PERANCANGAN SISTEM MONITORING INTENSITAS pdf
PE R A NC A NGA N SIST E M MONIT OR ING INT E NSIT A S R A DIA SI MA T A HA R I
A ndi, R ozeff Pramana
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Maritim Raja A li Haji
E-mail: andy.hasibuan89@yahoo.com, rozeff@umrah.ac.id
A BST R A K
Dahulu ada masalah ketersediaan instrumen yang tidak cukup dan kurang fungsional untuk
mengukur radiasi matahari. Y aitu menggunakan sensor yang kurang baik di daerah tropis. Dengan
perkembangan teknologi yang pesat, dapat menginspirasi orang untuk merancang sistem
monitoring intensitas cahaya matahari menggunakan berbagai perangkat yang lebih sederhana dan
mudah. Dan menggunakan sensor yang lebih baik.
Pada perancangan yang dibuat yaitu, bagaimana merancang sistem monitoring intensitas cahaya
matahari atau irradiance meter menggunakan sensor photodiode BPW21 beserta instrumen
pendukung lainnya, yaitu temperatur dan kelembaban. Perancangan dilakukan dengan
menggunakan tampilan pada laptop berbasis pemrograman Labview 8.6. Berdasarkan hasil dari
perancangan irradiance meter dari tiap-tiap parameter didapatkan data yang baik. Hasil
pengukuran berupa : Intensitas cahaya rata-rata mencapai nilai minimal sebesar 309 W/m2 dan
nilai maksimal sebesar 4604 W/m2, dan temperatur rata-rata 33 C dan rata-rata kelembaban 70%
tiap jamnya.
K ata kunci: Irradiance meter, sensor photodiode BPW21, Labview 8.6.Temperatur, K elembaban.
Contohnya dalam bidang pertanian radiasi
I. Pendahuluan
Matahari adalah salah satu fenomena alam
matahari
yang memiliki manfaat bagi kelangsungan
melakukan proses fotosintesis. Intensitas
makhluk hidup di bumi. Intensitas radiasi
radiasi matahari juga berpengaruh terhadap
matahari merupakan salah satu fenomena
pergerakan udara dan cuaca. Fisika dan
fisis dari matahari yang memiliki banyak
K imia
kegunaan dan manfaat.
mengamati
Matahari
juga
membantu
merupakan
tanaman
bidang
fenomena
alam
untuk
ilmu
yang
dan
juga
merupakan sumber energi yang tidak akan
memanfaatkan intensitas radiasi matahari
habis dan belum banyak dimanfaatkan oleh
untuk kegunaan energi terbarukan saat ini,
manusia. Seperti yang kita ketahui matahari
dan di bantu oleh berbagai pengembangan
memiliki banyak manfaat, baik itu pada bumi
dari ilmu teknik khususnya teknik elektro.
dan pada manusia secara tidak langsung.
Terciptalah sebuah alat yang berfungsi
Teknik Elektro 2013
1
merubah besaran dari intensitas cahaya
tingginya nilai investasi awal pembangunan
matahari menjadi sebuah energi alternatif,
beserta fasilitas-fasilitas pendukungnya.
alat ini disebut dengan Solar cell atau panel
Pada penelitian intensitas cahaya
surya. Panel surya ini akan bekerja bila
matahari terdahulu, para perancang hanya
mendapatkan radiasi matahari pada panel-
merancang alat secara analog dan melakukan
panel yang telah tersedia dan mengubah
pengukuran tidak sesuai dengan kebutuhan
radiasi tersebut menjadi energi listrik yang
dalam pengambilan data serta melihat
dapat
beberapa komponen yang hanya tersedia
digunakan
oleh
manusia
yang
pada saat itu. Beberapa penelitian tentang
bertujuan menghemat energi.
intensitas radiasi cahaya matahari ini yang
direktorat
sudah pernah dilakukan oleh A damawa
dan pemanfaatan energi
(State University) dan A bubakar (Tafawa
Berdasarkan data dari
jendral
listrik
departemen ESDM, output listrik rata-rata
Balewa
per tahun sebesar 11.906 kWh atau output
Nigeria. Penelitian ini menggunakan model
rata-rata harian sebesar 32,62 kWh/hari. Di
sensor RMP001 yang tidak sesuai dengan
wilayah Indonesia bagian barat sendiri,
daerah penelitian, dimana kondisi lingkungan
energi yang tersedia dari matahari adalah
tersebut bersuhu tinggi dan lebih panas,
sekitar 4,5 kWh/m2/hari dengan variasi
sehingga sensor yang digunakan kurang tepat
bulanan sekitar 10% wilayah indonesia
yang mengakibatkan sensor mudah panas
bagian timur variasi bulanan mencapai
dan pembacaan yang dihasilkan kurang tepat.
sekitar
Hal inilah yang menjadi kelemahan pada
9%.
Dimana
intensitas
radiasi
University)
di
Bauchi
negara
matahari tertinggi terjadi pada siang hari jam
perancangan model
12.00WIB dan terendah pada pagi hari.
A damawa
(J urnal
Universitas
menggunakan model yang lebih sederhana
rata-rata
seperti menggunakan sensor BPW21, yang
Fakultas
Brawijaya,2006).
Tekhnik
Sehingga
dan
A bubakar.
cara
sebesar 1800 kWh/m2/tahun.
Meskipun
pyranometer dengan sensor RMP001. Dan
demikian pemanfaatan PV (photovoltaic) di
juga peneliti dari Institut Pertanian Bogor
indonesia masih jauh dari yang ditargetkan.
yang dilakukan oleh T aufik Hamdani pada
Pada
tahun 2006 yang
merancang
irradiance
bawah
(photovoltaic)
penggunaan
belum sepopuler
PV
sumber
meter
sama
Seharusnya
intensitas radiasi matahari dalam setahun
prakteknya
kerjanya
pyranometer buatan
seperti
model
prototipe
air
yang
energi alternatif lainnya. Hal lain disebabkan
menggunakan sensor optik. Masalah yang
karena faktor efisiensi yang tergolong masih
dihadapi oleh peneliti adalah pada pencatatan
rendah (pada kisaran 14%-23%) dan masih
data yang dibutuhkan. Peneliti belum dapat
Teknik Elektro 2013
2
mencatat setiap hasil dari irradiance meter
Perancangan alat untuk mengukur intensitas
secara real time, peneliti hanya mencatat
radiasi matahari menggunakan sensor telah
secara manual di kertas dengan pembacaan
banyak dilakukan. Beberapa diantaranya
pada
perancangan yang pernah dilakukan oleh
tampilan
LCD.
Hal
ini
akan
mengakibatkan data mudah hilang dan
A damawa dari State University dan
tercecer kemana-mana. Serta peneliti yang
A bubakar Tafawa dari Balewa University di
berasal dari Universitas A ndalas (Y onelita
Bauchi negara Nigeria, peneliti dari Institut
J ohan,2008)
dalam
Pertanian Bogor yang dilakukan oleh Taufik
menggunakan
irradiance
tesisnya
yang
meter
dalam
Hamdani serta peneliti yang berasal dari
pengambilan data intensitas radiasi matahari.
Universitas A ndalas (Y onelita J ohan,2008).
Pada
meter
Namun peneliti terdahulu masil bermasalah
menambilkan
pada cara pengambilan data dan pencatatan
perancangannya
tersebut
belum
pembacaan
irradiance
berhasil
pada
personal
komputer.
data yang masih bersifat analog atau manual.
