdan cincin maka akan terjadi rugi gesek, timbulnya percikan api dan terkikisnya sikat arang maupun cincin. Maka mulai dipikirkan motor dc tanpa sikat atau disebut brushless DC Motor. Brushless DC Motor dapat diwujudkan dengan menggunakan prinsip kerja motor induksi 3 phasa ( tanpa sikat dan cincin). Dengan menambahkan komponen permanent magnet, electronic inverter (yang menimbulkan medan putar) dan position control (umumnya menggunakan sensor effek Hall ), maka akan didapatkan motor dc brushless. Jadi disini rangkaian inverter dan kontrol posisi berfungsi sebagai pengganti komutator mekanik (sikat & cincin belah) dalam membalik medan. Motor dc brushless ini mempunyai karateristik yang mendekati dc motor konvensional.Untuk mengerti cara kerja Motor Servo DC Magnet Permanen haruslah dimengerti bagaimana prinsip kerja Motor DC Magnet Permanen, Motor DC tanpa sikat dan medan putar .

Ada beberapa jenis-jenis motor servo yaitu:

1. Motor Servo Standar 180° Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW ) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari kanan–tengah–kiri adalah180°.

2. Motor Servo ContinuousMotor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu).

Gambar 2.3 Servo Dengan Horn Bulat

Pengendalian gerakan batang motor servo dapat dilakukan dengan menggunakan metode PWM. (Pulse Width Modulation). Teknik ini menggunakan system 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 2.4 Pulsa PWM Servo Motor

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.

2.5 Modul Wireless

LAN nirkabel adalah suatu jaringan nirkabel yang menggunakan frekuensi radio untuk komunikasi antara perangkat komputer dan akhirnya titik akses yang merupakan dasar dari transiver radio dua arah yang tipikalnya bekerja di bandwith 2,4 GHz (802.11b, 802.11g) atau 5 GHz (802.11a). Kebanyakan peralatan mempunyai kualifikasi Wi-Fi, IEEE 802.11b atau akomodasi IEEE 802.11g dan menawarkan beberapa level keamanan seperti WEP dan atau WPA. LAN nirkabel adalah suatu jaringan nirkabel yang menggunakan frekuensi radio untuk komunikasi antara perangkat komputer dan akhirnya titik akses yang merupakan dasar dari transiver radio dua arah yang tipikalnya bekerja di bandwith 2,4 GHz (802.11b, 802.11g) atau 5 GHz (802.11a). Teknologi Wireless LAN menjadi sangat popular saat ini di banyak aplikasi. Setelah evaluasi terhadap teknologi tersebut dilakukan, menjadikan para pengguna merasa puas dan meyakini realiability teknologi ini dan siap untuk digunakan dalam skala luas dan komplek pada jaringan tanpa kabel.(Mulyanta.2007)

Adapun Kelebihan dari Wireless :.

 Mobility: Sistem wireless LAN bisa menyediakan user dengan informasi access yang real-time, dimana saja dalam suatu organisasi. Mobilitas semacam ini sangat mendukung produktivitas dan peningkatan kualitas pelayanan apabila dibandingkan dengan jaringan kabel

 Installation Speed and Simplicity: Instalasi sistem wireless LAN bisa cepat dan sangat mudah dan bisa mengeliminasi kebutuhan penarikan kabel yang melalui atap atau pun tembok.

 Installation Flexibility: Teknologi wireless memungkinkan suatu jaringan untuk bisa mencapai tempat-tempat yang tidak dapat dicapai dengan jaringan kabel.

 Reduced Cost-of-Ownership: Meskipun investasi awal yang dibutuhkan oleh wireless LAN untuk membeli perangkat hardware bisa lebih tinggi daripada biaya yang dibutuhkan oleh perangkat wired LAN hardware, namun bila diperhitungkan secara keseluruhan, instalasi dan life-cycle costnya, maka secara signifikan lebih murah. Dan bila digunakan dalam lingkungan kerja yang dinamis yang sangat membutuhkan seringnya pergerakan dan perubahan yang sering maka keuntungan jangka panjangnya pada suatu wireless LAN akan jauh lebih besar bila dibandingkan dengan wired LAN.

 Scalability: Sistem wireless LAN bisa dikonfigurasikan dalam berbagai macam topologi untuk memenuhi kebutuhan pengguna yang beragam. Konfigurasi dapat dengan mudah diubah Mulai dari jaringan peer-to-peer yang sesuai untuk jumlah pengguna yang kecil sampai ke full infrastructure network yang mampu melayani ribuan user dan memungkinkan roaming dalam area yang luas.

2.5.1. Modul wireless KYL 1020-U

Gambar 2.13 :konfigurasi Pin pada Modul KYL 1020-U

Tabel 2.2 keterangan untuk pin Modul KYL 1020-U

No Antar muka nama Deskripsi

fungsional

Tingkat Keterangan

1 GND Daya tanah

2 VCC Power suplai(Dc)

3 RXD/TTL Penerimaan data

(tingkat TTL)

TTL

4 TXD/TTL Transmisi data

(tingkat TTL

TTL

5 DGND Sinyal tanah

6 A(TXD) RS-485 A atau TXD

dari RS-232

7 B(TXD) RS-485 B atau RXD

dari RS-232

8 SLEEP Tidur control TTL Aktif rendah

9 TEST Pengujian internal

2.6. Real-Time Clock (RTC) DS1307

Real-time clock DS1307 adalah IC yang dibuat oleh perusahaan Dallas Semiconductor. IC ini memiliki kristal yang dapat mempertahankan frekuensinya dengan

baik. Real-time clock DS1307 memiliki fitur sebagai berikut:

1. Real-time clock (RTC) meyimpan data-data detik, menit, jam, tanggal dan bulan dalam seminggu, dan tahun valid hingga 2100.

3. Antarmuka serial Two-wire (I2C).

4. Sinyal keluaran gelombang-kotak terprogram (Programmable squarewave).

5. Deteksi otomatis kegagalan-daya (power-fail) dan rangkaian switch.

6. Konsumsi daya kurang dari 500nA menggunakan mode baterei cadangan dengan operasional osilator.

7. Tersedia fitur industri dengan ketahanan suhu: -40°C hingga +85°C. 8. Tersedia dalam kemasan 8-pin DIP atau SOIC.

Gambar 2.5. Diagram pin RTC DS1307 (Data Sheet IC Real-Time Clock DS1307).

