MAKALAH Kendali Solar Tracker Pada Sistem Plts Berbasis Mikrokontroler ATmega8535.
MAKALAH
KENDAI SOLAR TRACKER PADA SISTEM PLTS BERBASIS MIKROKONTROLER
ATmega8535
Disusun Oleh :
CAHYO APRILIYANTO S
D 4000 900 59
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
KENDAI SOLAR TRACKER PADA SISTEM PLTS BERBASIS MIKROKONTROLER
ATmega8535
CAHYO APRILIYANTO S
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
E-mail : cahyoapril@yahoo.com
ABSTRAKSI
Tujuan utama dari penelitian ini adalah membuat sistem kendali penjejak matahari untuk menggerakan
panel surya yang dapat mengikuti arah pergerakan matahari, sehingga energi listrik yang dihasilkan dapat
maksimal. Untuk mencari arah datangnya sinar matahari, digunakan empat sensor Light Dependent Resistor (LDR)
yang memberikan informasi besar intensitas cahaya yang diterima masing-masing sensor. Pengolahan data-data
intensitas, penentuan arah putaran motor DC dilakukan oleh mikrokontroler ATmega8535. Selanjutnya tegangan
dan arus yang dihasilkan panel surya ditampilkan menggunakan LCD 2x16.
Pengujian dilakukan selama tiga hari pada tempat yang terkena pancaran sinar matahari secara bebas
dari pukul 07.00 – 17.00 WIB dengan menggunakan dua buah panel surya yang sejenis, satu panel surya
menggunakan solar tracker dan satu panel tanpa menggunakan solar tracker dengan posisi menghadap tegak lurus
keatas. Dari hasil pengujian diperoleh data bahwa panel surya menggunakan solar tracker pada pagi hari (pukul
07.00 – 10.00) menghasilkan prosentase tegangan rata -rata lebih besar 9,17 % dan sore hari (pukul 14.00 – 17.00)
menghasilkan prosentase tegangan rata – rata lebih besar 8,25 % dibandingkan dengan panel surya tanpa solar
tracker. Siang hari (pukul 11.00 – 13.00) tegangan yang dihasilkan kedua panel surya relatif sama , panel surya
menggunakan solar tracker hanya menghasilkan prosentase tegangan rata – rata lebih besar 1,6 % dibandingkan
panel surya tanpa solar tracker.
Kata Kunci : Panel Surya, Mikrokontroler ATmega8535, LCD, LDR, Motor DC.
1. PENDAHULUAN
Kawasan Indonesia merupakan salah satu
kawasan yang memiliki banyak sumber energi alam
yang dapat digunakan sebagai energi alternatif untuk
pembangkitan energi listrik. Upaya-upaya eksplorasi
untuk membangitkan energi listrik sangat penting
untuk dilakukan terutama dalam mengatasi krisis
energi listrik yang sedang melanda negara kita.
Beberapa hal yang menjadi pertimbangan dalam
pembangkitan energi listrik adalah menghasilkan
jumlah energi yang cukup besar, biaya ekonomis dan
tidak berdampak negatif terhadap lingkungan.
Mengingat negara Indonesia berada dekat garis
khatulistiwa dengan pancaran sinar matahari yang
cukup banyak sepanjang tahun, maka salah satu
sumber energi yang bagus untuk dikembangkan
adalah energi matahari. Pemanfaatan energi matahari
dalam pembangkitan energi listrik telah banyak
dilakukan dengan menggunakan panel surya. Panel
surya yang terpasang selama ini masih bersifat statis
(tidak mengikuti pergerakan matahari). Berdasarkan
kondisi ini, maka panel surya tidak dapat menangkap
cahaya secara maksimal pancaran sinar matahari
sepanjang siang hari. Akibatnya energi listrik yang
dibangkitkan tidak maksimal. Keterbatasan pada
panel surya yang statis tersebut dapat diatasi, maka
pada penelitian ini akan dirancang sebuah panel surya
yang dapat mengikuti arah pergerakan matahari.
Selanjutnya akan dianalisis unjuk kerjanya dan
dibandingkan dengan unjuk kerja panel surya statis.
Energi alternatif dan yang terbarukan
mempunyai peran yang sangat penting dalam
memenuhi kebutuhan energi. Hal ini disebabkan
penggunaan bahan bakar untuk pembangkitpembangkit listrik konvensional dalam jangka waktu
yang panjang akan menguras sumber minyak bumi,
gas dan batu bara yang makin menipis dan juga dapat
mengakibatkan pencemaran lingkungan. Salah
satunya upaya yang telah dikembangkan adalah
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). PLTS
akan lebih diminati karena dapat digunakan untuk
berbagai keperluan dan di berbagai tempat seperti
perkantoran, pabrik, perumahan, dan lainnya.
Indonesia merupakan daerah tropis yang mempunyai
potensi energi matahari sangat besar dengan insolasi
harian rata-rata 4,5 - 4,8 KWh/m²/ hari. Energi listrik
yang dihasilkan modul surya sangat dipengaruhi oleh
intensitas cahaya matahari yang diterima oleh sistem.
1.1. LDR (Light Dependent Resistor)
LDR adalah komponen elektronika terdiri atas
sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua
buah elektroda pada permukaannya. Kondisi gelap
atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut
menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang
relatif kecil, sehingga sedikit elektron untuk
mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat
cahaya redup, LDR menjadi konduktor yang buruk,
atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang
besar pada saat gelap atau cahaya redup. Saat cahaya
terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari
atom bahan semikonduktor tersebut. Hal ini
mengakibatkan ada lebih banyak elektron untuk
mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat
cahaya terang, LDR menjadi konduktor yang baik,
atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang
kecil pada saat cahaya terang. Simbol dari komponen
LDR dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Simbol LDR
Bentuk dari komponen LDR dapat dilihat pada
Gambar 2.
Gambar 2. Komponen LDR
Karakteristik LDR terdiri atas dua macam yaitu Laju
Recovery dan Respon Spektral:
1. Laju Recovery
Bila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan
dengan level kekuatan cahaya tertentu ke dalam suatu
ruangan yang gelap, maka bisa diamati bahwa nilai
resistansi dari LDR tidak akan segera berubah
resistansinya pada keadaan ruangan gelap. Namun
LDR akan bisa mencapai harga di kegelapan setelah
mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery
merupakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan
nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis
dalam K /detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih
besar dari 200 K /detik (selama 20 menit pertama
mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut
akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah
dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan
waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi
yang sesuai dengan level cahaya 400 lux.
2. Respon Spektral
LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama
untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh
padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan
sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga,
alumunium, baja, emas, dan perak. Berdasarkan dari
kelima bahan tersebut, maka tembaga merupakan
penghantar yang paling banyak digunakan karena
mempunyai daya hantar yang baik.
1.2. Mikrokontroler AVR ATmega8535
AVR adalah mikrokontroler RISC (Reduce
Instruction Set Compute) 8 bit berdasarkan arsitektur
Harvard. AVR memiliki keunggulan dibandingkan
dengan mikrokontroler lain, yaitu memiliki kecepatan
eksekusi program yang lebih cepat karena sebagian
besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, lebih
cepat dibandingkan mikrokontroler MCS51 yang
membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1
instruksi.
AVR memiliki fitur lengkap yaitu ADC
internal,
EEPROM
internal,
Timer/Counter ,
watchdog timer , PWM, Port I/O , komunikasi serial,
komparator , dan lain-lain. Fasilitas yang lengkap
dapat digunakan untuk berbagai aplikasi sistem
elektronika seperti robot, peralatan komunikasi, dan
berbagai keperluan lainnya.
1. Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega8535
Sistem minimum mikrokontroler ATmega8535 dapat dilihat pada Gambar 3
.
Gambar 3. Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega8535
a).
b).
c).
d).
e).
f).
g).
Secara umum AVR dikelompokkan menjadi 3
kelompok yaitu AT90Sxx, ATmega, dan ATtiny.
Fitur ATmega8535 meliputi :
Mikrokontroler AVR 8 bit yang memiliki
kemampuan tinggi, dengan daya relatif rendah.
Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16
MIPS pada frekuensi 16MHz.
Memiliki kapasitas Flash memory 8 Kbyte,
EEPROM 512 byte dan SRAM 512 byte.
Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B,
Port C, dan Port D.
CPU yang terdiri atas 32 buah register.
Port USART untuk komunikasi serial.
Fitur Peripheral.
a. Tiga buah Timer/Counter dengan kemapuan
pembandingan.
1) 2 (dua) buah Timer/Counter 8 bit dengan
prescaler terpisah dengan Mode Compare.
2) 1 (satu) buah Timer/Counter 16 bit dengan
prescaler terpisah, Mode Compare, dan
Mode Capture.
b. Real Time Counter dengan Oscillator tersendiri.
c. 4 channel PWM.
d. 8 channel, 10-bit ADC.
e. Byte-oriented Two-wire Serial Interface.
f. Programmeble Serial USART.
g. Watchdog Timer dengan internal Oscillator.
h. On-chip Analog Comparator.
2. Konfigurasi Pin ATmega8535
Konfigurasi pin ATmega8535 dengan
kemasan
40 pin DIP (Dual In-line Package) dapat dilihat pada
Gambar 2.4.
Gambar 4. Konfigurasi Pin ATmega8535
Konfigurasi pin ATmega8535 dengan kemasan 40
pin DIP (Dual In-line Package) dapat kita lihat pada
Gambar 2.4 dapat dijelaskan fungsi dari masingmasing pin ATmega8535 sebagai berikut :
a). VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai
masukan catu daya.
b). GND merupakan pin ground.
c). Port A(PA0..PA7) merupakan pin input/output
dua arah dan pin masukan ADC.
d). Port B(PB0..PB7) merupakan pin input/output
dua arah dan pin fungsi khusus, seperti dilihat
pada Tabel 1.
Pin
PB 7
PB 6
PB 5
PB 4
PB 3
PB 2
PB 1
PB 0
Tabel 1. Pin Port B
Fungsi Khusus
SCK (SPI Bus Serial Clock)
MISO (SPI Bus Master Input/Slave
Output)
MOSI (SPI Bus Master Input/Slave
Input)
SS (SPI Slave Select Input)
AIN1 (Analog Comparator Negative
Input)
OCO (Timer/Conuter0 output compare
match Output)
AIN0 (Analog Compare Positive Input)
INT2 (External Interrupt 2 input)
T1 (Timer/Counter1 External Counter
Input)
T0 T1 (Timer/Counter0 External Counter
Input)
XCK (USART External Clock
Input/Output)
e). Port C(PC0..PC7) merupakan pin input/output
dua arah dan pin fungsi khusus, seperti dilihat
pada Tabel 2.
PC 1
Tabel 2. Pin Port C
Fungsi Khusus
TOSC2 (Timer Oscillator Pin2 )
TOSC1 (Timer Oscillator Pin1 )
TD1 (JTAG Test Data In )
TD0 (JTAG Test Data Out)
TMS (JTAG Mode Select)
TCK (JTAG Test Clock)
SDA (Two-wire Serial Bus Data
Input/Output Line)
PC 0
SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line )
Pin
PC 7
PC 6
PC 5
PC 4
PC 3
PC 2
f). Port D(PD0..PD7) merupakan pin input/output
dua arah dan pin fungsi khusus, seperti dilihat
pada Tabel 3.
Pin
PD 7
PD 6
PD 5
PD 4
PD 3
PD 2
PD 1
PD 0
Tabel 3. Pin Port D
Fungsi Khusus
OC2 (Timer/Counter2 Output Compare
Match Output)
ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin )
OC1A (Timer/Counter 1 Output Compare
A Match Output)
OC1B (Timer/Counter 1 Output Compare
B Match Output)
INT1 (Internal Interrupt 1 Input)
INT0 (Internal Interrupt 0 Input)
TXD (USART Output Pin)
RXD (USART Input Pin)
g). RESET merupakan pin yang digunakan untuk
me-reset mikrokontroler .
h). XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan
clock eksternal.
i). AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk
ADC.
j). AREF merupakan pin masukan tegangan
referensi ADC.
1.3. Sel Surya
Sel surya merupakan suatu devais semikonduktor
yang dapat menghasilkan listrik jika diberikan
sejumlah energi cahaya. Sel surya merupakan
komponen yang umumnya terbuat dari bahan
semikonduktor . Bahan multicrystalline silicon yang
paling banyak dipakai dalam industri sel surya.
Multicrystalline
dan
monocrystalline
silicon
menghasilkan efisiensi yang relatif lebih tinggi
daripada amorphous silicon, sedangkan amorphus
silicon dipakai karena biaya yang relatif lebih rendah.
Selain dari bahan nonorganik di atas dipakai
pula molekul-molekul organik walaupun masih dalam
tahap penelitian. Sebagai salah satu ukuran performansi
sel surya adalah efisiensi. Yaitu prosentasi perubahan
energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Ini
merupakan efisiensi yang terbesar yang pernah dicapai.
Tenaga listrik yang dihasilkan oleh satu sel surya
sangat kecil, maka beberapa sel surya harus
digabungkan sehingga terbentuklah satuan komponen
yang disebut panel surya.
Produk yang dikeluarkan oleh industri-industri
sel surya saat ini sudah dalam bentuk panel surya. Pada
aplikasinya tenaga listrik yang dihasilkan oleh satu
panel surya masih cukup kecil (rata-rata maksimum
tenaga listrik yang dihasilkan 130 W), maka dalam
pemanfaatannya beberapa panel digabungkan dan
terbentuklah apa yang disebut array. Sebagai contoh
untuk menghasilkan listrik sebesar 3 KW dibutuhkan
array seluas kira-kira 20 - 30 meter persegi. Secara
lebih jelas lagi dengan memakai panel produksi Sharp
yang bernomor seri NE-J130A yang mempunyai
efisiensi 15.3% diperlukan luas 23.1 meter persegi
untuk menghasilkan listrik sebesar 3 KW. Besarnya
kapasitas PLTS yang ingin dipasang menambah luas
area pemasangan.
Cara kerja sel surya sendiri sebenarnya identik
dengan komponen semikonduktor dioda. Ketika cahaya
bersentuhan dengan sel surya dan diserap oleh bahan
semi-konduktor , maka terjadi pelepasan elektron.
Apabila elektron tersebut bisa menempuh perjalanan
menuju bahan semi-konduktor pada lapisan yang
berbeda, maka terjadi perubahan sigma gaya-gaya pada
bahan. Gaya tolakan antar bahan semi-konduktor
menyebabkan aliran medan listrik. Aliran medan listrik
ini menyebabkan elektron dapat disalurkan ke saluran
awal dan akhir untuk digunakan pada peralatan listrik.
Untuk memperkenalkan cara kerja sel surya secara
umum, Gambar 5 menjelaskan segalanya tentang proses
cara kerja sel surya merubah cahaya matahari menjadi
energi listrik.
tiap baris 16 karakter. Bentuk dari LCD 2x16 dapat
dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. LCD 2 x 16
Parameter :
Layar hijau : Kontras dan tampilan karakter satu warna
( hitam sampai dengan abu – abu ).
Layar biru : Kontras abu – abu dan tamilan karakter
putih.
Cara kerja :
Karena LCD sudah dilengkapi perangkat pengontrol
sendiri yang menyatu dengan LCD, maka kita tinggal
mengikuti aturan standar yang telah disimpan dalam
pengontrol tersebut. Deskripsi dari pin LCD 2x16
dapat dilihat pada Tabel 4.
Pin
1
2
3
Gambar 5. Cara Kerja Sel Surya
Contoh dari sel surya yang telah disusun menjadi panel
surya yang beredar di pasaran dapat dilihat pada
Gambar 6.
Gambar 6. Panel Surya
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1.4. LCD 2x16
LCD adalah alat yang dibuat pabrik yang sudah
standar dapat menampilkan karakter dua baris dengan
16
Tabel 4. Deskripsi Pin LCD 2 x 16
Simbol
Kemungkinan
Fungsi
Vss
(GND)
Vdd/Vcc
(+5V)
Vee
Contrast
0 = Instruction
input / 1 =
RS
0/1
Data input
0 = Write to
LCD module /
R/W
0/1
1 = Read from
LCD module
E
1, 1-->0
Enable signal
DB0
0/1
Data pin 0
DB1
0/1
Data pin 1
DB2
0/1
Data pin 2
DB3
0/1
Data pin 3
DB4
0/1
Data pin 4
DB5
0/1
Data pin 5
DB6
0/1
Data pin 6
DB7
0/1
Data pin 7
Back light
VB+
(+5V)
Back light
VB(GND)
Tabel 4 menjelaskan deskripsi dari masing - masing pin
LCD 2x16 yang digunakan untuk menampilkan data
yang diperoleh dari pengukuran sebuah obyek.
