Journal of Control and Network Systems

(1)

Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 46

SUN TRACKING PADA PANEL SURYA UNTUK OPTIMALISASI

PENGISIAN CATU DAYA

Rachmawati Oktaria Mardiyanto1)_{Helmy Widyantara} 2)_{Ira Puspasari}3)

Program Studi/Jurusan Sistem Komputer STMIK STIKOM Surabaya Jl. Raya Kedung Baruk 98 Surabaya, 60298

Email: 1) [email protected], 2) [email protected], 3) [email protected]

Abstract: Development of solar power from photovoltaic devices based on the solar cell

as one of the alternative power sources that are environmentally friendly and abundant availability. However issued the voltage of the solar cell is still fluctuating (always changing) in accordance with changes in the intensity of light falling on the surface of the solar cell.

In this study the sun rays enter the solar panels and headed to the LDR sensor. The output voltage will dirgunakan as input charging power supply a DC voltage battery. LDR sensors get input from sun exposure and the value of the sensor readings will be read by the ADC and processed by the microcontroller by mapping changes in the position of the solar panel towards the sun. From the results of the mapping, the solar panels will be driven by a DC motor to get to a position that can produce the maximum sunlight.

In determining the angle of the sun tracking the sun can use the minimum system, LDR sensor circuit, and the motor driver module that is connected to the solar panel so that the solar panels can follow the direction of the sun and produce more value maximum power output, because the output power generated by the panels when using sun tracking solar increased by 1.73298 watts, equivalent to 36 833 % .

Keywords: Sun Tracking, Solar Cell, LDR Sensor, and Photovoltaic

Pengembangan listrik tenaga surya yang berbasis pada photovoltaic dari piranti solar cell sebagai salah satu sumber tenaga listrik alternatif yang ramah lingkungan dan ketersediaannya yang melimpah. Namun tegangan yang dikeluarkan dari solar cell masih bersifat fluktuatif (selalu berubah) sesuai dengan perubahan intensitas cahaya yang jatuh pada permukaan sel surya. Sehingga energi listrik yang dihasilkan dari solar cell akan maksimal apabila bidang solar cell selalu tegak lurus terhadap arah datangnya sinar matahari.

Selain itu terdapat pengaruh rotasi dan revolusi bumi juga menentukan maksimal atau tidaknya intensitas cahaya yang diterima oleh panel surya. Salah satu akibat yang ditimbulkan dari rotasi bumi adalah terjadinya siang dan malam. Dan selama revolusi bumi miring dengan arah yang sama terhadap bidang ekliptika, terbentuk sudut sebesar 23,5o. Kesulitan yang timbul untuk memaksimalkan penyerapan

intensitas cahaya matahari adalah dalam hal pembentukan sudut antara bidang solar cell dengan datangnya sinar matahari (Laksono, 2012). Optimalisasi solar panel pernah dibuat oleh Yan Budi S. dan Puput Mahardika T. Mereka membuat sebuah solar panel yang dapat mengikuti pergerakan matahari dari terbit matahari hingga terbenamnya matahari. Yan Budi S. dan Puput Mahardika T. menggunakan modul optocoupler yang digunakan untuk mengatur motor DC dan limit switch sebagai pembatas gerakan dari motor DC.

Dalam penelitian ini akan dibuat suatu sistem tracking matahari menunrut posisi tahunan matahari sehingga diharapkan tegangan keluaran dari panel surya dapat menjadi lebih maksimal. Agar dapat meningkatkan efesiensi dari sun tracking digunakan dua pengaturan sumbu gerakan yang dapat diaplikasikan pada sun tracking yaitu untuk tracking harian yaitu bergerak berdasarkan

JCONES Vol. 4, No. 1 (2015) 46-55

Journal of Control and Network Systems

(2)

Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari arah terbit dan tenggelamnya matahari, dan arah

tracker berdasarkan pergeseran astronomis bulanan matahari, sehingga memungkinkan sun

tracking dapat mengikuti arah matahari lebih tepat

sepanjang tahun. Pada saat bergerak berdasarkan arah terbit dan tenggelamnya matahari serta berdasarkan pergeseran astronomi bulanan digunakan sensor LDR untuk mengetahui letak matahari. Motor DC digunakan untuk menggerakkan panel surya supaya tetap menghadap sinar matahari yang paling terang.

METODE PENELITIAN

Secara keseluruhan sistem kerja dari sun

tracking ini dapat dilihat seperti pada blok

diagram dibawah ini.

Gambar 1. Blok Diagram Sistem Secara

Keseluruhan

Dapat dilihat keseluruhan dari sistem ini akan berjalan, dimana pancaran sinar matahari masuk menuju ke panel surya dan sensor LDR. Hasil keluaran tegangan akan dipergunakan sebagai input pengisian catu daya baterai berupa tegangan DC yang telah disimpan dalam baterai. Tegangan tersebut akan digunakkan untuk memicu beban berupa lampu 3 watt. Sensor LDR mendapatkan input dari pancaran sinar matahari dan hasil pembacaan nilai sensor akan dibaca oleh ADC guna untuk memetakan perubahan posisi panel surya yang harus tetap berorientasi terhadap matahari. Mikrokontroler mengolah data input yang diperoleh dari sensor lalu akan dikirim menuju driver motor DC menggunakan pulse

wave modulation (PWM) untuk menentukan posisi

pada panel surya mulai dari terbit hingga tenggelamnya matahari dengan umpan balik berupa perubahan putaran yang dihasilkan oleh

potensiometer berupa nilai derajat dan nilai ADC,

mikrokontroler juga akan mengirimkan data input menuju power window untuk menentukan posisi pada panel surya supaya berorientasi menuju arah Utara atau Selatan.

