KONSEP DASAR SISTEM PERANCANGAN PEMAFAATAN SOLAR CELL SEBAGAI SUMBER ENERGI UNTUK ALAT PERLINDUNGAN HAMA

KONSEP DASAR SISTEM PERANCANGAN PEMAFAATAN

SOLAR CELL SEBAGAI SUMBER ENERGI UNTUK ALAT

PERLINDUNGAN HAMA

Gito Beri Prabu Mulya, S.T1*, Ir. NH Kresna, M.T.1, Ir. Yani Ridal, M.T1 1

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta E-mail: mulyagito@gmail.com

ABSTRAK

Solar cell adalah sebuah alat modul yang dapat mengkoversikan energi cahaya matahari

menjadi listrik. Dalam perkembangan teknologi solar cell telah digunakan sebagai energi alternatif yang ramah lingkungan. Salah satunya yang bisa diterapkan pada perancangan pemafaatan solar sell sebagai sumber energi untuk alat perlindungan hama pertanian. Alat ini digunakan untuk mencegah hama yang aktivitas hidupnya dapat menyebabkan kerugian secara ekonomis bagi manusia akibat kehilangan hasil pada tanaman yang sengaja dibudidayakan. Pada zaman moderen ini kita bisa memakai teknologi untuk merancang sesuatu alat yang ramah lingkungan sebagai pengusir hama, hama di sini salah satunya ialah hama babi dan kera. Alat ini mengunakan mikrokontroler ATMmega8 sebagai otak dari sistem pengendalinya dengan memakai solar cell 20WP untuk penyerap matahari energi alat yang akan disimpan pada accu. Sistem alat ini bekerja apabila kawat sebagai sensor yang dipasang di tepi sawah tersentuh oleh hama, maka kawat tadi mengirim sinyal ke mikrokontroler lalu memerintahkan buzzer berbunyi untuk megusir hama yang akan masuk ke sawah.

Kata Kunci : Sumber energi solar cell 20WP, Alat perlindungan hama pertanian.

1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Gangguan hama pada tanaman merupakan salah satu kendala yang cukup rumit dalam usaha pertanian. Keberadaan hama merupakan faktor yang dapat menghambat pertumbuhan tanaman dan pembentukan hasil. Serangan pada tanaman bisa datang secara mendadak dan dapat bersifat

eksplosif (meluas), sehingga bisa merusak tanaman

dalam waktu yang relatif singkat bahkan bisa menyebabkan gagal panen.Pemberantasan hama secara total tidak mungkin dapat dilakukan karena perkembangannya yang sangat cepat dan sulit dikontrol.

Serangan hama dapat dikurangi apabila dilakukan pengamatan yang cukup baik mulai dari penanaman sampai waktu panen. Untuk mengurangi jumlah hama yang merusak hasil panen, kita bisa mencari solusi dari cara manual ke teknologi yang lebih canggih. Hama adalah

binatang yang dianggap dapat mengganggu atau merusak tanaman dengan memakan bagian tanaman yang disukainya. Pada pengendalian hama secara biologi, kimiawi, mekanis dapat dilakukan secara terpadu, yaitu memadukan cara biologis, kimiawi, mekanis, secara berimbang. Pengendalian secara terpadu ini dikenal dengan nama pengendalian hama terpadu (PHT). Pengendalian hama terpadu sangat baik dilakukan karena dapat memberikan dampak positif, dari segi pengendalian hama maupun terhadap lingkungan. Pengendalian hama secara kimiawi memang lebih efektif dibandingkan dengan pengendalian secara biologis maupun secara mekanis. Tetapi pengendalian hama secara kimiawi ini bisa menimbulkan efek samping terhadap lingkungan, yakni pencemaran lingkungan yang berdampak terhadap unsur-unsur biologis, yaitu musnahnya organisme lain yang bukan sasaran, misalnya hewan-hewan predator atau hewan-hewan yang

