Journal of Control and Network Systems

JCONES Vol. 4, No. 1 (2015) 46-55

Journal of Control and Network Systems Situs Jurnal : http://jurnal.stikom.edu/index.php/jcone

SUN TRACKING PADA PANEL SURYA UNTUK OPTIMALISASI PENGISIAN CATU DAYA Rachmawati Oktaria Mardiyanto1) Helmy Widyantara 2) Ira Puspasari3) Program Studi/Jurusan Sistem Komputer STMIK STIKOM Surabaya Jl. Raya Kedung Baruk 98 Surabaya, 60298 Email: 1) [email protected], 2) [email protected], 3) [email protected]

Abstract: Development of solar power from photovoltaic devices based on the solar cell as one of the alternative power sources that are environmentally friendly and abundant availability. However issued the voltage of the solar cell is still fluctuating (always changing) in accordance with changes in the intensity of light falling on the surface of the solar cell. In this study the sun rays enter the solar panels and headed to the LDR sensor. The output voltage will dirgunakan as input charging power supply a DC voltage battery. LDR sensors get input from sun exposure and the value of the sensor readings will be read by the ADC and processed by the microcontroller by mapping changes in the position of the solar panel towards the sun. From the results of the mapping, the solar panels will be driven by a DC motor to get to a position that can produce the maximum sunlight. In determining the angle of the sun tracking the sun can use the minimum system, LDR sensor circuit, and the motor driver module that is connected to the solar panel so that the solar panels can follow the direction of the sun and produce more value maximum power output, because the output power generated by the panels when using sun tracking solar increased by 1.73298 watts, equivalent to 36 833 % .

Keywords: Sun Tracking, Solar Cell, LDR Sensor, and Photovoltaic Pengembangan listrik tenaga surya yang berbasis pada photovoltaic dari piranti solar cell sebagai salah satu sumber tenaga listrik alternatif yang ramah lingkungan dan ketersediaannya yang melimpah. Namun tegangan yang dikeluarkan dari solar cell masih bersifat fluktuatif (selalu berubah) sesuai dengan perubahan intensitas cahaya yang jatuh pada permukaan sel surya. Sehingga energi listrik yang dihasilkan dari solar cell akan maksimal apabila bidang solar cell selalu tegak lurus terhadap arah datangnya sinar matahari. Selain itu terdapat pengaruh rotasi dan revolusi bumi juga menentukan maksimal atau tidaknya intensitas cahaya yang diterima oleh panel surya. Salah satu akibat yang ditimbulkan dari rotasi bumi adalah terjadinya siang dan malam. Dan selama revolusi bumi miring dengan arah yang sama terhadap bidang ekliptika, terbentuk sudut sebesar 23,5o. Kesulitan yang timbul untuk memaksimalkan penyerapan

intensitas cahaya matahari adalah dalam hal pembentukan sudut antara bidang solar cell dengan datangnya sinar matahari (Laksono, 2012). Optimalisasi solar panel pernah dibuat oleh Yan Budi S. dan Puput Mahardika T. Mereka membuat sebuah solar panel yang dapat mengikuti pergerakan matahari dari terbit matahari hingga terbenamnya matahari. Yan Budi S. dan Puput Mahardika T. menggunakan modul optocoupler yang digunakan untuk mengatur motor DC dan limit switch sebagai pembatas gerakan dari motor DC. Dalam penelitian ini akan dibuat suatu sistem tracking matahari menunrut posisi tahunan matahari sehingga diharapkan tegangan keluaran dari panel surya dapat menjadi lebih maksimal. Agar dapat meningkatkan efesiensi dari sun tracking digunakan dua pengaturan sumbu gerakan yang dapat diaplikasikan pada sun tracking yaitu untuk tracking harian yaitu bergerak berdasarkan

Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 46

arah terbit dan tenggelamnya matahari, dan arah tracker berdasarkan pergeseran astronomis bulanan matahari, sehingga memungkinkan sun tracking dapat mengikuti arah matahari lebih tepat sepanjang tahun. Pada saat bergerak berdasarkan arah terbit dan tenggelamnya matahari serta berdasarkan pergeseran astronomi bulanan digunakan sensor LDR untuk mengetahui letak matahari. Motor DC digunakan untuk menggerakkan panel surya supaya tetap menghadap sinar matahari yang paling terang.

Komponen atau bahan yang peneliti gunakan untuk merancang penggerak panel surya ini terdiri dari aluminium, motor DC 12 volt, sliding putar, potensiometer, minimum sistem, LCD 16x2, sensor LDR, dan driver motor. Ukuran yang akan dibuat dalam mendesain kerangka penggerak panel surya ini sebesar 75x23 cm dengan tinggi maksimal 75cm, sensor terletak pada sebelah kanan bagian atas dari panel surya.

METODE PENELITIAN Secara keseluruhan sistem kerja dari sun tracking ini dapat dilihat seperti pada blok diagram dibawah ini.