Perancangan hanya bersifat analog dan
Hal inilah yang mendorong penulis membuat
manual. Tidak memiliki data base sebagai
perancangan sistem monitoring intensitas
pencatatan data dari hasil pembacaan tiap-
radiasi matahari menggunakan model yang
tiap sensor irradiance meter.
lebih sederhana, yaitu menggunakan sensor
Pada perancangan ini peneliti akan
merancang
sistem monitoring
BPW21 dan IC LTC1051 sebagai
intensitas
Operasional Amplifier nya.
cahaya matahari yang sederhana namun
2.2
L andasan T eori
memiliki penyimpanan data yang dapat
diolah dan untuk mempermudah pembacaan
Pada kajian ini membahas perancangan dan
dalam
pembuatan sistem solar irradiance meter
pengambilan
data,
digunakanlah
untuk
yang melibatkan beberapa instrumen yang
sistem
saling terhubung pada akuisisi data dan
monitoring yang dapat dipantau oleh peneliti.
dibantu software pada laptop atau personal
Dan peneliti menambahkan beberapa unsur –
computer
unsur lain seperti suhu pada lingkungan,
menampilkan
suhu terhadap alat, dan kelembaban pada
parameter yang
lingkungan.
diperoleh berbentuk grafik dan data text
program
berbasis
memudahkan
serta
labview
menciptakan
untuk
sebagai
hasil
pembacaan
digunakan.
mendukung
sistem
akhir
untuk
dari
semua
Data yang
kerja
solar
irradiance meter atau pyranometer, juga
proses kerja sensor suhu dan kelembaban.
II. K A J IA N L IT E R A T UR
2.1
K ajian T erdahulu
Teknik Elektro 2013
3
A dapun diagram sistem yang akan dibuat
adalah sebagai berikut:
Gambar 2.2 Spesifikasi Sensor Photodiode
BPW21.
Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem.
2.2.2 Sensor Suhu L M35DZ
2.2.1 Sensor Solar Irradiance Meter
Solar irradiance meter adalah sebuah alat
Sensor adalah piranti yang mentransformasi
ukur yang digunakan untuk mengukur radiasi
(mengubah) suatu nilai (isyarat/energi) fisik
matahari, serta dilengkapi
ke nilai fisik yang lain. Pada pengukuran
sensor yang
berfungsi untuk mengukur kerapatan fluks
besaran suhu lingkungan dan suhu pada box
matahari (dalam watt per meter persegi) dari
digunakan Sensor suhu LM35DZ. Hal yang
bidang pandang datar sebesar 180 C.
mendasari peneliti menggunakan sensor suhu
Berikut ini merupakan spesifikasi dari sensor
LM35DZ dikarenakan sensor tersebut mudah
BPW21:
didapat, harga yang terjangkau serta
pembacaan suhu yang cukup akurat dan tidak
Reverse V oltage
kalah dengan sensor suhu lain yang lebih
= 10 V
mahal. Sensor suhu LM35DZ adalah
Power Dissipation
komponen sensor suhu berukuran kecil
= 300 mW
seperti transistor (TO-92). Sensor ini akan
J unction Temperature
mengubah besaran panas dan kelembaban
= 125’C
menjadi besaran elektris yang nilai
Operating Temperature Range
keluarannya dapat diolah menjadi data.
= –55 - +125 C
Storage T emperature Range
2.2.3 Sensor K elembaban HIH-4030
= 55 - +125 C
Untuk
mengukur
besaran
kelembaban
Soldering T emperature
lingkungan dalam penelitian ini, digunakan
= 260 C
sensor kelembaban HIH-4030 yang berbasis
Thermal
J unction/A mbient
Teknik Elektro 2013
kapasitif dan mempunyai lineraritas dan
Resistance
kepresisian
= 250 K /W
4
tinggi.
Sensor
ini
dapat
mengukur kelembaban dari 0 – 100 % RH.
antara suhu yang diperoleh oleh sensor suhu
Tegangan output yang dikeluarkan oleh
LM35DZ dan pada USB Data Logger. Data
sensor ini adalah 0,958 – 4,53V dimana
logger EL-USB-2 ini memiliki fungsi untuk
sensor ini membutuhkan daya sebesar 5 volt
mengukur temperatur suhu dan kelembaban
sebagai sumber.
pada lingkungan sekitar. Berikut spesifikasi
data logger yang digunakan :
Besaran Pengukuran
Temperatur
: -35 to +80°C
(-31 to +176°F).
Besaran Pengukuran
K elembaban : 0 to 100%
Gambar 2.5 Sensor kelembaban HIH-4030.
RH.
L ogging Rate
: per 10 detik – 12
jam.
K apasitas Memori
2.2.4 Usb Data L ogger E L -USB-2
: 16.000 samples.
Usb data logger merupakan salah satu alat
Masa Hidup Baterai
ukur portabel pabrikan yang memproduksi
: 1 Tahun.
berbagai alat ukur. Usb data logger ini dapat
digunakan
dalam
instrument-instrument
mengukur
yang
dalam pengambilan data
berbagai
diperlukan
seperti,
data
kelembaban, besaran suhu pada lingkungan
Gambar 2.6 Gambar USB Data Logger seri
sekitar,
mengukur
titik
embun,
serta
EL-USB-2.
mengukur besaran arus dan juga hambatan.
Produk ini dapat digunakan sesuai dengan
2.2.5 A kuisisi Data L abjack U3
kebutuhan yang diinginkan.
Pada pengukuran intensitas cahaya radiasi
A kuisisi data atau proses mendapatkan data
matahari penulis menggunakan Data Logger
merupakan proses yang penting dalam sistem
seri EL-USB-2 sebagai parameter tambahan
pemantauan
dan
pengendalian
sistem.
untuk mendapatkan data yang melengkapi
Fenomena fisik seperti suhu, tegangan,
hasil penelitian dan sebagai pembanding
posisi, laju atau kecepatan, gaya, tekanan,
Teknik Elektro 2013
5
radioaktivitas, intenstitas cahaya, resistansi,
kelembaban, konsentrasi gas, medan magnet,
frekuensi dan level suara.
A kuisisi data yang digunakan adalah Labjack
U3. Labjack U3 adalah perangkat akuisisi
data yang berfungsi sebagai alat pengukuran
dan perangkat otomasi yang menyediakan
masukan atau keluaran analog dan masukan
Gambar 2.7 Labjack U3-HV
atau keluaran digital. A kuisisi data inilah
yang digunakan peneliti untuk membaca
2.2.6 Software L abV iew 8.6
input dari intensitas radiasi, suhu dan
dengan
Untuk sistem pemrograman dan monitoring
pengoperasian sebuah minimum sistem yang
intensitas cahaya matahari, monitoring suhu
berbasis mikrokontroler yang diprogram
dan kelembaban yang digunakan adalah
sesuai dengan perancangan yang diinginkan,
sistem pemrogaman berbasis labview.
sehingga dapat membaca dan merubah
L abview adalah salah satu bahasa
masukan dan keluaran berupa data analog
pemrogaman komputer grafik yang
dan data digital baik berupa besaran volt atau
menggunakan icon-icon sebagai pengganti
ampere.
teks dalam membuat aplikasi, sehingga lebih
Labjack U3-HV sendiri mempunyai beberapa
mudah dalam pembuatan tampilan dan
fitur seperti :
database monitoring dari input tiap-tiap
kelembaban.
Sama
halnya
sensor.
16 fleksible I/O
III. ME T ODOL OGI PE NE L IT IA N
3 Timers (Pulse Timing, PWM
Output
dan
Quadrature
3.1
L okasi Dan Objek Penelitian
input)
L okasi pengujian perangkat ini dilakukan
2 Counters (32-Bits)
12 Bits analog input
4 HV input dengan range -10/20
pada
beberapa
tempat.
Salah
satunya
difokuskan pada kampus Fakultas Teknik
Universitas Maritim Raja A li Haji di Batam.
Volt.
