RANCANG BANGUN PROTOTYPE SOLAR TRACKER 2 AXIS BERBASIS NODEMCU
SKRIPSI
DIPPOS MAROLOP SIHOMBING 141402120
PROGRAM STUDI S1 TEKNOLOGI INFORMASI
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2021
i
RANCANG BANGUN PROTOTYPE SOLAR TRACKER 2 AXIS BERBASIS NODEMCU
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ijazah Sarjana Teknologi Informasi
DIPPOS MAROLOP SIHOMBING 141402120
PROGRAM STUDI S1 TEKNOLOGI INFORMASI
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2021
ii
iii PERNYATAAN
RANCANG BANGUN PROTOTYPE SOLAR TRACKER 2 AXIS BERBASIS NODEMCU
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya.
Medan, Desember 2021
DIPPOS MAROLOP SIHOMBING 141402120
iv
UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan syukur yang sedalam-dalamnya penulis sampaikan kehadirat Tuhan Yesus Kristus, karena hanya dengan izin kuasaNya penulis memiliku motivasi penuh dalam penyelesaian tugas akhir di Program Studi S1 Teknologi Informasi Fasilkom-TI Universitas Sumatera Utara.
Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada semua pihak yang selalu membantu dan mendorong penulis selama proses penyelesaian penelitian ini:
1. Bapak Dr. Muryanto Amin S.Sos., M.Si selaku Rektor Universitas Sumatera Utara.
2. Ibu Dr. Maya Silvi Lydia M.Sc selaku Dekan Fasilkom-TI Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Sarah Purnamawati ST., M.Sc. selaku Ketua Program Studi S1 Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara
4. Bapak Baihaqi Siregar, S.Si., MT., selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan arahan, dukungan serta bimbingan untuk penulis.
5. Bapak Romi Fadillah Rahmat B.Comp.Sc., M.Sc., selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan, dukungan serta bimbingan untuk penulis.
6. Orang tua penulis, Hulman Pardomuan Sihombing dan St. Kartini br.Pangaribuan serta saudara penulis, Mariani Anggriani Romauli Sihombing, S.Si, Pratu. Sobil Martahi Pandapotan Sihombing, Astri Maduma Sihombing, S.Kom, Raguel Hamonangan Sihombing, Norman Manontong Sihombing, Parsaoran Lamtogu Sihombing, Pebruari Sotarduga Sihombing, Eben Ezer Lamdenggan Sihombing, A.md, dan Merry Christmas Nauli Basa Rohana Sihombing yang telah memberikan perhatian, saran dan dukungan selama masa perkuliahan hingga selesai.
7. Sahabat-sahabat terkasih penulis Tama Loy Dennis Munthe, Riverta Fierre Purba, Rano Afrianja Sinaga, Nikolaus Wesli Situmorang, Raymondo, Tegar Nuansa Siburian, Wandika Piopani, Rini Turma Silalahi, Ita Purnamasari Panggabean, Santa Chyntia Hutabarat yang menjadi sahabat penulis dalam segala hal di kampus.
8. Sahabat penulis Maya Hartina Hutagalung, Yolanda Naibaho dan Juliandri Raka Putra yang banyak mendukung dan mendorong penulis selama proses penyelesaian
v penelitian ini.
9. Teman-teman angkatan 2014 Teknologi Informasi USU khususnya Kom B.
10. Pihak-pihak yang turut membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian ini yang penulis tidak dapat sebutkan oleh penulis.
Kiranya Tuhan senantiasa memberikan anugerah dan kasihNya kepada setiap pihak yang banyak menolong, memperhatikan, memberi semangat serta banyak mendukung dan mendorong penulis selama proses pengerjaan penelitian ini.
Medan, 21 Desember 2021
Penulis
vi ABSTRAK
Solar Tracking System (STS) adalah satu dari banyak cara yang optimal demi peningkatan efektivitas pengambilan sinar matahari oleh solar panel. Pembahasan penelitian ini tentang pengoptimalan efektivitas sinar matahari pada solar tracker yang memiliki dua sumbu putar (2 axis) secara rotasi vertikal dan rotasi horizontal dengan berbasis NodeMCU ESP8266 sebagai pusat pengendali dan algoritma Fuzzy. Terdapat 4 sensor LDR sebagai masukan dan sensor LDR ini untuk mengecek arah bergeraknya sinar matahari pada segala arah. Sensor-sensor LDR ini ditempatkan pada setiap sisi- sisi bagian terluar pada solar panel. Sistem ini memakai panel surya polycritalline 5Wp dan satu buah adaptor yang akan disambungkan ke sumber listrik. Motor penggerak pada sistem ini berupa 2 motor servo. Sistem ini diuji dalam masih dalam ruang lingkup penelitian laboratorium dengan bantuan cahaya senter smartphone dan digerakkan oleh manusia kearah sensor cahaya LDR. Nilai sudut yang diperoleh ditentukan arah pergerakan cahaya yang dating terhadap sensor cahaya LDR. Efektivitas cahaya yang diterima menggunakan solar tracker 2 axis akan lebih besar dibanding solar tracker 1 axis.
Kata kunci : solar tracker, fuzzy sugeno orde nol, NodeMCU ESP8266, LDR, dua sumbu putar (2 axis)
vii
PROTOTYPE DESIGN OF SOLAR TRACKER 2 AXIS BASED ON NODEMCU
ABSTRACT
Solar Tracking System (STS) is an optimal way to maximize the capture of sunlight on solar panel. This research discusses optimizing sunlight’s effectiveness in a solar tracker which has two rotational axes (2 axes) in vertical rotation and horizontal rotation based on NodeMCU ESP8266 as the control center and Fuzzy algorithm. This system consists of 4 Light Dependent Resistor (LDR) light sensors as input consisting of 2 LDR sensors to identify the direction of the movement sun from the east to embers and 2 other LDR sensors to detect the sun’s direction omovement from south to north. These LDR sensors are placed on each side of the outer part of the solar panel. This system needs a 5Wp polycristalline solar panel and an adapter that will be connected to a power source. The driving motor in this system is in the form of 2 servo motors. This system test is still brought out on a laboratory research scale with the help of smartphone lights that are manually driven towards the LDR light sensor. The angle value obtained is determined by the direction of movement of the light that comes to the LDR light sensor.
The effectiveness of the light received using a 2-axis solar tracker will be greater than that of a 1-axis solar tracker.