Perancangan Perangkat Keras

Komponen atau bahan yang peneliti gunakan untuk merancang penggerak panel surya ini terdiri dari aluminium, motor DC 12 volt, sliding putar, potensiometer, minimum sistem, LCD 16x2, sensor LDR, dan driver motor. Ukuran yang akan dibuat dalam mendesain kerangka penggerak panel surya ini sebesar 75x23 cm dengan tinggi maksimal 75cm, sensor terletak pada sebelah kanan bagian atas dari panel surya.

Gambar 2. Desain Sun Tracking Panel Surya

Perancangan Rangkaian Minimum Sistem

Mikrokontroler berfungsi sebagai otak dalam mengolah semua instruksi baik input maupun

output seperti halnya pemroses data input dari magnetic encoder yang kemudian menghasilkan output yang berupa putaran dan arah dari motor

DC. Minimum sistem yang dirancang oleh peneliti kali ini menggunakan minimum sistem mikrokontroler ATMega32. Mikrokontroler ATMega32 digunakan karena pada perancangan penelitian ini tidak memerlukan banyak pin I/O.

Tabel 1. Pin I/O Minimum Sistem

PIN input/Output Fungsi

VCC Power 4.5 – 5.5 VDC

GND Ground

PINA.0 – PINA.3 Input dari sensor untuk

mengetahui nilai intensitas cahaya matahari.

PINB.0 – PINB.7 Output untuk LCD

PD4 (OCR1A) Sebagai input masukkan

Gambar 3. Skematik rangkaian dari

minimum sistem ATMega32

Motor_4 C2 30 pF 5 V C5 100uF/25v C4 2200uF/25v MISO Dir_Motor1 SCK J8 CON10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Reset C6 100uF/25v C20 NP C1 Dir_Motor2 C1 100uF/25V 5 V C2 R6 10k J4 CON9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Reset C3 Motor_3 R1 10k SW1 reset C22 NP C4 5 V Motor_4 12 V R16 220 MOSI 5 V SCK J1 Power 1 2 IC5 ATMega32-DIP40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 10 1131 33 34 35 36 37 38 39 40 22 23 24 25 26 27 28 29 30 32 PB0/(XCK/T0) PB1/(T1) PB2/(INT2/AIN0) PB3/(OC0/AIN1) PB4/(SS) PB5/(MOSI) PB6/(MISO) PB7/(SCK) RESET XTAL2 XTAL1 PD0/(RXD) PD1/(TXD) PD2/(INT0) PD3/(INT1) PD4/(OC1B) PD5/(OC1A) PD6/(ICP) PD7/(OC2) VC C GN D GN D PA7/(ADC7) PA6/(ADC6) PA5/(ADC5) PA4/(ADC4) PA2/(ADC2) PA3/(ADC3) PA1/(ADC1) PA0/(ADC0) PC0/(SCL) PC1/(SDA) PC2/(TCK) PC3/(TMS) PC4/(TDO)PC5/(TDI) PC6/(TOSC1) PC7/(TOSC2) AVCC AREF Motor_Base_2 MISO Capasitor_++ J2 T0 123 Motor_Base_2 5 V U1 LM7806 1 2 3 VI GN DVO SCK Dir_Motor1 5 V Reset J11 Downloader 1 2 3 4 5 6 J6 Downloader 1 2 3 4 5 6 J7 Capasitor 1 2 Reset Dir_Motor4 C3 30 pF Motor_3 J3 CON16B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Motor_Base_1 Motor_Base_1 J5 T1 123 J10 CON6A 1 2 3 4 5 6 C21 NP Dir_Motor2 MISO 5 V R7 100 5 V Y 2 8 Mhz D1 LED Dir_Motor3 MOSI 12V J9 PORT B 1 2 3 4 5 6 Dir_Motor4 Dir_Motor3 Q1 TIP31 C11 100uF/16v 5 V MOSI

(3)

Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari PWM (pulse width

Modulation) dari driver

motor DC.

PIND.5 Input direction untuk driver motor.

Perancangan Rangkaian Sensor LDR

Sistem pemasangan sensor digunakan bahan

acrylic dan kaca cermin setinggi 6 cm yang telah

ditutup dengan kertas tebal serta menutup bagian sensor ± 1 cm dari ujung atas sensor. Rancangan ini dibuat agar dapat menghasilkan cahaya matahari yang terfokus hanya pada sensor LDR saja dan jika posisi matahari berada pada arah yang berlawanan dengan posisi sensor LDR. Ketika ada cahaya matahari yang mengenai sensor, maka hambatan sensor LDR akan berkurang, sehingga sensor harus mencari intensitas cahaya matahari yang paling besar (Kamus,2007).

Modul Driver Motor

Embedded Module Series (EMS) 30 A

H-Bridge merupakan H-H-Bridge berbasis VNH3SP30 yang didesain untuk menghasilkan 2 arah dengan arus kontinyu sampai dengan 30 A pada tegangan 5,5 Volt sampai 36 Volt (IC VNH2SP30 hanya sampai 16 V). Modul ini dilengkapi dengan rangkaian sensor arus beban yang dapat digunakan sebagai umpan balik ke pengendali. Modul ini mampu men-drive beban-beban induktif seperti misalnya relay, solenoida, motor DC, motor stepper, dan berbagai macam beban lainnya (Electronics, 2007).

Modul Solar Charge

Solar charge controller yang baik mempunyai

kemampuan mendeteksi kapasitas baterai. Bila baterai sudah penuh terisi maka secara otomatis pengisian arus dari panel surya berhenti. Cara deteksi adalah melalui monitor level tegangan baterai. Solar charge controller akan mengisi baterai sampai level tegangan tertentu, kemudian apabila level tegangan drop, maka baterai akan diisi kembali.

Perancangan Perangkat Lunak

Selain hardware yang diperlukan pada perancangan dan pembuatan pada penelitian ini juga diperlukan software/program pada mikrokontroler agar dapat bekerja sesuai dengan fungsinya.