Gambar 2. Desain Sun Tracking Panel Surya

Perancangan Perangkat Keras

5V J5 T1

5V

J2 T0

J7

C1

J4

C20

J6

5V MOSI MISO SCK Reset

100uF/25V NP

6 5 4 3 2 1

5V CON9

R16 220

MOSI MISO SCK Reset

C2 30 pF

PORT B D1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 12

C4 2200uF/25v

R1

Q1

5V

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

SW1 reset

C11 R7

100uF/16v

100

32

CON10

30 J3

XTAL1 PD0/(RXD) PD1/(TXD) PD2/(INT0) PD3/(INT1) PD4/(OC1B) PD5/(OC1A) PD6/(ICP) PD7/(OC2)

GND GND

12V

14 15 16 17 18 19 20 21

40 39 37 38 36 35 34 33 5V

XTAL2 AREF

13 Dir_Motor1 Dir_Motor2 Dir_Motor3 Dir_Motor4 Motor_Base_1 Motor_Base_2 Motor_3 Motor_4

CON6A

VO

PA0/(ADC0) PA1/(ADC1) PA2/(ADC2) PA3/(ADC3) PA4/(ADC4) PA5/(ADC5) PA6/(ADC6) PA7/(ADC7)

AVCC 8 Mhz 30 pF C3

2 1 Power

VI

R6 10k

J8

RESET

12 V

J1

LED 2 4 6

U1 LM7806

Capasitor

NP

PC7/(TOSC2) PC6/(TOSC1) PC5/(TDI) PC4/(TDO) PC3/(TMS) PC2/(TCK) PC1/(SDA) PC0/(SCL)

29 28 27 26 25 24 23 22

C1 C2

C3 C4

1 2 3 4 5 6 7 8

11 31

5V

1

NP

Reset

PB0/(XCK/T0) PB1/(T1) PB2/(INT2/AIN0) PB3/(OC0/AIN1) PB4/(SS) PB5/(MOSI) PB6/(MISO) PB7/(SCK)

Y2 J10

1 2

10

J9

Downloader

1 3 5

Capasitor_++ C21 C22

IC5 ATMega32-DIP40

5V

VCC

6 5 4 3 2 1

1 2 3

Dir_Motor1 Dir_Motor2 Dir_Motor3 Dir_Motor4 Motor_Base_1 Motor_Base_2 Motor_3 Motor_4

1 2 3

9 8 7 6 5 4 3 2 1

GND

Dapat dilihat keseluruhan dari sistem ini akan berjalan, dimana pancaran sinar matahari masuk menuju ke panel surya dan sensor LDR. Hasil keluaran tegangan akan dipergunakan sebagai input pengisian catu daya baterai berupa tegangan DC yang telah disimpan dalam baterai. Tegangan tersebut akan digunakkan untuk memicu beban berupa lampu 3 watt. Sensor LDR mendapatkan input dari pancaran sinar matahari dan hasil pembacaan nilai sensor akan dibaca oleh ADC guna untuk memetakan perubahan posisi panel surya yang harus tetap berorientasi terhadap matahari. Mikrokontroler mengolah data input yang diperoleh dari sensor lalu akan dikirim menuju driver motor DC menggunakan pulse wave modulation (PWM) untuk menentukan posisi pada panel surya mulai dari terbit hingga tenggelamnya matahari dengan umpan balik berupa perubahan putaran yang dihasilkan oleh potensiometer berupa nilai derajat dan nilai ADC, mikrokontroler juga akan mengirimkan data input menuju power window untuk menentukan posisi pada panel surya supaya berorientasi menuju arah Utara atau Selatan.

2

Gambar 1. Blok Diagram Sistem Secara Keseluruhan

Perancangan Rangkaian Minimum Sistem Mikrokontroler berfungsi sebagai otak dalam mengolah semua instruksi baik input maupun output seperti halnya pemroses data input dari magnetic encoder yang kemudian menghasilkan output yang berupa putaran dan arah dari motor DC. Minimum sistem yang dirancang oleh peneliti kali ini menggunakan minimum sistem mikrokontroler ATMega32. Mikrokontroler ATMega32 digunakan karena pada perancangan penelitian ini tidak memerlukan banyak pin I/O.

9 10 11 12 13 14 15 16 CON16B

3 TIP31 10k C5 100uF/25v C6 100uF/25v

J11 6 5 4 3 2 1

MOSI MISO SCK Reset

5V

Downloader

Gambar 3. Skematik rangkaian dari minimum sistem ATMega32

Tabel 1. Pin I/O Minimum Sistem PIN input/Output Fungsi VCC Power 4.5 – 5.5 VDC GND Ground PINA.0 – PINA.3 Input dari sensor untuk mengetahui nilai intensitas cahaya matahari. PINB.0 – PINB.7 Output untuk LCD PD4 (OCR1A) Sebagai input masukkan Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 47

PIND.5

PWM (pulse width Modulation) dari driver motor DC. Input direction untuk driver motor.

Perancangan Rangkaian Sensor LDR Sistem pemasangan sensor digunakan bahan acrylic dan kaca cermin setinggi 6 cm yang telah ditutup dengan kertas tebal serta menutup bagian sensor ± 1 cm dari ujung atas sensor. Rancangan ini dibuat agar dapat menghasilkan cahaya matahari yang terfokus hanya pada sensor LDR saja dan jika posisi matahari berada pada arah yang berlawanan dengan posisi sensor LDR. Ketika ada cahaya matahari yang mengenai sensor, maka hambatan sensor LDR akan berkurang, sehingga sensor harus mencari intensitas cahaya matahari yang paling besar (Kamus,2007).

Modul Solar Charge Solar charge controller yang baik mempunyai kemampuan mendeteksi kapasitas baterai. Bila baterai sudah penuh terisi maka secara otomatis pengisian arus dari panel surya berhenti. Cara deteksi adalah melalui monitor level tegangan baterai. Solar charge controller akan mengisi baterai sampai level tegangan tertentu, kemudian apabila level tegangan drop, maka baterai akan diisi kembali.

Gambar 6. Diagram Koneksi Solar Charge Controller Perancangan Perangkat Lunak Selain hardware yang diperlukan pada perancangan dan pembuatan pada penelitian ini juga diperlukan software/program pada mikrokontroler agar dapat bekerja sesuai dengan fungsinya.