2

dapat membantu penyerbukan. Konsep pengendalian hama terpadu lebih efektif dan efisien, serta memberikan dampak negatif yang sekecil mungkin terhadap lingkungan hidup. Oleh karena itu perlu didukung dengan teknologi ramah lingkungan, yang bisa memberikan Keuntungan lain dari penerapan konsep pengendalian hama. Konsep ini harus didukung dari teknologi yang berfungsi untuk membantu petani dalam kegiatan pertanian dan perkebunan supaya terhindar dari hama dan hemat biaya.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan skripsi ini adalah untuk merencanakan, merancang dan membuat alat perlindungan hama pertanian sebagai upaya pemberantasan hama babi dan kera dalam pertanian. Diharapkan alat yang dirancang ini dapat berguna dan dapat diterapkan didalam suatu aplikasi yang nyata.

1.3 Batasan Masalah

Agar ruang lingkup permasalahan tidak terlalu luas dan mengambang maka penulis membuat batasan-batasan masalah sebagai berikut :

1. Perancangan alat ini mengunakan solar cell sebagai sumber energi untuk alat.

2. Pengukuran meliputi arus, tegangan DC pada alat dan mengukur tingkat kebisingan pada buzzer.

3. Perancangan alat perlindungan hama pertanian berbasis mikrokontroler. 4. Rancangan alat ini untuk hama babi

dan kera.

2. TINJAUAN PUSTAKA

Pada penelitian ini penulis mencari acuan materi buku dan pada riset-riset sebelumnya, seperti yang tercantum dibawah ini :

1. Ricky Ardi Yosua Sidauruk, (2011).

“Implementasi mikrokontroler ATMega8535 berbasis sensor ultrasonic untuk proteksi keamanan terpadu”. Menjelaskan tentang

pentingnya keamanan yang efektif dan efesien. Maka mikrokontroler ATMega8535 yang diaplikasikan sebagai keamanan. Kerena semakin tingginya tingkat kejahatan saat ini terutama pencurian dan perampokan di saat rumah kosong ditingakan pehuninya.

2. M. Helmi F. A. P, (2007). “Pemafaatan

energi matahari mengunakan solar cell sebagai altenative untuk mengerakan konveyor”. Membahas tentang energi surya

sebagai sumber energi terbarukan yang ketersediannya tidak tebatas. Untuk mendapatkan energi listrik yang berasal dari matahari diperlukan panel surya sehingga energi cahaya dari matahari dapat berubah menjadi energi listrik.

3. Ades Lora Pratama, (2013).

“Perancangan penjejak cahaya matahari berbasis mikrokontroler sebagai upaya optimalisasi daya keluaran solar cell”. Dalam

penelitian ini membahas tentang pengoptilisasian sinar matahari yang menyentuh permukaan solar cell dengan memafaatkan sensor light dependent resistor (LDR) untuk mendeteksi datangnya sinar matahari.

4. Asep Mubarok, (2005). “pendeteksi rotasi

mengunakan gyroscope berbasis mikrokontroler ATMega8535”. Menjelaskan

3

dalam suatu sistim navigasi dibutuhkan ketepatan dalam penentuan keberadaan dan pengerakan suatu benda. Salah satu yang penting dalam sistim navigasi adalah pendeteksi rotasi. Sensor gyroscope

memiliki kelebiahan yaitu tidak menyentuh dengan fisik pada benda bergerak.

ATMega8535 untuk mendeteksi sudut rotasi

mengunakan gyroscope sebagai sensor.

3. METODOLOGI PENELITIAN Dalam penyusunan dan penulisan skripsi ini penulis melakukan identifikasi masalah hama pada petani, pengumpulan bahan dan materi dari berbagai sumber, serta diskusi dan bimbingan sehingga menunjang proses perancangan serta realisasi secara baik.

Untuk lebih jelasnya urutan metode penelitian alat ini adalah sebagai berikut :

1. Identifikasi masalah. 2. pengumpulan data

Penulis mempelajari prinsip kerja Perancangan pemafaatan solar cell sebagai sumber energi untuk alat perlindungan hama pertanian, cara kerja, pengoperasian, pengendalian dan pemograman serta teori-teori pendukung perancangan.

