TUGAS AKHIR
SISTEM AKUISISI DATA PADA PANEL SURYA
Diajukan untuk memenuhi salah satu syaratMemperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Disusun Oleh :
ALBERT KRISTANTO
NIM : 165114048
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
ii
FINAL PROJECT
DATA ACQUISITION SYSTEM IN SOLAR PANELS
In partial fulfilment ofthe requirementsFor the degree of Sarjana Teknik Department of Electrical Engineering
Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University
ALBERT KRISTANTO
NIM : 165114048
DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
2020
vi
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
“Janganlah kita selalu berpikir menyerah sebelum mencoba.
Meski berat pasti Tuhan menolongmu”
Persembahan :
Skripsi ini kupersembahkan untuk
Tuhan Yesus Kristus
yang selalu hadir dalam hidupku dan menjagaku
hingga bisa menyelesaikan karya tugas akhir ini...
Terimakasih ayah dan ibu yang selalu mendoakan dan kasih semangat.
Untuk adik-adikku terimakasih semangatnya.
Teman-teman yang mendukung.
Kepada dosen Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T.
Terimakasih karena telah membimbingku.
viii
INTISARI
Di Indonesia, panel surya menjadi salah satu energi alternatif untuk menghasilkan listrik terutama daerah yang belum terjangkau oleh Perusahaan Listrik Negara dengan memanfaatkan gerak semu cahaya matahari. Hal ini terjadi karena Indonesia terletak di daerah melintang pada nol derajad (yang membagi bumi menjadi dua belahan yang sama, yaitu belahan bumi utara dan belahan bumi selatan).
Pada penelitian ini sistem akuisisi data akan ditampilkan pada aplikasi Exsel, menggunakan program aplikasi arduino uno dan SD Card sebagai penyimpan data. Perancangan sistem berbasis mikrokontroler Arduino Atmega 328P. Kelebihan dari sistem alat akuisisi data panel surya ini adalah hasil pengukuran dari setiap sensor dapat diproses secara langsung disimpan oleh SD Card dari nilai tegangan dan arus yang diolah didalam mikrokontroler, serta mengetahui nilai cahaya dan suhu di lingkungan panel surya secara langsung.
Dari hasil penelitian ini, pada bagian pengambilan data sudah bisa bekerja secara mandiri dan dapat terampil pada serial monitor khususnya nilai tegangan dan arus untuk mengetahui hasil daya yang diperoleh panel surya sudah mencapai target. Penelitian ini juga berfungsi untuk mengetahui posisi pemasangan panel surya secara baik sesuai gerak semu cahaya matahari yang ada di Indonesia dengan sudut 0º, 50º, dan -50º saat pengambilan data. Namun ada kegagalan pada nilai intensitas cahaya dan suhu yang belum stabil karena dipengaruhi oleh lingkungan yang tidak stabil.
Kata kunci: Akuisisi data, Perhitungan cahaya, perhitungan suhu, Perhitungan tegangan, Perhitungan arus, Panel surya, Arduino.
ix
ABSTRACT
In Indonesia, solar panels are one of the alternative energies for generating electricity, especially in areas that have not been reached by the State Electricity Company by utilizing the apparent motion of sunlight. This happens because Indonesia is located in a transverse area at zero degrees (which divides the earth into two equal hemispheres, namely the northern hemisphere and the southern hemisphere).
In this research, the data acquisition system will be displayed on the Exsel application, using the Arduino Uno application program and the SD Card as data storage. Arduino Atmega 328P microcontroller based system design. The advantage of this solar panel data acquisition system is that the measurement results from each sensor can be processed directly by the SD Card from the voltage and current values processed in the microcontroller, as well as knowing the value of light and temperature in the solar panel environment directly.
From the results of this study, in the data collection section, you can work independently and can be skilled at serial monitors, especially the value of voltage and current to find out the power results obtained by solar panels have reached the target, and this research is to determine the proper installation of solar panels according to motion. all sunlight in Indonesia at an angle of 0º, 50º, and -50º when taking data. However, there are failures, especially the value of light intensity and temperature that has not been stable because it is influenced by an unstable environment.
Keywords : Data acquisition, Light Calculation, Temperature Calculation, Voltage Calculation, Current Calculation, Solar panel, Arduino.
xii
DAFTAR ISI
TUGAS AKHIR ... i
FINAL PROJECT ... ii
LEMBAR PERSETUJUAN ... iii
LEMBAR PENGESAHAN ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ... vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii
INTISARI ... viii
ABSTRACT ... ix
KATA PENGANTAR ... x
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR TABEL ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Tujuan dan Manfaat ... 2
1.3. Batasan Masalah ... 3
1.4. Metodologi Penelitian ... 3
BAB II DASAR TEORI ... 5
2.1. Panel Surya ... 5
2.1.1. Prinsip Kerja ... 5
2.1.2. Efisiensi Sel Surya ... 6
2.1.3. Spesifikasi Panel Surya 156P-20 ... 7
2.1.4. Jenis dan Material Pada Panel Surya... 8
2.1.5. Gerak Semu Tahunan Matahari... 8
2.2. Sensor ... 9
2.2.1. Sensor Arus ACS712 ... 9
2.2.2. Rangkaian Pembagi Tegangan ... 10
2.2.3. Sensor Cahaya LDR ... 11
2.2.4. Sensor Suhu LM35 ... 15
xiii
2.3.1. Spesifikasi Arduino Uno ... 17
2.3.2. Skematik Papan Arduino ... 18
2.4. LCD I2C 2x16 ... 19
2.5. Modul Micro SD Card ... 20
2.6. RTC DS3231 ... 21
2.7. Aki ... 22
2.8. SD Card Full Size ... 22
2.9. Rumus Daya Listrik dan Energi ... 23
BAB III RANCANGAN PENELITIAN ... 25
3.1. Proses Kerja Sistem ... 25
3.2. Perancangan Sistem Perangkat Keras ... 26
3.2.1. Perancangan Rangkaian Pembagi Tegangan ... 26
3.2.2. Arduino Uno dengan modul Sensor Arus ACS712-20A ... 27
3.2.3. Perancangan Sensor Cahaya ... 28
3.2.4. Arduino Uno dengan komponen Sensor Arus Suhu LM35 ... 29
3.2.5. Arduino Uno dengan Modul I2C dan LCD 16x2 ... 30
3.2.6. Arduino Uno dengan Modul SD Card ... 30
3.2.7. Arduino Uno dengan Modul RTC ... 31
3.2.8. Perancangan Model Boks Alat Akuisisi Data Pada Panel Surya ... 31
3.3. Rancangan Perangkat Lunak... 33
3.3.1. Perancangan Inisialisasi Sensor Cahaya ... 34
3.3.2. Perancangan Inisialisasi Sensor Suhu ... 34
3.3.3. Perancangan Inisialisasi Nilai Tegangan ... 35
3.3.4. Perancangan Inisialisasi Nilai Arus ... 36
3.4. Format Data Pada SD Card ... 37
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 38
4.1. Bentuk Fisik dan Hardware Elektronik ... 38
4.1.1. Bentuk Fisik ... 38
4.1.2. Cara Penggunaan Alat ... 40
4.2. Pengujian dan Hasil dari Subsistem ... 41
4.2.1. Panel Surya ... 41
4.2.2. Hasil Data Daya Panel Surya Tanpa Beban ... 43
4.2.3. Hasil Data Daya Panel Surya dengan Beban ... 44
xiv
4.2.5. Hasil Pengujian Sensor Arus ... 48
4.2.6. Hasil Pengujian Sensor Cahaya ... 50
4.2.7. Hasil Pengujian Sensor Suhu ... 52
4.3. Pembahasan Software ... 53
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 60
5.1. Kesimpulan ... 60
5.2. Saran ... 60
DAFTAR PUSTAKA ... 61 LAMPIRAN ... L
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Diagram blok perancangan sistem akuisisi data pada panel surya. ... 4
Gambar 2.1. Cara kerja semikonduktor panel surya silikon...5
Gambar 2.2. Daya maksimum yang dihasilkan oleh sel surya, PMAX, adalah luas persegi panjang terbesar di bawah kurva I / V. ... 6
Gambar 2.3. Panel Surya Polysilicon. ... 8
Gambar 2.4. Gerak semu matahari. ... 9
Gambar 2.5. Gambar Sensor Arus ACS712-20A. ... 10
Gambar 2.6. Rangkaian Pembagi Tegangan. ... 11
Gambar 2. 7. Grafik menurun secara eksponensial dengan meningkatnya kecerahan cahaya. ... 12
Gambar 2.8. Komponen Sensor Cahaya LDR. ... 13
Gambar 2.9. Resistansi sebagai fungsi illuminasi. ... 14
Gambar 2.10. Rangkaian Sensor Cahaya LDR. ... 14
Gambar 2.11. Komponen Sensor Suhu LM35. ... 15
Gambar 2.12. Arduino Uno. ... 17
Gambar 2.13. Bagian dari Papan Arduino ... 18
Gambar 2.14. Komponen I2C. ... 19
Gambar 2.15. Bentuk Fisik LCD 2x16. ... 20
Gambar 2.16. Modul Micro SD Card. ... 21
Gambar 2.17. RTC DS3231 ... 22