Pengujian serta pengambilan data dilakukan
di lantai 4 (empat) kampus Fakultas Teknik
Univesitas Maritim Raja A li Haji. Hal ini
dimaksudkan agar matahari yang dihasilkan
Teknik Elektro 2013
6
dapat diserap dengan baik tanpa adanya
3.3.1 Pengumpulan data
halangan dari bayangan benda apapun.
Pengumpulan atau pengambilan data pada
K etinggian pengambilan data akan sangat
penelitian ini bersifat langsung. Hal ini
berpengaruh pada nilai yang dihasilkan.
dilakukan agar data yang dikumpulkan
Objek penelitian yang dilakukan adalah
memperoleh data yang terbaru atau update,
merancang
sehingga data tersebut tidak valid.
sistem monitoring
intensitas
cahaya matahari agar dapat memantau dan
3.3.2 A lat pengambilan data
mengetahui
berapa
besaran
intensitas
A dapun
alat
yang
digunakan
dalam
matahari yang ada di daerah tersebut, dengan
pengambilan data dan pembanding adalah :
menggunakan sensor photodiode BPW21
1. Laptop;
yang cara kerjanya sama seperti pyranometer
2. Sensor HIH-4030;
dan terintegrasi pada akuisisi data sebagai
3. Sensor LM35DZ;
pembaca dari
hasil
pembacaan sensor
4. EL-USB Data Logger;
tersebut dapat dimonitoring.
5. Termperatur and humidity display
(TH Display);
3.2
Perancangan Model
3.4
Data Y ang Dibutuhkan
Secara umum sistem monitoring pengukuran
Dalam pengerjaan sistem ini banyak
intensitas radiasi matahari terdiri dari
digunakan perangkat-perangkat elektronika
beberapa bagian, yaitu rangkaian pengukur
yang menggunakan low current sebagai
intensitas radiasi matahari (pyranometer)
supply tegangan pengoperasiannya. Maka
yang terintegrasi pada sensor. T erdapat
data-data yang dibutuhkan adalah :
beberapa sensor tambahan yang membaca
unsur-unsur lain seperti suhu dan
1.
kelembaban lingkungan pengambilan data
Spesifikasi sensor intensitas radiasi
cahaya matahari( BPW21).
radiasi. Pada sistem memonitoring
2.
Spesifikasi sensor LM35DZ, sensor
menggunakan bantuan Personal Computer
HIH-4030,
(PC) yang berbasis pemrograman Labview
Operasional Amplifier LTC1051.
sebagai tampilan dari semua data yang
3.
serta
Besaran suhu dan kelembaban yang
dilakukan dan dapat menghasilkan data yang
akan
diinginkan.
pembacaan dari
disesuaikan
terkalibrasi.
3.3
Metode Pengumpulan Data
Teknik Elektro 2013
7
datasheet
dengan
aktual
alat ukur yang
4.
5.
Besar intensitas cahaya matahari
A ntara input dan output memiliki peranannya
yang mengenai bidang photodiode
masing-masing.
dengan satuan W/m2.
keseluruhan alat yang telah dirancang dan
Besar
intensitas
radiasi
cahaya
Berikut
ini
adalah
telah siap diuji.
matahari(Irradiance) terhadap suhu
dan kelembaban.
3.5
Proses Pengambilan Data
Proses pengambilan data dalam penelitian
yang dilakukan oleh penulis adalah:
Gambar 4.1 Perangkat keseluruhan dari
Irradiance meter.
Dari gambar diatas dapat kita lihat perangkat
keseluruhan dari irradiance meter, mulai dari
gambar (a) yaitu, sensor intensitas cahaya,
sensor temperatur, sensor kelembaban, dan
juga beberapa parameter tambahan untuk
perbandingan dari hasil alat irradiance
meter. Pada gambar (b), merupakan akuisisi
data labjack yang berfungsi merubah
keluaran dari tiap-tiap sensor. Gambar (c)
merupakan hasil akhir dari pembacaan tiaptiap sensor yang digunakan, sehingga dapat
di monitoring pada laptop yang telah
IV .PE NGUJ IA N DA N HA SIL
terprogram sebelumnya.
4.1
Sistem Monitoring Irradiannce
4.2
Hasil Monitoring Irradiance Meter
Meter Secara Umum
Berdasarkan data penyinaran matahari yang
Pengujian
sistem
monitoring
intensitas
dihimpun dari 18 lokasi di lndonesia besar
radiasi matahari secara umum memiliki
penyinaran rata-rata berkisar antara 1700 beberapa perangkat yang saling terhubung.
1800W/m2 /bulannya. Berikut ini adalah
Teknik Elektro 2013
8
tabel rata-rata penyinaran pertiap bulan-nya
di indonesia :
T abel 4.1 Tabel rata-rata penyinaran tiap
bulan.
Bulan
Irradiance(W /m2)
J anuari
1700
Februari
1700
Gambar 4.2 Tampilan pengukuran irradiance
Maret
1800
meter pada laptop.
A pril
1800
Mei
1900
Data-data tersebut kemudian diambil ratarata perjam.
J uni
1900
J uli
1900
A gustus
1900
September
1800
W aktu(W IB/J am)
Irradiance(W /m2)
Oktober
1800
07.00
309
November
1700
08.00
379
Desember
1700
09.00
3160
R ata-rata
1800
10.00
3640
11.00
1337
Dari hasil tabel rata-rata intensitas radiasi
12.00
877
matahari yang di dapat, dapat dilihat standar
13.00
4559
intensitas radiasi matahari tertinggi terjadi
14.00
392
pada bulan mei hingga agustus.
15.00
749
16.00
855
R ata-rata
1752.1
Tabel 4.2 Tabel rata-rata penyinaran tiap
perjam menggunakan irradiance meter.
Serta hasil dalam pengujian pembacaan pada
sistem irradiance meter atau intensitas
cahaya matahari sangat diperlukan. Berikut
ini adalah salah satu hasil pengambilan data
Dari tabel di atas merupakan hasil rata-rata
yang dilakukan mulai dari jam 07.00 – 16.00
irradiance tiap jamnya, mulai dari pukul
WIB :
07:00 – 16:00 wib.
4.3
Hasil Monitoring T emperatur
4.3.1 T emperatur Pada L M35DZ
Teknik Elektro 2013
9
Sensor ini digunakan agar nilai irradiance
L ogger( C )
dapat dibaca seberapa besarkan pengaruh
07.00
27
29
temperatur terhadap besar kecilnya
08.00
30
31
09.00
36
33
10.00
36
33
11.00
39
34
12.00
33
32
13.00
37
34
14.00
32
32
15.00
32
31
16.00
32
32
R ata-rata
33
32
penyinaran yang terjadi pada saat temperatur
berubah-ubah. Berikut ini merupakan salah
satu hasil pengukuran temperatur
menggunakan sensor LM35DZ pada sistem
monitoring di laptop.
Gambar 4.6 Grafik hasil pengukuran
menggunakan LM35DZ.
1.3.2 T emperatur Pada E l-Usb Data
L ogger
Temperatur pada El-Usb data logger
4.4 Hasil Monitoring K elembaban
digunakan agar mendapatkan besar
Selain pengaruh temperatur yang dapat
temperatur yang terjadi pada lingkungan
mempengaruhi besar kecilnya penyinaran
pengambilan data. J uga berfungsi sebagai
intensitas radiasi cahaya matahari, parameter
pembanding, antara sensor temperatur
yang
dapat
mempengaruhi
besarnya
LM35DZ dan El-Usb data logger.
penyinaran radiasi cahaya matahari yaitu
kelembaban
lingkungan.
K elembaban
Berikut ini tabel pengukuran rata-rata antara
merupakan suatu parameter yang harus
sensor LM35DZ dengan El-Usb data logger.
diukur agar dapat mengetahui sejauh mana
T abel 4.3 Rata-rata temperatur sensor
kelembaban dapat mempengaruhi hasil dari
LM35DZ dan El-Usb Data logger perjam.
pengukuran intensitas cahaya matahari.
