Kedua, Setelah mendesain alat, kemudian merakit komponen- komponen yang sudah ada ke PCB Printed circuit Board.
Ketiga, Untuk mengupload program ke mikrokontroler maka digunakan downloader untuk mengirim program ke CPU ke mikrokontroler.
3.5 Perancangan Alat
Berikut akan dijelaskan mengenai perancangan komponen-komponen apa saja yang akan dibuat :
3.5.1 Sistem Rangkaian Sensor Peka Cahaya
Pada alat ini menggunakan empat buah sensor peka cahaya LDR yang dipasang sebagai pelacak arah fokus datangnya sinar matahari, di mana ke empat
sensor tersebut membentuk formasi layang-layang sama sisi dan di tengahnya terdapat sebuah LDR lagi yang berfungsi sebagai pembanding kuat cahaya yang
diterima oleh masing-masing sensor pada kondisi terfokusnya. Pada kondisi sebuah sensor mempunyai kepekaan terkuat maka tracker akan bergerak menuju arah
tersebut hingga didapatkan suatu kondisi kepekaan sensor terkuat tersebut sama dengan kepekaan yang diterima oleh sensor yang ditengah sebagai pembandingnya.
Pada aplikasinya keempat sensor tersebut masing-masing dihubungkan dengan komparator pada input inverting, sementara sensor yang di tengah dihubungkan pada
keempat komparator tersebut pada input non invertingnya.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Gambar 3.3 Skematik Posisi dan Sistem Rangkaian Sensor Berdasar prinsip kerja LDR dimana pada kondisi mendapatkan cahaya maka
tahanannya turun, sehingga dengan metode rangkaian diatas pada LDR yang mendapatkan kuat cahaya terbesar maka tegangan yang dihasilkan adalah tertinggi.
Masing-masing tegangan keluaran LDR terhubung dengan terminal inverting rangkaian komparator. Sehingga dengan sistem rangkaian diatas, komparator akan
menghasilkan logika tinggi jika salah satu dari ke empat LDR mempunyai tegangan keluaran lebih besar dari tegangan keluaran pembadingnya. Logika keluaran
rangkaian komparator inilah yang digunakan sebagai sinyal informasi bagi rangkaian pemrograman untuk menggerakkan dinamo menuju arah LDR dengan tegangan
terbesar tersebut. Dengan demikian Tracker akan mencari sumber cahaya terkuat hingga didapatkan kondisi tegangan keluaran LDR pembanding sama atau bahkan
lebih besar dari keempat LDR yang dituju tersebut. Pada kondisi ini keluaran
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
komparator berlogika rendah sehingga melalui pemrograman pada mikrokontroller putaran dinamo akan dihentikan.
3.5.2 Sistem Minimum
Mikrokontroler AT89S52
Dalam menjalankan chip IC mikrokontroler MCS-51 memerlukan komponen elektronika pendukung lainnya. Suatu rangkaian yang paling sederhana dan minim
komponen pendukungnya disebut sebagai suatu rangkaian sistem minimum. Dalam perancangan Tugas Akhir ini, sistem minimum mikrokontroler AT89S52 terdiri dari:
1. Chip IC mikrokontroler AT89S52 keluarga MCS-51 2. Kapasitor
3. Resistor
Gambar 3.4 Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52
Aplikasi mikrokontroller AT89S52 pada alat ini berfungsi sebagai penerjemah data konduksi komparator pada rangkaian LDR untuk mengatur arah putaran dinamo
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
penggerak solar tracker. Untuk aplikasi ini menggunakan port 2 sebagai data masukan dan port 1 sebagai alamat keluarannya. Proses kerja mikrokontroller ini
ditentukan berdasar pulsa komparator 1,2,3,4 yang masuk pada port 2.0 hingga 2.3. Dimana jika salah satu tegangan pada LDR 1,2,3,4 lebih besar dari tegangan referensi
komparator pada LDR tersebut akan berlogika tinggi, pulsa masukan dari salah satu komparator 1,2,3,4 ini berfungsi untuk menggerakkan motor solar tracker sesuai arah
posisi LDR, jika tegangan referensi lebih besar dari semua tegangan LDR, semua komparator berlogika rendah sehingga tidak ada logika untuk menyulut data masukan
pada port 2. Kondisi ini menyebabkan semua alamat pada port 1 juga berlogika rendah sehingga motor penggerak solar tracker berhenti. Untuk proses ini dirancang
suatu diagram alir flowchart sebagai berikut :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Gambar 3.5 Flowchart Mikrokontroller sebagai Penggerak Solar Tracker Berdasar diagram alir yang disusun diatas maka dapat pula dirancang suatu
diagram alir berdasarkan metode pemrograman berbahasa assembler sebagai proses pengalamatan data komparator.
