Pengaturan Pergerakan Solar Cell Berdasarkan Intensitas Cahaya Matahari (Mikrokontroler, Mekanik dan Transceiver) Rinaldi Simanullang 1), Arif Gunawan 2), Cyntia Widiasari 3) 1) Jl. Lobak Komp Ligako no A.15 Pekanbaru, Riau
Abstrak Listrik memiliki peranan penting dalam kemajuan teknologi khususnya perkembangan teknologi dibidang elektronika. Seluruh teknologi elektronika menggunakan energi listrik pada setiap pengoperasiannya. Salah satu contoh dari perkembangan elektronika tersebut adalah prototype wireless Sensor Network. Sebagai sistem pendeteksi dini kebakaran hutan menggunakan media wireless. Aplikasi ini sangat membantu dalam mendeteksi kebakaran hutan, sehingga aplikasi ini dapat meminimalisir terjadinya kebakaran hutan yang sering terjadi di wilayah Riau khususnya. Sejauh ini, aplikasi tersebut menggunakan energi listrik yang berasal dari baterai. Karena aplikasi ini akan berada di tengah hutan dan tidak mendapatkan pasokan energi listrik dari PLN. Namun penggunaan baterai ini masih kurang efektif. Solar cell adalah salah satu perangkat elektronik yang dapat mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Seluruh energi yang diproses pada solar cell dapat disimpan dalam battery.Tujuan penelitian ini adalah merancang solar cell dengan sistem mekanik yang dapat bergerak mengikuti cahaya dan posisi matahari. Hal ini dilakukan untuk mengefektifkan penyerapan cahaya matahari sehingga pasokan energi diperoleh secara maksimal. Proses penyerapan cahaya matahari oleh solar cell menghasilkan energi listrik untuk pengisian baterai yang diproses data informasinya diproses pada mikrokontroler arduino. Seluruh data informasi mengenai energi listrik tersebut dikirimkan kepada pengawas/pemantau secara real time melalui transmisi wireless dengan menggunakan modul KYL-500 S. Kata Kunci : Wireless Sensor Network, Solar Cell, Arduino
Abstract Electricity has an important role in the advancement of technology in particular in the field of electronics technology development. The entire electronics technology using electrical energy on each operation. One example of the development of electronics is a prototype wireless Sensor Network. As an early detection system using the wireless medium forest fire. This application is very helpful in detecting forest fires, so this application can minimize the occurrence of forest fires are common in the Riau region in particular. So far, the application uses electrical energy from the battery. Since this application will be in the middle of the forest and do not get energy supplies electricity from PLN. battery usage, however, it is still less effective. Solar cell is one of those electronic devices that can turn sunlight into electrical energy. The entire energy processed at solar cell can be stored in the battery.The purpose of this research is. KeyWords : Wireless Sensor Network, Solar Cell, Arduino
1. Pendahuluan Pada saat ini, khususnya di Indonesia sudah banyak terjadi pembakaran hutan secara liar khususnya di Riau. Jika kebakaran tersebut tidak ditanggulangi secara cepat maka bisa jadi kebakaran hutan akan cepat meluas. Oleh karena itu dibuatlah suatu aplikasi elektronika yang yang dapat mengatasi masalah yang muncul tersebut, dan aplikasi elektonika tersebut adalah Prototype Wireless Sensor Network (WSN). WSN sebagai Sistem Pendeteksi Dini Kebakaran Hutan Menggunakan Media Wireless” merupakan suatu prototype yang berfungsi untuk mendeteksi kebakaran hutan secara cepat dan akurat. Namun alat ini memiliki suatu kendala yang kerap muncul dalam pengoperasiannya. Kendala tersebut adalah pasokan energi listrik yang kurang stabil dari alat ini[2]. Karena alat ini akan diletakkan ditengah hutan yang notabenenya tidak mendapat pasokan energi listrik dari Perusahaan Listrik Negara (PLN), maka digunakanlah baterai sebagai sumber energi listrik untuk memasok listrik pada alat tersebut agar alat tesebut dapat beroperasi. Namun solusi ini masih belum dapat menyelesaikan masalah. Karena baterai sifatnya hanya sementara dan pastinya kurang efektif karena operator haruslah selalu mengganti baterai yang sudah habis dengan baterai yang baru agar alat ini tetap dapat selalu beroperasi. Oleh karena itu pada penelitian mengenai Pengaturan Pergerakan Solar Cell Berdasarkan Intensitas Cahaya Matahari agar dapat menghasilkan suatu sistem alat yang dapat menjadi sumber energi listrik untuk alat tersebut yang hemat, efisien, efektif dalam pengaplikasiannya.