T emperatur
T emperatur
pada
pada Usb
4.4.1 K elembaban Pada Hih-4030
W aktu(W IB/J am) L M35DZ ( C )
Teknik Elektro 2013
Data
1
0
K elembaban merupakan suatu parameter
nilai suatu sistem monitoring yang dilakukan
yang penting, sehingga data harus dicatat
seperti perancangan sensor temperatur suhu
pertiap
dan
perubahannya.
Dari
pencatatan
perancangan
sensor
kelembaban
tersebut disimpan hasilnya per tiap jamnya.
lingkungan.
Selanjutnya sistem tersebut
Tabel berikut merupakan hasil rata-rata
dilakukan pengujian untuk memastikan nilai
kelembaban lingkungan sekitar pengambilan
presisi, akurasi, validitas dan reliabilitas dari
data perjamnya.
tiap-tiap
sensor.
Dari
hasil
pengujian
rancangan irradiance meter dapat diketahui
Tabel 4.4 Tabel rata-rata temperatur tiap jam.
kelebihan dan kekurangan sensor pada
perancangan tersebut.
W aktu(W IB
K elembaban(% rh) pada
)
sensor Hih 4030
07.00
75
08.00
75
09.00
71
10.00
65
tahan yang kuat, hal ini terbukti dapat
11.00
65
digunakan
12.00
70
kurang lebih 10 jam dalam kondisi
13.00
66
14.00
70
15.00
72
Berikut
kelebihan
dari
perancangan
irradiance meter :
Sensor memiliki performa atau daya
lebih
kurang
selama
baik.
Irradiance meter yang dirancang
mudah di tempatkan atau mudah
16.00
74
dipindahkan.
R ata-rata
70,3
Dari segi sistem monitoring, sistem
ini mempunyai fleksibilitas tinggi dan
Dari tabel tersebut dapat dirubah menjadi
dapat digunakan digunakan dalam
bentuk grafik yang mudah dibaca. Berikut
periode yang cukup lama.
grafik rata-rata kelembaban pada sensor HihBerikut
4030.
kekurangan
dari
perancangan
irradiance meter :
V . PE MBA HA SA N
Model
perancangan
sistem
Sensor Irradiance BPW21 belum
monitoring
memiliki kalibrasi yang baik, yang
intensitas cahaya matahari yang dibuat terdiri
sesuai dengan stardar pengukuran.
dari
beberapa
perancangan
parameterHal
parameter yang mempengaruhi hasil dan
Teknik Elektro 2013
1
1
ini
dikarenakan
hasil
dari
perhitungan sensor irradiance tersebut
seperti yang tercantum pada tabel 5.1.
melebihi dari perhitungan standar
Berdasarkan dari tabel tersebut dapat
intensitas
disimpulkan bahwa sistem tersebut memiliki
radiasi
matahari
di
indonesia.
nilai akurasi dan presisi yang tinggi dan sama
terhadap pembacaan atau perhitungan suhu
Pada sensor temperatur LM35DZ
lingkungan dan kelembaban lingkungan dari
masih mengalami kelebihan panas
tiap-tiap sensor pada tampilan sistem
pada komponen sensornya.
monitoring yang ada di display user.
Irradiance meter yang dirancang
V I. K E SIMPUL A N DA N SA R A N
belum memiliki sudut kemiringan
atau latitude dalam pengambilan data.
6.1
K esimpulan
L aptop masih menggunakan supplay
Berdasarkan
hasil
pembahasan
dapat
dari listrik PL N, belom memiliki
memberikan kesimpulan sebagai berikut:
supplay yang mudah dibawa dan
lebih nyaman.
1. Merancang
sistem
monitoring
intensitas cahaya dapat dirancang
Tabel 5.1 Tabel rata-rata data keseluruhan
dengan
menggunakan
personal
irradiance meter tiap jam.
computer (PC) dan bantuan softwere
2)
labview
yang memiliki beberapa fitur
W aktu(W IB/J am) T emperatur(°C ) K elembaban(% rh) Irradiance(w/m
07.00
27,49
75
309
seperti grafik tabel dan sistem data
08.00
30,54
75
679
logging. Sehingga terciptalah suatu
09.00
36,14
71
3160
sistem sederhana yang menampilkan
10.00
36,65
65
4604
langsung
11.00
39,19
65
1337
12.00
33,6
70
8772.
13.00
37,67
66
4559
kerja
14.00
32,07
70
392
pengambilan data intensitas radiasi
15.00
32,07
72
749
matahari
16.00
32,07
74
855
perhitungan dari sensor irradiance
R ata-rata
33,749
70,3
hasil
pengukuran
dari
intensitas radiasi matahari.
Sistem pengukuran dan sistem
Irradiance
meter
mendapatkan
dalam
data
1752,1 meter dan parameter pendukungnya
dalam setiap pembacaan perubahan di
Dengan menggunakan beberapa metode
lingkungan
pengambilan
data
untuk mencari nilai tersebut, didapatkan hasil
sehingga dapat dibandingkan dengan
Teknik Elektro 2013
1
2
data yang diperoleh menggunakan
A lif H dan H. A ziz, Pengukuran Fluktuasi
alat ukur buatan perusahaan agar
Intensitas Radiasi Matahari di K awasan
mendapatkan hasil yang sesuai.
L imau Manis Padang, Proyek SPP-DPP
Unand .1993.
6.2
Saran
Handoko. 1995,K limatologi umum, ITB
Bandung.
Harapan penulis bagi pembaca yang tertarik
untuk membahas mengenai permasalahan
Haslizen Hoesin (2010). Energi Radiasi
yang sama agar dapat mengembangkan
Matahari Pada Pemanfaatan Pada
Irradiance meter ini dengan lebih baik, serta
Pertanian,
lebih
dan Listrik. A pril 24, 2010.
terfokus
sensor-sensor
dalam
yang
mengkalibrasikan
digunakan
Perikanan,
Bangunan
dalam
K ipp & Zonen. CM 21, Instructions manual
perancangan dan menambahkan beberapa
(accessed May 5, 2009).
variabel lain seperti tekanan udara, kecepatan
Mugur Balan, Mihai Damian, A nd L orentz
angin,
latitude
atau sudut
kemiringan
J äntschi, (2011). Solar Radiation
peletakan alat dan ketinggian alat terhadap
Monitoring
System.
Symposium
permukaan laut. Serta menciptakan sistem
"Actual
Tasks
on
A gricultural
monitoring dengan media data logging
Engineering", Opatija, Croatia, 2008.
berbasis wireless atau data satelit.
N.A . Othman, N.S. Damanhuri, I.R. Ibrahim,
R. Radzali, M.N. Mohd (2010).
A utomated Monitoring System for
Small Scale Dual-Tariff Solar PV
DA F T A R PUST A K A
plant
in
UiTM
Pulau
Pinang,
Proceedings of the World Congress
A damawa, A bubakar T afawa (2010). A frican
on Engineering 2010 V ol II WCE
J ournal of Biotechnology V ol. 9(12),
2010, J une 30 - J uly 2, 2010, L ondon,
pp. 1719-1725, 22 March 2010..
U.K .
ISSN 1684–5315 © 2010 A cademic
Saiful Manan (Paper). Energi Matahari,
J ournals.
Sumber
Energi
Alternatif
Yang
A nymonius (T ugas A khir). Sensor suhu
Effisien,
Handal
Dan
Ramah
LM35DZ, Universitas Sumatra Utara,
Lingkungan Di Indonesia. Program
Bab 2. hlm. 2.
Diploma Iii T eknik Elektro Fakultas
Teknik Universitas Diponegoro.
Teknik Elektro 2013
1
3
Wuryani Sri, (1995). Perpindahan Panas.
