Rancang Bangun Penjejak Matahari Dual Axis Menggunakan Sensor LDR Serta Pengaruh Suhu dan Kelembaban Terhadap Optimalisasi Penyerapan Tenaga Surya

(1)

LAMPIRAN A

HASIL PENGUKURAN PANEL SEL SURYA

1. Hasil Perbandingan Panel Surya Diam (Tanpa Pengarah) Dengan Panel Surya Yang Bergerak (Pengarah)

Hasil analisis data arus listrik dan daya listrik yang dihasilkan oleh panel sel surya diambil 1 sampel data pada pukul 08.00 WIB sebagai berikut :

a. Arus listrik

� =�� 2

� =

21,4 �

22 Ω = 0,97 ��

b. Daya listrik

� =�_�� 2�� = 21,4 �� 0,97 � = 20,76 �� c. Efesiensi Panel Surya Tanpa Pengarah (Statis)

��(%) = ��_�_�� 100 %

��(%) = ��_�_�_�� 100 % Dimana:

�� = �� (%)

�� = �� (W)

�=��ℎ�� (��)

�= �� (�2)

d. Efesiensi Panel Surya Dengan Pengarah (Dinamis)

��(%) = ��_�_�� 100 %

��(%) = ��_�_�_�� 100 % Dimana:

�� =�� (%)

�� = �� (W)

�=��ℎ�� (��)

(2)

1. Pengukuran pada hari pertama

Panel Surya Statis Waktu

(WIB)

Vout(V) (Beban 22 Ω)

Iout (A) Pout (Watt) Intensitas (Lux) Efisiensi (%) Suhu (oC)

Kelembaban (%)

08.00 10,8 _0,49 _5,29 16650 _3,09 27 44

09.00 13,2 _0,60 _7,92 18340 _4,20 27,4 42

10.00 15,1 _0,69 _10,42 21540 _4,71 28 43

11.00 17,8 _0,81 _14,42 23650 _5,94 30,2 41

12.00 18,1 _0,82 _14,84 22500 _6,42 32,2 39

13.00 18,9 _0,86 _16,25 24830 _6,37 34,9 37

14.00 14,2 _0,65 _9,23 20420 _4,40 32,9 38

15.00 14,3 _0,65 _9,30 19400 _4,67 28,6 44

16.00 13,9 0,63 8,76 18820 4,53 28,2 43

17.00 12,3 _0,56 _6,89 12770 _5,25 27,2 44

18.00 7,1 _0,32 _2,27 7250 _3,05 25 46

RataRata 14,15 0,54 7,09 18742,73 4, 78 29,24 41,91 Panel Surya Dinamis

Waktu (WIB)

Vout (V) (Beban 22 Ω)

Iout (A) P out (Watt) Intensitas (Lux) Efisiensi (%) Suhu (oC)

Kelembaban (%)

08.00 12,6 _0,57 _7,18 16650 _4,2 28,2 43

09.00 15,3 _0,70 _10,71 18340 _5,69 28,8 41

10.00 17,1 _0,78 _13,34 21540 _6,03 30 41

11.00 18,3 0,83 15,19 23650 6,25 32,2 39

12.00 18 _0,82 _14,76 22500 _6,39 33,8 36

13.00 19,2 _0,87 _16,70 24830 _6,55 36,2 35

14.00 16,3 _0,74 _12,06 20420 _5,75 34,4 37

15.00 16 _0,73 _11,68 19400 _5,86 30,5 41

16.00 15,8 _0,72 _11,38 18820 _5,89 29,8 42

17.00 14,3 _0,65 _9,30 12770 _7,09 28,8 43

18.00 9,2 _0,42 _3,86 7250 _5,18 27,2 44

Rata Rata 15,65 0,71 11,47 18742,73 5,9 30,90 40,18

Daya Paling optimal di hari pertama pada pukul 13.00 yaitu 16,7 W Intensitas Rata-Rata Hari pertama 18742,73 LUX

2. Pengukuran Hari Kedua

(3)

Waktu (WIB)

Vout(V) (Beban 22 Ω)

Iout (A) Pout (Watt) Intensitas (Lux) Efisiensi (%) Suhu (oC)

Kelembaba n (%)

08.00 10,2 _0,46 _4,69 16440 _2,74 27 44

09.00 8,8 _0,40 _3,52 13840 _1,87 26,8 45

10.00 11,5 _0,52 _5,98 19860 _2,70 28 43

11.00 16,5 _0,75 _12,38 21850 _5,10 28,2 42

12.00 20,7 _0,94 _19,46 26260 _8,42 35,8 36

13.00 19,2 _0,87 _16,70 23830 _6,55 35,2 37

14.00 14,3 _0,65 _9,30 20220 _4,43 33,5 38

15.00 13 _0,59 _7,67 19320 _3,85 29,2 42

16.00 12,8 _0,58 _7,42 17870 _3,84 28,3 43

17.00 11,2 _0,51 _5,71 13625 _4,35 27,1 44

18.00 7,6 _0,35 _2,66 8114 _3,57 24,2 47

RataRata 13,25 0,47 6,13 4,31 29,39 41,91

Panel Surya Dinamis Waktu

(WIB)

Vout (V) (Beban 22 Ω) Iout (A) P out (Watt) Intensitas (Lux) Efisiensi (%) Suhu (oC)

Kelembaban (%)

08.00 13,4 _0,61 _8,17 16440 _4,84 29 42

09.00 10,9 0,50 5,45 13840 3,83 27,4 44

10.00 13,9 0,86 11,95 19860 5,86 29,8 41

11.00 17,1 0,78 13,34 21850 5,94 31,9 39

12.00 20,7 0,94 19,46 26260 7,22 37,7 33

13.00 19,9 0,90 17,91 23830 7,32 35,9 35

14.00 16,8 0,76 12,77 20220 6,15 34,2 37

15.00 15,6 0,71 11,08 19320 5,58 29,9 41

16.00 14,3 0,65 9,30 17870 5,07 29,4 42

17.00 13,8 0,63 8,69 13625 6,21 28,2 43

18.00 9,7 _0,44 _4,27 8114 _5,12 27,3 44

Rata Rata 15,10 0,71 11,13 18293,55 5,74 30,97 40,09 Daya Paling Optimal di hari kedua pada pukul 12.00 yaitu 19,46 W

Intensitas rata-rata hari kedua 18293,55 LUX 3. Pengukuran Hari Ketiga

Panel Surya Statis Waktu

(WIB)

Vout(V) (Beban Iout (A) Pout (Watt) Intensitas (Lux) Efisiens i Suhu (oC)

Kelembaban (%)

(4)

22 Ω) (%)

08.00 10,4 _0,47 _4,88 16280 _2,92 26 45

09.00 12,9 _0,58 _7,42 17820 _4,05 27,2 44

10.00 15,8 _0,72 _11,38 19890 _5,57 28,4 43

11.00 17,4 _0,79 _13,74 22110 _6,05 30,3 41

12.00 21,3 _0,97 _20,66 28140 _7,15 36,2 35

13.00 18,9 _0,86 _16,25 24980 _6,33 35,2 36

14.00 15,6 _0,71 _11,08 22840 _4,72 34,4 37

15.00 15,9 _0,72 _11,45 21990 _5,07 30,2 41

16.00 12,4 _0,56 _6,94 17460 _3,87 27,4 44

17.00 11,2 _0,51 _5,71 13840 _4,02 26,8 45

18.00 6,1 _0,28 _1,71 6236 _2,67 25,2 46

RataRata 14,35 0,65 10,11 4,77 29,75 41,55

Panel Surya Dinamis Waktu

(WIB)

Vout (V) (Beban 22 Ω) Iout (A) P out (Watt) Intensitas (Lux) Efesiensi (%) Suhu (oC)

Kelemba ban (%)

08.00 13,6 _0,62 _8,43 16280 _5,04 28,2 43

09.00 14,2 _0,65 _9,23 17820 _5,04 29,1 42

10.00 16,1 _0,73 _11,75 19890 _5,75 30,2 41

11.00 17,6 _0,80 _14,08 22110 _6,20 31,4 40

12.00 21,4 _0,97 _20,76 28140 _7,18 38,6 43

13.00 19,8 _0,90 _17,82 24980 _6,95 36 35

14.00 17,8 _0,81 _14,42 22840 _6,15 31,3 39

15.00 17,6 _0,80 _14,08 21990 _6,23 30,8 41

16.00 14,3 _0,65 _9,30 17460 _5,19 29,7 42

17.00 13,8 _0,63 _8,69 13840 _6,11 29,2 42

18.00 8,3 _0,38 _3,15 6236 _4,92 28 43

Rata Rata 15,86 0,72 11,97 19235,09 5,89 31,14 41,00 Daya paling optimal di hari ketiga pada pukul 12.00 yaitu 20,76 W

Intensitas rata-rata Hari ketiga 19235,09 LUX 4. Pengukuran Hari Keeempat

Panel Surya Statis Waktu

(WIB)

Vout(V) (Beban 22 Ω)

Iout (A) Pout (Watt) Intensitas (Lux) Efisiensi (%) Suhu (oC)

Kelembaban (%)

08.00 10,2 _0,46 _4,69 16120 _2,83 27 44

(5)