2. Teori Penunjang 2.1. Solar Cell
Gambar 1 Papan Solar Cell
Solar Cell merupakan suatu kumpulan sel fotovoltaic, dan juga dikenal oleh modul fotovoltaic moniker. Solar cell dapat mengubah intensitas sinar matahari menjadi energi listrik. Panel surya / solar cell menghasilkan arus yang digunakan untuk mengisi baterai. Solar cell saat intensitas cahaya berkurang (berawan, hujan, dan mendung) arus listrik yang dihasilkan juga akan berkurang. Dengan menambah panel surya / solar cell (memperluas) berarti menambah konversi tenaga surya.
2.2.
Light Dependent Resistor
Gambar 2 Sensor Cahaya LDR
Sensor cahaya merupakan salah satu dari sekian banyak sensor cahaya . LDR secara garis besar berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada di sekitar kita. Sensor yang terkenal untuk mendeteksi cahaya ialah LDR (Light Dependent Resistor). Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya. 2.3. Arduino
Gambar 3 Arduino Uno
Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel [3]. 2.4. ACS 712
Gambar 4 Sensor Arus
Sensor arus dari keluarga ACS-712 ELC-05B adalah solusi untuk pembacaan arus didalam dunia industri, otomotif, komersil dan sistem-sistem komunikasi. Sensor ini biasanya digunakan untuk mengontrol motor, deteksi beban listrik, switched-mode power supplies dan proteksi beban berlebih[1].
2.5. KYL-500S
Gambar 5 KYL-500S
KYL-500S adalah sebuah modul wireless transciever yang digunakan sebagai wireless data transciever pada jarak dekat dengan ukuran yang kecil, ringan, dan konsumsi daya yang rendah dan dengan stabilitas dan reliabilitas yang baik [2]. 3.
Perancangan Sistem
Gambar 6 Blog diagram sistem
4. Flowchart
Gambar 7 Flowchart sistem mikrokontroller
Gambar 8 flowchart penggerakan motor DC
5.
Pengujian dan Hasil Data Data hasil pengujian merupakan data yang diperoleh setelah pembuatan sistem penelitian secara keseluruhan selesai dan sesuai dengan konsep yang awal perencanaan. Dalam pengujian alat ini dilakukan dengan dua metode, yaitu metode dengan mekanik panel tetap dan metode dengan mekanik panel bergerak.
5.1. Metode dengan mekanik panel bergerak Tabel 1.Tegangan otuput solar panel terhadap intensitas cahaya matahari 08-Jul-12
12-Jul-12
13-Jul-12
04-Agust-12
05-Agust-12
07-Agust-12
No
Waktu (WIB)
Vout Panel (Vdc)
Intensitas Cahaya Matahari (LUX)
Vout Panel (Vdc)
Intensitas Cahaya Matahari (LUX)
Vout Panel (Vdc)
Intensitas Cahaya Matahari (LUX)
Vout Panel (Vdc)
Intensitas Cahaya Matahari (LUX)
Vout Panel (Vdc)
Intensitas Cahaya Matahari (LUX)
Vout Panel (Vdc)
Intensitas Cahaya Matahari (LUX)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
07.00 07.30 08.00 08.30 09.00 09.30 10.00 10.30 11.00 11.30 12.00 12.30 13.00 13.30 14.00 14.30 15.00 15.30
22,5 23,2 26,7 28,2 28,7 28,9 29,4 29,4 30,3 30,7 31,3 32,4 32,5 32,7 33,3 33,8 34,2 34,3
3310 17400 22300 15560 12800 13700 21500 26900 29600 31700 30400 34100 36100 35800 44900 51200 53700 53200
23,2 25,4 29,7 29,8 29,9 30,7 30,9 31,5 33,3 33,5 33,9 34,3 35,2 35,4 35,4 35,7 36,1 36,3
3970 19200 21900 21200 20500 26900 29600 35200 53200 54700 59200 59600 62800 66800 60500 42900 65700 62300
21,7 22,5 24,2 27,7 28,2 28,2 28,6 30,9 31,3 31,4 31,9 32,2 33,1 33,5 33,7 33,8 34,6 34,7
2890 3240 1860 10480 14300 11900 12400 35400 28900 30200 42200 43500 45100 48200 48400 46400 60800 51300
19,3 20,5 20,8 21,4 21,6 21,6 22,6 27,2 27,3 27,4 27,5 27,8 29,3 29,8 30,5 30,8 31,5 33,2