Gambar 4. Skematik Rangkaian Sensor LDR Modul Driver Motor Embedded Module Series (EMS) 30 A HBridge merupakan H-Bridge berbasis VNH3SP30 yang didesain untuk menghasilkan 2 arah dengan arus kontinyu sampai dengan 30 A pada tegangan 5,5 Volt sampai 36 Volt (IC VNH2SP30 hanya sampai 16 V). Modul ini dilengkapi dengan rangkaian sensor arus beban yang dapat digunakan sebagai umpan balik ke pengendali. Modul ini mampu men-drive beban-beban induktif seperti misalnya relay, solenoida, motor DC, motor stepper, dan berbagai macam beban lainnya (Electronics, 2007).

Perancangan Program Pada Mikrokontroler Dari diagram alir pada gambar 3.9 langkah pertama yang akan dilakukan adalah inisialisasi untuk nilai awal dari motor DC dan power window yang digunakan untuk penggerak panel surya, serta sensor LDR yang akan digunakan sebagai pengendali arah gerak panel surya. Pada tahap selanjutnya adalah pembacaan nilai sensor yang kemudian dilakukan perbandingan diantara keempat sensor LDR guna untuk menentukan arah Utara dan Selatan dan pembacaan sensor potensiometer untuk menentukan sudut yang telah ditentukan dalam program dengan berdasarkan pergerakan semu tahunan matahari. Besar sudut panel surya yang digunakan untuk mengoptimalkan pengisian catu daya ditentukan dari besar nilai tegangan output yang dihasilkan oleh panel surya. Tabel 2 merupakan hasil ratarata pengujian tegangan pada panel surya selama 3 hari. Tabel 2. Hasil Rata-rata Pengujian Tegangan Panel Surya Pada Sudut 225o, 202o, 180o, 157o, dan 135o, dan LU

Gambar 5. Skematik Embedded Module Series (EMS) 30 A H-Bridge

Pengujian 1 LU Sudut Pukul 135o 157o 180o 202o 7:00 19.25 19.15 18.58 17.58

225o 16.58


7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00

19.42 19.39 19.31 19.46 19.59 19.68 19.52 19.46 19.39 19.37 19.32 19.31 19.2 18.99 18.69 17.95 17.94 17.78

19.32 19.38 19.43 19.58 19.53 19.58 19.48 19.5 19.44 19.54 19.58 19.7 19.55 19.52 19.45 18.84 18.83 18.22

18.71 19.05 19.33 19.4 19.64 19.71 19.69 19.69 19.22 19.74 19.81 19.85 19.83 19.83 19.78 19.42 19.5 19.31

17.7 18 18.49 18.64 18.77 18.99 19.07 19.13 19.39 19.47 19.61 19.76 19.94 19.93 19.91 19.79 19.82 19.76

16.53 17.2 17.35 17.72 17.92 18.03 18.25 18.33 18.79 18.96 19.48 19.61 19.79 19.88 19.89 19.86 19.9 19.82

Tabel 3. Hasil Rata-rata Pengujian Tegangan Panel Surya Pada Sudut 225o, 202o, 180o, 157o, dan 135o, dan LS

Pukul 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00

135o 17.02 17.02 16.98 17 17.1 17.41 17.4 17.7 17.71 17.82 17.82 17.57 17.59 17.57 17.52 17.16 16.85 16.62 16.49

Pengujian 1 LS Sudut 157o 180o 16.97 16.62 17.01 16.69 17 16.22 17.03 17.07 17.19 17.6 17.86 17.75 17.93 17.68 17.97 17.62 17.87 17.78 17.93 17.78 17.94 17.9 17.77 17.86 17.58 17.83 17.31 17.47 16.99 17.46 16.86 17.13 16.78 17.12 16.44 16.74 16.23 16.54

202o 16.16 16.2 16.28 16.29 16.96 17.16 17.49 17.43 17.39 17.22 17.59 17.43 17.4 17.51 17.51 17.07 16.97 16.68 16.58

225o 16.09 16.42 16.19 16.23 16.73 16.66 17.14 17.12 17.42 17.72 17.73 17.65 17.36 17.31 16.96 16.69 16.59 16.4 16.33

Dari hasil pengujian yang ditunjukkan pada tabel 2 diketahui bahwa pada: Pukul 07.00-08.30 nilai keluaran tegangan panel surya terbesar terdapat pada posisi 135o Menghadap Utara. Pukul 09.00-09.30 nilai keluaran tegangan panel surya terdapat pada posisi 157o Menghadap Utara. Pukul 10.00-13.00 nilai keluaran tegangan panel surya terdapat pada posisi 180o Menghadap Utara. Pukul 13.30-14.30 nilai keluaran tegangan panel surya terdapat pada posisi 202o Menghadap Utara. Pukul 15.00-16.00 nilai

keluaran tegangan panel surya terdapat pada posisi 225o Menghadap Utara. Hasil pengujian nilai keluaran tegangan panel surya ini akan digunakan sebagai patokan besar sudut pergerakan panel surya. Panel surya akan bergerak menggunakan nilai perbandingan yang dihasilkan oleh sensor LDR sesuai dengan sudut yang telah terbentuk berdasarkan nilai keluaran tegangan dari panel surya. Untuk menghasilkan nilai ADC yang lebih optimal peletakan sensor sebaiknya sensor 1 dan sensor 3 berada pada posisi Utara sedangkan sensor 2 dan sensor 4 berada pada posisi Selatan. Hal ini dikarenakan bentuk mekanik yang berbentuk persegi panjang, maka jika sensor 1 dan sensor 2 berada di Utara sedangkan sensor 3 dan sensor 4 berada di Selatan maka panel surya tidak akan bisa membentuk sudut 225o dan 135o.