Perancangan Program Pada Mikrokontroler

Dari diagram alir pada gambar 3.9 langkah pertama yang akan dilakukan adalah inisialisasi untuk nilai awal dari motor DC dan power window yang digunakan untuk penggerak panel surya, serta sensor LDR yang akan digunakan sebagai pengendali arah gerak panel surya.

Pada tahap selanjutnya adalah pembacaan nilai sensor yang kemudian dilakukan perbandingan diantara keempat sensor LDR guna untuk menentukan arah Utara dan Selatan dan pembacaan sensor potensiometer untuk menentukan sudut yang telah ditentukan dalam program dengan berdasarkan pergerakan semu tahunan matahari.

Besar sudut panel surya yang digunakan untuk mengoptimalkan pengisian catu daya ditentukan dari besar nilai tegangan output yang dihasilkan oleh panel surya. Tabel 2 merupakan hasil rata-rata pengujian tegangan pada panel surya selama 3 hari.

Pengujian 1 LU Pukul Sudut

135o 157o 180o 202o 225o

7:00 19.25 19.15 18.58 17.58 16.58

Gambar 4. Skematik Rangkaian

Sensor LDR

Gambar 5. Skematik Embedded Module Series (EMS) 30 A H-Bridge

Gambar 6. Diagram Koneksi Solar Charge Controller

Tabel 2. Hasil Rata-rata Pengujian

Tegangan Panel Surya Pada Sudut 225o,

(4)

Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari 7:30 19.42 19.32 18.71 17.7 16.53 8:00 19.39 19.38 19.05 18 17.2 8:30 19.31 19.43 19.33 18.49 17.35 9:00 19.46 19.58 19.4 18.64 17.72 9:30 19.59 19.53 19.64 18.77 17.92 10:00 19.68 19.58 19.71 18.99 18.03 10:30 19.52 19.48 19.69 19.07 18.25 11:00 19.46 19.5 19.69 19.13 18.33 11:30 19.39 19.44 19.22 19.39 18.79 12:00 19.37 19.54 19.74 19.47 18.96 12:30 19.32 19.58 19.81 19.61 19.48 13:00 19.31 19.7 19.85 19.76 19.61 13:30 19.2 19.55 19.83 19.94 19.79 14:00 18.99 19.52 19.83 19.93 19.88 14:30 18.69 19.45 19.78 19.91 19.89 15:00 17.95 18.84 19.42 19.79 19.86 15:30 17.94 18.83 19.5 19.82 19.9 16:00 17.78 18.22 19.31 19.76 19.82 Pengujian 1 LS Pukul Sudut 135o 157o 180o 202o 225o 7:00 17.02 16.97 16.62 16.16 16.09 7:30 17.02 17.01 16.69 16.2 16.42 8:00 16.98 17 16.22 16.28 16.19 8:30 17 17.03 17.07 16.29 16.23 9:00 17.1 17.19 17.6 16.96 16.73 9:30 17.41 17.86 17.75 17.16 16.66 10:00 17.4 17.93 17.68 17.49 17.14 10:30 17.7 17.97 17.62 17.43 17.12 11:00 17.71 17.87 17.78 17.39 17.42 11:30 17.82 17.93 17.78 17.22 17.72 12:00 17.82 17.94 17.9 17.59 17.73 12:30 17.57 17.77 17.86 17.43 17.65 13:00 17.59 17.58 17.83 17.4 17.36 13:30 17.57 17.31 17.47 17.51 17.31 14:00 17.52 16.99 17.46 17.51 16.96 14:30 17.16 16.86 17.13 17.07 16.69 15:00 16.85 16.78 17.12 16.97 16.59 15:30 16.62 16.44 16.74 16.68 16.4 16:00 16.49 16.23 16.54 16.58 16.33

Dari hasil pengujian yang ditunjukkan pada tabel 2 diketahui bahwa pada:

Pukul 07.00-08.30 nilai keluaran tegangan panel surya terbesar terdapat pada posisi 135o Menghadap Utara. Pukul 09.00-09.30 nilai keluaran tegangan panel surya terdapat pada posisi 157o Menghadap Utara. Pukul 10.00-13.00 nilai keluaran tegangan panel surya terdapat pada posisi 180o Menghadap Utara. Pukul 13.30-14.30 nilai keluaran tegangan panel surya terdapat pada posisi 202o Menghadap Utara. Pukul 15.00-16.00 nilai

keluaran tegangan panel surya terdapat pada posisi 225o Menghadap Utara.

Hasil pengujian nilai keluaran tegangan panel surya ini akan digunakan sebagai patokan besar sudut pergerakan panel surya. Panel surya akan bergerak menggunakan nilai perbandingan yang dihasilkan oleh sensor LDR sesuai dengan sudut yang telah terbentuk berdasarkan nilai keluaran tegangan dari panel surya.

Untuk menghasilkan nilai ADC yang lebih optimal peletakan sensor sebaiknya sensor 1 dan sensor 3 berada pada posisi Utara sedangkan sensor 2 dan sensor 4 berada pada posisi Selatan. Hal ini dikarenakan bentuk mekanik yang berbentuk persegi panjang, maka jika sensor 1 dan sensor 2 berada di Utara sedangkan sensor 3 dan sensor 4 berada di Selatan maka panel surya tidak akan bisa membentuk sudut 225o dan 135o.

Dari gambar 8 langkah pertama yang harus dilakukan oleh program adalah inisialisais untuk nilai ADC sensor 1 (S1), sensor 2 (S2), sensor 3 (S3), sensor 4 (S4) yang digunakan untuk perbandingan dan nilai kalkulasi yang digunakan untuk menampung nilai hasil perbandingan sensor supaya diketahui sensor mana yang bernilai yang lebih besar.

Setelah inisialisasi program telah selesai maka mikrokontroler akan mendeteksi adanya program yang selalu benar, sehingga program akan terus berjalan berulang kali dengan langkah program awal pembacaan nilai ADC sensor dan membandingkan nilai tersebut.