LDR 1,2,3,4 ?
t
y
y
t
start
LDR 1 LDR 2
LDR 3 LDR 4
Motor berputar
sesuai nomer Motor
berhenti
Proses lagi?
end
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Gambar 3.6 Flowchart Program
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
3.5.3 Perancangan Rangkaian Driver
Rangkaian driver dirancang untuk mengaktifkan motor DC sebagai penggerak solar tracker. Kombinasi rangkaian driver ini dirancang supaya motor DC dapat
berputar forward-reverse, menyesuaikan input program yang bekerja berdasar pembacaan sinyal dari LDR. Rangkaian driver ini diperlukan untuk memberikan
pemisahan tegangan kontrol sebesar 5 volt yang dihasilkan dari keluaran mikrokontroller menjadi tegangan sesuai yang dibutuhkan oleh motor DC tersebut.
Untuk merealisasi ide ini dilakukan dengan menggunakan transistor yang memanfaatkan tegangan kecil dari mikrokontroller sebagai pemicu diode
masukannya dan memberikan tegangan yang relatif lebih besar pada transistor keluarannya. Metode reverse-foreward pada cara kerja motor DC dilakukan dengan
membalik arah arus yang melalui motor, hal ini direalisasikan dengan menempatkan empat buah relay sebagai pembentuk arah arus dimana relay digerakkan dari sebuah
driver BD 139 yang memicu transistor D 313.
Gambar 3.7 Rangkaian Driver
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Driver pada rangkaian diatas menggunakan BD 139 untuk memicu transistor D 313 pada rangkaian daya penggerak motor DC. Untuk setiap motor dengan arah
gerakan referse forward digerakkan dengan menggunakan empat buah relay C1, C2, C3, C4 sebagai saklar daya yang membentuk kuadrant arah arus yang masuk pada
polaritas motor. Dimana C1 dan C2 aktif bersama sebagai pemicu forward motor DC, dan C3 dan C4 aktif bersama sebagai pemicu reverse motor DC. Dengan konfigurasi
rangkaian seperti pada gambar diatas maka dapat daiuraikan prinsip kerja aliran arus sebagai penggerak motor sebagai berikut, saklar C1 dan C2 mengalami kondisi ON –
OFF secara bersama-sama demikian juga saklar C3 dan C4 karena keduanya dipicu dari sebuah transistor. Pada saat transistor S1 mendapatkan pulsa maka relay C1 dan
C2 ON menyebabkan masing-masing kontak nya terhubung ke NO sehingga motor pada sisi “a” menuju C1 terhubung ground dan motor pada sisi “b” menuju C2
terhubung tegangan VCC. Kondisi ini menyebabkan motor berputar pada arah tertentu sebut saja kanan. Pada saat transistor S2 mendapatkan pulsa maka relay C3
dan C4 ON menyebabkan masing-masing kontaknya terhubung ke NO sehingga motor pada sisi “a” menuju C4 terhubung tegangan VCC dan motor pada sisi “b”
menuju C3 terhubung ground. Kondisi ini menyebabkan motor berputar pada arah sebaliknya. Dengan demikian berdasarkan pemicuan pulsa pada transistor 1 dan 2
akan mengaktifkan ke empat relay tersebut untuk membuat suatu kondisi motor berputar pada dua arah yang saling berlawanan. Sedangkan pada BD 139 sendiri
memiliki cara kerja dimana ketika tegangan dari output mikrokontroller memicu
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
dioda led pada pin 1, dioda tersebut akan memancarkan sinar yang diterima oleh fototransistor sehingga transistor pada sisi keluaran BD 139 menutup, hal ini
menyebabkan arus pada sumber VCC mengalir dari Kolektor menuju Emitor dan memicu transistor pada rangkaian daya.
