Rancang Bangun Sistem Kendali Tracking S
245
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015
Rancang Bangun Sistem Kendali Tracking Sinar Matahari dengan Logika Fuzzy
As Habul Kahfi*), Firdaus**), Mohammad Hafiz Hersyah ***)
*†***
Sistem Komputer, Universitas Andalas
**
Teknik Elektro, Politeknik Negeri Padang
E-Mail: *kahfi@gmail.com, **mrdauz@polinpdg.ac.id, ***mohammadhafizhersyah@gmail.com
Abstrak
Pada penelitian ini dibuat sebuah sistem yang dapat menggerakan posisi panel surya
agar tegak lurus terhadap arah datangnya sinar matahari. Sistem ini terdiri atas 3
komponen utama yaitu rangkaian sensor cahaya LDR, Mikrokontroler dan motor DC
gearbox dengan driver L298. Arah dan besar putaran dari motor DC gearbox
ditentukan dengan menggunakan logika fuzzy. Masukan untuk logika fuzzy adalah
selisih antara 2 sensor cahaya LDR, sedangkan keluaran dari logika fuzzy berupa nilai
PWM yang nantinya akan digunakan untuk menggerakan motor. Setelah dilakukan
pengujian. dapat di simpulkan bahwa daya paling maksimal didapat dengan kondisi
posisi panel surya dikendalikan kearah datangnya sinar matahari dengan selisih
tegangan keluaran sebesar 0,71 volt dengan posisi panel surya tanpa dikendalikan.
Untuk sudut kemiringan yang diatur, rata-rata tegangan yang dihasilkan panel surya
pada kondisi mengarah kearah matahari, diatur dengan sudut kemiringan 30° dan 60°
menghasilkan rata-rata tegangan keluaran sebesar 20,41 volt, 19,50 volt, dan 19,21
volt.
Kata kunci: Panel Surya, Sensor Cahaya LDR, Mikrokontroller, Motor DC gearbox,
Logika Fuzzy
1.
PENDAHULUAN
Fakta bahwa cadangan energi akan
semakin
menipis
dan
tidak
dapat
diperbaharui lagi menimbulkan persoalan
pemenuhan
energi
bagi
manusia.
Berdasarkan pertimbangan ini, maka sumbersumber energi alternatif selain bahan bakar
fosil terus diusahakan untuk dikembangkan
guna mengurangi ketergantungan tersebut.
Sistem kendali tracking sinar matahari
merupakan salah satu pengembangan
teknologi dalam rangka konservasi energi
dengan memanfaatkan energi matahari.
Sistem kendali tracking dibuat untuk
diterapkan lebih lanjut pada sebuah
perangkat panel surya sebagai alat
pengumpul energi matahari sehingga posisi
panel surya dinamis
dalam suatu proses kerja berfungsi
mengendalikan proses tanpa adanya campur
tangan manusia (otomatis)[2].
2.2. Sistem Kendali Tracking Sinar Matahari
Sistem kendali tracking sinar matahari
adalah sebuah sistem yang berfungsi untuk
mengendalikan posisi penampang dalam alat
sistem kendali tracking sinar matahari
dengan tujuan mengusahakan penampang
selalu menghadap arah datangnya sumber
cahaya[3].
90°
a
Pa
ne
ury
lS
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sistem Kendali
Sistem
Kendali
adalah
proses
pengaturan ataupun pengendalian terhadap
satu atau beberapa besaran (variabel,
parameter) sehingga berada pada satu nilai
atau dalam satu rangkuman nilai (range)
tertentu[1] Suatu sistem kendalil otomatis
ISBN: 979-26-0280-1
TIMUR
BARAT
Gambar 1. Penampang Tracking Sinar
Matahari
246
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015
2.3. Panel Surya
Panel
surya
modern
memiliki
perlindungan overheating yang baik dalam
bentuk semen konduktif termal.
2.4. Sensor Cahaya LDR
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent
Resistor) adalah jenis Resistor yang nilai
hambatan atau nilai resistansinya tergantung
pada intensitas cahaya yang diterimanya[6].
1. Basis kaidah (rule base), yang berisi
aturan-aturan secara linguistik yang
bersumber dari para pakar.
2. Suatu mekanisme pengambilan keputusan
(inference engine), yang memperagakan
bagaimana para pakar mengambil suatu
keputusan
dengan
menerapkan
pengetahuan (knowledge).
3. Proses fuzzifikasi (fuzzification), yang
mengubah besaran tegas (crisp)ke besaran
Fuzzy.
4. Proses defuzzifikasi (defuzzification),
yang mengubah besaran Fuzzy hasil dari
inference engine, menjadi besaran tegas
(crisp).
3. METODE PENELITIAN
Pada gambar di bawah ini dapat dilihat
gambaran sistem yang dibuat.