Keywords : Solar tracker, fuzzy sugeno orde nol, NodeMCU ESP8266, LDR, two rotary axes (2 axes).
viii DAFTAR ISI
PERSETUJUAN ii
PERNYATAAN iii
UCAPAN TERIMAKASIH iv
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
DAFTAR ISI viiii
DAFTAR GAMBAR x
DAFTAR TABLE xii
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 3
1.3 Batasan Masalah 3
1.4 Tujuan Penelitian 3
1.5 Manfaat penelitian 3
1.6 Metodologi Penelitian 3
1.7 Sistematika Penulisan 4
BAB 2 LANDASAN TEORI 6
2.1 NodeMCU ESP8266 6
2.2 Solar panel Error! Bookmark not defined. 2.3 Sensor LDR 8
2.4 Sensor Gyro 9
2.4.1 Prinsip Kerja Sensor Gyro Error! Bookmark not defined. 2.4.2 Bagaimana Penggunaan Sensor Gyro Pada Gadget? 10
2.4.3 Kelebihan dan Kekurangan Sensor Gyro 11
2.5 Smartphone Error! Bookmark not defined. 2.6 Penelitian Terdahulu 12
BAB 3 ANALISI DAN PERANCANGAN SISTEM 15
3.1. Arsitekur Umum 15
3.2. Data 17
3.3. Perancangan Alat 17
3.4. Perancangan Sistem 18
ix
3.5. Analisis Sistem 21
3.6. Aplikasi Logika Fuzzy Sugeno Orde Nol 21
3.6.1. Fuzzifikasi 22
3.6.2. Rule Base 22
3.6.3. Defuzzifikasi 24
BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN 25
4.1. Implementasi Sistem 26
4.2. Perancangan Antarmuka 27
4.2.1. Tampilan Awal 27
4.2.2. Tampilan UDP 28
4.2.3. Hasil Penghitungan Sudut 29
4.3. Pengujian Sistem 30
4.4. Hasil Pengukuran 32
4.5. Nilai Intensitas Cahaya 34
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 38
5.1 Kesimpulan 38
5.2 Saran 38
DAFTAR PUSTAKA 39
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 NodeMCU ESP8266 7
Gambar 2. 2 Solar panel 8
Gambar 2. 3 Sensor LDR 9
Gambar 2. 4 Sensor Gyro 10
Gambar 3. 1 Arsitektur Umum 16
Gambar 3. 2 Skema Rangkaian 18
Gambar 3. 3 Flowchart Solar tracker System 19
Gambar 3. 4 Tampilan Aplikasi TCP/UDP TEST TOOL 20
Gambar 3. 5 Masukan dan keluaran logika Fuzzy 21
Gambar 3. 6 Fuzzifikasi Variabel Input 22
Gambar 3. 7 Deklarasi variabel keluaran motor servo 24
Gambar 4. 1 Perangkat Solar Panel 27
Gambar 4. 2 Tampilan Awal Aplikasi 28
Gambar 4. 3 Tampilan UDP 29
Gambar 4. 4 Hasil Penghitungan Sudut 30
Gambar 4. 5 Tampilan Solar Panel Sudut 0 Derajat 31
Gambar 4. 6 Hasil Pengukuran Sudut 32
Gambar 4. 7 Hasil Pengukuran Sudut 33
Gambar 4. 8 Hasil Pengukuran Sudut 34
Gambar 4. 9 Serial Monitor IDE Arduino 35
Gambar 4. 10 Serial Monitor IDE Arduino 35
Gambar 4. 11 Serial Monitor IDE Arduino 36
Gambar 4. 12 Serial Monitor IDE Arduino 36
Gambar 4. 13 Serial Monitor IDE Arduino Menggunakan Monitoring Waktu 37
Gambar 4. 14 Serial Monitor IDE Arduino Intensitas Cahaya Rendah 37
xi DAFTAR TABLE
Table 1. Penelitian Terdahulu 12 Table 2. Aturan Dasar (Rule Base) 23
1 BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Meningkatnya sumber daya listrik sejalan dengan meningkatnya kebutuhan utama.
Keadaan ini pun diikuti dengan banyaknya penduduk Indonesia dan juga perkembangan teknologi. PLN pun semakin intens memberlakukan gerakan hemat listrik pada waktu- waktu tertentu. PLN memberlakukan program ini guna keberlangsungan sumber daya listrik terutama saat mneghadapi jam tinggi pemakaian listrik di jam tersebut. Beberapa kalangan juga sudah menggunakan bahan bakar gas sebagai sumber energi listrik.
Penggunaan bahan bakar gas juga terbilang murah. Akan tetapi cadangan gas bumi sangat terbatas. Air juga salah satu alternatif sebagai pembangkit listrik. Yang menjadi masalah adalah ketersediaannya di alam juga terbatas. Sebut saja pada musim kemarau produksi air akan sedikit dan pembangkit listrik tidak dapat beroperasi secara optimal.
Ketersediaan energi matahari sebagai sumber daya alam sangat memadai. Energi matahari juga sangat ramah lingkungan karena bebas dari pencemaran. Sinar matahari sendiri dimanfaatkan untuk menciptakan daya listrik yang dihasilkan solar panel.
Pengubahan energi sinar matahari menjadi energi listrik dinamakan photovoltaic.
Pemanfaatan solar panel sangat baik dan efektif di daerah tropis seperti Indonesia.
Beberapa tahun belakangan ini penggunaan solar panel sangat meningkat karena efektivitasnya sebagai penghasil energi.
Energi sinar matahari merupakan sumber untuk solar panel untuk menghasilkan listrik yang mengandalkan sinar matahari. Tingginya energy listrik yang dihasilkan dipengaruhi oleh tinnginya intensitas sinar matahari yang mengenai solar panel. Panel surya biasanya diletakkan pada posisi yang tepat pada tempat dudukannya. Cara pemasangan panel surya seperti ini akan mengakibatkan tempat solar panel tidak sesuai pada tempat yang tepat akan arah datangnya sinar matahari. Keadaan ini berakibat pada energi listrik yang dihasilkan sedikit. Tempat solar panel harus tegak lurus akan datangnya sinar matahari untuk menghasilkan daya yang maksimal. Posisi seperti ini akan membuat solar panel mengikuti sinar matahari. Setiap harinya, matahari terbit dari timur ke barat dan bergerak naik turun. Saat posisi matahari berubah di siang hari,
2
pelacakan matahari adalah cara yang efisien untuk meningkatkan jumlah energi yang dihasilkan oleh solar panel. Dengan menggunakan pelacak sinar matahari 2 sumbu oleh solar panel, maka energi yang dihasilkan solar panel akan lebih banyak. 41,34% energi lebih banyak dikumpulkan disbanding permukaan yang tetap.
Perangkat ini biasanya diletakkan di tempat yang susah dipantau atau tempat yang membahayakan manusia. Disamping itu, user memerlukan data untuk memantau cara kerja perangkat. Anda dapat menjalankan proses komunikasi melalui komunikasi nirkabel melalui Bluetooth atau WiFi untuk memprediksi risiko yang mungkin terjadi saat mengakses informasi perangkat ini. Informasi yang diperoleh melalui Wifi ditampilkan di smartphone.
Dari hal tersebut maka diperlukan alat yang mampu menggerakkan panel surya untuk melacak sumber sinar matahari yang terus bergerak dan memonitornya secara nirkabel. Dengan pelacak surya 2 sumbu dan dimonitor melalui ponsel cerdas, Anda dapat menempatkan panel surya secara tegak lurus keatas dan mendatar untuk melakukan pelacakan dan memantau orientasi sinar matahari satu hari penuh untuk memudahkan pemantauan.
