1 PEMANFAATAN MIKROKONTROLER SEBAGAI PENGENDALI SOLAR TRACKER UNTUK MENDAPATKAN ENERGI MAKSIMAL TUGAS AKHIR Oleh: Dedy Domo Hardiyanto PROGRAM STUDI T...
PEMANFAATAN MIKROKONTROLER SEBAGAI PENGENDALI SOLAR TRACKER UNTUK MENDAPATKAN ENERGI MAKSIMAL
TUGAS AKHIR
Oleh: Dedy Domo Hardiyanto 01.50.0067
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2007
PENGESAHAN
Tugas Akhir dengan judul “Pemanfaatan Mikrokontroler Sebagai Pengendali Solar Tracker untuk Mendapatkan Energi Maksimal “ diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Industri Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Laporan Tugas Akhir ini telah disetujui pada tanggal …..… Juni 2007 Semarang,………........ 2007
Mengetahui / Menyetujui Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
( B. Harnadi, ST. MT )
(Leonardus Heru P, ST. MT )
NPP 058.I. 1994.158
NPP 058.I. 2000.234
Mengetahui, Dekan Fakultas Teknologi Industri
(Leonardus Heru P, ST. MT ) NPP 058.I. 2000.234
ABSTRAK Solar tracker merupakan suatu alat yang mampu mengikuti pergerakan matahari yang dimulai saat matahari terbit hingga tenggelam. Solar tracker ini dapat diaplikasikan sebagai alat pembangkit listrik tenaga matahari dengan bantuan sel-sel surya. Dengan bantuan sensor cahaya, mikrokontroler dan mekanis lainnya, maka alat (solar tracker) ini secara otomatis dapat mengikuti pergerakan matahari, sehingga sel-sel surya akan selalu mendapat kuat cahaya secara maksimal.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas Anugrah dan kemurahanNya sehingga penyusunan Laporan Tugas Akhir dengan judul “Pemanfaatan Mikrokontroler Sebagai Pengendali Solar Tracker untuk Mendapatkan Energi Maksimal” dapat terselesaikan dengan baik. Laporan Tugas Akhir ini disusun dan diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknologi Industri Universitas Katholik Soegijapranata Semarang, disamping supaya mahasiswa lebih memahami prinsipprinsip
elektronika
yang
sudah
diperoleh
dalam
bangku
kuliah
dan
menerapkannya. Dalam pelaksanaan Tugas Akhir sampai tersusunnya laporan ini telah mendapatkan bantuan dan dukungan baik moril maupun materiil dari berbagai pihak. Oleh karena itu pengucapan terima kasih dan penghargaan yang sebesarbesarnya Kepada : 1. Tuhan Yesus Kristus atas kekuatan dan kemampuan yang diberikan selama mengerjakan Tugas Akhir. (Dia memberi kekuatan kepada yang lelah dan menambah semangat kepada yang tiada berdaya Yes 40:29). 2. Bapak B. Harnadi, ST.MT, selaku Dosen Pembibing I yang telah meluangkan waktu untuk membimbing saya dan masukan atau saran dalam pelaksanaan tugas akhir ini. 3. Bapak Leonardus Heru P ST.MT, Selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Universitas Katholik Soegijapranata dan Dosen Pembibing II.
Terima kasih telah membimbing saya atas masukan dan saran-sarannya pada pelaksanaan tugas akhir ini. 4. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Fakultas Teknologi Industri atas ilmu yang diberikan selama di bangku kuliah. 5. Seluruh staff Tata Usaha dan Laboran Fakultas Teknologi Industri Unika. 6. Mas Agung terima kasih atas bantuannya dalam pembuatan tugas akhir saya. 7. Kedua Orangtuaku serta adikku yang kukasihi dan kusayangi. 8. Clementia Ardianti, terima kasih atas semuanya. 9. Teman-teman
Workshop,
(eka-heru-jon-abud-wawi-deni-bagus-krisna)
terimakasih atas doa, bantuan dan semangat yang diberikan. 10. Teman-teman khususnya angkatan 2001 (Kandhu-beby-frans-yosephniken-andri-alex-dimas-cokro-heri-agus-Vq-Wahyu) dan yang lainnya terimakasih atas dukungannya. 11. Anak-anak Badminton. Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Akhir kata, semoga Laporan Tugas Akhir ini, dapat bermanfaat bagi masyarakat dan rekan-rekan mahasiswa. Semarang………………..2007
Penulis
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL………………………………………………………..
i
LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………… ii ABSTRAK…………………………………………………………………..
iii
KATA PENGANTAR………………………………………………………
iv
DAFTAR ISI………………………………………………………………..
vi
DAFTAR GAMBAR………………………………………………………..
ix
DAFTAR TABEL…………………………………………………………… xi BAB I
PENDAHULUAN…………………………………………..…….