Gambar 2.18. Aki 12 Volt 5 Ampere. ... 22
Gambar 2.19. SD Card Full Size. ... 23
Gambar 3.1. Sistem secara keseluruhan akuisisi data pada panel surya...25
Gambar 3.2. Rangkaian Pembagi Tegangan dengan nilai komponen. ... 27
Gambar 3.3. Wiring arduino uno ke modul ACS712-20A. ... 27
Gambar 3.4. Rangkaian sensor cahaya dengan nilai komponen. ... 28
Gambar 3.5. Wiring arduino uno ke sensor suhu LM35. ... 29
Gambar 3.6. Wiring arduino uno ke LCD. ... 30
Gambar 3.7. Wiring arduino uno ke modul SD Card. ... 30
xvi
Gambar 3.9. Penutup boks. ... 31
Gambar 3.10. Tampak depan. ... 32
Gambar 3.11. Tampak samping. ... 32
Gambar 3.12. Tampak atas. ... 32
Gambar 3.13. Perancangan Perangkat Lunak. ... 33
Gambar 3.14. Subrutin perhitungan sensor cahaya pada lingkungan panel surya. ... 34
Gambar 3.15. Subrutin perhitungan sensor suhu pada lingkungan panel surya. ... 35
Gambar 3.16. Subrutin perhitungan nilai tegangan pada panel surya. ... 35
Gambar 3.17. Subrutin perhitungan nilai arus pada panel surya. ... 36
Gambar 3.18. Tampilan akuisisi data dalam format txt. ... 37
Gambar 3.19. Tampilan akuisisi data dalam format excel. ... 37
Gambar 4.1. Alat Akuisisi Data Pada Panel Surya...38
Gambar 4.2. Tempat alat akuisisi data. ... 39
Gambar 4.3. Boks dari depan. ... 39
Gambar 4.4. Boks dari samping. ... 40
Gambar 4.5. Lokasi panel surya sudut 0º. ... 41
Gambar 4.6. Lokasi panel surya sudut 50º. ... 42
Gambar 4.7. Lokasi panel surya sudut -50º. ... 42
Gambar 4.8. Hasil daya PV 20W dengan posisi sudut 0º, 50º, dan -50º. ... 43
Gambar 4.9. Grafik batang hasil energi PV 20W. ... 44
Gambar 4.10. Hasil data pada MS. Excel melalui simpanan SD Card. ... 45
Gambar 4.11. Grafik tegangan panel surya. ... 46
Gambar 4.12. Grafik perbandingan tegangan (Pengkuran) dan tegangan (Perhitungan). ... 47
Gambar 4.13. Saat pengujian pengukuran tegangan dengan multimeter dan hasil alat. ... 48
Gambar 4.14. Saat kalibrasi pengukuran sensor arus dengan multimeter. ... 49
Gambar 4.15. Hasil data pada MS. Excel melalui simpanan SD Card. ... 49
Gambar 4.16. Grafik arus panel surya. ... 50
Gambar 4.17. Hasil data pada MS. Excel melalui simpanan SD Card. ... 50
Gambar 4.18. Grafik sensor cahaya LDR... 51
Gambar 4.19. Grafik sensor cahaya LDR dari jam 07:00-17:00. ... 51
Gambar 4.20. Hasil data pada MS. Excel melalui simpanan SD Card. ... 52
Gambar 4.21. Grafik sensor suhu LM35. ... 52
xvii
Gambar 4.23. Potongan program inisiasi bagian 1. ... 54
Gambar 4.24. Potongan program inisiasi bagian 2. ... 54
Gambar 4.25. Potongan Fungsi untuk Memonitor Hasil Keluaran. ... 55
Gambar 4.26. Potongan program untuk mengatur waktu pada RTC. ... 55
Gambar 4.27. Potongan program untuk bagian cek pada SD Card. ... 55
Gambar 4.28. Potongan program data RTC. ... 56
Gambar 4.29. Potongan program inisialisasi sensor cahaya pada panel surya. ... 56
Gambar 4.30. Potongan program inisialisasi sensor suhu disekitar panel surya. ... 57
Gambar 4.31. Potongan program inisialisasi rangkaian pembagi tegangan. ... 57
Gambar 4.32. Potongan program inisialisasi sensor arus pada panel surya. ... 58
Gambar 4.33. Potongan program perhitungan daya pada panel surya. ... 58
Gambar 4.34. Potongan program untuk menyimpan data pada SD Card... 59
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Perhitungan hasil tegangan dari intensitas cahaya. ... 15
Tabel 2.2. Perhitungan Hasil Tegangan Dari Sensor Suhu. ... 16
Tabel 2.3. Spesifikasi Arduino Uno. ... 17
Tabel 4.1. Hasil kalibrasi rangkaian pembagi tegangan...45
Tabel 4.2. Hasil perbandingan tegangan (Pengukuran) dan tegangan (Perhitungan). ... 47
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Panel surya adalah salah satu dari perkembangan energi baru terbarukan. Mempermudah untuk menghasilkan listrik, karena sumbernya dari sinar matahari dan sangat mudah didapatkan. Salah satunya adalah untuk kebutuhan listrik rumah tangga seperti lampu buat penerangan, dimana panel surya merupakan salah satu alat yang mudah dibuat untuk menghasilkan energi listrik dalam perkembangan energi baru terbarukan.
Panel surya terdiri dari sel-sel surya (Photovoltaic Cells) yang disusun seri dan paralel. Sel surya bekerja dengan mengubah energi matahari menjadi listrik. Sel surya ini terbuat dari bahan khusus semikonduktor yang disebut dengan silikon. Ketika cahaya mengenai sel silikon, cahaya tersebut akan diserap oleh sel silikon, hal ini berarti bahwa energi cahaya yang diserap telah ditransfer ke bahan semikonduktor yang berupa silikon. Energi yang tersimpan dalam semikonduktor ini akan mengakibatkan elektron lepas dan mengalir dalam semikonduktor. Elektron yang mengalir ini adalah arus listrik[1].
Sistem inilah yang menjadi dasar untuk merancang alat Pembangking Listrik Tenaga Surya (PLTS) berupa panel surya yang dapat menerima cahaya matahari. Perancangan alat panel surya ini merupakan pengembangan dari Jurnal Rekayasa Elektrika yang ditulis oleh Rizal dkk [2], pada akuisisi data yang mereka buat menggunakan sensor tegangan, sensor arus, dan pengontrolnya arduino serta ditentukan dengan memantau langsung parameter keluarannya seperti tegangan, arus dan daya. Pengembangan pada panel surya yang saya buat ini untuk mengetahui akuisisi datanya adalah dengan menambahkan sensor cahaya dan sensor suhu serta pengontrolnya menggunakan arduino uno yang sebelumnya hanya menggunakan sensor tegangan dan sensor arus saja serta parameter yang diukur dengan menggunakan jurnal pemodelan dan prediksi daya ouput photovoltaic secara real time berbasis mikrokontroler.[3]
Proses kerja pada sistem yang akan dibuat adalah sebagai berikut : melalui panel surya yang telah tersedia dengan menggunakan sensor cahaya untuk mengetahui intesitas cahaya yang ada disekitar lingkungannya dan menggunakan sensor suhu untuk mengetahui suhu
yang ada disekitar lingkungannya selama proses pengambilan data berlangsung. Cara pengambilan datanya meletakan panel surya di gedung timur kampus 3 USD dengan sudut berbeda yang telah ditentukan dan pemantauan parameter keluaran panel surya.
Buat mengetahui hasilnya. Pengambilan datanya dari jam 07:00 pagi sampai jam 17:00 sore 1 hari sekali (Dengan sudut panel suryanya 0º, 50º, dan -50º). Untuk mengetahui hasil datanya menggunakan SD Card dengan tampilan excel pada laptop. Pengambilan datanya pada intensitas cahaya, suhu, tegangan, dan arus menggunakan pengontrol arduino uno. Bebannya lampu DC untuk mengetahui hasil listrik yang masuk dan sebagai bukti hasil energi listrik dari panel surya.
1.2. Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Membuat alat untuk mengetahui karakteristik panel surya dengan pengontrol arduino uno mengetahui akuisisi data tegangan dan arus sebagai penghasil dayanya, serta mengetahui intensitas cahaya, suhu, pada lingkungan panel surya. 2. Mengetahui dalam pemasangan panel surya sesuai dalam pergerakan matahari
setiap bulan dalam 1 tahun pada posisi sudut 0º, 50º, dan -50º.
Manfaat penelitian ini untuk:
1. Bagi ilmu pengetahuan dengan adanya penelitian ini adalah pemantauan terhadap keluaran panel surya sangat perlu dilakukan untuk menilai kinerja sebuah panel surya pada kondisi lingkungan yang nyata.
2. Bagi masyarakat dengan adanya penelitian ini untuk mengarahkan bahwa panel surya lebih menghemat penggunaan listrik dari pada menggunakan listrik dari PLN dan dalam menentukan pemasangan posisi panel surya.
1.3. Batasan Masalah
Penelitian ini akan dibatasi pada sistem akuisisi data pada panel surya. Spesifikasi alat yang digunakan:
1. Panel surya model 156P-20 untuk mengetahui akuisisi datanya.
2. Pengambilan data satu tempat di gedung timur kampus 3 USD dengan posisi sudut panel suryanya -50º, 0º, dan 50º.
3. Pengambilan data dari jam 07:00 pagi sampai jam 17:00 sore 1 hari sekali dengan posisi sudut berbeda yang telah ditentukan.
4. Menggunakan aki spesifikasi tegangan 12 Volt 5 Ampere sebagai sumber daya arduino unonya.
5. Pengambilan datanya pada intensitas cahaya, suhu, tegangan, dan arus menggunakan kontroller yang digunakan adalah arduino uno ATMega328. 6. Menggunakan sensor cahaya LDR.