10.00 11,2 _0,51 _5,71 16380 _3,39 28 43

11.00 11,8 _0,54 _6,37 14280 _4,34 27,2 44

12.00 18,5 _0,84 _15,54 23990 _6,31 31 40

13.00 19,6 _0,89 _17,44 24860 _6,83 34,2 37

14.00 14,3 _0,65 _9,30 20580 _4,40 32,5 39

15.00 13,2 _0,60 _7,92 19250 _4,01 28 43

16.00 12,9 _0,59 _7,61 17840 _4,15 27,8 44

17.00 11,2 _0,51 _5,71 13750 _4,04 27,1 45

18.00 5,6 _0,25 _1,40 6186 _2,20 24,8 46

RataRata 12,48 0,57 7,75 4,09 28,58 42,73

Panel Surya Dinamis Waktu

(WIB)

Vout (V) (Beban 22 Ω) Iout (A) P out (Watt) Intensitas (Lux) Efisiensi (%) Suhu (oC)

Kelembaban (%)

08.00 13,4 _0,61 _8,17 16120 _4,94 29 42

09.00 10,9 0,50 5,45 13980 3,80 27,4 44

10.00 13,9 0,63 8,76 16380 5,21 29,8 41

11.00 12,1 0,55 6,66 14280 4,54 31,9 39

12.00 18,7 0,85 15,90 23990 6,45 37,7 33

13.00 19,9 0,90 17,91 24860 7,02 35,9 35

14.00 16,8 0,76 12,77 20580 6,04 34,2 37

15.00 15,6 0,71 11,08 19250 5,60 29,9 41

16.00 14,3 0,65 9,30 17840 5,08 29,4 42

17.00 13,8 0,63 8,69 13750 6,15 28,2 43

18.00 7,6 _0,35 _2,66 61 _4,19 27,3 44

Rata Rata 14,27 0,65 9,76 17019,64 5,73 30,97 40,09 Daya paling optimal di hari keempat pada pukul 13.00 yaitu 17,91 W

Intensitas Rata-rata Hari keempat 17019,64 LUX 5. Pengukuran Hari Kelima

Panel Surya Statis Waktu

(WIB)

Vout(V) (Beban 22 Ω)

Iout (A) Pout (Watt) Intensitas (Lux) Efisiensi (%) Suhu (oC)

Kelembaban (%)

08.00 10,8 _0,49 _5,29 15220 _3,38 27,3 45

09.00 9,2 _0,42 _3,86 13990 _2,69 27 43

10.00 13,1 _0,60 _7,86 18340 _4,17 27,5 44

11.00 17,9 0,81 14,50 23970 5,89 33,5 38

12.00 17,5 _0,80 _14,00 22620 _6,03 32,4 39

(6)

14.00 14,8 _0,67 _9,92 19590 _4,93 32,2 39

15.00 14,9 _0,68 _10,13 19280 _5,12 28,5 42

16.00 13,2 0,60 7,92 18320 4,21 28 43

17.00 12,7 _0,58 _7,37 14632 _4,90 27,8 44

18.00 7 _0,32 _2,24 7121 _3,06 24,2 46

RataRata 13,53 0,62 8,84 4,58 29,21 42,09

Panel Surya Dinamis Waktu

(WIB)

Vout (V) (Beban 22 Ω)

Iout (A)

P out (Watt)

Intensitas (Lux)

Efisiensi (%)

Suhu (oC)

Kelembaban (%)

08.00 12,54 _0,57 _7,18 15220 _4,59 29 42

09.00 11,3 0,51 5,76 13990 4,01 28,2 43

10.00 15,1 _0,69 _10,42 18340 _5,53 29,5 41

11.00 18,2 _0,83 _15,11 23970 _6,14 35,5 36

12.00 17,5 _0,80 ₁₄ 22620 _6,03 34,6 38

13.00 17,9 _0,81 _14,5 22840 _6,18 34,8 37

14.00 16 _0,73 _11,68 19590 _5,81 34,4 36

15.00 15,8 _0,72 _11,38 19280 _5,75 30,2 41

16.00 15,2 _0,69 _10,49 18320 _5,58 29,2 42

17.00 14,1 _0,64 _9,02 14632 _6,00 28,2 43

18.00 8,9 _0,40 _3,56 7121 _4,87 27 44

Rata Rata 13,64 0,67 10,28 17811,18 5,5 30,96 40,27 Daya paling optimal di hari kelima pada pukul 11.00 yaitu 15,11 W

(7)

LAMPIRAN B

GAMBAR RANGKAIAN DAN ALAT

(8)

(9)

(10)

DAFTAR PUSTAKA

Agus K, 2011. Rancang Bangun Sistem Penjejak Matahari Untuk Mengoptimalisasi Tegangan Sel Surya. Jurnal Teknik Elektro. Volume 3 Halaman 11-10. Bandung : Universitas Komputer Indonesia

Amar, M. 2012. Rancang Bangun Sistem Penjejak Matahari 2 Sumbu Berbasis Kontrol Adative Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS). Jurnal Sains Dan Semi Pomits. Volume 1 (1) Halaman 1-6. Surabaya : ITS

Aminudin, M. 2010. Desain Dan Realisasi Sistem Tracking Matahari Pada Solar Panel Menggunakan Matriks Vision Sensor Dengan Resolusi Rendah, Jurnal Teknik Telekomunikasi. Bandung : Universitas Telkom

Aprilina, P. 2005. Pengembangan Produk Keramik Berpori Dengan Proses Ekstrusi Pada Skala Laboratorium. Jurnal Teknik Kimia Indonesia.Volume 4 (2) Halaman 227-233. Bandung : Institut Teknologi Bandung

Budiharto, Widodo,2007,”Proyek Sistem Akuisisi Data”, PT Elex Media Komputindo, Jakarta.

Daryanto, 2010,“Teknik Mekatronika”,Penerbit : Satu Nusa,Bandung

Hendry, E. 2012. Perancangan Prototype Penjejak Cahaya Matahari Pada Aplikasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Jurnal Ilmiah Foristek. Volume 2 (2). Bengkulu : Universitas Bengkulu

Karmon Sigalingging,1994 “Pembangkit Listrik Tenaga Surya”, Tarsito, Bandung.

Rangkuti,Syahban,2011,”Mikrokontroller Atmel AVR”, Edisi Pertama. Penerbit : Informatika,Jakarta

Uqud, A. 2014. Rancang Bangun Penjejak Matahari Untuk Panel Surya Pada Sistem Teknologi HybridKonversi Energi Surya dan Angin. Jurnal Fisika. Volume 2. Halaman 23-27. Surabaya : ITS

Wardhana,Lingga, 2006, “Belajar Sendiri Mikrokontroller AVR seri ATMEGA 8535”, Edisi Petama,Penerbit Andi,Yogyakarta.

(11)

Wasana, S. 2013. Rancang Bangun Solar Tracking System Untuk Mengoptimalkan Penyerapa Energi Matahari Pada Solar Cell. Jurnal Teknik. Volume 3 (1) Halaman 27-28. Depok : Universitas Indonesia http:esdm.go.id/solar-cell-sumber-energi-terbarukan-masa-depan-.htm

(12)

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1Diagram Blok Sistem Rangkaian

ARAH CAHAYA TIMUR

ARAH CAHAYA BARAT

LDR

LDR ARAH CAHAYA

UTARA

ARAH CAHAYA SELATAN

ATMEGA 8535 DHT-11

PENGUAT

PENGUAT MOTOR

MOTOR OUTPUT AXIS X

OUTPUT AXIS Y

Solar Cell

RTC

DHT-11

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian

Rancangan sistem dapat digambarkan berupa diagram blok di atas yaitu konfigurasi sistem dan aliran input output sistem. Pada rancangan ini terdapat input,proses,output dan display. Input sistem berasal dari kuat cahaya/intensitas yang diperoleh dari matahari dan diubah menjadi besaran listrik oleh sensor dan sel surya. Besaran yang diterima oleh 4 buah sensor digunakan untuk mengatur arah panel ke arah dimana cahaya paling optimal. Dengan demikian data yang diperoleh sensor diproses olek mikrokontroller dengan mendekati perbedaan intensitas akibat arah atau sudut cahaya yang diterima oleh sensor. Proses tersebut

(13)

membuat mikrokontroller mengarahkan panel dengan menggerakkan motor ke posisi yang paling tinggi intensitas cahaya nya. Dengan demikian output sistem adalah prosees atau arah panel pada Axis X dan Axis Y. Output lain dari sistem adalah energi yang dihasilan oleh panel berupa tegangan dan arus. Sedangkan display menunjukkan besar tegangan yang diperoleh dari panel. Sensor temperature eand Humidity DHT-11 berfungsi untuk menangkap atau mendapatkan nilai Suhu dan kelembapan panel solar cell pada saat tersebut. Modul RTC –pewaktu, dapat berfungsi sebagai jam, untuk membatasi pergerakan solar tracker, pada saat malam hari , mikrokontroller akan mendapat nilai jam dari modul RTC, pada saat malam hari, mikrokontroller akan berhenti menggerakkan solar tracker untuk menghemat energi, jika sudah pagi hari atau matahari terbit, maka mikrokontoller akan mulai menggerakkan panel surya lagi.