Gambar 2. Tahanan Sensor Cahaya
LDR Terhadap Tingkat Cahaya
2.5. Motor DC
Motor DC adalah motor listrik yang
memerlukan suplai tegangan arus searah
pada kumparan medan untuk diubah menjadi
energi gerak mekanik[5]. Kumparan medan
pada motor dc disebut stator (bagian yang
tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut
rotor (bagian yang berputar).
2.6. Arduino Uno
Arduino terdiri dari dua bagian utama,
yaitu board Arduino dan Arduino Integrated
Development Environment (IDE). Board
Arduino adalah sebuah hardware berbasis
mikrokonroler yang digunakan untuk
membangun sebuah objek. Sedangkan
Arduino IDE adalah sebuah software yang
dijalankan pada komputer untuk membuat
sebuah program yang akan di upload ke
board Arduino yang biasa disebut dengan
sketch[11].
2.7. Logika Fuzzy
Logika Fuzzy yang pertama kali
diperkenalkan oleh Lotfi A. Zadeh, memiliki
derajat keanggotaan dalam rentang 0 (nol)
hingga 1 (satu), berbeda dengan logika
digital yang hanya memiliki dua nilai yaitu 1
(satu) atau 0 (nol)[13].
Secara umum dalam sistem logika
Fuzzy terdapat empat buah elemen dasar,
yaitu:
ISBN: 979-26-0280-1
Gambar 3. Rancangan Penelitian
Deskripsi secara umum dalam sistem
kendali tracking sinar matahari ini adalah
dimulai dari tahapan pembacaan data
intensitas cahaya menggunakan sensor
cahaya LDR. pada awalnya pada kedua sisi
panel surya telah ditempatkan sensor cahaya
LDR. Kemudian selisih nilai masukan pada
sensor cahaya LDR dibandingkan dengan
nilai referensi yang telah di set dengan nilai
nol. Nilai referensi di set dengan nilai nol
bertujuan untuk pembanding dimana apabila
selisih nilai antara kedua buah sensor bernilai
nol atau sama dengan nilai referensi maka
panel surya akan diam atau tidak bergerak.
Hasil perbandingan dengan nilai referensi
tadi selanjutnya akan diolah dengan logika
fuzzy pada mikrokontroler. Selanjutnya data
yang akan menentukan kemana arah posisi
penampang akan digerakan. Selanjutnya data
yang telah diolah dengan menggunakan
logika fuzzy sebelummya akan digunakan
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015
247
untuk menentukan arah pergerakan motor
agar posisi panel surya dapat tegak lurus
terhadap arah datangnya sinar matahari.
Diagram blok sistem dapat dilihat pada
gambar berikut :
Gambar 6. Rancangan Fungsi Keanggotaan
Error
Gambar 4. Diagram Blok Sistem
3.1. Flowchart Sistem
Rancangan flowchart untuk sistem
kendali tracking sinar matahari yang akan
dibuat dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 7. Rancangan Fungsi Keanggotaan
ΔError
Gambar 8. Rancangan Fungsi Keanggotaan
Keluaran Fuzzy
3.2.2. Mekanisme Inferensi (Rule Base)
Dengan crisp input dan crisp output dari
masing-masing keluaran, maka dapat dibuat
aturan atau rules sebanyak 9 aturan. Aturanaturan tersebut dapat dilihat seperti pada
tabel berikut :
Tabel 1. Rancangan Fuzzy Rule Base
Gambar 5. Rancangan Flowchart Sistem
Kendali Tracking Sinar Matahari
3.2. Perancangan Logika Fuzzy
Untuk merancang susatu logika fuzzy
maka dilakukan beberapa tahapann sebagai
berikut:
3.2.1. Fuzzifikasi
Langkah pertama dalam merancang
suatu logika fuzzy adalah menentukan
masukan dan keluaran fuzzy[10]. Dalam
penelitian ini, masukan-masukan sistem
berupa nilai error dan (delta)error. Berikut
adalah fungsi keanggotaan dari masukan dan
keluaran fuzzy:
ISBN: 979-26-0280-1
NB adalah Negative Big, maksudnya
motor diputar banyak kearah timur. NS
adalah Negative Small, maksudnya motor
diputar sedikit kearah timur. Z adalah Zero,
maksudnya motor diam. PS adalah Positive
Small, maksudnya motor diputar sedikit
kearah barat. PB adalah Positive Big,
maksudnya motor diputar banyak kearah
barat.
248
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015
3.2.3. Defuzifikasi
Pada proses ini variabel linguistik akan
diubah kembali menjadi variabel angka yang
nantinya akan diproses menggunakan
penalaran fuzzy metode sugeno (centre of
gravity).