Pin-pin RTC DS1307 beserta penjelasannya adalah sebagai berikut :

 X1, X2 – dihubungkan dengan kristal quartz 32,768 kHz. Rangkaian osilator internal ini didesain untuk beroperasi dengan sebuah kristal yang mempunyai kapasitansi beban tertentu (CL) yakni 12,5 pF.

 Vcc, GND – sebagai power supply utama. Vcc merupakan tegangan input +5 Volt sedangkan GND merupakan ground. Ketika tegangan 5 Volt digunakan pada batas normal, RTC dapat diakses secara penuh dan data dapat ditulis dan dibaca. Ketika Vcc kurang dari 1,25 x Vbat, proses penulisan dan pembacaan menjadi terhalang. Namun demikian, proses penghitungan waktu tetap berjalan. Pada saat Vcc kurang dari Vbat, RAM dan penghitung waktu terhubung dengan batere 3 Volt.

 Vbat – tegangan input batere lithium cell 3 Volt. Tegangan batere harus berada antara 2,5 Volt sampai 3,5 Volt.

 SCL (Serial Clock Input) – digunakan untuk mensinkronkan perubahan data pada antarmuka serial.

 SDA (Serial Data Input/Output) – merupakan pin input/output untuk antarmuka serial 2 kawat. Pin SDA membutuhkan resistor pull-up eksternal.

 SQW/OUT (Square Wave/Output Driver)

2.7. Sensor Cahaya LDR

LDR (Light Dependent Resistor) adalah komponen elektronika yang pada dasarnya mempunyai sifat yang sama dengan resistor, hanya saja nilai resistansi dari LDR berubah-ubah sesuai dengan tingkat intensitas cahaya yang diterimanya.LDR merupakan sensor yang bekerja apabila terkena cahaya. LDR memiliki hambatan yang sangat tinggi jika tidak terkena cahaya dan memiliki hambatanyang sangat kecil jika terkena cahaya.

Dari pengujian resistansi LDR, nilai resistansinya bisa mencapai 50 Ω (ohm) dan batas resistansi tertinggi tak terhingga dalam data sheet resistansi LDR bias mencapai lebih dari 1 MΩ. LDR yang memiliki hambatan tinggi saat cahaya kurang bisa mencapai 1MΩ, akan tetapi saat LDR terkena cahaya hambatan LDR akan turun drastis hingga mencapai 1,5 Ω – 0. (Suleman, 2010).

Gambar 2.6. Rangkaian sensor cahaya LDR

2.8. Kontroller Motor Servo (SPC)

Smart Peripheral Controller / SPC SERVO MOTOR CONTROLLER merupakan sebuah modul pengendali motor servo yang mampu digunakan untuk mengendalikan 20 buah motor servo secara serentak maupun sekuensial. Modul ini dilengkapi dengan jalur komunikasi UART RS-232, UART TTL, dan I2C.Jika

menggunakan jalur komunikasi I2C, maka beberapa SPC SERVO MOTORCONTROLLER dapat digunakan untuk mengontrol sampai dengan maksimum160 buah motor servo.SPC SERVO MOTOR CONTROLLER dapat digunakan untuk mengendalikanmotor servo standar maupun kontinu serta dilengkapi dengan fasilitas untukmenyimpan sekuen gerakan sehingga sesuai untuk aplikasi-aplikasi robotic atau aplikasi-aplikasi yang menggunakan motor servo lainnya.

Spesifikasi SPC SERVO MOTOR CONTROLLER sebagai berikut:

 Catu daya untuk SPC SERVO MOTOR CONTROLLER terpisah dengan catu daya untuk motor servo.

 Catu daya untuk SPC SERVO MOTOR CONTROLLER dapat diperoleh darisumber catu daya dengan tegangan 6,5 – 12 Volt.

 Tiap modul SPC mampu mengendalikan 20 motor servo.

 Resolusi pulsa kontrol servo sebesar 1 μs.

 Dilengkapi dengan kemampuan servo ramping.

 Dilengkapi dengan kemampuan membaca pulsa kontrol (posisi) servo.

 Dilengkapi dengan kemampuan Enable dan Disable servo.

 Dilengkapi dengan kemampuan menyimpan dan menjalankan sampai dengan maksimal 32 sekuen gerakan.

 Dilengkapi dengan kemampuan menyimpan dan kembali ke posisi home (default).

 Tersedia antarmuka UART RS-232, UART TTL, dan I2C.

 Jika menggunakan I2C, SPC SERVO MOTOR CONTROLLER dapat dicascade hingga 8 modul.

2.9. Mikrokontroller Atmega8535

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

a. Tersedianya I/O

I/O dalam mikrokontroler sudah tersedia sementara pada mikroprosesor dibutuhkan IC tambahan untuk menangani I/O tersebut. IC I/O yang dimaksud adalah PPI 8255. (Syahrul.2012)

b. Memori Internal

Memori merupakan media untuk menyimpan program dan data sehingga mutlak harus ada. Mikroprosesor belum memiliki memori internal sehingga memerlukan IC memori eksternal. Dengan kelebihan-kelebihan di atas, ditambah dengan harganya 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 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 satu siklus clock. Berbeda dengan instruksi MCS-51 yang membutuhkan 12 siklus clock karena memiliki arsitektur CISC (seperti komputer).(Dedi.2010)

Gambar 2.7. Blok Diagram ATMega8535

Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa Atmega8535 memiliki bagian sebagai berikut :

1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5. Watchdog Timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte.

7. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal.

9. Port antarmuka SPI.

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog.