Tabel 3. Hasil Rata-rata Pengujian

Tegangan Panel Surya Pada Sudut 225o,

202o, 180o, 157o, dan 135o, dan LS

Gambar 7. (a) Posisi Peletakkan Sensor

(b) Arah Mata Angin

(5)

Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari 𝑆1+ 𝑆3 > (𝑆2+ 𝑆4) ... (3.1)

𝑆2+ 𝑆4 > (𝑆1+ 𝑆3) ... (3.2)

Dengan menggunakan persamaan perbandingan di atas jika nilai sensor 1 dan sensor 3 lebih besar dari nilai sensor 2 dan sensor 4 program akan mendeteksi kembali dengan menggunakan nilai penjumlahan, pengurangan dan perbandingan dengan range yang telah ditentukan untuk mengetahui posisi dari panel surya terhadap matahari akan mengarah mana. Seperti yang ditunjukkan oleh gambar 9. Pada persamaan 3.1 akan diketahui posisi matahari akan berada di Barat (matahari terbit) dan pada persamaan 3.2 akan diketahui matahari akan berada di Timur (matahari tenggelam).

𝑆1+ 𝑆3 − 𝑆2+ 𝑆4 > 15 ... (3.3)

𝑆1+ 𝑆3 − 𝑆2+ 𝑆4 > 23 ... (3.4)

Jika persamaan 3.1 terpenuhi program akan melanjutkan untuk mendeteksi jika nilai persamaan 3.3 terpenuhi maka program akan mendeteksi kembali yang ditunjukan dengan persamaan 3.4. Perbandingan antara nilai penjumlahan sensor 1 dan sensor 3 yang dikurangi dengan nilai penjumlahan sensor 2 dan sensor 4 apakah lebih besar dari 15 pada nilai ADC. Jika nilai terpenuhi maka motor dari panel surya akan berputar sebesar 135o dan jika tidak terpenuhi maka motor dari panel surya akan berputar sebesar 157o.

Untuk menentukan Arah Utara atau Selatan baik motor saat berputar sebesar 135o ataupun sebesar 157o sensor akan selalu mendeteksi keberadaan matahari Pada posisi Utara atau Pada posisi Selatan. Posisi Utara atau Posisi Selatan dengan menggunakan variabel kalkulasi, dimana variabel kalkulasi ini merupakan variabel yang digunakan untuk menampung hasil pengurangan antara sensor 1 dan sensor 3. Pada saat nilai kalkulasi lebih besar dari nilai ADC 3 maka panel surya akan berputar menuju Posisi Utara sebesar 23,5o dan pada saat nilai kalkulasi kurang dari -3 nilai ADC maka panel surya akan berputar menuju Posisi Selatan sebesar 23,5o dan jika tidak kurang

dari -3 nilai ADC maka panel surya akan berada di tengah.

Jika persamaan 3.3 tidak terpenuhi maka program akan mengambil data yang baru setelah 30 menit. Dan saat persamaan 3.1 tidak terpenuhi program mendeteksi persamaan 3.2 jika terpenuhi program mendeteksi dengan persamaan 3.5, bila persamaan 3.5 terpenuhi maka program akan mendeteksi kembali dengan persamaan 3.6. Gambar 3.10 menunjukkan pergerakan panel surya pada saat siang tengah hari dan pada saat matahari tenggelam. Dengan menggunakan persamaan: 𝑆2+ 𝑆4 − 𝑆1+ 𝑆3 > 15 ... (3.5)

𝑆2+ 𝑆4 − 𝑆1+ 𝑆3 > 23 ... (3.6)

Persamaan 3.5, bila kondisi tidak terpenuhi maka mikrokontroler akan memberi instruksi pada motor untuk berputar sebesar 180o dimana hal ini menyebabkan posisi panel surya berada di tengah. Dan bila kondisi pada persamaan 3.6 terpenuhi maka program akan melanjutkan untuk mendeteksi kembali nilai perbandingan antara nilai penjumlahan dari sensor 2 dan sensor 4 yang dikurangi dengan nilai penjumlahan dari sensor 1 dan sensor 3 apakah lebih besar dari 23 pada nilai ADC. Jika nilai tersebut terpenuhi maka motor dari panel surya akan berputar sebesar 225o dan jika tidak terpenuhi maka motor dari panel surya akan berputar sebesar 202o.

Untuk menentukan Posisi Utara atau Posisi Selatan baik motor saat berputar sebesar 180o, 202o, ataupun sebesar 225o sensor akan selalu mendeteksi keberadaan matahari Posisi Utara atau Posisi Selatan.

Pengujian Hasil Keluaran Panel Surya Tanpa

Sun Tracking

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh hasil keluaran tegangan dan arus pada panel surya dengan penggunaan sistem sun

tracking dan tanpa menggunakan sistem sun tracking. Pengujian ini dilakukan dalam Pukul tiga

hari dengan pengambilan data dilakukan setiap setengah jam dari Pukul 07.00 sampai 16.00 WIB.

Gambar 9. Diagram Alir Sun Tracking

saat matahari pukul 07.00-09.00

Gambar 10. Diagram Alir Sun Tracking saat

(6)

Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari Pengujian dilakukan di Jln. Semampir Selatan

3A/7 dan tanpa menggunakan sun tracking.

