DATA LOGGER PARAMETER PANEL SURYA
Oleh Yansen NIM : 612005054
Tugas Akhir Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
Januari 2013
DATA LOGGER PARAMETER PANEL SURYA Oleh Yansen NIM : 612005054
Tugas Akhir ini telah diterima dan disahkan untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik dalam Konsentrasi Teknik Elektronika Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga
Disahkan oleh
Pembimbing I
Pembimbing II
Daniel Santoso, M.S.
Ir. F. Dalu Setiaji, M.T.
Tanggal : …………..
Tanggal : ……………..
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya, yang bertanda tangan dibawah ini: NAMA
: Yansen
NIM
: 612005054
JUDUL SKRIPSI
: Data Logger Parameter Panel Surya
Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata ditemukan unsur plagiat didalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan sanksi apapun sesuai aturan yang berlaku.
Salatiga, 22 Februari 2013
Yansen
INTISARI
Data Logger Parameter Panel Surya merupakan sebuah perangkat yang dirancang untuk mengukur parameter panel surya (tegangan, arus, intensitas cahaya, dan suhu) secara otomatis. Data parameter yang terukur dikirim melalui radio frequency. Perangkat terdiri dari dua buah modul, yaitu modul pengukur parameter panel surya, dan modul penerima. Modul pengukur parameter panel surya mengukur panel surya dan mengirimkan parameter yang terukur melalui radio frequency. Modul penerima berfungsi menerima data parameter yang terukur dan menampilkan data parameter dalam bentuk grafik. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian modul sensor tegangan, sensor arus, sensor intensitas cahaya, sensor suhu, radio frequency, dan aplikasi desktop. Ralat pengukuran sensor tegangan mencapai 0,6 %, 8,16 % untuk sensor arus, 4,74 % untuk sensor intensitas cahaya, dan 0,79 % untuk sensor suhu. Ralat tiap sensor didapat dengan cara membandingkan tiap sensor dengan alat ukur acuan. Sensor tegangan dan sensor arus dibandingkan dengan multimeter Fluke 287, sensor intensitas cahaya dibandingkan dengan Light Meter LX-100 dan sensor suhu dibandingkan dengan hygrothermometer digital. Jarak pengiriman data parameter menggunakan radio frequency maksimal sebesar 100 meter pada area bebas halangan (line of sight) dan 35 meter ketika terdapat halangan.
i
ABSTRACT
A Solar Panel Parameter Data Logger is a device designed to measure solar panel parameters (voltage, current, light intensity, and temperature) automatically. The measured data parameters are sent via radio frequency. The device consists of two modules: a solar panel parameter measuring module and a receiver module. A parameter measurer module measures the solar panel parameters and sends the measured parameters via radio frequency. A receiver module obtains the data and displays the measured parameter data in a graphic form. The conducted examination includes a module voltage sensor, current sensor, light intensity sensor, temperature sensor, radio frequency, and desktop application. The error measurement for a voltage sensor is 0.6%, 8.16% for the current sensor, 4.74% for the light intensity sensor, and 0.79% for the temperature sensor. Each error is obtained by comparing each sensor with a measuring device reference. The voltage sensor and current sensor are compared with a multimeter Fluke 287, light sensor intensity compared to an LX-100 Light Meter, and a temperature sensor compared with a digital hygro-thermometer. The distance of maximum data transmission parameters using radio frequency is a 100-meter line of sight and a 35-meter line of sight when there are obstacles.
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus, oleh karena kuasa dan kehendakNya tugas akhir ini dapat selesai dengan baik sebagai syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik Elektro Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga. Terima kasih saya ucapkan kepada kedua Orang Tua penulis, dan kedua Kakak penulis, Diana dan Dedi, terima kasih atas segala yang telah diberikan, baik berupa doa, perhatian, dukungan dan motivasi serta semangat bagi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Bapak Dalu dan Bapak Daniel, penulis ucapkan banyak terima kasih karena senantiasa meluangkan waktu dalam membimbing dan memberi arahan, saran ke arah yang lebih baik. Pimpinan fakultas dan segenap staff FTEK, terima kasih atas segala kesempatan dan peluang yang diberikan. Teman-teman yang sudah lulus terlebih dahulu dan mendapatkan Gelar ST, Widji, Yohan, dan Onne sehingga membuat penulis semakin termotivasi untuk segera menyelesaikan tugas akhir ini dan teman-teman seperjuangan Ruri, Eko, Rhea, Kuncoro, Herditya, Patria, T-pos, Ius, Herry, dan teman-teman lab skripsi lainnya terima kasih atas kebersamaan dan perjuangan kita selama kuliah. Akhir kata, semoga tugas akhir yang telah dikerjakan dapat bermanfaat dan memberi inspirasi bagi siapapun yang membacanya.