12. Port USART untuk komunikasi serial

Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT89RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari

segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Oleh karena itu, dipergunakan salah satu AVR produk Atmel, yaitu Atmega8535. Selain mudah didapatkan dan lebih murah Atmega8535 juga memiliki fasilitas yang lengkap. Untuk tipe AVR ada 3 jenis yaitu ATTiny, AVR klasik, dan ATMega. Perbedaannya hanya pada fasilitas dan I/O yang tersedia serta fasilitas lain seperti ADC, EEPROM, dan lain sebagainya. Salah satu contohnya adalah ATMega 8535. Memiliki teknologi RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz membuat ATMega 8535 lebih cepat bila dibandingkan dengan varian MCS51. Dengan fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan Atmega8535 sebagai mikrokontroler yang powerfull. Adapun blok diagramnya sebagai berikut :

2.9.1. Konfigurasi PIN Atmega8535

Gambar 2.8. Konfigurasi Pin ATMega8535

Mikrokontroler Atmega8535 mempunyai jumlah pin sebanyak 40 buah, dimana 32 pin digunakan untuk keperluan port I/O yang dapat menjadi pin input/output sesuai konfigurasi. Pada 32 pin tersebut terbagi atas 4 bagian (port), yang masing-masingnya terdiri atas 8 pin. Pin-pin lainnya digunakan untuk keperluan rangkaian osilator, supply tegangan, reset, serta tegangan referensi untuk ADC. Untuk lebih jelasnya, (Agus. 2005). konfigurasi pin Atmega8535 dapat dilihat pada gambar 2.8.

 VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukkan catu daya  GND merupakan pin ground

 Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC  Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,

yaitu Timer/Counter, Komparator Analog, dan SPI

 Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, Komparator Analog, dan Timer Oscilator

 Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Komparator Analog, Interupsi Iksternal dan komunikasi serial USART

 Reset merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler

 XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukkan clock eksternal (osilator menggunakan kristal, biasanya dengan frekuensi 11,0592 MHz).

2.9.1.1Port-Port Pada Atmega8535 Dan Fungsinya 2.9.1.1.1 Port A

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port A (DDRA) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter.

2.9.1.1.2 Port B

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Pin-pin port B juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut.

Tabel 2.3 Fungsi Pin-pin Port B

2.9.1.1.3

2.9.1.1.3 Port C

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin port C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternatif sebagai oscillator untuk timer/counter 2.

2.9.1.1.4 Port D

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut.

Tabel 2.4 Fungsi Pin-pin Port D

2.9.1.1.5 RESET

RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low selama minimal 2 machine cycle maka system akan di-reset.

2.9.1.1.6 XTAL1

XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal clock operating circuit

2.9.1.1.7 XTAL2

XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier.

2.9.1.1.8 AVcc

Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus secara eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter.

2.9.1.1.9 AREF

AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D Converter. Untuk operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus diberikan ke kaki ini.

2.9.1.1.10 AGND

AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki analog ground yang terpisah

ATMega8535 memiliki dua jenis memori yaitu Program Memory dan Data Memory ditambah satu fitur tambahan yaitu EEPROM Memory untuk penyimpan data.(Wardhana.2006)

2.9.2.1 Program Memory

ATMega8535 memiliki On-Chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Untuk alasan keamanan, program memory dibagi menjadi dua bagian, yaitu Boot Flash Section dan Application Flash Section. Boot Flash Section digunakan untuk menyimpan program Boot Loader, yaitu program yang harus dijalankan pada saat AVR reset atau pertama kali diaktifkan.

Application Flash Section digunakan untuk menyimpan program aplikasi yang dibuat user. AVR tidak dapat menjalakan program aplikasi ini sebelum menjalankan program Boot Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat diprogram dari 128 word sampai 1024 word tergantung setting pada konfigurasi bit di register BOOTSZ. Jika Boot Loader diproteksi, maka program pada Application Flash Section juga sudah aman.(Agus.2005)

2.9.2.1.1. Data Memory

.

Gambar berikut menunjukkan peta memori SRAM pada ATMEGA 8535. Terdapat 608 lokasi address data memori. 96 lokasi address digunakan untuk Register File dan I/O Memory sementara 512 likasi address lainnya digunakan untuk internal data SRAM. Register file terdiri dari 32 general purpose working register, I/O register terdiri dari 64 register

2.10. Komunikasi Serial

Komunikasi data serial ialah komunikasi dilakukan per bit dengan mengirimkan dan menerima data 8 bit secara satu per satu, sedangkan komunikasi data parallel dilakukan dengan mengirimkan dan menerima data 8 bit secara bersamaan atau sekaligus. Paralel adalah sistem pengiriman data digital,dimana beberapa bit data dikirim pada suatu saat dengan jalur terpisah. Dikenal 2 cara komunikasi data secara serial, yaitu komunikasi data serial sinkron dan komunikasi data serial asinkron. Pada komunikasi data serial asinkron, clock dikirimkan bersama-sama dengan data serial tetapi clock tersebut dibangkitkan sendiri-sendiri baik pada sisi pengirim maupun sisi penerima. Sedangkan komunikasi data serial asinkron tidak diperlukan clock karena data dikirimkan dengan kecepatan tertentu. Baik pada pengirim maupun penerima.

2.10.1 Komunikasi Serial pada ATmega8535

Peralatan komunikasi Serial pada ATmega8535 sudah terintegrasi pada system Chip. Dan masing-masing registernya baik data maupun kontrol dihubungkan dengan register Input-Output atau Port, sebagaimana peralatan lainnya. Sehingga User (kita) cukup hanya mengakses register-register yang berhubungan dengan Serial inilah untuk mempengaruhi atau memanipulasi peralatan tersebut. Data dikirim melalui beberapa jalur data. Biasanya masing-masing dengan kabel tersendiri.Pada prisipnya register-register peralatan ini hanya 5 buah. UDR, UCSRA, UCSRB, UCSRC, dan UBRR. (Wardhana .2006)

USART merupakan komunikasi yang memiliki fleksibilitas tinggi, yang dapat digunakan untuk melakukan transfer data baik antar mikrokontroler maupun dengan modul-modul eksternal termasuk PC yang memiliki fitur UART.

2.10.2.1.UDR (USART Data Register)

UDR merupakan tempat tampungan data yang digunakan saat proses pengiriman dan penerimaan data. Kita harus menuliskan data byte-demi-byte pada UDR ini untuk mengirimkan data menggunakan USART ini. Termasuk juga saat proses penerimaan data. Data yang diterima dari USART akan ditampung ke dalam UDR. USART kemudian memberitahukan kepada user (kita) melalui beberapa bendera, maupun interupsi, saat 1 byte data yang diterima sudah lengkap, dan hendak bersiap untuk menerima 1-byte data berikutnya. User (kita) diminta untuk segera mengambil data pada UDR sebelum UDR ditimpa oleh data byte yang baru. Demikian tansfer data pada Serial ini, dilakukan byte demi byte dengan menggunakan UDR.