7. Menggunakan sensor suhu LM35.
8. Menggunakan rangkaian pembagi tegangan. 9. Menggunakan sensor arus ACS712-20A.
10. LCD 16x2 digunakan untuk menampilkan nilai cahaya, suhu, tegangan, dan arus.
11. Bebannya lampu DC.
1.4. Metodologi Penelitian
Berdasarkan tujuan yang ingin dicapai, metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah:
1. Studi literatur.
Mencari informasi dan refrensi yang sesuai dengan permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini dengan membaca buku, artikel, mengenai arduino uno, mekanisme sistem akuisisi data pada panel surya, sensor cahaya, sensor suhu, rangkaian pembagi tegangan, dan sensor arus yang digunakan.
2. Perancangan hardware.
Merancang gambaran alat yang sesuai kebutuhan beserta komponen-komponen yang digunakan sebagai input dan output seperti gambar 1.1, dan juga memastikan mekanisme sistem akuisisi data pada panel surya dapat bekerja dengan benar.
Gambar 1.1. Diagram blok perancangan sistem akuisisi data pada panel surya.
3. Perancangan Sofware.
Penggunaan arduino uno sebagai pengendali utama pada alat ini dan diprogram menggunakan aplikasi arduino dengan bahasa C. Memastikan input-output terhubung pada arduino uno dapat bekerja dan saling berkomunikasi.
4. Pengujian dan pengumpulan data.
Pengujian dan pengumpulan data dilakukan dengan menjalankan beberapa siklus proses alat dengan beberapa kondisi. Antara lain: pengujian panel suryanya sesuai tempat penarohannya untuk mendapatkan sumber cahaya matahari yang akan dilakukan dari jam 07:00 pagi sampai jam 17:00 sore 1 hari sekali untuk pengambilan datanya. Data yang diambil adalah hasil dari sensor cahaya, sensor suhu, rangkaian pembagi tegangan, dan sensor arus.
5. Analisis data dan kesimpulan.
Analisis yang dilakukan adalah membuat tabel perbandingan data intensitas cahaya, suhu, tegangan, dan arus dalam perbandingan pengambilan data tiap menitnya sesuai diuji coba yang akan ditampilkan pada aplikasi excel dengan posisi sudut panel surya yang didapat dalam pengambilan data yang sudah diambil. Kesimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengam membandingkan hasil data selama pengambilan yang sudah ditentukan. Untuk menentukan berhasil atau tidaknya hasil energi listrik dari panel suryanya, dapat dengan melakukan pengamatan pada beban lampu yang telah tersedia dari hasil tegangan dan arus.
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Panel Surya
Panel surya adalah suatu alat yang terdiri dari sel surya yang dapat digunakan untuk mengubah cahaya menjadi listrik.[4]
2.1.1. Prinsip Kerja[5]
Proses pengubahan atau konversi cahaya matahari menjadi listrik ini dimungkinkan karena bahan material yang menyusun sel surya berupa semikonduktor. Lebih tepatnya tersusun atas dua jenis semikonduktor; yakni jenis n dan jenis p. Semikonduktor jenis n merupakan semikonduktor yang memiliki kelebihan elektron, sehingga kelebihan muatan negatif, (n = negatif). Sedangkan semikonduktor jenis p memiliki kelebihan hole, sehingga disebut dengan p ( p = positif) karena kelebihan muatan positif. Caranya, dengan menambahkan unsur lain ke dalam semkonduktor, maka kita dapat mengontrol jenis semikonduktor tersebut, sebagaimana diilustrasikan pada gambar di bawah ini.
Pada awalnya, pembuatan dua jenis semikonduktor ini dimaksudkan untuk meningkatkan tingkat konduktifitas atau tingkat kemampuan daya hantar listrik dan panas semikonduktor alami. Di dalam semikonduktor alami (disebut dengan semikonduktor intrinsik) ini, elektron maupun hole memiliki jumlah yang sama. Kelebihan elektron atau hole dapat meningkatkan daya hantar listrik maupun panas dari sebuah semikoduktor. Misal semikonduktor intrinsik yang dimaksud ialah silikon (Si). Semikonduktor jenis p, biasanya dibuat dengan menambahkan unsur boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga) atau Indium (In) ke dalam Si. Unsur-unsur tambahan ini akan menambah jumlah hole. Sedangkan semikonduktor jenis n dibuat dengan menambahkan nitrogen (N), fosfor (P) atau arsen (As) ke dalam Si. Dari sini, tambahan elektron dapat diperoleh. Sedangkan, Si intrinsik sendiri tidak mengandung unsur tambahan. Usaha menambahkan unsur tambahan ini disebut dengan doping yang jumlahnya tidak lebih dari 1 % dibandingkan dengan berat Si yang hendak di-doping
2.1.2. Efisiensi Sel Surya[5]
Parameter yang umum digunakan untuk mencirikan sel surya adalah faktor pengisian,
Fill Factor (FF), yang didefinisikan sebagai rasio PMAX terhadap luas persegi panjang yang
dibentuk oleh VOC dan ISC.
Gambar 2.2. Daya maksimum yang dihasilkan oleh sel surya, PMAX, adalah luas persegi panjang terbesar di bawah kurva I / V.
Efisiensi sel surya adalah rasio daya listrik yang dikirimkan ke beban, dengan insiden daya optik pada sel. Efisiensi maksimum adalah ketika daya yang dikirim ke beban adalah PMAX. Daya optik insiden biasanya ditentukan sebagai daya dari sinar matahari di permukaan bumi yang kira-kira 1mW / mm2. Distribusi spektral sinar matahari mendekati spektrum benda hitam pada 6000º C dikurangi spektrum serapan atmosfer. Efisiensi maksimum? MAX dapat ditulis sebagai:
Untuk sel dengan ukuran tertentu, ISC berbanding lurus dengan kejadian PIN daya optik. Namun, VOC meningkat secara logaritmik dengan kekuatan insiden. Jadi, kami berharap efisiensi keseluruhan sel surya juga meningkat secara logaritmik dengan daya insiden. Namun, efek termal pada konsentrasi sinar matahari yang tinggi dan kehilangan listrik pada resistansi seri sel surya membatasi peningkatan efisiensi yang dapat dicapai. Jadi efisiensi sel surya praktis mencapai puncaknya pada beberapa tingkat konsentrasi cahaya yang terbatas.
2.1.3. Spesifikasi Panel Surya 156P-20
Panel surya yang digunakan memiliki spesifikasi sebagai berikut :
1. Type Panel Surya : 156P-20
2. Maximum Power (Pmax) : 20 W
3. Maximum Power Voltage : 17.2 V
4. Maximum Power Current : 1.16 A
5. Open Circuit Voltage (Voc) : 20.64
6. VShort Circuit Current (Isc) : 1.3 A
7. Nominal Operating Cell Temp NOCT : 42±2ºC
8. Maximun System Voltage : 1000V
9. Maximun Series Fuse : 16A
10. Dimension : 535*345*25 m
2.1.4. Jenis dan Material Pada Panel Surya
Panel surya jenis ini menggunakan sel surya jenis multi crystalline, atau dikenal dengan
polysilicon (p-Si) dan multi-crystalline silicon (mc-Si). Secara fisik, penel surya Multu crytalline dapat diketahui dari warna sel yang cenderung biru dengan bentuk persegi. Material
yang digunakan pada panel surya ini material silikon sebagai bahan utama penyusun sel surya.
Gambar 2.3. Panel Surya Polysilicon.
2.1.5. Gerak Semu Tahunan Matahari
Matahari tampak terbit dari tempat yang berbeda setiap periode tertentu dalam setahun. Padahal, Matahari sebenarnya tidak mengalami perubahan posisi. Kenampakan ini terjadi akibat revolusi Bumi. Matahari seolah-olah bergerak atau berpindah tempat. Nah, gerak inilah yang disebut gerak semu tahunan Matahari. Perhatikan gambar di bawah ini[6] :
1. Tanggal 21 Maret Dilihat dari Bumi, Matahari tepat berada pada garis khatulistiwa (0º). Karenanya, Matahari seolah-olah terbit tepat di sebelah timur. Demikian pula, Matahari seolah-olah tenggelam tepat di sebelah barat.
2. Tangal 21 Juni, dilihat dari Bumi, Matahari tampak berada pada 23½º lintang utara (LU). Karenanya, Matahari seolah-olah terbit agak sedikit bergeser ke utara.
3. Tanggal 23 September, diamati dari Bumi, Matahari tampak kembali berada pada garis khatulistiwa. Akibatnya, Matahari seolah-olah terbit tepat di sebelah timur.
4. Tanggal 22 Desember, Matahari tampak berada pada 23½º lintang selatan (LS) jika dilihat dari Bumi. Hal ini menyebabkan Matahari seolah-olah terbit agak sedikit bergeser ke selatan.
Gambar 2.4. Gerak semu matahari.
2.2. Sensor
Sensor adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi perubahan besaran fisik seperti tekanan, gaya, besaran listrik, cahaya, gerakan, kelembaban, suhu, kecepatan dan fenomena-fenomena lingkungan lainnya. Setelah mengamati terjadinya perubahan, Input yang terdeteksi tersebut akan dikonversi mejadi Output yang dapat dimengerti oleh manusia baik melalui perangkat sensor itu sendiri ataupun ditransmisikan secara elektronik melalui jaringan untuk ditampilkan atau diolah menjadi informasi yang bermanfaat bagi penggunanya.[7]
2.2.1. Sensor Arus ACS712
Sensor arus digunakan untuk mendeteksi nilai besar arus dalam suatu rangkaian elektronik.[8] Karakateristik ACS712 :
1. Memiliki sinyal analog dengan low-noise atau ganguan rendah. 2. bandwidth 80 kHz.
3. untuk output memiliki error 1.5% pada Ta = 25 °C. 4. Range sensitivitas antara 66 – 185 mV/A.