3.2Perancangan Sistem dan Realisasi Rangkaian

3.2.1 Sistem Hardware pada Alat Solar Tracking Dual Axis

Perancangan Hardware yaitu mekanis sistem penggerak/pengarah panel. Dimana sistem dirancang dengan menggunakan 2 buah motor steper untuk Axis X dan Y. Masing masing motor memiliki poros masing masing untuk menggerakkan Axis. Dimana sebagai Rangka/penyangga dibuat dari bahan acliryc transparan. Mekanik dirancang sedemikian rupa sehingga putaran motor akan menggerakkan poros untuk memutar salah satu Axis. Untuk memperkuat torsi motor digunakan gear plastik dengan perbandingan tertentu. Sehingga cukup kuat untuk menggerakkan beban. Dua motor tersebut bekerja bersamaan untuk mencari arah atau sudut yang paling optimal. Sensor diletakkan pada pusat atau titik tengah panel karena titik tersebut paling optimal bagi sensor untuk mendeteksi titik fokus atau arah sinar. Berikut adalah gambar foto nyata hasil rancangan mekani pengarah panel.

3.2.2 Pengambilan Data Pergeseran Sudut Cahaya Matahari

Pengambilan data posisi/ sudut cahaya matahari sangat diperlukan. Hal ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar pergeseran sudut cahaya matahari pada selang waktu tertentu. Pengambilan data ini dilakukan pukul 08.00 hingga

(14)

Vin

Vout

18.00 WIB. Hasil yang diperoleh pada langkah ini digunakan untuk perhitungan besar pergeseran arah panel sel surya dimana yang memiliki intensitas yang paling tinggi.

3.2.3 Rangkaian Pengkondisi Signal Panel Surya

Rangkaian pengkondisi Signal ini berfungsi untuk menurunkan tegangan keluaran yang dihasilkan oleh panel surya agar dapat dibaca oleh mikrokontroller karena maksimal masukan ADC mikrokontroller adalah 5 volt. Kemudian di dalam mikrokontroller ini menggunakan tegangan referensi sebesar 5 volt atau di bawahnya. Rangkaian pengkondisi Signal ditunjukkan pada gambar.

Gambar 3.2 Rangkaian Pengkonsisi Signal Panel Surya

Besar R1 dan R2 disesuaikan dengan tegangan maksimum dari sumber

tegangan yang diukur. Kemudian disesuaikan dengan tegangan masukan maksimal dari ADC. Pada panel surya mempunyai Vout maksimal 10.000 Volt.

Dan pada mikrokontroller menguunakan tegangan referensi sebesar 5 Volt. Agar dapat dibaca oleh mikrokotroller telah diset masukan yang masuk ke ADC tidak melebihi 5 volt.

(15)

Maka nilai R1= 10k dan R2= 5k jika di masukkan ke dalam persamaan adalah

sebagai berikut:

= 2

1+ 2

= 5000

10000 + 5000 10 = 3,3

3.2.4 Rangkaian Mikrokontroller AVR ATMega 8535

Mikrokontroller ATMega 8535 merupakan mikrokontroller yang dirancang singe chip sehingga perlu komponen tambahan sebagai pembangkit clock internal. Komponen tersebut yaitu sebuah kristal 11,0592 MHz dan dua buah kapasior 22pf sebagai pembangkit clock internal (on chip osilator) agar sistem dapat bekerja dengan baik. Gambar 3.3 memperlihatkan rangkaian dari sistem minimum mikrikontroller ATMega 8535 yang digunakan.

Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroller ATMega 8535

Port I/O yang digunakan pada mikro ATMega 8535 adalah pada pin A.0, A.1, A.2, A.3 dan A.4 yaitu masukan analog dari sensor. Masing-masing untuk Axis X pada A.0 dan A.1. Sedangkan Axis Y pada A.2 dan A.3. Untuk A.4 adalah masukan dari tegangan panel.

Output mikrokontroller diprogram pada port B, yaitu untuk menggerakkan motor stepper Axis X dan Axis Y.

(16)

12 Volt

Motor Stepper

BD 139 Mikrokontroller

3.2.5 Subroutin Pengaturan Motor Steper

Motor steper dalam sistem berfungsi sebagai penggerak mekais dimana motor steper merupakan sejenis motor DC yang digerakkan secara langkah demi langkah. Motor steper dikendalikan oleh driver yaitu penguat arus. Jenis motor steper yang digunakan adalah motor steper 4 fasa unipolar tipe magnet per magnet dengan demikian motor memiliki 4 komponen untuk diberi arus agar motor dapat digerakkan. Pemberian arus pada tiap kumparan secara beraturan akan menyebabkan motor berputar. Putaran motor yang digunakan untuk menggerakkan mekanik pengarah panel. Rancangan ini menggunakan 2 buah motor untuk masing-masing Axis. Output motor dihubungkan dengan porors melalui beberapa gear yang bertujuan memperkuat torsi putaran motor. Resolusi putaran motor yang digunakan dalam rancangan ini adalah 1,8o/step. Sehingga untuk mendapat 1 putaran dibutuhkan 200 step. Motor dikendalikan oleh mikrokontroller melalui penguat transistor.

3.2.6 Rangkaian Penguat Arus/Driver

Rangkaian penguat berfungsi menguatkan arus agar mikrokontroller dapaat mengendalikan beban yang lebih besar. Dalam hal ini adalah mekanis yaitu motor stepper. Penguat dibuat dengan menggunakan transistor npn yaitu dengan konfigurasi common emiter. Terdapat 4 buah transistor untuk motor steper. Transistor bekerja on/of atau switching diamana pada saat logika 0 akan menyebabkan transistor OFF. Pemberian logika input dikendalikan oleh mikrokontroller.

(17)

3.2.7 Rangkaian Sensor DHT-11

Rangkaian sensor Suhu dan kelembapan menggunakan sensor DHT-11, sensor ini telah terintegrasi dalam 1 modul sehingga hanya perlu diberi supply saja tanpa perlu rangkaian tambahan lagi. Untuk berkomunikasi dengan mikrokontroller, sensor DHT cukup dihubungkan dengan 1 pin mikrokontroller dan menggunakan komunikasi 1-wire.

Gambar 3.5 Rangkaian Sensor DHT

3.2.8 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).

(18)

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 3.7 Rangkaian Aplikasi Modul RTC DS1307 Yang Dihubungkan Ke Mikrokontroller ATMega 8535

(19)

3.3 Flowchart

Start

Inisiali Sistem dan Nilai awal Baca Sensor Axis Y Konparasi level Axis Y if V3 < V4

if V3 > V4 Gerakkan Panel

ke arah Utara

Gerakkan Panel

ke Arah Selatan Baca Tegangan

Panel

Stop Tampilkan Tegangan Panel

pada LCD RTC > 06:30

& RTC < 18:30 Tidak Ya Ya Tidak Ya Panel Diam Baca Sensor Axis X Komparasi Sensor Axis X if V1<V2

Gerakkan Panel ke arah Barat

if V1>V2 Gerakkan Panel

ke arah Timur

Tidak Ya Ya A A Tidak Ya Tidak

(20)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi implementasi perancangan sistem dari hasil analisis dan perancangan yang sudah dibuat, serta menguji sistem untuk menemukan kelebihan dan kekurangan pada sistem yang dibuat.

4.1Implementasi Sistem

4.1.1 Implementasi Hardware Pada Sistem

Untuk keperluan antarmuka suatu komponen elektronik degan mikrokontroler, perlu diketahui fungsi dari setiap kaki yang ada pada komponen tersebut.

Implementasi sistem perangkat keras ini digunakan papan PCB sebagai tempat peletakan komponen dan jalur rangkaian sistem,dalam membuat rangkaian PCB yang digunakan adalah software eagle. Adapun hasil implementasi rangkaian dan tata letak komponen pada papan PCB adalah pada gambar dibawah :

(21)

Setelah komponen-komponen yang diperlukan telah te rsedia dan layout board telah di transfer ke papan PCB, maka keseluruhan sistem yang akan dibangun dirangkai di papan PCB. Setelah system dirangkai diatas papan PCB, maka dilakukan pengujian komponen-komponen utama pada system dan pengujian keseluruhan system.

4.1.2 Implementasi Perangkat Lunak Untuk Sistem

Perangkat lunak yang dibuat ini akan menjalankan fungsi-fungsi perangkat keras yang telah dirangkai. Perangkat lunak ini dibuat dengan menggunakan bahasa C dan kompiler ISP Programmer yang khusus digunakan untuk mengkompile program-program dalam bahasa C yang dibuat untuk menjalankan mikrokontroler dari keluarga AVR. Perangkat lunak ini sendiri terdiri atas beberapa modul program yang lebih khusus dan spesifik untuk hardware atau komponen tertentu.

Gambar 4.2 Tampilan Awal Editor Dan Compiler CodeVision AVR

4.2Pengujian Rangkaian Mikrokontroller ATMega8535

Pengujian pada sistem dilakukan pengecekan operasional terhadap fungsi bagian-bagian sistem. Pengujian rangkaian Mikrokontroler dapat dilakukan dengan cara menghubungkan rangkaian sistem minimum dengan sumber tegangan 5 V. Dimana pin 10 Mikrokontroler dihubungkan dengan tegangan 5 volt dan pin 11 dihubungkan dengan ground. Seperti pada gambar 4.1

(22)

Gambar 4.3 Rangkaian Pengujian Mikrokontroler

Kemudian pin 12 dan pin 11 dihubungkan ke XTAL dan dua buah kapasitor. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller ATMega8535 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroller tersebut.

Sistem mikrokontroller merupakan sistem pengendali semua rangkaian yang ada pada sistem. Sistem minimum mikrokontroller agar berhubungan dengan sensor LDR untuk mendeteksi adanya perbedaan posisi intensitas cahaya matahari, menerima data dari sensor DHT11, serta mengendalikan motor stepper dan menampilkan tampilan LCD sebagai output, sSbuah program sederhana diisikan kedalam mikrokontroller.

