TRACKING RECEIVER UNTUK SIMULATOR SURYA DENGAN MEMANFAATKAN ATMEGA8535

TRACKING RECEIVER UNTUK SIMULATOR SURYA DENGAN MEMANFAATKAN ATMEGA8535 Rahmat Zaki Auliya HM1, Retno Wigajatri P.2 1. 2.

Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia [email protected]

Abstrak Simulator surya merupakan sebuah perangkat yang mensimulasikan cahaya matahari menggunakan suatu sumber cahaya buatan yang berfungsi untuk menganalisa karakteristik dan performa sel surya. Simulator surya dioperasikan di dalam ruangan tanpa harus dipengaruhi oleh faktor alam seperti awan, hujan, dan sebagainya. Simulator surya memiliki 3 blok komponen utama yaitu sumber cahaya, tracking receiver, dan rangkaian karakteristik. Pada skripsi ini, dilakukan rancang bangun tracking receiver yang dapat mensimulasikan gerak matahari selama 12 jam, yaitu dari pagi hingga sore. Tracking receiver ini terdiri dari motor stepper VEXTA PXB44H sebagai penggerak sel surya yang dikendalikan geraknya oleh mikrokontroller ATmega8535 serta menggunakan Light-Depending Resistor (LDR). Sensor LDR ini berfungsi untuk mengukur iluminasi cahaya yang masuk pada setiap derajat perputaran motor stepper. Dari hasil pengujian ditunjukkan bahwa resolusi motor stepper, yaitu sebesar 1.8o/step, tidak dipengaruhi oleh posisi motor stepper, baik vertikal maupun horizontal, dan oleh kondisi motor stepper, baik dengan beban maupun tanpa beban. Kata Kunci — LDR; Mikrokontroller ATmega8535; Motor Stepper; Simulator Surya; Tracking Receiver.

Tracking Receiver for Solar Simulator using ATmega8535 Abstract Solar simulator is a device that simulates solar light by using an artificial light, which is used to analyze solar cell characteristic and performance. Solar simulator is operated indoor, without be influenced by any factor of nature like cloud, rain, and others. Solar simulator has 3 main component block, there are light source, tracking receiver, characteristic circuit. In this final project, is designed a tracking receiver that simulates motion of sun along 12 hours, from sunrise to sunset. The tracking receiver consist of stepper motor VEXTA PXB44H as an actuator of solar cell and based-on microcontroller ATmega8535 and also using Light Depending Resistor (LDR). The LDR is used to measure incoming light illuminance every degree of stepper motor rotation From measurements, is shown that resolution of stepper motor, 1.8o/step, is not influenced by any position of stepper motor, vertikal or horizaontal, and by any condition of stepper motor, with load or no load.

Keyword— LDR; Microcontroller ATmega8535; Solar Simulator; Stepper Motor; Tracking Receiver.

Tracking Receiver..., Rahmat Zaki Auliya HM, FT UI, 2013

I.

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Mengatasi ketergantungan pada sumber daya konvensional seperti minyak bumi, mengakibatkan berkembangnya pelbagai penemuan tentang cara pembangkitan listrik melalui sumber energi. Sumber energi yang dikembangkan tentunya sumber energi dengan jumlah yang besar dan ada untuk jangka waktu yang panjang. Faktor lainnya yang jadi perhatian ialah efisiensi konversi dari sumber energi menuju listrik. Beberapa sumber energi itu adalah air, uap, panas bumi, angin, nuklir, surya, dan lainnya. Dibandingkan dengan sumber lainnya, surya merupakan sumber energi dengan jumlah yang melimpah dan mudah didapat terutama untuk negara Indonesia yang beriklim tropis. Sumber energi surya ini kemudian dikembangkan menjadi listrik melalui sebuah sel surya atau panel surya. Seiring dengan tingginya potensi dari surya, maka penelitiannya pun telah dikembangkan. Beberapa aspek yang dikembangkan ialah efisiensi sel surya, luas area dari sel surya, dan multi lapisan sel surya. Sedangkan karakteristik yang diukur dari sebuah sel surya ialah tegangan open-circuit, arus short-circuit, dan fill factor. Pengukuran-pengukuran ini tentunya dilakukan melalui pajanan langsung dari cahaya matahari, untuk diukur beberapa karakteristiknya. Jika melakukan pajanan langsung dari cahaya matahari, akan terjadi berbagai hambatan dalam pengukurannya, seperti : a. Cuaca yang mendung atau berawan, akibatnya cahaya matahari yang masuk akan berkurang sehingga mengurangi keluaran dari sel surya. b. Cahaya matahari muncul dengan baik untuk pengukuran pada siang hari saja. Pengukuran pada pagi hari, sore hari, apalagi malam hari tentunya tidak dapat dilakukan. c. Ketidakefektifan dalam pengukuran, karena harus selalu diperhatikan selama pengukuran. Ketika terjadi hujan atau hal yang mengganggu lokasi pengukuran tentunya pengukuran akan dibatalkan. Oleh karena itu, simulator surya dikembangkan agar pengukuran dapat dilakukan di dalam ruangan. Simulator surya harus mampu mensimulasikan berbagai kondisi dalam pengukuran outdoor menuju indoor. Berbagai kondisi yang harus disimulasikan itu seperti : a. Spektrum cahaya matahari b. Gerakan cahaya matahari dari pagi hingga sore, dimana illuminasi cahayanya akan berubah-ubah di setiap waktu.