Dedy Dhomo, et al pada penelitiannya melakukan pembahasan tentang optimalisasi energi panel surya yang didukung dengan penggunaan solar cell tracker yang berguna sebagai pelacak arah pergerakan sinar matahari oleh solar cell, sehingga lebih banyak energi yang terkonsentrasi pada solar cell. Dalam penelitiannya, sensor cahaya LDR ditempatkan pada 4 arah utama, barat, timur, selatan dan utara, dan yang lainnya di tengah untuk membandingkan titik fokus yang diterima oleh LDR terkuat.
R. Dhanabal et al melakukan penelitian untuk membandingkan tegangan keluaran yang dihasilkan panel surya yaitu dengan metode yang digunakan dalam sistem pelacakan 1 axis, sistem pelacakan 2 axis, dan panel surya statis. Kesimpulannya adalah, panel surya yang memakai sistem pelacakan 2 axis menghasilkan kinerja lebih baik daripada pelacakan 1 axis dan panel surya dalam keadaan diam.
Berdasarkan pemaparan latar belakang dan penelitian terdahulu, pada kesempatan ini penulis mengajukan penelitian dengan metode Fuzzy Sugeno Orde Nol untuk pengoptimalan sudut solar panel terhadap arah datangnya sinar matahari dengan
3
judul “RANCANG BANGUN PROTOTYPE SOLAR TRACKER 2 AXIS BERBASIS NODEMCU”.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka pokok permasalahan yang dihadapi adalah “Bagaimana merancang prototype solar tracker 2 axis berbasis Nodemcu?”
1.3 Batasan Masalah
Di dalam penelitian ini, penulis membatasi pembahasan penelitian yaitu:
1. Solar tracking system ini berbasis NodeMCU sebagai pusat pengendali 2. Solar tracking system berbentuk prototype (rancang bangun)
3. Tidak membahas tentang mikrokontroler yang lain selain NodeMCU.
4. Solar tracking system ini hanya membahas tentang besaran sudut yang dihasilkan solar panel.
1.4 Tujuan Penelitian
Dilakukannya penelitian ini dengan tujuan yaitu:
1. Penggunaan NodeMCU sebagai pusat kontrol dalam sistem solar tracker.
2. Mengetahui pergerakan solar panel yang menghadap pergerakan matahari.
3. Mengetahui sudut pergerakan matahari.
1.5 Manfaat penelitian
Dilakukannya penelitian ini diharapkan dapat memberi manfaat yaitu:
1. Membantu pengguna untuk memecahkan permasalahan yang ada ketika membuat Rancang Bangun Prototype Solar tracker 2 Axis Berbasis NodeMCU.
2. Membantu penulis mengetahui cara kerja sistem solar tracker untuk mendapatkan sinar matahari dan besaran sudut solar panel dari sinar matahari yang diterima sensor cahaya LDR.
1.6 Metodologi Penelitian
Tahapan yang dilakukan dalam penelitian yaitu:
4
1. Studi Literatur
Tahap ini membahas tentang pengumpulan data dan juga literatur yang berhubungan dengan penelitian. Dokumen dan literatur dapat berupa buku, skripsi, jurnal, dan sumber lainnya yang diperoleh melalui internet.
2. Analisis Permasalahan
Analisis permasalahan bertujuan untuk menganalisa berbagai informasi dari studi literatur dan dapat memutuskan metode yang digunakan dalam penelitian ini untuk merancang bangun prototype solar tracker 2 axis berbasis NodeMCU.
3. Perancangan
Tahapan ini akan melakuakan sebuah perancangan arsitektur umum, bagan proses pengambilan sinar matahari untuk diteruskan ke sensor LDR dan solar panel, dan algoritma fuzzy sugeno orde nol.
4. Implementasi
Tahapan ini akan menerapkan perancangan sistem yang telah dibuat pada tahap sebelumnya.
5. Pengujian
Setelah implemenatsi dilakukan, maka sistem harus diuji terlebih dahulu serta melakukan evaluasi dari sitem yang telah dirancang.
6. Dokumentasi dan Penyusunan Laporan
Tahapan ini peneliti melakukan dokumentasi dari sitem yang dibangun dan juga implementasi sistem yang dibuat berdasarkan tahap sebelumnya.
1.7 Sistematika Penulisan
Sistematika dari penulisan ini terdiri dari lima bagian utama diantaranya:
Bab 1: Pendahuluan
Bagian pendahuluan menjelaskan bagaimana latar belakang permasalahan yang ingin diselesaikan kemudian menjelaskan rumusan masalah tersebut, menentukan batasan masalah pada penelitian, tujuan diadakannya penelitian, manfaat penelitian yang dilakukan, metode yang diterapkan dalam penelitian serta bagaimana sistematika penulisan.
Bab 2:Landasan Teori
5
Landasan teori berisi penjelasan teori pendukung dalam penelitian serta penjelasan terkait metode penyelesaian permasalahan yang dibahas seperti NodeMCU, Solar panel, Sensor LDR, Motor Servo dan Sensor Gyro serta pendukungnya.
Bab 3: Analisi dan Perancangan Sistem
Dalam melakukan penelitian perlu dilakukan analisa terhadap masalah dan penyelesaiannya serta merancang sistem untuk penyelesaiannya dan di bagian ini menjelaskan tentang arsitektur umum dari rancangan sistem serta tahapan yang dilakukan untuk membangun sistem dimulai dari penerapan sensor LDR dan sensor Gyro, penerapan NodeMCU sebagai sistem kendali, dan algoritma fuzzy sugeno orde nol.
Bab 4: Implementasi dan Pengujian Sistem
Sistem yang sudah dibangun akan diimplementasikan serta dilakukan pengujian berdasarkan rancangan sistem pada bagian analisa dan rancang sistem sebelumnya.
Dari hasil yang diperoleh kemudian dijelaskan kelebihan serta kekurangan sistem.
Bab 5: Kesimpulan Dan Saran
Setelah proses penelitian dilakukan dapat diperoleh kesimpulan secara keseluruhan dari penelitian dan memberikan saran-saran membangun untuk peneliti selanjutnya yang ingin melakukan penelitian berkaitan.
6 BAB 2
LANDASAN TEORI
Landasan teori ini mengacu kepada teori-teori penunjang yang berhubungan dengan penelitian. Teori-teori tersebut diantaranya adalah seperti NodeMCU, Solar panel, Sensor LDR, Motor Servo dan Sensor Gyro.