Karena pemrograman menggunakan mode ISP (In System Programming) mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program downloader. Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu USBISP

(23)

Gambar 4.4 Informasi Signature Mikrokontroler

Apabila Chip Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu singkat, bisa dikatakan rangkaian mikrokontroler bekerja dengan baik dengan mode ISP-nya. Secara elektronis rangkaian system minimum sudah bekerja dengan baik, system minimum dari mikrokontroller dapat direspon / dikenali oleh programmer downloader dan tegangan input pada kaki vcc berkisar 5 Volt

4.3Pengujian LDR Pada Panel Surya

Pengujian ini untuk mengetahui unjuk kerja dari rangkaian LDR yang telah dibuat sesuai dengan perencanaan atau belum. Panel surya yang digunakan mempunyai dimensi panjang 35 cm dan lebar 50 cm, LDR dissusun/diletakkan pada bagian tengah panel surya dan jarak antara LDR adalah 10 cm serta sudut yang dibentuk LDR terhadap garis normal adalah nol seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.5. Peletakan sensor LDR ini pada panel surya bertujuan untuk dapat mendeteksi posisi matahari dengan intensitas terbesar.

(24)

Gambar 4.5 Posisi Penyusunan Sensor LDR Pada Panel Surya

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 empat 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 LDR dapat mendeteksi perbedaan sudut datangnya sumber cahaya Untuk menguji hal tersebut, solar tracker diletakkan dalam ruangan. Pengujian dilakukan dengan memakai senter yang cahayanya ditembakkan ke panel surya dengan sudut secara bergantian. Bila cahaya senter ditembakkan kearah salah satu LDR maka LDR yang menerima cahaya senter terbesar akan menampilkan nilai yang paling besar. Untuk mengetahui nilai hasil pembacaan dari LDR, sensor LDR dihubungkan dengan ADC Atmega dan ditampilkan pada LCD dengan rangkaian seperti dibawah ini.

Gambar 4.6 Rangkaian Pengujian LDR Dan Mikrokontroller

Panel Surya

LDR LDR

LDR

(25)

Rangkaian diatas kemudian diisikan program untuk membaca nilai LDR dan menampilkan nya di LCD Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.1.

No Arah Cahaya Senter

Nilai Pembacaan ADC LDR Oleh Mikrokontroller

LDR 1 LDR 2 LDR 3 LDR 4

1 Utara 1010 230 450 456

2 Utara 1020 220 451 457

3 Utara 1020 220 450 456

4 Selatan 310 1023 449 455

5 Selatan 310 1021 452 455

6 Selatan 309 1023 452 455

7 Barat 430 433 1023 256

8 Barat 433 434 1023 257

9 Barat 433 433 1023 256

10 Timur 433 433 250 1023

11 Timur 433 433 249 1021

12 Timur 433 43 249 1023

Tabel 4.1. Perbandingan Pembacaan LDR Oleh Mikrokontroller

Dari data tabel diatas, didapatkan kesimpulan bahwa perbedaan sudut penyinaran sumber cahaya,dalam hal ini senter, mempengaruhi pembacaan dari sensor LDR, nilai LDR yang tertera merupakan hasil pembacaan dari ADC AtMega.

4.4Pengujian Motor Stepper dan Driver

Motor stepper yang digunakan dalam penelitian ini dalan motor stepper unipolar dengan 4 jalur data dan satu jalur common. Stepper ini bekerja dengan baik pada arus 500 mA dan tegangan 12 V. Transistor BD139 digunakan sebagai perantara antara mikrokontroler dengan motor stepper. Motor sepper dapat digerakkan dengan cara memberikan pulsa-pulsa pada datanya sebagai berikut:

Gambar 4.7 Pulsa Yang Diberikan Untuk Menggerakkan Motor Stepper

D1 D2 D3 D4

1 0 0 0

0 1 0 0

0 0 1 0

0 0 0 1

D1 D2 D3 D4

(26)

Pulsa ini dapat mengerakkan motor stepper sebanyak 1 siklus (4 step). Dengan mengikuti keterangan diatas kita depat membuat program dari mikrokontroler untuk menggerakkan motor stepper:

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

PORTB = 0x10;delay_ms(25); PORTB = 0x20;delay_ms(25); PORTB = 0x40;delay_ms(25); PORTB = 0x80;delay_ms(25); }

Motor stepper yang digunakan dalam penelitian ini dalan motor stepper unipolar dengan 4 jalur data dan satu jalur common. Stepper ini bekerja dengan baik pada arus 500 mA dan tegangan 12 V. Transistor BD139 digunakan sebagai perantara antara mikrokontroler dengan motor stepper. Motor sepper dapat digerakkan dengan cara memberikan pulsa-pulsa pada datanya sebagai berikut:

Program ini akan menggerakkan stepper sebesar 90 derajat searah jarum jam. Dimana motor stepper dihubungkan melalui port-port mikrokontroller, dan program mikrokontroller diisikan dengan akumulator yang secara bertahap nilainya di geser kearah kiri.

Perintah “for (i=0;i<50;i++)“ digunakan untuk membatasi jumlah step pergeseran motor stepper. Dalam hal ini dibatasi sebanyak 50 kali. Artinya pada program ini motor stepper diputar sebanyak 50 step. Dalam satu step motor stepper ini dapat berputar sebesar 1,8 derajat. Dengan demikian pada program motor stepper berputar sebesar 50 x 1,8 = 90 derajat

(27)

Kecepatan putaran motor stepper pada program ditentukan oleh delay, semakin cepat delay maka perputarannya semakin cepat pula. Karena pada program delay yang dipakai adalah 0,025 detik, maka lamanya waktu yang dibutuhkan untuk memutar stepper sebesar 90 derajat adalah 50 x 0,025 detik = 1,25 detik.

Pada penelitian ini motor stepper 1 digunakan untuk memutar panel surya secara horizontal dan motor stepper 2 untuk memutar panel surya secara vertikal. motor stepper dihubungkan melalui gear kedua yang menempel pada panel surya. Perbandingan keliling gear motor stepper dan gear kedua dibuat 1 : 3, kedua tepi gir ini dibuat bersinggungan, maka perbandingan perputaran sudut untuk motor stepper dengan gear kedua adalah 3 : 1. Artinya untuk 3 derajaT perputaran stepper mampu memutar 1 derajat gear kedua.

4.5Pengujian Rangkaian RTC DS-1307

Pengujian rangkaian RTC DS-1307 dilakukan dengan memberi perintah pengambilan data dari RTC DS-1307 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

(28)

{

rtc_get_time(&h,&m,&s); ` lcd_gotoxy(0,0);

sprintf(buf,"Waktu :%02u:%02u:%02u",h,m,s); lcd_puts(buf);

} }

Program diatas akan menampilkan waktu yang telah diset pada awal yaitu pukul 12:30:00.

4.6Pengujian rangkaian Sensor DHT11

Pada penelitian ini, sensor DHT11 digunakan untuk mengukur Suhu dan kelembapan pada panel surya. Sensor DHT11 menggunakan protokol 1-wire, cukup menggunakan 1 kabel untuk pertukaran data dengan mikrokontroller. Proses pertukaran data antara modul mikrokontroler dengan sensor DHT11 dilakukan secara serial half-duplex menggunakan satu jalur data. Data Suhu dan kelembaban dari DHT11 akan diproses terlebih dahulu oleh modul mikrokontroler kemudian ditampilkan kepada pengguna dalam bentuk celcius (suhu) dan persentase (kelembaban). Pengujian sensor DHT11 dengan cara menghubungkan sensor dengan mikrokontroller AtMega dan LCD sebagai penampil output. Kemudian mikrokontroller diisikan program untuk menampilkan hasil proses pengukuran sensor di LCD.

No Suhu (oC) Pembacaan Sensor

(oC)

Error (%) Kelembaban (%) Pembacaan Sensor (%) Error (%)

1 26 27 3,8 46 47 2,2

2 30 31 3,3 50 51 2,0

3 35 34,6 1,1 53 52 1,9

4 40 40,4 1,0 55 55 0,0

5 50 51 2,0 60 60 0,0

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Sensor DHT11

Dari hasil pengujian dapat disimpulkan bahwa pengukuran dari sensor DHT11 tidak terlalu jauh dari nilai aktual/sebenarnya dengan rata persentase error sekitar 1-3 %.

(29)

4.7Data Hasil Pengamatan

Pengujian dilakukan dengan mengukur panel surya mulai dari pagi pukul 08.00 WIB hingga sore pukul 18.00 WIB dengan interval waktu 1 jam selama 5 hari dimulai dari tanggal 17-21 Januari 2017. Perlakuan panel surya yaitu tanpa pengarah (diam) dan dengan pengarah. Analisis data yang diukur oleh panel surya diam dan dengan pengarah yaitu arus listrik, tegangan listrik dengan beban 22 Ω, daya listrik serta Suhu dan kelembaban.

4.7.1 Data Hasil Pengamatan Daya Panel Surya Statis (Tanpa Pengarah) dan Dinamis (Pengarah)

. Grafik hubungan Daya terhadap waktu pada hari pertama ditunjukkan pada Grafik 4.1 sebagai berikut :

Grafik 4.1 Grafik Hubungan Daya Terhadap Waktu Pada Hari Pertama Grafik 4.1 diatas menunjukkan bahwa besar Daya optimum yang dihasilkan oleh panel surya diam dengan beban 22 Ω pada hari pertama yaitu pada pukul 13.00 WIB Sebesar 16,5 W untuk panel statis dan 16,7 W untuk Panel Dinamis.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00

)

Waktu (WIB)

Statis

DInamis 16,7

(30)

Sistem Penjejak Dual Axis ini bekerja optimal pada saat Pagi dan Sore hari. Sedangkan Pada siang hari Arus yang dihasilkan Pada Solar Tracker Statis dan Dinamis tidaklah jauh berbeda (cenderung sama) dikarenakan posisi Matarahi Tegak lurus pada siang hari.