3. Diskusi dan bimbingan

Penulis mendapatkan arahan dan bimbingan dari pembimbing serta diskusi dengan nara sumber lain yang memiliki pemahaman lebih mengenai perancangan alat ini.

4. Perencanaan perangkat keras dan perangkat lunak

Penulis melakukan perencanaan dimulai dari perancangan serta komponen dan software yang akan dipakai, perancangan kontruksi dan rangkaian pendukung lainnya.

5. Pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak

Setelah tahap perencanaan selesai, maka alat mulai dibuat sesuai dengan hasil perancangan. Begitu juga perangkat lain yang meliputi tampilan bentuk.

6. Pengujian alat

Dalam tahap ini alat akan diuji apakah sesuai dengan kriteria yang dikehendaki.

7. Pengambilan kesimpulan dan penulisan laporan

Pengambilan kesimpulan berdasarkan pada hasil pengujian sistem yang telah dilakukan pada alat yang dibuat. 4. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA

Setelah sistem ini di perlu dilakukan

berbagai pengujian untuk mengetahui cara

kerja perangkat dan menganalisa tingkat

reabilitas,

kelemahan

dan

keterbatasan

spesifikasi fungsi dari aplikasi yang telah

dibuat. Selain itu pengujian ini juga dilakukan

untuk

mengetahui

tentang

bagaimana

pengkondisian sistem agar aplikasi ini dapat

dipakai dengan optimal.

4

4.1. Spesifikasi Pengujian

Untuk mempermudah pengujian maka

terlebih

dahulu

dibuat

blok

diagaram

pengujian yaitu terlihat pada gambar 4.1.

Gambar 4.1 Blok diagram pengujian

4.1.1 Pengujian Catu Daya

Pengujian dilakukan untuk melihat hasil tegangan yang keluar dari baterai yang dibutuhkan untuk kontroler dan buzzer. Untuk catu daya 12VDC mengunakan sumber dari baterai dan catu daya 5VDC mengunakan IC LM7805. Diharapkan tegangan keluaran dapat menghasilkan tegangan yang stabil. Pengujian catu daya bisa dilihat pada gambar 4.2 s/d 4.3 dibawah ini :

Gambar 4.2 Pengujian catu daya 12VDC

Gambar 4.3 Pengujian catu daya 5VDC

Hasil dari pengujian tegangan dari rangkaian catu daya, didapatkan keluaran seperti pada tabel 4.1 dan 4.2.

Tabel 4.1 Hasil percobaan pengujian rangkaian catu daya 12VDC

Menit

ke

Tegangan

Yang

diinginkan

Hasil

Pengukuran

(Volt)

Error

Persen

(E %)

1

12

11,75

2,08%

2

11,74

2,16%

3

11,74

2,16%

4

11,74

2,16%

5

11,74

2,16%

Tabel 4.2 Hasil percobaan pengujian rangkaian catu daya 5VDC

Menit

ke

Tegangan

Yang

diinginkan

Hasil

Pengukuran

(Volt)

Error

Persen

(E %)

1

5V

4,95

1%

2

4,95

1%

3

4,95

1%

4

4,95

1%

5

4,95

1%

5

Berdasarkan tabel 4.1 di atas untuk catu daya 12V didapat hasil error tegangan terbesar senilai (2,16%) hal ini terjadi kerena baterai mengalami penurunan tegangan sebesar 11,74 pada menit kedua sampai kelima. Pada tabel 4.2 untuk tegangan 5V didapat hasil error (1%). Toleransi ini masih bisa diabaikan kerena tidak melebihi nilai toleransi (10%), sehingga catu daya ini masih bisa digunakan sebagai imput tegangan pada sistim ini.