1.5. Motor DC
Motor DC merupakan peralatan elektromekanik
dasar yang berfungsi untuk mengubah tenaga listrik
menjadi tenaga mekanik. Secara umum, kecepatan
putaran poros motor DC akan meningkat seiring
dengan meningkatnya tegangan yang diberikan.
Dengan demikian, putaran motor DC akan berbalik
arah jika polaritas tegangan yang diberikan juga
dirubah.
2. METODE PENELITIAN
Penulis menggunakan beberapa metode penelitian
untuk mengarahkan penelitian (perancangan) ini agar
tujuan penelitian yang telah ditentukan dapat tercapai
Bahan – bahan yang digunakan untuk membuat sistem
ini sebagai berikut :
a). Sensor LDR, digunakan untuk mendeteksi posisi
matahari.
b). Panel surya, yang digunakan untuk merubah energi
matahari menjadi energi listrik.
c). Mikrokontoler ATmega8535 .
d). LCD 2x16, untuk menampilkan hasil pengukuran
secara digital.
e). Motor DC sebagai penggerak posisi panel surya.
Flow Chart
Mulai
Pembuatan Proposal
Pengumpulan Data
Gambar 8. Motor DC
Pembuatan Alat
Motor gear DC tidak dapat dikendalikan langsung oleh
mikrokontroler, karena kebutuhan arus yang besar
sedangkan keluaran arus dari mikrokontroler sangat
kecil. Motor driver merupakan alternatif yang dapat
digunakan untuk menggerakkan motor DC.
1.6. Driver Motor L298
L298 adalah IC yang dapat digunakan sebagai
driver motor DC. IC ini menggunakan prinsip kerja HBridge. Tiap H-Bridge dikontrol menggunakan level
tegangan yang berasal dari output mikrokontroler.
L298 dapat mengontrol 2 buah motor DC. Tegangan
yang dapat digunakan bisa mencapai tegangan 46
VDC dan arus 5 A untuk setiap kanalnya. Berikut ini
bentuk IC L298 yang digunakan sebagai motor driver .
Pengujian Alat
Apakah Alat
Bekerja Dengan
Baik
Tidak
Perbaikan Alat
Ya
Analisis Data
Selesai
Gambar 10. Flowchart penelitian
3. HASIL PENELITIAN DAN ANALISA
1. Analisis atau Pembahasan Alat
Analisa dari perancangan alat yang akan
yaitu meliputi :
a). Analisis Rangkaian Power Supply.
Gambar 9. IC Driver Motor L298
diuji
Tabel 5. Pengukuran Keluaran Power Supply
Tegangan Tegangan
Arus
Keterangan
Input
Output
(Vi) DC
(Vo) DC
Untuk
mensupply
6 volt
4.8 volt
2.86 A
Sensor, LCD
Tegangan
Input
(Vi) DC
Tegangan
Output
(Vo) DC
Arus
Keterangan
ATmega8535
b). Analisis Rangkaian
ATmega8535.
Mikrokontroler
AVR
d). Analisis Rangkaian Driver Motor
Pengujian driver motor untuk menggerakkan
motor. Pengujian ini berlaku untuk kedua motor
(motor kiri dan motor kanan). Gambar 13 rangkaian
driver motor DC menggunakan IC L298. Hasil
pengujian driver motor dapat dilihat pada Tabel 11.
Tabel 6. Pengujian Pin Mikrokontroler Port A
Port A
Pengukuran
Motor nyala
4.8 volt
Motor mati
0,0 volt
Tabel 7. Pengujian Pin Mikrokontroler Port B
Port A
Pengukuran
Motor nyala
4.8 volt
Motor mati
0,0 volt
Tabel 8. Pengujian Pin Mikrokrontroler Port C
Port C
Pengukuran
Motor nyala
4.8 volt
Motor mati
0,0 volt
Tabel 9. Pengujian Pin Mikrokrontroler Port D
Port D
Pengukuran
Motor nyala
4.8 volt
Motor mati
0,0 volt
c). Analisis Sensor Cahaya
Gambar 13. Rangkaian Driver Motor
Tabel 11. Hasil Pengujian Driver Motor
Enable
IN
IN
Kondisi
Keterangan
+
Motor
0
1
Gambar 12. Rangkaian Sensor Cahaya
Tabel 10. Hasil Pengujian Sensor
Tegangan Sensor Cahaya
Motor
1
S1
S2
S3
S4
0.61 V 0.51 V 0.62 V 0.51 V Diam
0.61 V
0.51 V
2.50 V
2.21 V
2.52 V
2.21 V
0.62 V
0.51 V
Putar
Motor
2
x
x
0
0
0
1
1
0
1
1
Tidak
Berputar
Tidak
Berputar
Berputar
Berputar
Berlawan
Arah
Tidak
Berputar
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Tabel 12. Hasil Pengujian Motor DC
Tegangan
Arus
Kondisi
Motor
Motor
Motor
Motor Motor
1
2
1
2
0
0
0
0
Mati
3.54
2.12 V 5.24 V 1.08 A
Berputar
A
Diam
Kanan
Putar
Naik
Putar
Kiri
Putar
Turun
2. Hasil Penelitian
Hasil penelitian diambil sample selama tiga hari
berturut – turut pada musim kemarau dengan
menempatkan panel surya di luar ruangan yang bebas
menerima pancaran sinar matahari. Pengambilan hasil
penelitian di lakukan dengan cara memasang dua buah
panel surya yang sejenis dengan selisih output
tegangan kedua panel surya kurang lebih 0,4 Volt.
Satu panel surya menggunakan solar tracker dan satu
panel surya tanpa solar tracker yang menghadap
tegak lurus keatas. Beban yang digunakan ketika
pengukuran berupa resistor bernilai 10KΩ. Hasil dari
dua keadaan tersebut dapat dilihat pada Tabel 13 –
Tabel 15.