Bab 11, hlm. 99-109.
Teknik Elektro 2013
1
4
A ndi, R ozeff Pramana
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Maritim Raja A li Haji
E-mail: andy.hasibuan89@yahoo.com, rozeff@umrah.ac.id
A BST R A K
Dahulu ada masalah ketersediaan instrumen yang tidak cukup dan kurang fungsional untuk
mengukur radiasi matahari. Y aitu menggunakan sensor yang kurang baik di daerah tropis. Dengan
perkembangan teknologi yang pesat, dapat menginspirasi orang untuk merancang sistem
monitoring intensitas cahaya matahari menggunakan berbagai perangkat yang lebih sederhana dan
mudah. Dan menggunakan sensor yang lebih baik.
Pada perancangan yang dibuat yaitu, bagaimana merancang sistem monitoring intensitas cahaya
matahari atau irradiance meter menggunakan sensor photodiode BPW21 beserta instrumen
pendukung lainnya, yaitu temperatur dan kelembaban. Perancangan dilakukan dengan
menggunakan tampilan pada laptop berbasis pemrograman Labview 8.6. Berdasarkan hasil dari
perancangan irradiance meter dari tiap-tiap parameter didapatkan data yang baik. Hasil
pengukuran berupa : Intensitas cahaya rata-rata mencapai nilai minimal sebesar 309 W/m2 dan
nilai maksimal sebesar 4604 W/m2, dan temperatur rata-rata 33 C dan rata-rata kelembaban 70%
tiap jamnya.
K ata kunci: Irradiance meter, sensor photodiode BPW21, Labview 8.6.Temperatur, K elembaban.
Contohnya dalam bidang pertanian radiasi
I. Pendahuluan
Matahari adalah salah satu fenomena alam
matahari
yang memiliki manfaat bagi kelangsungan
melakukan proses fotosintesis. Intensitas
makhluk hidup di bumi. Intensitas radiasi
radiasi matahari juga berpengaruh terhadap
matahari merupakan salah satu fenomena
pergerakan udara dan cuaca. Fisika dan
fisis dari matahari yang memiliki banyak
K imia
kegunaan dan manfaat.
mengamati
Matahari
juga
membantu
merupakan
tanaman
bidang
fenomena
alam
untuk
ilmu
yang
dan
juga
merupakan sumber energi yang tidak akan
memanfaatkan intensitas radiasi matahari
habis dan belum banyak dimanfaatkan oleh
untuk kegunaan energi terbarukan saat ini,
manusia. Seperti yang kita ketahui matahari
dan di bantu oleh berbagai pengembangan
memiliki banyak manfaat, baik itu pada bumi
dari ilmu teknik khususnya teknik elektro.
dan pada manusia secara tidak langsung.
Terciptalah sebuah alat yang berfungsi
Teknik Elektro 2013
1
merubah besaran dari intensitas cahaya
tingginya nilai investasi awal pembangunan
matahari menjadi sebuah energi alternatif,
beserta fasilitas-fasilitas pendukungnya.
alat ini disebut dengan Solar cell atau panel
Pada penelitian intensitas cahaya
surya. Panel surya ini akan bekerja bila
matahari terdahulu, para perancang hanya
mendapatkan radiasi matahari pada panel-
merancang alat secara analog dan melakukan
panel yang telah tersedia dan mengubah
pengukuran tidak sesuai dengan kebutuhan
radiasi tersebut menjadi energi listrik yang
dalam pengambilan data serta melihat
dapat
beberapa komponen yang hanya tersedia
digunakan
oleh
manusia
yang
pada saat itu. Beberapa penelitian tentang
bertujuan menghemat energi.
intensitas radiasi cahaya matahari ini yang
direktorat
sudah pernah dilakukan oleh A damawa
dan pemanfaatan energi
(State University) dan A bubakar (Tafawa
Berdasarkan data dari
jendral
listrik
departemen ESDM, output listrik rata-rata
Balewa
per tahun sebesar 11.906 kWh atau output
Nigeria. Penelitian ini menggunakan model
rata-rata harian sebesar 32,62 kWh/hari. Di
sensor RMP001 yang tidak sesuai dengan
wilayah Indonesia bagian barat sendiri,
daerah penelitian, dimana kondisi lingkungan
energi yang tersedia dari matahari adalah
tersebut bersuhu tinggi dan lebih panas,
sekitar 4,5 kWh/m2/hari dengan variasi
sehingga sensor yang digunakan kurang tepat
bulanan sekitar 10% wilayah indonesia
yang mengakibatkan sensor mudah panas
bagian timur variasi bulanan mencapai
dan pembacaan yang dihasilkan kurang tepat.
sekitar
Hal inilah yang menjadi kelemahan pada
9%.
Dimana
intensitas
radiasi
University)
di
Bauchi
negara
matahari tertinggi terjadi pada siang hari jam
perancangan model
12.00WIB dan terendah pada pagi hari.
A damawa
(J urnal
Universitas
menggunakan model yang lebih sederhana
rata-rata
seperti menggunakan sensor BPW21, yang
Fakultas
Brawijaya,2006).
Tekhnik
Sehingga
dan
A bubakar.
cara
sebesar 1800 kWh/m2/tahun.
Meskipun
pyranometer dengan sensor RMP001. Dan
demikian pemanfaatan PV (photovoltaic) di
juga peneliti dari Institut Pertanian Bogor
indonesia masih jauh dari yang ditargetkan.
yang dilakukan oleh T aufik Hamdani pada
Pada
tahun 2006 yang
merancang
irradiance
bawah
(photovoltaic)
penggunaan
belum sepopuler
PV
sumber
meter
sama
Seharusnya
intensitas radiasi matahari dalam setahun
prakteknya
kerjanya
pyranometer buatan
seperti
model
prototipe
air
yang
energi alternatif lainnya. Hal lain disebabkan
menggunakan sensor optik. Masalah yang
karena faktor efisiensi yang tergolong masih
dihadapi oleh peneliti adalah pada pencatatan
rendah (pada kisaran 14%-23%) dan masih
data yang dibutuhkan. Peneliti belum dapat
Teknik Elektro 2013
2
mencatat setiap hasil dari irradiance meter
Perancangan alat untuk mengukur intensitas
secara real time, peneliti hanya mencatat
radiasi matahari menggunakan sensor telah
secara manual di kertas dengan pembacaan
banyak dilakukan. Beberapa diantaranya
pada
perancangan yang pernah dilakukan oleh
tampilan
LCD.
Hal
ini
akan
mengakibatkan data mudah hilang dan
A damawa dari State University dan
tercecer kemana-mana. Serta peneliti yang
A bubakar Tafawa dari Balewa University di
berasal dari Universitas A ndalas (Y onelita
Bauchi negara Nigeria, peneliti dari Institut
J ohan,2008)
dalam
Pertanian Bogor yang dilakukan oleh Taufik
menggunakan
irradiance
tesisnya
yang
meter
dalam
Hamdani serta peneliti yang berasal dari
pengambilan data intensitas radiasi matahari.
Universitas A ndalas (Y onelita J ohan,2008).
Pada
meter
Namun peneliti terdahulu masil bermasalah
menambilkan
pada cara pengambilan data dan pencatatan
perancangannya
tersebut
belum
pembacaan
irradiance
berhasil
pada
personal
komputer.
data yang masih bersifat analog atau manual.