2.10.2.2.UCSRA, UCSRB, UCSRC (Usart Control and Status Register)

Tiga register ini adalah register-register untuk mengontrol panampilan dari USART. Bagaimana data ditangani, jumlah bit setiap datanya, apakah menggunakan paritas, jumlah stop bitnya, dan lain sebagainya yang berhubungan dengan pengaturan. Termasuk juga berisi bendera-bendera yang digunakan untuk mengatahui sampai di mana proses yang sedang terjadi. Setiap bit dalam 3 register tersebut mengandung sebuah arti yang khusus, dan berpengaruh yang khusus pula.

2.10.2.3.UBRR (Usart Baud Rate Register)

Register ini pencacah (counter) yang digunakan untuk membentuk baud rate. Beberapa mikro-kontroller membutuhkan sebuah timer untuk membuat baud rate, namun dalam AVR keperluan tersebut didapat dari sebuah peralatan khusus sehingga tidak perlu menggangu peralatan lain. UBRR ini mirip dengan sebuah counter Auto reload yang setiap overflownya akan menghasilkan clock untuk baud rate. Dengan lebar total 12-bit, maka akan memberikan kita banyak kemungkinan tinggi baud rate yang bisa kita gunakan.

Protokol EPP mempunyai empat macam siklus transfer data yang berbeda yaitu : a.siklus baca data(Data Read)

b.siklus baca alamat(Addres Read) c.siklus tulis data(Write Read) d.siklus tulis alamat(Addres Write)

Tabel 2.5 Rumus Perhitungan Nilai UBRR untuk Berbagai Mode Operasi

Mode operasi Rumus nilai untuk UBBR

Ansinkron mode kecepatan normal (U2X=0) _UBBR= -1

Asinkron mode kecepatan ganda (U2X=1) _UBBR= -1

Sinkron _UBBR=

-1

Proses membangun hubungan komunikasi data serial memerlukan suatu kecepatan data (data transfer rate) yang sesuai, baik di sisi komputer maupun di sisi mikrokontroller. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan untuk membangun hal tersebut di mikrokontroller, yaitu nilai baud rate yang di pergunakan. Pengaturan baud rate dilakukan dengan memberikan nilai pada register UBRR. Rumus yang di pergunakan adalah:

Nilai UBRR =

-1 (2.6) Sebagai contoh digunakan baud_rate 9600 dengan kristal 11.0592MHz, maka salah satu timer dibutuhkan untuk menghasilkan tunda selama 1 detik. Dengan demikian didapatkan 11.059.200 Hz siklus. Maka, UBRR = 71

BAB III

PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM

3.1 Perancangan Blok Diagram Sistem

Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari suatu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri, dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen yang lainnya. Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja dari suatu sistem .Dengan diagram blok kita dapat menganalisa cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara umum.

Adapun diagram blok dari system yang dirancang, seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1 ATMEGA 8535 PANEL SURYA PEMBAGI TEGANGAN MOTOR SERVO 2 MOTOR SERVO 1 WIRELESS TRANSMITTER WIRELESS RECEIVER PC LDR X1 SENSOR ARUS RTC DRIVER MOTOR SERVO LDR Y1 LDR Y2 LDR X2 PINA.2 PINA.1 Portd.1 Portd.0 Portc.0 Portc.1 Portc.0 Portc.1

PA.4 PA.5 PA.6 PA.7

3.2 Fungsi Tiap Blok

1. Blok Sensor : Sebagai input/ data

2. Blok Solar cell : Sebagai alat mengubah sinar matahari menjadi energi 3. Blok mikrokontroller : Mengolah data dari sensor LDR dan sensor Arus 4. Blok Wireless : Sebagai pengirim data dari mikrokontroler ke PC 5. Blok Servo : Sebagai actuator / penggerak

6. Blok PC : Penampil hasil/ data yang terakhir

3.3 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535

Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA 8535 dapat dilihat pada gambar 3.2 di bawah ini

Gambar 3.2 Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA 8535

Dari gambar 3.2, Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega8535. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.

Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 8 MHz dan dua buah kapasitor 30 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler ATMega8535 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini.

Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel.

Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon.

3.4 Rangkaian Perancangan Panel Surya

Suatu sumber energi listrik yang memanfaatkan cahaya matahari sebagai sumber energi diubah menjadi listrik. Pada kenyataanya solar cell juga sebagai sumber energi yang ramah lingkungan dan sangat menjanjikan di masa yang akan datang, energi ini tidak mempunyai polusi yang dihasilkan selama proses konversi energi, berlimpah sumber energi matahari yang berasal dari alam, terutama di negera-negara tropis seperti Indonesia yang akan menerima energi matahari sepanjang tahun. Pada sistem ini menggunakan solar cell dengan kapasitas 0,9 WP yang akan menghasilkan tegangan antara 7 V dengan arus maksimal 0,128 A. Penggunaan solar cell 0,9 WP ini dipilih karena tegangan dan arus yang dihasilkan sudah cukup digunakan untuk melihat perubahan pada pergerakan solar cell terhadap intensitas cahaya . Pada solar cell ini, tegangan dan arus yang dihasilkan sangat berpengaruh pada intensitas cahaya matahari. Hal ini juga sangat berpengaruh terutama pada arus yang dihasilkan oleh solar cell.

Gambar 3.3. Panel Surya

Desain berikutnya adalah sistem pemasangan sensor. Dalam rancangan ini juga digunakan bahan acrylic. Rancangan ini dibuat agar dapat menghasilkan bayangan pada LDR jika posisi matahari berada pada arah yang berlawanan dengan posisi LDR. Dalam sistem ini LDR berfungsi sebagai sensor. Ketika ada cahaya matahari yang mengenainya, maka hambatan LDR akan berkurang, sehingga sensor harus mencari intensitas cahaya matahari yang paling besar. Sensor bekerja secara berpasangan, dimana sensor Y2 dan sensor Y1 harus mendapatkan intensitas matahari yang sama dan begitu juga dengan sensor X1 dan sensor X2. Rancangan dari sistem pemasangan sensor ini dapat dilihat pada gambar 6

