3.1 Perancangan Navigasi Solar Cell
Perancangan navigasi solar cell merupakan proses yang kita lakukan terhadap alat, mulai dari rancangan kerja rangkaian hingga hasil jadi yang akan difungsikan rancangan dan pembuatan alat merupakan bagian yang terpenting dari seluruh pembuatan tugas akhir.
Pada prinsipnya perancangan dan sistematik yang baik akan memberikan kemudahan dalam proses pembuatan alat. Pada perancangan perangkat keras terdiri dari: perancangan rangkaian mekanik, perancangan catu daya, dan perancangan sensor cahaya.
Gambar 3.1 Deskripsi sistem
Seperti terlihat pada Gambar 3.1 saat sinar matahari terkena pada permukaan sensor cahaya LDR masukan tersebut akan masuk kedalam unit pengendali data yakni mikrokontroler kemudian data yang masuk diolah dan di bandingkan filter moving-average atas dengan bawah dan filter moving-average kiri dengan kanan. Data yang terbesar sebagai acuan untuk menggerakan navigasi solar cell. Setelah didapat data yang dibutuhkan unit pengendali akan meneruskannya kepada penggerak atau motor DC untuk mencari titik tegak lurusnya sinar matahari tersebut setelah itu sensor posisi (potensiometer) akan bekerja dan menghentikan pergerakan dari motor apabila posisi solar cell tegak lurus dengan matahari. Dan jika intensitas cahaya matahari menurun maka navigasi solar cell tidak akan bergerak.
Sensor Cahaya
3.2 Rancangan Bangun dan Pembuatan Mekanik Navigasi Solar Cell
Dari Gambar 3.2 dapat dilihat rancangan mekanik dari navigasi solar cell yang terbuat dari triplek dengan ketebalan 1 cm untuk bagian kotak yang berisi driver motor, mikrokontroler dan catu daya, pada bagian berwarna merah terbuat dari almunium siku dan yang berwarna biru terbuat dari hollow almunium.
Gambar 3.2 Rancangan mekanik navigasi solar cell
Pada Gambar 3.2 dapat dilihat rancangan mekanik dari navigasi solar cell, yaitu bagian yang berwarna hijau adalah kotak untuk meletakan mikrokontroler, driver motor, trafo dan catu daya 5 VDC dan 12 VDC. Bagian berwarna biru digunakan untuk meletakan solar cell.
Gambar 3.3 Bentuk fisik dari navigasi solar cell
Sensor cahaya LDR
Motor DC atas
Switch on/off
Potensio Dtime dan Dtoleransi Motor DC bawah
Sensor posisi atas
Sensor posisi bawah
3.3 Penempatan LDR Sebagai Sensor Cahaya
Penempatan LDR seperti Gambar 3.4 dilakukan agar pada saat matahari berada disalah satu sisi. Misalnya sisi sebelah kanan terkena matahari maka akan dibandingkan dengan sisi sebelah kiri dan jika kanan lebih besar intensitas cahaya matahari maka motor akan bergerak ke arah kanan, apabila sinar matahari berada pada sisi sebelah atas, motor akan bergerak ke arah atas.
Gambar 3.4 Penempatan sensor cahaya LDR
3.4 Pergerakan Navigasi Solar Cell
Dari Gambar 3.5 dapat dilihat pergerakan sumbu vertikal digunakan untuk pergerakan navigasi solar cell dari timur ke barat yakni saat matahari terbit hingga tenggelam. Gerakan ini untuk mengikuti arah dari matahari saat sumbu bawah telah mendapatkan posisi, maka sumbu atas akan mulai mengikuti arah matahari agar tegak lurus.
Gambar 3.5 Pergerakan dari sumbu vertikal navigasi solar cell tampak samping
00
900
1800
Dari Gambar 3.6 dapat dilihat pergerakan dari sumbu horizontal digunakan untuk pergerakan dari utara ke selatan. Gerakan ini untuk menyesuaikan arah dari matahari dimana saat navigasi solar cell diletakan sembarang pergerakan sumbu bawah akan memutar ke arah matahari.
Gambar 3.6 Pergerakan dari sumbu horizontal navigasi solar cell tampak atas
3.5 Perancangan Catu Daya 5 VDC dan 12 VDC
Catu daya adalah seperti pada Gambar 3.7 dan Gambar 3.8 merupakan rangkaian yang berfungsi sebagai menyuplai aliran listrik kepada komponen-komponen elektronika.
Dimana prinsip kerjanya trafo akan menurunkan tegangan 220 VAC menjadi 24 VAC atau 12 VAC dan kemudian akan menjadi tegangan DC menggunakan dioda bridge. Sedangkan regulator adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk meregulasi tegangan DC ke DC dari catu daya sesuai dengan kebutuhan.