5. Tegangan kerja pada 5.0 V.
6. Tegangan offset keluaran yang sangat stabil.
7. Hysterisis yang diakibatkan oleh medan magnet mendekati nol. 8. Perbandingan rasio keluaran sesuai tegangan sumber.
Gambar 2.5. Gambar Sensor Arus ACS712-20A. 1. Tegangan suplai (VCC) : 5Vdc Nominal.
2. Jarak pengukuran : -20 hingga + 20 Amps. 3. Tegangan pada A3 : VCC/2 (Nominal 2,5 Vdc). 4. Faktor skala : 100 mV per Amp.
5. Chip : ACS712ELC-20A
Sensor ini memelukan suplai daya sebesar 5V. Untuk membaca nilai tengah (nol Ampere) tegangan sensor diset pada 2.5V yaitu setengah kali tegangan sumber daya VCC = 5V. Modul ACS712 memiliki sensitifitas tegangan sebesar 66-185 mV/A. Sama halnya dengan sensor tegangan, sensor arus memiliki jangkauan pembacaan mulai dari 0 (pada input 0V input) sampai 1023 (pada input 5V) dengan resolusi sebesar 0,0049V. Pembacaan sensor arus, I pada analogread dirumuskan sebagai berikut[8] :
I =
0,0049 𝑉 𝑥 𝑉𝑜𝑢𝑡 −2,5 𝑉𝑑𝑐 100 𝑚𝑉 𝑝𝑒𝑟 𝐴𝑚𝑝2.2.2. Rangkaian Pembagi Tegangan[9]
Rangkaian pembagi tegangan ini digunakan untuk membagi tegangan masukan supaya tegangan output dari rangkaian pembagi tegangan ini bisa digunakan oleh mikrokontroler tanpa merusak komponen yang ada di mikrokontroler. Berikut gambar 2.6. rangkaian pembagi tegangan.
Rumusan yang digunakan untuk perhitungan menentukan nilai komponen yaitu dengan perhitungan :
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑖𝑛 x ( 𝑅2
𝑅1 + 𝑅2 )
Gambar 2.6. Rangkaian Pembagi Tegangan. Keterangan dari gambar :
Vin = Tegangan masukkan dari Panel Surya
Vout = Tegangan keluaran dari rangkaian pembagi tegangan
R1 = Resistansi ke-1
R2 = Resistansi ke -2
Vout merupakan pembacaan pada analogread arduino. Modul tegangan ini disusun secara paralel terhadap beban.
2.2.3. Sensor Cahaya LDR
LDR (Light Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai sensor ini. Perlu diketahui bahwa nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada intensitas cahaya. Prinsip kerja LDR sangat sederhana tak jauh berbeda dengan variable resistor pada umumnya. LDR dipasang pada berbagai macam rangkaian elektronika dan dapat memutus dan menyambungkan aliran listrik berdasarkan cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenai LDR maka nilai resistansinya akan menurun, dan sebaliknya semakin sedikit cahaya yang mengenai LDR maka nilai hambatannya akan semakin membesar.[10]
Pada gambar 2.7 grafik ini menunjukkan bahwa hambatan menurun secara eksponensial dengan meningkatnya kecerahan cahaya. Akhirnya, yang kita cari adalah persamaan untuk grafik ini di mana kita dapat memasukkan resistansi untuk mendapatkan lux. Persamaan ini dapat diperoleh langsung dari grafik, tetapi bisa sedikit rumit untuk melakukannya. Jauh lebih mudah untuk mendapatkan persamaan dari garis lurus yang bentuk persamaannya adalah y = mx + b, (di mana m adalah kemiringan garis dan b adalah perpotongan garis dengan y). Ternyata jika Anda mengambil logaritma dari kedua variabel (iluminansi dan resistansi) dan kemudian plot ulang, Anda akan mendapatkan garis lurus (kurang lebih). Basis logaritma secara teori bisa apa saja, tetapi saya akan menggunakan log basis-10. Berikut adalah plot yang dihasilkan dari log lux sebagai fungsi dari log resistansi.[11]
Gambar 2. 7. Grafik menurun secara eksponensial dengan meningkatnya kecerahan cahaya. Plot ini cukup dekat dengan garis lurus, dan menggunakan Excel (Mengambil dari sumber daftar pustaka[11]), saya memperoleh garis paling cocok dengan kemiringan -1,405 dan perpotongan y 7,098 yang memberi saya persamaan :
log10 (lux) = - 1,405 × log10 (R) + 7,098
Dengan sedikit aljabar, dapat memanipulasi persamaan tersebut ke dalam bentuk yang diinginkan. Mari kita asumsikan bahwa mulai dengan bentuk umum persamaan di atas:
Karena menggunakan logaritma basis 10, dapat menggunakan 10 pangkat masing-masing sisi untuk mendapatkan :
10
𝑙𝑜𝑔10(𝑙𝑢𝑥)= 10
𝑚 𝑥 𝑙𝑜𝑔10(𝑅)+𝑏Menggunakan beberapa aturan logaritma untuk menyederhanakan kedua sisi persamaan menghasilkan:
lux =
10
𝑚 𝑥 𝑙𝑜𝑔10(𝑅)x 10
𝑏=
10
(𝑙𝑜𝑔10(𝑅))𝑚x 10
𝑏= 𝑅
𝑚x 10
𝑏Perhatikan bahwa b adalah konstanta, jadi
10
𝑏 juga akan menjadi konstan. Sekarang menggunakan persamaan lux =10
𝑏 x𝑅
𝑚, dapat menghitung iluminasi di LDR, Untuk LDR khusus saya, berakhir dengan persamaan :lux = 12274392.31 x
𝑅
−1,405Gambar 2.8. Komponen Sensor Cahaya LDR.
Sensitivitas photodetector adalah hubungan antara cahaya yang jatuh pada perangkat dan
sinyal keluaran yang dihasilkan. Dalam kasus fotosel, seseorang berurusan dengan hubungan antara cahaya insiden dan ketahanan sel yang sesuai.[12]
Gambar 2.9. Resistansi sebagai fungsi illuminasi.[12]
Rumusan yang digunakan untuk perhitungan menentukan nilai tegangan sensor cahaya LDR yaitu dengan perhitungan :
𝑉LDR = 𝑉𝑖𝑛 x ( 𝐿𝐷𝑅 + 𝑅1𝐿𝐷𝑅 )
Gambar 2.10. Rangkaian Sensor Cahaya LDR. Keterangan dari gambar :
Vin = Tegangan masukkan dari arduino uno
VLDR = Tegangan keluaran dari rangkaian sensor cahaya LDR
R1 = Resistansi ke-1
LDR = Sensor Cahaya LDR
Tabel 2.1. Perhitungan hasil tegangan dari intensitas cahaya.
NO. Cahaya (Lux) Nilai Resistansi (k Ω) Tegangan (Volt)
1 0,71 859 4,970 2 1,19 125 4,803 3 13,51 37 4,394 4 102,33 4,75 2,411 5 1122,45 0,73 0,626 6 10241,53 0,083 0,080
2.2.4. Sensor Suhu LM35[13]
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan.
Gambar 2.11. Komponen Sensor Suhu LM35.
Pada Gambar 2.10 ditunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antara 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :
Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35 :
1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC. 3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. 4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. 8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
Rumusan yang digunakan pada 2.6 untuk mengetahui nilai keluaran tegangan komponen sensor suhu LM35 setiap derajad celcius. Dapat dilihat pada tabel 2.2 sebagai berikut :
Tabel 2.2. Perhitungan Hasil Tegangan Dari Sensor Suhu.
No. Suhu (ºC) Tegangan (mV)
1 28 280 2 29 290 3 30 300 4 31 310 5 32 320
2.3.
Arduino Uno[14]
Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berdasarkan ATmega328 (lembar data). Ini memiliki 14 digital pin input / output (yang 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, keramik 16 MHz resonator, koneksi USB, colokan listrik, header ICSP, dan tombol reset. Ini berisi segalanya diperlukan untuk mendukung mikrokontroler; cukup sambungkan ke komputer dengan kabel USB atau daya dengan adaptor atau baterai AC-to-DC untuk memulai. Uno berbeda dari semua board sebelumnya karena Uno tidak menggunakan chip driver USB-to-serial FTDI. Sebagai gantinya, ia menampilkan Atmega16U2 (Atmega8U2 hingga versi R2) yang diprogram sebagai USB-ke-serial konverter.
Gambar 2.12. Arduino Uno. [14]
2.3.1. Spesifikasi Arduino Uno
Spesifikasi yang digunakan dalam arduino dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3. Spesifikasi Arduino Uno.
Spesifikasi
Keterangan
Mikrokontroler ATmega328P
Beroperasi pada tegangan 5V
Tegangan masukan (Rekomendasi) 7-12V
Tegangan masukan (Batas) 6-20V
Digital pin I/O 14 (Dengan 6 bisa digunakan untuk
keluaran PWM)
Masukan pin analog 6
Arus DC per pin I/O 40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA
Flash Memori
32 KB (ATmega328P) yang mana 0.5 KB digunakan untuk
bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328P)
EEPROM 1 KB (ATmega328P)
2.3.2. Skematik Papan Arduino[15]
Gambar 2.13. Bagian dari Papan Arduino.[16]
Keterangan :
1. 14 pin input/output digital (0-13)Berfungsi sebagai input atau output, dapat diatur oleh program. Khusus untuk 6 buah pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11, dapat juga berfungsi sebagai pin analog output dimana tegangan output-nya dapat diatur. Nilai sebuah pin output analog dapat diprogram antara 0 – 255, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.
