KOMUNIKASI WIRELESS PADA PC
SKRIPSI
MUHAMMAD IQBAL NIM : 120821017
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
KOMUNIKASI WIRELESS PADA PC
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana sains
MUHAMMAD IQBAL NIM : 120821017
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PERANCANGAN SOLAR TRACKER DUAL AXIS
YANG TERINTEGRASI SENSOR ARUS DENGAN MENGGUNAKAN KOMUNIKASI WIRELESS PADA PC
Kategori : Skripsi
Nama : Muhammad Iqbal
NIM : 120821017
Program Studi : Strata I ( S1) Fisika Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA) Universitas Sumatera Utara
Diluluskan di Medan, 29 Agustus 2014
Komisi Pembimbing :
Pembimbing I, Pembimbing II,
(DR. Marhaposan Situmorang) Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc NIP .195510301980131003 NIP. 19600603 198601 1002
Diketahui/Disetujui oleh
Ketua Departemen Fisika FMIPA USU
PERNYATAAN
PERANCANGAN SOLAR TRACKER DUAL AXIS YANG TERINTEGRASI SENSOR ARUS DENGAN MENGGUNAKAN KOMUNIKASI WIRELESS
PADA PC
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.
Medan, 29 Agustus 2014
PENGHARGAAN
Alhamdulillah puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Subhanahuwata‟ala, atas segala karuniaNya yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik. Shalawat dan Salam kepada Nabi Muhammad SAW semoga kita mendapatkan safa‟atnya di kemudian hari. Amin
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada keluarga serta orang- orang yang mendukung sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek Skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada :
1. Ayahanda Basyaruddin dan Ibunda Marwiyah, terima kasih atas kasih sayang dan kepercayaan yang telah kalian berikan kepada anak kalian ini, serta adik-adiku Rizky Fakhrurazi dan Khairul Abdilah, terimakasih buat dukungannya, doa dan motivasi yang diberikan dari awal mulai perkuliahan sampai penulisan skripsi ini serta buat seluruh keluarga yang telah membantu, mendukung dan memberikan kelonggaran serta support terhadap pendidikan saya hingga bisa berkembang seperti sekarang.
2. Yth.Bapak Dekan Dr.Sutarman beserta jajarannya di lingkungan FMIPA USU 3. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Program Studi Fisika S1
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam dan selaku dosen Pembimbing I penulis dalam penyelesaian skripsi ini. Penulis sangat berterima kasih untuk setiap bimbingan, masukan , saran bahkan waktu yang senantiasa diberikan kepada penulis sampai pada akhir penyelesaian skripsi ini .
4. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc, selaku Sekretaris Program Studi Fisika S1 Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.
5. Bapak Drs Takdir Tamba,M.Eng.Sc selaku dosen Pembimbing II penulis yang telah memberikan banyak solusi, motivasi dan juga arahan nya.
6. Kepada Bapak Drs. Kurnia Brahmana M.Sc, ucapan terima kasih penulis sampaikan atas motivasi, wawasan, dan kesempatan untuk belajar lebih banyak di Lab mikrokontroller.
8. Jazakumullah khairan katsiran kepada saudara-saudara seperguruan ku, Muhammad habibie, Aswan Afif, Faisal Ari Fitra,. Semoga ALLAH terus meridhai kita dimanapun berada.
9. Teman–teman seperjuangan Fisika Ekstensi 12, khususnya Aswan, Faisal, Habibie, Ardi, Timbul, dan Okto yang sama-sama merasakan pahit manisnya selama kuliah dan kerja sama selama masa perkuliahan.
10. Terima Kasih sebesar – besarnya untuk Bg Oki Handinata yang banyak memberikan bantuan sehingga skripsi ini bisa diselesaikan.
11. dan kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam kehidupan penulis yang tidak mampu saya tuliskan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Amin Yaa Rabbal‟alamin
Medan, 29 Agustus 2014 Hormat Penulis,
ABSTRAK
Seiring dengan kemajuan teknologi sekarang ini banyak perangkat teknologi yang dapat menghasilkan energi alternatif guna mendukung penghematan pemakaian energi, salah satu teknologinya yaitu solar cell. Solar cell berpotensi sebagai konverter sumber energi alternatif. Salah satu sifat solar cell adalah menyerap energi maksimum ketika cahaya yang mengenai panelnya pada posisi tegak lurus. Tetapi saat ini masih banyak perangkat solar cell yang belum dapat menghasilkan energy maksimal dikarenakan posisinya masih statis. Oleh karena itu dibutuhkan perangkat Instrumentasi yang bisa mengatur posisi solar cell agar selalu tegak lurus dengan arah datang sinar matahari dengan dual axis pergerakan.
Tujuan perancangan dan pembuatan solar tracker ini adalah sebagai pengatur posisi dari solar cell yang didukung dengan beberapa komponen seperti sensor LDR, servo motor, dan servo controller. Diharapkan dengan adanya sistem otomasi pengatur pergerakan dual axis ini membuat solar cell selalu mendapat paparan cahaya matahari serta dapat menghasilkan energi yang maksimal.
ABSTRACT
Along with the advancement of technology today many technological devices that can produce alternative energy in order to support the efficient use of energy, one that is solar cell technology. Solar cell potential as an alternative energy source converter. One of the properties of the solar cell is absorbing the light energy is maximum when the panel is in the upright position. But now there are many solar cell devices that have not been able to produce maximum energy due to its position is static. It is therefore necessary instrumentation device which can adjust the position of the solar cell to be always perpendicular to the direction of sunlight comes with a dual axis movement.
The purpose of the design and manufacturing of solar tracker is a regulator of the position of the solar cell is supported by several components such as the LDR sensors, servo motors, and servo controller. Hopefully, by the movement of the automation system controller is a dual axis make solar cell always gets exposure to sunlight and can produce maximum energy.