. Grafik hubungan Daya terhadap waktu pada hari kedua ditunjukkan pada Grafik 4.2 sebagai berikut :

Grafik 4.2 Hubungan Daya Terhadap Waktu Pada Hari Kedua

Grafik 4.2 diatas menunjukkan bahwa besar Daya optimum yang dihasilkan oleh panel surya diam dengan beban 22 Ω pada hari Kedua yaitu Sebesar 19,46 W untuk panel statis dan Dinamis. Sistem Penjejak Dual Axis ini bekerja optimal pada saat Pagi dan Sore hari. Sedangkan Pada siang hari Arus yang dihasilkan Pada Solar Tracker Statis dan Dinamis tidaklah jauh berbeda (cenderung sama) dikarenakan posisi Matarahi Tegak lurus pada siang hari.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00

(

)

Waktu (WIB)

Statis

Dinamis 19,46

(31)

. Grafik hubungan Daya terhadap waktu pada hari ketiga ditunjukkan pada Grafik 4.3 sebagai berikut :

Grafik 4.3 Hubungan Daya Terhadap Waktu Pada Hari Ketiga

Grafik 4.3 diatas menunjukkan bahwa besar Daya optimum yang dihasilkan oleh panel surya diam dengan beban 22 Ω pada hari Ketga yaitu Sebesar 19,46 W untuk panel statis dan Dinamis. Sistem Penjejak Dual Axis ini bekerja optimal pada saat Pagi dan Sore hari. Sedangkan Pada siang hari Arus yang dihasilkan Pada Solar Tracker Statis dan Dinamis tidaklah jauh berbeda (cenderung sama) dikarenakan posisi Matarahi Tegak lurus pada siang hari.

Grafik hubungan Daya terhadap waktu pada hari keempat ditunjukkan pada Grafik 4.4 sebagai berikut

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00

(

)

Waktu (WIB)

Statis

Dinamis 20,66

(32)

Grafik 4.4 Hubungan Daya Terhadap Waktu Pada Hari Keempat

Grafik hubungan Daya terhadap waktu pada hari keempat ditunjukkan pada Grafik 4.5 sebagai berikut

Grafik 4.5 Hubungan Daya Terhadap Waktu Pada Hari Kelima 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00

D a y a ( W ) Waktu (WIB) Series1 Series2 17,44 17,91 0 2 4 6 8 10 12 14 16

08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00

D a y a W a tt Waktu (WIB) Statis Dinamis 15,11 14,5

(33)

4.7.2 Data Hasil Pengamatan Pengaruh Intensitas Cahaya dan Daya terhadap Waktu

Grafik hubungan Intensitas Cahaya dan Daya terhadap waktu pada hari pertama ditunjukkan pada Grafik 4.6 sebagai berikut :

Grafik 4.6 Hubungan Intensitas Cahaya dan Daya Terhadap Waktu Pada Hari Pertama

Grafik hubungan Intensitas Cahaya dan Daya terhadap waktu pada hari pertama ditunjukkan pada Grafik 4.7 sebagai berikut :

Grafik 4.7 Hubungan Intensitas Cahaya dan Daya Terhadap Waktu Pada Hari Kedua

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00

Daya (mW)

Intensitas(Lux)

16700 mW

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00

Daya (mW)

Intensitas (Lux)

26260 Lux

(34)

Grafik hubungan Intensitas Cahaya dan Daya terhadap waktu pada hari pertama ditunjukkan pada Grafik 4.8 sebagai berikut :

Grafik 4.8 Hubungan Intensitas Cahaya dan Daya Terhadap Waktu Pada Hari Ketiga

Grafik hubungan Intensitas Cahaya dan Daya terhadap waktu pada hari pertama ditunjukkan pada Grafik 4.9 sebagai berikut :

Grafik 4.9 Hubungan Intensitas Cahaya dan Daya Terhadap Waktu Pada Hari Keempat

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00

Daya (mW)

Intensitas (Lux)

28140 Lux

20760 mW

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00

Daya (mW)

Intensitas (Lux)

24860 Lux

(35)

Grafik hubungan Intensitas Cahaya dan Daya terhadap waktu pada hari pertama ditunjukkan pada Grafik 4.10 sebagai berikut :

Grafik 4.10 Hubungan Intensitas Cahaya dan Daya Terhadap Waktu Pada Hari Kelima

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

08.00 09.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00 18.00 Daya (mW)

Intensitas (Lux)

23970 Lux

(36)

4.8Perbandingan Data Hasil Pengamatan

Dapat diperoleh besarnya daya optimum yang dihasilkan dari penyerapan cahaya matahari oleh panel surya dimana hasil pengukuran dari panel surya yang diam (tanpa pengarah) dengan panel surya yang bergerak (pengarah) yang diperoleh dari hasil perhitungan rata-rata yang ditunjukkan pada Tabel 4.3 dibawah ini :

Panel Sel Surya

I (A) Vout (Beban 22 Ω) P (Watt) T(oC) RH (%)

Diam 0,65 14,35 10,11 29,75 41,55

bergerak 0,72 15,86 11,97

31,14 41,00 Tabel 4.3 Perbandingan Hasil Pengujian I, V, P, Suhu dan

Kelembaban-Vs-Waktu Yang Terukur Oleh Kedua Panel Sel Surya

Tabel 4.3 menunjukkan besar daya listrik terukur yang dihasilkan panel sel surya yang bergerak lebih besar daripada yang diam ini dikarenakan panel sel surya yang bergerak lebih optimum menyerap cahaya matahari sebab panel surya bergerak mengikuti arah posisi pancaran cahaya matahari.

Sehingga Pertambahan Energi yang diperoleh dari panel surya yaitu dirumuskan sebagai berikut :

� = _� − _�

= ( � � − � � _� )− ( � � � � _� )

= 119,7 � 11 � − 111,21 � 11 �

= 131,67−101,53 = 30,14

(37)

BAB 5

KESIMPULAN

5.1Kesimpulan

1. Telah dirancang sebuah alat penjejak matahari (solar tracker) dual axis dengan menggunakan sensor LDR dengan mengikuti arah gerak posisi matahari. Hasil pengukuran diperoleh bahwa daya listrik rata-rata yang dihasilkan oleh panel surya bergerak (pengarah) yaitu sebesar 10,92 Watt. 2. Pada penelitian diperoleh bahwa panel surya bergerak menghasilkan arus

listrik rata-rata sebesar 0,72 A dan tegangan rata-rata sebesar 15,86 V. Sedangkan panel surya diam (tanpa pengarah) hanya menghasilkan arus rata-rata 0,65 A dan tegangan rata-rata-rata-rata 14,35 V. Sehingga panel surya bergerak lebih efektif dibandingkan dengan panel surya diam dengan nilai efisiensi energi yang dihasilkan yaitu 5,89%

3. Dalam penelitian diperoleh bahwa suhu dan kelembaban sangat berpengaruh pada besarnya daya yang dihasilkan. Dimana Suhu berbanding lurus dengan daya listrik yang dihasilkan dan berbanding terbalik dengan kelembaban. Selain itu, suhu dan kelembaban dipengaruhi oleh besar intensitas cahaya matahari yang diserap oleh panel surya. Hasil yang diperoleh yaitu suhu dan kelembaban optimum untuk panel surya diam (tanpa pengarah) yaitu Suhu rata-rata 29,75oC dan kelembaban 41,55%. Sedangkan panel surya bergerak rata-rata 31,14o C dan kelembaban 41%

5.2 Saran

1. Sebaiknya Motor Steper diganti dengan Motor Nema 16 atau 17 agar pergerakan Panel Surya lebih stabil.

2. Sebaiknya sumbu ditambah menjadi 3 Sumbu, agar penyerapan panel surya semakin optimal.

(38)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1Panel Surya

Energi merupakan salah satu masalah utama yang dihadapi oleh hampir seluruh negara di dunia. Hal ini mengingat energi merupakan salah satu faktor utama bagi terjadinya pertumbuhan ekonomi suatu negara. Permasalahan energi menjadi semakin kompleks ketika kebutuhan yang meningkat akan energi dari seluruh negara di dunia untuk menopang pertumbuhan ekonominya justru membuat persediaan cadangan energi konvensional menjadi semakin sedikit.

Saat ini total kebutuhan energi di seluruh dunia mencapai 10 Terra Watt (setara dengan 3 x 1020 Joule/ tahun). Kebutuhan yang meningkat terhadap energi juga pada kenyataanya bertabrakan dengan kebutuhan umat manusia untuk menciptakan lingkungan yang bersih dan bebas dari polusi. Berbagai masalah ini menuntut perlunya dikembangkan sumber energi alternatif yang dapat menjawab tantangan di atas tersebut.