Gambar 7. (a) Posisi Peletakkan Sensor (b) Arah Mata Angin

Gambar 8. Diagram Alir Utama Sun Tracking

Dari gambar 8 langkah pertama yang harus dilakukan oleh program adalah inisialisais untuk nilai ADC sensor 1 (S1), sensor 2 (S2), sensor 3 (S3), sensor 4 (S4) yang digunakan untuk perbandingan dan nilai kalkulasi yang digunakan untuk menampung nilai hasil perbandingan sensor supaya diketahui sensor mana yang bernilai yang lebih besar. Setelah inisialisasi program telah selesai maka mikrokontroler akan mendeteksi adanya program yang selalu benar, sehingga program akan terus berjalan berulang kali dengan langkah program awal pembacaan nilai ADC sensor dan membandingkan nilai tersebut.


𝑆1 + 𝑆3 > (𝑆2 + 𝑆4 ) ..................... (3.1) 𝑆2 + 𝑆4 > (𝑆1 + 𝑆3 ) ..................... (3.2) Dengan menggunakan persamaan perbandingan di atas jika nilai sensor 1 dan sensor 3 lebih besar dari nilai sensor 2 dan sensor 4 program akan mendeteksi kembali dengan menggunakan nilai penjumlahan, pengurangan dan perbandingan dengan range yang telah ditentukan untuk mengetahui posisi dari panel surya terhadap matahari akan mengarah mana. Seperti yang ditunjukkan oleh gambar 9. Pada persamaan 3.1 akan diketahui posisi matahari akan berada di Barat (matahari terbit) dan pada persamaan 3.2 akan diketahui matahari akan berada di Timur (matahari tenggelam).

Gambar 9. Diagram Alir Sun Tracking saat matahari pukul 07.00-09.00

𝑆1 + 𝑆3 − 𝑆2 + 𝑆4 𝑆1 + 𝑆3 − 𝑆2 + 𝑆4

> 15 ......... (3.3) > 23 ......... (3.4)

dari -3 nilai ADC maka panel surya akan berada di tengah. Jika persamaan 3.3 tidak terpenuhi maka program akan mengambil data yang baru setelah 30 menit. Dan saat persamaan 3.1 tidak terpenuhi program mendeteksi persamaan 3.2 jika terpenuhi program mendeteksi dengan persamaan 3.5, bila persamaan 3.5 terpenuhi maka program akan mendeteksi kembali dengan persamaan 3.6. Gambar 3.10 menunjukkan pergerakan panel surya pada saat siang tengah hari dan pada saat matahari tenggelam. Dengan menggunakan persamaan: 𝑆2 + 𝑆4 − 𝑆1 + 𝑆3 𝑆2 + 𝑆4 − 𝑆1 + 𝑆3

> 15 .......... (3.5) > 23 .......... (3.6)

Persamaan 3.5, bila kondisi tidak terpenuhi maka mikrokontroler akan memberi instruksi pada motor untuk berputar sebesar 180o dimana hal ini menyebabkan posisi panel surya berada di tengah. Dan bila kondisi pada persamaan 3.6 terpenuhi maka program akan melanjutkan untuk mendeteksi kembali nilai perbandingan antara nilai penjumlahan dari sensor 2 dan sensor 4 yang dikurangi dengan nilai penjumlahan dari sensor 1 dan sensor 3 apakah lebih besar dari 23 pada nilai ADC. Jika nilai tersebut terpenuhi maka motor dari panel surya akan berputar sebesar 225o dan jika tidak terpenuhi maka motor dari panel surya akan berputar sebesar 202o.

Jika persamaan 3.1 terpenuhi program akan melanjutkan untuk mendeteksi jika nilai persamaan 3.3 terpenuhi maka program akan mendeteksi kembali yang ditunjukan dengan persamaan 3.4. Perbandingan antara nilai penjumlahan sensor 1 dan sensor 3 yang dikurangi dengan nilai penjumlahan sensor 2 dan sensor 4 apakah lebih besar dari 15 pada nilai ADC. Jika Gambar 10. Diagram Alir Sun Tracking saat nilai terpenuhi maka motor dari panel surya akan matahari pada 09.30-16.00 berputar sebesar 135o dan jika tidak terpenuhi Untuk menentukan Posisi Utara atau Posisi maka motor dari panel surya akan berputar sebesar Selatan baik motor saat berputar sebesar 180o, 157o. 202o, ataupun sebesar 225o sensor akan selalu Untuk menentukan Arah Utara atau Selatan mendeteksi keberadaan matahari Posisi Utara atau baik motor saat berputar sebesar 135o ataupun o Posisi Selatan. sebesar 157 sensor akan selalu mendeteksi keberadaan matahari Pada posisi Utara atau Pada Pengujian Hasil Keluaran Panel Surya Tanpa posisi Selatan. Posisi Utara atau Posisi Selatan Sun Tracking dengan menggunakan variabel kalkulasi, dimana Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui variabel kalkulasi ini merupakan variabel yang pengaruh hasil keluaran tegangan dan arus pada digunakan untuk menampung hasil pengurangan panel surya dengan penggunaan sistem sun antara sensor 1 dan sensor 3. Pada saat nilai tracking dan tanpa menggunakan sistem sun kalkulasi lebih besar dari nilai ADC 3 maka panel tracking. Pengujian ini dilakukan dalam Pukul tiga surya akan berputar menuju Posisi Utara sebesar hari dengan pengambilan data dilakukan setiap 23,5o dan pada saat nilai kalkulasi kurang dari -3 setengah jam dari Pukul 07.00 sampai 16.00 WIB. nilai ADC maka panel surya akan berputar menuju o Posisi Selatan sebesar 23,5 dan jika tidak kurang Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 50

Pengujian dilakukan di Jln. Semampir Selatan 3A/7 dan tanpa menggunakan sun tracking.