Perancangan hanya bersifat analog dan
Hal inilah yang mendorong penulis membuat
manual. Tidak memiliki data base sebagai
perancangan sistem monitoring intensitas
pencatatan data dari hasil pembacaan tiap-
radiasi matahari menggunakan model yang
tiap sensor irradiance meter.
lebih sederhana, yaitu menggunakan sensor
Pada perancangan ini peneliti akan
merancang
sistem monitoring
BPW21 dan IC LTC1051 sebagai
intensitas
Operasional Amplifier nya.
cahaya matahari yang sederhana namun
2.2
L andasan T eori
memiliki penyimpanan data yang dapat
diolah dan untuk mempermudah pembacaan
Pada kajian ini membahas perancangan dan
dalam
pembuatan sistem solar irradiance meter
pengambilan
data,
digunakanlah
untuk
yang melibatkan beberapa instrumen yang
sistem
saling terhubung pada akuisisi data dan
monitoring yang dapat dipantau oleh peneliti.
dibantu software pada laptop atau personal
Dan peneliti menambahkan beberapa unsur –
computer
unsur lain seperti suhu pada lingkungan,
menampilkan
suhu terhadap alat, dan kelembaban pada
parameter yang
lingkungan.
diperoleh berbentuk grafik dan data text
program
berbasis
memudahkan
serta
labview
menciptakan
untuk
sebagai
hasil
pembacaan
digunakan.
mendukung
sistem
akhir
untuk
dari
semua
Data yang
kerja
solar
irradiance meter atau pyranometer, juga
proses kerja sensor suhu dan kelembaban.
II. K A J IA N L IT E R A T UR
2.1
K ajian T erdahulu
Teknik Elektro 2013
3
A dapun diagram sistem yang akan dibuat
adalah sebagai berikut:
Gambar 2.2 Spesifikasi Sensor Photodiode
BPW21.
Gambar 2.1 Blok Diagram Sistem.
2.2.2 Sensor Suhu L M35DZ
2.2.1 Sensor Solar Irradiance Meter
Solar irradiance meter adalah sebuah alat
Sensor adalah piranti yang mentransformasi
ukur yang digunakan untuk mengukur radiasi
(mengubah) suatu nilai (isyarat/energi) fisik
matahari, serta dilengkapi
ke nilai fisik yang lain. Pada pengukuran
sensor yang
berfungsi untuk mengukur kerapatan fluks
besaran suhu lingkungan dan suhu pada box
matahari (dalam watt per meter persegi) dari
digunakan Sensor suhu LM35DZ. Hal yang
bidang pandang datar sebesar 180 C.
mendasari peneliti menggunakan sensor suhu
Berikut ini merupakan spesifikasi dari sensor
LM35DZ dikarenakan sensor tersebut mudah
BPW21:
didapat, harga yang terjangkau serta
pembacaan suhu yang cukup akurat dan tidak
Reverse V oltage
kalah dengan sensor suhu lain yang lebih
= 10 V
mahal. Sensor suhu LM35DZ adalah
Power Dissipation
komponen sensor suhu berukuran kecil
= 300 mW
seperti transistor (TO-92). Sensor ini akan
J unction Temperature
mengubah besaran panas dan kelembaban
= 125’C
menjadi besaran elektris yang nilai
Operating Temperature Range
keluarannya dapat diolah menjadi data.
= –55 - +125 C
Storage T emperature Range
2.2.3 Sensor K elembaban HIH-4030
= 55 - +125 C
Untuk
mengukur
besaran
kelembaban
Soldering T emperature
lingkungan dalam penelitian ini, digunakan
= 260 C
sensor kelembaban HIH-4030 yang berbasis
Thermal
J unction/A mbient
Teknik Elektro 2013
kapasitif dan mempunyai lineraritas dan
Resistance
kepresisian
= 250 K /W
4
tinggi.
Sensor
ini
dapat
mengukur kelembaban dari 0 – 100 % RH.
antara suhu yang diperoleh oleh sensor suhu
Tegangan output yang dikeluarkan oleh
LM35DZ dan pada USB Data Logger. Data
sensor ini adalah 0,958 – 4,53V dimana
logger EL-USB-2 ini memiliki fungsi untuk
sensor ini membutuhkan daya sebesar 5 volt
mengukur temperatur suhu dan kelembaban
sebagai sumber.
pada lingkungan sekitar. Berikut spesifikasi
data logger yang digunakan :
Besaran Pengukuran
Temperatur
: -35 to +80°C
(-31 to +176°F).
Besaran Pengukuran
K elembaban : 0 to 100%
Gambar 2.5 Sensor kelembaban HIH-4030.
RH.
L ogging Rate
: per 10 detik – 12
jam.
K apasitas Memori
2.2.4 Usb Data L ogger E L -USB-2
: 16.000 samples.
Usb data logger merupakan salah satu alat
Masa Hidup Baterai
ukur portabel pabrikan yang memproduksi
: 1 Tahun.
berbagai alat ukur. Usb data logger ini dapat
digunakan
dalam
instrument-instrument
mengukur
yang
dalam pengambilan data
berbagai
diperlukan
seperti,
data
kelembaban, besaran suhu pada lingkungan
Gambar 2.6 Gambar USB Data Logger seri
sekitar,
mengukur
titik
embun,
serta
EL-USB-2.
mengukur besaran arus dan juga hambatan.
Produk ini dapat digunakan sesuai dengan
2.2.5 A kuisisi Data L abjack U3
kebutuhan yang diinginkan.
Pada pengukuran intensitas cahaya radiasi
A kuisisi data atau proses mendapatkan data
matahari penulis menggunakan Data Logger
merupakan proses yang penting dalam sistem
seri EL-USB-2 sebagai parameter tambahan
pemantauan
dan
pengendalian
sistem.
untuk mendapatkan data yang melengkapi
Fenomena fisik seperti suhu, tegangan,
hasil penelitian dan sebagai pembanding
posisi, laju atau kecepatan, gaya, tekanan,
Teknik Elektro 2013
5
radioaktivitas, intenstitas cahaya, resistansi,
kelembaban, konsentrasi gas, medan magnet,
frekuensi dan level suara.
A kuisisi data yang digunakan adalah Labjack
U3. Labjack U3 adalah perangkat akuisisi
data yang berfungsi sebagai alat pengukuran
dan perangkat otomasi yang menyediakan
masukan atau keluaran analog dan masukan
Gambar 2.7 Labjack U3-HV
atau keluaran digital. A kuisisi data inilah
yang digunakan peneliti untuk membaca
2.2.6 Software L abV iew 8.6
input dari intensitas radiasi, suhu dan
dengan
Untuk sistem pemrograman dan monitoring
pengoperasian sebuah minimum sistem yang
intensitas cahaya matahari, monitoring suhu
berbasis mikrokontroler yang diprogram
dan kelembaban yang digunakan adalah
sesuai dengan perancangan yang diinginkan,
sistem pemrogaman berbasis labview.
sehingga dapat membaca dan merubah
L abview adalah salah satu bahasa
masukan dan keluaran berupa data analog
pemrogaman komputer grafik yang
dan data digital baik berupa besaran volt atau
menggunakan icon-icon sebagai pengganti
ampere.
teks dalam membuat aplikasi, sehingga lebih
Labjack U3-HV sendiri mempunyai beberapa
mudah dalam pembuatan tampilan dan
fitur seperti :
database monitoring dari input tiap-tiap
kelembaban.
Sama
halnya
sensor.
16 fleksible I/O
III. ME T ODOL OGI PE NE L IT IA N
3 Timers (Pulse Timing, PWM
Output
dan
Quadrature
3.1
L okasi Dan Objek Penelitian
input)
L okasi pengujian perangkat ini dilakukan
2 Counters (32-Bits)
12 Bits analog input
4 HV input dengan range -10/20
pada
beberapa
tempat.
Salah
satunya
difokuskan pada kampus Fakultas Teknik
Universitas Maritim Raja A li Haji di Batam.
Volt.
Pengujian serta pengambilan data dilakukan
di lantai 4 (empat) kampus Fakultas Teknik
Univesitas Maritim Raja A li Haji. Hal ini
dimaksudkan agar matahari yang dihasilkan
Teknik Elektro 2013
6
dapat diserap dengan baik tanpa adanya
3.3.1 Pengumpulan data
halangan dari bayangan benda apapun.