DAFTAR ISI
2.5.1.Modul wireless KYL 1020-U ... 12
2.6. Real Time Clock (RTC) DS1370 ... 12
2.7. Sensor Cahaya LDR ... 14
2.8. Kontroller Motor Servo (SPC) ... 15
2.9. Mikrokontroller ATmega8535 ... 16
2.9.1.Konfigurasi pin ATmega8535 ... 18
2.9.1.1.Port-Port Pada Atmega8535 Dan Fungsinya ... 19
2.9.1.1.1.Port A ... 19
2.9.1.1.2.Port B ... 20
2.9.1.1.4.Port D ... 21
2.10.2.1.UDR (USART Data Register) ... 24
2.10.2.2.UCSRA, UCSRB, UCSRC (Usart Control&StatusRegister) .. 24
2.10.2.3.UBRR (Usart Baud Rate Register) ... 25
BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM ... 27
3.1 Perancangan Blok Diagram sistem... 27
3.2 Fungsi Tiap Blok ... 28
3.3 Rangkaian Mikrokontroller ATmega8535... 28
3.4 Rangkaian Perancangan Panel Surya ... 29
3.5 Perancangan Pembagi Tegangan Panel Surya ... 31
3.6 Perancangan Sensor Arus ... 32
3.7 Rangkaian Motor Servo ... 34
3.8 Perancangan Sistem RTC DS1307 ... 37
3.9 Perancangan Sistem Komunikasi Menggunakan RF Modul KYL10 .... 38
3.10 Flowchart Program ... 40
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN ... 41
4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535 ... 41
4.2 Pengujian LDR Pada Panel Surya (Solar Cell) ... 41
4.3 Pengujian Modul RF KYL 1020 ... 43
4.4 Pengujian Perbandingan Panel Surya Statis dan Dinamis ... 46
4.5 Pengujian Rangkaian Pembagi Tegangan... 47
4.7 Pengujian Rangkaian RTC DS1307 ... 49
4.8 Pengujian Rangkaian Motor Servo... 50
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 52
5.1 Kesimpulan ... 52
5.2 Saran ... 52
Daftar Pustaka ... 53
LAMPIRAN A ... 54
LAMPIRAN B... 56
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
Gambar 2.1. Ilustrasi Cara Kerja Sel Surya Dengan Prinsip p-n Junction ...7
Gambar 2.2. Sensor Arus ACS712 ...7
Gambar 2. 8 Konfigurasi Pin Atmega8535 ... 18
Gambar 2. 9 Peta Memori ... 23
Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem ... 27
Gambar 3.2 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroller Atmega8535 ... 28
Gambar 3.3. Panel Surya/Solar Cell ... 30
Gambar 3.4. Skematik Perancangan LDR dan Panel Surya ... 30
Gambar 3.5. Tata Letak LDR dan Panel Surya ... 31
Gambar 3.6. Rangkaian Pembagi Tegangan ... 31
Gambar 3.7. Rangkaian Aplikasi Sensor Arus ACS 712, 5A ... 33
Gambar 3.8. Konfigurasi Pin LM 321 dan Rangkaian Inverting Amplifier ... 33
Gambar 3.9. Motor Servo 1800 ... 35
Gambar 3.10. Gambar Rangkaian Motor Servo ... 36
Gambar 3.11. Design Motor Servo Solar Tracker ... 36
Gambar 3.12. Antarmuka Bagian RTC DS 1307 ... 37
Gambar 3.13. Rangkaian Aplikasi Modul RTC DS 1307 yg Dihub ke Mikro ... 38
Gambar 3.14. Modul KYL 1020 ... 38
Gambar 3.15. Rangkaian Aplikasi Modul KYL 1020 yang dihub ke PC ... 39
Gambar 3.16. Flowchart Cara Kerja Sistem ... 40
Gambar 4.1. Jarak Antar LDR ... 42
Gambar 4.2. Sumber Cahaya Tegak Lurus Panel Surya ... 46
Gambar 4.3. Sumber Cahaya dari Berbagai Sudut ... 46
Gambar 4.3. Sumber Cahaya dari Berbagai Sudut ... 46
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
Tabel 2.1 Keterangan Gambar Sensor Arus ACS 712 ...8
Tabel 2.2 Keterangan Untuk Pin Modul KYL 1020U ... 12
Tabel 2.3 Fungsi Pin Port B ... 20
Tabel 2.4 Fungsi Pin Port D ... 21
Tabel 2.5 Rumus Perhitungan Nilai UBRR ... 25
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Menggunakan Senter ... 43
Tabel 4.2. Pengujian Jarak dan Penerimaan Data Menggunakan KYL (outdoor) ... 44
Tabel 4.3. Pengujian Jarak dan Penerimaan Data Menggunakan KYL (indoor) ... 45
Tabel 4.4. Data Perbandingan Daya yang Dihasilkan Panel Statis dan Dinamis... 47
Tabel 4.5. Pengujian Sensor Tegangan ... 48
ABSTRAK
Seiring dengan kemajuan teknologi sekarang ini banyak perangkat teknologi yang dapat menghasilkan energi alternatif guna mendukung penghematan pemakaian energi, salah satu teknologinya yaitu solar cell. Solar cell berpotensi sebagai konverter sumber energi alternatif. Salah satu sifat solar cell adalah menyerap energi maksimum ketika cahaya yang mengenai panelnya pada posisi tegak lurus. Tetapi saat ini masih banyak perangkat solar cell yang belum dapat menghasilkan energy maksimal dikarenakan posisinya masih statis. Oleh karena itu dibutuhkan perangkat Instrumentasi yang bisa mengatur posisi solar cell agar selalu tegak lurus dengan arah datang sinar matahari dengan dual axis pergerakan.
Tujuan perancangan dan pembuatan solar tracker ini adalah sebagai pengatur posisi dari solar cell yang didukung dengan beberapa komponen seperti sensor LDR, servo motor, dan servo controller. Diharapkan dengan adanya sistem otomasi pengatur pergerakan dual axis ini membuat solar cell selalu mendapat paparan cahaya matahari serta dapat menghasilkan energi yang maksimal.
ABSTRACT
Along with the advancement of technology today many technological devices that can produce alternative energy in order to support the efficient use of energy, one that is solar cell technology. Solar cell potential as an alternative energy source converter. One of the properties of the solar cell is absorbing the light energy is maximum when the panel is in the upright position. But now there are many solar cell devices that have not been able to produce maximum energy due to its position is static. It is therefore necessary instrumentation device which can adjust the position of the solar cell to be always perpendicular to the direction of sunlight comes with a dual axis movement.
The purpose of the design and manufacturing of solar tracker is a regulator of the position of the solar cell is supported by several components such as the LDR sensors, servo motors, and servo controller. Hopefully, by the movement of the automation system controller is a dual axis make solar cell always gets exposure to sunlight and can produce maximum energy.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Kebutuhan akan energi yang terus meningkat dan semakin menipisnya cadangan minyak bumi memaksa manusia untuk mencari sumber-sumber energi alternatif. Negara-negara maju juga telah bersaing dan berlomba membuat terobosan-terobosan baru untuk mencari dan menggali serta menciptakan teknologi baru yang dapat menggantikan minyak bumi sebagai sumber energi.
Masalah energi tampaknya akan tetap menjadi topik penelitian yang menarik sepanjang peradaban umat manusia. Upaya mencari sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar fosil masih tetap ramai dibicarakan. Terdapat beberapa sumber energi alam yang tersedia sebagai energi alternatif yang bersih, tidak berpolusi, aman dan dengan persediaan yang tidak terbatas (Wilson, 1996).
Energy matahari menjadi salah satu solusi yang tepat karena ketersediaannya di alam tidak terbatas. Manusia hanya dituntut untuk berfikir dan mengelola sumber daya alam berupa sinar matahari untuk dijadikan sumber energy cadangan sebagai pengganti bahan bakar fosil. Salah satu upaya teknologi untuk memanfaatkan energy cahaya matahari adalah dengan menggunakan solar cell. Solar cell adalah alat yang dapat mengubah energy sinar matahari menjadi energy listrik. Solar cell akan menghasilkan energi listrik sesuai besar intensitas cahaya yang diterimanya dari pancaran cahaya matahari. Untuk memanfaatkan energi cahaya matahari dengan maksimal maka solar cell harus terus menerus terpapar sinar matahari.
Semakin besar intensitas cahaya matahari yang ditangkap oleh solar cell, semakin besar daya listrik yang dihasilkan (Zulfi, 2010). Oleh karena itu dibuat suatu alat
alat ini dapat mengoptimalkan solar cell terpapar cahaya matahari terus menerus dengan mengikuti pola lintasan matahari secara dinamis sehingga solar cell tidak berada pada posisi statis saja.
1.2. RUMUSAN MASALAH
Perkembangan teknologi untuk mencari energy alternative saat ini sudah sangat pesat, terutama dalam hal pemanfaatan sinar matahari sebagai sumber energy terbarukan . Dengan menggunakan solar cell cahaya matahari dikonversi langsung menjadi energy listrik. Namun permasalahan yang sering terjadi yaitu belum optimalnya penyerapan sinar matahari oleh solar cell dikarenakan posisi peletakan solar cell masih bersifat statis. Dinegara yang memiliki 4 musim, peletakan dengan bersifat statis masih dimungkinkan , akan tetapi di Negara yang terletak di garis khatulistiwa peletakan solar cell statis tidaklah efisien. Berdasakan masalah ini maka penulis merancang sebuah alat “solar tracker dual axis yang terintegrasi sensor arus dengan menggunakan komunikasi wireless pada PC.
1.3. BATASAN MASALAH
Mengingat keterbatasan waktu dan untuk menghindari topik yang tidak perlu maka penulis membatasi pembahasan pembuatan alat ini. Adapun permasalahan ini adalah : 1. Pada penelitian ini system solar tracker memiliki dua axis.sumbu putar yaitu
sumbu putar horizontal dan sumbu putar vertical.
2. Sistem solar tracker ini hanya berorientasi pada kemampuan mengikuti pola perubahan posisi cahaya matahari dengan system optimasi pergerakan robotic. 3. Penelitian ini hanya difokuskan membuat alat yang dapat mengatur posisi solar
cell selalu berada tegak lurus terhadap matahari. Energy yang dihasilkan solar cell tidak digunakan pada system. Tidak membahas proses monitoring optimasi energy cahaya matahari sehingga tidak menghitung secara terperinci baik efisiensi ataupun persentase energy.