Tabel 4. Pengujian Panel Surya Tanpa Sun Pkl

Pengujian 1 Tracking Pengujian 2 Volt Arus Volt Arus (V) (A) (V) (A) 18.35 0.11 7.32 0.08 20.85 0.14 8.58 0.12 17.11 0.12 10.78 0.16 20.72 0.15 19.89 0.16 19.55 0.16 19.44 0.18 19.47 0.19 19.23 0.19 19.32 0.19 19.17 0.21 19.41 0.21 19.24 0.24 19.46 0.24 12.13 0.25 17.78 0.29 19.37 0.28 20.71 0.29 20.54 0.32 19.22 0.32 19.45 0.37 18.02 0.33 19.21 0.38 18.38 0.37 19.26 0.36 17.28 0.43 19.18 0.38 17.96 0.38 18.83 0.37 17.58 0.39 19.15 0.27 16.68 0.25 19.17 0.28 16.09 0.25 18.36 0.26

7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 Rata18.652 rata

0.25

17.279

0.25

Pengujian 3 Volt Arus (V) (A) 7.17 0.9 8.35 0.12 18.91 0.15 19.52 0.16 19.26 0.17 19.36 0.21 19.41 0.23 19.35 0.24 19.22 0.26 20.54 0.27 18.84 0.27 18.89 0.26 19.01 0.29 18.87 0.32 18.48 0.34 18.27 0.38 18.39 0.29 18.42 0.28 18.34 0.29 17.821

0.28

Menurut tabel 4. rata-rata tegangan keluaran panel surya tanpa sun tracking dari tiga hari pengujian adalah sebesar 17.91737 volt. Dan tegangan rata-rata untuk per hari terdapat pada hari pertama dengan hasil keluaran tegangan sebesar 18.65211 volt. Hasil pengujian ini sangat dipengaruhi oleh faktor cuaca saat dilakukannya pengukuran. Pada pengujian pertama data yang diperoleh pada jam 13.00-15.00 tidaklah maksimal, hal ini dikarenkan pada saat pengujian dilakukan cuaca dalam keadaan sedikit berawan. Tabel 5. Pengujian Daya Panel Surya Tanpa Sun Tracking

Pukul 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30

Pengujian Daya Hari Ke-1 (Watt) 2,0185 2,919 2,0532 3,108 3,128 3,6993 3,6708 4,0761



Ratarata Per Jam (Watt) 3,019 1,6502 2,2048 3,1379 3,3005 3,8062 4,0536 4,4459

11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 Total Rata-rata

4,6704 5,1562 6,0059 6,2944 5,9466 6,8006 7,4304 6,8248 6,8562 4,17 4,0225 88,8509 4,6764

3,0325 5,4236 6,5728 7,1965 7,2998 6,9336 7,2884 6,9671 5,1705 5,3676 4,7736 88,3446 4,64972

4,9972 5,5458 5,0868 4,9114 5,5129 6,0384 6,2832 6,9426 5,3331 5,1576 5,3186 90,9904 4,7889

4,2334 5,3752 5,8885 6,1341 6,2531 6,5909 7,0007 6,9115 5,7866 4,8984 4,7049 89,3953 4,70502

Daya rata-rata keluaran panel surya pada setiap jamnya tanpa menggunakan sun tracking adalah sebesar 4.70502W. Hasil pengujian ini dipengaruhi oleh faktor cuaca dan pengaruh dari lingkungan yang ada disekitar panel surya pada saat dilakukan pengujian. Pengujian Sensor LDR Pengujian dilakukan untuk mengetahui sensor dapat menerima cahaya sinar matahari dengan baik, dapat terhubung dengan minimum system, dapat ditampilkan pada layar LCD dengan baik sehingga dapat digunakan sebagai perbandingan untuk menentukan sudut 225o, 202o, 180o, 157o, 135o, Menghadap Utara, dan Selatan. Pengujian ini dilakukan dalam Pukul tiga hari dengan pengambilan data dilakukan setiap setengah jam dari Pukul 07.00 sampai 16.00 WIB. Tabel 6. Pengujian Hari Ke-1 Nilai ADC Pukul 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00

Pengujian Sensor Hari Ke-1 S1 S2 S3 S4 219 207 211 197 226 214 222 210 225 215 221 204 235 225 230 222 239 230 232 226 245 239 240 235 246 248 242 243 245 245 240 243 242 245 244 243 246 247 243 245 244 247 245 246 243 248 241 245 240 248 239 241 238 245 233 242 232 246 228 241 229 245 222 243 222 243 216 239 220 242 215 238 208 235 204 231

Tabel 7. Pengujian Hari Ke-3 Nilai ADC Pukul 7:00

Pengujian Sensor Hari Ke-2 S1 S2 S3 S4 215 203 210 199


7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00

223 226 233 239 242 247 246 243 242 244 243 248 236 234 229 221 217 209

214 216 230 231 242 248 247 245 248 247 249 249 244 243 245 244 240 237

225 223 234 235 241 244 243 245 246 245 244 237 234 230 222 218 215 205

209 206 210 227 239 246 244 245 244 246 245 241 241 242 243 239 238 233

Tabel 8. Pengujian Hari Ke-3 Nilai ADC Pukul 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00

