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

BAB 2

LANDASAN TEORI

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

2.1.Photovoltaic Cell

Energi listrik dapat dibangkitkan dengan mengubah sinar matahari melalui sebuah proses yang dinamakan photovoltaic (PV). Photo merujuk kepada cahaya dan volatic

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

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

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

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

Tabel 2.1 Perbandingan Antara Jenis-Jenis Sel Surya

2.2.Pergerakan Matahari

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

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

2.3.Perangkat Keras

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

2.3.1. Sensor Arus ACS712

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

Gambar 2.1 Sensor Arus ACS712

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

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

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

2.3.2. Mikrokontroler ATMega 8535

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

1. Tersedianya I/O

I/O dalam mikrokontroler sudah tersedia 2. Memori internal

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

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

1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas.

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

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

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

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

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

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

2.3.3. Bagian Sumber Tegangan

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

Gambar 2.3 Power supply Dari Adaptor 2.3.4. Bagian ISP Programmer

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

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

Gambar 2.4 Gambar HardwareProgrammerAVR 2.3.5. Bagian Output ke LCD

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

Gambar 2.5 Antarmuka Bagian Output LCD

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

Gambar 2.6 LCD 2 x 16

Tabel 2.2 Fungsi PinLCD Character 2x16

PIN Nama Fungsi

1 VSS Ground voltage

3 VEE Contrast voltage

4 RS

Register Select

0 = Instruction Register 1 = Data Register

5 R/W

Read/ Write, to choose write or read mode

0 = write mode 1 = read mode

6 E

Enable

0 = start to lacht data to LCD character

1= disable

7 DB0 LSB

8 DB1 -

9 DB2 -

10 DB3 -

11 DB4 -

12 DB5 -

13 DB6 -

14 DB7 MSB

15 BPL Back Plane Light

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

Gambar 2.7 Peta MemoryLCDCharacter 2x16

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

2.3.6. Bagian Real Time Clock (RTC) DS1307

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

Gambar 2.8 Antarmuka Bagian RTC DS1307

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

2.3.7. Perancangan Sensor Arus

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

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

Gambar 2.9 Rangkaian Aplikasi Sensor Arus ACS 712 ,5 Ampere

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

Gambar 2.10 Konfigurasi Pin LM321 dan Rangkaian Inverting Amplifier

Gambar 2.10 menunjukkan rangkaian sensor arus ACS 712 dengan keluaran 5 ampere lengkap dengan rangkaian inverting amplifier. Karena siyal tegangan output dari IC ACS712 5 Ampere inverting maka menggunakan rangkaian inverting amplifier dengan gain 3 kali. Maka dalam perhitungan Rf dan R3 sebagai berikut:

) ... (1)

Jika penguatan (gain) sebesar 3 kali maka:

Sehingga

= 3

Ditetapkan terlebih dahulu

2.3.8. Rangkaian Driver Motor Servo MG996R

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

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

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

Gambar 2.12 Gambar Rangkaian Motor Servo

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

2.3.9. Rangkaian RS 232

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

Gambar 2.13 MAX232 Dalam Rangkaian

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

2.4. Perangkat Lunak

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

2.4.1. CodeVision AVR

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

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

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

1. Menggunakan IDE (Integrated Development Environment).

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

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

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

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

2.5. Penelitian Pembahasan Solar Tracker

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

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

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

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

3. Budi (2005), mengatakan dalam penelitiannya tentang cara mengoptimalkan sel surya untuk mendapatkan energi maksimal menggunakan sistem pelacak yaitu dengan mengatur posisi solar sel terhadap matahari. Untuk mengatur posisi tersebut dibantu dengan mikrokontroler. Dari hasil penelitiaannya juga mengatakan energi lebih besar diperoleh pada solar tracker dinamis dibandingkan

solar tracker statis. Peningkatan keluaran energi jika dibandingkan dengan panel pada posisi statis adalah sebesar 14,98% pada pengukuran I dan 13,37% pada pengukuran II. Ini menunjukkan bahwa hasil sel surya dinamis lebih maksimal daripada hasil energi yang dihasilkan sel surya statis. adapun dalam penelitiannya, peneliti menggunakan sensor cahaya dan kombinasinya dalam menggeserkan sel surya atau solar tracker.

) ... (1)

Jika penguatan (gain) sebesar 3 kali maka:

Sehingga

= 3

Ditetapkan terlebih dahulu

2.3.8. Rangkaian Driver Motor Servo MG996R

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

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

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

Gambar 2.12 Gambar Rangkaian Motor Servo

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

2.3.9. Rangkaian RS 232

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

Gambar 2.13 MAX232 Dalam Rangkaian

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

2.4. Perangkat Lunak

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

2.4.1. CodeVision AVR

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

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

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

1. Menggunakan IDE (Integrated Development Environment).

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

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

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

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

2.5. Penelitian Pembahasan Solar Tracker

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

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

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

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

3. Budi (2005), mengatakan dalam penelitiannya tentang cara mengoptimalkan sel surya untuk mendapatkan energi maksimal menggunakan sistem pelacak yaitu dengan mengatur posisi solar sel terhadap matahari. Untuk mengatur posisi tersebut dibantu dengan mikrokontroler. Dari hasil penelitiaannya juga mengatakan energi lebih besar diperoleh pada solar tracker dinamis dibandingkan

solar tracker statis. Peningkatan keluaran energi jika dibandingkan dengan panel pada posisi statis adalah sebesar 14,98% pada pengukuran I dan 13,37% pada pengukuran II. Ini menunjukkan bahwa hasil sel surya dinamis lebih maksimal daripada hasil energi yang dihasilkan sel surya statis. adapun dalam penelitiannya, peneliti menggunakan sensor cahaya dan kombinasinya dalam menggeserkan sel surya atau solar tracker.