5. Rancangan solar tracker ini merupakan sebuah prototype.
6. Pengaruh suhu panel terhadap keluaran arus dan tegangan tidak dikaji. 7. Tidak mengukur besarnya intensitas cahaya.
8. Penggunaan servo sebagai penggerak dan penentu sudut dari solar cell. 9. Penggunaan sensor LDR sebagai pendeteksi pergerakan cahaya
1.4. TUJUAN PENELITIAN
Adapun maksud dan tujuan penulis melakukan penelitian ini adalah :
1. Menerapkan penggunaan sensor LDR sebagai pendeteksi pergerakan cahaya dan solar cell sebagai penghasil energy listrik yang artinya solar tracker berada satu tempat dengan solar cell.
2. Membuat sebuah alat optimasi sistem kendali gerak robotik penjejak matahari untuk menempatkan solar cell agar tagak lurus terhadap sinar matahari.
3. Untuk mempermudah dalam menentukan peletakan solar cell. Dengan adanya sistem optimasi penjejak matahari kita bisa menempatkan solar cell diposisi mana saja.
4. Memanfaatkan sensor arus untuk melihat perbandingan daya yang dihasilkan antara solar cell dinamis dua axis dengan solar cell statis serta menampilkan besarnya daya dan posisi derajat solar cell pada PC menggunakan system komunikasi wireless data digital dengan modul KYL 1020.
1.5. MANFAAT
Adapun manfaat pembahasan ini adalah :
1. Perancangan dan pembuatan alat dapat dipergunakan untuk menghasilkan energi semaksimal mungkin dengan adanya sistem kontrol yang presisi untuk mengatur pergerakan motor servo dalam mengendalikan posisi solar cell berdasarkan pergeseran sudut datang cahaya matahari sehingga dapat mengoptimalkan penyerapan cahaya matahari oleh solar cell.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Umum
2.1.1 Pengertian Matahari
Sehubungan dengan bentuk bumi, posisi sumbu rotasi bumi, rotasi dan revolusi bumi mengelilingi matahari maka penerimaan radiasi matahari di suatu wilayah akan bergantung pada waktu (jam pada hari dan hari pada tahun) serta bujur dan lintang wilayah tersebut. Perbedaan-perbedaan tersebut dapat dijelaskan melalui Solar Geometry (Geometri Surya). Bentuk bumi yang mendekati bola membuat radiasi matahari akan jatuh pada intensitas yang berbeda di berbagai wilayah di permukaan bumi. Koordinat pada bumi dinyatakan dengan bujur (B) dan lintang (L). Pada suatu wilayah bujur mempengaruhi penerimaan radiasi pada satu hari sedangkan lintang mempengaruhi penerimaan radiasi rata-rata dalam satu tahun.
Sudut jam merupakan sudut antara normal permukaan bumi dan sinar matahari yang diproyeksikan berdasarkan pandangan dari kutub selatan Sudut ini berubah sepanjang hari akibat adanya rotasi bumi. Akibat adanya tumbukan meteor pada berjuta tahun yang lalu, sumbu putar bumi membentuk sudut (inklinasi) kira-kira 23.45o terhadap sumbu yang tegak lurus bidang edarnya. Selama revolusi bumi dalam waktu 365.25 hari, radiasi matahari yang jatuh ke suatu wilayah di permukaan bumi akan berbeda. Pada tanggal 21 Juni, 23 Desember, 21 September dan 21 Maret sudut yang dibentuk antara bidang ekuator berada pada nilai-nilai yang ekstrim. Karena posisi sumbu rotasi bumi ini tetap maka saat bumi berevolusi sudut yang terbentuk antara sinar matahari terhadap suatu bidang di equator akan berubah sepanjang tahun. Sudut ini disebut sebagai deklinasi surya.
2.2. Solar Cell Monocrystalin
Sel surya ialah sebuah alat yang tersusun dari material semikonduktor yang dapat mengubah sinar matahari menjadi tenaga listrik secara langsung. Sering juga dipakai istilah photovoltaic atau fotovoltaik Fotovoltaik merupakan alat/transducer untuk mengkonversi energi surya menjadi energi listrik. Fotovoltaik terbuat dari bahan semikonduktor. Umumnya sel fotovoltaik dibuat dari kristal silikon, yang bersifak semikonduktor. Sampai saat ini ada tiga jenis fotovoltaik , yaitu 1. single crystal silicon, 2. multy crystal silicon, dan 3. amorphous silicon.
2.2.1. Cara Kerja Solar Cell
Sel surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu junction antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari ikatan-ikatan atom yang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar. Semikonduktor n mempunyai kelebihan elektron (muatan negatif) sedangkan semikonduktor tipe-p memtipe-punyai kelebihan hole (muatan tipe-positif) dalam struktur atomnya. Kondisi kelebihan elektron dan hole tersebut bisa terjadi dengan mendoping material dengan atom dopant. Sebagai contoh untuk mendapatkan material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untuk mendapatkan material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom fosfor. Ilustrasi dibawah menggambarkan junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n.
Gambar 2.1. Ilustrasi cara kerja sel surya dengan prinsip p-n junction.
2.3. Sensor Arus ACS712
Sensor arus adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik.Sensor arus ini menggunakan metode Hall Effect Sensor. Hall Effect Sensor merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi medan magnet
Gambar 2.2 Sensor arus ACS712
Hall Effect Sensor akan menghasilkan sebuah tegangan yang proporsional dengan kekuatan medan magnet yang diterima oleh sensor tersebut. Pendeteksian perubahan kekuatan medan magnet cukup mudah dan tidak memerlukan apapun selain sebuah inductor yang berfungsi sebagai sensornya.
Tabel 2.1 Keterangan gambar sensor arus ACS712
No Nama Keterangan
1 dan 2 IP+ Masukan arus
3 dan 4 IP- Keluaran arus
5 GND Ground
6 N.C. Terminal untuk kapasitor eksternal, untuk menentukan bandwidth
7 VOUT tegangan keluaran analog
8 VCC Power suplay 5 volt
2.4 Motor Servo
Ada beberapa jenis-jenis motor servo yaitu:
1. Motor Servo Standar 180° Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW ) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari kanan–tengah–kiri adalah180°.
2. Motor Servo ContinuousMotor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu).
Gambar 2.3 Servo Dengan Horn Bulat
Gambar 2.4 Pulsa PWM Servo Motor
Untuk menggerakkan motor servo ke kanan atau ke kiri, tergantung dari nilai delay yang kita berikan. Untuk membuat servo pada posisi center, berikan pulsa 1.5ms. Untuk memutar servo ke kanan, berikan pulsa <=1.3ms, dan pulsa >= 1.7ms untuk berputar ke kiri dengan delay 20ms.
2.5 Modul Wireless
LAN nirkabel adalah suatu jaringan nirkabel yang menggunakan frekuensi radio untuk komunikasi antara perangkat komputer dan akhirnya titik akses yang merupakan dasar dari transiver radio dua arah yang tipikalnya bekerja di bandwith 2,4 GHz (802.11b, 802.11g) atau 5 GHz (802.11a). Kebanyakan peralatan mempunyai kualifikasi Wi-Fi, IEEE 802.11b atau akomodasi IEEE 802.11g dan menawarkan beberapa level keamanan seperti WEP dan atau WPA. LAN nirkabel adalah suatu jaringan nirkabel yang menggunakan frekuensi radio untuk komunikasi antara perangkat komputer dan akhirnya titik akses yang merupakan dasar dari transiver radio dua arah yang tipikalnya bekerja di bandwith 2,4 GHz (802.11b, 802.11g) atau 5 GHz (802.11a). Teknologi Wireless LAN menjadi sangat popular saat ini di banyak aplikasi. Setelah evaluasi terhadap teknologi tersebut dilakukan, menjadikan para
pengguna merasa puas dan meyakini realiability teknologi ini dan siap untuk
Adapun Kelebihan dari Wireless :.