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Sistem kendali tracking sinar matahari
yang dibuat terdiri dari komponen utama,
yaitu:
1. Rangkian sensor cahaya LDR
2. Mikrokontroler.
3. Motor DC gearbox dengan driver L298.
Tabel 3. Pengujian Sensor Cahaya LDR
Arah Timur
No
Jam
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
08.00
09.00
10.00
11.00
12.00
13.00
14.00
15.00
16.00
17.00
18.00
R(multimeter)
(kΩ)
0,82
0,38
0,20
0,10
0,14
0,31
0,51
0,68
1,29
2,28
3,51
ADC
952
981
1006
1011
1012
998
973
953
911
844
764
Rata-rata
VOut
(V)
4,65
4,79
4,92
4,94
4,98
4,87
4,75
4,66
4,46
4,13
3,73
R(teori)
(kΩ)
0,75
0,44
0,16
0,12
0,12
0,27
0,53
0,72
1,24
2,11
3,40
Hubungan antara peruhan nilai ADC
terhadap waktu pengujian dapat dilahat pada
gambar berikut:
Gambar 9. Implementasi Sistem Kendali
Tracking Sinar Matahari
4.1. Pengujian Sensor Cahaya LDR
Pengujian sensor cahaya LDR bertujuan
untuk melihat perubahan nilai resistansi yang
terjadi pada sensor. Masing-masing sensor
diuji satu kali dalam satu jam dari jam 08.00
sampai dengan jam 18.00.
Tabel 2. Pengujian Sensor Cahaya LDR
Arah Barat
No
Jam
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
08.00
09.00
10.00
11.00
12.00
13.00
14.00
15.00
16.00
17.00
18.00
R(multimeter)
(kΩ)
2,12
1,83
0,64
0,29
0,15
0,14
0,33
0,58
0,78
1,65
2,92
ADC
855
870
958
990
1012
1012
986
964
954
873
802
Rata-rata
ISBN: 979-26-0280-1
VOut
(V)
4,18
4,25
4,68
4,83
4,98
4,98
4,81
4,71
4,66
4,27
3,92
R(teori)
(kΩ)
1,96
1,76
0,68
0,35
0,12
0,12
0,39
0,62
0,73
1,71
2,76
Error
(%)
8,16
3,41
5,88
17,14
25
16,67
15,37
6,45
8,33
3,51
5,80
10,53
Gambar 10. Perubahan Nilai ADC Sensor
LDR terhadap Waktu
4.2. Pengujian dan Analisa Respon Sistem
Parameter yang perlu dianalisa pada
pengujian respon sistem adalah sebagai
berikut:
1. Settling Time, Waktu yang dibutuhkan
untuk mencapai nilai akhir dari respon
dan tetap berada pada nilai tersebut.
2. Steady State Errror, Perbedaan antara
nilai error dengan setpoint yang
diinginkan pada saat waktu ang
ditetapkan.
3. Overshoot, Nilai puncak maksimum dari
respon.
Untuk analisa respon sistem kendali
tracking sinar matahari ini digunakan
bebebera sudut untuk pengujian. Sudut-sudut
yang dimaksud dapat dilihat pada gambar
berikut:
Error
(%)
9,33
13,61
25
16,67
16,67
14,81
3,77
5,56
4,03
8,06
3,20
10,97
249
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015
4.4. Pengujian Panel Surya Tanpa Sistem
Kendali
Gambar 11. Sudut-sudut Pengujian Respon
Sistem
Setelah dilakukan pengujian terhadap
analisa sistem berdasarkan beberapa kondisi
secara keseluruhan. Maka didapatkanlah
tabel perbandingan hasil uji coba analisa
sistem seperti yang terlihat dari tabel berikut:
Tabel 4. Perbandingan Respon Sistem
Tanpa
Kendali
Dengan
Kendali
Sudut
Kemiringan
30°
Sudut
Kemirin
gan 60°
Hari 1
19,76
20,38
19,34
19,12
Hari 2
19,61
20,43
19,66
19,29
Rata-rata
19,69
20,41
19,50
19,21
Dari tabel 4 diatas dapat dilihat bahwa
overshoot hanya terjadi pada kondisi sistem
kendali harus mengendalikan panel surya
menurun dari posisi sebelumnya contoh pada
kondisi dari 90° menuju 60°. Pada kondisi
tersebut panel surya digerakan turun dari
kemiringan 90 derajat ke kemiringan 60
derajat dan terjadilah overshoot sebesar 88%.
Sedangkan untuk kondisi panel surya
digerakan naik
tidak terjadi overshoot,
seperti pada kondisi 20° menuju 60°.
4.3. Pengujian dan Analisa Panel Surya
Pengujian panel surya tanpa sistem
kendali ini dilakukan dengan melakukan
pengukuran terhadap tegangan keluaran yang
dihasilkan oleh panel surya pada waktuwaktu yang telah ditentukan. Pengujian panel
surya dilakukan selama 10 jam setiap
harinya. Dimulai dari pukul 08.00 sampai
dengan pukul 18.00.
ISBN: 979-26-0280-1
Gambar 12. Ilustrasi Posisi Panel Surya
Tanpa Sistem Kendali
4.5. Analisa Sistem Secara Keseluruhan
Untuk dapat melihat perbandingan ratarata tegangan keluaran yang dihasilkan oleh
panel surya dari keempat kondisi yang telah
disebutkan diatas dapat pada tabel 5 berikut:
Tabel 5. Perbandingan Tegangan
Keluaran Panel Surya
No
Kondisi
Settling
Time (s)
1.