Pkl

Pengujian 1 Pengujian 2 Pengujian 3 Volt (V) Arus (A) Volt (V) Arus (A) Volt (V) Arus (A) 7:00 18.35 0.11 7.32 0.08 7.17 0.9 7:30 20.85 0.14 8.58 0.12 8.35 0.12 8:00 17.11 0.12 10.78 0.16 18.91 0.15 8:30 20.72 0.15 19.89 0.16 19.52 0.16 9:00 19.55 0.16 19.44 0.18 19.26 0.17 9:30 19.47 0.19 19.23 0.19 19.36 0.21 10:00 19.32 0.19 19.17 0.21 19.41 0.23 10:30 19.41 0.21 19.24 0.24 19.35 0.24 11:00 19.46 0.24 12.13 0.25 19.22 0.26 11:30 17.78 0.29 19.37 0.28 20.54 0.27 12:00 20.71 0.29 20.54 0.32 18.84 0.27 12:30 19.22 0.32 19.45 0.37 18.89 0.26 13:00 18.02 0.33 19.21 0.38 19.01 0.29 13:30 18.38 0.37 19.26 0.36 18.87 0.32 14:00 17.28 0.43 19.18 0.38 18.48 0.34 14:30 17.96 0.38 18.83 0.37 18.27 0.38 15:00 17.58 0.39 19.15 0.27 18.39 0.29 15:30 16.68 0.25 19.17 0.28 18.42 0.28 16:00 16.09 0.25 18.36 0.26 18.34 0.29 Rata-rata 18.652 0.25 17.279 0.25 17.821 0.28

Menurut tabel 4. rata-rata tegangan keluaran panel surya tanpa sun tracking dari tiga hari pengujian adalah sebesar 17.91737 volt. Dan tegangan rata-rata untuk per hari terdapat pada hari pertama dengan hasil keluaran tegangan sebesar 18.65211 volt. Hasil pengujian ini sangat dipengaruhi oleh faktor cuaca saat dilakukannya pengukuran. Pada pengujian pertama data yang diperoleh pada jam 13.00-15.00 tidaklah maksimal, hal ini dikarenkan pada saat pengujian dilakukan cuaca dalam keadaan sedikit berawan.

Pukul Pengujian Daya Hari Ke-1 (Watt) Pengujian Daya Hari Ke-2 (Watt) Pengujian Daya Hari Ke-3 (Watt) Rata-rata Per Jam (Watt) 7:00 2,0185 0,5856 6,453 3,019 7:30 2,919 1,0296 1,002 1,6502 8:00 2,0532 1,7248 2,8365 2,2048 8:30 3,108 3,1824 3,1232 3,1379 9:00 3,128 3,4992 3,2742 3,3005 9:30 3,6993 3,6537 4,0656 3,8062 10:00 3,6708 4,0257 4,4643 4,0536 10:30 4,0761 4,6176 4,644 4,4459 11:00 4,6704 3,0325 4,9972 4,2334 11:30 5,1562 5,4236 5,5458 5,3752 12:00 6,0059 6,5728 5,0868 5,8885 12:30 6,2944 7,1965 4,9114 6,1341 13:00 5,9466 7,2998 5,5129 6,2531 13:30 6,8006 6,9336 6,0384 6,5909 14:00 7,4304 7,2884 6,2832 7,0007 14:30 6,8248 6,9671 6,9426 6,9115 15:00 6,8562 5,1705 5,3331 5,7866 15:30 4,17 5,3676 5,1576 4,8984 16:00 4,0225 4,7736 5,3186 4,7049 Total 88,8509 88,3446 90,9904 89,3953 Rata-rata 4,6764 4,64972 4,7889 4,70502 Daya rata-rata keluaran panel surya pada setiap jamnya tanpa menggunakan sun tracking adalah sebesar 4.70502W. Hasil pengujian ini dipengaruhi oleh faktor cuaca dan pengaruh dari lingkungan yang ada disekitar panel surya pada saat dilakukan pengujian.

Pengujian Sensor LDR

Pengujian dilakukan untuk mengetahui sensor dapat menerima cahaya sinar matahari dengan baik, dapat terhubung dengan minimum system, dapat ditampilkan pada layar LCD dengan baik sehingga dapat digunakan sebagai perbandingan untuk menentukan sudut 225o, 202o, 180o, 157o, 135o, Menghadap Utara, dan Selatan. Pengujian ini dilakukan dalam Pukul tiga hari dengan pengambilan data dilakukan setiap setengah jam dari Pukul 07.00 sampai 16.00 WIB.

Tabel 6. Pengujian Hari Ke-1 Nilai ADC

Pukul Pengujian Sensor Hari Ke-1 S1 S2 S3 S4 7:00 219 207 211 197 7:30 226 214 222 210 8:00 225 215 221 204 8:30 235 225 230 222 9:00 239 230 232 226 9:30 245 239 240 235 10:00 246 248 242 243 10:30 245 245 240 243 11:00 242 245 244 243 11:30 246 247 243 245 12:00 244 247 245 246 12:30 243 248 241 245 13:00 240 248 239 241 13:30 238 245 233 242 14:00 232 246 228 241 14:30 229 245 222 243 15:00 222 243 216 239 15:30 220 242 215 238 16:00 208 235 204 231

Pukul Pengujian Sensor Hari Ke-2 S1 S2 S3 S4

7:00 215 203 210 199

Tabel 4. Pengujian Panel Surya Tanpa Sun

Tracking

Tabel 5. Pengujian Daya Panel Surya

(7)

Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari

Tabel 9. Hasil Perbandingan untuk Matahari

Terbit dan Tenggelam

7:30 223 214 225 209 8:00 226 216 223 206 8:30 233 230 234 210 9:00 239 231 235 227 9:30 242 242 241 239 10:00 247 248 244 246 10:30 246 247 243 244 11:00 243 245 245 245 11:30 242 248 246 244 12:00 244 247 245 246 12:30 243 249 244 245 13:00 248 249 237 241 13:30 236 244 234 241 14:00 234 243 230 242 14:30 229 245 222 243 15:00 221 244 218 239 15:30 217 240 215 238 16:00 209 237 205 233

Pukul Pengujian Sensor Hari Ke-3 S1 S2 S3 S4 7:00 217 205 212 200 7:30 225 216 227 211 8:00 228 218 225 207 8:30 235 232 236 214 9:00 241 233 237 229 9:30 245 244 242 241 10:00 249 248 246 244 10:30 246 247 243 244 11:00 245 247 242 244 11:30 242 246 240 244 12:00 245 248 246 247 12:30 244 248 240 246 13:00 243 246 239 242 13:30 237 245 235 243 14:00 234 243 231 242 14:30 228 243 220 241 15:00 222 242 218 239 15:30 219 240 217 236 16:00 215 238 210 233

Dari tabel 6, tabel 7, dan tabel 8 serta dengan menggunakan perbandingan persamaan 3.1 dan 3.2 akan diketahui posisi matahari saat terbit dan saat tenggelam. Hasil perbandingan persamaan 3.1 dengan persamaan 3.2 ditunjukkan oleh tabel 9.