Tabel 13. Hasil Pengukuran Panel Surya Hari
Pertama
Menggunakan
Tanpa solar
solar tracker
tracker
Pukul
Tegangan
Arus Tegangan Arus
(Volt)
(mA)
(Volt)
(mA)
07:00
18.02
1.80
16.20
1.62
08:00
18.60
1.86
16.78
1.67
09:00
18.45
1.84
16.67
1.65
10:00
19.12
1.91
17.85
1.78
11:00
19.46
1.94
19.32
1.92
12:00
19.50
1.95
19.41
1.94
13:00
19.55
1.98
19.42
1.94
14:00**
15.05
1.50
14.68
1.46
15:00
18.57
1.86
17.03
1.70
16:00
18.25
1.82
16.32
1.63
17:00
17.28
1.73
15.27
1.51
Keterangan :
* = Sedikit berawan
** = Berawan tebal
Pukul
Menggunakan
solar tracker
Tegangan Arus
(Volt)
(mA)
18.31
1.83
18.75
1.88
19.15
1.91
19.63
1.96
19.45
1.94
15.28
1.52
18.34
1.84
16.04
1.60
17.84
1.78
17.18
1.71
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00**
14:00
15:00*
16:00
17:00
Keterangan :
* = Sedikit berawan
** = Berawan tebal
Tanpa solar
tracker
Tegangan Arus
(Volt)
(mA)
16.80
1.68
17.50
1.74
18.34
1.83
19.52
1.95
19.25
1.92
14.98
1.50
17.05
1.70
15.56
1.55
15.97
1.58
15.21
1.52
Gambar 15. Grafik Pengukuran Panel Surya Hari
Kedua
Gambar 14. Grafik Pengukuran Panel Surya Hari
Pertama
Tabel 14. Hasil Pengukuran Panel Surya Hari
Kedua
Menggunakan
Tanpa solar
solar tracker
tracker
Pukul
Tegangan Arus Tegangan Arus
(Volt)
(mA)
(Volt)
(mA)
07:00
17.80
1.78
16.03
1.60
Tabel 15. Hasil Pengukuran Panel Surya Hari
Ketiga
Menggunakan
Tanpa
solar tracker
solar tracker
Pukul
Tegangan Arus Tegangan Arus
(Volt)
(mA)
(Volt)
(mA)
07:00
18.26
1.82
16.33
1.63
08:00
18.06
1.81
16.21
1.61
09:00
18.55
1.84
17.20
1.72
10:00
19.21
1.92
18.05
1.80
11:00*
17.67
1.76
17.45
1.69
12:00
19.56
1.96
19.34
1.93
13:00*
16.13
1.61
15.78
1.57
14.00
19.08
1.90
18.03
1.79
15:00
18.79
1.86
17.22
1.72
16:00
17.98
1.80
16.15
1.60
17:00
16.15
1.61
14.91
1.50
14.00
19.08
1.90
18.03
1.79
15:00
18.79
1.86
17.22
1.72
Pukul
Menggunakan
solar tracker
Tegangan Arus
(Volt)
(mA)
17.98
1.80
16.15
1.61
16:00
17:00
Keterangan :
* = Sedikit berawan
** = Berawan tebal
Tanpa
solar tracker
Tegangan Arus
(Volt)
(mA)
16.15
1.60
14.91
1.50
Pukul
10:00
Menggunakan
Solar Tracker
V
I
(Volt)
(mA)
19.16
1.92
Tanpa
Solar Tracker
V
I
(Volt) (mA)
18.05
1.80
Prosentase
Perbedaan
Tegangan
besar 8.6
%
mengguna
kan solar
tracker
Lebih
besar 6.2
%
mengguna
kan solar
tracker
Gambar 16. Grafik Pengukuran Panel Surya Hari
Ketiga
Dilihat dari Tabel 13 – Tabel 15 terjadi perbedaan
output tegangan ataupun arus antara panel surya
menggunakan solar tracker dan panel surya tanpa solar
tracker. Tegangan ataupun arus yang dihasilkan panel
surya menggunakan solar tracker akan memiliki nilai
yang lebih besar dibandingkan dengan panel surya tanpa
solar tracker.
Nilai rata – rata keluaran panel surya selama tiga
hari berdasarkan pembagian waktu pagi, siang dan sore
hari dapat dilihat pada Tabel 16 – Tabel 18. Pagi hari
dari pukul 07.00 – 10.00 , siang hari dari pukul 11.00 –
13.00, dan sore hari dari pukul 14.00 – 17.00.
Tabel 16. Hasil Pengukuran Rata – Rata Pagi Hari
Menggunakan
Tanpa
Solar Tracker
Solar Tracker Prosentase
Perbedaan
Pukul
V
I
V
I
Tegangan
(Volt)
(mA) (Volt) (mA)
07:00
18.03
1.80
16.17
1.61
08:00
18.32
1.83
16.59
1.65
09:00
18.58
1.85
17.13
1.69
Lebih
besar 11.5
%
mengguna
kan solar
tracker
Lebih
besar 10.4
%
mengguna
kan solar
tracker
Lebih
Gambar 17. Grafik Pengukuran Rata - Rata Pagi
Hari
Tabel 17. Hasil Pengukuran Rata – Rata Siang Hari
Prosentas
Menggunakan
Tanpa
e
Solar Tracker Solar Tracker
Perbedaa
Pukul
V
I
V
I
n
(Volt) (mA) (Volt) (mA) Tegangan
11:00
18.92
1.90
18.61
1.85
12:00
19.51
1.95
19.22
1.93
13:00
16.98
1.71
16.69
1.65
Lebih
besar 1.6
%
menggun
akan
solar
tracker
Lebih
besar 1.5
%
menggun
akan
solar
tracker
Lebih
besar 1.7
%
menggun
akan
solar
tracker
Gambar 18. Grafik Pengukuran Rata - Rata Siang
Hari
Tabel 18. Hasil Pengukuran Rata – Rata Sore Hari
Menggunakan
Tanpa
Prosentase
Solar Tracker Solar Tracker
Perbedaan
Pukul
V
I
V
I
Tegangan
(Volt) (mA) (Volt) (mA)
14:00
17.49
1.75
16.48
1.63
15:00
17.81
1.78
16.60
1.67
18.02
1.80
16.12
1.60
17.07
1.70
15.12
1.51
16:00
17:00
Lebih besar
6.1 %
menggunaka
n solar
tracker
Lebih besar
2.4 %
menggunaka
n solar
tracker
Lebih besar
11.7 %
menggunaka
n solar
tracker
Lebih besar
12.8 %
menggunaka
n solar
tracker
Dari data Tabel 16 - 18 dapat dihitung besarnya
prosentase tegangan antara panel surya menggunakan
solar tracker dengan panel surya tanpa solar tracker .
a). Prosentase Tegangan Rata – Rata Pagi Hari
(Pukul 07.00 – 10.00)
11.5%+10.4%+8.6%+6.2%
=
= 9.17 %
4
b). Prosentase Tegangan Rata – Rata Siang Hari
(Pukul 11.00 – 13.00)
1.6%+1.5%+1.7%
= 1.6 %
=
3
c). Prosentase Tegangan Rata – Rata Sore Hari
(Pukul 14.00 – 17.00)
6.1%+2.4%+11.7%+12.8%
=
= 8.25 %
4
Panel surya dengan menggunakan solar tracker
menghasilkan tegangan rata-rata sekitar 9.17 %
pada pagi hari, 1.6 % pada siang hari dan 8.25
% sore hari lebih besar daripada panel surya
tanpa solar tracker .
4. KESIMPULAN
Dalam penelitian Tugas Akhir, Penulis dapat
mengambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Telah terbentuk sebuah alat solar tracker untuk
menggerakan panel surya mengikuti arah matahari
menggunakan
sensor
LDR
dan
berbasis
mikrokontroler ATmega8535 dengan tampilan LCD
sebagai penunjuk nilai tegangan dan arus panel
surya.
2. Dari hasil pengujian selama tiga hari diperoleh data
bahwa panel surya menggunakan solar tracker
menghasilkan prosentase tegangan rata-rata lebih
besar 9.17 % pada pagi hari (pukul 07.00 –
10.00),dan sore hari (pukul 14.00 – 17.00)
menghasilkan tegangan rata – rata lebih besar 8.25 %
dibandingkan dengan panel surya tanpa solar
tracker . Sedangkan siang hari (pukul 11.00 – 13.00)
tegangan antara panel surya menggunakan solar
tracker dengan panel surya tanpa solar tracker relatif
sama, dimana panel surya menggunakan solar
tracker hanya menghasilkan tegangan rata – rata
lebih besar 1.6 %.
DAFTAR PUSTAKA
Andrianto, Heri. 2008. Pemrograman Mikrokontroler
AVR ATmega8535 . Informatika. Bandung.
Arif, Masyuri Aliansyah. 2011. Penjejak Arah Sinar
Matahari
Untuk
Panel
Surya
Berbasis
Mikrokontroler AT89S51.
http://karya-ilmiah.um.ac.id/index.php/TAelektro/article/view/13587 (12 januari 2012, 10.00
WIB)
Gambar 19. Grafik Pengukuran Rata - Rata Sore Hari
Eduardo, Lorenzo, SolarElectricity.
http://www.books.google.co.id/books?id=lYc53x
ZyxZQC&printsec=frontcover&dq=Solar+Electri
city (2 januari 2012, 16.00 WIB)
Purnama, Mahir. 2011. Hybrid Sistem Pembangkit
Lstrik Tenaga Surya Dengan Jala-Jala Listrik PLN
Untuk Instalasi Rumah Tangga.
Skripsi. Fakultas Teknik UMS.
Solichin, Achmad. 2003. Pemrograman Bahasa C .
ANDI. Yogyakarta.
Susilo, Danang. 2010. Penjejak Matahari Berbasis
Sensor.
http://repo.eepis-edu/333/ (2 januari 2012, 16.00
WIB)
Tim Lab. Mikroprosesor BLPT. 2007. Pemrograman
MikrokontrolerAT89S51 dengan Bahasa C/C+ +
dan Assembler . ANDI. Yogyakarta.