Gambar 3.7 Catu daya 5 VDC
00
900
1800
~ 6VAC 5 VDC
Rangkaian catu daya 5 VDC seperti Gambar 3.7 digunakan untuk mensuplai tegangan 5 VDC ke arduino, dimana tegangan tersebut akan disalurkan lagi ke sensor cahaya LDR, dan potensiometer yang digunakan sebagai sensor posisi, dtime dan toleransi.
Gambar 3.8 Catu daya 12 VDC
Rangkaian pada Gambar 3.8 catu daya 12 VDC digunakan untuk mengalirkan tegangan 12 VDC ke driver EMS 30 A H-bridge kemudian akan disalurkan ke motor DC.
3.6 Perancangan Sensor Cahaya LDR
Dari Gambar 3.9 diatas LDR dipasang dengan rangkaian pembagi tegangan agar tegangan masukan yang masuk ke rangkaian dapat dibagi menjadi beberapa bagian dan dapat berubah sesuai dengan tahanan dari LDR-nya karena semakin besar nilai hambatan pada LDR maka akan semakin besar luaran yang keluar dan sebaliknya.
Gambar 3.9 Skematik sensor cahaya LDR
~ 18VAC 12 VDC
3.7 Flowchart navigasi solar cell
Dalam perancangan perangkat lunak diperlukan flowchart dari pergerakan navigasi solar cell dari awal sampai menemukan posisi navigasi tegak lurus dengan matahari.
MULAI
Flowchart kondisi navigasi solar cell ada dalam keadaan tidak tegak lurus dengan matahari kemudian akan mencari posisi dari matahari. Pertama-tama yang dilakukan navigasi mencari arah matahri lalu dirata-rata dari semua dengan cara membagi dua data ADC dari semua LDR.Setelah didapatkan hasil dari rata-rata LDR, data tersebut akan dibandingkan antara atas dan bawah dan kiri dan kanan dan hasil tersebut akan diproses untuk menemukan perbedaan vertical dan horizontal. Motor akan bergerak kearah yang lebih besar dan saat nilai ADC dari masing-masing dalam keadaan sama maka motor akan berhenti di posisi dari cahaya yang lebih terang. Apabila cahaya mulai berubah navigasi solar cell akan mengulangi proses.
Gambar 3.10 Flowchart navigasi solar cell
3.8 Perancangan Program Filter Moving Average
Perancangan program filter moving average adalah program yang dapat mencari rata-rata dari setiap LDR pada sensor cahaya.
Gambar 3.11 Flowchart filter moving average
Keterangan:
1. LDRLT = LDR left and top 2. LDRRT = LDR right and top 3. LDRLD = LDR left and down 4. LDRRT = LDR Right and down 5. AVL = Average left
6. AVD = Average Down 7. AVT = Average top 8. AVR = Average right
Dari Gambar 3.11 dapat dilihat saat ada cahaya matahari kemudian cahaya akan mengenai permukaan LDR1 hinga LDR4, setelah itu data ADC dari masing-masing LDR akan dikelola dengan cara menambahkan kedua LDR dan dibagi dua misalnya (LDRLT + LDRRT) 2⁄ didapatkan hasil rata-rata dari hasil tersebut akan dibandingkan lagi dengan hasil yang lain untuk dicari perbedaan antara top dan down, perbedaan antara left dan right.
3.8 Penelitian Ini Membutuhkan Alat dan Bahan Sebagai Berikut:
a. 1 unit kit mikrokontroler (Arduino Mega 1280)
Mikrokontroler digunakan untuk sebagai pusat pengendali data dan mengeksekusi program.
b. 4 buah LDR (Light Dependent Resistor)
LDR digunakan sebagai sensor cahaya dimana data dari LDR akan dimasukan ke dalam pusat pengendali yakni mikrokontroler yang akan membandingkan data LDR.
c. 4 buah potensiometer
Potensiometer digunakan sebagai sensor posisi dimana data ADC akan diubah menjadi bentuk sudut dan juga potensiometer digunakan untuk menambahkan toleransi dan Dtime (untuk men-delay waktu pengiriman data ADC LDR ke mikrokontroler)
d. 1 unit laptop
Laptop digunakan untuk merancangan perangkat lunak seperti layout rangkaian, AutoCAD, dan memprogram navigasi solar cell.
e. 2 buah motor DC
Motor DC digunakan kan untuk menggerakkan mekanik navigasi sola cell f. 2 buah driver motor DC
Driver motor DC digunakan untuk menggerakkan motor DC maju dan mundur g. 1 unit catu daya 12 VDC
Catu daya 12 VDC digunakan untuk mensuplai motor DC h. 1 unit catu daya 5 VDC
Catu daya 5 VDC digunakan untuk mensuplai mikrokontroler i. 1 unit multitester digital
Multitester digunakan untuk mengukur arus dan tegangan pada navigasi solar cell.