3.5.4 Pengukur Daya Solar Cell
Dengan memberikan sinar yang jatuh pada permukaan solar cell maka board solar cell tersebut akan menghasilkan besaran listrik pada sisi keluarannya. Untuk
menunjang hal tersebut maka perlu diketahui pula besarnya daya listrik yang dihasilkan oleh sollar cell tersebut.
Untuk itu pada sistem ini juga dibuat suatu display daya listrik solar cell yang akan memantau secara realtime besarnya daya yang dihasilkan oleh solar cell. Untuk
keperluan ini pada keluaran solar cell dipasang sensor arus dan sensor tegangan untuk mencuplik daya dari solar cell tersebut. Untuk mencuplik arus digunakan sensor arus
yang terpasang seri terhadap solar cell. Dengan sistem ini maka didapatkan arus yang dihasilkan oleh solar cell, yang
dibaca pada skala tegangan. Sedangkan pencuplikan tegangan dilakukan dengan teknologi IC Modular pembaca tegangan memanfaatkan modul Avometer Digital.
Sehingga pada sisi keluaran solar cell didapatkan sebuah nilai tegangan yang pasti dan konstan. Dari kedua parameter ini kemudian didesain dan dikembangkan suatu
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
sistem rangkaian penghubung antara solar cell dan modul Avometer sehingga didapatkan daya dari solar cell tersebut.
3.5.5 Penggerak Solar
Tracker
Sistem solar tracker ini diharapkan bisa berfungsi secara mandiri sebagai alat yang mampu menghasilkan catu daya sendiri untuk menjalankan sistem penggerak
baik motornya atau pun sistem kontrol pada alat ini. Hal ini dapat direalisasi dengan menggabungkan sistem converter DC-DC yang meregulasikan tegangan plate yang
dihasilkan pada solar cell menjadi tegangan kerja yang dibutuhkan oleh komponen kontrol dan motor penggerak solar tracker ini. Proses diatas tentunya bukan suatu
proses yang sederhana dan memerlukan riset yang lebih berkelanjutan untuk itu sebagai catu daya pada sistem ini sementara menggunakan catu catu daya dari listrik
yang disediakan oleh jala-jala dengan sistem regulasi konvensional sebagai tegangan kerja masing-masing sistem penggerak dan sistem kontrol sollar tracker ini. Ada
beberapa kebutuhan tegangan yang dibutuhkan pada alat ini diantaranya catu daya 5 volt yang dibutuhkan sebagai catu mikrokontroller dan catu ADC ICL7107. Catu
daya 15 volt simetris yang berfungsi sebagai pencatu rangkaian opersional amplifier dan sebagai pensuplay tegangan pada rangkaian multiplyer analog 1495. Sedangkan
untuk penggerak motor menggunakan accumulator 12 volt yang supply tegangannya dihasilkan dari sistem carge pada tegangan keluaran solar cell. Untuk kebutuhan
masing-masing catu daya tersebut dirancang suatu sistem rangkaian peregulasi tegangan sebagai berikut :
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Gambar 3.8 Rangkaian Power Supply Sedangkan pada tegangan simetris menggunakan regulator pembentuk
tegangan 7805 untuk membentuk tegangan positif 5 volt dan regulator 7905 untuk menghasilkan tegangan negatif 5 volt. Pada perancangan sistem tegangan simetris ini
tidak disertai dengan transistor sebab regulator tersebut telah dilengkapi dengan sistem penstabil sehingga untuk diaplikasikan pada beban yang tidak terlalu besar
seperti pada alat ini kemampuan penstabilan regulator ini masih mencukupi.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
54
BAB IV IMPLEMENTASI