2. USB, berfungsi untuk memuat program dari komputer ke dalam papan, komunikasi serial antara papan dan komputer, dan memberi daya listrik kepada papan.
3. Sambungan SV1, sambungan atau jumper untuk memilih sumber daya papan, apakah dari sumber eksternal atau menggunakan USB. Sambungan ini tidak diperlukan lagi pada papan Arduino versi terakhir karena pemilihan sumber daya eksternal atau USB dilakukan secara otomatis.
4. Q1 – Kristal (quartz crystal oscillator) Jika mikrokontroler dianggap sebagai sebuah otak, maka kristal adalah jantung-nya karena komponen ini menghasilkan detak-detak yang dikirim kepada microcontroller agar melakukan sebuah operasi untuk setiap detak-nya. Kristal ini dipilih yang berdetak 16 juta kali per detik (16MHz).
5. Tombol Reset S1 Untuk me-reset papan sehingga program akan mulai lagi dari awal. Perhatikan bahwa tombol reset ini bukan untuk menghapus program atau mengosongkan mikrokontroler.
6. In-Circuit Serial Programming (ICSP)Port ICSP memungkinkan pengguna untuk memprogram microcontroller secara langsung, tanpa melalui bootloader. Umumnya pengguna Arduino tidak melakukan ini sehingga ICSP tidak terlalu dipakai walaupun disediakan.
7. IC 1 – Microcontroller Atmega, komponen utama dari papan Arduino, di dalamnya terdapat CPU, ROM dan RAM.
8. X1 – sumber daya eksternal, jika hendak disuplai dengan sumber daya eksternal, papan Arduino dapat diberikan tegangan DC antara 9-12V.
9. 6 pin input analog (0-5), pin ini sangat berguna untuk membaca tegangan yang dihasilkan oleh sensor analog, seperti sensor suhu. Program dapat membaca nilai sebuah pin input antara 0 – 1023, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5V.
2.4. LCD I2C 2x16[16]
Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didisain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya. Piranti yang dihubungkan dengan sistem I2C
Bus dapat dioperasikan sebagai Master dan Slave. Master adalah piranti yang memulai transfer data pada I2C Bus dengan membentuk sinyal Start, mengakhiri transfer data dengan
membentuk sinyal Stop, dan membangkitkan sinyal clock. Slave adalah piranti yang dialamati
master.
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun layar komputer. Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.
Gambar 2.15. Bentuk Fisik LCD 2x16.
2.5.
Modul MicroSD Card[17]
Deskripsi :
1. Modul (MicroSD Card Adapter) adalah modul pembaca kartu Micro SD untuk membaca dan menulis melalui sistem file dan driver antarmuka SPI, SCM sistem dapat diselesaikan dalam file kartu MicroSD.
2. Mendukung Kartu Micro SD, kartu Micro SDHC (kartu kecepatan tinggi). 3. Papan sirkuit konversi level yang level antarmukanya 5V atau 3.3V. 4. Catu daya adalah 4.5V ~ 5.5V, papan sirkuit regulator tegangan 3.3V. 5. Antarmuka komunikasi adalah antarmuka SPI standar.
6. 4 M2 sekrup memposisikan lubang untuk kemudahan pemasangan.
7. Kontrol Antarmuka: Sebanyak enam pin (GND, VCC, MISO, MOSI, SCK, CS), GND ke ground, VCC adalah catu daya, MISO, MOSI, SCK untuk bus SPI, CS adalah pin sinyal pilih chip.
8. Rangkaian regulator 3.3V: Output regulator LDO 3.3V untuk chip konversi level, Mikro Pasokan kartu SD.
9. Rangkaian konversi tingkat: kartu Micro SD untuk memberi sinyal arah konversi 3.3V,
Antarmuka kartu MicroSD untuk mengontrol arah sinyal MISO juga
dikonversi ke 3.3V, sistem mikrokontroler AVR umum dapat membaca sinyal. 10. Konektor kartu Micro SD: dek bom diri, penyisipan kartu mudah.
11. Lubang posisi: Lubang sekrup 4 M2 dengan diameter 2.2mm, jadi
modul ini mudah dipasang posisi, untuk mencapai kombinasi antar-modul.
Gambar 2.16. Modul Micro SD Card.
2.6.
RTC DS3231[18]
RTC adalah singkaan dari Real Time Clock. Secara sederhana modul RTC merupakan sistem pengingat Waktu dan Tanggal yang menggunakan baterai sebagai pemasok power agar modul ini tetap berjalan.Modul ini mengupdate Tanggal dan Waktu secara berkala, sehingga kita dapat menerima Tanggal dan Waktu yang akurat dari Modul RTC kapanpun kita butuhkan.
Spesifikasi Modul RTC DS3231 :
1. Voltase operasi Modul DS3231 : 2.3V – 5.5V. 2. Dapat beroperasi pada voltase rendah.
3. Mengkonsumsi sekitar 500nA saat menggunakan baterai. 4. Voltasi maksimum pada SDA , SCL : VCC + 0.3V. 5. Temperatur operasi : -45ºC to +80ºC.
Gambar 2.17. RTC DS3231
2.7. Aki
Akumulator atau aki (bahasa Inggris: accumulator atau accu) adalah sebuah alat yang dapat menyimpan energi (umumnya energi listrik dalam bentuk energi kimia). Pada umumnya di Indonesia, kata akumulator (sebagai aki atau accu) hanya dimengerti sebagai "baterai" mobil. Sedangkan di bahasa Inggris, kata akumulator dapat mengacu kepada baterai, kapasitor, kompulsator, dll.[19]
Aki listrik (juga dikenal sebagai "sel sekunder") menyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia. Di akumulator timbal setiap satu sel memiliki tegangan sebesar 2 volt, sehingga aki 12 volt memiliki 6 sel, sedangkan aki 24 volt memiliki 12 sel. Di aki NiCd setiap satu sel memiliki tegangan sebesar 1.2 volt saja. Contohnya bisa digunakan pada mobil dan kendaraan lain dengan propulsi motor bakar, mobil dan kendaraan lain dengan propulsi listrik, laptop (komputer jinjing), telepon genggam, bor dan peralatan lain, dan suplai daya bebas gangguan (UPS).[19]
Gambar 2.18. Aki 12 Volt 5 Ampere.
2.8. SD Card Full Size
SD sendiri adalah singkatan dari Secure Digital, yang merupakan memory Card flash
kecil. Kartu memori SD sendiri bisa dikategorikan berdasarkan dua kriteria, yaitu ukurannya dan kapasitasnya. Micro SD card merupakan jenis memori yang memiliki ukuran 11 x 15 mm. Panjang 11mm, lebar 15mm, ketebalan 1mm, berat 0.5 gram.[20]
Micro SD card yang digunakan adalah jenis SDHC (Secure Digital High Capacity) yang merupakan pengembangan selanjutnya dari memori SD card. Micro SDHC ini diluncurkan pada tahun 2007 dan memiliki kecepatan serta kinerja yang telah ditingkatkan dengan memakai format FAT32. SDHC card memiliki kapasitas mulai dari 4 GB hingga 32 GB.[20]
Gambar 2.19. SD Card Full Size.
2.9. Rumus Daya Listrik dan Energi[21]
Daya listrik atau dalam bahasa Inggris disebut dengan Electrical Power adalah jumlah energi yang diserap atau dihasilkan dalam sebuah sirkuit/rangkaian. Sumber Energi seperti Tegangan listrik akan menghasilkan daya listrik sedangkan beban yang terhubung dengannya akan menyerap daya listrik tersebut. Dengan kata lain, daya listrik adalah tingkat konsumsi energi dalam sebuah sirkuit atau rangkaian listrik.
Rumus umum yang digunakan untuk menghitung daya listrik dalam sebuah rangkaian listrik adalah sebagai berikut :
P = V x I
Dimana :
P = Daya Listrik dengan satuan Watt (W) V = Tegangan Listrik dengan Satuan Volt (V) I = Arus Listrik dengan satuan Ampere (A)
Rumus umum yang digunakan untuk menghitung energi listrik dalam sebuah rangkaian listrik adalah sebagai berikut :
E = P x t
Dimana :
P = Daya Listrik
E = Energi dengan satuan Joule t = waktu dengan satuan detik
Dalam rumus perhitungan, Daya Listrik biasanya dilambangkan dengan huruf “P” yang merupakan singkatan dari Power. Sedangkan Satuan Internasional (SI) Daya Listrik adalah Watt yang disingkat dengan W. Watt adalah sama dengan satu joule per detik (Watt = Joule / detik)
Satuan turunan Watt yang sering dijumpai diantaranya adalah seperti dibawah ini : 1 miliWatt = 0,001 Watt
1 kiloWatt = 1.000 Watt 1 MegaWatt = 1.000.000 Watt
25
BAB III
RANCANGAN PENELITIAN
3.1. Proses Kerja Sistem
Gambar 3.1. Sistem secara keseluruhan akuisisi data pada panel surya.