KENDAI SOLAR TRACKER PADA SISTEM PLTS BERBASIS MIKROKONTROLER
ATmega8535
Disusun Oleh :
CAHYO APRILIYANTO S
D 4000 900 59
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2012
KENDAI SOLAR TRACKER PADA SISTEM PLTS BERBASIS MIKROKONTROLER
ATmega8535
CAHYO APRILIYANTO S
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
E-mail : cahyoapril@yahoo.com
ABSTRAKSI
Tujuan utama dari penelitian ini adalah membuat sistem kendali penjejak matahari untuk menggerakan
panel surya yang dapat mengikuti arah pergerakan matahari, sehingga energi listrik yang dihasilkan dapat
maksimal. Untuk mencari arah datangnya sinar matahari, digunakan empat sensor Light Dependent Resistor (LDR)
yang memberikan informasi besar intensitas cahaya yang diterima masing-masing sensor. Pengolahan data-data
intensitas, penentuan arah putaran motor DC dilakukan oleh mikrokontroler ATmega8535. Selanjutnya tegangan
dan arus yang dihasilkan panel surya ditampilkan menggunakan LCD 2x16.
Pengujian dilakukan selama tiga hari pada tempat yang terkena pancaran sinar matahari secara bebas
dari pukul 07.00 – 17.00 WIB dengan menggunakan dua buah panel surya yang sejenis, satu panel surya
menggunakan solar tracker dan satu panel tanpa menggunakan solar tracker dengan posisi menghadap tegak lurus
keatas. Dari hasil pengujian diperoleh data bahwa panel surya menggunakan solar tracker pada pagi hari (pukul
07.00 – 10.00) menghasilkan prosentase tegangan rata -rata lebih besar 9,17 % dan sore hari (pukul 14.00 – 17.00)
menghasilkan prosentase tegangan rata – rata lebih besar 8,25 % dibandingkan dengan panel surya tanpa solar
tracker. Siang hari (pukul 11.00 – 13.00) tegangan yang dihasilkan kedua panel surya relatif sama , panel surya
menggunakan solar tracker hanya menghasilkan prosentase tegangan rata – rata lebih besar 1,6 % dibandingkan
panel surya tanpa solar tracker.
Kata Kunci : Panel Surya, Mikrokontroler ATmega8535, LCD, LDR, Motor DC.
1. PENDAHULUAN
Kawasan Indonesia merupakan salah satu
kawasan yang memiliki banyak sumber energi alam
yang dapat digunakan sebagai energi alternatif untuk
pembangkitan energi listrik. Upaya-upaya eksplorasi
untuk membangitkan energi listrik sangat penting
untuk dilakukan terutama dalam mengatasi krisis
energi listrik yang sedang melanda negara kita.
Beberapa hal yang menjadi pertimbangan dalam
pembangkitan energi listrik adalah menghasilkan
jumlah energi yang cukup besar, biaya ekonomis dan
tidak berdampak negatif terhadap lingkungan.
Mengingat negara Indonesia berada dekat garis
khatulistiwa dengan pancaran sinar matahari yang
cukup banyak sepanjang tahun, maka salah satu
sumber energi yang bagus untuk dikembangkan
adalah energi matahari. Pemanfaatan energi matahari
dalam pembangkitan energi listrik telah banyak
dilakukan dengan menggunakan panel surya. Panel
surya yang terpasang selama ini masih bersifat statis
(tidak mengikuti pergerakan matahari). Berdasarkan
kondisi ini, maka panel surya tidak dapat menangkap
cahaya secara maksimal pancaran sinar matahari
sepanjang siang hari. Akibatnya energi listrik yang
dibangkitkan tidak maksimal. Keterbatasan pada
panel surya yang statis tersebut dapat diatasi, maka
pada penelitian ini akan dirancang sebuah panel surya
yang dapat mengikuti arah pergerakan matahari.
Selanjutnya akan dianalisis unjuk kerjanya dan
dibandingkan dengan unjuk kerja panel surya statis.
Energi alternatif dan yang terbarukan
mempunyai peran yang sangat penting dalam
memenuhi kebutuhan energi. Hal ini disebabkan
penggunaan bahan bakar untuk pembangkitpembangkit listrik konvensional dalam jangka waktu
yang panjang akan menguras sumber minyak bumi,
gas dan batu bara yang makin menipis dan juga dapat
mengakibatkan pencemaran lingkungan. Salah
satunya upaya yang telah dikembangkan adalah
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). PLTS
akan lebih diminati karena dapat digunakan untuk
berbagai keperluan dan di berbagai tempat seperti
perkantoran, pabrik, perumahan, dan lainnya.
Indonesia merupakan daerah tropis yang mempunyai
potensi energi matahari sangat besar dengan insolasi
harian rata-rata 4,5 - 4,8 KWh/m²/ hari. Energi listrik
yang dihasilkan modul surya sangat dipengaruhi oleh
intensitas cahaya matahari yang diterima oleh sistem.
1.1. LDR (Light Dependent Resistor)
LDR adalah komponen elektronika terdiri atas
sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua
buah elektroda pada permukaannya. Kondisi gelap
atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut
menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang
relatif kecil, sehingga sedikit elektron untuk
mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat
cahaya redup, LDR menjadi konduktor yang buruk,
atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang
besar pada saat gelap atau cahaya redup. Saat cahaya
terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari
atom bahan semikonduktor tersebut. Hal ini
mengakibatkan ada lebih banyak elektron untuk
mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat
cahaya terang, LDR menjadi konduktor yang baik,
atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang
kecil pada saat cahaya terang. Simbol dari komponen
LDR dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Simbol LDR
Bentuk dari komponen LDR dapat dilihat pada
Gambar 2.
Gambar 2. Komponen LDR
Karakteristik LDR terdiri atas dua macam yaitu Laju
Recovery dan Respon Spektral:
1. Laju Recovery
Bila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan
dengan level kekuatan cahaya tertentu ke dalam suatu
ruangan yang gelap, maka bisa diamati bahwa nilai
resistansi dari LDR tidak akan segera berubah
resistansinya pada keadaan ruangan gelap. Namun
LDR akan bisa mencapai harga di kegelapan setelah
mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery
merupakan suatu ukuran praktis dan suatu kenaikan
nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis
dalam K /detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih
besar dari 200 K /detik (selama 20 menit pertama
mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut
akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah
dari tempat gelap ke tempat terang yang memerlukan
waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi
yang sesuai dengan level cahaya 400 lux.
2. Respon Spektral
LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama
untuk setiap panjang gelombang cahaya yang jatuh
padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan
sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga,
alumunium, baja, emas, dan perak. Berdasarkan dari
kelima bahan tersebut, maka tembaga merupakan
penghantar yang paling banyak digunakan karena
mempunyai daya hantar yang baik.
1.2. Mikrokontroler AVR ATmega8535
AVR adalah mikrokontroler RISC (Reduce
Instruction Set Compute) 8 bit berdasarkan arsitektur
Harvard. AVR memiliki keunggulan dibandingkan
dengan mikrokontroler lain, yaitu memiliki kecepatan
eksekusi program yang lebih cepat karena sebagian
besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, lebih
cepat dibandingkan mikrokontroler MCS51 yang
membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1
instruksi.
AVR memiliki fitur lengkap yaitu ADC
internal,
EEPROM
internal,
Timer/Counter ,
watchdog timer , PWM, Port I/O , komunikasi serial,
komparator , dan lain-lain. Fasilitas yang lengkap
dapat digunakan untuk berbagai aplikasi sistem
elektronika seperti robot, peralatan komunikasi, dan
berbagai keperluan lainnya.
1. Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega8535
Sistem minimum mikrokontroler ATmega8535 dapat dilihat pada Gambar 3
.
Gambar 3. Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega8535
a).
b).
c).
d).
e).
f).
g).
Secara umum AVR dikelompokkan menjadi 3
kelompok yaitu AT90Sxx, ATmega, dan ATtiny.
Fitur ATmega8535 meliputi :
Mikrokontroler AVR 8 bit yang memiliki
kemampuan tinggi, dengan daya relatif rendah.
Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16
MIPS pada frekuensi 16MHz.
Memiliki kapasitas Flash memory 8 Kbyte,
EEPROM 512 byte dan SRAM 512 byte.
Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B,
Port C, dan Port D.
CPU yang terdiri atas 32 buah register.
Port USART untuk komunikasi serial.
Fitur Peripheral.
a. Tiga buah Timer/Counter dengan kemapuan
pembandingan.
1) 2 (dua) buah Timer/Counter 8 bit dengan
prescaler terpisah dengan Mode Compare.
2) 1 (satu) buah Timer/Counter 16 bit dengan
prescaler terpisah, Mode Compare, dan
Mode Capture.
b. Real Time Counter dengan Oscillator tersendiri.
c. 4 channel PWM.
d. 8 channel, 10-bit ADC.
e. Byte-oriented Two-wire Serial Interface.
f. Programmeble Serial USART.
g. Watchdog Timer dengan internal Oscillator.
h. On-chip Analog Comparator.
2. Konfigurasi Pin ATmega8535
Konfigurasi pin ATmega8535 dengan
kemasan
40 pin DIP (Dual In-line Package) dapat dilihat pada
Gambar 2.4.
Gambar 4. Konfigurasi Pin ATmega8535
Konfigurasi pin ATmega8535 dengan kemasan 40
pin DIP (Dual In-line Package) dapat kita lihat pada
Gambar 2.4 dapat dijelaskan fungsi dari masingmasing pin ATmega8535 sebagai berikut :
a). VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai
masukan catu daya.
b). GND merupakan pin ground.
c). Port A(PA0..PA7) merupakan pin input/output
dua arah dan pin masukan ADC.
d). Port B(PB0..PB7) merupakan pin input/output
dua arah dan pin fungsi khusus, seperti dilihat
pada Tabel 1.
Pin
PB 7
PB 6
PB 5
PB 4
PB 3
PB 2
PB 1
PB 0
Tabel 1. Pin Port B
Fungsi Khusus
SCK (SPI Bus Serial Clock)
MISO (SPI Bus Master Input/Slave
Output)
MOSI (SPI Bus Master Input/Slave
Input)
SS (SPI Slave Select Input)
AIN1 (Analog Comparator Negative
Input)
OCO (Timer/Conuter0 output compare
match Output)
AIN0 (Analog Compare Positive Input)
INT2 (External Interrupt 2 input)
T1 (Timer/Counter1 External Counter
Input)
T0 T1 (Timer/Counter0 External Counter
Input)
XCK (USART External Clock
Input/Output)
e). Port C(PC0..PC7) merupakan pin input/output
dua arah dan pin fungsi khusus, seperti dilihat
pada Tabel 2.
PC 1
Tabel 2. Pin Port C
Fungsi Khusus
TOSC2 (Timer Oscillator Pin2 )
TOSC1 (Timer Oscillator Pin1 )
TD1 (JTAG Test Data In )
TD0 (JTAG Test Data Out)
TMS (JTAG Mode Select)
TCK (JTAG Test Clock)
SDA (Two-wire Serial Bus Data
Input/Output Line)
PC 0
SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line )
Pin
PC 7
PC 6
PC 5
PC 4
PC 3
PC 2
f). Port D(PD0..PD7) merupakan pin input/output
dua arah dan pin fungsi khusus, seperti dilihat
pada Tabel 3.
Pin
PD 7
PD 6
PD 5
PD 4
PD 3
PD 2
PD 1
PD 0
Tabel 3. Pin Port D
Fungsi Khusus
OC2 (Timer/Counter2 Output Compare
Match Output)
ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin )
OC1A (Timer/Counter 1 Output Compare
A Match Output)
OC1B (Timer/Counter 1 Output Compare
B Match Output)
INT1 (Internal Interrupt 1 Input)
INT0 (Internal Interrupt 0 Input)
TXD (USART Output Pin)
RXD (USART Input Pin)
g). RESET merupakan pin yang digunakan untuk
me-reset mikrokontroler .
h). XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan
clock eksternal.
i). AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk
ADC.
j). AREF merupakan pin masukan tegangan
referensi ADC.
1.3. Sel Surya
Sel surya merupakan suatu devais semikonduktor
yang dapat menghasilkan listrik jika diberikan
sejumlah energi cahaya. Sel surya merupakan
komponen yang umumnya terbuat dari bahan
semikonduktor . Bahan multicrystalline silicon yang
paling banyak dipakai dalam industri sel surya.
Multicrystalline
dan
monocrystalline
silicon
menghasilkan efisiensi yang relatif lebih tinggi
daripada amorphous silicon, sedangkan amorphus
silicon dipakai karena biaya yang relatif lebih rendah.
Selain dari bahan nonorganik di atas dipakai
pula molekul-molekul organik walaupun masih dalam
tahap penelitian. Sebagai salah satu ukuran performansi
sel surya adalah efisiensi. Yaitu prosentasi perubahan
energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Ini
merupakan efisiensi yang terbesar yang pernah dicapai.
Tenaga listrik yang dihasilkan oleh satu sel surya
sangat kecil, maka beberapa sel surya harus
digabungkan sehingga terbentuklah satuan komponen
yang disebut panel surya.
Produk yang dikeluarkan oleh industri-industri
sel surya saat ini sudah dalam bentuk panel surya. Pada
aplikasinya tenaga listrik yang dihasilkan oleh satu
panel surya masih cukup kecil (rata-rata maksimum
tenaga listrik yang dihasilkan 130 W), maka dalam
pemanfaatannya beberapa panel digabungkan dan
terbentuklah apa yang disebut array. Sebagai contoh
untuk menghasilkan listrik sebesar 3 KW dibutuhkan
array seluas kira-kira 20 - 30 meter persegi. Secara
lebih jelas lagi dengan memakai panel produksi Sharp
yang bernomor seri NE-J130A yang mempunyai
efisiensi 15.3% diperlukan luas 23.1 meter persegi
untuk menghasilkan listrik sebesar 3 KW. Besarnya
kapasitas PLTS yang ingin dipasang menambah luas
area pemasangan.
Cara kerja sel surya sendiri sebenarnya identik
dengan komponen semikonduktor dioda. Ketika cahaya
bersentuhan dengan sel surya dan diserap oleh bahan
semi-konduktor , maka terjadi pelepasan elektron.
Apabila elektron tersebut bisa menempuh perjalanan
menuju bahan semi-konduktor pada lapisan yang
berbeda, maka terjadi perubahan sigma gaya-gaya pada
bahan. Gaya tolakan antar bahan semi-konduktor
menyebabkan aliran medan listrik. Aliran medan listrik
ini menyebabkan elektron dapat disalurkan ke saluran
awal dan akhir untuk digunakan pada peralatan listrik.
Untuk memperkenalkan cara kerja sel surya secara
umum, Gambar 5 menjelaskan segalanya tentang proses
cara kerja sel surya merubah cahaya matahari menjadi
energi listrik.
tiap baris 16 karakter. Bentuk dari LCD 2x16 dapat
dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. LCD 2 x 16
Parameter :
Layar hijau : Kontras dan tampilan karakter satu warna
( hitam sampai dengan abu – abu ).
Layar biru : Kontras abu – abu dan tamilan karakter
putih.
Cara kerja :
Karena LCD sudah dilengkapi perangkat pengontrol
sendiri yang menyatu dengan LCD, maka kita tinggal
mengikuti aturan standar yang telah disimpan dalam
pengontrol tersebut. Deskripsi dari pin LCD 2x16
dapat dilihat pada Tabel 4.
Pin
1
2
3
Gambar 5. Cara Kerja Sel Surya
Contoh dari sel surya yang telah disusun menjadi panel
surya yang beredar di pasaran dapat dilihat pada
Gambar 6.
Gambar 6. Panel Surya
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1.4. LCD 2x16
LCD adalah alat yang dibuat pabrik yang sudah
standar dapat menampilkan karakter dua baris dengan
16
Tabel 4. Deskripsi Pin LCD 2 x 16
Simbol
Kemungkinan
Fungsi
Vss
(GND)
Vdd/Vcc
(+5V)
Vee
Contrast
0 = Instruction
input / 1 =
RS
0/1
Data input
0 = Write to
LCD module /
R/W
0/1
1 = Read from
LCD module
E
1, 1-->0
Enable signal
DB0
0/1
Data pin 0
DB1
0/1
Data pin 1
DB2
0/1
Data pin 2
DB3
0/1
Data pin 3
DB4
0/1
Data pin 4
DB5
0/1
Data pin 5
DB6
0/1
Data pin 6
DB7
0/1
Data pin 7
Back light
VB+
(+5V)
Back light
VB(GND)
Tabel 4 menjelaskan deskripsi dari masing - masing pin
LCD 2x16 yang digunakan untuk menampilkan data
yang diperoleh dari pengukuran sebuah obyek.