2.1 NodeMCU ESP8266
NodeMCU adalah perangkat IoT sumber terbuka. Perangkat ini terdiri dari hardware dengan bentuk chip ESP8266 menggunakan firmware dengan bahasa pemrograman scripting Lua. Secara harfiah, istilah NodeMCU mengarah pada apa firmware yang dipakai, dan bukan pada hardware development kit. NodeMCU mungkin mirip dengan papan Arduino ESP8266. Kisah lahirnya NodeMCU menjelang perilisan ESP8266 pada tahun 2013. Pabrikan ESP8266, Espressif Systems, telah memulai produksi ESP8266, SoC WiFi yang terintegrasi ke dalam prosesor Tensilica Xtensa LX106. Pembangunan NodeMCU dimulai pada 13 Oktober 2014, ketika Hong mengirim file firmware Nodemcu pertama ke platform berbagi kode Github. Kemudian, ketika Huang R mengkomit file dari papan ESP8266, proyek tersebut diperluas ke platform perangkat keras dan diberi nama yaitu devkit v.0.9 di bulan yang sama. PM mem-porting library klien MQTT Contiki ke platform SOC ESP8266 dan berpartisipasi dalam proyek Node MCU. Kemudian dari tahap ini perangkat mendukung protokol MQTT IoT dengan menggunakan Lua. Pembaruan penting berikutnya datang ketika Devsaurus mem- porting u8glib ke proyek NodeMCU pada 30 Januari 2015, memungkinkan NodeMCU untuk mengontrol LCD, OLED, dan tampilan VGA. Proyek NodeMCU terus berkembang dengan dukungan komunitas open source software di belakangnya. Pada musim panas tahun 2016, NodeMCU mempunyai 40 modul fungsional yang dapat dipakai sesuai dengan kebutuhan. Inti dari NodeMCU yaitu ESP8266 (khususnya, seri ESP12 termasuk ESP12E), fungsi NodeMCU hampir sama dengan ESP12 (ESP12E dari NodeMCU versi 2 dan juga versi 3), tetapi NodeMCU adalah ESP12E membungkus API sendiri menggunakan bahasa pemrograman eLua yang kurang lebih mirip dengan Javascript. Beberapa fitur baru itu adalah 1. Termasuk 10 port GPIO D0 hingga D10 2.
7
Fungsi PWM 3. Antarmuka Interface I2C dan SPI 4. Antarmuka 1Wire 5. ADC Modul yang membutuhkan daya sekitar hanya 3.3V dan memiliki tiga Wlan mode yaitu : stasiun, titik akses, dan keduanya. Kemudian modul ini dilengkapi dengan GPIO prosesor serta memori dengan pin yang berbeda tergantung pada jenis perangkat ESP8266 yang digunakan. Modul ini sudah dilengkapi dengan peralatan berupa mikrokontroler, sehingga modul ini dapat digunakan secara standalone tanpa mikrokontroler.
Gambar 2. 1 NodeMCU ESP8266
2.2 Solar panel
Panel surya (juga dikenal sebagai "panel PV") digunakan untuk mengubah cahaya dari matahari, yang terdiri dari partikel energi yang disebut "foton", menjadi listrik yang dapat digunakan untuk memberi daya pada beban listrik. Panel surya dapat digunakan untuk berbagai aplikasi termasuk sistem tenaga jarak jauh untuk kabin, peralatan telekomunikasi, penginderaan jauh, dan tentu saja untuk produksi listrik oleh sistem listrik tenaga surya perumahan dan komersial.
8
Gambar 2. 2 Solar panel
2.3 Sensor LDR
Sensor LDR (Light Dependent Resistor) adalah perangkat yang digunakan untuk mendeteksi cahaya. Ia memiliki hambatan (variabel) yang berubah dengan intensitas cahaya yang jatuh di atasnya. Hal ini memungkinkan mereka untuk digunakan dalam sirkuit penginderaan cahaya. LDR digunakan di banyak produk konsumen untuk menentukan intensitas cahaya. LDR atau resistor bergantung cahaya juga dikenal sebagai fotoresistor, fotosel, fotokonduktor. Ini adalah salah satu jenis resistor yang resistansinya bervariasi tergantung pada jumlah cahaya yang jatuh di permukaannya. Ketika cahaya jatuh pada resistor, resistansi berubah.
Untuk merasakan adanya cahaya resistor ini sering digunakan. Resistor ini memiliki banyak fungsi dan hambatan. Misalnya pada saat LDR dalam keadaan gelap, maka dapat digunakan untuk menyalakan lampu atau untuk mematikan lampu saat dalam keadaan terang.. Pada Gambar 2.3 terdapat kurva/jalur yang menyerupai kurva pada bagian atas sensor LDR. Kabel terbuat dari cadmium sulfide (CdS) dan rentan terhadap intensitas cahaya. Lintasan kadmium sulfida
9
berbentuk lengkung (curved) seperti kurva, sehingga lintasan dapat diperpanjang pada titik-titik yang sempit.
Gambar 2. 3 Sensor LDR
2.4 Sensor Gyro
Sensor gyro merupakan alat sensor yang memanfaatkan momentum sudut untuk melakukan pengukuran dan menetapkan suatu orientasi menjadi stabil. Sensor ini menetapkan orientasi dengan bertumpu pada cakram atau roda pada sumbu agar berotasi cepat. Peran sensor gyro yang mudah dipahami adalah penggunaannya pada sebuah drone, kamu mungkin pernah mengambil gambar menggunakan drone sehingga menghasilkan tangkapan layar yang stabil.
10
Gambar 2. 4 Sensor Gyro
2.4.1 Bagaimana Penggunaan Sensor Gyro Pada Gadget?
Pada awalnya sensor gyro hanya digunakan untuk kebutuhan navigasi pada hal-hal berikut ini :
Kompas bola
Sistem penerbangan
Rudal agar bergerak sesuai arahan yang diberikan
Seiring berkembangnya teknologi, sensor ini semakin memudahkan pekerjaan manusia.
Di antaranya penggunaan sensor pada gadget atau smartphone sebagai berikut : 1. Photosphere
Fitur photosphere pada kamera Android yaitu pengambilan gambar panorama dengan sudut 360 derajat. Ternyata pada fitur tersebut, terdapat peran sensor gyro di dalamnya dimana ia akan memberikan orientasi lebih presisi bahkan sampai gerakan 360 derajat.
2. Game 3D
Mobile game berbasis 3D misalnya pada genre adventure. Kamu bisa melihat peran sensor gyro saat menjalankan aplikasi mobile game seperti PUBG dimana ketika ingin berputar melihat situasi sekitar pada arena game dilakukan dengan mengusap layar.
Selain PUBG, fungsi serupa terdapat pula pada game mobile 3D lain seperti Rules of
11
Survival, Knives Out, Free Fire, dan lain-lain. Tentunya dengan adanya teknologi sensor gyro tersebut membuat pengalaman bermain game terasa lebih nyata bukan?
3. Google Sky Map
Peran sensor gyro juga terdapat pada Google Sky Map yaitu sebuah aplikasi pemetaan rasi bintang. Aplikasi tersebut bisa menjadi salah satu sarana belajar astronomi, cukup mengarahkan smartphone ke langit, kamu akan mengetahui nama-nama bintang dan gugusannya.
2.4.2 Kelebihan dan Kekurangan Sensor Gyro
Beberapa kelebihan dari sensor gyro sangat bermanfaat sehingga tidak asing digunakan pada gadget masa sekarang. Mungkin salah satunya pada smartphone yang kamu miliki.
Sensor gyro adalah versi update dari accelerometer, tentunya ia memiliki kelebihan dibanding penggunaan accelerometer saja yang hanya memberikan orientasi linear.