Diagram blok pada gambar 3.1 diatas menunjukkan urutan cara kerja sistem secara keseluruhan. Terdapat beberapa bagian diantaranya :
1. Panel surya 20 W sebagai media yang akan digunakan untuk sumber masukan baik tegangan maupun arus.
2. Sensor cahaya digunakan untuk mendeteksi intensitas cahaya yang diterima disekitar lingkungan panel surya sebagai nilai masukan intensitas cahaya yang akan diproses oleh mikrokontroler.
3. Sensor suhu digunakan untuk mendeteksi suhu yang ada disekitar lingkungan panel surya yang akan diproses oleh mikrokontroler.
4. Rangkaian pembagi tegangan digunakan untuk mendeteksi besar kecilnya tegangan yang diterima oleh panel surya sebagai tegangan masukan yang akan diproses oleh mikrokontroler dan diparalel dengan beban lampu DC.
5. Sensor arus digunakan untuk mendeteksi besar kecilnya arus yang diterima oleh panel surya sebagai arus masukan yang akan diproses oleh mikrokontroler.
6. Komponen RTC digunakan untuk data waktu dan tanggal selama pengambilan data. 7. Komponen LCD 16x2 digunakan untuk menampilkan nilai sensor cahaya, sensor suhu,
tegangan, dan arus selama pengambilan data.
8. Menyimpan data menggunakan SD card selama pengambilan data yang akan ditransfer kelaptop lalu tampilkan di aplikasi excel.
9. Aki digunakan untuk sumber mikrokontroler selama pengambilan data.
10. Lampu DC digunakan sebagai beban selama pengambilan data untuk menerima daya dari panel surya.
11. Mikrokontroler sebagai alat yang digunakan untuk mengoperasikan yang akan dilakukan oleh sistem akuisisi data.
3.2. Perancangan Sistem Perangkat Keras
Pada perancangan perangkat keras ini merupakan tahap dimana perancangan seperti rangkaian, komponen pada alat akuisisi data pada panel surya dan model desain boks dari alat akuisisi data. Untuk perancangan perangkat keras dapat dibagi dalam beberapa sub-bagian. Lebih jelas mengenai perancangan perangkat keras seperti berikut :
3.2.1. Perancangan Rangkaian Pembagi Tegangan
Berdasarkan pada persamaan 2.4 maka akan digunakan untuk perhitungan nilai komponen dari rangkaian pembagi tegangan.
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑖𝑛 x ( 𝑅2
𝑅1 + 𝑅2 )
Dengan Vout = 0 Volt sampai dengan 5 Volt, Vin= 0 Volt sampai dengan 22 Volt, misalnya R1= 5100 Ω maka nilai R2 adalah :
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑖𝑛 x ( 𝑅2 𝑅1 + 𝑅2 ) 5 Volt = 22 Volt x ( 𝑅2 5100 Ω + 𝑅2 ) 5 Volt (5100 Ω + R2) = 22 Volt x R2 25500 Ω + 5 R2 = 22 R2
25500 Ω = 22 R2 – 5 R2 25500 Ω = 17 R2
25500 Ω 17 = R2
R2 = 1500 Ω
Sehingga pada rangkaian pembagi tegangan menjadi seperti gambar 3.2.
Gambar 3.2. Rangkaian Pembagi Tegangan dengan nilai komponen.
Vin dihubungkan dengan polar positif pada panel surya. GND dihubungkan dengan polar negatif panel surya. Vout dihubungkan dengan pin A2 Arduino Uno yang akan dikonversikan menjadi nilai ADC dan menjadi masukan nilai tegangan dari panel surya.
3.2.2. Arduino Uno dengan modul Sensor Arus ACS712-20A
Pemasangannya yaitu ditunjukan pada gambar 3.3 dengan cara pin VCC ke Arduino pin 5V, modul pin OUT ke Arduino pin A3, dan pin GND ke Arduino pin GND. Pin IN- dihubungkan kekabel beban dan pin IN+ dihubungkan kekabel positif (+) pada panel surya. Sensor arus ini untuk mendeteksi besar arus yang mengalir dari panel surya.
3.2.3. Perancangan Sensor Cahaya
Berdasarkan pada persamaan 2.6 maka akan digunakan untuk perhitungan nilai tegangan dari rangkaian sensor cahaya.
𝑉LDR = 𝑉𝑖𝑛 x ( 𝐿𝐷𝑅
𝐿𝐷𝑅 + 𝑅1 )
Dengan LDR = Nilai dari intesitas cahayanya (Misalnya : 100 Lux, untuk mengetahui nilai resistansinya bisa dilihat pada gambar 2.7), Vin= 0 Volt sampai dengan 5 Volt, misalnya R1= 1500 Ω maka nilai Vout adalah :
𝑉LDR = 𝑉in x ( 𝐿𝐷𝑅 𝐿𝐷𝑅+𝑅1 ) 𝑉LDR = 5 V x ( 5 𝐾Ω 5 𝐾Ω + 5100 Ω ) 𝑉LDR = 5 V x 0,4950 𝑉LDR = 2,475 Volt
Gambar 3.4. Rangkaian sensor cahaya dengan nilai komponen.
Vcc menggunakan 5 Volt dari Arduino Uno. GND dihubungkan dengan pin GND Arduino Uno. Vout dihubungkan dengan pin A0 Arduino Uno yang akan dikonversikan menjadi nilai ADC dan menjadi masukan nilai intensitas cahaya.
3.2.4. Arduino Uno dengan komponen Sensor Arus Suhu LM35
Gambar 3.5. Wiring arduino uno ke sensor suhu LM35.
Pemasangannya yaitu ditunjukan pada gambar 3.5 dengan cara pin VCC dihubungkan pada pin 5V dari Arduino Uno. Output dihubungkan dengan Arduino Uno pada pin A1, GND dihubungkan dengan pin GND Arduino Uno, hasilnya dikonversikan menjadi nilai ADC dan menjadi masukan nilai suhu.
Pada rumusan untuk mengetahui nilai 1ºC berapa tegangan yang dihasilkan bisa menggunakan rumus 2.6 sebagai berikut :
VLM35 = Suhu x 10 mV
Diketahui 1ºC = 10 mV untuk tegangan sensornya, maka nilai VLM35 adalah :
VLM35 = Suhu x 10 mV VLM35 = 1 x 10 mV
3.2.5. Arduino Uno dengan Modul I2C dan LCD 16x2
Gambar 3.6. Wiring arduino uno ke LCD.
Pemasangannya yaitu ditunjukan pada gambar 3.6 dengan cara modul pin SCL ke Arduino pin A5, modul pin SDA ke Arduino pin A4, modul pin GND ke Arduino pin GND dan modul pin VCC ke Arduino pin 5V. LCD ini akan menampilkan nilai intensitas cahaya, suhu, tegangan, dan arus selama pengambilan data dari panel surya.
3.2.6. Arduino Uno dengan Modul SD Card
Gambar 3.7. Wiring arduino uno ke modul SD Card.
Pemasangannya yaitu ditunjukan pada gambar 3.7 dengan cara modul pin CS ke Arduino pin 4, modul pin SCK ke Arduino pin 13, modul pin MOSI ke Arduino pin 11, modul pin MISO ke Arduino pin 12, modul pin VCC ke Arduino pin 5V, dan modul pin GND ke Arduino pin GND. Modul SD Card ini digunakan untuk menyimpan data waktu hari, tanggal, bulan, tahun, jam, cahaya, suhu, tegangan, arus, dan daya selama pengambilan data pada panel surya.
3.2.7. Arduino Uno dengan Modul RTC
Gambar 3.8. Wiring arduino uno ke modul RTC DS3231.
Pemasangannya yaitu ditunjukan pada gambar 3.8 dengan cara modul pin SCL ke Arduino pin A5, modul pin SDA ke Arduino pin A4, modul pin VCC ke Arduino pin 5V dan modul pin GND ke Arduino pin GND. Modul RTC ini digunakan untuk pengambilan data waktu hari, tanggal, bulan, tahun, dan jam yang nantinnya akan disimpan oleh SD Card.
3.2.8. Perancangan Model Boks Alat Akuisisi Data Pada Panel Surya
Pada perancangan boks untuk tempat kontrol charger, bahan yang digunakan adalah tripleks. Tripleks digunakan sebagai penutup atas, samping, depan, belakang, dan bawah. Dimensi boks yang didesain adalah 25 cm x 15 cm x 9 cm. Bentuk desain dari boks akuisisi data seperti pada gambar 3.9 sampai gambar 3.12.
Gambar 3.10. Tampak depan.
Gambar 3.11. Tampak samping.
3.3. Rancangan Perangkat Lunak
Pada tahap perancangan perangkat lunak ini adalah proses pembuatan diagram alir untuk mempermudah dalam pembuatan program Arduino Uno yang akan digunakan, dapat dilihat pada gambar 3.14. masukan berupa tegangan dan arus yang keluar dari panel surya. Pemrograman Arduino Uno akan menggunakan aplikasi Arduino dengan bahasa pemrograman adalah bahasa C. Diagram alir program utama yang akan dibuat meliputi:
Gambar 3.13. Perancangan Perangkat Lunak.
Proses alat sistem akuisisi data pada panel surya pada gambar perancangan perangkat lunak 3.13 ini ketika alat sudah menyala RTC dan LCD mulai aktif serta LCD akan menampilkan data nilai cahaya, suhu, tegangan, dan arus. Secara bersamaan semua komponen yang terdiri dari sensor cahaya, sensor suhu, rangkaian pembagi tegangan, dan sensor arus juga akan aktif, secara otomatis semua data komponen akan tersimpan di SD Card dalam tunda yang sudah diatur, selama alat sistem akuisisi data pada panel surya ini selalu aktif proses penyimpanan data akan terus berlanjut secara berulang kali dengan tersimpan di SD Card.