𝑆1+ 𝑆3 > (𝑆2+ 𝑆4) ... (3.1) 𝑆2+ 𝑆4 > (𝑆1+ 𝑆3) ... (3.2) Pukul Pengujian Hari Ke-1 Pengujian Hari Ke- 2 Pengujian Hari Ke-3 (S1+S3) (S2+S4) (S1+S3) (S2+S4) (S1+S3) (S2+S4) 7:00 430 404 425 402 429 405 7:30 448 424 448 423 452 427 8:00 446 419 449 422 453 425 8:30 465 447 422 440 471 446 9:00 476 456 474 458 478 462 9:30 485 474 483 481 487 485 10:00 488 491 491 494 495 492 10:30 485 488 489 491 489 491 11:00 486 488 488 4180 487 491 11:30 489 492 488 492 488 4180 12:00 489 493 489 493 491 495 12:30 484 493 487 494 488 494 13:00 479 489 485 4180 482 488 13:30 471 487 470 485 472 488 14:00 460 487 464 485 465 485 14:30 451 488 451 488 448 484 15:00 438 482 439 483 440 481 15:30 435 480 432 478 436 476 16:00 412 466 414 470 425 471

Dari hasil pengujian yang ditunjukan tabel 9 diketahui bila hasil penjumlahan nilai ADC sensor antara sensor 1 (S1) dan sensor 3 (S3) lebih besar dari hasil penjumlahan nilai ADC sensor 2 (S2) dan sensor 4 (S4) maka panel surya akan berada pada posisi menghadap matahari saat terbit. Sedangkan bila hasil penjumlahan antara sensor 2 (S2) dan sensor 3 (S3) maka panel surya akan berada pada posisi menghadap matahari saat matahari tenggelam.

Untuk mengetahui pergerakan sudut panel surya berdasarkan nilai sensor LDR digunakan persamaan:

𝑆1+ 𝑆3 − 𝑆2+ 𝑆4 > 15 ... (3.3)

𝑆1+ 𝑆3 − 𝑆2+ 𝑆4 > 23 ... (3.4)

𝑆2+ 𝑆4 − 𝑆1+ 𝑆3 > 15 ... (3.5)

𝑆2+ 𝑆4 − 𝑆1+ 𝑆3 > 23 ... (3.6)

pada persamaan 3.3 dan persamaan 3.4 akan menentukan besar sudut pergerakan panel surya dengan besar sudut 135o dan 157o, bila hasil penjumlahan dari nilai ADC sensor antara sensor 1 (S1) dan sensor 3 (S3) dikurangi dengan hasil penjumlahan dari nilai ADC antara sensor 2 (S2) dan sensor 4 (S4) lebih besar dari 23 maka panel surya akan bergerak menuju sudut 135o bila tidak maka panel surya akan bergerak menuju sudut 157o.

Persamaan 3.5 akan menentukan panel surya bergerak menunju sudut 180o, 202o atau 225o, saat hasil penjumlahan dari nilai ADC sensor antara sensor 2 (S2) dan sensor 4 (S4) dikurangi dengan hasil penjumlahan nilai ADC antara sensor 1 (S1) dan sensor 3 (S3) lebih dari 15 terpenuhi maka akan dideteksi kembali menggunkan persamaan 3.6, bila persamaan 3.6 terpenuhi maka panel surya akan bergerak menuju sudut 225o bila tidak terpenuhi maka akan bergerak menuju sudut 202o dan saat hasil penjumlahan dari nilai ADC sensor antara sensor 2 (S2) dan sensor 4 (S4) dikurangi

(8)

Tabel 10. Hasil Perbandingan Untuk Sudut

225o, 202o, 180o, 157o157o, dan 135o

Tabel 11. Hasil Nilai Kalkulasi Untuk Posisi

Utara, 90o_{, dan Selatan}

dengan hasil penjumlahan nilai ADC antara sensor 1 (S1) dan sensor 3 (S3) lebih dari 15 tidak terpenuhi maka panel surya akan bergerak menuju sudut 180o. Hasil pengujian persamaan 3.3, 3.4, 3.5, dan 3.6 ditunjukkan pada tabel 10.

Pukul Rata-rata Kemiringan Panel Surya (Derajat) ((S1+S3)-(S2+S4)) ((S2+S4)-(S1+S3)) 7:00 24.333 -24.333 135 7:30 24.622 -24.622 135 8:00 27.333 -27.333 135 8:30 23.333 -23.333 157 9:00 17.333 -17.333 157 9:30 5 -5 180 10:00 -1 1 180 10:30 -2.333 2.333 180 11:00 -2.622 2.622 180 11:30 -5 5 180 12:00 -4 4 180 12:30 -7.333 7.333 180 13:00 -7 7 180 13:30 -15.622 15.622 202 14:00 -22.622 22.622 202 14:30 -36.622 36.622 202 15:00 -43 43 225 15:30 -43.622 43.622 225 16:00 -52 52 225