Pengumpulan atau pengambilan data pada
K etinggian pengambilan data akan sangat
penelitian ini bersifat langsung. Hal ini
berpengaruh pada nilai yang dihasilkan.
dilakukan agar data yang dikumpulkan
Objek penelitian yang dilakukan adalah
memperoleh data yang terbaru atau update,
merancang
sehingga data tersebut tidak valid.
sistem monitoring
intensitas
cahaya matahari agar dapat memantau dan
3.3.2 A lat pengambilan data
mengetahui
berapa
besaran
intensitas
A dapun
alat
yang
digunakan
dalam
matahari yang ada di daerah tersebut, dengan
pengambilan data dan pembanding adalah :
menggunakan sensor photodiode BPW21
1. Laptop;
yang cara kerjanya sama seperti pyranometer
2. Sensor HIH-4030;
dan terintegrasi pada akuisisi data sebagai
3. Sensor LM35DZ;
pembaca dari
hasil
pembacaan sensor
4. EL-USB Data Logger;
tersebut dapat dimonitoring.
5. Termperatur and humidity display
(TH Display);
3.2
Perancangan Model
3.4
Data Y ang Dibutuhkan
Secara umum sistem monitoring pengukuran
Dalam pengerjaan sistem ini banyak
intensitas radiasi matahari terdiri dari
digunakan perangkat-perangkat elektronika
beberapa bagian, yaitu rangkaian pengukur
yang menggunakan low current sebagai
intensitas radiasi matahari (pyranometer)
supply tegangan pengoperasiannya. Maka
yang terintegrasi pada sensor. T erdapat
data-data yang dibutuhkan adalah :
beberapa sensor tambahan yang membaca
unsur-unsur lain seperti suhu dan
1.
kelembaban lingkungan pengambilan data
Spesifikasi sensor intensitas radiasi
cahaya matahari( BPW21).
radiasi. Pada sistem memonitoring
2.
Spesifikasi sensor LM35DZ, sensor
menggunakan bantuan Personal Computer
HIH-4030,
(PC) yang berbasis pemrograman Labview
Operasional Amplifier LTC1051.
sebagai tampilan dari semua data yang
3.
serta
Besaran suhu dan kelembaban yang
dilakukan dan dapat menghasilkan data yang
akan
diinginkan.
pembacaan dari
disesuaikan
terkalibrasi.
3.3
Metode Pengumpulan Data
Teknik Elektro 2013
7
datasheet
dengan
aktual
alat ukur yang
4.
5.
Besar intensitas cahaya matahari
A ntara input dan output memiliki peranannya
yang mengenai bidang photodiode
masing-masing.
dengan satuan W/m2.
keseluruhan alat yang telah dirancang dan
Besar
intensitas
radiasi
cahaya
Berikut
ini
adalah
telah siap diuji.
matahari(Irradiance) terhadap suhu
dan kelembaban.
3.5
Proses Pengambilan Data
Proses pengambilan data dalam penelitian
yang dilakukan oleh penulis adalah:
Gambar 4.1 Perangkat keseluruhan dari
Irradiance meter.
Dari gambar diatas dapat kita lihat perangkat
keseluruhan dari irradiance meter, mulai dari
gambar (a) yaitu, sensor intensitas cahaya,
sensor temperatur, sensor kelembaban, dan
juga beberapa parameter tambahan untuk
perbandingan dari hasil alat irradiance
meter. Pada gambar (b), merupakan akuisisi
data labjack yang berfungsi merubah
keluaran dari tiap-tiap sensor. Gambar (c)
merupakan hasil akhir dari pembacaan tiaptiap sensor yang digunakan, sehingga dapat
di monitoring pada laptop yang telah
IV .PE NGUJ IA N DA N HA SIL
terprogram sebelumnya.
4.1
Sistem Monitoring Irradiannce
4.2
Hasil Monitoring Irradiance Meter
Meter Secara Umum
Berdasarkan data penyinaran matahari yang
Pengujian
sistem
monitoring
intensitas
dihimpun dari 18 lokasi di lndonesia besar
radiasi matahari secara umum memiliki
penyinaran rata-rata berkisar antara 1700 beberapa perangkat yang saling terhubung.
1800W/m2 /bulannya. Berikut ini adalah
Teknik Elektro 2013
8
tabel rata-rata penyinaran pertiap bulan-nya
di indonesia :
T abel 4.1 Tabel rata-rata penyinaran tiap
bulan.
Bulan
Irradiance(W /m2)
J anuari
1700
Februari
1700
Gambar 4.2 Tampilan pengukuran irradiance
Maret
1800
meter pada laptop.
A pril
1800
Mei
1900
Data-data tersebut kemudian diambil ratarata perjam.
J uni
1900
J uli
1900
A gustus
1900
September
1800
W aktu(W IB/J am)
Irradiance(W /m2)
Oktober
1800
07.00
309
November
1700
08.00
379
Desember
1700
09.00
3160
R ata-rata
1800
10.00
3640
11.00
1337
Dari hasil tabel rata-rata intensitas radiasi
12.00
877
matahari yang di dapat, dapat dilihat standar
13.00
4559
intensitas radiasi matahari tertinggi terjadi
14.00
392
pada bulan mei hingga agustus.
15.00
749
16.00
855
R ata-rata
1752.1
Tabel 4.2 Tabel rata-rata penyinaran tiap
perjam menggunakan irradiance meter.
Serta hasil dalam pengujian pembacaan pada
sistem irradiance meter atau intensitas
cahaya matahari sangat diperlukan. Berikut
ini adalah salah satu hasil pengambilan data
Dari tabel di atas merupakan hasil rata-rata
yang dilakukan mulai dari jam 07.00 – 16.00
irradiance tiap jamnya, mulai dari pukul
WIB :
07:00 – 16:00 wib.
4.3
Hasil Monitoring T emperatur
4.3.1 T emperatur Pada L M35DZ
Teknik Elektro 2013
9
Sensor ini digunakan agar nilai irradiance
L ogger( C )
dapat dibaca seberapa besarkan pengaruh
07.00
27
29
temperatur terhadap besar kecilnya
08.00
30
31
09.00
36
33
10.00
36
33
11.00
39
34
12.00
33
32
13.00
37
34
14.00
32
32
15.00
32
31
16.00
32
32
R ata-rata
33
32
penyinaran yang terjadi pada saat temperatur
berubah-ubah. Berikut ini merupakan salah
satu hasil pengukuran temperatur
menggunakan sensor LM35DZ pada sistem
monitoring di laptop.
Gambar 4.6 Grafik hasil pengukuran
menggunakan LM35DZ.
1.3.2 T emperatur Pada E l-Usb Data
L ogger
Temperatur pada El-Usb data logger
4.4 Hasil Monitoring K elembaban
digunakan agar mendapatkan besar
Selain pengaruh temperatur yang dapat
temperatur yang terjadi pada lingkungan
mempengaruhi besar kecilnya penyinaran
pengambilan data. J uga berfungsi sebagai
intensitas radiasi cahaya matahari, parameter
pembanding, antara sensor temperatur
yang
dapat
mempengaruhi
besarnya
LM35DZ dan El-Usb data logger.
penyinaran radiasi cahaya matahari yaitu
kelembaban
lingkungan.
K elembaban
Berikut ini tabel pengukuran rata-rata antara
merupakan suatu parameter yang harus
sensor LM35DZ dengan El-Usb data logger.
diukur agar dapat mengetahui sejauh mana
T abel 4.3 Rata-rata temperatur sensor
kelembaban dapat mempengaruhi hasil dari
LM35DZ dan El-Usb Data logger perjam.
pengukuran intensitas cahaya matahari.