4.2.2 Pengujian Port I/O Mikrokontroller ATmega8

Pengukuran menggunakan multimeter

bertujuan untuk mengetahui nilai tegangan

pada

masing-masing

port

pada

mikrokontroller.

GND 4,93 VDC Multimeter Mikrokontroler Atmega8 Pin 7 Pin 8

Gambar 4.4 Pengujian Port I/O pada ATMega8 dengan mengunakan multimeter

Adapun penjelasan dari gambar 4.4 diatas sebagai berikut : langkah pertama yang akan kita lakukan adalah positif vollmeter diletakan pada kaki 7 atmega8 yaitu VCC, sedangkan negatif voltmeter diletakan pada kaki 8 Atmega8 yaitu pada GND (ground). Dari hasil pengujian gambar 4.4 dapat diketahui dapat diketahui bahwa tegangan kerja mikrokontroler atmega8 4,93 Volt DC. 15 16 17 18 19 10 8 GND 4,93 9

Gambar 4.5 Pengujian Port I/O B pada ATMega8

Adapun penjelasan dari gambar 4.5 diatas sebagai berikut : langkah pertama yang akan kita lakukan adalah positif voltmeter diletakan pada kaki pin 9 atmega8 sedangkan negatif voltmeter diletakan pada kaki pin 8 atmega8 yaitu pada GND (ground). Sedangkan untuk melakukan pengujian pada kaki pin 10,15,16,17,18, dan 19 ulangi langkah seperti diatas.

23 24 25 26 27 28 1

8

GND 4,93

Gambar 4.6 Pengujian Port I/O C pada ATMega8

Adapun penjelasan dari gambar 4.6 diatas sebagai berikut : langkah pertama yang akan kita lakukan adalah positif voltmeter diletakan pada kaki pin 1 atmega8 sedangkan negatif voltmeter diletakan pada kaki pin 8 atmega8 yaitu pada GND (ground). Sedangkan untuk melakukan pengujian pada kaki pin 23,24,25,26,27, dan 28 ulangi langkah seperti diatas.

6

6 5 4 3 2

GND 4.93

13 12 11

Gambar 4.7 Pengujian Port I/O D pada ATMega8

Adapun penjelasan dari gambar 4.7 diatas sebagai berikut : langkah pertama yang akan kita lakukan adalah positif voltmeter diletakan pada kaki pin 2 atmega8 sedangkan negatif voltmeter diletakan pada kaki pin 8 atmega8 yaitu pada GND (ground). Sedangkan untuk melakukan pengujian pada kaki pin 3,4,5,6,11,12 dan 13 ulangi langkah seperti diatas.

Hasil pengujian port pada mikrokontroller ATmega8 dapat dilihat pada tabel 4.4 s/d tabel 4.6.

Tabel 4.4 Hasil pengukuran Port I/O B

Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Port I/O C

Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Port I/O D

Berdasarkan hasil pengukuran menggunakan multimeter seperti yang tercatat

pada tabel, sehingga dapat ditentukan tegangan rata port tersebut :

V

rata-rata

=

n Vn V V1 2...



PortB

8

4,93

4,93

4,93

4,93

4,93

4,93

4,93

4,93















=

4,93

Volt



PortC

7

4,93

4,93

4,93

4,93

4,93

4,93

4,93













=

4,93

Volt



PortD

8

4,93

4,93

4,93

4,93

4,93

4,93

4,93

4,93















=

4,93

Volt

Setelah dilakukan perhitungan sesuai gambar rangkaian 4.5, 4.6, 4,7 diatas, maka di dapat disimpulkan hasil dari perhitungan tegangan rata-rata pada tabel 4.7.