Pada tabel 10 merupakan hasil rata-rata untuk persamaan 3.3, 3.4, 3.5, dan 3.6 terlihat pada pukul 07.00-08.00 didapatkan posisi sudut sebesar 135o hal ini dikarenakan hasil yang ada pada tabel 9 telah terpenuhi untuk kondisi pada persamaan 3.4, pada pukul 08.30-09.00 panel surya akan bergerak menuju sudut 157o hal ini dikarenakan tidak terpenuhinya persamaan 3.4, begitu pula pada pukul 09.30 dan seterusnya akan bergerak sesuai dengan persamaan yang telah ditentukan. Untuk posisi 225o, 202o, 180o, 157o, 135o, Menghadap Utara, dan Menghadap Selatan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 11. Posisi Panel Surya 157o

(Matahari 08.30-09.00

)

Gambar 12. Posisi Panel Surya 180o

(Matahari 09.30-13.30)

Gambar 13. Posisi Panel Surya 180o (Matahari 09.30-13.30)

Gambar 16. (a) Posisi Panel Surya Menghadap Utara

(b) Menghadap Selatan

Sedangkan untuk menentukan posisi Utara dan Selatan digunakan variabel kalkulasi, dimana variabel kalkulasi ini berisi operasi pengurangan antara sensor 1 (S1) dan sensor 3 (S3) atau operasi pengurangan antara sensor 2 (S2) dan sensor 4 (S4). Nilai kalkulasi ini akan dideteksi oleh program baik saat matahari terbit ataupun pada saat matahari tenggelam. Panel surya akan bergerak menuju Utara bila kondisi pada perbandingan antara nilai kalkulasi lebih besar dari 3 dan kondisi ini terpenuhi, jika tidak terpenuhi maka nilai kalkulasi akan dibandingkan kembali dengan kondisi nilai kalkulasi kurang dari -3 maka posisi panel surya akan mengarah ke Selatan jika kondisi ini tidak terpenuhi maka panel surya akan berada pada posisi 90o. Hasil pengujian nilai kalkulasi untuk Utara dan Selatan ditunjukkan dengan tabel 11. Pukul Pengujian Hari Ke-1 Pengujian Hari Ke-2 Pengujian Hari Ke-3 7:00 8 10 8 9 5 5 7:30 4 4 6 2 -2 5

(9)

Tabel 12. Pengujian Panel Surya

Menggunakan Sun Tracking

Tabel 12. Hasil Perhitungan Daya yang dihasillkan

Panel Surya Menggunakan Sun Tracking

8:00 4 11 1 9 3 11 8:30 5 3 -2 2 -1 18 9:00 8 4 1 -1 4 4 9:30 5 4 6 -1 3 3 10:00 4 5 7 5 3 4 10:30 5 2 6 0 3 3 11:00 -2 2 -2 2 3 3 11:30 3 2 -3 2 2 2 12:00 -1 1 -1 1 -1 1 12:30 2 3 2 6 4 2 13:00 1 7 2 7 4 4 13:30 5 3 1 3 2 2 14:00 4 5 4 1 3 1 14:30 7 2 7 2 8 2 15:00 6 4 1 2 4 3 15:30 5 4 -3 4 2 4 16:00 4 4 2 4 5 5 Keterangan: Menghadap Utara : Menghadap Selatan : Tengah (180o) :

Dari tabel 11 terlihat untuk angka yang bercetak tebal menandakan pada saat matahari terbit, sebaliknya angka yang bercetak miring saat matahari terbenam, saat pengujian dilakukan (Juli-Agustus) panel surya hanya berada pada posisi Utara dan pada posisi 90o. Hal ini dikarenakan pergerakan pada panel surya didapatkan dari hasil masukan sensor yang berupa nilai ADC pengaruh datangnya sinar matahari yang ditangkap oleh sensor LDR, dan pengaruh lingkungan sehingga kesalahan pembacaan sering terjadi.

Pengujian Hasil Keluaran Panel Surya

Menggunakan Sun Tracking

Pengujian dilakukan untuk mengetahui pengaruh penggunaan sistem sun tracking yang telah dirancang terhadap hasil keluaran tegangan, arus, dan sudut yang terbentuk pada panel surya. Pengujian ini dilakukan dalam Pukul tiga hari dengan pengambilan data dilakukan setiap setengah jam dari Pukul 07.00 sampai 16.00 WIB.

Pkl

Pengujian 1 Pengujian 2 Pengujian 3 Volt (V) Arus (I) Volt (V) Arus (I) Volt (V) Arus (I) 7:00 19,56 0,28 19,59 0,25 19,61 0,26 7:30 19,64 0,29 19,58 0,28 19,64 0,27 8:00 19,63 0,24 19,22 0,29 19,65 0,26 8:30 19,64 0,26 19,22 0,26 19,66 0,28 9:00 19,65 0,27 19,64 0,28 19,68 0,29 9:30 19,63 0,31 19,77 0,32 19,22 0,3 10:00 19,64 0,34 19,78 0,3 19,68 0,35 10:30 19,68 0,32 19,79 0,35 19,68 0,34 11:00 19,79 0,33 19,75 0,36 19,68 0,37 11:30 19,76 0,3 19,74 0,39 19,73 0,39 12:00 19,78 0,31 19,77 0,37 19,78 0,4 12:30 19,84 0,33 19,82 0,32 19,85 0,37 13:00 19,86 0,32 19,96 0,33 19,98 0,38 13:30 19,81 0,35 19,95 0,36 19,93 0,33 14:00 19,84 0,38 19,99 0,38 19,88 0,32 14:30 19,76 0,32 19,87 0,32 19,87 0,37 15:00 19,93 0,39 19,89 0,36 19,88 0,34 15:30 19,86 0,33 19,85 0,37 19,88 0,32 16:00 19,73 0,35 19,87 0,36 19,84 0,35 ∑ 375,03 6,02 375,95 6,25 375,57 6,29 19,738 0,317 19,786 0,3289 19,766 0,331

Secara keseluruhan tegangan yang dihasilkan oleh panel surya pada pengujian ini lebih besar dibandingkan dengan pengujian tegangan tanpa menggunakan sun tracking seperti yang ditunjukkan tabel 12. Hasil rata-rata pengujian tegangan pada panel surya yang menggunakan sun

tracking adalah sebesar 19.762 volt. Pada tabel 4

menunjukkan nilai pengujian panel surya tanpa menggunakan sun tracking yang menghasilkan rata-rata tegangan keluaran sebesar 17.917 volt.