3.3.1. Perancangan Inisialisasi Sensor Cahaya
Perancangan inisialisasi dalam proses perhitungan pengambilan data intensitas cahaya yang ada disekitar lingkungan panel surya :
Gambar 3.14. Subrutin perhitungan sensor cahaya pada lingkungan panel surya.
Dapat dilihat pada gambar 3.14 merupakan proses inisialisasi dari sensor cahaya. Nilai 5 V dari tegangan referensi. Untuk mengetahui nilai resistansi LDR terlebih dahulu menghitung tegangan pada LDR dan tegangan pada resistor, ada nilai 12274392,31 merupakan perhitungan dari
10
𝑏 yang merupakan perpotongan garis y sensor cahaya LDR, sedangkan nilai -1,405 adalah dari perhitungan nilai m sensor cahaya LDR merupan kemiringan garis grafik yang dapat dilihat pada gambar 2.7 dan persamaan 2.5, sedangkan pow (power) merupakan program yang berfungsi dalam perhitungan pemetaan nilai atau kurva eksponensial.3.3.2. Perancangan Inisialisasi Sensor Suhu
Perancangan inisialisasi dalam proses perhitungan pengambilan data sensor suhu yang ada disekitar lingkungan panel surya :
Gambar 3.15. Subrutin perhitungan sensor suhu pada lingkungan panel surya.
Dapat dilihat pada gambar 3.15 merupakan proses inisialisasi nilai suhu yang ada disekitar lingkungan panel surya. Nilai 2,0479 merupakan hasil dari perhitungan suhu 1ºC x 10 mV, setelah itu hasilnya dibagi dengan perhitungan 5 V dibagi 1024.
3.3.3. Perancangan Inisialisasi Nilai Tegangan
Perancangan inisialisasi dalam proses perhitungan pengambilan data nilai tegangan pada panel surya :
Pada gambar 3.16 merupakan proses pengambilan data nilai tegangan panel surya mulai dari pembacaan nilai analog to digital converter yang telah dikonversikan pada mikrokontroler. Nilai Vout merupakan hasil untuk mengetahui tegangan outputnya, untuk mengetahui nilainya ADC dibagi 1024 setelah itu dikali dengan 5 Volt. Nilai 1024 mengindikasi penggunaan data 10 bit dan nilai 5 Volt berasal dari nilai tegangan arduino uno. Setelah itu untuk mengetahui nilai tegangan panel surya menggunakan rumus rangkaian pembagi tegangan. Nilai 4,4 merupakan hasil dari R1+R2/R2 yang bernilai R1 = 5100 Ω dan nilai R2 = 1500 Ω.
3.3.4. Perancangan Inisialisasi Nilai Arus
Perancangan inisialisasi dalam proses perhitungan pengambilan data nilai arus pada panel surya :
Gambar 3.17. Subrutin perhitungan nilai arus pada panel surya.
Dapat dilihat pada gambar 3.17 merupakan proses inisialisasi nilai arus pada panel surya. Nilai voltage angka 5000 ini merupakan tegangan pada mikrokontroler dalam miliVolt. ACSoffset ini bernilai 2500 miliVolt dan mVperAmp bernilai 100 dalam miliVolt, kedua nilai tersebut merupakan modul datasheet sensor arus ACS712-20A. Voltage diatas menunjukan tegangan pada sensor arus ketika tegangan bernilai 2500 maka arus yang terukur adalah 0 Ampere.
3.4. Format Data Pada SD Card
Format tabel akuisisi data pada panel surya disimpan pada file ber-ekstensi txt yang terdiri data hari, tanggal, bulan, tahun, jam, cahaya, suhu, tegangan, arus dan daya yang disimpan pada SD Card berkapasitas 16 GB. Setelah itu data akuisisi dikonversi ke file excel. Tampilan akuisisi data dalam format txt dan tampilan akuisisi data dalam format excel dapat dilihat pada gambar 3.19 dan 3.20.
Gambar 3.18. Tampilan akuisisi data dalam format txt.
38
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam bab ini berisi mengenai hasil pengamatan panel surya untuk mengetahui karakteristiknya dengan pengendalian menggunakan Arduino Uno. Berikut mengenai hasil pengamatan berupa pengujian kemampuan alat bekerja secara sistem, pengujian sensor cahaya LDR, sensor suhu LM35, rangkaian pembagi tegangan, dan sensor arus ACS712-20A.
4.1. Bentuk Fisik dan Hardware Elektronik
4.1.1. Bentuk Fisik
Bentuk fisik dari alat sistem akuisisi data pada panel surya dapat dilihat pada gambar 4.1 dan 4.2. Pada gambar 4.1 ini panel surya 20 W sudah dihubungkan dengan sensor cahaya LDR, sensor suhu LM35, rangkaian pembagi tegangan, dan sensor arus ACS712-20A. Alat ini pengontrolnya menggunakan arduino uno untuk mengetahui nilai sensor cahaya, nilai sensor suhu, nilai tegangan, dan nilai arus.
Gambar 4.1. Alat Akuisisi Data Pada Panel Surya.
Pada panel surya terdapat 2 warna kabel yaitu hijau dan hitam, hijau untuk kabel positif dan hitam untuk kabel negatif yang akan dihubungkan pada beban lampu DC 2 buah, alat ini menggunakan LCD 16x2 untuk menampilkan nilai sensor cahaya, sensor suhu, nilai tegangan, nilai sensor arus.
Gambar 4.2. Tempat alat akuisisi data.
Gambar 4.4. Boks dari samping.
Pada gambar 4.2 boks sebagai tempat alat akuisisi data saat pengambilan data yang dilakukan dari jam 07 : 00 pagi sampai jam 17 : 00 sore, gambar 4.3 boks dari depan, dan gambar 4.4 boks dari samping.
4.1.2. Cara Penggunaan Alat
Penggunaan alat pada sistem akuisisi data pada panel surya yaitu:
1. Pastikan pemasangan semua komponen sudah terhubung dengan arduino beserta LCD, SD Card, dan RTC.
2. Setelah itu alat sistem akuisisi data pada panel surya ini bila sudah siap, dihubungkan dengan panel surya 20 W letaknya dibagian atas gedung timur kampus 3 USD Paingan.
3. Bila sudah terpasang, dihubungkan dengan aki 12 Volt sebagai sumber untuk mengaktifkan pengendalinya yaitu arduinonya.
4. Pada percobaan ini, bila alatnya sudah on akan ditinggalkan dari pagi jam 07:00 sampai sore jam 17:00 dalam 1 hari sekali dengan posisi sudut yang berbeda dari 0º, 50º, dan -50º. 5. Pengambilan datanya diambil 1 hari sekali menggunakan SD Card.
6. Lalu menampilkan datanya di aplikasi excel untuk mengetahui hasil data pada sensor cahaya, sensor suhu, rangkaian pembagi tegangan, dan sensor arus selama beroperasi pada panel suryanya.
4.2. Pengujian dan Hasil dari Subsistem
4.2.1. Panel Surya
Pengujian panel surya dilakukan di Kampus III Universitas Sanata Dharma, Paingan. Letak panel surya berada di atas lantai 4 gedung timur (diatas gedung fakultas farmasi) dengan tujuan menghindari adanya bayang-bayang gedung ataupun pepohonan yang menghalangi sinar matahari ke permukaan PV pada pagi hari dan sore hari. Dapat dilihat pada gambar 4.5, 4.6, dan 4.7 merupakan proses pengambilan data dilapangan.
Gambar 4.6. Lokasi panel surya sudut 50º.
4.2.2. Hasil Data Daya Panel Surya Tanpa Beban
Hasil perhitungan daya kinerja PV 20W dapat dilihat pada gambar 4.8, Dimana pada grafik tersebut tampak terdapat selisih daya antara posisi sudut PV yang berbeda. Selisih daya ini di bagi dalam tiga posisi, yaitu pada hari pertama posisi sudut 0º, hari kedua posisi sudut 50º, dan hari ketiga posisi sudut -50º, hasil kinerja daya panel surya sangat bergantung dari kondisi matahari yang ada. Pengambilan data ini dilakukan pada bulan agustus ketika posisi matahari berada dibagian utara.
Gambar 4.8. Hasil daya PV 20W dengan posisi sudut 0º, 50º, dan -50º.
Setelah melakukan perhitungan hasil daya PV 20W dengan posisi sudut 0º, 50º, dan -50º. Selanjutnya dilakukan perhitungan terhadap PV 20W untuk mengetahui hasil energi yang didapat selama pengambilan data. Rata-rata hasil energi selama pengambilan data pada sudut 0º sekitar 301,84 Kilo Joule , sedangkan pada sudut 50º sekitar 463,78 Kilo Joule , dan sudut -50º sekitar 128,86 Kilo Joule.Pada gambar 4.9. menunjukkan hasil perhitungan energi selama pengambilan data sebagai berikut.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 07.00.55 07.19.02 07.37.08 07.55.14 08.13.20 08.31.27 08.49.33 09.07.39 09.25.45 09.43.52 10.01.58 10.20.04 10.38.11 10.56.17 11.14.23 11.32.29 11.50.36 12.08.42 12.26.48 12.44.55 13.03.0 1 13.21.07 13.39.14 13.57.20 14.15.26 14.33.33 14.51.39 15.09.45 15.27.51 15.45.58 16.04.04 16.22.10 16.40.16 16.58.23
Daya PV
Gambar 4.9. Grafik batang hasil energi PV 20W.