Berikut kelebihan dari sensor jenis ini :
1. Membuat smartphone lebih fleksibel digunakan saat menjalankan aplikasi tertentu, sensor ini dapat mengidentifikasi gerakan ponsel dari berbagai arah. Tentunya hal tersebut karena kemampuannya membuat orientasi dari sumbu x, y, dan
2. Gambar yang dihasilkan lebih halus dan tidak patah-patah, misalnya pada tangkapan layar drone yang memanfaatkan teknologi sensor ini.
3. Pengguna tidak perlu takut arah berganti ketika smartphone pindah posisi, hal ini karena pembacaan arah sensor gyro tidak dipengaruhi gravitasi.
Kekurangan dari sensor gyro adalah sebagai berikut:
Karena kemampuannya yang lebih update tersebut, membuat alat sensor ini memiliki harga yang relatif mahal.
Hanya dapat digunakan jika ada accelerometer di dalamnya
12
2.5 Smartphone
Smartphone disini berfungsi sebagai penampil hasil akhir dari pergerakan solar panel.
Hasil akhir yang ditampilkan berupa besaran sudut solar panel. Aplikasi yang digunakan untuk menampilkan hasilnya adalah aplikasi yang sudah ada, yaitu aplikasi yang terdapat di Google Play Store yaitu TCP/UDP Test Tool.
2.6 Penelitian Terdahulu
Beberapa penelitian yang telah dilakukan berkaitan dengan solar tracker diantaranya penelitian yang dilakukan Dedy Dhomo, et al (2007) pada penelitiannya membahas optimalisasi energi solar cell yang didukung dengan penggunaan solar cell tracker agar solar cell selalu mengikuti arah pergerakan matahari, sehingga lebih banyak energi yang terkonsentrasi pada solar cell. Dalam penelitian ini, sebuah sensor LDR ditempatkan di arah utama, timur, barat, utara, dan selatan, kemuda yang lainnya di tengah untuk membandingkan titik fokus yang diterima oleh LDR terkuat.
R. Dhanabal, et al (2013) melakukan penelitian untuk membandingkan tegangan output atau keluaran yang dihasilkan oleh panel surya dengan sebuah metode yang digunakan dalam sistem pelacakan sumbu yang tunggal, sistem pelacakan dua sumbu, dan panel surya statis.
Kesimpulan penelitian ini bahwa panel surya dengan sistem pelacakan 2 axis dapat memberi kinerja yang lebih tinggi daripada sistem pelacakan 1 axis dan panel surya dalam keadaan diam.
Table 1. Penelitian Terdahulu
No Peneliti Judul Tahun Keterangan
1. Dedy
Dhomo, et al
Pemanfaatan Mikrokontroler Sebagai
Pengendali Solar tracker Untuk Mendapatkan Energi Maksimal
2007 Penelitian ini membahas tentang
pengoptimalan energi solar sel dengan bantuan solar tracker agar solar sel
13
selalu mengikuti arah pergerakan matahari dengan tujuan agar energi terfokus pada solar sel jauh lebih banyak.
2. R.
Dhanabal, et al
Comparison of Efficiencies of Solar tracker system with static panel Single – Axis Tracking System and Dual – Axis Tracking System with Fixed Mount
2013 Penelitian ini membahas tentang sebuah perbandingan tegangan yang dikeluarkan panel surya menggunakan metode sistem pelacak sumbu, dan sistem pelacak dua axis dan panel surya yang statis.
3. Budi
Yuwono, et al
Optimalisasi Panel Sel Surya Dengan
Menggunakan Sistem Pelacak Berbasis
Mikrokontroler AT89C51
2005 Penelitian ini membahas penggunaan panel sel surya dengan tujuan mendapatkan keluaran listrik yang optimal dimana
pemakaian
14
penel sel surya diletakkan dengan posisi tertentu tanpa perubahan, Contohnya panel sel surya diarahkan ke arah atas.
4. Wasana
Saputra, et al
Rancang Bangun Solar Tracking System Untuk Mengoptimalkan Penyerapan Energi Matahari Pada Solar Cell
2008 Peneliti membahas solar tracking system yang terdiri atas solar tracker. Solar tracking yang dibuat peneliti merupakan prototype. Hasil yang disarankan agar
penempatan LDR lebih pasti lagi agar solar tracker
berfungsi dengan baik.
15 BAB 3
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Penjelesan tentang data yang akan digunakan, penerapan metode dan analisis perancangan sistem terhadap arah datangnya sinar matahari untuk menhetahui besaran sudutnya di setiap waktu tertentu dijelaskan pada bab ini. Pembahasan dibagi menjadi dua, yaitu tahapan analis dan juga tahapan perancangan sistem. Dalam tahapan analis peneliti membahas analisis terhadap metode yang digunakan, kemudian pada tahapan perancangan sistem peneliti menampilkan aplikasi yang digunakan yang sudah diinstall terlebih dahulu.
3.1. Arsitekur Umum
Metode yang penulis ajukan terdiri atas beberapa proses. Proses yang akan dilakukan peneliti adalah langkah awal untuk mengetahui input pada perancangan sistem ini.
Diawali dengan datangnya sinar matahari yang akan diteruskan ke sensor LDR dan sensor Gyro. Setelah sensor sudah membaca data yang masuk maka akan diproses di NodeMCU. Tipe NodeMCU yang digunakan adalah ESP8266. Setelah proses yang dilakukan di NodeMCU kemudian Motor Servo sebagai penggerak solar panel akan menggerakkan solar panel sehingga akan mendapatkan hasil berupa besaran sudut dari masing-masing waktu tertentu. Setelah besaran sudut diperoleh maka hasilnya akan ditampilkan di aplikasi smartphone yang sudah lebih dahulu diinstal di Google Play Store. Adapun arsitektur umum pada Gambar 3.1 menjelaskan setiap metodologi pada penelitian ini.
16
INPUT
………
PROCESS
………
OUTPUT
Gambar 3. 1 Arsitektur Umum
Arsitektur umum yang terdapat pada penelitian ini terbagi atas tiga bagian yaitu input, proses dan output.
3.1.1 Input
Pada perancangan sistem ini yang akan menjadi input adalah matahari, sensor cahaya LDR dan sensor gyro. Posisi solar panel menjadi input besaran sudut yang ditentukan oleh sensor gyro. Kemudian sinar matahari akan diteruskan (dipancarkan) menuju ke sensor LDR. Sensor yang sudah menerima sinar matahari akan mendeteksi kondisi cahaya.
Sinar matahari
Sensor LDR Sensor Gyro
gy521(mpu6050)
Sistem Kendali (NodeMCU ESP8266)
dan Fuzzy Sugeno Orde Nol
Activator (Motor Servo)
WiFi
Solar panel 5 WP
Aplikasi smartphone
17
3.1.2 Proses
Pada sistem kendali NodeMCU8266, data yang masuk berupa sinar matahari akan diolah untuk menentukan mekanisme kerja perangkat. Sistem Kendali disini menggunakan NodeMCU ESP8266.