Simulator surya diharapkan dapat menggantikan cahaya matahari sebagai sumbernya, dan dapat memposisikan sumbernya pada waktu tertentu. Misalnya, sumber cahaya berada pada posisi jam 11 siang. Sehingga dengan devais ini pengukuran terhadap sel surya dapat menjadi terbantu dan berkembang lebih baik lagi. Simulator surya memiliki 3 blok komponen utama yaitu sumber cahaya, tracking receiver, dan rangkaian karakteristik. Skripsi ini adalah bagian dari upaya untuk merancang bangun tracking receiver simulator surya. Tracking receiver dirancang untuk mensimulasikan gerak matahari dari pagi hingga senja selama 12 jam. Dalam setiap pergerakan tracking receiver, diukur illuminasi cahaya. 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini ialah : 1. Mempelajari karakterisitik sel surya serta mempelajari hubungan antara sel surya dengan sudut datang cahaya matahari 2. Merancang sebuah tracking receiver simulator surya menggunakan motor stepper, mikrokontroller ATmega8535, LDR dan perangkat pendukung lainnya. 1.3 Metodologi Penelitian Untuk menyelesaikan skripsi ini, maka metode penelitian yang penulis lakukan adalah dengan cara : a. Mempelajari sifat dan gerak matahari serta karakteristik sel surya b. Dilakukan pemilihan jenis motor yang digunakan, dan dipilih motor stepper c. Merancang gerak motor melalui mikrokontroller ATmega8535 dengan simulasi software Proteus d. Merancang pembacaan sensor illuminasi oleh LDR dan dibaca oleh LCD serta direkam oleh komputer e. Pengujian alat dengan mengukur illuminasi setiap step putaran motor stepper.


II.

DASAR TEORI

2.1 Simulator Surya Simulator surya merupakan sebuah devais yang mensimulasikan matahari maupun pergerakannya sehingga penelitian dari sebuah sel surya dapat dilakukan di dalam ruangan. Gambar 1 menunjukkan spektrum cahaya matahari.

Gambar 1. Spektrum cahaya matahari [1]

Secara teori, intensitas matahari tertinggi ialah saat sel surya menghadap langsung matahari, atau dengan kata lain, sudut datang matahari ialah 0o jika dibandingkan sudut normal bidang. Hubungan antara sudut datang dengan intensitas yang diterima sel surya mengikuti perumusan trigonometri seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.

Gambar 2. Hubungan sudut datang cahaya matahari dengan intensitas [2]


sin ! =

!"#$"#% !"#$ !"!" !"#$% !"#$"#% !"#$ ℎ!"!"#$%&'

Artinya jika A bernilai 60o dan cahaya matahari yang mengenai sel surya adalah 1000 watt, maka energi yang diterima oleh sel surya hanya 866 watt. Perhitungan ini mengabaikan faktor refleksi, faktor rekombinasi, dan faktor lainnya. Pada simulator surya disimulasikan illuminasi cahaya yang berbeda-beda yang masuk ke sel surya. Simulasi illuminasi cahaya matahari ini dapat dilakukan dengan metode lainnya selain tracking receiver. Awalnya, konfigurasi dari simulator surya ialah seperti pada Gambar 3.