20° - 60°
2,14
0
Steady
State
Error
±3
2.
90° - 60°
0,44
88
±3
3.
160° - 60°
1,65
64,47
±3
4.
20° - 90°
2,48
0
±2
5
160° - 90°
1,65
0
±2
6.
20° - 120°
2,14
140
±3
7.
90° - 120°
0,4
156,67
±3
8.
160° - 120°
1,21
0
±3
9.
Gangguan
Timur
0,17
21,13
±2
10.
Gangguan
Barat
0,17
19,32
±2
Overshoot
(%)
Berdasarkan hasil yang didapatkan
diatas maka dapat di simpulkan bahwa nilai
daya masukan yang paling maksimal didapat
dengan kondisi posisi panel surya
dikendalikan kearah datangnya sinar
matahari dengan selisih tegangan keluaran
sebesar 0,71 volt jika dibangdingkan dengan
posisi panel surya tanpa dikendalikan.
Untuk sudut kemiringan yang diatur
maka dapat disimpulkan bahwa daya
masukan akan semakin maksimal jika panel
surya mengarah tepat kearah datangnya sinar
matahari. Hal ini dapat dibuktikan dari tabel
5 data rata-rata tegangan panel surya dimana
pada kondisi mengarah kearah matahari,
diatur dengan sudut kemiringan 30°, diatur
dengan sudut kemiringan 60° secara berturut-
250
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015
turut menghasilkan rata-rata tegangan
keluaran sebesar 20,41 volt, 19,50 volt, dan
19,21 volt.
5. KESIMPULAN
1. Settling time pada pengujian respon
sistem dipengaruhi oleh jarak yang
dituju. settling time yang paling kecil
adalah 0,4 dengan kondisi posisi panel
surya dari 90° menuju 120°.
2. Overshoot pada sistem kendali hanya
terjadi saat panel surya pada kondisi
menurun dengan overshoot paling besar
terjadi pada saat posisi panel surya dari
90° ke 120° sebesar 156,67%. Hal ini
dibebabkan oleh oleh berat beban yang
tidak linear dan juga dipengaruhi oleh
gravitasi bumi.
3. Rata-rata tegangan keluaran panel surya
yang dikendalikan mengarah kearah
datangnya sinar matahari lebih besar
daripada panel surya yang tidak
dikendalikan dengan selisih sebesar 0,71
volt.
4. Rata-rata tegangan keluaran panel surya
lebih maksimal apabila mengarah
langsung kearah datangnya
sinar
matahari dibandingkan dengan sudut
yang diatur 30°, dan sudut 60° terhadap
arah penyinaran dengan nilai secara
berturut-turut sebesar 20,41 volt, 19,50
volt, dan 19,21 volt.
6. DAFTAR PUSTAKA
[1] Adriansyah, Andi. Dasar Sistem
Kontrol. Universitas Mercu Buana,
Jakarta . 2010
[2] Ogata, K.. Teknik Kontrol Automatik,
Jilid 1. Erlangga, Jakarta. 2001
[3] Raharjo, E. B.. Sistem Kendali Penjejak
Sinar
Matahari
Menggunakan
Mikrokontroler Atmega8535. , 1-8.
2003
[4] Indoenergi, 2012. Panel Surya, URL:
http://www.indoenergi.com/2012/04/pen
gertian-panel-surya.html.Diakses pada
24 September 2014
[5] Sudiharto, Agus.. Penerapan Dasar
Transducer Dan Sensor. Kanisius,
Yogyakarta 2002
ISBN: 979-26-0280-1
[6] Token, Light-Dependent Photoresistors
for Sensor Application. TOKEN, 1-3
2010
[7] Indomicron, 2010, Sensor Cahaya LDR
(Light Dependent Resis-tor), URL:
http://indomicron.co.cc/elektronika/anal
og/sensor-cahaya-ldr-light-dependentresistor/. Diakses pada 24 September
2014
[8] Artanto, Dian.. Yuk, Membuat Robot.
PT. Grasindo , Jakarta 2012
[9] Robotshop, 2013, Motor DC, URL:
http://www.Robot shop.com/en/motordc/. Diakses pada 24 September 2014
[10] Zhanggischan, , Prinsip Dasar Elektro
Teknik. PT. Gramedia Pustaka Utama,
Jakarta 2004
[11] Arduino, 2012. Arduino Uno, URL:
http://arduino.cc /en/Main/. Diakses
pada 24 September 2014
[12] Corporation,
Atmel.
Datasheet
ATmega328, ATMEL, 1. 2009.
[13] Kusumadewi, Sri dan Hari, Purnomo..
Aplikasi
Logika
Fuzzy
untuk
Pendukung Keputusan. Graha Ilmu,
Yogyakarta 2010
[14] Naba, Agus. Belajar Cepat Fuzzy Logic
Menggunakan Matlab. Yogyakarta, CV
Andi Offset 2009.