Pengujian Sensor Hari Ke-3 S1 S2 S3 S4 217 205 212 200 225 216 227 211 228 218 225 207 235 232 236 214 241 233 237 229 245 244 242 241 249 248 246 244 246 247 243 244 245 247 242 244 242 246 240 244 245 248 246 247 244 248 240 246 243 246 239 242 237 245 235 243 234 243 231 242 228 243 220 241 222 242 218 239 219 240 217 236 215 238 210 233

7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00

448 446 465 476 485 488 485 486 489 489 484 479 471 460 451 438 435 412

424 419 447 456 474 491 488 488 492 493 493 489 487 487 488 482 480 466

448 449 422 474 483 491 489 488 488 489 487 485 470 464 451 439 432 414

423 422 440 458 481 494 491 4180 492 493 494 4180 485 485 488 483 478 470

452 453 471 478 487 495 489 487 488 491 488 482 472 465 448 440 436 425

427 425 446 462 485 492 491 491 4180 495 494 488 488 485 484 481 476 471

Dari hasil pengujian yang ditunjukan tabel 9 diketahui bila hasil penjumlahan nilai ADC sensor antara sensor 1 (S1) dan sensor 3 (S3) lebih besar dari hasil penjumlahan nilai ADC sensor 2 (S2) dan sensor 4 (S4) maka panel surya akan berada pada posisi menghadap matahari saat terbit. Sedangkan bila hasil penjumlahan antara sensor 2 (S2) dan sensor 3 (S3) maka panel surya akan berada pada posisi menghadap matahari saat matahari tenggelam. Untuk mengetahui pergerakan sudut panel surya berdasarkan nilai sensor LDR digunakan persamaan:

𝑆1 + 𝑆3 − 𝑆2 + 𝑆4 > 15 ...... (3.3) 𝑆1 + 𝑆3 − 𝑆2 + 𝑆4 > 23 ...... (3.4) 𝑆2 + 𝑆4 − 𝑆1 + 𝑆3 > 15 ....... (3.5) 𝑆2 + 𝑆4 − 𝑆1 + 𝑆3 > 23 ...... (3.6) pada persamaan 3.3 dan persamaan 3.4 akan menentukan besar sudut pergerakan panel surya dengan besar sudut 135o dan 157o, bila hasil penjumlahan dari nilai ADC sensor antara sensor 1 (S1) dan sensor 3 (S3) dikurangi dengan hasil penjumlahan dari nilai ADC antara sensor 2 (S2) dan sensor 4 (S4) lebih besar dari 23 maka panel surya akan bergerak menuju sudut 135o bila tidak maka panel surya akan bergerak menuju sudut Dari tabel 6, tabel 7, dan tabel 8 serta dengan 157o. menggunakan perbandingan persamaan 3.1 dan Persamaan 3.5 akan menentukan panel surya 3.2 akan diketahui posisi matahari saat terbit dan bergerak menunju sudut 180o, 202o atau 225o, saat saat tenggelam. Hasil perbandingan persamaan 3.1 hasil penjumlahan dari nilai ADC sensor antara dengan persamaan 3.2 ditunjukkan oleh tabel 9. sensor 2 (S2) dan sensor 4 (S4) dikurangi dengan 𝑆1 + 𝑆3 > (𝑆2 + 𝑆4 ) ......................... (3.1) hasil penjumlahan nilai ADC antara sensor 1 (S1) 𝑆2 + 𝑆4 > (𝑆1 + 𝑆3 ) ......................... (3.2) dan sensor 3 (S3) lebih dari 15 terpenuhi maka akan dideteksi kembali menggunkan persamaan Tabel 9. Hasil Perbandingan untuk Matahari 3.6, bila persamaan 3.6 terpenuhi maka panel Terbit dan Tenggelam surya akan bergerak menuju sudut 225o bila tidak Pengujian Hari Pengujian Hari Pengujian Hari terpenuhi maka akan bergerak menuju sudut 202o Ke-1 Ke- 2 Ke-3 Pukul (S1+S3) (S2+S4) (S1+S3) (S2+S4) (S1+S3) (S2+S4) dan saat hasil penjumlahan dari nilai ADC sensor 7:00 404 402 405 430 425 429 antara sensor 2 (S2) dan sensor 4 (S4) dikurangi Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 52

(Matahari 09.30-13.30)

dengan hasil penjumlahan nilai ADC antara sensor 1 (S1) dan sensor 3 (S3) lebih dari 15 tidak terpenuhi maka panel surya akan bergerak menuju sudut 180o. Hasil pengujian persamaan 3.3, 3.4, 3.5, dan 3.6 ditunjukkan pada tabel 10. Tabel 10. Hasil Perbandingan Untuk Sudut 225o, 202o, 180o, 157o157o, dan 135o Pukul 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00

Gambar 13. Posisi Panel Surya 180o (Matahari 09.30-13.30)

Rata-rata Kemiringan ((S1+S3)((S2+S4)- Panel Surya (Derajat) (S2+S4)) (S1+S3)) 24.333 -24.333 135 24.622 -24.622 135 27.333 -27.333 135 23.333 -23.333 157 17.333 -17.333 157 5 -5 180 -1 1 180 -2.333 2.333 180 -2.622 2.622 180 -5 5 180 -4 4 180 -7.333 7.333 180 -7 7 180 -15.622 15.622 202 -22.622 22.622 202 -36.622 36.622 202 -43 43 225 -43.622 43.622 225 -52 52 225

Pada tabel 10 merupakan hasil rata-rata untuk persamaan 3.3, 3.4, 3.5, dan 3.6 terlihat pada pukul 07.00-08.00 didapatkan posisi sudut sebesar 135o hal ini dikarenakan hasil yang ada pada tabel 9 telah terpenuhi untuk kondisi pada persamaan 3.4, pada pukul 08.30-09.00 panel surya akan bergerak menuju sudut 157o hal ini dikarenakan tidak terpenuhinya persamaan 3.4, begitu pula pada pukul 09.30 dan seterusnya akan bergerak sesuai dengan persamaan yang telah ditentukan. Untuk posisi 225o, 202o, 180o, 157o, 135o, Menghadap Utara, dan Menghadap Selatan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.




