NASKAH PUBLIKASI
DESAIN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS TENAGA SURYA MENGACU PADA KELEMBABAN TANAH
Disusun untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Memenuhi Syarat-syarat untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta
Diajukan oleh: JUNAIDI D400 110 046
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2015
HALAMAN PENGESAHAN NASKAH PUBLIKASI TUGAS AKHIR
Naskah publikasi yang berjudul “DESAIN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS TENAGA SURYA MENGACU PADA KELEMBABAN TANAH”, telah disetujui dan disahkan oleh Pembimbing Tugas Akhir sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh
:
Nama
: JUNAIDI
NIM
: D400110046
Disetujui pada
:
Hari
:
Tanggal
:
Pembimbing Pendamping,
Hasyim Asy’ari, S.T., M.T
DESAIN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS TENAGA SURYA MENGACU PADA KELEMBABAN TANAH Junaidi, Aris Budiman, Hasyim Asy’ari Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
[email protected]
ABSTRAKSI Berbagai penelitian dilakukan untuk mengolah energi matahari yang berlimpah luas di dunia, termasuk di Indonesia yang merupakan negara tropis. Sekarang ini penggunaan panel surya mulai dikembangkan sebagai sumber pembangkit energi listrik alternatif. Para peneliti mencari cara untuk memanfaatkan panel surya sebagai alat yang dapat meringankan dan berguna bagi masyarakat seperti penyiram taman yang bekerja secara otomatis dengan mempertimbangkan kelembaban tanah. Penelitian ini bertujuan untuk membuat desain penyiram taman otomatis tenaga surya mengacu pada kelembaban tanah. Pada penyiram taman otomatis tenaga surya metode yang dilakukan adalah merancang tempat untuk peletakan panel surya pada ketinggian 2 meter diatas permukaan tanah dengan sudut kemiringan 300, pemasangan sprinkler di daerah tanaman berada agar tanaman dapat tersirami air secara menyeluruh, dan pemasangan sensor kelembaban tanah di permukaan tanah dengan jarak 1 meter dengan harapan sensor dapat bekerja sesuai nilai kelembaban tanah. Cara pengamatan yang dilakukan adalah pengambilan data terkait nilai tegangan dan arus yang dihasilkan oleh panel surya, debit air, variasi semburan air dan lama waktu pompa air agar dapat menyuplai. Peralatan yang digunakan untuk pengukuran ini antara lain: luxmeter, digunakan untuk mengukur intensitas cahaya. Amperemeter, digunakan untuk mengukur arus DC. Multitester, digunakan untuk mengukur tegangan dan arus AC. Stopwatch, digunakan untuk menghitung lamanya waktu. Hasil penelitian menunjukkan bahwa, pompa air aquarium dapat menyala dan mati secara otomatis tanpa perantara manusia, hal ini karena adanya sensor kelembaban tanah, apabila sensor menunjukkan nilai diatas 700 maka arduino uno akan menyalurkan daya output menuju rangkaian relay sehingga pompa air menyala. Sebaliknya, jika sensor kelembaban menunjukkan nilai kurang dari 700 maka arduino uno tidak menyalurkan daya output menuju rangkaian relay sehingga sumber DC dari baterai tidak dapat disalurkan ke pompa air. Pengujian pompa air tanpa menggunakan panel surya mampu menghidupkan pompa air aquarium selama 25 menit. Hal ini karena secara penuh energi disuplai oleh aki (accu). Sedangkan saat menggunakan panel surya untuk intensitas tertinggi yang didapat saat penelitian adalah 102.000 lux, mampu menghidupkan pompa air aquarium selama 55 menit. Pompa air aquarium dapat bekerja lebih lama dengan selisih waktu 30 menit dibanding tanpa menggunakan panel surya.
Kata kunci : penyiram taman otomatis, panel surya, arduino, sensor kelembaban tanah. energi sebelum energi listrik tersebut 1. Pendahuluan Energi matahari yang disediakan Tuhan
untuk
khususnya
di
umat
manusia
Indonesia
sebagai
didapat untuk dimanfaatkan sebagai alat yang berguna bagi masyarakat seperti penyiram taman otomatis.
negara yang memiliki iklim tropis sangatlah
berlimpah.