Gambar 3.4 Skematik perancangan LDR dan Panel Surya

1

.0

Y1

LDR

1

.0

Y2 LDR

1.0

X2 LDR

1.0

X1 LDR panel surya

TO ADC MIKRO

TO ADC MIKRO

TO ADC MIKRO TO ADC MIKRO

Gambar 3.5 Tata letak LDR dan Panel Surya

3.5. Perancangan Pembagi Tegangan Panel Surya

Rangkaian pembagi tegangan ditunjukkan pada Gambar 3.6

Gambar 3.6. Rangkaian Pembagi Tegangan

Dari gambar 3.6 pendeteksian tegangan untuk tegangan output dari solar cell adalah 7V. Oleh karena itu perlu diturunkan tegangan dari tegangan sumber menjadi tegangan yang dikehendaki. Tegangan 7VDC diturunkan menjadi tegangan sekitar 5 VDC melalui rangkaian pembagi tegangan. Output rangkaian tegangan tersebut dimasukkan ke pin adc. Pembagi tegangan tersebut bisa dibuktikan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

= ……….(3.1) Dalam perhitungan Vin yang digunakan 7 volt dan Vout yang diharapkan adalah 5 volt, sehingga:

=

Ditetapkan terlebih dahulu = 220 Ω , maka: = Ω

Maka R1 yang digunakan adalah 91Ω, karena sulit mencari nilai yang sesuai dengan perhitungan, maka digunakan R1= 100 Ω .

Daya resistor pembagi tegangan:

= = 100 Ω + 220 Ω = 320 Ω Jadi daya resistor yang akan digunakan ¼ watt.

3.6. Perancangan Sensor Arus

Pengukuran arus biasanya membutuhkan sebuah resistor shunt yaitu 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 signal.

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.

Gambar 3.7. Rangkaian aplikasi sensor arus ACS 712 ,5 Ampere

Dari gambar 3.7 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 3.8. Konfigurasi pin LM321 dan rangkaian non inverting amplifier

Gambar 3.8 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 amplifier dengan gain 3 kali. Maka dalam perhitungan Rf dan R3 sebagai berikut:

) Jika penguatan (gain) sebesar 3 kali maka:

Sehingga = 3

3.7. Rangkaian Motor Servo

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.

Gambar 3.9. Motor Servo 1800

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 . Operasional motor servo dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ± 20 ms, dengan lebar pulsa antara 0,8 ms dan 2,2 ms menyatakan akhir dari range sudut maksimum. Apabila motor servo diberikan pulsa sebesar 1,5 ms maka mencapai gerakan 900. Bila diberikan pulsa kurang dari 1,5 ms maka posisi mendekati 00 .dan bila diberikan pulsa lebih dari 1,5 ms maka posisi mendekati 1800. Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50 Hz. Pada saat sinyal dengan frekuensi 50 Hz tersebut dicapai pada kondisi Ton duty cycle 1,5 ms, maka rotor dari motor akan berhenti tepat di tengah-tengah (sudut 00/netral). Pada saat Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan kurang dari 1,5 ms, maka rotor akan

berputar ke arah kiri dengan membentuk sudut yang besarnya linier terhadap besarnya Ton duty cycle, dan akan bertahan di posisi tersebut. Sebaliknya, jika Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan lebih dari 1,5 ms, maka rotor akan berputar ke arah kanan dengan membentuk sudut yang linier pula terhadap besarnya Ton duty cycle, dan bertahan di posisi tersebut. Untuk membuat servo berputar ke arah kanan, pulsa high yang diberikan adalah 1500+(derajat*10). Sebaliknya jika ingin membuat servo berputar ke arah kiri maka pulsa high yang diberikan adalah 1500–(derajat*10) dan pemberian pulsa ini harus dilakukan berulang-ulang.

Gambar 3.10 Gambar rangkaian motor servo

Pada perancangan alat ini, digunakan 2 buah servo, yaitu servo 2 untuk arah horizontal dan servo 1 untuk arah vertikal. Desain servo adalah sebagai berikut:

Panel Surya LDR

Servo 2

Servo 1

Motor servo 2 berada pada posisi tegak lurus servo 1 sehingga dapat menggerakkan servo 1 secara horizontal. Dudukan servo 1 pada posisi miring, sehingga putaran motor servo 1 searah dengan arah vertikal. Kemudian servo 1 dihubungkan dengan rangkaian panel surya secara tegak lurus. Sehingga untuk menggerakkan panel surya secara horizontal, maka hanya perlu mengaktifkan servo 2, sedang untuk pergerakan vertikal panel surya, servo 1 yang diaktifkan.

3.8. Perancangan Sistem RTC DS 1307

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 3.12 Antarmuka bagian RTC DS1307

RTC digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan system. Kerja system berpatokan pada nilai waktu yang diberikan oleh RTC. Pada saat pagi hari,saat matahari sudah terbit pada kira-kira jam 6 sesuai dengan nilai yang diberikan oleh RTC, maka system akan mulai aktif dan menjejak matahari, sedangkan jika RTC memberikan nilai waktu setengah 7 ke sistem, maka system akan off dan tidak menjejak matahari lagi

Gambar 3.13. Rangkaian aplikasi modul RTC DS1307 yang dihubungkan ke mikrokontroller ATMega 8535

3.9 Perancangan Sistem Komunikasi menggunakan RF Modul kyl-1020UA

Gambar 3.14. gambar modul kyl-1020

Modul RF kyl1020UA merupakan modul RF yang dapat bekerja sebagai transmitter atau receiver sesuai dengan datasheet dari modul tersebut. Dalam perancangan hardware ini, komunikasi antara mikrokontroler dan komputer bersifat wireless sehingga memerlukan RF module yang berfungsi sebagai sistem transmisinya dan satu lagi sebagai penerima atau receiver. RF modul ini telah diatur pada frekuensi 433 MHz dengan baudrate 9600bps yang sesuai dengan datasheet dari modul kyl 1020UA.

Untuk komunikasi mikrokontroler dan RF modul yang terpasang pada kapal digunakan konfigurasi UART dengan serial DB9 sedangkan untuk komunikasi RF modul dengan komputer menggunakan serial DB9 to USB. Konfigurasi pin pada modul RF kyl 1020UA menggunakan pin 5 (Ground), 6 (Txd) dan 7 (Rxd). Koneksi pemasangan pin modul YS1020UA dengan menyambungkan antara RX (pada serial DB9) dengan TX (pada RF kyl 1020UA) dan TX (pada serial DB9) dengan RX (pada RF kyl 1020UA), Sehingga perancangan untuk komunikasi RF modul, mikrokontroler, dan komputer adalah sebagai berikut:

3.10. Flowchart Program

Mulai

Inisialisasi program

Tidak

Selesai Baca nilai adc

ldr

Gerakkan motor servo 2 derajat searah x2 Nilai LDR X1<X2 ?