1
1.1 Latar Belakang masalah…………………………….….… 1 1.2 Perumusan Masalah……………………………...………
2
1.3 Tujuan dan manfaat…………………………………….… 2 1.4 Metode Penelitian…………….………………………...... 3 1.5 Batasan Masalah…………………………………………. 4 1.6 Sistematika penulisan....……………………………….…. 4 BAB II LANDASAN TEORI……………………………………………... 6 2.1 Sel Suya…...…………...……………………….…..…….. 6 2.2 LDR………………………………………………………
2.6 Op Amp (Operasional Amplifier)…………...………….… 15 2.6.1
Penguat Membalik (Inverting)…………………… 16
2.6.2
Penguat Tak Membalik (Non Inverting)…………. 17
2.6.3
Comparator………………………………………. 19
2.7 Transistor…………………………………………………. 20 2.7.1 Daerah Kerja Transistor………………………….. 22 2.7.2 Transistor Sebagai Penguat………………………. 23 2.7.3 Transistor Sebagai Saklar………………………… 25 2.8 Relay…...…………………………………………………. 26 2.9 Motor DC………………………………………………… 27 BAB III PERANCANGAN ALAT………………………...….………….. 30 3.1 Sistem Kerja Rangkaian Solar Tracker………………….… 30 3.2 Sistem Rangkaian Sensor Peka Cahaya…..........…………. 31 3.3
Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52…………..….. 33
3.4 Perancangan Rangkaian Driver ……………………..……. 36 3.5
Pengukuran Daya Solar Cell…………………………..….. 38
3.6 Perancangan Rangkaian Multiplyer MC 1495…………..... 39
DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………… xii LAMPIRAN…………………………………………………………………... xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skematik Integrasi Sel Surya…..…………………………………….. 6 Gambar 2.2 Simbol-simbol LDR……….……………...…………………..……… 7 Gambar 2.3 Konfigurasi Kaki Mikrokontroler AT 89S52…………...……………
9
Gambar 2.4 Top View Multiplayer MC 1495………..…………………………… 12 Gambar 2.5 Karakteristik Pembentukkan Multiplayer MC 1495.………………… 12 Gambar 2.6 Top View ICL 7107……………………………………………..…… 14 Gambar 2.7 Bentuk Sebuah Op-Amp Sederhana..………………………..………. 15 Gambar 2.8 Penguat Membalik (Inverting)…………………………….…………. 16 Gambar 2.9 Penguat Non Membalik (Non Inverting)………………………..…… 18 Gambar 2.10 Blok Rangkaian Komparator………………………………………… 19 Gambar 2.11 Pembagi Tegangan…………………………………………………... 20 Gambar 2.12 Simbol untuk transistor (a) PNP; (b) NPN.………………………… 22 Gambar 2.13 Arus Emitor………………………………………..………………… 24 Gambar 2.14 Transistor Sebagai Saklar……….………..…..……………………… 26 Gambar 2.15 Simbol Relay………………..…………..…………………………… 27 Gambar 2.16 Kaidah Tangan Kiri………………………………..………………… 28 Gambar 2.17 Rangkaian Ekivalen Motor DC Berpenguatan Terpisah ………….… 29 Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Kerja Solar Tracker …………..………….…… 31 Gambar 3.2 Skematik Posisi dan Sistem Rangkaian Sensor………………………. 32 Gambar 3.3 Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52.…………….………...… 34 Gambar 3.4 Diagram Alir Mikrokontroller sebagai Penggerak Solar Tracker..…… 35
Gambar 3.5 Rangkaian Driver...............................……...…..……...……………… 36 Gambar 3.6 Sensor Tegangan dan Sensor Arus…..………………………..………
39
Gambar 3.7 Skematik Rangkaian Multiplayer MC 1495………………….............
40
Gambar 3.8 Skematik Rangkaian ICL 7107 sebagai Display Daya………………
42
Gambar 3.9 Rangkaian Power Supply…………………………….....…………….
43
Gambar 4.1 Rangkaian LDR sebagai Pembagi Tegangan…………………………
46
Gambar 4.2 Logika Kerja Pemrograman Mikrokontroler Penggerak Solar tracker.. 48
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Pengukuran Parameter Sensor Cahaya ………………………..……. 47 Tabel 4.2 Gerak Motor 1………………………………………………………
50
Tabel 4.3 Gerak Motor 2…………………..…………………………………..
50
Tabel 4.4 Pengukuran Photovoltaic……………………………………………. 52 Tabel 4.5 Pengukuran Daya dengan Beban yang Berbeda….…………………. 55