Gambar 3. Konfigurasi simulator surya

Untuk mensimulasikan intesitas cahaya matahari yang berbeda-beda, maka haruslah dibuat arah cahaya datang yang dapat diubah-ubah. Cahaya yang datang ini dapat bervariasi sudut datangnya mulai dari 0o hingga 90o. Matahari menyinari bumi selama 12 jam dengan bergerak sejauh 180o. Sinar datang matahari yang berbeda-beda sudut kedatangannya ini memberikan illuminasi cahaya yang berbeda-beda pula. Untuk itu, simulasi illuminasi harus berfokus pada arah sinar cahaya datang yang dapat berubah-ubah. Ada 2 cara untuk mensimulasikan ini : 1)

Sumber LED (Light-Emitting Diode) bergerak Metode pertama dengan cara membuat sumber cahaya yang bergerak. Untuk membuat

sumber bergerak dapat dilakukan dengan memasang matriks LED yang dipasang sedemikian banyak kemudian dihidupkan secara bergantian, atau dengan cara membuat sumber cahaya LED ini bergerak menyerupai sistem matahari sebenarnya seperti ilustrasi Gambar 4.


Gambar 4. Ilustrasi simulasi gerak sumber cahaya selama 12 jam

2)

Tracking Receiver Tracking receiver maksudnya ialah dengan cara menggerakkan sel suryanya itu

sendiri, sedangkan sumber cahayanya tidak berpindah-pindah. Metode ini lebih praktis digunakan karena tidak menggerakkan sumber sama sekali. Ilustrasi dari tracking receiver ditunjukkan oleh Gambar 5 Dengan menggunakan metode ini, maka tidak dibutuhkan banyak sumber cahaya, ataupun motor penggerak sumber cahaya agar dapat bergerak menyerupai metode sebelumnya. Sehingga metode ini bersifat lebih ekonomis. Pada skripsi ini, akan digunakan metode tracking receiver.

Gambar 5. Ilustrasi tracking receiver

2.2

Mikrokontroller ATmega8535 ATmega8535

merupakan

mikrokontroller

produksi

Atmel.

Mikrokontroller

ATmega8535 adalah mikrokontroller 8-bit CMOS dengan berdasar pada arsitektur RISC AVR. Dengan mengeksekusi instruksi pada satu siklus waktu, maka ATmega 8535 menghasilkan output mencapai 1 MIPS per MHz[4]. Gambar 6 menunjukkan konfigurasi pin ATmega8535.


Gambar 6. Konfigurasi pin ATmega8535

2.3 Light Depending Resistor LDR merupakan sebuah resistor yang nilai resistansinya tergantung dengan cahaya yang datang. Semakin besar cahaya yang datang, maka nilai resistansinya berkurang, begitupun sebaliknya. LDR terbuat dari semikonduktor dengan resistansi tinggi, seringkali dari kadmium-sulfida. Ketika cahaya yang jatuh pada LDR memiliki frekuensi yang cukup, maka energy foton diserap oleh oleh semikonduktor dan menyebabkan loncatan elekton ke conduction band. Terbentuknya elektron dan pasangannya hole menyebabkan timbulnya arus listrik sehingga mengurangi resistansi. Oleh karena itu, LDR banyak digunakan dalam sensor illuminasi cahaya, seperti sensor asap atau kebakaran. Gambar 7 menunjukkan struktur dari LDR.

Gambar 7. Struktur LDR [3]


2.4 Motor Stepper Motor stepper adalah sebuah divais elektromagnetis yang mengubah pulsa elektrik menjadi pergerakan mekanis. Batang dari motor stepper berotasi dengan pergerakan secara diskrit. Pergerakan secara diskrit atau bertahap ini diakibatkan oleh input pulsa yang diaplikasikan. Motor stepper memiliki akurasi yang baik, respon yang baik ketika mulai ataupun berhenti, tidak memiliki sikat (brushless), dan berharga murah dibanding motor lainnya. Full-step dapat dilakukan dengan cara wiring yang ditunjukkan pada Tabel 1 Tabel 1. Wiring pada motor stepper full-step torsi tinggi Wiring untuk putaran

Wiring untuk putaran

searah jarum jam

berlawanan jarum jam

No L3

L2

L2

L0

L3

L2

L1

L0

1

1

1

0

0

0

0

1

1

2

0

1

1

0

0

1

1

0

3

0

0

1

1

1

1

0

0

4

1

0

0

1

1

0

0

1

Salah satu jenis motor stepper ialah VEXTA PXB44 H yang ditunjukkan oleh Gambar 8. Motor stepper ini berjenis unipolar karena memiliki 7 kabel. Motor stepper ini mempunyai resolusi gerakan 1.8o/step. Artinya motor stepper ini memiliki 200 step pada satu rotasinya.