Salatiga, Januari 2013
Penulis
iii
DAFTAR ISI INTISARI .......................................................................................................................... i ABSTRACT...................................................................................................................... ii KATA PENGANTAR ..................................................................................................... iii DAFTAR ISI.................................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... vii DAFTAR TABEL............................................................................................................ ix BAB I ................................................................................................................................ 1 PENDAHULUAN ............................................................................................................ 1 1.1.
Tujuan ................................................................................................................ 1
1.2.
Latar Belakang Masalah ..................................................................................... 1
1.3.
Spesifikasi Alat .................................................................................................. 3
1.4.
Sistematika Penulisan......................................................................................... 4
BAB II............................................................................................................................... 5 DASAR TEORI ................................................................................................................ 5 2.1.
Mikrokontroler AVR ATMega32 ...................................................................... 5
2.2.
Perangkat Sensor ................................................................................................ 6
2.2.1.
Sensor Tegangan ......................................................................................... 7
2.2.2.
Sensor Arus ACS712 .................................................................................. 8
2.2.3.
Sensor Intensitas Cahaya ............................................................................ 9
2.2.4.
Sensor Suhu LM35 ................................................................................... 10
2.3.
Radio frequency YS1020 ................................................................................. 10
2.4.
RTC .................................................................................................................. 11
2.5.
MMC ................................................................................................................ 12
BAB III ........................................................................................................................... 13 PERANCANGAN .......................................................................................................... 13
iv
3.1.
Cara Kerja Alat ................................................................................................ 15
3.2.
Panel Surya....................................................................................................... 15
3.3.
Perancangan Perangkat Keras .......................................................................... 15
3.3.1.
Modul Mikrokontroler .............................................................................. 15
3.3.2.
Modul Sensor ............................................................................................ 17
3.3.2.1.
Sensor Tegangan ............................................................................... 17
3.3.2.2.
Sensor Arus ....................................................................................... 19
3.3.2.3.
Sensor Cahaya ................................................................................... 19
3.3.2.4.
Sensor Suhu ....................................................................................... 20
3.3.3.
Modul RTC ............................................................................................... 21
3.3.4.
Modul RF .................................................................................................. 21
3.3.5.
MMC ......................................................................................................... 24
3.3.6.
Modul Regulator ....................................................................................... 25
3.4.
Perancangan Perangkat Lunak ......................................................................... 26
3.3.7.
Perangkat Lunak Mikrokontroler.............................................................. 27
3.3.8.
Perangkat Lunak PC ................................................................................. 28
BAB IV ........................................................................................................................... 29 PENGUJIAN DAN ANALISIS ...................................................................................... 29 4.1.
Pengujian Modul Sensor .................................................................................. 29
4.1.1
Sensor Tegangan ....................................................................................... 29
4.1.2
Sensor Arus ............................................................................................... 31
4.1.3
Sensor Cahaya........................................................................................... 32
4.1.4
Sensor Suhu .............................................................................................. 35
4.2.
Pengujian Modul RF ........................................................................................ 36
4.3.
Pengujian MMC ............................................................................................... 37
4.4.
Pengujian Catu Daya ........................................................................................ 38
4.5.
Perangkat Lunak Aplikasi Desktop .................................................................. 39 v
4.6.
Pengujian Alat Secara Keseluruhan ................................................................. 41
BAB V ............................................................................................................................ 45 KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................................... 45 5.1.
Kesimpulan ...................................................................................................... 45
5.2.