1400 1770 1880 2670 2770 2300 3400 23600 10600 22800 24200 10700 18300 21500 30400 32500 38600 43300
21,2 23,3 24,3 24,6 24,6 24,7 24,8 24,9 24,9 25,4 25,5 25,8 28,6 28,7 28,9 29,6 32,6 32,7
8100 2100 11200 3500 3320 5300 7700 5700 6800 18300 10200 10500 12200 19200 13800 21500 33200 38300
18,2 23,4 25,2 27,4 27,4 27,5 27,5 27,9 28,3 28,7 29,3 29,5 31,4 32,6 34,1 34,3 34,3 34,3
1500 4400 8100 24800 10500 51300 13700 14300 56900 26300 24600 24400 37700 54400 53400 53800 19600 17000
16.00 19 16.30 20 17.00 21 17.30 22 Rata-Rata
34,5 34,7 36,4 36,8 31,4
54500 51200 62900 68400 35053,1
36,6 36,8 37,2 37,6 33,1
68600 67400 63400 64300 46812,27
34,7 34,8 34,9 36,3 31,1
54300 42800 63200 60500 34466,8
33,5 33,7 34,3 34,4 27,5
55600 57200 59300 58900 23804,09
33,2 34,2 36,7
43700 50500 65200
34,8 36,2 36,6
61300 58000 60800
27,5
18586,6
29,9
32228,57
Gambar 1. Grafik output panel terhadap intensitas cahaya matahari
Gambar 2. Grafik perubahan pada panel surya terhadap waktu
5.2. Metode dengan mekanik panel tetap Tabel 2.Tegangan otuput solar panel terhadap intensitas cahaya matahari
No
Waktu (WIB)
07.00 1 07.30 2 08.00 3 08.30 4 09.00 5 09.30 6 10.00 7 10.30 8 11.00 9 11.30 10 12.00 11 12.30 12 13.00 13 13.30 14 14.00 15 14.30 16 15.00 17 15.30 18 16.00 19 16.30 20 17.00 21 17.30 22 Rata-Rata
07-Jul-12 Intensitas Vout Cahaya Panel Matahari (Vdc) (LUX) 24,2 1780 24,5 3930 25,4 3480 27,3 15300 27,7 4110 27,8 8300 28,3 9300 28,3 6300 28,4 9600 28,6 7450 29,2 7800 30,1 28400 30,2 31800 30,6 38000 31,4 31800 32,2 42400 32,6 36300 32,7 42300 33,1 57100 33,2 49400 35,9 68200 29,60476 23954,76
11-Jul-12 Intensitas Vout Cahaya Panel Matahari (Vdc) (LUX) 22,6 1240 22,8 6250 24,3 3420 25,4 2130 26,3 4380 27,1 5890 28,3 7370 28,5 7520 28,8 18400 28,8 8100 29,3 10300 29,4 22700 29,4 9700 30,3 32700 31,3 38800 31,8 36400 31,8 36300 32,4 41800 32,5 49400 32,8 43200 33,1 57100 33,7 52400 29,1227 22522,73
Gambar 3 Grafik Vout Panel Surya terhadap intensitas cahaya matahari
6.
Mekanik
7.
Kesimpulan dan Saran
7.1. Kesimpulan Setelah melakukan pengujian pada sistem dan membuat analisa maka dapat disimpulkan : 1. 2. 3.
Peningkatan intensitas cahaya matahari mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap output tegangan yang dihasilkan solar panel. Sistem mekanik dengan panel bergerak merupakan sistem yang lebih cocok untuk memaksimalkan kinerja solar panel. Daerah Pekanbaru, khususnya Rumbai mempunyai potensi yang cukup bagus untuk menggunakan sistem ini, karena curah intensitas matahari dengan rata-rata pengambilan data selama 8 hari 29678,603 LUX (tanggal 7, 8, 11, 12 dan 13 Juli 2012 serta 4, 5, 7 Agustus 2012).
7.2. Saran Untuk menyempurnakan proyek akhir ini maka ada beberapa saran dari penulis yaitu : 1. Diharapkan kedepannya pergerakan alat ini tidak hanya dari timur ke barat tapi dapat bergerak bebas dalam menentukan intesnsitas cahaya matahari terbesar. 2. Diharapkan kedepannya pengembangan alat ini menggunakan solar panel dengan lebih banyak untuk melihat besar daya yang dihasilkan, serta menambahkan aplikasi inverter untuk mengubah tegangan DC menjadi tegangan AC.
Daftar Pustaka [1]
Sensor Arus Efek Hall ACS 712. Diamnbil 2 Desember http://ilmubawang.blogspot.com/2011/04/sensor-arus-efek-hall-acs721-hall.html
2011
[2] Senjaya, Gandhy.2011, Prototype Wireless Sensor Network (WSN) Sebagai Sistem Pendeteksi Dini Kebakaran Hutan Menggunakan Media Wireless, Pekanbaru: Politeknik Caltex Riau. [3]
http://www.famosastudio.com/arduino