Mobility: Sistem wireless LAN bisa menyediakan user dengan informasi access yang real-time, dimana saja dalam suatu organisasi. Mobilitas semacam ini sangat mendukung produktivitas dan peningkatan kualitas pelayanan apabila dibandingkan dengan jaringan kabel
Installation Speed and Simplicity: Instalasi sistem wireless LAN bisa cepat dan sangat mudah dan bisa mengeliminasi kebutuhan penarikan kabel yang melalui atap atau pun tembok.
Installation Flexibility: Teknologi wireless memungkinkan suatu jaringan untuk bisa mencapai tempat-tempat yang tidak dapat dicapai dengan jaringan kabel.
Reduced Cost-of-Ownership: Meskipun investasi awal yang dibutuhkan oleh wireless LAN untuk membeli perangkat hardware bisa lebih tinggi daripada biaya yang dibutuhkan oleh perangkat wired LAN hardware, namun bila diperhitungkan secara keseluruhan, instalasi dan life-cycle costnya, maka secara signifikan lebih murah. Dan bila digunakan dalam lingkungan kerja yang dinamis yang sangat membutuhkan seringnya pergerakan dan perubahan yang sering maka keuntungan jangka panjangnya pada suatu wireless LAN akan jauh lebih besar bila dibandingkan dengan wired LAN.
2.5.1. Modul wireless KYL 1020-U
Gambar 2.13 :konfigurasi Pin pada Modul KYL 1020-U
Tabel 2.2 keterangan untuk pin Modul KYL 1020-U
No Antar muka nama Deskripsi
fungsional
Tingkat Keterangan
1 GND Daya tanah
2 VCC Power suplai(Dc)
3 RXD/TTL Penerimaan data
(tingkat TTL)
TTL
4 TXD/TTL Transmisi data
(tingkat TTL
TTL
5 DGND Sinyal tanah
6 A(TXD) RS-485 A atau TXD
dari RS-232
7 B(TXD) RS-485 B atau RXD
dari RS-232
8 SLEEP Tidur control TTL Aktif rendah
9 TEST Pengujian internal
2.6. Real-Time Clock (RTC) DS1307
Real-time clock DS1307 adalah IC yang dibuat oleh perusahaan Dallas
Semiconductor. IC ini memiliki kristal yang dapat mempertahankan frekuensinya dengan
baik. Real-time clock DS1307 memiliki fitur sebagai berikut:
1. Real-time clock (RTC) meyimpan data-data detik, menit, jam, tanggal dan bulan
dalam seminggu, dan tahun valid hingga 2100.
3. Antarmuka serial Two-wire (I2C).
4. Sinyal keluaran gelombang-kotak terprogram (Programmable squarewave).
5. Deteksi otomatis kegagalan-daya (power-fail) dan rangkaian switch.
6. Konsumsi daya kurang dari 500nA menggunakan mode baterei cadangan dengan
operasional osilator.
7. Tersedia fitur industri dengan ketahanan suhu: -40°C hingga +85°C.
8. Tersedia dalam kemasan 8-pin DIP atau SOIC.
Gambar 2.5. Diagram pin RTC DS1307 (Data Sheet IC Real-Time Clock DS1307).
Pin-pin RTC DS1307 beserta penjelasannya adalah sebagai berikut :
X1, X2 – dihubungkan dengan kristal quartz 32,768 kHz. Rangkaian osilator internal ini didesain untuk beroperasi dengan sebuah kristal yang mempunyai kapasitansi beban tertentu (CL) yakni 12,5 pF.
Vcc, GND – sebagai power supply utama. Vcc merupakan tegangan input +5 Volt sedangkan GND merupakan ground. Ketika tegangan 5 Volt digunakan pada batas normal, RTC dapat diakses secara penuh dan data dapat ditulis dan dibaca. Ketika Vcc kurang dari 1,25 x Vbat, proses penulisan dan pembacaan menjadi terhalang. Namun demikian, proses penghitungan waktu tetap berjalan. Pada saat Vcc kurang dari Vbat, RAM dan penghitung waktu terhubung dengan batere 3 Volt.
Vbat – tegangan input batere lithium cell 3 Volt. Tegangan batere harus berada antara 2,5 Volt sampai 3,5 Volt.
SDA (Serial Data Input/Output) – merupakan pin input/output untuk antarmuka serial 2 kawat. Pin SDA membutuhkan resistor pull-up eksternal.
SQW/OUT (Square Wave/Output Driver)
2.7. Sensor Cahaya LDR
LDR (Light Dependent Resistor) adalah komponen elektronika yang pada dasarnya mempunyai sifat yang sama dengan resistor, hanya saja nilai resistansi dari LDR berubah-ubah sesuai dengan tingkat intensitas cahaya yang diterimanya.LDR merupakan sensor yang bekerja apabila terkena cahaya. LDR memiliki hambatan yang sangat tinggi jika tidak terkena cahaya dan memiliki hambatanyang sangat kecil jika terkena cahaya.
Dari pengujian resistansi LDR, nilai resistansinya bisa mencapai 50 Ω (ohm) dan batas resistansi tertinggi tak terhingga dalam data sheet resistansi LDR bias mencapai lebih dari 1 MΩ. LDR yang memiliki hambatan tinggi saat cahaya kurang bisa mencapai 1MΩ, akan tetapi saat LDR terkena cahaya hambatan LDR akan turun drastis hingga mencapai 1,5 Ω – 0. (Suleman, 2010).
Gambar 2.6. Rangkaian sensor cahaya LDR
2.8. Kontroller Motor Servo (SPC)
menggunakan jalur komunikasi I2C, maka beberapa SPC SERVO MOTORCONTROLLER dapat digunakan untuk mengontrol sampai dengan maksimum160 buah motor servo.SPC SERVO MOTOR CONTROLLER dapat digunakan untuk mengendalikanmotor servo standar maupun kontinu serta dilengkapi dengan fasilitas untukmenyimpan sekuen gerakan sehingga sesuai untuk aplikasi-aplikasi robotic atau aplikasi-aplikasi yang menggunakan motor servo lainnya.
Spesifikasi SPC SERVO MOTOR CONTROLLER sebagai berikut:
Catu daya untuk SPC SERVO MOTOR CONTROLLER terpisah dengan catu
daya untuk motor servo.
Catu daya untuk SPC SERVO MOTOR CONTROLLER dapat diperoleh
darisumber catu daya dengan tegangan 6,5 – 12 Volt.
Tiap modul SPC mampu mengendalikan 20 motor servo.
Resolusi pulsa kontrol servo sebesar 1 μs.
Dilengkapi dengan kemampuan servo ramping.
Dilengkapi dengan kemampuan membaca pulsa kontrol (posisi) servo.
Dilengkapi dengan kemampuan Enable dan Disable servo.
Dilengkapi dengan kemampuan menyimpan dan menjalankan sampai dengan
maksimal 32 sekuen gerakan.
Dilengkapi dengan kemampuan menyimpan dan kembali ke posisi home (default).
Tersedia antarmuka UART RS-232, UART TTL, dan I2C.
Jika menggunakan I2C, SPC SERVO MOTOR CONTROLLER dapat
dicascade hingga 8 modul.
2.9. Mikrokontroller Atmega8535
a. Tersedianya I/O
I/O dalam mikrokontroler sudah tersedia sementara pada mikroprosesor dibutuhkan IC tambahan untuk menangani I/O tersebut. IC I/O yang dimaksud adalah PPI 8255. (Syahrul.2012)
b. Memori Internal
Memori merupakan media untuk menyimpan program dan data sehingga mutlak harus ada. Mikroprosesor belum memiliki memori internal sehingga memerlukan IC memori eksternal. Dengan kelebihan-kelebihan di atas, ditambah dengan harganya yang relatif murah sehingga banyak penggemar elektronika yang kemudian beralih ke mikrokontroler. Namun demikian, meski memiliki berbagai kelemahan, mikroprosesor tetap digunakan sebagai dasar dalam mempelajari mikrokontroler. Inti kerja dari keduanya adalah sama, yakni sebagai pengendali suatu sistem.