1.5. Motor DC
Motor DC merupakan peralatan elektromekanik
dasar yang berfungsi untuk mengubah tenaga listrik
menjadi tenaga mekanik. Secara umum, kecepatan
putaran poros motor DC akan meningkat seiring
dengan meningkatnya tegangan yang diberikan.
Dengan demikian, putaran motor DC akan berbalik
arah jika polaritas tegangan yang diberikan juga
dirubah.
2. METODE PENELITIAN
Penulis menggunakan beberapa metode penelitian
untuk mengarahkan penelitian (perancangan) ini agar
tujuan penelitian yang telah ditentukan dapat tercapai
Bahan – bahan yang digunakan untuk membuat sistem
ini sebagai berikut :
a). Sensor LDR, digunakan untuk mendeteksi posisi
matahari.
b). Panel surya, yang digunakan untuk merubah energi
matahari menjadi energi listrik.
c). Mikrokontoler ATmega8535 .
d). LCD 2x16, untuk menampilkan hasil pengukuran
secara digital.
e). Motor DC sebagai penggerak posisi panel surya.
Flow Chart
Mulai
Pembuatan Proposal
Pengumpulan Data
Gambar 8. Motor DC
Pembuatan Alat
Motor gear DC tidak dapat dikendalikan langsung oleh
mikrokontroler, karena kebutuhan arus yang besar
sedangkan keluaran arus dari mikrokontroler sangat
kecil. Motor driver merupakan alternatif yang dapat
digunakan untuk menggerakkan motor DC.
1.6. Driver Motor L298
L298 adalah IC yang dapat digunakan sebagai
driver motor DC. IC ini menggunakan prinsip kerja HBridge. Tiap H-Bridge dikontrol menggunakan level
tegangan yang berasal dari output mikrokontroler.
L298 dapat mengontrol 2 buah motor DC. Tegangan
yang dapat digunakan bisa mencapai tegangan 46
VDC dan arus 5 A untuk setiap kanalnya. Berikut ini
bentuk IC L298 yang digunakan sebagai motor driver .
Pengujian Alat
Apakah Alat
Bekerja Dengan
Baik
Tidak
Perbaikan Alat
Ya
Analisis Data
Selesai
Gambar 10. Flowchart penelitian
3. HASIL PENELITIAN DAN ANALISA
1. Analisis atau Pembahasan Alat
Analisa dari perancangan alat yang akan
yaitu meliputi :
a). Analisis Rangkaian Power Supply.
Gambar 9. IC Driver Motor L298
diuji
Tabel 5. Pengukuran Keluaran Power Supply
Tegangan Tegangan
Arus
Keterangan
Input
Output
(Vi) DC
(Vo) DC
Untuk
mensupply
6 volt
4.8 volt
2.86 A
Sensor, LCD
Tegangan
Input
(Vi) DC
Tegangan
Output
(Vo) DC
Arus
Keterangan
ATmega8535
b). Analisis Rangkaian
ATmega8535.
Mikrokontroler
AVR
d). Analisis Rangkaian Driver Motor
Pengujian driver motor untuk menggerakkan
motor. Pengujian ini berlaku untuk kedua motor
(motor kiri dan motor kanan). Gambar 13 rangkaian
driver motor DC menggunakan IC L298. Hasil
pengujian driver motor dapat dilihat pada Tabel 11.
Tabel 6. Pengujian Pin Mikrokontroler Port A
Port A
Pengukuran
Motor nyala
4.8 volt
Motor mati
0,0 volt
Tabel 7. Pengujian Pin Mikrokontroler Port B
Port A
Pengukuran
Motor nyala
4.8 volt
Motor mati
0,0 volt
Tabel 8. Pengujian Pin Mikrokrontroler Port C
Port C
Pengukuran
Motor nyala
4.8 volt
Motor mati
0,0 volt
Tabel 9. Pengujian Pin Mikrokrontroler Port D
Port D
Pengukuran
Motor nyala
4.8 volt
Motor mati
0,0 volt
c). Analisis Sensor Cahaya
Gambar 13. Rangkaian Driver Motor
Tabel 11. Hasil Pengujian Driver Motor
Enable
IN
IN
Kondisi
Keterangan
+
Motor
0
1
Gambar 12. Rangkaian Sensor Cahaya
Tabel 10. Hasil Pengujian Sensor
Tegangan Sensor Cahaya
Motor
1
S1
S2
S3
S4
0.61 V 0.51 V 0.62 V 0.51 V Diam
0.61 V
0.51 V
2.50 V
2.21 V
2.52 V
2.21 V
0.62 V
0.51 V
Putar
Motor
2
x
x
0
0
0
1
1
0
1
1
Tidak
Berputar
Tidak
Berputar
Berputar
Berputar
Berlawan
Arah
Tidak
Berputar
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Berhasil
Tabel 12. Hasil Pengujian Motor DC
Tegangan
Arus
Kondisi
Motor
Motor
Motor
Motor Motor
1
2
1
2
0
0
0
0
Mati
3.54
2.12 V 5.24 V 1.08 A
Berputar
A
Diam
Kanan
Putar
Naik
Putar
Kiri
Putar
Turun
2. Hasil Penelitian
Hasil penelitian diambil sample selama tiga hari
berturut – turut pada musim kemarau dengan
menempatkan panel surya di luar ruangan yang bebas
menerima pancaran sinar matahari. Pengambilan hasil
penelitian di lakukan dengan cara memasang dua buah
panel surya yang sejenis dengan selisih output
tegangan kedua panel surya kurang lebih 0,4 Volt.
Satu panel surya menggunakan solar tracker dan satu
panel surya tanpa solar tracker yang menghadap
tegak lurus keatas. Beban yang digunakan ketika
pengukuran berupa resistor bernilai 10KΩ. Hasil dari
dua keadaan tersebut dapat dilihat pada Tabel 13 –
Tabel 15.