Penyiram tanaman ini dirancang
Selain
untuk mengelola air dengan benar
berlimpah dan tidak habis dipakai,
berdasarkan jenis tanah dan menjaga
energi
tidak
tanaman sehat dengan penyiraman
polusi.
Energi
tanaman pada waktu yang tepat,
dapat
langsung
yaitu ketika jumlah curah hujan
dimanfaatkan secara langsung, untuk
terbatas untuk penyediaan air pada
memanfaatkan
matahari
tanaman yang dikendalikan dengan
masih
sensor kelembaban tanah. Sensor
diperlukan peralatan seperti sel surya
kelembaban tanah merupakan sensor
(solar cell) untuk mengkonversi
yang mampu mendeteksi intensitas
energi
air di dalam tanah (moisture). Sensor
matahari
menimbulkan matahari
tidak
menjadi
juga
energi
energi
matahari
listrik,
menjadi
energi
listrik.
ini
Konversi suatu
energi
perubahan
berbahan
lempeng logam
konduktor
yang
sangat
dimana
sensitive terhadap muatan listrik.
bentuk energi dari yang satu menjadi
Kedua lempeng ini merupakan media
bentuk energi lain yang dibutuhkan.
yang akan menghantarkan tegangan
Pernyataan
analog yang nilainya relatif kecil.
bahwa
proses
merupakan
berupa
tersebut
suatu
Tegangan ini nantinya akan diubah
bentuk energi, perlu adanya energi
menjadi tegangan digital yang akan
lain yang dikonversikan menjadi
menjadi
energi yang dibutuhkan tersebut.
diproses ke dalam mikrokontroler.
Salah
untuk
mengartikan
satu
memperoleh
sistem
untuk
untuk
Atas dasar kenyataan itu, perlu
mendapatkan energi listrik yang
dihadirkan suatu alat yang dapat
tidak
membantu
dapat
contohnya
masukan
diperoleh
secara
langsung, tetapi ada proses konversi
meringankan
kegiatan
menyiram tanaman dalam bentuk
sistem yang dapat bekerja secara otomatis. Dengan menggunakan alat ini diharapkan penyiraman tanaman dapat dilakukan pada waktu dan saat yang tepat. Skripsi ini mengambil “Desain
judul
Penelitian taman
desain
otomatis
penyiram
tenaga
surya
Taman
mengacu pada kelembaban tanah
Otomatis Tenaga Surya Mengacu
yang harus menjadi catatan antara
Pada Kelembaban Tanah” sebagai
lain : (1) Arus dan tegangan yang
upaya untuk memperoleh energi
dihasilkan oleh panel surya; (2)
alternatif dan dimanfaatkan sebagai
Debit air dan variasi semburan air;
media penyiram taman otomatis
dan (3) Lama waktu beban agar
tanpa perantara manusia.
dapat menyuplai
2.
Penyiram
2.2 Pengambilan Data
2.3 Bahan dan Peralatan
Metode Penelitian
Bahan dan peralatan utama yang
2.1 Jadwal Penelitian Penelitian laporan
dan
desain
pembuatan
penyiram
taman
otomatis tenaga surya mengacu pada kelembaban tanah dilakukan dalam jangka waktu 10 minggu.
Pada
penelitian terdapat kendala yakni dalam pembelian bahan, sehingga waktu penelitian menjadi lebih lama dari
jadwal
yang
telah
dibuat
sebelumnya. Tempat
penelitian
desain
penyiram taman otomatis tenaga surya mengacu pada kelembaban tanah dilakukan di desa gumpang kecamatan kartasura tepatnya di lapangan gumpang.