Gambar 2.7. Blok Diagram ATMega8535
Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa Atmega8535 memiliki bagian sebagai berikut :
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. Watchdog Timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal.
9. Port antarmuka SPI.
10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog.
12. Port USART untuk komunikasi serial
segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Oleh karena itu, dipergunakan salah satu AVR produk Atmel, yaitu Atmega8535. Selain mudah didapatkan dan lebih murah Atmega8535 juga memiliki fasilitas yang lengkap. Untuk tipe AVR ada 3 jenis yaitu ATTiny, AVR klasik, dan ATMega. Perbedaannya hanya pada fasilitas dan I/O yang tersedia serta fasilitas lain seperti ADC, EEPROM, dan lain sebagainya. Salah satu contohnya adalah ATMega 8535. Memiliki teknologi RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz membuat ATMega 8535 lebih cepat bila dibandingkan dengan varian MCS51. Dengan fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan Atmega8535 sebagai mikrokontroler yang powerfull. Adapun blok diagramnya sebagai berikut :
2.9.1. Konfigurasi PIN Atmega8535
Gambar 2.8. Konfigurasi Pin ATMega8535
Mikrokontroler Atmega8535 mempunyai jumlah pin sebanyak 40 buah, dimana 32 pin digunakan untuk keperluan port I/O yang dapat menjadi pin input/output sesuai konfigurasi. Pada 32 pin tersebut terbagi atas 4 bagian (port), yang masing-masingnya terdiri atas 8 pin. Pin-pin lainnya digunakan untuk keperluan rangkaian osilator, supply tegangan, reset, serta tegangan referensi untuk ADC. Untuk lebih jelasnya, (Agus. 2005). konfigurasi pin Atmega8535 dapat dilihat pada gambar 2.8.
VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukkan catu daya GND merupakan pin ground
Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu Timer/Counter, Komparator Analog, dan SPI
Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu TWI, Komparator Analog, dan Timer Oscilator
Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu Komparator Analog, Interupsi Iksternal dan komunikasi serial USART
Reset merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler
XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukkan clock eksternal (osilator
menggunakan kristal, biasanya dengan frekuensi 11,0592 MHz).
2.9.1.1Port-Port Pada Atmega8535 Dan Fungsinya 2.9.1.1.1 Port A
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port A (DDRA) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter.
Tabel 2.3 Fungsi Pin-pin Port B
2.9.1.1.3
2.9.1.1.3 Port C
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin port C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternatif sebagai oscillator untuk timer/counter 2.
2.9.1.1.4 Port D
Tabel 2.4 Fungsi Pin-pin Port D
2.9.1.1.5 RESET
RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low selama minimal 2 machine cycle maka system akan di-reset.
2.9.1.1.6 XTAL1
XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal clock operating circuit
2.9.1.1.7 XTAL2
XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier.
2.9.1.1.8 AVcc
Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus secara eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter.
2.9.1.1.9 AREF
AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D Converter. Untuk operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus diberikan ke kaki ini.
2.9.1.1.10 AGND
AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki analog ground yang terpisah
ATMega8535 memiliki dua jenis memori yaitu Program Memory dan Data Memory ditambah satu fitur tambahan yaitu EEPROM Memory untuk penyimpan data.(Wardhana.2006)
2.9.2.1 Program Memory
ATMega8535 memiliki On-Chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Untuk alasan keamanan, program memory dibagi menjadi dua bagian, yaitu Boot Flash Section dan Application Flash Section. Boot Flash Section digunakan untuk menyimpan program Boot Loader, yaitu program yang harus dijalankan pada saat AVR reset atau pertama kali diaktifkan.
Application Flash Section digunakan untuk menyimpan program aplikasi yang dibuat user. AVR tidak dapat menjalakan program aplikasi ini sebelum menjalankan program Boot Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat diprogram dari 128 word sampai 1024 word tergantung setting pada konfigurasi bit di register BOOTSZ. Jika Boot Loader diproteksi, maka program pada Application Flash Section juga sudah aman.(Agus.2005)
2.9.2.1.1. Data Memory
.
Gambar berikut menunjukkan peta memori SRAM pada ATMEGA 8535. Terdapat 608 lokasi address data memori. 96 lokasi address digunakan untuk Register File dan I/O Memory sementara 512 likasi address lainnya digunakan untuk internal data SRAM. Register file terdiri dari 32 general purpose working register, I/O register terdiri dari 64 register
2.10. Komunikasi Serial
Komunikasi data serial ialah komunikasi dilakukan per bit dengan mengirimkan dan menerima data 8 bit secara satu per satu, sedangkan komunikasi data parallel dilakukan dengan mengirimkan dan menerima data 8 bit secara bersamaan atau sekaligus. Paralel adalah sistem pengiriman data digital,dimana beberapa bit data dikirim pada suatu saat dengan jalur terpisah. Dikenal 2 cara komunikasi data secara serial, yaitu komunikasi data serial sinkron dan komunikasi data serial asinkron. Pada komunikasi data serial asinkron, clock dikirimkan bersama-sama dengan data serial tetapi clock tersebut dibangkitkan sendiri-sendiri baik pada sisi pengirim maupun sisi penerima. Sedangkan komunikasi data serial asinkron tidak diperlukan clock karena data dikirimkan dengan kecepatan tertentu. Baik pada pengirim maupun penerima.
2.10.1 Komunikasi Serial pada ATmega8535
Peralatan komunikasi Serial pada ATmega8535 sudah terintegrasi pada system Chip. Dan masing-masing registernya baik data maupun kontrol dihubungkan dengan register Input-Output atau Port, sebagaimana peralatan lainnya. Sehingga User (kita) cukup hanya mengakses register-register yang berhubungan dengan Serial inilah untuk mempengaruhi atau memanipulasi peralatan tersebut. Data dikirim melalui beberapa jalur data. Biasanya masing-masing dengan kabel tersendiri.Pada prisipnya register-register peralatan ini hanya 5 buah. UDR, UCSRA, UCSRB, UCSRC, dan UBRR. (Wardhana .2006)
2.10.2.1.UDR (USART Data Register)
UDR merupakan tempat tampungan data yang digunakan saat proses pengiriman dan penerimaan data. Kita harus menuliskan data byte-demi-byte pada UDR ini untuk mengirimkan data menggunakan USART ini. Termasuk juga saat proses penerimaan data. Data yang diterima dari USART akan ditampung ke dalam UDR. USART kemudian memberitahukan kepada user (kita) melalui beberapa bendera, maupun interupsi, saat 1 byte data yang diterima sudah lengkap, dan hendak bersiap untuk menerima 1-byte data berikutnya. User (kita) diminta untuk segera mengambil data pada UDR sebelum UDR ditimpa oleh data byte yang baru. Demikian tansfer data pada Serial ini, dilakukan byte demi byte dengan menggunakan UDR.
2.10.2.2.UCSRA, UCSRB, UCSRC (Usart Control and Status Register)
Tiga register ini adalah register-register untuk mengontrol panampilan dari USART. Bagaimana data ditangani, jumlah bit setiap datanya, apakah menggunakan paritas, jumlah stop bitnya, dan lain sebagainya yang berhubungan dengan pengaturan. Termasuk juga berisi bendera-bendera yang digunakan untuk mengatahui sampai di mana proses yang sedang terjadi. Setiap bit dalam 3 register tersebut mengandung sebuah arti yang khusus, dan berpengaruh yang khusus pula.
2.10.2.3.UBRR (Usart Baud Rate Register)
Register ini pencacah (counter) yang digunakan untuk membentuk baud rate. Beberapa mikro-kontroller membutuhkan sebuah timer untuk membuat baud rate, namun dalam AVR keperluan tersebut didapat dari sebuah peralatan khusus sehingga tidak perlu menggangu peralatan lain. UBRR ini mirip dengan sebuah counter Auto reload yang setiap overflownya akan menghasilkan clock untuk baud rate. Dengan lebar total 12-bit, maka akan memberikan kita banyak kemungkinan tinggi baud rate yang bisa kita gunakan.