Nilai LDR X2<X1 ? Gerakkan motor servo 2 derajat searah x2 Gerakkan motor servo 1

derajat searah y2 Nilai LDR Y1<Y2 ?

Nilai LDR Y2<Y1 ? Gerakkan motor servo 1

derajat searah y1

ya

ya

ya

ya

Tidak

Tidak

Tidak

Nilai LDR Y1==Y2 ? Nilai LDR X1==X2 ?

ya

Kirim hasil dari mikro ke wireless

Baca nilai adc panel

Baca nilai sensor

arus

BAB IV

PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN

4.1. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535

Pengujian pada rangkaian mikrokontroler ATMega8535 ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan. Kaki 40 dihubungkan dengan sumber tegangan 5 volt, sedangkan kaki 20 dihubungkan dengan ground. Kemudian tegangan pada kaki 40 diukur dengan menggunakan Voltmeter. Dari hasil pengujian didapatkan tegangan pada kaki 40 sebesar 4,9 volt. Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana pada mikrokontroler ATMega 8535, program yang diberikan adalah sebagai berikut:

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

while (1)

{

// Place your code here while ( ir == 1) {}; while ( ir == 0) {

delay_us(100); count ++;

}

4.2. Pengujian LDR pada Panel Surya

Pengujian ini dilaksanakan untuk mengetahui unjuk kerja dari rangkaian dan untuk mengetahui apakah rangkaian yang dibuat sudah sesuai dengan perencanaan

atau belum. Papan solar tracker yang dibuat mempunyai dimensi panjang 140 mm dan lebar 60 mm, dan jarak antara LDR adalah 80 mm serta sudut yang dibentuk LDR terhadap garis normal adalah nol seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.1.

Gambar 4.1. jarak antara LDR

Hasil pengujian dimulai dengan pengujian solar tracker dengan metoda solar tracker diletakkan didalam ruangan. Metoda solar tracker diletakkan dalam ruangan dengan cara memakai senter dan menembakkan cahaya senter tersebut ke kedua buah LDR. Pergerakan senter hanya memakai tangan penguji yang bertujuan membandingkan intensitas cahaya yang diterima oleh LDR.

Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah motor penggerak papan solar tracker bergerak sesuai dengan intensitas yang diterima oleh LDR baik pada sumbu X maupun sumbu Y. Untuk menguji hal tersebut, solar tracker unit diletakkan dalam ruangan. Pengujian dilakukan dengan memakai senter yang cahayanya ditembakkan ke panel surya secara bergantian. Pengujian dilakukan masing-masing sebanyak 15 kali. Bila cahaya senter ditembakkan kearah X1 LDR maka motor penggerak papan solar cell akan bergerak searah jarum jam, sedangkan bila cahaya senter ditembakkan kearah X2 LDR maka motor penggerak papan akan bergerak berlawanan arah jarum jam. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.1.

8 cm 10 cm

Tabel 4.1 Hasil pengujian menggunakan senter NO Arah Cahaya Senter

X1 LDR X2 LDR Y1 LDR Y2 LDR Gerakan Motor Gerakan Motor Gerakan Motor Gerakan Motor

1 Ya - Ya - _{Ya Ya}

2 Ya - - Tidak _{Ya Ya}

3 Ya - Ya - Tidak _Ya

4 Ya - Ya - Tidak _Ya

5 - Tidak - - _Ya Tidak

6 Ya - Ya - Tidak _Ya

7 Ya - - Tidak _{Ya Ya}

8 Ya - Ya

Ya Tidak 9 Ya - - Tidak Tidak Tidak

10 Ya - Ya - _{Ya Ya}

11 Ya - Ya - _{Ya Ya}

12 Ya - Ya - Tidak _Ya 13 Ya - Ya - _Ya Tidak

14 - Tidak - - _{Ya Ya}

15 Ya - Ya - _{Ya Ya}

Akurasi (%) 86,67 80

66 73,33

4.3. Pengujian Modul RF KYL1020UA

Pengujian terhadap modul wireless dilakukan dengan melakukan pengiriman data dari transmitter ke receiver,kemudian data yang dikirim dibandingkan dengan data yang diterima. Model pengujian yang lain adalah dengan menguji kemampuan daya pancar modul wireless tersebut, dengan memberikan variasi jarak antara transmitter dengan receiver.

Modul KYL-1020UA berfungsi sebagai jalur komunikasi tanpa kabel (wireless) yang dapat mengirimkan dan menerima data. KYL-1020UA merupakan modul komunikasi yang mempunyai 8 channel dengan frekuensi yang berbeda–beda. Pada pengujian modul ini dilakukan di area terbuka tanpa hambatan gedung. Pengujian ini menggunakan channel 5 dengan frekuensi 433Mhz sesuai dalam manual book modul KYL-1020UA. Untuk jarak pengukuran dimulai dari 1 sampai 20 Meter dengan baudrate 9600 bps, menggunakan data bit 8.

Tabel 4.2. Pengujian Jarak Dan Penerimaan Data Menggunakan KYL1020UA Di ruang Terbuka (Out door).

Jarak (Meter)

Data yang Dikirim

Data yang Diterima

Keterangan

±1 "11" “11” Berhasil ±2 "12" "12" Berhasil ±4 "18" "18" Berhasil ±6 "16" "16" Berhasil ±8 "14" "14" Berhasil ±10 "13" "13" Berhasil ±12 "45" "45" Berhasil ±14 "44" "44" Berhasil ±16 "46" "46" Berhasil ±18 "55" "55" Berhasil

±20 “11” “11” Berhasil

Dari data-data tabel diatas maka menunjukan bahwa pengujian modul RF KYL1020UA dalam kondisi baik. Sedangkan untuk pengujian modul di dalam gedung (indoor) bertujuan untuk mensimulasikan Keadaan secara real saat keadaan komunikasi radio mengalami cuaca buruk. Salah satu modul yang bertindak sebagai transmitter (modul KYL1020UA yang terpasang pada kapal) dan modul yang bertindak sebagai receiver (modul KYL1020UA yang terpasang pada PC/laptop) dan untuk pengujian ini juga menggunakan channel 5 dengan frekuensi 433Mhz sesuai dalam manual book modul KYL-1020UA. Untuk jarak pengukuran dimulai dari 1 sampai 20 Meter dengan baudrate 9600 bps, menggunakan data bit 8.