Gambar 16. (a) Posisi Panel Surya Menghadap Utara (b) Menghadap Selatan

Sedangkan untuk menentukan posisi Utara dan Selatan digunakan variabel kalkulasi, dimana variabel kalkulasi ini berisi operasi pengurangan antara sensor 1 (S1) dan sensor 3 (S3) atau operasi pengurangan antara sensor 2 (S2) dan sensor 4 (S4). Nilai kalkulasi ini akan dideteksi oleh program baik saat matahari terbit ataupun pada saat matahari tenggelam. Panel surya akan bergerak menuju Utara bila kondisi pada perbandingan antara nilai kalkulasi lebih besar dari 3 dan kondisi ini terpenuhi, jika tidak terpenuhi maka nilai kalkulasi akan dibandingkan kembali dengan kondisi nilai kalkulasi kurang dari -3 maka posisi panel surya akan mengarah ke Selatan jika kondisi ini tidak terpenuhi maka panel surya akan berada pada posisi 90o. Hasil pengujian nilai kalkulasi untuk Utara dan Selatan ditunjukkan dengan tabel 11. Tabel 11. Hasil Nilai Kalkulasi Untuk Posisi Utara, 90o, dan Selatan Pengujian Hari Ke-1

Pengujian Hari Ke-2

Pengujian Hari Ke-3

7:00

8

10

8

9

5

5

7:30

4

4

6

2

-2

5

Pukul

Gambar 12. Posisi Panel Surya 180

o


8:00

4

11

1

9

3

11

8:30

5

3

-2

2

-1

18

9:00

8

4

1

-1

4

4

9:30

5

4

6

-1

3

3

10:00

4

5

7

5

3

4

10:30

5

2

6

0

3

3

11:00

-2

2

-2

2

3

3

11:30

3

2

-3

2

2

2

12:00

-1

1

-1

1

-1

1

12:30

2

3

2

6

4

2

13:00

1

7

2

7

4

4

13:30

5

3

1

3

2

2

14:00

4

5

4

1

3

1

14:30

7

2

7

2

8

2

15:00

6

4

1

2

4

3

15:30

5

4

-3

4

2

4

16:00

4

4

2

4

5

5

Keterangan: Menghadap Utara : Menghadap Selatan : Tengah (180o) : Dari tabel 11 terlihat untuk angka yang bercetak tebal menandakan pada saat matahari terbit, sebaliknya angka yang bercetak miring saat matahari terbenam, saat pengujian dilakukan (JuliAgustus) panel surya hanya berada pada posisi Utara dan pada posisi 90o. Hal ini dikarenakan pergerakan pada panel surya didapatkan dari hasil masukan sensor yang berupa nilai ADC pengaruh datangnya sinar matahari yang ditangkap oleh sensor LDR, dan pengaruh lingkungan sehingga kesalahan pembacaan sering terjadi. Pengujian Hasil Keluaran Panel Surya Menggunakan Sun Tracking Pengujian dilakukan untuk mengetahui pengaruh penggunaan sistem sun tracking yang telah dirancang terhadap hasil keluaran tegangan, arus, dan sudut yang terbentuk pada panel surya. Pengujian ini dilakukan dalam Pukul tiga hari dengan pengambilan data dilakukan setiap setengah jam dari Pukul 07.00 sampai 16.00 WIB. Tabel 12. Pengujian Panel Surya Menggunakan Sun Tracking Pengujian 1 Volt Arus (V) (I) 7:00 19,56 0,28 7:30 19,64 0,29 8:00 19,63 0,24

Pkl

Pengujian 2 Pengujian 3 Volt Arus Volt Arus (V) (I) (V) (I) 19,59 0,25 19,61 0,26 19,58 0,28 19,64 0,27 19,22 0,29 19,65 0,26

8:30 19,64 0,26 19,22 0,26 19,66 0,28 9:00 19,65 0,27 19,64 0,28 19,68 0,29 9:30 19,63 0,31 19,77 0,32 19,22 0,3 10:00 19,64 0,34 19,78 0,3 19,68 0,35 10:30 19,68 0,32 19,79 0,35 19,68 0,34 11:00 19,79 0,33 19,75 0,36 19,68 0,37 11:30 19,76 0,3 19,74 0,39 19,73 0,39 12:00 19,78 0,31 19,77 0,37 19,78 0,4 12:30 19,84 0,33 19,82 0,32 19,85 0,37 13:00 19,86 0,32 19,96 0,33 19,98 0,38 13:30 19,81 0,35 19,95 0,36 19,93 0,33 14:00 19,84 0,38 19,99 0,38 19,88 0,32 14:30 19,76 0,32 19,87 0,32 19,87 0,37 15:00 19,93 0,39 19,89 0,36 19,88 0,34 15:30 19,86 0,33 19,85 0,37 19,88 0,32 16:00 19,73 0,35 19,87 0,36 19,84 0,35 ∑ 375,03 6,02 375,95 6,25 375,57 6,29 19,738 0,317 19,786 0,3289 19,766 0,331