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015
Rancang Bangun Sistem Kendali Tracking Sinar Matahari dengan Logika Fuzzy
As Habul Kahfi*), Firdaus**), Mohammad Hafiz Hersyah ***)
*†***
Sistem Komputer, Universitas Andalas
**
Teknik Elektro, Politeknik Negeri Padang
E-Mail: *kahfi@gmail.com, **mrdauz@polinpdg.ac.id, ***mohammadhafizhersyah@gmail.com
Abstrak
Pada penelitian ini dibuat sebuah sistem yang dapat menggerakan posisi panel surya
agar tegak lurus terhadap arah datangnya sinar matahari. Sistem ini terdiri atas 3
komponen utama yaitu rangkaian sensor cahaya LDR, Mikrokontroler dan motor DC
gearbox dengan driver L298. Arah dan besar putaran dari motor DC gearbox
ditentukan dengan menggunakan logika fuzzy. Masukan untuk logika fuzzy adalah
selisih antara 2 sensor cahaya LDR, sedangkan keluaran dari logika fuzzy berupa nilai
PWM yang nantinya akan digunakan untuk menggerakan motor. Setelah dilakukan
pengujian. dapat di simpulkan bahwa daya paling maksimal didapat dengan kondisi
posisi panel surya dikendalikan kearah datangnya sinar matahari dengan selisih
tegangan keluaran sebesar 0,71 volt dengan posisi panel surya tanpa dikendalikan.
Untuk sudut kemiringan yang diatur, rata-rata tegangan yang dihasilkan panel surya
pada kondisi mengarah kearah matahari, diatur dengan sudut kemiringan 30° dan 60°
menghasilkan rata-rata tegangan keluaran sebesar 20,41 volt, 19,50 volt, dan 19,21
volt.
Kata kunci: Panel Surya, Sensor Cahaya LDR, Mikrokontroller, Motor DC gearbox,
Logika Fuzzy
1.
PENDAHULUAN
Fakta bahwa cadangan energi akan
semakin
menipis
dan
tidak
dapat
diperbaharui lagi menimbulkan persoalan
pemenuhan
energi
bagi
manusia.
Berdasarkan pertimbangan ini, maka sumbersumber energi alternatif selain bahan bakar
fosil terus diusahakan untuk dikembangkan
guna mengurangi ketergantungan tersebut.
Sistem kendali tracking sinar matahari
merupakan salah satu pengembangan
teknologi dalam rangka konservasi energi
dengan memanfaatkan energi matahari.
Sistem kendali tracking dibuat untuk
diterapkan lebih lanjut pada sebuah
perangkat panel surya sebagai alat
pengumpul energi matahari sehingga posisi
panel surya dinamis
dalam suatu proses kerja berfungsi
mengendalikan proses tanpa adanya campur
tangan manusia (otomatis)[2].
2.2. Sistem Kendali Tracking Sinar Matahari
Sistem kendali tracking sinar matahari
adalah sebuah sistem yang berfungsi untuk
mengendalikan posisi penampang dalam alat
sistem kendali tracking sinar matahari
dengan tujuan mengusahakan penampang
selalu menghadap arah datangnya sumber
cahaya[3].
90°
a
Pa
ne
ury
lS
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sistem Kendali
Sistem
Kendali
adalah
proses
pengaturan ataupun pengendalian terhadap
satu atau beberapa besaran (variabel,
parameter) sehingga berada pada satu nilai
atau dalam satu rangkuman nilai (range)
tertentu[1] Suatu sistem kendalil otomatis
ISBN: 979-26-0280-1
TIMUR
BARAT
Gambar 1. Penampang Tracking Sinar
Matahari
246
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015
2.3. Panel Surya
Panel
surya
modern
memiliki
perlindungan overheating yang baik dalam
bentuk semen konduktif termal.
2.4. Sensor Cahaya LDR
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent
Resistor) adalah jenis Resistor yang nilai
hambatan atau nilai resistansinya tergantung
pada intensitas cahaya yang diterimanya[6].
1. Basis kaidah (rule base), yang berisi
aturan-aturan secara linguistik yang
bersumber dari para pakar.
2. Suatu mekanisme pengambilan keputusan
(inference engine), yang memperagakan
bagaimana para pakar mengambil suatu
keputusan
dengan
menerapkan
pengetahuan (knowledge).
3. Proses fuzzifikasi (fuzzification), yang
mengubah besaran tegas (crisp)ke besaran
Fuzzy.
4. Proses defuzzifikasi (defuzzification),
yang mengubah besaran Fuzzy hasil dari
inference engine, menjadi besaran tegas
(crisp).
3. METODE PENELITIAN
Pada gambar di bawah ini dapat dilihat
gambaran sistem yang dibuat.
Gambar 2. Tahanan Sensor Cahaya
LDR Terhadap Tingkat Cahaya
2.5. Motor DC
Motor DC adalah motor listrik yang
memerlukan suplai tegangan arus searah
pada kumparan medan untuk diubah menjadi
energi gerak mekanik[5]. Kumparan medan
pada motor dc disebut stator (bagian yang
tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut
rotor (bagian yang berputar).