Tabel 4.7 Hasil perhitungan tegangan rata-rata pada port mikrokontroller

Port B

Port C

Port D

4,93

V

4,93

V

4,93

V

Berdasarkan tabel 4.7 di atas, dapat dijelaskan bahwa tegangan rata-rata dari masing-masing port pada mikrokontroler adalah 4,93 Volt. Bedasarkan datasheet range tegangan yang masuk dari sumber ke mikrokontroler sebesar 2,7 sampai 5,5 Volt DC. Seandainya diberi tegangan dibawah 2,7 Volt maka mikrokontroler tersebut tidak akan

7

bekerja. Kalau tegangannya melebihi 5,5 Volt maka akan terjadi kerusakan atau panas pada mikrokontroler. Pengujian ini yang dilakukan pada mikrokontroler atmega8 dan nilai yang keluar hasilnya sebesar 4,93 Volt DC berada pada rating tegangan kerja mikrokontroler atmega8 (lampiran, datasheet atmega8)

4.4.3 Pengujian Rangkaian Automatic Charger

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui rangkaian automatic charger mampu mengisi baterai ketika baterai mencapai batas pengisian maksimal. Berikut ini pengujian automatic charger pada gambar 4.8. Charger regulator Multimeter Multimeter Vdc=13,21 GND GND Vdc=12,3 Solar cell 20 WP Accu 12 Vdc 3,5 Ah Multimeter

Gambar 4.8 Pengujian automatic charger

Pengujian dilakukan dengan memberikan sumber tegangan yang berasar dari solar cell yang selanjutnya dihubungkan kepada input charger. Lalu mengukur tegangan output terminal charger dan tegangan output yang terhubung ke baterai dengan mengunakan multimeter. Hasil pengujian rangkaian automatic charger terdapat pada tabel 4.8.

Tabel 4.8 Hasil pengujian Automatic Charger

Berdasarkan tabel hasil pengujian Automatic Charger tegangan input 20 Volt yang berasal dari solar sell 20 WP yang dijemur pada cahaya matahari pada saat pengujian alat. Pada tegangan output charger benilai 13.21 Volt didapat dengan cara pengukuran kabel positif multimeter dihubungkan ke terminal positif automatic charger pada terminal charger dan kaki negatif multimeter dihubungkan ke terminal negatif automatic charger pada terminal charger sedangkan untuk data 12,9 volt didapat dengan cara pengukuran kabel positif multimeter dihubungkan ke terminal positif automatic charger yang terhubung ke baterai dan kaki negatif multimeter dihubungkan ke terminal negatif automatic charger yang terhubung ke baterai.

4.4.4 Pengujian Pada Kawat

Pada pengujian perancangan pemafaatan solar cell sebagai sumber energi untuk alat pengusir hama pertanian ini, kita membutuhkan kawat sebagai sensor konvensional untuk mendeteksi hama yang masuk ke ladang atau kesawah. Adapun bentuk hubungan kawat pada alat seperti terlihat pada gambar gambar 4.9.

8

Gambar 4.9 Kawat pada sawah (a) dan rangkaian pengendali sensor (b)

Pengujian ini sensor konversional memakai sebuah kawat yang diletakan pada prototipe sawah yang akan dihubungkan kepada alat. Adapun hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.9

.

Tabel 4.9 Hasil pengujian sensor (Kawat)

Pada tabel 4.9 kita bisa menganalisa sensor tersebut dengan menyentuh kawat. Apabila kawat disentuh maka buzzer berbunyi dan apabila kawat tidak tersentuh maka buzzer tidak berbunyi.

4.4.5 Pengujian intesitas bunyi

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui tingkat kebisingan buzzer dengan satuan dB dengan tegangan berubah-ubah dengan mengunakan power supply variabel. Untuk mengetahui tingkat kebisingan suara dari buzzer, kita mengunakan suatu aplikasi di android yang namanya Sound Meter. Aplikasi ini bisa membaca tingkat kebisingan, sehingga kita bisa mengetahui

tingkat kebisingan buzzer tersebut. Bentuk pengukuran bisa dilihat pada gambar 4.10.

Gambar 4.10 Pengujian kebisingan suara dari buzzer

Pengujian ini sumber ke buzzer diturunkan beberapa tahap tegangan dengan mengunakan power supply variabel untuk mengetahui tingkat kebisingan kedua buah buzzer tersebut. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.10.