Gambar 8. Motor stepper VEXTA PXB44H


III.

RANCANG BANGUN TRACKING RECEIVER

Pada skripsi ini, didesain rancang bangun bagian dari simulator surya, yaitu tracking receiver, di mana sel surya berotasi sejauh 180o menyerupai pergerakan matahari. Untuk itu, rotasi dari sel surya ini menggunakan bantuan dari motor stepper. 3.1 Modul Motor Stepper Pada Gambar 9 ditunjukkan skematik rangkaian antara mikrokontroller ATmega8535, driver ULN2003A, dan motor stepper unipolar. Logika mikrokontroller yang mengaktifkan pin C0-C4 secara bergantian menyebabkan koil yang terdapat di dalam motor stepper nyala secara bergantian. Sehingga motor stepper dapat bergerak secara berkelanjutan.

Gambar 9. Skematik modul motor stepper

3.2 Modul Sensor Cahaya Pada setiap putaran motor stepper, diukur berapa besar illuminasi cahaya yang diterima sel surya. Pada Gambar 10 ditunjukkan rangkaian skematik dari 2 buah sensor illuminasi LDR. Terlihat hubungan untuk pinA.1 dan A.0. Tegangan suplai sebesar 5v diperoleh dari USB laptop melalui mikrokontroller. Resistor pull-up bernilai 100 Ω. Ketika cahaya jatuh pada permukaan LDR, maka resistansinya akan berkurang sehingga tegangan yang dibaca pin A.1 dan pin A.0 akan membesar, dan begitupun sebaliknya. Sistem ADC yang terdapat pada port A memiliki rentang nilai digital 10 bit binary atau dengan kata lain 210=1024 rentang desimal. Nilai tegangan analog 0-5V yang diperoleh dari LDR kemudian diconvert menjadi nilai digital dengan rentang 0-1023.


Gambar 10. Dua buah sensor cahaya LDR

3.3 Modul Dudukan Sel Surya Gambar 11 menunjukkan dudukan sel surya sebagai tempat untuk sel surya dan sensor LDR. Karakteristik dari dudukan ini : -

Berukuran 8 cm x 9 cm

-

Terbuat dari bahan acrylic, karena ringan dan kokoh, sehingga tidak membutuhkan torsi yang tinggi untuk menggerakkannya.

-

Menggunakan 4 buah spacer untuk menahan sel surya.

-

Memiliki berat 50 gram

9 cm

8 cm : LDR

(a)

: Spacer

(b)

Gambar 11. Dudukan sel surya, terdapat 4 buah baut spacer dan 2 buah LDR (a)rancangan (b)bangun


IV.

PENGUJIAN

Gambar 12 menunjukkan blok diagram pengukuran sensor illuminasi dan hasil keluaran sel surya. Pengukuran sensor illuminasi ditampilkan oleh LCD dan dicatat oleh komputer. Sedangkan pengukuran tegangan dan arus keluaran dari sel surya menggunakan multimeter Krisbow KW06-272. Sumber Cahaya Komputer

Pengukuran Tegangan

Sel Surya

Motor Stepper

LDR

Sensor intensitas cahaya

Driver ULN2003A

Multimeter

Keterangan

: Kendali : Pajanan cahaya : Data

Mikrokontroller Atmega 8535

LCD

Gambar 12. Blok diagram pengujian tracking receiver

4.1 Pengujian Konsistensi Resolusi Motor Stepper Gambar 13 menunjukkan proses pengukuran resolusi motor stepper. Cara yang digunakan secara manual menggunakan busur derajat. Pengukuran dilakukan dengan cara mengukur sudut putaran motor stepper setiap kelipatan 10 step. Delay waktu antara putaran step adalah sekitar 5 detik.