Berdasarkan hasil pengujian antara panel surya tanpa menggunakan sun tracking dengan pengujian panel surya menggunakan sun tracking, dapat dikatakan berhasil karena terdapat kenaikan sebesar 1,845 volt. Dengan nilai persentase

19.762−17.917 17.917 𝑥 100% = 1.845 17.917 𝑥 100% = 10.29%. Pukul Daya Pengujian Hari Ke-1 (Watt) Daya Pengujian Hari Ke-2 (Watt) Daya Pengujian Hari Ke-3 (Watt) Rata-rata Daya Per Jam (Watt) 7:00 5,4768 4,8975 5,0986 5,158 7:30 5,6956 5,4824 5,3028 5,494 8:00 4,7112 5,7043 5,109 5,175 8:30 5,1064 5,1142 5,5048 5,242 9:00 5,3055 5,4992 5,7072 5,504 9:30 6,0853 6,3264 5,901 6,104 10:00 6,6776 5,934 6,888 6,5 10:30 6,2976 6,9265 6,6912 6,638 11:00 6,5307 7,11 7,2816 6,974 11:30 5,928 7,6986 7,6947 7,107 12:00 6,1318 7,3149 7,912 7,12 12:30 6,5472 6,3424 7,3445 6,745 13:00 6,3168 6,5868 7,5924 6,832 13:30 6,9335 7,182 6,5769 6,897 14:00 7,5392 7,5962 6,3616 7,166 14:30 6,3232 6,3584 7,3519 6,678

(10)

Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari 15:00 7,7727 7,1604 6,7592 7,231 15:30 6,5538 7,3445 6,3616 6,753 16:00 6,9055 7,1532 6,944 7,001 Total 118,84 123,73 124,38 122,3 Rata-rata 6,2547 6,5122 6,5465 6,438 Daya rata-rata keluaran panel surya pada setiap jamnya dengan menggunakan sun tracking adalah sebesar 6,438W. Pada tabel 4.2 menunjukkan nilai engujian panel surya tanpa menggunakan sun

tracking yang menghasilkan rata-rata daya

keluaran sebesar 4.70502W.

Berdasarkan hasil pengujian antara panel surya tanpa menggunakan sun tracking dengan pengujian panel surya menggunakan sun tracking, dapat dikatakan terdapat kenaikan sebesar 1,73298 W. Dengan nilai persentase 6.438−4.70502

4.70502 𝑥 100% =

1.73298

4.70502𝑥 100% = 0.36833 𝑥 100% = 36.833%.

Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang dapat dituliskan setelah melakukan analisa dari hasil sistem yang telah dibuat antara lain sebagai berikut :

1. Dalam menentukan sudut sun tracking terhadap sinar matahari dapat menggunakan minimum sistem, rangkaian sensor LDR, dan modul driver motor yang dihubungkan pada panel surya sehingga panel surya dapat mengikuti arah matahari dan menghasilkan nilai keluaran daya yang lebih maksimal, karena hasil keluaran daya yang didapatkan oleh panel surya saat menggunakan sun tracking mengalami kenaikan sebesar 1,73298 watt atau setara dengan 36.833%.

2. Panel surya dapat mencari sinar matahari yang paling terang dengan menggunakan perbandingan nilai ADC dari sensor LDR. Gerakan pada sudut panel surya menunjukan bahwa panel surya dapat bergerak sesuai hasil pelacakan sensor LDR mulai jam 07.00 berada pada posisi sudut 45o dan pada pukul 16.00

panel surya berpada pada sudut 135o sedangkan untuk pelacakan Menghadap Utara, 180o, dan Menghadap Selatan sedikit kurang sempurna dikarenakan pengaruh datangnya sinar matahari yang ditangkap oleh sensor LDR terkadang terhalang oleh awan yang menyebabkan sering terjadinya kesalahan pembacaan sensor.

Daftar Pustaka

Atmel. 2011. 8-bit AVR® Microcontroller with 32KBytes In-System Programmable Flash ATmega32, ATmega32L. Diakses tanggal 06 Juni 2014 dari

(http://www.atmel.com/images/doc2503.pdf).

Electronics, Inovetive. 2007. EMS 30A H-Bridge. Diakses tanggal 15 Juli 2014 (http://www.innovativeelectronics.com/innovat ive_electronics/download_files/manual/EMS_ 30A_HBridge_manual.pdf).

Energi, Arsy. 2013. Macam-macam Solar Charge Controller. Diakses tanggal 11 Juni 2014 dari

(http://www.arsyenergi.com/2013/06/macam

-macam-solar-charge-controller.html).

Hardianto, H. E., & Reza, S. R. 2012. Perancangan Prototype Penjejak Cahaya Matahari Pada Aplikasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya.

Jurnal Ilmiah Foristek Vol. 2, No. 2, September 2012.

Kamus, Z., & Ridho P. 2013. Aplikasi Light Dependent Resistor Untuk Pengembangan Sistem Pengukuran Durai Harian Penyinaran Matahari. Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung: Lampung.

Laksono, H. 2012. Sistem Tracker Pada

Pembangkit Listrik Tenaga Surya Untuk

Emergency Rumah Tangga. Electronic

Engineering Polytechnic Institute of Surabaya (PENS): Surabaya.

Santoso, Y. B., & Puput, M. T. 2009. Optimalisasi

Solar Panel Berbasis Mikrokontroler.