T emperatur
T emperatur
pada
pada Usb
4.4.1 K elembaban Pada Hih-4030
W aktu(W IB/J am) L M35DZ ( C )
Teknik Elektro 2013
Data
1
0
K elembaban merupakan suatu parameter
nilai suatu sistem monitoring yang dilakukan
yang penting, sehingga data harus dicatat
seperti perancangan sensor temperatur suhu
pertiap
dan
perubahannya.
Dari
pencatatan
perancangan
sensor
kelembaban
tersebut disimpan hasilnya per tiap jamnya.
lingkungan.
Selanjutnya sistem tersebut
Tabel berikut merupakan hasil rata-rata
dilakukan pengujian untuk memastikan nilai
kelembaban lingkungan sekitar pengambilan
presisi, akurasi, validitas dan reliabilitas dari
data perjamnya.
tiap-tiap
sensor.
Dari
hasil
pengujian
rancangan irradiance meter dapat diketahui
Tabel 4.4 Tabel rata-rata temperatur tiap jam.
kelebihan dan kekurangan sensor pada
perancangan tersebut.
W aktu(W IB
K elembaban(% rh) pada
)
sensor Hih 4030
07.00
75
08.00
75
09.00
71
10.00
65
tahan yang kuat, hal ini terbukti dapat
11.00
65
digunakan
12.00
70
kurang lebih 10 jam dalam kondisi
13.00
66
14.00
70
15.00
72
Berikut
kelebihan
dari
perancangan
irradiance meter :
Sensor memiliki performa atau daya
lebih
kurang
selama
baik.
Irradiance meter yang dirancang
mudah di tempatkan atau mudah
16.00
74
dipindahkan.
R ata-rata
70,3
Dari segi sistem monitoring, sistem
ini mempunyai fleksibilitas tinggi dan
Dari tabel tersebut dapat dirubah menjadi
dapat digunakan digunakan dalam
bentuk grafik yang mudah dibaca. Berikut
periode yang cukup lama.
grafik rata-rata kelembaban pada sensor HihBerikut
4030.
kekurangan
dari
perancangan
irradiance meter :
V . PE MBA HA SA N
Model
perancangan
sistem
Sensor Irradiance BPW21 belum
monitoring
memiliki kalibrasi yang baik, yang
intensitas cahaya matahari yang dibuat terdiri
sesuai dengan stardar pengukuran.
dari
beberapa
perancangan
parameterHal
parameter yang mempengaruhi hasil dan
Teknik Elektro 2013
1
1
ini
dikarenakan
hasil
dari
perhitungan sensor irradiance tersebut
seperti yang tercantum pada tabel 5.1.
melebihi dari perhitungan standar
Berdasarkan dari tabel tersebut dapat
intensitas
disimpulkan bahwa sistem tersebut memiliki
radiasi
matahari
di
indonesia.
nilai akurasi dan presisi yang tinggi dan sama
terhadap pembacaan atau perhitungan suhu
Pada sensor temperatur LM35DZ
lingkungan dan kelembaban lingkungan dari
masih mengalami kelebihan panas
tiap-tiap sensor pada tampilan sistem
pada komponen sensornya.
monitoring yang ada di display user.
Irradiance meter yang dirancang
V I. K E SIMPUL A N DA N SA R A N
belum memiliki sudut kemiringan
atau latitude dalam pengambilan data.
6.1
K esimpulan
L aptop masih menggunakan supplay
Berdasarkan
hasil
pembahasan
dapat
dari listrik PL N, belom memiliki
memberikan kesimpulan sebagai berikut:
supplay yang mudah dibawa dan
lebih nyaman.
1. Merancang
sistem
monitoring
intensitas cahaya dapat dirancang
Tabel 5.1 Tabel rata-rata data keseluruhan
dengan
menggunakan
personal
irradiance meter tiap jam.
computer (PC) dan bantuan softwere
2)
labview
yang memiliki beberapa fitur
W aktu(W IB/J am) T emperatur(°C ) K elembaban(% rh) Irradiance(w/m
07.00
27,49
75
309
seperti grafik tabel dan sistem data
08.00
30,54
75
679
logging. Sehingga terciptalah suatu
09.00
36,14
71
3160
sistem sederhana yang menampilkan
10.00
36,65
65
4604
langsung
11.00
39,19
65
1337
12.00
33,6
70
8772.
13.00
37,67
66
4559
kerja
14.00
32,07
70
392
pengambilan data intensitas radiasi
15.00
32,07
72
749
matahari
16.00
32,07
74
855
perhitungan dari sensor irradiance
R ata-rata
33,749
70,3
hasil
pengukuran
dari
intensitas radiasi matahari.
Sistem pengukuran dan sistem
Irradiance
meter
mendapatkan
dalam
data
1752,1 meter dan parameter pendukungnya
dalam setiap pembacaan perubahan di
Dengan menggunakan beberapa metode
lingkungan
pengambilan
data
untuk mencari nilai tersebut, didapatkan hasil
sehingga dapat dibandingkan dengan
Teknik Elektro 2013
1
2
data yang diperoleh menggunakan
A lif H dan H. A ziz, Pengukuran Fluktuasi
alat ukur buatan perusahaan agar
Intensitas Radiasi Matahari di K awasan
mendapatkan hasil yang sesuai.
L imau Manis Padang, Proyek SPP-DPP
Unand .1993.
6.2
Saran
Handoko. 1995,K limatologi umum, ITB
Bandung.
Harapan penulis bagi pembaca yang tertarik
untuk membahas mengenai permasalahan
Haslizen Hoesin (2010). Energi Radiasi
yang sama agar dapat mengembangkan
Matahari Pada Pemanfaatan Pada
Irradiance meter ini dengan lebih baik, serta
Pertanian,
lebih
dan Listrik. A pril 24, 2010.
terfokus
sensor-sensor
dalam
yang
mengkalibrasikan
digunakan
Perikanan,
Bangunan
dalam
K ipp & Zonen. CM 21, Instructions manual
perancangan dan menambahkan beberapa
(accessed May 5, 2009).
variabel lain seperti tekanan udara, kecepatan
Mugur Balan, Mihai Damian, A nd L orentz
angin,
latitude
atau sudut
kemiringan
J äntschi, (2011). Solar Radiation
peletakan alat dan ketinggian alat terhadap
Monitoring
System.
Symposium
permukaan laut. Serta menciptakan sistem
"Actual
Tasks
on
A gricultural
monitoring dengan media data logging
Engineering", Opatija, Croatia, 2008.
berbasis wireless atau data satelit.
N.A . Othman, N.S. Damanhuri, I.R. Ibrahim,
R. Radzali, M.N. Mohd (2010).
A utomated Monitoring System for
Small Scale Dual-Tariff Solar PV
DA F T A R PUST A K A
plant
in
UiTM
Pulau
Pinang,
Proceedings of the World Congress
A damawa, A bubakar T afawa (2010). A frican
on Engineering 2010 V ol II WCE
J ournal of Biotechnology V ol. 9(12),
2010, J une 30 - J uly 2, 2010, L ondon,
pp. 1719-1725, 22 March 2010..
U.K .
ISSN 1684–5315 © 2010 A cademic
Saiful Manan (Paper). Energi Matahari,
J ournals.
Sumber
Energi
Alternatif
Yang
A nymonius (T ugas A khir). Sensor suhu
Effisien,
Handal
Dan
Ramah
LM35DZ, Universitas Sumatra Utara,
Lingkungan Di Indonesia. Program
Bab 2. hlm. 2.
Diploma Iii T eknik Elektro Fakultas
Teknik Universitas Diponegoro.
Teknik Elektro 2013
1
3
Wuryani Sri, (1995). Perpindahan Panas.
Bab 11, hlm. 99-109.
Teknik Elektro 2013
1
4