2.6. Arduino Uno
Arduino terdiri dari dua bagian utama,
yaitu board Arduino dan Arduino Integrated
Development Environment (IDE). Board
Arduino adalah sebuah hardware berbasis
mikrokonroler yang digunakan untuk
membangun sebuah objek. Sedangkan
Arduino IDE adalah sebuah software yang
dijalankan pada komputer untuk membuat
sebuah program yang akan di upload ke
board Arduino yang biasa disebut dengan
sketch[11].
2.7. Logika Fuzzy
Logika Fuzzy yang pertama kali
diperkenalkan oleh Lotfi A. Zadeh, memiliki
derajat keanggotaan dalam rentang 0 (nol)
hingga 1 (satu), berbeda dengan logika
digital yang hanya memiliki dua nilai yaitu 1
(satu) atau 0 (nol)[13].
Secara umum dalam sistem logika
Fuzzy terdapat empat buah elemen dasar,
yaitu:
ISBN: 979-26-0280-1
Gambar 3. Rancangan Penelitian
Deskripsi secara umum dalam sistem
kendali tracking sinar matahari ini adalah
dimulai dari tahapan pembacaan data
intensitas cahaya menggunakan sensor
cahaya LDR. pada awalnya pada kedua sisi
panel surya telah ditempatkan sensor cahaya
LDR. Kemudian selisih nilai masukan pada
sensor cahaya LDR dibandingkan dengan
nilai referensi yang telah di set dengan nilai
nol. Nilai referensi di set dengan nilai nol
bertujuan untuk pembanding dimana apabila
selisih nilai antara kedua buah sensor bernilai
nol atau sama dengan nilai referensi maka
panel surya akan diam atau tidak bergerak.
Hasil perbandingan dengan nilai referensi
tadi selanjutnya akan diolah dengan logika
fuzzy pada mikrokontroler. Selanjutnya data
yang akan menentukan kemana arah posisi
penampang akan digerakan. Selanjutnya data
yang telah diolah dengan menggunakan
logika fuzzy sebelummya akan digunakan
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015
247
untuk menentukan arah pergerakan motor
agar posisi panel surya dapat tegak lurus
terhadap arah datangnya sinar matahari.
Diagram blok sistem dapat dilihat pada
gambar berikut :
Gambar 6. Rancangan Fungsi Keanggotaan
Error
Gambar 4. Diagram Blok Sistem
3.1. Flowchart Sistem
Rancangan flowchart untuk sistem
kendali tracking sinar matahari yang akan
dibuat dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 7. Rancangan Fungsi Keanggotaan
ΔError
Gambar 8. Rancangan Fungsi Keanggotaan
Keluaran Fuzzy
3.2.2. Mekanisme Inferensi (Rule Base)
Dengan crisp input dan crisp output dari
masing-masing keluaran, maka dapat dibuat
aturan atau rules sebanyak 9 aturan. Aturanaturan tersebut dapat dilihat seperti pada
tabel berikut :
Tabel 1. Rancangan Fuzzy Rule Base
Gambar 5. Rancangan Flowchart Sistem
Kendali Tracking Sinar Matahari
3.2. Perancangan Logika Fuzzy
Untuk merancang susatu logika fuzzy
maka dilakukan beberapa tahapann sebagai
berikut:
3.2.1. Fuzzifikasi
Langkah pertama dalam merancang
suatu logika fuzzy adalah menentukan
masukan dan keluaran fuzzy[10]. Dalam
penelitian ini, masukan-masukan sistem
berupa nilai error dan (delta)error. Berikut
adalah fungsi keanggotaan dari masukan dan
keluaran fuzzy:
ISBN: 979-26-0280-1
NB adalah Negative Big, maksudnya
motor diputar banyak kearah timur. NS
adalah Negative Small, maksudnya motor
diputar sedikit kearah timur. Z adalah Zero,
maksudnya motor diam. PS adalah Positive
Small, maksudnya motor diputar sedikit
kearah barat. PB adalah Positive Big,
maksudnya motor diputar banyak kearah
barat.
248
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015
3.2.3. Defuzifikasi
Pada proses ini variabel linguistik akan
diubah kembali menjadi variabel angka yang
nantinya akan diproses menggunakan
penalaran fuzzy metode sugeno (centre of
gravity).