digunakan
untuk
mendukung
penelitian ini adalah sebagai berikut: (1) Panel surya 100 Wp; (2) PWM Solar charge controller 20A; (3) Arduino
UNO;
(4)
Sensor
kelembaban tanah; (5) Inverter 2.000 Watt; (6) Baterai (Accu) 9 Ah; (7) Sprinkler; (8) Pompa air merk Aqua king 60 Watt; (9) Rangkaian Relay; (10) Penghantar (kabel). Peralatan yang digunakan dalam penelitian diantaranya sebagai berikut: (1) Tool Kit; (2) Multitester; (3) Ampere meter; (4) Lux meter; (5) Tang ampere; (6) Pipa air; dan (7) Tiang penyangga sel surya.
otomatis dan bisa digunakan sebagai energi alternatif. Penelitian
2.4 Flowchart Penelitian
awal
dengan
melakukan
desain
pompa
sprinkler. selesai,
dilakukan perancangan
aquarium
dan
Setelah
perancangan
dilakukan
pemasangan
pompa air dengan ditambah beberapa komponen, seperti: panel surya, solar charge controller, baterai (accu), rangkaian relay, arduino uno dan inverter. satu
Penelitian
buah
panel
menggunakan surya
dengan
kemampuan panel 100Wp. Panel surya dipasang pada tempat yang terpapar
Gambar 1. Flowchart Penelitian
sinar
matahari
langsung.
Berikut
rangkaian
yang
adalah digunakan
secara sistem pada
penelitian ini.
3. Hasil Penelitian Penelitian pemanfaatan
mengenai panel
surya
untuk
menghidupkan dan memaksimalkan kinerja pompa menggunakan 2 buah pompa
air
aquarium
dengan
kapasitas daya 60 watt, satu buah
Gambar 2. Diagram Sistem
panel surya dengan kapasitas 100 Wp dan baterai 9 Ah. Komponenkomponen mampu
tersebut
diharapkan
memaksimalkan
kinerja
pompa air yang bekerja secara
Rangkaian Selanjutnya dilakukan pengujian kinerja
pompa
air,
Pengujian
dilakukan pada hari selasa, 28 april 2015 dengan ketinggian pompa air
2,5
meter.
Hasil
pengujian
ditunjukkan pada tabel berikut.
Tabel 1. Hasil Pengujian Pompa Air dengan Ketinggian Pompa Air 2,5 Meter.
Rata-rata tegangan, arus, daya, debit air dan ketahanan aki dari hasil
pengujian
pompa
air
dengan
P panel = V panel x I panel
ketinggian pompa air 2,5 meter adalah sebagai berikut:
3. Beban sesudah inverter (AC)
1. Panel surya Rata-rata
= 93,1 Watt
Rata-rata tegangan
pada
tegangan
pada
beban sesudah inverter (AC)
panel surya
V =
V panel = = 201 V = 17,75 V
Rata-rata arus pada beban
Rata-rata arus pada panel
sesudah inverter (AC)
surya I = I panel =
= 0,61 A = 2,75 A
Rata-rata daya pada beban
Rata-rata daya pada panel surya P panel = V panel x I panel
sesudah inverter (AC) P panel = V panel x I panel
= 122,61 Watt
= 48,81 Watt 2. Beban sebelum inverter (DC) Rata-rata
tegangan
4. Debit air Rata-rata debit air dari Sumur
pada
beban sebelum inverter (DC)
V =
Q =
= 8 lt/ menit Rata-rata debit air dari Bak
= 12 V
Penampungan
Rata-rata arus pada beban sebelum inverter (DC) I =
Q =
= 8 lt/ menit
= 7,76 A Rata-rata daya pada beban sebelum inverter (DC)
5. Ketahanan aki
Rata-rata
ketahanan
aki
dengan kedalaman air 2,5
dapat dilihat pada gambar grafik 3. dan 4. berikut.
meter
t = = 38 menit Berdasarkan hasil analisa dan pengujian yang dilakukan oleh peneliti ditemukan bahwa semakin besar intensitas cahaya maka
semakin
lama
kinerja
Gambar 3. Grafik Perbandingan
pompa aquarium hal ini karena
Intensitas Cahaya terhadap Arus
adanya suplai energi listrik dari
dan Tegangan Panel Surya
panel surya ke baterai (accu) tetapi panel surya kurang dapat maksimal
dikarenakan
beban
yang lebih besar dibandingkan dengan
kapasitas
yang
dihasilkan oleh panel surya, sehingga
panel
surya
memerlukan baterai atau accu untuk
membantu
energi
untuk
menyuplai
menghidupkan
pompa air aquarium.