3.1.3 Output
Setelah proses sistem kendali yang terjadi di NodeMCU, maka data tersebut akan diteruskan menuju motor servo. NodeMCU akan memberikan perintah ke motor servo untuk menggerakkan solar panel. Media komunikasi antara NodeMCU dan smartphone adalah wifi. Output yang dihasilkan melalui aplikasi android (smartphone) akan menampilkan informasi posisi solar panel berupa besaran sudut solar panel.
3.2. Data
Dalam Sistem ini penulis mengguanakan data dari cahaya senter smartphone sebagai pengganti sinar matahari. Cahaya senter smartphone tersebut diarahkan mengelilingi sensor LDR secara perlahan. Semakin tinggi sinar matahari yang diterima sensor cahaya LDR maka NodeMCU ESP8266 memerintahkan motor servo untuk menggerakkan panel surya kearah sumber cahaya. Intensitas atau besaran cahaya (data) yang diterima dari sensor LDR memiliki nilai dan sudut yang berbeda.
3.3. Perancangan Alat
Empat sensor LDR dipasang di setiap sisi sebagai masukan (input) sistem. Besaran jumlah cahaya yang sudah dibaca oleh sensor LDR dikirim ke NodeMCU melalui sebuah pin analog. Semakin tinggi besaran jumlah cahaya yang diterima dari sebuah sensor LDR maka semakin tinggi nilai yang terbaca oleh NodeMCU. Sudut dengan sebuah nilai maksimal dari sensor LDR mererpresentasikan sudut yang searah dengan arah dating dari sinar matahari, sehingga posisi dari sudut tersebut disikapi dengan pergerakan solar tracker. Skema rangkaian ditunjukkan Gambar 3.2.
18
Gambar 3. 2 Skema Rangkaian
Terdapat NodeMCU ESP8266 sebagai pusat pengendali di setiap data yang masuk.
NodeMCU sendiri memiliki daya 12V, namun daya yang direkomendasikan adalah 5V.
Setiap sensor LDR memiliki daya 5V, oleh karena itu untuk menyamakan daya NodeMCU dengan sensor LDR maka modul ADS1115 ditambahkan. Modul ADS1115 digunakan untuk membaca Analog Digital Converters (ADC) dengan 4 saluran dan komunikasi I2C dengan resolusi hingga 16 bit. Secara fungsional, mudah digunakan karena mengukur berbagai sinyal pada rentang tegangan 2 V hingga 5 V, menjadikannya ideal untuk pengukuran dengan resolusi 16-bit. Hal ini dilakukan untuk menghindari resiko kerusakan NodeMCU akibat overheating. Kedua motor servo ditempatkan pada dua axis yang tak sama, yaitu horizontal dan juga vertikal.
Penempatan 2 axis ini dilakukan untuk pergerakan motor servo mengikuti arah sinar matahari. Dimana sumbu (axis) horizontal memposisikan solar panel mengahadap matahari dari timur hingga barat dan sumbu (axis) vertikal ditujukan untuk menghadap matahari terbit sampai terbenam.
3.4. Perancangan Sistem
Perangkat lunak (software) pengembangan yang dipakai untuk mengolah data dari Arduino adalah Arduino IDE. Bahasa pemrograman adalah Bahasa C#. Program
19
diunggah/disimpan ke NodeMCU ESP8266 pada board Arduino Uno sebagai pusat kendali. Urutan alur kerja (flowchart) untuk sistem solar tracker ditunjukkan pada Gambar 3.3.
Gambar 3. 3 Flowchart Solar Tracker System
Pembacaan data masuk dilakukan oleh sensor peka cahaya yaitu LDR dilakukan melalui proses penentuan intensitas cahaya yang masuk. Intensitas cahaya yang masuk ditetapkan berada pada nilai 22000.
20
Jika Nilai > 22000 = tinggi (high) Jika Nilai < 22000 = rendah (low)
Terdapat 4 sensor peka cahaya yang terletak di Atas, Bawah, Kanan, dan Kiri.
Flowchart menjelaskan proses perbandingan nilai sensor yang terletak di atas, bawah, kanan dan kiri tersebut. Perbandingannya bertujuan untuk mengatur arah gerak motor servo. Ketika satu dari bagian sensor cahaya LDR mendapatkan cahaya yang lebih banyak maka nilai yang dihasilkan akan semakin tinggi (high) (>22000) maka NodeMCU memberi perintah pada motor servo untuk dapat menggerakkan solar panel.
Begitu juga sebaliknya, apabila salah satu bagian sensor LDR mendapatkan cahaya yang lebih sedikit (<22000) dengan demikian nilai yang dihasilkan rendah (low).
Data tinggi rendahnya intensitas energi sinar matahari dibaca mewakili data serial yang kemudian dapat ditunjukkan pada serial monitor software IDE Arduino pada board NodeMCU ESP8266. Kemudian data tersebut dikirimkan ke modul Wifi yang sudah ada pada NodeMCU ESP8266. Data oleh Wifi ditampillkan pada smartphone di sebuah aplikasi android. Aplikasi yang digunakan sebagai monitoring sudut pergerakan motor servo diunduh di Google Play Store. Nama aplikasinya adalah TCP/UDP TEST TOOL. Tampilan aplikasi dapat dilihat dengan Gambar 3.4.
Gambar 3. 4 Tampilan Aplikasi TCP/UDP TEST TOOL
21
3.5. Analisis Sistem
Analisis ini dilakukan dengan membandingan sudut yang dapat diterima sensor LDR yang terletak di 4 sisi solar panel dengan peletakan yang tetap. Penempatan ataupun peletakan solar panel pada posisi yang tetap kemudian ditempatkan pada posisi yang paling tepat dan pada bidang yang datar agar pengukuran sudut mendapatkan hasil yang optimal. Metode yang diterapkan untuk penelitian ini yaitu metode Fuzzy Sugeno Orde Nol.
3.6. Aplikasi Logika Fuzzy Sugeno Orde Nol
Metode Sugano mirip dengan penalaran Mamdan, kecuali keluaran (hasil) sistem tidak berupa fuzzy, yaitu berupa persamaan konstanta. Metode ini diperkenalkan Kan Takagi Kanno tahun 1985. Sistem dari Fuzzy Sugano memperbaiki fuzzy murni dan menambahkan sebuah hitungan matematika yang sederhana sebagai bagian dari THEN.
Perubahan tersebut menentukan rata-rata tertimbang dari aturan fuzzy yaitu IF dari sistem fuzzy. Sistem Fuzzy Kanno mempunyai kelemahan khususnya di bagian THEN.
Artinya, keberadaan perhitungan matematis tidak cukup memberikan kerangka yang alami untuk representasi pengetahuan dari manusia asli.
Gambar 3.5 menggambarkan metode Fuzzy di dalam penelitian ini, metode Fuzzy pada solar tracker mempunyai 4 masukan sensor cahaya LDR dengan nama SA (Sensor Atas), SB (Sensor Bawah), SKI (Sensor Kiri) dan SKA (Sensor Kanan). Sistem Fuzzy memiliki 4 keluaran, 2 keluaran dengan nama S1 (Servo Atas) dan S2 (Servo Bawah) mewakili pergerakan motor servo 1 dan S3 (Servo Kiri) dan S4 (Servo Kanan) mewakili pergerakan motor servo 2.