Solar cell merupakan sebuah hamparan semi konduktor yang dapat menyerap photon dari sinar matahari dan mengubahnya menjadi listrik. Sel surya tersebut dari potongan silikon yang sangat kecil dengan dilapisi bahan kimia khusus untuk membentuk dasar dari sel surya. Sel surya pada umumnya memiliki ketebalan minimum 0,3 mm yang terbuat dari irisan bahan semikonduktor dengan kutub positif dan negatif. Pada sel surya terdapat sambungan (function) antara dua lapisan tipis yang terbuat dari bahan semikonduktor yang masing - masing yang diketahui sebagai semikonduktor jenis “P” (positif) dan semikonduktor jenis “N” (Negatif). Silikon jenis P merupakan lapisan permukaan yang dibuat sangat tipis supaya cahaya matahari dapat menembus langsung mencapai junction. Bagian P ini diberi lapisan nikel yang berbentuk cincin, sebagai terminal keluaran positif . Dibawah bagian P terdapat bagian jenis N yang dilapisi dengan nikel juga sebagai terminal keluaran negatif.(digilib.its.ac.id/public/ITS-Master-13287Chapter1I.pdf)

(39)

Solar cell merupakan pembangkit listrik yang mampu mengkonversi sinar matahari menjadi arus listrik. Energi matahari sesungguhnya merupakan sumber energi yang paling menjanjikan mengingat sifatnya yang berkelanjutan (sustainable) serta jumlahnya yang sangat besar. Matahari merupakan sumber energi yang diharapkan dapat mengatasi permasalahan kebutuhan energi masa depan setelah berbagai sumber energi konvensional berkurang jumlahnya serta tidak ramah terhadap lingkungan.

Pada solar cell dibutuhkan material yang dapat menangkap matahari, dan energi tersebut digunakan untuk memberikan energi keelektron agar dapat berpindah melewati band gapnya ke pita konduksi, dan kemudian dapat berpindah ke rangkaian luar. Melaui proses tersebutlah arus listrik dapat mengalir dari solar cell. Umumnya devais dari solar cell ini menggunakan prinsip PN junction.

Energi yang dikeluarkan oleh sinar matahari sebenarnya hanya diterima oleh permukaan bumi sebesar 69% dari total energi yang dipancarkan matahari. Suplai energi surya dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 0,5 miliar energi matahari atau kira-kira 1,3 x 1017 Watt (Karmon Sigalingging, 1994).

Melihat energi yang dikeluarkan dari pancaran matahari yang begitu besar, pemanfaatan energi matahari menjadi salah satu daya tarik tersendiri untuk dilakukan. Salah satu pemanfaatan energi matahari adalah penggunaan sel surya yang berfungsi mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Dalam proses konversi energi pada sel surya dipengaruhi banyak faktor yang dapat mengurangi optimalisasi pada proses konversi energi. Diantaranya adalah faktor orientasi terhadap matahari yang selalu berubah-ubah dapat mengurangi optimalisasi sel surya dalam proses konversi energi matahari menjadi energi listrik. Sel surya akan menghasilkan daya maksimal ketika posisinya saling tegak lurus dengan cahaya matahari.(Karmon Sigalingging, 1994).

Faktor dari pengoperasian sel surya agar didapatkan nilai yang maksimum sangat tergantung pada beberapa hal, antara lain.

a. Suhu sel surya

Sebuah sel surya dapat beroperasi secara maksimum jika Suhu sel tetap normal (pada 25º C), kenaikan Suhu lebih tinggi dari Suhu normal pada Sel Surya

(40)

akan melemahkan tegangan (Voc). Gambar 2.1 menunjukkan setiap kenaikan Suhu sel surya 10 º Celsius (dari 25º) akan berkurang sekitar 0,4 % pada total tenaga yang dihasilkan atau akan melemah dua kali (2x) lipat untuk kenaikan Suhu sel per 10º C.

Gambar 2.1. Karakteristik Suhu sel surya terhadap tegangan keluaran (Eduardo Lorenzo, 1994)

b. Radiasi matahari

Radiasi matahari di bumi dan berbagai lokasi bervariasi dan sangat tergantung keadaan spektrum matahari ke bumi. Pengaruh intensitas matahari memiliki pengaruh yang besar terhadap arus (I) sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 2.2

Gambar 2.2 Pengaruh intensitas matahari pada nilai arus dan tegangan(Eduardo Lorenzo, 1994)

c. Kecepatan angin bertiup

Kecepatan tiupan angin disekitar lokasi sel surya dapat membantu mendinginkan permukaan Suhu kaca-kaca sel surya.

(41)

d. Keadaan atmosfir bumi

Keadaan atmosfir bumi seperti berawan, mendung, jenis partikel debu udara, asap, uap air udara (Rh), kabut dan polusi sangat menentukan hasil maksimum arus listrik dari sel surya.

e. Orientasi sel surya

Orientasi dari rangkaian sel surya ke arah matahari secara optimum adalah penting agar sel surya dapat menghasilkan energi maksimum. Selain arah orientasi, sudut orientasi dari sel surya juga sangat mempengaruhi hasil energi maksimum. Sebagai contoh, untuk lokasi yang terletak di belahan utara latitude, maka panel atau deretan sel surya sebaiknya diorientasikan ke Selatan, orientasi ke timur-barat walaupun juga dapat menghasilkan sejumlah energi dari panel-panel sel surya, tetapi tidak akan mendapatkan energi matahari optimum.

f. Posisi letak sel surya terhadap matahari (tilt angle)

Sel surya pada Equator (latitude 0o) yang diletakkan mendatar (tilt angle = 0) akan menghasilkan energi maksimum, sedangkan untuk lokasi dengan latitude

berbeda harus dicarikan “tilt angle” yang berbeda. Dengan mempertahankan sinar

matahari jatuh ke sebuah permukaan sel surya secara tegak lurus akan menghasilkan energi maksimum ± 1000 W/m2 atau 1 kW/m2. Kalau tidak dapat mempertahankan ketegaklurusan antara sinar matahari dengan sel surya, maka energi yang didapatkan akan tidak maksimal.

2.2 Sensor LDR (Light Dependent Resistor)

Sensor adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi dan mengetahui magnitude tertentu. Sensor merupakan jenis transduser yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis,panas,sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor memegang peranan penting dalam mengendalikan proses pabrikasi modern. (Petruzella, 2001 : 157) .

Sensor yang sering digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik salah satunya adalah sensor cahaya (LDR). Sensor cahaya adalah alat yang digunakan dalam bidang elektronika yang berfungsi untuk mengubah

(42)

besaran cahaya menjadi besaran listrik. Sensor cahaya LDR (Light Dependent Resistor) merupakan suatu jenis resistor yang peka terhadap cahaya. Nilai resistansi LDR akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang diterima. Jika LDR tidak terkena cahaya maka nilai tahanan akan

menjadi besar (sekitar 10MΩ) dan jika terkena cahaya nilai tahanan akan

menjadi kecil (sekitar 1kΩ). (Novianty,Lubis,& Tony, 2012 : 1).

Cara kerja dari sensor ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron, umumnya satu foton dapat membangkitkan satu elektron. Sensor ini mempunyai kegunaan yang sangat luas salah satu yaitu sebagai pendeteksi cahaya pada tirai otomatis. Beberapa komponen yang biasanya digunakan dalam rangkaian sensor cahaya adalah LDR (Light Dependent Resistor), Photodiode, dan Photo Transistor.

Gambar 2.3 Sensor cahaya (LDR)

(sumber : http://komponenelektronika.biz/sensor-cahaya.html)

Salah satu komponen yang menggunakan sensor adalah LDR (Light Dependent Resistor), adalah suatu komponen elektronika yang memiliki hambatan yang dapat berubah sesuai perubahan intensitas cahaya, resistensi dari LDR akan menurun jika ada penambahan intensitas cahaya yangmengenainya. Pada dasarnya komponen ini merupakan suatu resistor yang memiliki nilai hambatan bergantung pada jumlah cahaya yang jatuh pada permukaan sensor tersebut. LDR dapat dibuat dari semikonduktor beresistensi tinggi yang tidak dilindungi dari cahaya. Jika cahaya yang mengenainya memiliki frekuensi yang cukup tinggi, foton yang diserap oleh semikonduktor akan menyebabkan elektron memiliki energi yang cukup untuk meloncat ke pita konduksi. Elektron bebas yangdihasilkan dan pasangan lubangnya akan mengalirkan listrik, sehingga menurunkan resistansinya.

(43)

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

2.3 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah mikrokomputer chip-tunggal yang dirancang secara spesifik untuk aplikasi-aplikasi kontrol dan bukan untuk aplikasi-aplikasi serbaguna. Aplikasi-aplikasi yang tipikal meliputi kontrol perangkat perangkat-perangkat peripheral seperti motor, penggerak, printer, dan komponen-komponen subsistem minor.(Tooley, 2003)

Mikrokontroller sesuai dengan namanya adalah suatu alat atau komponen pengontrol atau pengendali yang berukuran mikro atau kecil. Bila dibandingkan dengan mikroprosesor, mikrokontroller jauh lebih unggul kerena terdapat berbagai alasan diantaranya :

1. Tersedianya Input/Outout

I/O dalam mikrokontroller sudah tersedia, sementara pada mikroprosesor dibutuhkan IC tambahan untuk menangani I/O tersebut, IC yang dimaksud adalah PPI 8255.

2. 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 diatas mikroprosesor tetap digunakan sebagai dasar dalam mempelajari mikrokontroller. Inti kerja dari keduanya adalah sama,

(44)

yakni sebagai pegendali suatu sistem. Dengan menggunakan mikrokontroller maka:

1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas.

2. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.