Gambar 13. Pengukuran resolusi motor stepper

Pengujian dilakukan dengan berbagai kondisi dan posisi, seperti tanpa beban, dengan beban posisi vertikal, dengan beban posisi horizontal, kemudian ditunjukkan hasilnya oleh Tabel 2 dan grafik dari berbagai posisi dan kondisi ditunjukkan Gambar 14. Tabel 2. Hubungan antara putaran step dan derajat putaran motor stepper Putaran ke

Derajat perhitungan

Derajat pengukuran

0

0

0

10

18

18

20

36

36

30

54

54

40

72

72

50

90

90

60

108

108

70

126

126

80

144

144

90

162

162

100

180

180

Berdasarkan hasil pengujian ini, maka terlihat resolusi putaran yang dimiliki oleh motor stepper sangatlah baik, sehingga dapat mensimulasikan gerakan matahari. Selain itu, torsi yang dimiliki motor stepper cukup besar untuk mengangkat dudukannya. Oleh karena itu, motor stepper sebagai komponen penggerak tracking receiver memiliki performa yang baik.


Pengukuran Perhitungan 0 36 72 108 144 180

Putaran step motor stepper

120 100 80 60 40 20 0

derajat putaran motor stepper

150 100 Pengukuran

50 0

Perhitungan 0 36 72 108 144 180


(a)


120 100 80 60 40 20 0

Pengukuran Perhitungan 0 36 72 108 144 180


(b)


(c) Gambar 14. Grafik hubungan step putaran dengan sudut motor stepper dengan (a)tanpa beban posisi vertikal, (b)dengan beban posisi vertikal, (c) dengan beban posisi horizontal

4.2 Pengukuran Kalibrasi LDR harus dikalibrasi agar sesuai dengan dengan illuminasi cahaya sebenarnya. Alat kalibrasi yang digunakan ialah luxmeter Lutron LX101A. Kalibrasi dilakukan dengan cara: a. Mengukur nilai yang terukur pada luxmeter dan pada kedua sensor pada jarak-jarak cahaya tertentu. Pengukuran dilakukan pada ruangan yang gelap, sehingga tak banyak cahaya lain yang mengganggu. Tabel 3 menunjukkan hasil pengukuran yang dilakukan.


Tabel 3. Pengukuran kalibrasi Jarak sumber

Luxmeter

cahaya (cm)

(lux)

10

LDR 1

LDR 2

2300

888

500

15

1200

463

305

20

630

417

180

25

433

313

115

30

302

225

80

35

206

188

64

40

153

151

54

45

128

126

39

50

78

112

31

b. Dibuat sebuah grafik yang menghubungkan setiap nilai illuminasi terhadap jarak sumber cahaya. Gambar 15 menunjukkan grafik hasil pengukuran untuk luxmeter dan kedua sensor. c. Membuat persamaan trendline yang terdapat pada Microsoft Excel. Persamaan terlihat pada Gambar 15.

Illuminasi (lux)

3000 2500

y = 287750x-‐2.045

2000

y = 16602x-‐1.268 y = 31636x-‐1.749

1500 1000

lux LDR 1 LDR 2 Power (lux)

500

Power (LDR 1)

0 0

20

40

60

Power (LDR 2)

Jarak terhadap sumber cahaya (cm) Gambar 15. Grafik pengukuran kalibrasi

d. Membuat rasio antara luxmeter dengan kedua sensor. !!"# !"#$% !"#!$% = !!"#!

%$Tracking Receiver..., Rahmat Zaki Auliya HM, FT UI, 2013

!"#$% !"#!$% 1 = !"#$% !"#!$% 2 = di mana,

!!"# !!"#!$%!

=

287750 ! 16602

!!.!"#!!.!"#

= 17.33! !!.!!!

!_!"# 287750 (!!.!"#!!.!"#) = ! = 9.1! !!.!"# !_!"#!$%2 31636

x = jarak luxmeter/sensor terhadap cahaya y = Nilai illuminasi

e. Mengukur nilai hasil kalibrasi dengan persamaan : !"#$" ℎ!"#$ !"#$%&"'$ = !"#$" !"#" !"#!$% ! !"#$% !"#!$% 4.3 Pengukuran Pengukuran yang dilakukan ialah pengukuran iluminasi dan pengukuran output sel surya. Sumber cahaya yang digunakan ialah matriks LED dan senter LED. Pengukuran Iluminasi Proses pengukuran iluminasi menggunakan tatap antar muka GUI MATLAB yang ditunjukkan oleh Gambar 16.