Gambar 3. 5 Masukan dan keluaran logika Fuzzy
22
3.6.1. Fuzzifikasi
Fuzzifikasi adalah proses yang mengklasifikasikan suatu rentang angka tertentu, positif atau negatif, menjadi variabel linguistik yang biasa dipakai dalam keseharian. Rentang nilai pembacaan sensor cahaya LDR pada penelitian berkisar dari 0 hingga 22000 yang merupakan resolusi dari pembacaan nilai ADC 10 bit pada kontroler Arduino NodeMCUE SP8266..
Pada Gambar 3.7, variabel input LDR mempunyai format keanggotaan sama, dua trapesium dengan variabel berlabel rendah dan tinggi. Untuk variabel rendah, bentuk trapesium empat titiknya adalah (0,0,250,350), dan untuk variabel tinggi ada satu titik (250,350,0,0). Perpotongannya berada pada nilai 350 dan 250. Dua titik kemudian dipilih dari 250 di bawah nilai sensor terang saat menguji pembacaan LDR dengan kondisi yang normal (kondisi dalam ruangan dengan skala laboratorium) hingga kondisi cahaya penuh (menggunakan lampu LED). Di kisaran 350, itu 350 atau lebih di bawah normal kondisi.
3.6.2. Rule Base
Rule base adalah pembentukan aturan dasar, di mana ahli memasukkan logika pemikiran manusia dalam bentuk pernyataan if (pernyataan) kemudian (ekspresi) dan operasi tambahan berupa relasi OR atau AND. Anda dapat memasukkan anak . Setiap aturan dasar dalam penelitian ini memakai operator yaitu AND untuk merepresentasikan hubungan antara variabel input yang ditunjukkan pada persamaan (2). Perbedaan mendasar ketika menggunakan operator dalam fuzzy adalah menentukan nilai keanggotaan dari semua fungsi. Apabila operator yang dipilih adalah AND, nilai
Gambar 3. 6 Fuzzifikasi Variabel Input
23
keanggotaan minimum (fungsi MIN) dipilih untuk setiap aturan, seperti yang ditunjukkan oleh persamaan (1). Metode untuk mencari nilai maksimum dan minimum pada fuzzy kanno dengan orde nol disebut dengan fungsi MINMAX. Persamaan kedua fitur itu adalah sebagai berikut:
Table 2. Aturan Dasar (Rule Base)
Keterangan:
Tabel 2 menunjukkan aturan dasar dari sebuah sistem fuzzy sugeno dengan orde nol.
Aturan ke-1 dapat dibaca sebagai: Apabila LDR1=rendah, LDR2=tinggi, LDR3=tinggi, LDR4=tinggi, dengan demikian S1=tinggi, S2=rendah, S3=rendah, S4=rendah. Atau dapat menunjukkan apakah cahaya tersebut cenderung dominan atau cenderung ke arah LDR1 (naik). Setelah itu, Servo S1 akan bergerak ke arah atas dan posisi cahaya
No LDR 1
LDR 2
LDR 3
LDR 4
S1 S2 S3 S4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
: Kondisi LDR kategori rendah : Kondisi LDR kategori tinggi : Servo kondisi high
: Servo kondisi low
24
kemudian kembali ke titik tengah panel.
3.6.3. Defuzzifikasi
Pada tahap akhir, setiap variable output motor servo (kanan, atas, kiri, bawah) mempunyai 2 variabel bahasa, Rendah (keadaan servo sedang mati) dan Tinggi (keadaan servo aktif). Variabel rendah berisi sebuah konstanta bernilai 0, dan variabel tinggi berisi konstanta dengan nilai 1. Kedua keadaan tersebut pada sistem kontrol diskrit sering disebut sebagai flag. Gambar 3.8 menunjukkan deklarasi dari variabel
keluaran.
Kebalikan dari fuzzifikasi, dalam proses defuzzifikasi ini, sebuah variabel linguistik akan dirangkum melalui persamaan (3) berikut :
Kemudian gunakan toolbox MATLAB FIS (Fuzzy Inference System) untuk merancang ketiga fase tersebut. Model fuzzy disimpan dengan file ekstensi .fis dan dapat digunakan lebih lanjut pada aplikasi berbasis GUI, oleh karena itu apabila aplikasi memperoleh data serial yaitu sebuah data pembacaan sensor LDR langsung diproses kemudian menghasilkan output fuzzy sebagai acuan pergerakan dari motor si servo.
3.7. Penentuan Axis Gyroscope
Pada umumnya, hasil dari pengukuran kecepatan sudut suatu benda dengan memakai perangkat sensor sudut gyroscope pada sumbu horisontal kemudian dapat dinyatakan
Gambar 3. 7 Deklarasi variabel keluaran motor servo
25
pada persamaan 1.
Keluaran gyroscope berisi sinyal untuk kecepatan sudut (θ & (t)), random noise (n(t)), dan juga noise akibat perubahan suhu (b(t)). Perubahan besaran sudut didapatkan melalui integral dari persamaan 1. Rumus untuk mengubah sudut ditulis sebagai 2.
Persamaan 2 kemudian ditulis melalui suatu parameter kalibrasi dengan persamaan 3.
BAB 4
26
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN
Pembahasan mengenai penerapan dari pengukuran nilai sudut dari masing-masing sensor LDR dan melakukan pengujian sistem berdasarkan analisa yang dirancang.
4.1. Implementasi Sistem
Untuk membangun rancangan sistem, peneliti membutuhkan beberapa spesifikasi perangkat sebagai berikut:
Laptop ASUS A455L
Processor Intel(R) Core(TM) i3-4005U CPU @ 1.70GHz 1.70 GHz
Kapasitas Hardisk 1 TB
Kapasitas RAM 6 GB
Sistem operasi Windows 10 Pro 20H2 version 64bit
Software IDE Arduino board NodeMCU ESP8266
4.2. Tampilan Rangkaian Solar panel
Solar panel yang digunakan adalah solar panel 5 Wp. Pada keempat sisi solar panel yaitu kanan, kiri, atas dan bawah dipasang sensor cahaya LDR. Sensor gyroscope juga ditambahkan sebagai sensor pembaca sudut. Solar panel ditunjukkan gambar 4.1.
27
Gambar 4. 1 Perangkat Solar Panel 4.3. Halaman Antarmuka
Implementasi rancangan antarmuka aplikasi ini diunduh dari Google Play Store yaitu TCP/UDP TEST TOOL untuk mempermudah pengguna dalam menggunakannya dan dijelaskan dibawah ini:
4.3.1. Tampilan Awal
Tampilan utama dari aplikasi ketika dibuka untuk pertama kali. Halaman ini juga memiliki 8 tombol yang memiliki fungsinya masing-masing. Akan tetapi untuk tampilan antarmuka hanya membahas tombol UDP saja. Berikut tampilannya seperti Gambar 4.2.
28
Gambar 4. 2 Tampilan Awal Aplikasi
4.3.2. Tampilan UDP
Menu UDP memiliki fungsi untuk menampilkan data besaran sudut yang dihasilakan dari proses penerimaan cahaya sebagai sumber data. Berikut tampilan awal UDP seperti Gambar 4.3.