Gambar 4. Grafik Perbandingan Intensitas Cahaya terhadap Ketahanan Aki
Untuk melihat lebih jelas perbandingan intensitas cahaya terhadap
arus
dan
tegangan
4. Simpulan Pengujian
yang
dilakukan
panel surya maupun intensitas
peneliti menunjukkan bahwa beban
cahaya terhadap ketahanan aki
atau pompa air aquarium dapat
dari pengujian tersebut, maka
menyala dan mati secara otomatis tanpa perantara manusia, hal ini
karena adanya sensor kelembaban
dibanding tanpa menggunakan panel
tanah yang telah diprogram sesuai
surya.
kebutuhan pengguna. Apabila sensor
Penelitian
dan
analisa
kelembaban tanah menunjukkan nilai
dilakukan
diatas nilai 700 maka arduino uno
semakin
akan memberi alamat 1, artinya
maka semakin lama kinerja pompa
menyalurkan daya output menuju
aquarium hal ini karena adanya
rangkaian relay sehingga pompa air
suplai energi listrik dari panel surya
menyala. Sebaliknya, jika sensor
ke baterai (accu), Tetapi panel surya
kelembaban
kurang dapat maksimal karena beban
menunjukkan
nilai
menunjukkan
yang
besar
intensitas
yang
akan memberi alamat 0, artinya tidak
dengan kapasitas yang dihasilkan
menyalurkan daya output menuju
oleh panel surya.
rangkaian relay sehingga sumber DC
DAFTAR PUSTAKA
dari baterai tidak dapat disalurkan ke
Hasan,
dibandingkan
Hasnawiya. Perancangan
Pengujian penulis
besar
cahaya
kurang dari 700 maka arduino uno
pompa air.
lebih
bahwa
yang
menunjukan
dilakukan bahwa
(2012). Pembangkit
Tenaga Surya di Pulau Saugi.
saat
Jurnal Riset dan Teknologi
intensitas cahaya 0 atau saat tidak
Kelautan (JRTK). Vol 10
menggunakan panel surya, mampu
No.2: 169-179.
menghidupkan pompa air aquarium selama
25
menit.
Saat
tidak
Sukmawati, Arini. Gilang Rachman
menggunakan
panel
surya
daya
Perdana.
Tengku
secara penuh
disuplai oleh aki
Dinova.
(2012).
Okky Sistem
(accu). Sedangkan untuk intensitas
Kecerdasan
tertinggi yang didapat saat penelitian
Penyiram
adalah
Menggunakan Tenaga Surya.
102.000
lux,
mampu
menghidupkan pompa air aquarium
Skripsi.
selama
Institut
55
menit.
Pompa
air
aquarium dapat bekerja lebih lama dengan selisih waktu 30 menit
Bandung.
Fuzzy
untuk
Tanaman
Ilmu
Komputasi
Teknologi
Telkom
Arie, Septayudha. Warsito Agung.
Berdasarkan
Intensitas
Karnoto. (2010). Fotovoltaik
Tenaga
Pompa
Universitas Muhammadiyah
Air
dengan
Menggunakan Inverter dan Baterai.
Skripsi.
Teknik Elektro Teknik
Surya.
Skripsi.
Surakarta
Jurusan Fakultas
Prakoso,
Dhimas
Febriananda.
Universitas
(2014). Kinerja Pompa Air
dalam
Dengan Panel Surya Portable
Diponegoro penelitiannya.
Bedasarkan Intensitas Panel Surya. Skripsi. Universitas
Pahlevi, Reza. (2014). Pengujian Karakteristik
Panel
Surya
Muhammadiyah Surakarta.