Protokol EPP mempunyai empat macam siklus transfer data yang berbeda yaitu : a.siklus baca data(Data Read)
Tabel 2.5 Rumus Perhitungan Nilai UBRR untuk Berbagai Mode Operasi
Mode operasi Rumus nilai untuk UBBR
Ansinkron mode kecepatan normal (U2X=0) UBBR= -1
Asinkron mode kecepatan ganda (U2X=1) UBBR= -1
Sinkron UBBR=
-1
Proses membangun hubungan komunikasi data serial memerlukan suatu kecepatan data (data transfer rate) yang sesuai, baik di sisi komputer maupun di sisi mikrokontroller. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan untuk membangun hal tersebut di mikrokontroller, yaitu nilai baud rate yang di pergunakan. Pengaturan baud rate dilakukan dengan memberikan nilai pada register UBRR. Rumus yang di pergunakan adalah:
Nilai UBRR =
BAB III
PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1 Perancangan Blok Diagram Sistem
Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari suatu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri, dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen yang lainnya. Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja dari suatu sistem .Dengan diagram blok kita dapat menganalisa cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara umum.
Adapun diagram blok dari system yang dirancang, seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1
3.2 Fungsi Tiap Blok
1. Blok Sensor : Sebagai input/ data
2. Blok Solar cell : Sebagai alat mengubah sinar matahari menjadi energi 3. Blok mikrokontroller : Mengolah data dari sensor LDR dan sensor Arus 4. Blok Wireless : Sebagai pengirim data dari mikrokontroler ke PC 5. Blok Servo : Sebagai actuator / penggerak
6. Blok PC : Penampil hasil/ data yang terakhir
3.3 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA 8535 dapat dilihat pada gambar 3.2 di bawah ini
Gambar 3.2 Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA 8535
Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 8 MHz dan dua buah kapasitor 30 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler ATMega8535 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini.
Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel.
Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon.
3.4 Rangkaian Perancangan Panel Surya
Gambar 3.3. Panel Surya
Desain berikutnya adalah sistem pemasangan sensor. Dalam rancangan ini juga digunakan bahan acrylic. Rancangan ini dibuat agar dapat menghasilkan bayangan pada LDR jika posisi matahari berada pada arah yang berlawanan dengan posisi LDR. Dalam sistem ini LDR berfungsi sebagai sensor. Ketika ada cahaya matahari yang mengenainya, maka hambatan LDR akan berkurang, sehingga sensor harus mencari intensitas cahaya matahari yang paling besar. Sensor bekerja secara berpasangan, dimana sensor Y2 dan sensor Y1 harus mendapatkan intensitas matahari yang sama dan begitu juga dengan sensor X1 dan sensor X2. Rancangan dari sistem pemasangan sensor ini dapat dilihat pada gambar 6
Gambar 3.4 Skematik perancangan LDR dan Panel Surya
Gambar 3.5 Tata letak LDR dan Panel Surya
3.5. Perancangan Pembagi Tegangan Panel Surya
Rangkaian pembagi tegangan ditunjukkan pada Gambar 3.6
Gambar 3.6. Rangkaian Pembagi Tegangan
Dari gambar 3.6 pendeteksian tegangan untuk tegangan output dari solar cell adalah 7V. Oleh karena itu perlu diturunkan tegangan dari tegangan sumber menjadi tegangan yang dikehendaki. Tegangan 7VDC diturunkan menjadi tegangan sekitar 5 VDC melalui rangkaian pembagi tegangan. Output rangkaian tegangan tersebut dimasukkan ke pin adc. Pembagi tegangan tersebut bisa dibuktikan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
= ……….(3.1) Dalam perhitungan Vin yang digunakan 7 volt dan Vout yang diharapkan adalah 5 volt, sehingga:
=
Ditetapkan terlebih dahulu = 220 Ω , maka:
= Ω
Maka R1 yang digunakan adalah 91Ω, karena sulit mencari nilai yang sesuai dengan perhitungan, maka digunakan R1= 100 Ω .
Daya resistor pembagi tegangan:
= = 100 Ω + 220 Ω = 320 Ω Jadi daya resistor yang akan digunakan ¼ watt.
3.6. Perancangan Sensor Arus
Pengukuran arus biasanya membutuhkan sebuah resistor shunt yaitu resistor yang dihubungkan secara seri pada beban dan mengubah aliran arus menjadi tegangan. Tegangan tersebut biasanya diumpankan ke current transformer terlebih dahulu sebelum masuk ke rangkaian pengkondisi signal.
Teknologi Hall effect yang diterapkan oleh Allegro menggantikan fungsi resistor shunt dan current transformer menjadi sebuah sensor dengan ukuran yang relatif jauh lebih kecil. Aliran arus listrik yang mengakibatkan medan magnet yang menginduksi bagian dynamic offset cancellation dari ACS712 ELC-5A. bagian ini akan dikuatkan oleh amplifier dan melalui filter sebelum dikeluarkan melalui kaki 6 dan 7, modul tersebut membantu penggunaan.
Gambar 3.7. Rangkaian aplikasi sensor arus ACS 712 ,5 Ampere
hasil output sensor menjadi lebih besar. Rangkaian penguatan berupa Op- Amp
Gambar 3.8. Konfigurasi pin LM321 dan rangkaian non inverting amplifier
Gambar 3.8 menunjukkan rangkaian sensor arus ACS 712 dengan keluaran 5 ampere lengkap dengan rangkaian inverting amplifier. Karena siyal tegangan output dari IC ACS712 5 Ampere inverting maka menggunakan rangkaian inverting amplifier dengan gain 3 kali. Maka dalam perhitungan Rf dan R3 sebagai berikut:
)
Jika penguatan (gain) sebesar 3 kali maka:
3.7. Rangkaian Motor Servo
Motor servo mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya.
Rangkaian mikrokontroler yang digunakan adalah ATmega8535 yang merupakan pusat pengolahan data dan pusat pengendali. Dalam rangkaian mikrokontroler ini terdapat empat buah port (A,B,C, D) yang dapat digunakan untuk menampung input atau output data. Port A digunakan sebagai input data,Port B.0 dan B.1 digunakan untuk mengontrol motor servo. Motor servo yang digunakan adalah motor servo standar 1800 seperti pada Gambar dibawah.
Gambar 3.9. Motor Servo 1800
berputar ke arah kiri dengan membentuk sudut yang besarnya linier terhadap besarnya Ton duty cycle, dan akan bertahan di posisi tersebut. Sebaliknya, jika Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan lebih dari 1,5 ms, maka rotor akan berputar ke arah kanan dengan membentuk sudut yang linier pula terhadap besarnya Ton duty cycle, dan bertahan di posisi tersebut. Untuk membuat servo berputar ke arah kanan, pulsa high yang diberikan adalah 1500+(derajat*10). Sebaliknya jika ingin membuat servo berputar ke arah kiri maka pulsa high yang diberikan adalah 1500–(derajat*10) dan pemberian pulsa ini harus dilakukan berulang-ulang.
Gambar 3.10 Gambar rangkaian motor servo
Pada perancangan alat ini, digunakan 2 buah servo, yaitu servo 2 untuk arah horizontal dan servo 1 untuk arah vertikal. Desain servo adalah sebagai berikut:
Panel Surya LDR
Servo 2
Servo 1
Motor servo 2 berada pada posisi tegak lurus servo 1 sehingga dapat menggerakkan servo 1 secara horizontal. Dudukan servo 1 pada posisi miring, sehingga putaran motor servo 1 searah dengan arah vertikal. Kemudian servo 1 dihubungkan dengan rangkaian panel surya secara tegak lurus. Sehingga untuk menggerakkan panel surya secara horizontal, maka hanya perlu mengaktifkan servo 2, sedang untuk pergerakan vertikal panel surya, servo 1 yang diaktifkan.
