3. METODOLOGI PENELITIAN
3.1.
Waktu dan Lokasi Penelitian Persiapan dan pelaksanaan penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret
sampai dengan Desember 2011. Kegiatan penelitian ini terdiri dari dua bagian, yaitu pembuatan alat dan uji coba alat. Pembuatan dan uji coba alat dilakukan di Workshop Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Proses yang bertujuan untuk melihat kinerja dari alat yang dibuat dan juga pengambilan data parameter yang mempengaruhi kinerja suatu alat dilakukan pada tanggal 19-30 Desember 2011 yang termasuk pada Musim penghujan.
3.2.
Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan dalam pembuatan alat dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Alat-alat yang digunakan. No Nama Alat Seperangkat Komputer dengan 1 sistem operasi Windows 7 2 Solder listrik 45 watt 3
Multimeter Digital Sanwa CD
4 5 6 7 8 9
Gerinda Listrik Obeng Bor Listik Matlab 2010 Lem Aibon Google SketchUp 7
Fungsi Merancang perangkat keras dan lunak serta pengolahan data Menyolder antar komponen Mengukur voltase, hambatan dan koneksi komponen Memotong PCB dan besi Membuka dan memasang baut Melubangi parabola Mengolah data hasil uji coba Merekatkan alumunium foil Membuat desain rancangan
13
14
Bahan yang digunakan dalam pembuatan alat ini dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Bahan-bahan yang digunakan No Nama Bahan 1 Parabola bekas 2 Motor wiper 3 Alumunium foil 4 Rantai sepeda bekas 5 Gear sepeda bekas 6 LDR 7 IC NE 555 8 IC LM 741 9 Trafo CT 10 Trimpot 10K 11 Trimpot 100K 12 PCB 13 Sakelar 14 Relay 15 Regulator 12V 16 Led 17 Resistor 150 ohm 18 Resistor 1K 19 Resistor 66K 20 Resistor 10K 21 Resistor 4K 22 Kapasitor 1uF 23 Kapasitor 100uF 24 Kapasitor 1nF 25 Dioda 26 Transistor
3.3.
Jumlah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 1 buah 2 buah 1 buah 2 buah 1 buah 5 buah 1 buah 1 buah 2 buah 4 buah 1 buah 1 buah 1 buah 3 buah 2 buah 3 buah 4 buah 3 buah 1 buah 1 buah 11 buah 7 buah
Diagram Sistem Diagram sistem alat terdiri dari catu daya yang berfungsi memberikan
tegangan kepada unit elektronik, selanjutnya unit elektronik akan mengendalikan
15
sensor suhu dan motor DC (Gambar 5). Sensor cahaya berfungsi untuk mencari intensitas cahaya matahari yang terbesar. Motor DC berfungsi untuk menggerakkan konsentrator ke arah intensitas matahari yang terbesar.
Motor DC Catu Daya
Reflektor
Unit Elektronik Sensor Cahaya
Gambar 5. Diagram alir sistem alat
3.4.
Diagram Alir Pengerjaan Alat Pengerjaan alat disusun ke dalam beberapa tahap yang mencakup persiapan,
perumusan masalah, perancangan model, pengujian model, perancangan perangkat, integrasi perangkat, dan pengujian sistem hingga memenuhi syarat (Gambar 6). Perancangan model meliputi pembuatan desain dan pemilihan bahan yang akan digunakan. Pemilihan bahan yang tepat sangat mempengaruhi kinerja dan daya tahan alat. Apabila kinerja dari model belum dapat bekerja secara optimal maka perlu dilakukan perubahan pada desain yang telah dibuat, sedangkan apabila model sudah berjalan secara optimal maka lanjut ke tahap berikutnya, yaitu pembuatan alat. Pembuatan alat mencangkup pembuatan reflektor, pembuatan unit mekanik, dan pembuatan unit elektronik. Bagian-bagian yang telah dibuat pada tahap sebelumnya diintegrasikan menjadi alat konsentrator surya. Selanjutnya dilakukan uji coba yang mencakup pengambilan parameter yang mempengaruhi kinerja alat konsentrator surya.
16
Mulai
Persiapan
Perumusan Masalah
Perancangan Model
Tidak
Ya Model Sesuai
Perancangan Perangkat
Integrasi Perangkat Ya Uji Coba
Berhasil
Selesai Gambar 6. Diagram alir pengerjaan alat
Tidak
17
3.5.