Secara keseluruhan tegangan yang dihasilkan oleh panel surya pada pengujian ini lebih besar dibandingkan dengan pengujian tegangan tanpa menggunakan sun tracking seperti yang ditunjukkan tabel 12. Hasil rata-rata pengujian tegangan pada panel surya yang menggunakan sun tracking adalah sebesar 19.762 volt. Pada tabel 4 menunjukkan nilai pengujian panel surya tanpa menggunakan sun tracking yang menghasilkan rata-rata tegangan keluaran sebesar 17.917 volt. Berdasarkan hasil pengujian antara panel surya tanpa menggunakan sun tracking dengan pengujian panel surya menggunakan sun tracking, dapat dikatakan berhasil karena terdapat kenaikan sebesar 1,845 volt. Dengan nilai persentase 19.762 −17.917 1.845 𝑥 100% = 𝑥 100% = 17.917 17.917 10.29%. Tabel 12. Hasil Perhitungan Daya yang dihasillkan Panel Surya Menggunakan Sun Tracking Pukul 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30

Daya Pengujian Hari Ke-1 (Watt) 5,4768 5,6956 4,7112 5,1064 5,3055 6,0853 6,6776 6,2976 6,5307 5,928 6,1318 6,5472 6,3168 6,9335 7,5392 6,3232



Rata-rata Daya Per Jam (Watt) 5,158 5,494 5,175 5,242 5,504 6,104 6,5 6,638 6,974 7,107 7,12 6,745 6,832 6,897 7,166 6,678


15:00 15:30 16:00 Total Ratarata

7,7727 6,5538 6,9055 118,84

7,1604 7,3445 7,1532 123,73

6,7592 6,3616 6,944 124,38

7,231 6,753 7,001 122,3

6,2547

6,5122

6,5465

6,438

Daya rata-rata keluaran panel surya pada setiap jamnya dengan menggunakan sun tracking adalah sebesar 6,438W. Pada tabel 4.2 menunjukkan nilai engujian panel surya tanpa menggunakan sun tracking yang menghasilkan rata-rata daya keluaran sebesar 4.70502W. Berdasarkan hasil pengujian antara panel surya tanpa menggunakan sun tracking dengan pengujian panel surya menggunakan sun tracking, dapat dikatakan terdapat kenaikan sebesar 1,73298 6.438−4.70502 W. Dengan nilai persentase 𝑥 100% = 1.73298 4.70502

4.70502

𝑥 100% = 0.36833 𝑥 100% = 36.833%.

Kesimpulan Adapun kesimpulan yang dapat dituliskan setelah melakukan analisa dari hasil sistem yang telah dibuat antara lain sebagai berikut : 1. Dalam menentukan sudut sun tracking terhadap sinar matahari dapat menggunakan minimum sistem, rangkaian sensor LDR, dan modul driver motor yang dihubungkan pada panel surya sehingga panel surya dapat mengikuti arah matahari dan menghasilkan nilai keluaran daya yang lebih maksimal, karena hasil keluaran daya yang didapatkan oleh panel surya saat menggunakan sun tracking mengalami kenaikan sebesar 1,73298 watt atau setara dengan 36.833%. 2. Panel surya dapat mencari sinar matahari yang paling terang dengan menggunakan perbandingan nilai ADC dari sensor LDR. Gerakan pada sudut panel surya menunjukan bahwa panel surya dapat bergerak sesuai hasil pelacakan sensor LDR mulai jam 07.00 berada pada posisi sudut 45o dan pada pukul 16.00 panel surya berpada pada sudut 135o sedangkan untuk pelacakan Menghadap Utara, 180o, dan Menghadap Selatan sedikit kurang sempurna dikarenakan pengaruh datangnya sinar matahari yang ditangkap oleh sensor LDR terkadang terhalang oleh awan yang menyebabkan sering terjadinya kesalahan pembacaan sensor.

Electronics, Inovetive. 2007. EMS 30A H-Bridge. Diakses tanggal 15 Juli 2014 (http://www.innovativeelectronics.com/innovat ive_electronics/download_files/manual/EMS_ 30A_HBridge_manual.pdf). Energi, Arsy. 2013. Macam-macam Solar Charge Controller. Diakses tanggal 11 Juni 2014 dari (http://www.arsyenergi.com/2013/06/macam -macam-solar-charge-controller.html). Hardianto, H. E., & Reza, S. R. 2012. Perancangan Prototype Penjejak Cahaya Matahari Pada Aplikasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Jurnal Ilmiah Foristek Vol. 2, No. 2, September 2012. Kamus, Z., & Ridho P. 2013. Aplikasi Light Dependent Resistor Untuk Pengembangan Sistem Pengukuran Durai Harian Penyinaran Matahari. Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung: Lampung. Laksono, H. 2012. Sistem Tracker Pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya Untuk Emergency Rumah Tangga. Electronic Engineering Polytechnic Institute of Surabaya (PENS): Surabaya. Santoso, Y. B., & Puput, M. T. 2009. Optimalisasi Solar Panel Berbasis Mikrokontroler. STIKOM Surabaya: Surabaya.

Daftar Pustaka Atmel. 2011. 8-bit AVR® Microcontroller with 32KBytes In-System Programmable Flash ATmega32, ATmega32L. Diakses tanggal 06 Juni 2014 dari (http://www.atmel.com/images/doc2503.pdf). Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 55

Journal of Control and Network Systems

Recommend Documents