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Sistem kendali tracking sinar matahari
yang dibuat terdiri dari komponen utama,
yaitu:
1. Rangkian sensor cahaya LDR
2. Mikrokontroler.
3. Motor DC gearbox dengan driver L298.
Tabel 3. Pengujian Sensor Cahaya LDR
Arah Timur
No
Jam
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
08.00
09.00
10.00
11.00
12.00
13.00
14.00
15.00
16.00
17.00
18.00
R(multimeter)
(kΩ)
0,82
0,38
0,20
0,10
0,14
0,31
0,51
0,68
1,29
2,28
3,51
ADC
952
981
1006
1011
1012
998
973
953
911
844
764
Rata-rata
VOut
(V)
4,65
4,79
4,92
4,94
4,98
4,87
4,75
4,66
4,46
4,13
3,73
R(teori)
(kΩ)
0,75
0,44
0,16
0,12
0,12
0,27
0,53
0,72
1,24
2,11
3,40
Hubungan antara peruhan nilai ADC
terhadap waktu pengujian dapat dilahat pada
gambar berikut:
Gambar 9. Implementasi Sistem Kendali
Tracking Sinar Matahari
4.1. Pengujian Sensor Cahaya LDR
Pengujian sensor cahaya LDR bertujuan
untuk melihat perubahan nilai resistansi yang
terjadi pada sensor. Masing-masing sensor
diuji satu kali dalam satu jam dari jam 08.00
sampai dengan jam 18.00.
Tabel 2. Pengujian Sensor Cahaya LDR
Arah Barat
No
Jam
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
08.00
09.00
10.00
11.00
12.00
13.00
14.00
15.00
16.00
17.00
18.00
R(multimeter)
(kΩ)
2,12
1,83
0,64
0,29
0,15
0,14
0,33
0,58
0,78
1,65
2,92
ADC
855
870
958
990
1012
1012
986
964
954
873
802
Rata-rata
ISBN: 979-26-0280-1
VOut
(V)
4,18
4,25
4,68
4,83
4,98
4,98
4,81
4,71
4,66
4,27
3,92
R(teori)
(kΩ)
1,96
1,76
0,68
0,35
0,12
0,12
0,39
0,62
0,73
1,71
2,76
Error
(%)
8,16
3,41
5,88
17,14
25
16,67
15,37
6,45
8,33
3,51
5,80
10,53
Gambar 10. Perubahan Nilai ADC Sensor
LDR terhadap Waktu
4.2. Pengujian dan Analisa Respon Sistem
Parameter yang perlu dianalisa pada
pengujian respon sistem adalah sebagai
berikut:
1. Settling Time, Waktu yang dibutuhkan
untuk mencapai nilai akhir dari respon
dan tetap berada pada nilai tersebut.
2. Steady State Errror, Perbedaan antara
nilai error dengan setpoint yang
diinginkan pada saat waktu ang
ditetapkan.
3. Overshoot, Nilai puncak maksimum dari
respon.
Untuk analisa respon sistem kendali
tracking sinar matahari ini digunakan
bebebera sudut untuk pengujian. Sudut-sudut
yang dimaksud dapat dilihat pada gambar
berikut:
Error
(%)
9,33
13,61
25
16,67
16,67
14,81
3,77
5,56
4,03
8,06
3,20
10,97
249
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015
4.4. Pengujian Panel Surya Tanpa Sistem
Kendali
Gambar 11. Sudut-sudut Pengujian Respon
Sistem
Setelah dilakukan pengujian terhadap
analisa sistem berdasarkan beberapa kondisi
secara keseluruhan. Maka didapatkanlah
tabel perbandingan hasil uji coba analisa
sistem seperti yang terlihat dari tabel berikut:
Tabel 4. Perbandingan Respon Sistem
Tanpa
Kendali
Dengan
Kendali
Sudut
Kemiringan
30°
Sudut
Kemirin
gan 60°
Hari 1
19,76
20,38
19,34
19,12
Hari 2
19,61
20,43
19,66
19,29
Rata-rata
19,69
20,41
19,50
19,21
Dari tabel 4 diatas dapat dilihat bahwa
overshoot hanya terjadi pada kondisi sistem
kendali harus mengendalikan panel surya
menurun dari posisi sebelumnya contoh pada
kondisi dari 90° menuju 60°. Pada kondisi
tersebut panel surya digerakan turun dari
kemiringan 90 derajat ke kemiringan 60
derajat dan terjadilah overshoot sebesar 88%.
Sedangkan untuk kondisi panel surya
digerakan naik
tidak terjadi overshoot,
seperti pada kondisi 20° menuju 60°.
4.3. Pengujian dan Analisa Panel Surya
Pengujian panel surya tanpa sistem
kendali ini dilakukan dengan melakukan
pengukuran terhadap tegangan keluaran yang
dihasilkan oleh panel surya pada waktuwaktu yang telah ditentukan. Pengujian panel
surya dilakukan selama 10 jam setiap
harinya. Dimulai dari pukul 08.00 sampai
dengan pukul 18.00.
ISBN: 979-26-0280-1
Gambar 12. Ilustrasi Posisi Panel Surya
Tanpa Sistem Kendali
4.5. Analisa Sistem Secara Keseluruhan
Untuk dapat melihat perbandingan ratarata tegangan keluaran yang dihasilkan oleh
panel surya dari keempat kondisi yang telah
disebutkan diatas dapat pada tabel 5 berikut:
Tabel 5. Perbandingan Tegangan
Keluaran Panel Surya
No
Kondisi
Settling
Time (s)
1.