Rancangan Alat Rancang bangun konsentrator surya terbagi dalam tiga bagian, yaitu reflektor,
unit mekanik, dan unit elektronik (Gambar 7).
Gambar 7. Desain alat
Reflektor Reflektor pada rancang bangun alat ini berbentuk parabola berdiameter 50 cm dengan kedalaman 5 cm dengan dilapisi alumunium foil. Alumunium foil dipilih sebagai bahan reflektor karena murah dan ringan. Reflektor berfungsi untuk memantulkan cahaya matahari menuju titik fokus (Gambar 8).
18
Gambar 8. Pantulan radiasi matahari pada reflektor
Unit Mekanik Unit mekanik terdiri dari motor DC, gear, dan rantai (Gambar 9). Unit mekanik ini berfungsi untuk menggerakkan reflektor pada saat reflektor bergerak mengikuti pergerakan matahari. Motor DC yang digunakan memiliki spesifikasi 12 V, 1 A dengan torsi 12 Nm. Gear dan rantai yang dipakai didapat dari sepeda bekas.
Gambar 9. Unit mekanik alat konsentrator surya
19
Unit Elektronik Unit elektronik berfungsi mengontrol sensor cahaya dan motor DC. Unit elektronik mendapat tegangan 5 V dari catu daya (Gambar 10). Tegangan yang diperoleh oleh catu daya berasal dari tegangan PLN, kemudian tegangan PLN diubah oleh trafo CT menjadi 12 V. Tegangan 12 V ini akan diubah menjadi 5 V oleh regulator 7805.
Gambar 10. Rangkaian Catu daya
Di dalam unit elektronik terdapat rangkaian pembangkit sinyal (Gambar 11) dan penguat tegangan (Gambar 12). Rangkaian pembangkit sinyal berfungsi untuk menghasilkan sinyal yang digunakan untuk mengendalikan motor DC. Rangkaian penguat tegangan berfungsi untuk meningkatkan tegangan agar sensor cahaya dapat berfungsi dengan baik.
20
Gambar 11. Rangkaian pembangkit sinyal
Gambar 12. Rangkaian penguat tegangan
3.6.
Proses Uji Coba Alat Proses uji coba alat dilakukan dengan cara meletakkan alat di bawah sinar
matahari tanpa terhalang oleh pohon atau gedung. Selama proses tersebut dilakukan pengukuran sudut putar alat dan suhu pada titik fokus. Pengambilan data-data
21
tersebut dilakukan pada saat matahari terbit (pukul 06.00 WIB) sampai dengan matahari terbenam (pukul 18.00 WIB). Suhu diukur menggunakan thermocouple dengan pencatatan setiap 1 jam. Sudut diukur dengan menggunakan busur derajat dengan pencatatan setiap 1 jam.
3.7.
Variabel Penelitian Sinar matahari datang membentuk sudut terhadap permukaan bumi. Sudut
tersebut berubah setiap saat karena perputaran bumi pada porosnya dan gerak bumi yang mengelilingi matahari dengan sudut kemiringan 23,5°. Berikut beberapa sudut yang dibentuk (Gambar 13).
Gambar 13. Sudut-sudut pada sinar matahari terhadap bumi (Dufie & William, 1991)
22
dimana: δ: Sudut deklinasi matahari terhadap garis equator (lintang selatan bernilai negatif) ω: Sudut jam, perpindahan sudut matahari setiap jam sebesar 15° (pagi positif, siang negatif θz: Sudut zenith matahari, sudut antara garis vertikal dengan matahari αs: Sudut ketinggian matahari terhadap bidang horizontal γs: Sudut azimuth matahari terhadap bidang horizontal (diukur dari arah utara) Sudut deklinasi (δ) dapat dihitung dengan menggunakan rumus (Dufie & William, 1991): .………………………………………………………(1) dimana n adalah jumlah hari ke-n dalam tahun tersebut. Sudut zenith (θz) dapat dihitung dengan menggunakan rumus (Dufie & William, 1991): …………………………………………..(2) Dimana Φ: Sudut lintang tempat tersebut (lintang selatan bernilai negatif) Sudut ketinggian matahari (αs) dan sudut zenith (θz) membentuk sudut sikusiku: θz……………………………………………………………………….(3)