4.2.3. Hasil Data Daya Panel Surya dengan Beban
Pada saat pengambilan data, penulis kurang memperhatikan rangkaian beban pada panel surya. Ketika penulis hendak mengolah data, penulis baru menyadari bahwa rangkaian beban telah rusak. Tetapi secara teori jika panel surya 20W menggunakan beban, tegangan maksimal yang dimiliki panel surya 17,2 Volt dan arus maksimal 1,16 A. Dengan 2 buah lampu DC untuk masing-masing lampu membutuhkan daya sebesar 9 Watt dan rangkaian beban dirangkai secara paralel, daya dan arus yang dibutuhkan beban sebesar 18 Watt dan 1,5 A. Hal ini yang menyebabkan lampu putus.
4.2.4. Pengujian Rangkain Pembagi Tegangan
Pengujian rangkaian pembagi tegangan yaitu dengan memberi tegangan masukan antara 0 sampai 22 volt, yang kemudian dibandingkan dengan hasil pembacaan pada multimeter yang telah dikalibrasi, dari hasil pengujian didapat bahwa rangkaian pembagi tegangan memiliki galat rata-rata sebesar 0,39 %. Dapat dilihat pada tabel 4.1 hasil kalibrasi sebagai berikut.
0 500 1000 1500 2000 2500 07.00.55 07.19.02 07.37.08 07.55.14 08.13.20 08.31.27 08.49.33 09.07.39 09.25.45 09.43.52 10.01.58 10.20.04 10.38.11 10.56.17 11.14.23 11.32.29 11.50.36 12.08.42 12.26.48 12.44.55 13.03.01 13.21.07 13.39.14 13.57.20 14.15.2 6 14.33.33 14.51.3 9 15.09.45 15.27.51 15.45.58 16.04.04 16.22.10 16.40.16 16.58.23
Data Energi (Joule)
Tabel 4.1. Hasil kalibrasi rangkaian pembagi tegangan.
Gambar 4.10. Hasil data pada MS. Excel melalui simpanan SD Card.
Pada gambar 4.10. ini hasil saat pengambilan data nilai tegangan yang dihasilkan oleh panel surya yang tersimpan melalui modul SD Card.
No Multimeter (V) Mikrokontroler (V) Galat (%)
1 0 0 0 2 2,04 2,02 0,99 3 4,06 4,09 0,73 4 6,02 6,04 0,33 5 8,08 8,04 0,49 6 10,10 10,16 0,59 7 12,02 12,04 0,16 8 14,06 14,12 0,42 9 16,10 16,16 0,37 10 18,04 18,08 0,22 11 20,02 20,06 0,19 12 22,05 22,08 0,13 Rata-rata Galat (%) 0,39
Gambar 4.11. Grafik tegangan panel surya.
Pada gambar 4.11 adalah data grafik dari hasil percobaan yang tersimpan di SD Card dari jam 11:45 – 12:15. Sistem untuk rangkaian pembagi tegangan pada alat akuisisi data panel surya dapat dilihat juga di cara menghitung tegangan perhitungan dan tabel 4.2. untuk mengetahui perbandingan nilai tegangan (Pengukuran) dan nilai tegangan (Perhitungan) dari jam 11:45 – 12:15 dengan nilai error rata-rata sebesar 5,76 %.
Cara menghitung tegangan output dan tegangan panel surya, Diketahui nilai ADC = 888, ADC Maksimun = 1024, R1 = 5100, R2 = 1500, sebagai berikut :
Vout = 𝐴𝐷𝐶 1024 x 5 Volt Vout = 888 1024 x 5 Volt Vout = 4,3359375 Volt Vpv =Vout x 𝑅1+𝑅2 𝑅2 Vpv = 4,3359375 x 5100 + 1500 1500 Vpv =19,08 Volt 17,5 18 18,5 19 19,5 20 20,5 21
Tegangan (V)
Tabel 4.2. Hasil perbandingan tegangan (Pengukuran) dan tegangan (Perhitungan).
Gambar 4.12. Grafik perbandingan tegangan (Pengkuran) dan tegangan (Perhitungan). Pada gambar 4.12 hasil grafik tegangan (Pengukuran) adalah nilai resistor yang disesuaikan dengan pengukuran multimeter dan dikalibrasi, sedangkan tegangan (Perhitungan) adalah nilai resistor yang disesuaikan dengan nilai komponen yang digunakan. Dapat dilihat bahwa nilai tegangan (Pengukuran) dengan tegangan nilai tegangan (Perhitungan) masih belum sebanding. Hal ini disebabkan oleh komponen resistor yang digunakan dalam perhitungan R1 = 5100 Ω dan R2 = 1500 Ω, ketika resistor sudah dipasang di komponen rangkaian pembagi tegangan, setelah itu dilakukan dengan pengukuran multimeter nilai resistor berubah menjadi R1 = 4990 Ω dan R2 = 1320 Ω, akan mempengaruhi nilai tegangan yang dihasilkan. Berikut adalah gambar 4.13 saat melakukan pengukuran tegangan panel surya dengan multimeter dan hasil tampilan pada alat.
16 17 18 19 20 21
Tegangan (Pengukuran) Tegangan (Perhitungan)
Tegangan pengukuran (V) Tegangan Perhitungan (V) Nilai Error (%)
20,50 19,08 7,44 19,72 18,65 5,73 19,97 18,65 7,07 19,70 17,90 10,05 19,48 18,11 7,56 19,48 18,26 6,68 19,46 18,50 5,18 19,29 19,81 2,62 18,53 19,21 3,53 19,53 17,88 9,22 19,40 17,94 8,13 19,31 18,39 5,00 19,55 18,39 6,30 19,02 19,38 1,85 19,4 19,23 1,09 18,51 17,66 4,81 Rata-Rata Error (%) 5,76
Gambar 4.13. Saat pengujian pengukuran tegangan dengan multimeter dan hasil alat.
4.2.5. Hasil Pengujian Sensor Arus
Sensor arus ACS712 dikalibrasi dengan multimeter yang telah dikalibrasi. Pengujian dilakukan dengan menghubungkan dengan aki 12 volt sebagai catu daya yang mencapai 5 A yang telah dibebani dengan 5,3 ohm, menunjukkan bahwa sensor arus ACS712 memiliki galat (%) rata-rata saat dibebani 5,3 Ω yaitu 1,19 %. Dapat dilihat pada tabel 4.3 hasil pengujiannya sebagai berikut.
Tabel 4.3. Hasil pengujian sensor arus dengan beban 5,3 ohm.
No Beban Multimeter (A) Sensor ACS712 (A) Galat (%)
1 5,3 Ω 2,30 2,29 0,43 2 2,30 2,29 0,43 3 2,29 2,34 2,13 4 2,26 2,25 0,44 5 2,27 2,20 3,18 6 2,26 2,20 2,72 7 2,26 2,25 0,44 8 2,26 2,29 1,31 9 2,26 2,25 0,44 10 2,26 2,25 0,44 Rata-rata Galat (%) 1,19
Berikut adalah gambar saat melakukan kalibrasi sensor arus ACS712 dengan multimeter dan hasil tampilan pada serial monitor.
Gambar 4.14. Saat kalibrasi pengukuran sensor arus dengan multimeter.
Gambar 4.15. Hasil data pada MS. Excel melalui simpanan SD Card.
Pada gambar 4.15 ini hasil saat pengambilan data nilai arus yang dihasilkan oleh panel surya yang tersimpan melalui modul SD Card.
Gambar 4.16. Grafik arus panel surya.
Pada gambar 4.16 hasil percobaan pengambilan data nilai arus pada panel surya yang diolah dalam bentuk grafik.
4.2.6. Hasil Pengujian Sensor Cahaya
Pada percobaan sensor cahaya LDR ini untuk mengetahui intensitas cahaya saat pengambilan data pada panel surya disaat ditempatkan pada lingkungan nyata sebagai berikut.
Gambar 4.17. Hasil data pada MS. Excel melalui simpanan SD Card.
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6
Arus (A)
Pada gambar 4.17 ini hasil saat pengambilan data nilai intensitas cahaya yang dihasilkan oleh sensor cahaya LDR yang tersimpan melalui modul SD Card. Pada gambar 4.18 ini adalah tampilan grafik nilai sensor cahaya dari jam 11:46 – 12:14.
Gambar 4.18. Grafik sensor cahaya LDR.
Pada gambar 4.19 menampilkan grafik saat pengambilan data intensitas cahaya dari jam 07:00 – 17:00, ketika posisi panel surya pada saat itu sudut 50º menghadap keutara. Pengambilan data
Gambar 4.19. Grafik sensor cahaya LDR dari jam 07:00-17:00.
16 16,5 17 17,5 18 18,5 19 19,5 0 5000 10000 15000 20000 25000
Cahaya (Lux) Daya (50º)
0 5 10 15 20 25 30 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 07.00.51 07.18.57 07.37.03 07.55.10 08.13.16 08.31.22 08.49.28 09.07.34 09.25.41 09.43.47 10.01.53 10.20.00 10.38.06 10.56.12 11.14.18 11.32.25 11.50.3 1 12.08.37 12.26.44 12.44.50 13.02.56 13.21.0 3 13.39.09 13.57.15 14.15.21 14.33.28 14.51.3 4 15.09.40 15.27.46 15.45.53 16.03.59 16.22.05 16.40.11 16.58.17
![Gambar 2.13. Bagian dari Papan Arduino.[16]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/4582874.3338843/30.892.234.663.213.849/gambar-bagian-dari-papan-arduino.webp)