3.8. Perancangan Sistem RTC DS 1307
RTC adalah jenis pewaktu yang bekerja berdasarkan waktu yang sebenarnya atau dengan kata lain berdasarkan waktu yang ada pada jam kita. Agar dapat berfungsi, pewaktu ini membutuhkan dua parameter utama yang harus ditentukan, yaitu pada saat mulai (start) dan pada saat berhenti (stop).
Gambar 3.12 Antarmuka bagian RTC DS1307
Gambar 3.13. Rangkaian aplikasi modul RTC DS1307 yang dihubungkan ke mikrokontroller ATMega 8535
3.9 Perancangan Sistem Komunikasi menggunakan RF Modul kyl-1020UA
Gambar 3.14. gambar modul kyl-1020
Untuk komunikasi mikrokontroler dan RF modul yang terpasang pada kapal digunakan konfigurasi UART dengan serial DB9 sedangkan untuk komunikasi RF modul dengan komputer menggunakan serial DB9 to USB. Konfigurasi pin pada modul RF kyl 1020UA menggunakan pin 5 (Ground), 6 (Txd) dan 7 (Rxd). Koneksi pemasangan pin modul YS1020UA dengan menyambungkan antara RX (pada serial DB9) dengan TX (pada RF kyl 1020UA) dan TX (pada serial DB9) dengan RX (pada RF kyl 1020UA), Sehingga perancangan untuk komunikasi RF modul, mikrokontroler, dan komputer adalah sebagai berikut:
3.10. Flowchart Program
Nilai LDR X2<X1 ? Gerakkan motor servo 2 derajat searah x2 Gerakkan motor servo 1
derajat searah y2 Nilai LDR Y1<Y2 ?
Nilai LDR Y2<Y1 ?
Nilai LDR Y1==Y2 ? Nilai LDR X1==X2 ?
ya
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN
4.1. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
Pengujian pada rangkaian mikrokontroler ATMega8535 ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan. Kaki 40 dihubungkan dengan sumber tegangan 5 volt, sedangkan kaki 20 dihubungkan dengan ground. Kemudian tegangan pada kaki 40 diukur dengan menggunakan Voltmeter. Dari hasil pengujian didapatkan tegangan pada kaki 40 sebesar 4,9 volt. Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana pada mikrokontroler ATMega 8535, program yang diberikan adalah sebagai berikut:
#include <mega8535.h> #include <delay.h> #include <stdio.h>
while (1)
{
// Place your code here while ( ir == 1) {}; while ( ir == 0) {
delay_us(100); count ++;
}
4.2. Pengujian LDR pada Panel Surya
atau belum. Papan solar tracker yang dibuat mempunyai dimensi panjang 140 mm dan lebar 60 mm, dan jarak antara LDR adalah 80 mm serta sudut yang dibentuk LDR terhadap garis normal adalah nol seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.1.
Gambar 4.1. jarak antara LDR
Hasil pengujian dimulai dengan pengujian solar tracker dengan metoda solar tracker diletakkan didalam ruangan. Metoda solar tracker diletakkan dalam ruangan dengan cara memakai senter dan menembakkan cahaya senter tersebut ke kedua buah LDR. Pergerakan senter hanya memakai tangan penguji yang bertujuan membandingkan intensitas cahaya yang diterima oleh LDR.
Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah motor penggerak papan solar tracker bergerak sesuai dengan intensitas yang diterima oleh LDR baik pada sumbu X maupun sumbu Y. Untuk menguji hal tersebut, solar tracker unit diletakkan dalam ruangan. Pengujian dilakukan dengan memakai senter yang cahayanya ditembakkan ke panel surya secara bergantian. Pengujian dilakukan masing-masing sebanyak 15 kali. Bila cahaya senter ditembakkan kearah X1 LDR maka motor penggerak papan solar cell akan bergerak searah jarum jam, sedangkan bila cahaya senter ditembakkan kearah X2 LDR maka motor penggerak papan akan bergerak berlawanan arah jarum jam. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.1.
8 cm
10 cm
Tabel 4.1 Hasil pengujian menggunakan senter
NO Arah Cahaya Senter
X1 LDR X2 LDR Y1 LDR Y2 LDR Gerakan Motor Gerakan Motor Gerakan Motor Gerakan Motor
4.3. Pengujian Modul RF KYL1020UA
Tabel 4.2. Pengujian Jarak Dan Penerimaan Data Menggunakan KYL1020UA Di ruang Terbuka (Out door).
Tabel. 4.3. Pengujian Jarak Dan Penerimaan Data Menggunakan KYL1020UA Di Dalam Ruangan (Indoor).
Jarak
Dari data-data tabel diatas penunjukan bahwa pengujian modul RF KYL1020UA di dalam ruangan pengiriman dan penerimaan data terdapat kegagalan. Dari hasil pengujian yang dilakukan di ruangan tertutup terdapat error dalam pengiriman dan penerimaan data hal ini bisa terjadi karena kecepatan pengiriman data (baudrate) yang digunakan 9600bps sehingga pada saat pengujian di ruangan tertutup pada jarak 14-20meter data yang dikirimkan mengalami losses karena RF radio menggunakan Asynchronous maka pembacaan pada komputer yang seharusnya 1 0 pada receiver terjadi pelemahan sinyal (atenuasi) sehingga komputer mengolah data menjadi 0 0 . Maka data yang diterima pada hyperterminal terdapat karakter yang tidak jelas atau tidak sesuai dengan data yang ditransmisikan. Penyebab adanya losses bisa dikarenakan jarak antara transmitter dan receiver yang berada pada ruangan tertutup terhalang oleh tembok dan pohon yang dapat menyebabkan pelemahan sinyal (atenuasi) sehingga terdapat karakter yang tidak diinginkan
4.4. Pengujian Perbandingan Panel Surya Statis dan Dinamis
seperti gambar dibawah. Pemasangan sebuah panel sel surya dengan posisi tegak-lurus terhadap arah sumber cahaya pada gambar (4.2) dilakukan untuk mengetahui keluaran maksimum, lalu untuk mengetahui pengaruh arah sumber cahaya terhadap keluaran panel dilakukan dengan merubah arah sumber cahaya tiap 300 dari 00 menggunakan sensor arus ACS-712. Untuk melihat daya yang dihasilkan solar panel ,maka digunakan perhitungan daya dengan rumus:
P = V x I ... (4.1)
Dimana :
P = Daya yang dicari (Watt)
I = Arus yang dihasilkan dari panel surya (Ampere)
Table 4.4. Data Perbandingan Daya yang Dihasilkan Panel Surya Statis dan Dinamis
No Sudut
datangnya cahaya
Posisi panel surya statis Posisi panel surya tegak lurus (dinamis) dikondisikan. Selain itu ketika dilakukan pengujian terdapat juga cahaya dari luar yang seharusnya pengujian dilakukan didalam ruangan dan sedikit agak gelap sehingga mempengaruhi besarnya tegangan yang dihasilkan solar cell.
4.5. Pengujian Rangkaian Pembagi Tegangan
Resistor yang digunakan adalah R1 = dan R2 = dengan membagi tegangan Vout 7 volt yang berasal dari panel surya pada kondisi maksimal sehingga tegangan keluaran yang dihasilkan sebesar 4,8 Volt. Berdasarkan sistem pembagian tegangan dapat dibuktikan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
Vout =
=
= 4,81 V
Tabel 4.5. Pengujian Sensor Tegangan
No. Vin Vout pembagi tegangan (V)
1. 7 4,8
2. 6 4,1
3. 5 3,4
Tabel 4.5 menunjukkan hasil pengujian rangkaian pembagi tegangan. Tegangan Vout atau tegangan keluaran dari rangkaian pembagi tegangan setara dengan Vin/tegangan panel surya. Apabila tegangan Vout panel surya mengalami penurunan maka tegangan dari pembagi tegangan juga akan mengalami penurunan.