20° - 60°
2,14
0
Steady
State
Error
±3
2.
90° - 60°
0,44
88
±3
3.
160° - 60°
1,65
64,47
±3
4.
20° - 90°
2,48
0
±2
5
160° - 90°
1,65
0
±2
6.
20° - 120°
2,14
140
±3
7.
90° - 120°
0,4
156,67
±3
8.
160° - 120°
1,21
0
±3
9.
Gangguan
Timur
0,17
21,13
±2
10.
Gangguan
Barat
0,17
19,32
±2
Overshoot
(%)
Berdasarkan hasil yang didapatkan
diatas maka dapat di simpulkan bahwa nilai
daya masukan yang paling maksimal didapat
dengan kondisi posisi panel surya
dikendalikan kearah datangnya sinar
matahari dengan selisih tegangan keluaran
sebesar 0,71 volt jika dibangdingkan dengan
posisi panel surya tanpa dikendalikan.
Untuk sudut kemiringan yang diatur
maka dapat disimpulkan bahwa daya
masukan akan semakin maksimal jika panel
surya mengarah tepat kearah datangnya sinar
matahari. Hal ini dapat dibuktikan dari tabel
5 data rata-rata tegangan panel surya dimana
pada kondisi mengarah kearah matahari,
diatur dengan sudut kemiringan 30°, diatur
dengan sudut kemiringan 60° secara berturut-
250
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi Terapan (SEMANTIK) 2015
turut menghasilkan rata-rata tegangan
keluaran sebesar 20,41 volt, 19,50 volt, dan
19,21 volt.
5. KESIMPULAN
1. Settling time pada pengujian respon
sistem dipengaruhi oleh jarak yang
dituju. settling time yang paling kecil
adalah 0,4 dengan kondisi posisi panel
surya dari 90° menuju 120°.
2. Overshoot pada sistem kendali hanya
terjadi saat panel surya pada kondisi
menurun dengan overshoot paling besar
terjadi pada saat posisi panel surya dari
90° ke 120° sebesar 156,67%. Hal ini
dibebabkan oleh oleh berat beban yang
tidak linear dan juga dipengaruhi oleh
gravitasi bumi.
3. Rata-rata tegangan keluaran panel surya
yang dikendalikan mengarah kearah
datangnya sinar matahari lebih besar
daripada panel surya yang tidak
dikendalikan dengan selisih sebesar 0,71
volt.
4. Rata-rata tegangan keluaran panel surya
lebih maksimal apabila mengarah
langsung kearah datangnya
sinar
matahari dibandingkan dengan sudut
yang diatur 30°, dan sudut 60° terhadap
arah penyinaran dengan nilai secara
berturut-turut sebesar 20,41 volt, 19,50
volt, dan 19,21 volt.
6. DAFTAR PUSTAKA
[1] Adriansyah, Andi. Dasar Sistem
Kontrol. Universitas Mercu Buana,
Jakarta . 2010
[2] Ogata, K.. Teknik Kontrol Automatik,
Jilid 1. Erlangga, Jakarta. 2001
[3] Raharjo, E. B.. Sistem Kendali Penjejak
Sinar
Matahari
Menggunakan
Mikrokontroler Atmega8535. , 1-8.
2003
[4] Indoenergi, 2012. Panel Surya, URL:
http://www.indoenergi.com/2012/04/pen
gertian-panel-surya.html.Diakses pada
24 September 2014
[5] Sudiharto, Agus.. Penerapan Dasar
Transducer Dan Sensor. Kanisius,
Yogyakarta 2002
ISBN: 979-26-0280-1
[6] Token, Light-Dependent Photoresistors
for Sensor Application. TOKEN, 1-3
2010
[7] Indomicron, 2010, Sensor Cahaya LDR
(Light Dependent Resis-tor), URL:
http://indomicron.co.cc/elektronika/anal
og/sensor-cahaya-ldr-light-dependentresistor/. Diakses pada 24 September
2014
[8] Artanto, Dian.. Yuk, Membuat Robot.
PT. Grasindo , Jakarta 2012
[9] Robotshop, 2013, Motor DC, URL:
http://www.Robot shop.com/en/motordc/. Diakses pada 24 September 2014
[10] Zhanggischan, , Prinsip Dasar Elektro
Teknik. PT. Gramedia Pustaka Utama,
Jakarta 2004
[11] Arduino, 2012. Arduino Uno, URL:
http://arduino.cc /en/Main/. Diakses
pada 24 September 2014
[12] Corporation,
Atmel.
Datasheet
ATmega328, ATMEL, 1. 2009.
[13] Kusumadewi, Sri dan Hari, Purnomo..
Aplikasi
Logika
Fuzzy
untuk
Pendukung Keputusan. Graha Ilmu,
Yogyakarta 2010
[14] Naba, Agus. Belajar Cepat Fuzzy Logic
Menggunakan Matlab. Yogyakarta, CV
Andi Offset 2009.