Tabel. 4.3. Pengujian Jarak Dan Penerimaan Data Menggunakan KYL1020UA Di Dalam Ruangan (Indoor).

Jarak (Meter) Data yang Dikirim Data yang Diterima Keterangan

±1 "11" "i i" Berhasil ±2 "12" "12" Berhasil ±4 "18" "18" Berhasil ±6 "16" "16" Berhasil ±8 "14" "14" Berhasil ±10 "13" "13" Berhasil ±12 "45" "45" Berhasil

±14 "44" - Gagal

±16 "46" - Gagal

±18 "55" - Gagal

±20 "11" - Gagal

Dari data-data tabel diatas penunjukan bahwa pengujian modul RF KYL1020UA di dalam ruangan pengiriman dan penerimaan data terdapat kegagalan. Dari hasil pengujian yang dilakukan di ruangan tertutup terdapat error dalam pengiriman dan penerimaan data hal ini bisa terjadi karena kecepatan pengiriman data (baudrate) yang digunakan 9600bps sehingga pada saat pengujian di ruangan tertutup pada jarak 14-20meter data yang dikirimkan mengalami losses karena RF radio menggunakan Asynchronous maka pembacaan pada komputer yang seharusnya 1 0 pada receiver terjadi pelemahan sinyal (atenuasi) sehingga komputer mengolah data menjadi 0 0 . Maka data yang diterima pada hyperterminal terdapat karakter yang tidak jelas atau tidak sesuai dengan data yang ditransmisikan. Penyebab adanya losses bisa dikarenakan jarak antara transmitter dan receiver yang berada pada ruangan tertutup terhalang oleh tembok dan pohon yang dapat menyebabkan pelemahan sinyal (atenuasi) sehingga terdapat karakter yang tidak diinginkan

4.4. Pengujian Perbandingan Panel Surya Statis dan Dinamis

Pada penelitian ini dilakukan pengujian pengaruh sudut datang cahaya matahari terhadap keluaran panel sel surya. Hal ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh sudut datang sumber cahaya. Cara pengujian dilakukan

seperti gambar dibawah. Pemasangan sebuah panel sel surya dengan posisi tegak-lurus terhadap arah sumber cahaya pada gambar (4.2) dilakukan untuk mengetahui keluaran maksimum, lalu untuk mengetahui pengaruh arah sumber cahaya terhadap keluaran panel dilakukan dengan merubah arah sumber cahaya tiap 300 dari 00 hingga mencapai sudut 1800 terhadap sudut datangnya sumber cahaya (gambar (4.3))

Su mb

er C

ah aya

Gambar 4.2

Sumber Cahaya

Panel surya 300

600

900

1200

1500

Gambar 4.3

Untuk data tegangan diambil dari solar cell langsung dan untuk data arus, menggunakan sensor arus ACS-712. Untuk melihat daya yang dihasilkan solar panel ,maka digunakan perhitungan daya dengan rumus:

P = V x I ... (4.1)

Dimana :

P = Daya yang dicari (Watt)

I = Arus yang dihasilkan dari panel surya (Ampere)

Table 4.4. Data Perbandingan Daya yang Dihasilkan Panel Surya Statis dan Dinamis

No Sudut

datangnya cahaya

Posisi panel surya statis Posisi panel surya tegak lurus (dinamis) Tegangan (V) Arus (A) Daya (watt) Tegangan (V) Arus (A) Daya (watt)

1 0 3,4 0,05 0,17 6,8 0,1 0,68

2 30 4 0,064 0,256 6,7 0,11 0,737

3 60 5,9 0,07 0,413 6,8 0,1 0,68

4 90 6,9 0,115 0,7935 6,9 0,115 0,7935

5 120 6 0,07 0,42 6,7 0,098 0,6566

6 150 4,8 0,07 0,336 6,8 0,104 0,7072

7 180 4 0,065 0,26 6,8 0,105 0,714

Dapat dilihat pada table 4.4. diatas yang menunjukan daya yang dihasilkan panel surya dinamis lebih besar dari panel surya statis. Pada pengujian ini cahaya yang digunakan adalah cahaya senter, sehingga daya sebar cahaya dan sudutnya bisa dikondisikan. Selain itu ketika dilakukan pengujian terdapat juga cahaya dari luar yang seharusnya pengujian dilakukan didalam ruangan dan sedikit agak gelap sehingga mempengaruhi besarnya tegangan yang dihasilkan solar cell.

4.5. Pengujian Rangkaian Pembagi Tegangan

Resistor yang digunakan adalah R1 = dan R2 = dengan membagi tegangan Vout 7 volt yang berasal dari panel surya pada kondisi maksimal sehingga tegangan keluaran yang dihasilkan sebesar 4,8 Volt. Berdasarkan sistem pembagian tegangan dapat dibuktikan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

Vout =

=

= 4,81 V

Tabel 4.5. Pengujian Sensor Tegangan

No. Vin Vout pembagi tegangan (V)

1. 7 4,8

2. 6 4,1

3. 5 3,4

Tabel 4.5 menunjukkan hasil pengujian rangkaian pembagi tegangan. Tegangan Vout atau tegangan keluaran dari rangkaian pembagi tegangan setara dengan Vin/tegangan panel surya. Apabila tegangan Vout panel surya mengalami penurunan maka tegangan dari pembagi tegangan juga akan mengalami penurunan.

4.6. 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 70 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.

Tabel 4.6. Data pengujian Sensor Arus ACS712

semakin tinggi nilai arus yang diukur maka semakin tinggi pula tegangan keluaran pada sensor arus ACS712. Pengujian diatas menggunakan rangkaian non inverting dengan gain 3 kali sehingga menghasilkan tegangan sensing out sebesar 770 mv. Jika

No. Hambatan

(ohm)

Arus (Teori) mA

Tegangan Sensing Out ACS712 (mV)

1. 100 110 770

2. 100 100 700

3. 220 70 520

4. 330 50 400

tidak di gain 3 kali maka akan menghasilkan tegangan sensing out hanya sebesar 185 ma seperti data sheet sensor arus.