3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelesuri karena sistemnya yang kompak. Namun tidak sepenuhnya mikrokontroller bisa komponne IC TTl dan CMOS yang sering kali masih diperlukan untuk aplikasi kecepatan tinggi atau sekedar menambah jumlah saluran input dan output (I/O) dengan kata lain, mikrokontroller adalah versi mini atau mikro dari sebuah komputer karena mikrokontroller sudah mengandung beberapa bagian yang langsung dimanfaatkan, misalnya port paralel, port serial, komparator, konversi digital ke analog (DAC), konversi analog ke digital (ADC), dan sebagainya hanya menggunakan Sistem Minimum yang tidak rumit.

Mikrokontroller adalah otak dari suatu sistem elektronika seperti halnya mikroprosesor sebagai otak komputer. Namun mikrokontroller memiliki nilai tambah karena didalamnya sudah terdapat memori dan sistem input/output dalam suatu kemasan IC. Mikrokontroller AVR (Alf and Vegard’s RISC processor) standart memiliki arsitektur 8-bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar instriksi dieksekusi dalam satu siklus clock. Berbeda dengan instruksi MCS-51 yang membutuhkan 12 siklus clock karena memiliki arsitektur CISC (seperti komputer).

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 dikatakan hampir sama. Oleh karena itu, dipergunakan salah satu AVR produk Atmel, yaitu ATMega8535. Selain mudah didapatkan dan lebih murah ATMega 8535 juga memiliki fasilitas yang lebih lengkap. Untuk tipe AVR ada 3 jenis yaitu ATTiny, AVR klasik, dan ATMega. Perbedaannya hanya pada fasilitas dan I/O yang tersedia serta fasilitas lainnya seperti ADC, EEPROM, dan lain sebagainya. Salah satu contohnya adalah ATMega8535. Memiliki teknologi RISC dengan kecepatan

(45)

maksimal 16 MHz membuat ATMega 8535 lebih cepat bila dibandingkan dengan varian MCS51. Dengan fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan ATMega 8535 sebagai mikrokontroller yang powerfull. Adapun diagram blok ATMega 8535 adalah sebagai berikut:

Gambar 2.4 Diagram Blok ATMega 8535 (Lingga,2006)

Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa ATMega 8535 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.

(46)

9. Port antarmuka SPI.

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

12. Port USART untuk komunikasi serial

Kapabilitas detail dari ATMega 8535 adalah sebagai berikut:

1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.

2. Kapasitas memori flash 8 Kb, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte. 3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. 5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.

2.3.1 Konfigurasi PIN ATMega 8535

Mikrokontroller ATMega 8535 mempunyai pin sebanyak 40 buah, dimana 32 pin diantaranya untuk keperluan port I/O yang dapat menjadi pin input/output sesuai konfigurasi. Pada 32 tersebut terbagi atas 4 bagian (port), yang masing-masing terdiri dari 8 pin. Pin lainya digunakan untuk keperluan rangkaian osilator, supplay tegangan, reset, serta tegangan reverensi untuk ADC. Konfigurasi pin ATMega 8535 digambarkan sebagai berikut:

(47)

Dari gambar diatas dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega 8535 adalah sebagai berikut :

 VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan 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 eksternal dan komunikasi serial.

 RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

 XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.

 AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

 AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC. 2.3.2 Peta Memori ATMega 8535

ATMega memiliki dua jenis memori yaitu Data Memory dan Program Memory ditambah satu fitur tambahan yaitu EEPROM Memory untuk menyimpan data.

2.3.3 Program Memory

ATMega 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 menyampaikan program Boot Loader, yaitu program yang harus dijalankan pada saat AVR reset atau pertama kali diaktifkan.

Application Flash Section digunakan untuk menyampaikan program aplikasi yang dibuat user. AVR tidak dapat menjalankan program aplikasi ini sebelum menjalankan program Boot Loader. Berdasarkan memori Boot Flash Section dapat deprogram dari 128 word sampai 1024 word tergantung setting pada

(48)

konfigurasi bit di register BOOTSZ. Jika Boot Loader diproteksi, maka program pada Application Flash Section juga sudah aman.

Gambar 2.6 Peta Memori Program

2.3.4 EEPROM Data Memori

ATMega 8535 memiliki EEPROM 8 bit sebesar 512 byte untuk menyimpan data. Lokasinya terpisah dengan sistem address register, data register dan control register yang dibuat khusus untuk EEPROM. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF.

EEPROM

$000

$01FF

Gambar 2.7 EEPROM Data Memori 2.4 Motor Steper

Motor stepper adalah suatu alat penggerak yang memanfaatkan gaya tarik magnet. Rotornya berhenti pada posisi kutub yang dieksitasi oleh arus yang mengalir pada lilitan. Rotor pada motor biasanya berputar secara kontinyu jika motor dieksitasi, tetapi rotor pada motor stepper berubahdari posisi diam dengan

(49)

mengubah eksitasi kutub. Arus yang mengalir pada setiap lilitan hanya sesaat sehingga bentuk arusnya berupa pulsa. Rotor berputar karena pulsa yang bergantian. Kecepatan putaran rotor ditentukan oleh kecepatan perpindahan pulsa dan sudut putaran sebanding dengan banyaknya pulsa yang diberikan. Apabila satu pulsa input menghasilkan perputaran sejauh 1,8 derajat, sehingga 20 pulsa akan menghasilkan perputaran penuh sebesar 36 derajat dan untuk mendapatkan satu putaran penuh 360 derajat dibutuhkan 200 pulsa.

Rotor yang digunakan terbuat dari baja lunak dan memiliki sejumlah gigi yang jumlahnya kurang dari jumlah kutub pada stator. Stator memiliki beberapa pasang kutub dimana setiap pasang kutub diaktifkan melalui prinsip elektromagnetik oleh arus yang mengalir melalui kumparan yang dililitkan pada masing - masing kutub. Pada saat sepasang kutub dalam keadaan aktif sehingga akan timbul medan magnet yang kemudian menarik pasangan gigi rotor terdekat, sehingga gigi akan bergerak ke posisi segaris dengan kutub. Untuk menggerakkan sebuah motor stepper setiap pasang kumparan stator harus disambungkan dengan aliran listrik dan diputuskan secara bergantian dalam urutan yang benar. Dengan demikian, input ke motor berupa deretan pulsa yang menghasilkan output ke setiap pasang kumparan stator.

Sistem penggerak yang biasa digunakan terdiri dari dua blok utama yaitu pengatur urutan logika dimana menerima pulsa - pulsa input dan menghasilkan pulsa - pulsa output dalam urutan sebagai mana yang dibutuhkan untuk mengontrol penggerak agar menghasilkan pulsa output dengan amplitudo yang sesuai.

Motor langkah (stepper) banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, dipergunakan apabila dikehendaki jumlah putaran yang tepat atau diperlukan sebagian dari putaran motor. Aplikasi penggunaan motor langkah dapat juga dijumpai dalam bidang industri atau untuk jenis motor langkah kecil dapat di gunakan dalam perancangan suatu alat mekatronik atau robot. Pada gambar 2.1 berikut ditunjukkan dasar susunan sebuah motor langkah (stepper).

(50)

III

Gambar 2.8 Diagram motor langkah (stepper)

Magnet permanen berputar kearah medan magnet yang aktif. Apabila kumparan stator dialiri arus sedemikian rupa, sehingga akan timbul medan magnet dan rotor akan berputar mengikuti medan magnet tersebut. Setiap pengalihan arus ke kumparanberikutnya menyebabkan medan magnet berputar menurut suatu sudut tertentu, biasanya informasi besar sudut putar tertulis pada badan motor langkah yang bersangkutan. Jumlah keseluruhan pengalihan menentukan sudut perputaran motor. Jika pengalihan arus ditentukan, sehingga rotor akan berhenti pada posisi terakhir. Jika kecepatan pengalihan tidak terlalu tinggi, sehingga slip akan dapat dihindari. Memerlukan umpan balik (feedback) pada pengendalian motor langkah.

Motor langkah yang akan di gunakan memiliki 4 fasa (pole atau kutub), pengiriman pulsa dari mikrokontroler ke rangkaian motor langkah dilakukan secara bergantian, masing-masing 3 data (sesuai dengan jumlah fasa-nya), sebagian di tunjukkan pada gambar 2.2 berikut.

Gambar 2.9 Pemberian data/pulsa pada motor stepper

Pada saat yang sama, untuk tiap motor langkah, tidak boleh ada 2 (dua) masukan atau lebih yang mengandung pulsa sama dengan 1 (high), atau dengan

(51)

Pengatur Urutan Logika

Motor Penggerak

Kumparan Kumparan

kata lain, pada suatu saat hanya sebuah masukan yang bernilai 1 (satu) sedangkan lainnya bernilai 0 (nol).

Sistem penggerak yang biasa digunakan terdiri dari dua blok utama yaitu pengaturan urutan logika dan sebuah penggerak ditunjukkan pada gambar 2.3.

Gambar 2.10 Sistem Penggerak Motor stepper

Pengatur urutan logika menerima pulsa – pulsa input dan menghasilkan pulsa output dalam urutan sebagaimana yang dibutuhkan untuk mengontrol penggerak agar menghasilkan pulsa output dengan amplitude yang sesuai.

2.5 Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.

Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.

Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil (stabilisator) dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori dan fungsi rangkaian-rangkaian lainnya.