4.6. Pengujian Sensor Arus
Dari rangkaian aplikasi IC ACS712 5 Ampere, didapatkan hasil output setiap perubahan 10 miliampere arus input maka hasil output berupa tegangan akan berubah tiap 70 mV. Sinyal output yang dihasilkan IC ACS712 merupakan inverting dari sinyal input. Sehingga diperlukan inverting amplifier agar sinyal output sama dengan sinyal input IC ACS712.
Tabel 4.6. Data pengujian Sensor Arus ACS712
semakin tinggi nilai arus yang diukur maka semakin tinggi pula tegangan keluaran pada sensor arus ACS712. Pengujian diatas menggunakan rangkaian non inverting dengan gain 3 kali sehingga menghasilkan tegangan sensing out sebesar 770 mv. Jika
tidak di gain 3 kali maka akan menghasilkan tegangan sensing out hanya sebesar 185 ma seperti data sheet sensor arus.
4.7. Pengujian Rangkaian RTC DS-1307
Pengujian rangkaian RTC DS-1307 dilakukan dengan memberi perintah pengambilan data dari RTC ds1307 dengan komunikasi jalur data I2C melalui mikrokontroller. Berikut adalah listing programnya
// DS1307 Real Time Clock initialization // Square wave output on pin SQW/OUT: Off // SQW/OUT pin state: 0
rtc_init(0,0,0);
4.8. Pengujian Rangkaian Motor Servo
Motor servo berputar berdasarkan inputan pulsa duty cycle yang diberikan melalui pin kontrolnya. Motor servo tidak memerlukan rangkaian eksternal untuk berputar, karena didalam motor servo sudah memiliki rangkaian control elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan sudut angularnya.
Gambar 4.4. Pergerakan Sudut Angular Servo
Pengujian terhadap motor servo dilakukan dengan memberikan inputan pulsa melalui mikrokontroller yang telah dimasukkan program sebagai berikut :
#include <mega8535.h> #include <delay.h> #include <stdio.h> unsigned int i; void main(void) {
for (i=0;i<50;i++) {
PORTC.0=1; delay_ms(2); PORTC.0=0; delay_ms(20); }
for (i=0;i<50;i++) {
PORTC.0=1; delay_ms(0.5); PORTC.0=0; delay_ms(20); }
} }
Jika program ini dijalankan, maka motor servo akan berputar searah jarum jam, lalu berselang 1 detik kemudian, motor servo akan berputar berlawanan dengan arah jarum jam.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan Penelitian yang telah dilaksanakan, dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Bahwa system telah dapat mengikuti arah datangnya cahaya walaupun waktu respon pergerakan masih sedikit lama
2. Motor servo dapat berputar secara horizontal dan vertical. Dan putarannya bisa dikombinasikan sehingga berputar bersamaan seperti system gerak robotic.
3. Dapat dilihat daya yang lebih besar dihasilkan dari solar cell yang bergerak dinamis dengan penjejak matahari dibandingkan solar cell statis. Terbukti dari hasil penelitian pengukuran sensor arus. Selain itu system komunikasi pada modul kyl bekerja dengan sangat baik.
5.2 Saran
Adapun saran pada perancangan realisasi alat ini untuk kedepannya antara lain :
1. Diharapkan untuk pengembangan lebih lanjut dapat menggunakan servo yang lebih bagus dengan torsi yang besar sehingga dapat menggerakkan beban yang besar dan pergerakannya cepat.
2. Untuk kedepannya dapat diaplikasikan pada solar cell yang lebih besar sehingga daya yang didapat besar dan dapat digunakan langsung pada system.
DAFTAR PUSTAKA
Agfianto Eko Putra, 2002, ”Belajar Mikrokontroler AT89S51/52/653 Teori dan Aplikasi”, Edisi 2, Yogyakarta : Penerbit Gava Media.
Agfianto Eko Putra, 2002, ”Teknik Antarmuka Komputer, Konsep dan Aplikasi”, Edisi 1, Yogyakarta : Graha Ilmu.
Charles L. Philips, Royce D. Harbor, Sistem Kontrol, Penerbit PT Prenhallindo, Jakarta,
Endra Pirowarno, 1998, ” Mikroprocessor dan Interfacing”, Edisi 1, Yogyakarta : Penerbit Andi.
Paulus Andi Nalwan, 2003, ”Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89S51, Cetakan Pertama, Jakarta : PT Gramedia.
Retna Prasetia dan Catur Edi Widodo,Teori dan Praktek Interfacing Port Parallel & Port Serial Komputer dengan VB 6.0, Penerbit Andi Yogyakarta
Riyanto Sigit, 2007, ”Robotika, Sensor dan Aktuator”, Yogyakarta : Graha Ilmu Suhata, ST, VB Sebagai Pusat Kendali Peralatan Elektronik, Penerbit Elex Media
Komputindo, Jakarta, 2005.
Widodo Budiharto, 2007, ”Sistem Akuisisi Data”, Jakarta : Penerbit PT Elex Media Komputindo.
tracker dual axis selanjutnya dapat di lihat pada gambar sebagai berikut :
LAMPIRAN A ( Lanjutan )
Pada gambar B di bawah ini merupakan suatu form monitoring output perancangan solar tracker dual axis dapat di lihat pada form di bawah ini sebagai berikut :
LAMPIRAN B
Pada lampiran B ini terdapat 2 program,yaitu program yang ada di dalam mikrokontroller dengan menggunakan bahasa C sebagai pembaca data dari sensor LDR dan sensor Arus dan program VB yang di gunakan pada PC sebagai output data terakhir selanjutnya dapat di perhatikan program sebagai berikut :
Program Bahasa C ( Mikrokontroller )
/*****************************************************This program was produced by the CodeWizardAVR V2.05.3 Standard Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2011 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com
Project : Version : Date : Author : iqbal
Company : ekstensi fisika USU Comments:
Chip type : ATmega8535 Program type : Application
// DS1307 Real Time Clock functions // ADC interrupt service routine
interrupt [ADC_INT] void adc_isr(void) {
// Read the AD conversion result adc_data=ADCW;
}
// Read the AD conversion result // with noise canceling
unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {
ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);
// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10);
#asm
in r30,mcucr cbr r30,__sm_mask
// Read the AD conversion result //rutin membaca adc
unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {
ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);
// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10);
// Start the AD conversion ADCSRA|=0x40;
// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0);
ADCSRA|=0x10; return ADCW; }
// Declare your global variables here unsigned char x,y,buflcd[33];
unsigned char alamatI2C,temp1,temp2,temp3,temp4;
unsigned int intTOTAL, intADC, posx1, posx2, posy1, posy2; //float flHASIL, flMEAN;
signed int flHASIL, flMEAN,pulse; int a,pulsa;
//fungsi membaca nilai adc LDR
printf("=%d \r \n",flHASIL); return flHASIL;
delay_ms(10); }
fungsi membaca nilai adc arus dan tegangan pada solar cell
unsigned solar_cell(unsigned int numadc) {
void servo(unsigned char servoNum, unsigned int pulse, unsigned char rate) {
i2c_start(); // Start Condition
temp1 = i2c_read(0);// Data Acknowledgement i2c_stop(); // Stop Condition
}
unsigned int read(unsigned char servoNum) {i2c_start(); // Start Condition
i2c_write(0xE0); // Tulis ke modul SPC SERVO CONTROLLER i2c_write(0x07); // Perintah “Read Servo Position”
i2c_write(servoNum); // Nomor Motor Servo i2c_stop(); // Stop Condition
delay_us(25); // delay 25 us i2c_start(); // Start Condition
i2c_write(0xE1); // Baca ke modul SPC SERVO CONTROLLER temp1 = i2c_read(1);// Data Acknowledgement
temp2 = i2c_read(1);// Enable/Disable temp3 = i2c_read(1);// Pulsa Kontrol (MSB) temp4 = i2c_read(0);// Pulsa Kontrol (LSB) i2c_stop(); // Stop Condition
pulse =(temp3*256)+temp4; return pulse;
printf("=%d \n \r",pulse); }
void main(void) {
// Declare your local variables here
// Input/Output Ports initialization // Port A initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTA=0x00;
DDRA=0x00;
// Port B initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T PORTB=0x00;