4.7. 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);

} }

4.8. 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 4.4. Pergerakan Sudut Angular Servo

Pengujian terhadap motor servo dilakukan dengan memberikan inputan pulsa melalui mikrokontroller yang telah dimasukkan program sebagai berikut :

#include <mega8535.h> #include <delay.h> #include <stdio.h> unsigned int i; void main(void) {

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

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

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

PORTC.0=1; delay_ms(0.5); PORTC.0=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.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan Penelitian yang telah dilaksanakan, dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1. Bahwa system telah dapat mengikuti arah datangnya cahaya walaupun waktu respon pergerakan masih sedikit lama

2. Motor servo dapat berputar secara horizontal dan vertical. Dan putarannya bisa dikombinasikan sehingga berputar bersamaan seperti system gerak robotic.

3. Dapat dilihat daya yang lebih besar dihasilkan dari solar cell yang bergerak dinamis dengan penjejak matahari dibandingkan solar cell statis. Terbukti dari hasil penelitian pengukuran sensor arus. Selain itu system komunikasi pada modul kyl bekerja dengan sangat baik.

5.2 Saran

Adapun saran pada perancangan realisasi alat ini untuk kedepannya antara lain :

1. Diharapkan untuk pengembangan lebih lanjut dapat menggunakan servo yang lebih bagus dengan torsi yang besar sehingga dapat menggerakkan beban yang besar dan pergerakannya cepat.

2. Untuk kedepannya dapat diaplikasikan pada solar cell yang lebih besar sehingga daya yang didapat besar dan dapat digunakan langsung pada system.

3. Untuk penelitian kedepannya diharapkan pengujian dapat dilakukan langsung dengan cahaya matahari dan tidak menggunakan senter sebagai media cahaya agar lebih detail mengenai sebaran sinar matahari dan sudut datangnya sinar harus diperhitungkan.

/*// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 172,800 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin // ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x8E;

SFIOR&=0xEF;*/ // ADC initialization

// ADC Clock frequency: 86,400 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin // ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: Free Running ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0xA7;

SFIOR&=0x0F; // SPI initialization // SPI disabled SPCR=0x00; // TWI initialization // TWI disabled TWCR=0x00;

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

// Note: I2C settings are specified in the

// 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

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

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu: // RS - PORTB Bit 0

// RD - PORTB Bit 1 // EN - PORTB Bit 2 // D4 - PORTB Bit 3 // D5 - PORTB Bit 4 // D6 - PORTB Bit 5 // D7 - PORTB Bit 6 // Characters/line: 16 lcd_init(16);

alamatI2C = 0xE0; delay_ms(500); lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("iqbal system"); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf("solar_tracker"); lcd_clear();

a=b=600; //posisi awal motor servo servo(1,a,50);

delay_ms(1000); while (1)

{

solar_cell(0); //fungsi untk mendeteksi arus solar cell solar_cell(1); //fungsi untuk mendeteksi tegangan solar cell posx1=LDR("x1",4,0,0); //

posy1=LDR("y1",5,9,0); posy2=LDR("y2",6,9,1); posx2=LDR("x2",7,0,1);

//fungsi dibawah membandingkan nilai ldr x1-Vs-x2 dan ldr y1-vs-y2, jika posisi ldr sama, maka

//motor tidak akan bergerak

while((posy1==(posy2-10)|posy2==(posy1-10)& (posx1==(posx2-10)|posx2==(posx1-10)))){#asm("nop")};

//jika nilai ldr y1-vs-y2 tidak sama, maka motor akan bergerak if (posy1<posy2)

{ a=a+5;

servo(1,a,10); pulsa=read(1);

if (pulsa >=2499) {a=700;servo(1,a,50);delay_ms(1500);} }

if (posy2<posy1) {

a=a-5;

servo(1,a,10);*/

if (a<=600) {a=2449;servo(1,a,50);delay_ms(500);} }

//jika nilai ldr x1-vs-x2 tidak sama, maka motor akan bergerak if (posx1<posx2)

{ b=b+5;

servo(2,b,10); pulsa=read(2);

if (pulsa >=2499) {b=700;servo(2,b,50);delay_ms(1500);} }

if (posx2<posx1) {

b=b-5;

servo(1,b,10);

if (b<=600) {b=2449;servo(1,b,50);delay_ms(500);} }

delay_ms(50);

} //end while } //end main

Program Visual Basic (VB 6,0)

Program ini untuk menampilan tegangan, arus, daya dan posisi solar cell dalam text box yang terpisah

Private Sub cmdConnect_Click() Dim port As Integer

On Error GoTo errcode

If MSComm1.PortOpen = False Then MSComm1.CommPort = 9

MSComm1.RThreshold = 1 MSComm1.InputLen = 100

MSComm1.Settings = 9600 & ",N,8,1" MSComm1.PortOpen = True

cmdConnect.Enabled = False cmdDisconnect.Enabled = True End If

Exit Sub errcode:

MsgBox "Port Salah !", vbOKOnly, "Peringatan" End Sub

Private Sub cmdDisconnect_Click() If MSComm1.PortOpen = True Then MSComm1.PortOpen = False End If

cmdConnect.Enabled = True cmdDisconnect.Enabled = False End Sub

Private Sub Form_Load() Timer1.Enabled = False cmdConnect.Enabled = True cmdDisconnect.Enabled = False End Sub

Private Sub MSComm1_OnComm() Dim buffer As String

Dim temp As String Dim pisah() As String Dim i As Integer

If MSComm1.CommEvent = comEvReceive Then buffer = MSComm1.Input

pisah = Split(buffer, Chr$(13)) On Error Resume Next

If buffer <> " " Then With Text1

.SelStart = Len(.Text) .SelText = buffer End With

For i = 0 To 2 If i < 3 Then

Text2(i).Text = CStr(pisah(i)) End If

Next i Else

buffer = " " End If End If

Text2(3).Text = Val(Text2(0).Text) * Val(Text2(1).Text) „menampilkan daya

End Sub

Private Sub Timer1_Timer() MSComm1_OnComm End Sub

LAMPIRAN C