Tabel 13. Hasil Pengukuran Panel Surya Hari
Pertama
Menggunakan
Tanpa solar
solar tracker
tracker
Pukul
Tegangan
Arus Tegangan Arus
(Volt)
(mA)
(Volt)
(mA)
07:00
18.02
1.80
16.20
1.62
08:00
18.60
1.86
16.78
1.67
09:00
18.45
1.84
16.67
1.65
10:00
19.12
1.91
17.85
1.78
11:00
19.46
1.94
19.32
1.92
12:00
19.50
1.95
19.41
1.94
13:00
19.55
1.98
19.42
1.94
14:00**
15.05
1.50
14.68
1.46
15:00
18.57
1.86
17.03
1.70
16:00
18.25
1.82
16.32
1.63
17:00
17.28
1.73
15.27
1.51
Keterangan :
* = Sedikit berawan
** = Berawan tebal
Pukul
Menggunakan
solar tracker
Tegangan Arus
(Volt)
(mA)
18.31
1.83
18.75
1.88
19.15
1.91
19.63
1.96
19.45
1.94
15.28
1.52
18.34
1.84
16.04
1.60
17.84
1.78
17.18
1.71
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00**
14:00
15:00*
16:00
17:00
Keterangan :
* = Sedikit berawan
** = Berawan tebal
Tanpa solar
tracker
Tegangan Arus
(Volt)
(mA)
16.80
1.68
17.50
1.74
18.34
1.83
19.52
1.95
19.25
1.92
14.98
1.50
17.05
1.70
15.56
1.55
15.97
1.58
15.21
1.52
Gambar 15. Grafik Pengukuran Panel Surya Hari
Kedua
Gambar 14. Grafik Pengukuran Panel Surya Hari
Pertama
Tabel 14. Hasil Pengukuran Panel Surya Hari
Kedua
Menggunakan
Tanpa solar
solar tracker
tracker
Pukul
Tegangan Arus Tegangan Arus
(Volt)
(mA)
(Volt)
(mA)
07:00
17.80
1.78
16.03
1.60
Tabel 15. Hasil Pengukuran Panel Surya Hari
Ketiga
Menggunakan
Tanpa
solar tracker
solar tracker
Pukul
Tegangan Arus Tegangan Arus
(Volt)
(mA)
(Volt)
(mA)
07:00
18.26
1.82
16.33
1.63
08:00
18.06
1.81
16.21
1.61
09:00
18.55
1.84
17.20
1.72
10:00
19.21
1.92
18.05
1.80
11:00*
17.67
1.76
17.45
1.69
12:00
19.56
1.96
19.34
1.93
13:00*
16.13
1.61
15.78
1.57
14.00
19.08
1.90
18.03
1.79
15:00
18.79
1.86
17.22
1.72
16:00
17.98
1.80
16.15
1.60
17:00
16.15
1.61
14.91
1.50
14.00
19.08
1.90
18.03
1.79
15:00
18.79
1.86
17.22
1.72
Pukul
Menggunakan
solar tracker
Tegangan Arus
(Volt)
(mA)
17.98
1.80
16.15
1.61
16:00
17:00
Keterangan :
* = Sedikit berawan
** = Berawan tebal
Tanpa
solar tracker
Tegangan Arus
(Volt)
(mA)
16.15
1.60
14.91
1.50
Pukul
10:00
Menggunakan
Solar Tracker
V
I
(Volt)
(mA)
19.16
1.92
Tanpa
Solar Tracker
V
I
(Volt) (mA)
18.05
1.80
Prosentase
Perbedaan
Tegangan
besar 8.6
%
mengguna
kan solar
tracker
Lebih
besar 6.2
%
mengguna
kan solar
tracker
Gambar 16. Grafik Pengukuran Panel Surya Hari
Ketiga
Dilihat dari Tabel 13 – Tabel 15 terjadi perbedaan
output tegangan ataupun arus antara panel surya
menggunakan solar tracker dan panel surya tanpa solar
tracker. Tegangan ataupun arus yang dihasilkan panel
surya menggunakan solar tracker akan memiliki nilai
yang lebih besar dibandingkan dengan panel surya tanpa
solar tracker.
Nilai rata – rata keluaran panel surya selama tiga
hari berdasarkan pembagian waktu pagi, siang dan sore
hari dapat dilihat pada Tabel 16 – Tabel 18. Pagi hari
dari pukul 07.00 – 10.00 , siang hari dari pukul 11.00 –
13.00, dan sore hari dari pukul 14.00 – 17.00.
Tabel 16. Hasil Pengukuran Rata – Rata Pagi Hari
Menggunakan
Tanpa
Solar Tracker
Solar Tracker Prosentase
Perbedaan
Pukul
V
I
V
I
Tegangan
(Volt)
(mA) (Volt) (mA)
07:00
18.03
1.80
16.17
1.61
08:00
18.32
1.83
16.59
1.65
09:00
18.58
1.85
17.13
1.69
Lebih
besar 11.5
%
mengguna
kan solar
tracker
Lebih
besar 10.4
%
mengguna
kan solar
tracker
Lebih
Gambar 17. Grafik Pengukuran Rata - Rata Pagi
Hari
Tabel 17. Hasil Pengukuran Rata – Rata Siang Hari
Prosentas
Menggunakan
Tanpa
e
Solar Tracker Solar Tracker
Perbedaa
Pukul
V
I
V
I
n
(Volt) (mA) (Volt) (mA) Tegangan
11:00
18.92
1.90
18.61
1.85
12:00
19.51
1.95
19.22
1.93
13:00
16.98
1.71
16.69
1.65
Lebih
besar 1.6
%
menggun
akan
solar
tracker
Lebih
besar 1.5
%
menggun
akan
solar
tracker
Lebih
besar 1.7
%
menggun
akan
solar
tracker
Gambar 18. Grafik Pengukuran Rata - Rata Siang
Hari
Tabel 18. Hasil Pengukuran Rata – Rata Sore Hari
Menggunakan
Tanpa
Prosentase
Solar Tracker Solar Tracker
Perbedaan
Pukul
V
I
V
I
Tegangan
(Volt) (mA) (Volt) (mA)
14:00
17.49
1.75
16.48
1.63
15:00
17.81
1.78
16.60
1.67
18.02
1.80
16.12
1.60
17.07
1.70
15.12
1.51
16:00
17:00
Lebih besar
6.1 %
menggunaka
n solar
tracker
Lebih besar
2.4 %
menggunaka
n solar
tracker
Lebih besar
11.7 %
menggunaka
n solar
tracker
Lebih besar
12.8 %
menggunaka
n solar
tracker
Dari data Tabel 16 - 18 dapat dihitung besarnya
prosentase tegangan antara panel surya menggunakan
solar tracker dengan panel surya tanpa solar tracker .
a). Prosentase Tegangan Rata – Rata Pagi Hari
(Pukul 07.00 – 10.00)
11.5%+10.4%+8.6%+6.2%
=
= 9.17 %
4
b). Prosentase Tegangan Rata – Rata Siang Hari
(Pukul 11.00 – 13.00)
1.6%+1.5%+1.7%
= 1.6 %
=
3
c). Prosentase Tegangan Rata – Rata Sore Hari
(Pukul 14.00 – 17.00)
6.1%+2.4%+11.7%+12.8%
=
= 8.25 %
4
Panel surya dengan menggunakan solar tracker
menghasilkan tegangan rata-rata sekitar 9.17 %
pada pagi hari, 1.6 % pada siang hari dan 8.25
% sore hari lebih besar daripada panel surya
tanpa solar tracker .
4. KESIMPULAN
Dalam penelitian Tugas Akhir, Penulis dapat
mengambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Telah terbentuk sebuah alat solar tracker untuk
menggerakan panel surya mengikuti arah matahari
menggunakan
sensor
LDR
dan
berbasis
mikrokontroler ATmega8535 dengan tampilan LCD
sebagai penunjuk nilai tegangan dan arus panel
surya.
2. Dari hasil pengujian selama tiga hari diperoleh data
bahwa panel surya menggunakan solar tracker
menghasilkan prosentase tegangan rata-rata lebih
besar 9.17 % pada pagi hari (pukul 07.00 –
10.00),dan sore hari (pukul 14.00 – 17.00)
menghasilkan tegangan rata – rata lebih besar 8.25 %
dibandingkan dengan panel surya tanpa solar
tracker . Sedangkan siang hari (pukul 11.00 – 13.00)
tegangan antara panel surya menggunakan solar
tracker dengan panel surya tanpa solar tracker relatif
sama, dimana panel surya menggunakan solar
tracker hanya menghasilkan tegangan rata – rata
lebih besar 1.6 %.
DAFTAR PUSTAKA
Andrianto, Heri. 2008. Pemrograman Mikrokontroler
AVR ATmega8535 . Informatika. Bandung.
Arif, Masyuri Aliansyah. 2011. Penjejak Arah Sinar
Matahari
Untuk
Panel
Surya
Berbasis
Mikrokontroler AT89S51.
http://karya-ilmiah.um.ac.id/index.php/TAelektro/article/view/13587 (12 januari 2012, 10.00
WIB)
Gambar 19. Grafik Pengukuran Rata - Rata Sore Hari
Eduardo, Lorenzo, SolarElectricity.
http://www.books.google.co.id/books?id=lYc53x
ZyxZQC&printsec=frontcover&dq=Solar+Electri
city (2 januari 2012, 16.00 WIB)
Purnama, Mahir. 2011. Hybrid Sistem Pembangkit
Lstrik Tenaga Surya Dengan Jala-Jala Listrik PLN
Untuk Instalasi Rumah Tangga.
Skripsi. Fakultas Teknik UMS.
Solichin, Achmad. 2003. Pemrograman Bahasa C .
ANDI. Yogyakarta.
Susilo, Danang. 2010. Penjejak Matahari Berbasis
Sensor.
http://repo.eepis-edu/333/ (2 januari 2012, 16.00
WIB)
Tim Lab. Mikroprosesor BLPT. 2007. Pemrograman
MikrokontrolerAT89S51 dengan Bahasa C/C+ +
dan Assembler . ANDI. Yogyakarta.