Gambar 16. GUI MATLAB tracking receiver


Pengujian dilakukan di dalam ruangan gelap, sehingga tidak ada cahaya pengganggu pengukuran dan dikondisikan hanya satu sumber yang akan menjadi sumber cahaya sel surya. Proses pengujian sebagai berikut : 1. Sel surya dikondisikan dalam keadaan sejajar sumber (sudut datang cahaya 0o), diumpamakan kondisi ketika pagi hari dimana illuminasi cahaya sangat sedikit. Jarak antara sumber cahaya dengan sensor LDR adalah 30 cm atau dengan jarak lainnya. 2. Mikrokontroller Atmega 8535 yang telah diprogram dihubungkan ke semua komponen. Motor akan bergerak setelah ada perintah dari software MATLAB, yang kemudian direspon oleh ATmega 8535 3. Motor stepper bergerak dengan sudut 1.8o/step. Pada setiap step putaran motor stepper, MATLAB kemudian menyimpan kedua nilai sensor. Pada setiap step, LCD menampilkan nilai kedua sensor pada masing-masing baris LCD. Delay yang muncul pada setiap putaran step motor stepper adalah sekitar 5 detik, delay ini muncul akibat program delay sendiri dan juga karena siklus tiap perintah. Listing program CV-AVR dan MATLAB terdapat pada lampiran. 4. Pengukuran akan berhenti setelah 100 putaran step, sengaja dilakukan untuk menyerupai gerakan 180o matahari. MATLAB mempunyai 100 data untuk masing-masing pembacaan sensor LDR. 5. Ulangi pengujian menggunakan sumber cahaya lain

Gambar 17 menunjukkan kondisi pengambilan data illuminasi cahaya matahari menggunakan matriks LED dengan jarak antara sumber cahaya dan sensor adalah 40 cm.

Gambar 17. Kondisi pengukuran illuminasi cahaya


a. Pengukuran menggunakan matriks LED Hasil pengukuran yang disimpan oleh MATLAB dengan rentang nilai 0-1023 ditunjukkan oleh Gambar 18(a) dan 18(b). Oleh karena itu, nilai-nilai ini dikalikan dengan rasio sensor sesuai persamaan di atas, dengan jarak terhadap sumber cahaya adalah 30 cm. Kalibrasi dilakukan untuk kedua sensor. Gambar 18(c) menunjukkan grafik hasil kalibrasi kedua sensor sekaligus rata-ratanya sebagai representasi illuminasi cahaya yang masuk ke sel surya.

(a)

(b)

Intensitas (lux)

250 200

LDR 1

150 100

LDR 2

50 0 0

50 100 150 200

Rata-‐rata kedua sensor


(c) Gambar 18. Hasil pengukuran menggunakan matriks LED, (a) sensor 1 sebelum kalibrasi, (b)sensor 2 sebelum kalibrasi, (c)kedua sensor setelah kalibrasi

b. Pengukuran menggunakan senter LED Sama halnya dengan pengukuran pada matriks LED, pengukuran pada senter LED juga juga disimpan oleh MATLAB sebanyak seratus data, selanjutnya dikalibrasi. Gambar 19 menunjukkan hasil pengukuran menggunakan senter LED.


(b) Intensitas cahaya (lux)

(a)

350 300 250 200 150 100 50 0 100 200 -‐50 0 derajat putaran motor stepper

LDR 1 Rata-‐rata kedua sensor LDR 2

(c) Gambar 19. Hasil pengukuran menggunakan senter LED, (a)sensor 1 sebelum kalibrasi, (b)sensor 2 sebelum kalibrasi, (c)kedua sensor setelah kalibrasi

Pengukuran Output Sel Surya Pengukuran ini bertujuan untuk mengukur keluaran sel surya, seperti tegangan dan arus. Sama dengan pengukuran illuminasi, pengukuran ini, juga dilakukan pada setiap putaran step motor stepper. Pengukuran ini menggunakan multimeter Krisbow KW06-272. Pada pengukuran menggunakan matriks LED, parameter sel surya yang diukur ialah tegangan dan arusnya. Selanjutnya dilihat hubungan antara tegangan dan arus. Hasil pengukuran menggunakan matriks LED ditunjukkan oleh Gambar 20.