(52)

2.6 Modul LCD (Liquid Crystal Display)

M1632 merupakan modul LCDmatrix dengan konfigurasi 16 karakter dengan 2 baris dengan setiap karakernya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5 kolom pixel (1 baris pixel terakhir adalah kursor). HDD44780 ini sudah tersedia dalam modul M1632 yang dikeluarkan oleh Hitachi, Hyundai dan modul-mosul M1632 lainnya. HDD44780 sebetulnta merupakan mikrokontroller yang dirancang khusus untuk mengendalikan LCD da mempunyaii kemampuan untuk mengatur proses scanning pada layar LCD yang terbentuk oleh 16 COM dan 40 SEG sehingga mikrokontroller/perangkat yang mengakses modul LCD ini tidak erlu lagi mengatur proses scanningpada layar LCD. Kikrokontroller atau perangkat tersebut hanya mengirimkan data-data yang merupakan karakter yang akan ditampilkan pada layar LCD atau perintah yang mengatur proses tampilan pada LCD saja.

2.6.1 Kaki-Kaki Modul LCD

Untuk keperluan antarmuka suatu komponen elektronuk degan mikrokontroler, perlu diketahui fungsi dari setiap kaki yang ada pada komponen tersebut.

a. Kaki 1 (GND)

Kaki ini berhubungan dengan tegangan +5 Volt yang merupakan tegangan untuk sumber daya HD44780 (khusu untuk modul M1632 keluaran hitachi, kaki ini adalah VCC).

b. Kaki 2 (VCC)

Kaki ini berhhubungan dengan tegangan 0 volt (ground) dan modul LCD (khusus untuk modul M1632 keluaran hitachi, kaki ini adalah GND)

c. Kaki 3 (VEE)

Tegangan pengatur kontras LCD, kaki ini terhubung pada V5. Kontras mencapai nilai maksimum pada saat kondisi kaki ini pada tegangan 0 volt. d. Kaki 4 (RS)

Register select, kaki pemilih register yang akan diakses, untuk akses ke register data, logika dari kaki ini adalah 1 dan untuk akses ke register perintah, logika dari kaki ini adalah 0.

(53)

e. Kaki 5 (R/W)

Logika 1 pada kaki ini menunjukkan bahwa modul LCD sedang pada mode pembacaan dan logika 0 menunjukkan bahwa ,odul LCD sedang pada mode penulisan. Untuk aplikasi yang tidak memerlukan pembacaan data pada modul LCD, kaki ini dapat dihubungkan langsung ke ground.

f. Kaki 6 (F)

Enable Clock LCD, kaki ini mengaktifkan clock LCD. Logika 1 pada kaki ini diberikan pada saat penulisan atau pembacaan data.

g. kaki 7-14 (D0-D7)

Data bus, kedelapan kaki modul LCD ini adalah bagian dimana aliran data sebanyak 4-bit atau 8 -bit mengalir saat proses penulisan maupun pembacaan data.

h. Kaki 15 (Anoda)

Berfungsi untuk tegangan positif dari backlight modul LCD sekitar 4,5 volt (hanya terdapat untuk M1632 yang memiliki backlight).

i. Kaki 16 (Katoda)

Tegangan negatif backlight modul LCD sebesar 0 volt (hanya untuk M1632 yang memiliki backlight).

2.6.2 Struktur Memory LCD

Modul LCD M1632 memiliki beberapa jenis memory yang digunakan untuk menyimpan atau memproses data-data yang akan ditampilkan pada layar LCD. Setiap jenis memori mempunyai fungsi-fungsi tersendiri salah satunya yaitu DDRAMmerupakan memori tempat karakter yang ditampilkan.

2.7 DHT11(Suhu And Humidity Sensor)

Sensor Suhu dan kelembaban yang dilakukan pada penelitian ini adalah DHT11 Temperature and humidity sensor.DHT11merupakan sensor digital untuk mengukur Suhu dan kelembaban udara di sekitarnya. Sensor ini memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik dengan fitur kalibrasi yang sangat akurat. Walaupun ukurannya kecil, sensor ini mampu mentransmisikan sinyal hingga 20 meter.

(54)

Gambar 2.11 Sensor DHT11 (Temperature And Humidity Sensor)

Sensor ini membutuhkan suplai voltase +5 volt. Pengukuran Suhu oleh alat ini berkisar antara 0 – 50 oC, dengan eror ±2 oC. Sedangkan pada pengukuran kelembaban berkisar antara 20 – 90 %RH, dengan eror ±5 %RH. Dimana data luaran yang didapatkan merupakan data digital.

(55)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Peningkatan populasi dan pertumbuhan ekonomi memicu bertambahnya permintaan terhadap energi dunia. Dengan persediaan energi saat ini berarti terjadi penambahan pemakaian persediaan energi fosil dan meningkatnya emisi dari gas yang dapat membahayakan lingkungan. Jika hal ini terjadi terus menerus maka lingkungan dan masa depan kita tidak mempunyai cara untuk mengisi ulang lagi sumber minyak tersebut. Dengan demikian perlu menemukan alternatif lain guna mendukung atau mempertahankan kebutuhan saat ini dan gaya hidup yang menggunakan energi yang dapat diperbaharui. Ada beberapa sumber yang dapat diperbaharui yang tersedia dimana dapat digunakan dalam skala besar untuk menghasilkan listrik di daerah terpencil dimana jaringan listrik tidak tersedia. Yang termasuk dalam tipe ini antara lain energi matahari, angin, air, panas bumi, dan lain-lain. Dalam penggunaan energi matahari dibutuhkan suatu alat konversi yaitu sel-sel surya yang mengubah intensitas matahari menjadi aliran arus listrik.

Sel surya merupakan alat untuk mengubah sinar matahari langsung menjadi listrik dimana digunakan untuk lampu lalu lintas, telephone, lampu jalan, rumah, mobil listrik tenaga surya, dan lain-lain. Akan tetapi permasalahan sekarang ini yaitu sel surya yang terpasang kebanyakan masih bersifat statis. Hal ini menyebabkan penyerapan energi matahari tidak optimal. Oleh karena itu, perlu dibuat suatu sistem yang dapat membuat sel surya selalu mengikuti arah pergerakan matahari.

Beberapa penelitian sebelumnya telah membuat suatu sistem optimalisasi pemanfaatan energi matahari namun penjejak matahari itu hanya dapat mengikuti arah pergerakan matahari dari timur ke barat saja yang bergerak dengan satu sumbu, sehingga penyerapan matahari tidak begitu optimal. Sehingga dalam penelitian ini dibuat sistem dua sumbu atau Dual Axis untuk dapat meningkatkan

(56)

optimalisasi dari penjejak matahari. Akan tetapi, dalam pemanfaatan energi matahari perlu diperhatikan pengaruh Suhu dan kelembaban yang akan mengurangi kemampuan dalam menerima cahaya matahari. Oleh sebab itu, sistem dua sumbu atau Dual Axis dilengkapi sensor Suhu dan kelembaban untuk memungkinkan penjejak matahari dapat mengontrol posisi matahari lebih optimal dengan mempertimbangkan pengaruh Suhu dan kelembaban. Hal ini memungkinkan penjejak matahari dapat mengikuti arah matahari secara lebih tepat sepanjang tahun.

Diharapkan alat penjejak matahari dengan judul “RANCANG BANGUN PENJEJAK MATAHARI DUAL AXIS MENGGUNAKAN SENSOR LDR

SERTA PENGARUH SUHUDAN KELEMBABAN TERHADAP

OPTIMALISASI PENYERAPAN TENAGA SURYA” dapat mengatasi krisis energi di Indonesia.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan yang penulis kemukaan dalam merancang suatu alat menjejak matahari diantaranya adalah:

1. Merancang suatu mekanisme gerak untuk mengarahkan panel surya ke arah cahaya matahari dengan mempertimbangkan pengaruh Suhu dan kelembaban. 2. Merancang sistem kontrol yang dapat bekerja otomatis sebagai penjejak dan

pengendali arah panel surya.

1.3 Batasan Masalah

Agar pembahasan tidak terlalu luas dan mendalam,penulis melakukan pembatasan pada hal-hal tertentu yaitu:

1. Pembahasan rancangan sebatas aplikasinya dalam rancangan dan tidak membahas teori-teori secara mendalam.

2. Rancangan menggunakan komponen-komponen elektronika yaitu : Mikrokontroller ATMEGA 8535, LDR, DHT11, Kabel RS 232, Motor steper, panel Surya, dan PC .

(57)

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai pada tugas akhir ini adalah:

1. Mendesain solar tracker dual axis pada panel surya 20 Wp yang akan mengkonversi sinar matahari menjadi energi listrik.

2. Mengetahui efektifitas panel surya yang bergerak (pengarah)

3. Mengetahui pengaruh Suhu dan kelembaban panel surya terhadap optimalisasi penyerapan cahaya matahari.

1.5 Manfaat Penelitian

1. Manfaat rancangan adalah untuk memperoleh serapan energi matahari secara optimal.

2. Energi yang diperoleh dapat digunakan sebagai energi pengganti dari sumber energi tak terbarukan.

1.6Sistematika Peulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat ini sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini mencakup latar belakang penelitian, batasan masalah yang akan diteliti, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan untuk proses pengambilan data, analisa, serta pembahasan

BAB III METODE PENELITIAN

Bab ini membahas tentang peralatan dan bahan penelitian, tempat penelitian, diagram alir penelitian dan prosedur penelitian

(58)

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa yang diperoleh daripenelitian

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan memberikan saran untuk penelitian lebih lanjut.

(59)