Tabel 4.10 Hasil pengujian intesitas bunyi

Dari hasil pengujian intesitas bunyi pada tabel 4.10 terlihat nilai kekuatan bunyi buzzer sebesar 81dB, ini di akibatkan oleh tegangan yang masuk sebesar 4V. Pada saat tegangan 10V dan 12V buzzer mengeluarkan bunyi 92 dB, ini di akibatkan bazzer telah mengeluarkan bunyi maksimal

9

4.4.6 Pengujian tegangan dan arus pada saat

pengisiaan baterai

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui seberapa lama solar cell 20 Wp mengisi baterai.

Gambar 4.11 Pengujian tegangan dan arus pada saat pengisiaan baterai

Pada pengujian ini dilakukan dalam siklus satu hari pada jam 08.00 WIB sampai baterai penuh. Dengan mengamati tegangan dan arus pada saat pengisian baterai yang dihasilkan solar cell saat 10 menit sekali mengunakan multimeter.

Tabel 4.11 Hasil tegangan dan arus pada saat pengisiaan baterai

Sebelum pengisian baterai, tegangan baterai pada pukul delapan sebesar 5,45 volt. Dan baterai terisi penuh pada pukul 09:10 dengan kapasitas baterai sebesar 12,03 Volt

.

5. KESIMPULAN

Dari hasil perancanaan pemafaatan solar cell sebagai sumber energi untuk alat perlindungan hama pertanian maka dapat diambil beberapa kesimpulan dan pembahasan di antaranya adalah sebagai berikut :

1. Matahari adalah sumber daya yang berlimpah, maka kita bisa memafaatkan

solar cell 20 Wp dengan tegangan 12 Volt

DC sebagai sumber daya listrik untuk alat ini.

2. Dalam perencanaan ini kita memakai mikrokontroler Atmega8 sebagai pengontol alat ini

3. Maksimalnya daya yang mampu dihasilkan oleh modul solar cell sangat bergantung dari besarnya intesitas cahaya matahari yang diterima oleh permukaan modul solar cell.

4. .Alat ini memakai accu 12 volt DC dengan kapasitas 3,5 Ah sebagai penyimpan penyimpan sumber energi dari solar cell. 5. Dengan mengunakan 2 unit buzzer 12 Volt

DC mendapatkan kekuatan 92 dB

6. Daftar Pustaka

1. M. Helmi F. A. P , “Pemanfaatan Energi Matahari Menggunakan Solar Cell Sebagai Energi Alternatif Untuk Menggerakkan Konveyor” Teknik Elektro Industri, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. 2007.

2. Widodo Wahyu, “Perancangan Sistem Hibrid Pembangkit Listrik Tenaga Surya Dengan Jala-Jala Listrik Pln Untuk Rumah Perkotaan” Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Universitas Trisakti. 2008.

3. Nasution Evikarimah, “Optimalisasi Alat Pengering Ikan Dengan Cahaya Matahari Dan Elemen Pemanas Mengunakan

10

Mikrokontroler” Teknik Elektro Universitas Bung Hatta 2011. 4. Ades Lora Pratama, “Perancangan

Penjejak Cahaya Matahari Berbasis Mikrokontroler “ Universitas Bung Hatta 2013.

5. Needle, Mchael., 1989, Teknologi Instalsi Listrik, Edisi Ketiga, Penerbit Erlanga, Jakarta.

6. Jokartono, Sumis, 1987, Elektonika Praktis, Penerbit Pt. Elex Media Komputindo, Jakarta.

7. Widyatmo, Arianto, Belajar

Microprosesor-Microkontroler Melalui Komputer Pc, Elekmedia Komputindo, Jakarta 1999. 8. Https://Www.Google.Co.Id/Search?Q=Pan el+Surya+50 9. Https://Www.Google.Co.Id/Search?Q=Mi krocontroler+Atmega8 10. Https://Www.Google.Co.Id/Search?Q=Ic+ Regulator+Lm+7805