3 2 1 0

0.4 0.2 0

derajat motor stepper

derajat motor stepper

(b) Tegangan (V)

(a)

1.8 25.2 48.6 72 95.4 118.8 142.2 165.6

Arus (mA)

0.6

1.8 25.2 48.6 72 95.4 118.8 142.2 165.6

Tegangan (V)

4

4 3 2 1 0 0

0.2

0.4

0.6

Arus (mA)

(c) Gambar 20. Hasil pengukuran Voutput sel surya menggunakan matriks LED, (a) Tegangan vs putaran motor stepper, (b)arus vs putaran motor stepper, (c)tegangan vs arus

Pada hampir semua pengukuran, baik pengukuran illuminasi maupun pengukuran output sel surya, baik pengukuran menggunakan senter LED maupun matriks LED, terlihat bentuk grafik yang memiliki kemiripan yaitu bernilai rendah di awal pengukuran, kemudian bernilai tinggi di tengah-tengah pengukuran dan bernilai rendah kembali di akhir pengukuran. Ini membuktikan pada awal-awal pengukuran ketika sudut datang cahaya bernilai kecil, maka illuminasi cahaya yang diterima, maupun tegangan yang keluar dari sel surya bernilai sangat kecil. Selanjutnya, ketika motor stepper terus berotasi hingga sel surya dan sensor LDR menghadap langsung sel surya, maka nilai pengukuran mencapai puncaknya. Akhirnya, nilai pengukuran kembali menurun ketika gerakan motor stepper menyebabkan sudut cahaya yang datang bernilai kecil. Ini membuktikan bahwa illuminasi terbesar yang diterima oleh sel surya ialah ketika posisi sel surya menghadap langsung cahaya matahari. Pada posisi ini bahan semikonduktor dari sel surya menyerap cahaya dengan sedikit pemantulan. Akibatnya, regenerasi electron-hole terjadi dengan jumlah yang banyak. Illuminasi yang dihasilkan oleh senter LED dan matriks LED pada jarak 30 cm berada pada illuminasi 50-300 lux. Hasil ini diperoleh setelah pengkonversian menggunakan rasio sensor yang diperoleh setelah kalibrasi LDR.


V.

KESIMPULAN

Setelah merancang bangun dan menguji perangkat tracking receiver dapat ditarik beberapa kesimpulan : 1. Tracking receiver simulator surya telah didesain menggunakan motor stepper VEXTA PXB44H, mikrokontroller ATmega8535, dan sensor illuminasi cahaya LDR. 2. Performa motor stepper VEXTA PXB44H baik dalam hal resolusi yaitu 1.8o/step. Motor stepper memiliki torsi yang baik, mampu mengangkat wadah dudukan sel surya seberat 50 gram. 3. Kinerja tracking receiver tidak terpengaruh oleh ada tidaknya beban, yaitu dengan resolusi tetap 1.8o/step 4. Kinerja tracking receiver tidak terpengaruh oleh posisi, baik untuk posisi vertikal maupun posisi horizontal, yaitu dengan resolusi tetap 1.8o/step REFERENSI [1] pveducation.org [2] http://www.solarbook.ie/solar-incident-angle-modifier.html [3] http://www.adafruit.com/blog/2009/05/21/photocells-aka-cds-cells-photoresistors-ldrlight-dependent-resistor/ [4] Atmel. 8-bit Microcontroller with 4K Bytes In-System Programmable Flash.

DAFTAR PUSTAKA A. Green, M. (1981). Solar Cells Operating, Technology, and System Applications. Ali Mazidi, Muhammad dan Mazidi, Janice Gillispie. The 8051 Microcontroller and Embedded Systems. Penerbit :Prentice Hall Boylestad. Electronic Devices and Circuit Theory_9th . Penerbit :Pearson Education Electronic Inventory Online. Vexta PXB44H-022AA-C8 NEMA 17. Dikutip dari eio.com tanggal 9 Juni 2013. http://www.engineersgarage.com/microcontroller/8051projects/stepper-motor-controlULN2003-at89c51-project-code-circuit http://bukan-sekedar-tahu.blogspot.com/2011/10/2.html


TRACKING RECEIVER UNTUK SIMULATOR SURYA DENGAN MEMANFAATKAN ATMEGA8535

Recommend Documents