Saran Pengembangan ....................................................................................... 46
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................... 47 LAMPIRAN A. DOKUMENTASI ALAT ..................................................................... 48
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Konfigurasi pin ATMega32. ........................................................................ 5 Gambar 2.2. Rangkaian dasar pembagi tegangan. ............................................................ 7 Gambar 2.3. Pin ACS712 ................................................................................................. 8 Gambar 2.4. Untai LDR. ................................................................................................... 9 Gambar 2.5. Untai LM35 ................................................................................................ 10 Gambar 2.6. Modul radio frequency ............................................................................... 11 Gambar 2.7. Pin IC DS1307 ........................................................................................... 11 Gambar 2.8. Contoh MMC ............................................................................................. 12 Gambar 3.1. Blok sistem secara keseluruhan ................................................................. 13 Gambar 3.2. blok diagram modul pada panel surya. ...................................................... 14 Gambar 3.3. Blok diagram modul pada PC. ................................................................... 14 Gambar 3.4. Modul mikrokontroler ................................................................................ 16 Gambar 3.5. Pembagi Tegangan ..................................................................................... 17 Gambar 3.6. Sensor Tegangan Paralel Rin ADC............................................................ 18 Gambar 3.7. Sensor arus dan sensor tegangan................................................................ 19 Gambar 3.8. Sensor cahaya............................................................................................. 19 Gambar 3.9. LM35.......................................................................................................... 20 Gambar 3.10. Modul RTC .............................................................................................. 21 Gambar 3.11. Instalasi YS-1020UB ............................................................................... 22 Gambar 3.12. Rangkaian Komunikasi Serial.................................................................. 23 Gambar 3.13. Konfigurasi pin YS-1020 dengan serial DB-9. ........................................ 24 Gambar 3.14. Pin MMC dan SD..................................................................................... 25 Gambar 3.15. Konfigurasi pin MMC ke Mikrokontroler ............................................... 25 Gambar 3.16. Regulator LM317 ..................................................................................... 26 vii
Gambar 3.17. Diagram alir perangkat lunak mikrokontroler ......................................... 27 Gambar 3.18. Perangkat lunak PC .................................................................................. 28 Gambar 4.1. Hasil pengujian sensor tegangan ................................................................ 31 Gambar 4.2. Hasil pengujian sensor arus ....................................................................... 32 Gambar 4.3. Kalibrasi LDR ............................................................................................ 34 Gambar 4.4. Data RF yang ditampilkan pada terminal. ................................................. 36 Gambar 4.5. Besar data yang tersimpan pada MMC ...................................................... 37 Gambar 4.6. Data yang tersimpan pada “dataMMC” ..................................................... 38 Gambar 4.7. Tampilan awal aplikasi desktop(bagian kiri menampilkan tiga parameter yaitu tegangan suhu dan intensitas cahaya panel surya, bagian kanan menampilkan parameter arus panel surya). .......................................................................................... 39 Gambar 4.8 Tampilan parameter dalam bentuk teks. ..................................................... 39 Gambar 4.9. Hasil pengujian data parameter dalam bentuk teks.................................... 39 Gambar 4.10. Pilih Port Serial ........................................................................................ 40 Gambar 4.11. Window Dialog. ....................................................................................... 40 Gambar 4.12. Tampilan Grafik Perangkat Lunak ........................................................... 40 Gambar 4.13. Data parameter pada “data.txt”. ............................................................... 41 Gambar 4.14. Alat yang Dirancang (a), modul pengukur, (b), modul penerima ............ 42 Gambar 4.15. Data pengambilan pada “data.txt” (a), pengambilan awal, (b), pengambilan akhir........................................................................................................... 42 Gambar 4.16. Pengujian Alat perangkat lunak desktop, (a), pergantian beban, (b), perubahan grafik, (c), penekanan tombol clear............................................................... 44 Gambar A. 1. Modul YS-1020........................................................................................ 48 Gambar A. 2. Panel Surya SRM-050D ........................................................................... 48 Gambar A.3. Modul Data Logger ................................................................................... 49
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Tabel konfigurasi pin ATMega32 ................................................................... 6 Tabel 2.2. Konfigurasi pin ACS712 ................................................................................. 8 Tabel 2.3. Konfigurasi pin IC DS1307 ........................................................................... 11 Tabel 3.1. Konfigurasi pin mikrokontroler ..................................................................... 17 Tabel 3.2. Konfigurasi pin YS-1020UB ......................................................................... 23 Tabel 4.1. Pengujian Sensor Tegangan. .......................................................................... 30 Tabel 4.2. Pengujian sensor arus. ................................................................................... 31 Tabel 4.3. Sensor cahaya dalam nilai ADC. ................................................................... 33 Tabel 4.4. Hasil Pengujian Sensor Cahaya ..................................................................... 35 Tabel 4.5. Pengujian Sensor Suhu. ................................................................................. 36
ix