29
Gambar 4. 3 Tampilan UDP
4.3.3. Hasil Penghitungan Sudut
Halaman ini akan menampilkan hasil dari pengolahan data cahaya yang diterima oleh sensor LDR. Hasil yang diperoleh berupa besaran sudut dari masing- masing sensor yang diletakkan di setiap sisi solar panel. Keempat sudut tersebut yaitu atas, bawah, kanan dan kiri. Berikut tampilan hasil penghitungan sudut seperti yang tertera pada Gambar 4.4.
30
Gambar 4. 4 Hasil Penghitungan Sudut
4.4. Pengujian Sistem
Tahap ini adalah pengujian sistem yang menjelaskan hasil yang didapat berdasarkan pengolahan data dari cahaya yang diterima oleh sensor LDR. Uji coba dilakukan pada 4 buah sensor LDR yang terletak di 4 sisi solar panel yaitu atas, bawah, kanan dan kiri. Terdapat dua sumbu pada solar panel yaitu sumbu X untuk atas dan bawah dan sumbu Y untuk kanan dan kiri. Dalam keadaan diam solar panel memiliki sudut 0 (nol) dan di aplikasi menampilkan hasil X : MID 0 Y : MID 0. Berikut hasil dari pengujian seperti Gambar 4.5.
31
Gambar 4. 5 Tampilan Solar Panel Sudut 0 Derajat
Pada menu UDP ini sebelum mengetahui hasil penghitungan sudut harus dilakukan terlebih dahulu pengaturan yaitu sebagai berikut:
Target IP yaitu 192.168.4.1
Target Port 5000
Local Port 5000
Mulai pengitungan dengan menekan tombol CONNECT lalu pada kolom repeat ketik START kemudian SEND.
32
4.5. Hasil Pengukuran
Hasil pengukuran terhadap sudut solar panel menggunakan solar tracker memiliki output yang berbeda-beda tergantung intensitas sinar matahari yang diterima. Semakin tinggi suatu intensitas cahaya yang diterima oleh sensor dengan demikian NodeMCU ESP8266 akan membaca data yang masuk kemudian memberikan sinyal ke motor servo untuk melakukan pergerakan mengikuti arah datangnya sumber cahaya. Hasil pengukuran besaran sudut seperti Gambar 4.6 dibawah ini.
Gambar 4. 6 Hasil Pengukuran Sudut
33
Gambar 4. 7 Hasil Pengukuran Sudut
34
Gambar 4. 8 Hasil Pengukuran Sudut
Dari hasil pengukuran diatas didapatkan besaran sudut dari sisi-sisi solar panel yaitu bawah, atas, kiri dan kanan memiliki besaran yang berbeda. Besaran sudut yang diperoleh bergantung terhadap intensitas cahaya yang diterima. Untuk hasil sudut maksimal yang diterima sisi atas sebesar 40 derajat, sisi bawah 47 derajat, sisi kanan 35 derajat dan sisi kiri sebesar 47 derajat.
4.6. Nilai Intensitas Cahaya
Nilai intensitas cahaya diperoleh dari besaran sumber cahaya yang dibaca oleh sensor LDR. Besaran nilai intensitas cahaya yang sudah ditetapkan pada sistem ini adalah
35
22000. Hasil dari uji coba pengukuran nilai intensitas cahaya dapat dilihat melalui serial monitor IDE Arduino. Berikut hasil nilai intensitas cahaya seperti gambar dibawah.
Gambar 4. 9 Serial Monitor IDE Arduino
Gambar 4. 10 Serial Monitor IDE Arduino
36
Gambar 4. 11 Serial Monitor IDE Arduino
Gambar 4. 12 Serial Monitor IDE Arduino
37
Gambar 4. 13 Serial Monitor IDE Arduino Menggunakan Monitoring Waktu
Gambar 4. 14 Serial Monitor IDE Arduino Intensitas Cahaya Rendah
Dari tampilan monitoring di serial monitor terhadap cahaya yang diterima oleh setiap sensor LDR memiliki nilai yang bervariasi. Ini disebabkan karena cahaya yang diterima oleh sensor juga berbeda-beda intensitasnya. Semakin besar kecerahan cahaya yang diterima maka nilai yang dihasilkan berada di kisaran 22000 keatas. Kecerahan cahaya yang minim akan memperoleh nilai yang berada dibawah 22000. Nilai intensitas cahaya diatas 22000 memiliki status nilai “tinggi” dan nilai intensitas cahaya dbawah 22000 memiliki status nilai “rendah”.
38 BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Prototype solar tracker berbasis NodeMCU ESP8266 menggunakan sensor cahaya LDR dapat menggerakkan solar panel terhadap matahari (sumber cahaya) dan mengikuti pergerakan matahari yang dapat dipantau dengan menggunakan smartphone.
2. Setiap sumber cahaya yang diterima oleh sensor cahaya LDR memiliki nilai yang berbeda-beda di setiap sisi solar panel.
3. Nilai sudut yang dihasilkan oleh masing-masing sensor cahaya LDR ditentukan dari intensitas cahaya yang diterima.
4. Penggunaan modul Wifi yang sudah ada pada NodeMCU ESP8266 pada sistem ini memudahkan proses konektivitas lebih cepat ke perangkat smartphone.
5. Solar panel dapat bergerak ke 4 arah dengan derajat kemiringan yang berbeda- beda di setiap sisinya.
5.2 Saran
1. Sensor cahaya LDR tidak memiliki pembungkus yang memungkinkan sangat rentan terhadap air hujan, oleh karena itu diperlukan pembungkus (cover) transparan agar sensor tetap berfungsi baik.
2. Dengan menggunakan solar tracker 2 axis akan memudahkan solar panel mengikuti arah datangnya sinar matahari dan sumber sinar matahari dapat dibaca oleh solar panel sepanjang hari, oleh karena itu sinar matahari tersebut sangat optimal digunakan sebagai sumber daya listrik.
3. Untuk pengembangan lebih lanjut, dapat menambahkan monitoring daya untuk solar panelnya.
4. Untuk penggunaan langsung dengan skala yang besar dapat menggunakan solar panel yang lebih besar.
39
DAFTAR PUSTAKA
Ardina, G. B. (2019). Rancang Bangun Dual Axis Solar tracker Pembangkit Listrik Tenaga Surya Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno. Seminar Hasil Elektro S1 ITN Malang, 1–11.
Boando, T. H., & Winardi, S. (2007). Rancang Bangun Prototipe Sistem Pelacak Matahari Menggunakan Arduino, 1–13.
Ekaputri, C., Teknik, F., Telkom, U., & Clock, R. (2018). Desain Optimal Dan Implementasi Penggerak Panel Surya Menggunakan Metode Perhitungan Sudut Azimuth Matahari Optimal Design and Implementation of Solar panel Drive Using Azimuth Solar Angle Calculation Methods. E-Proceeding of Engineering, 5(3), 3887–3894.
Fardani, M. I. M. (2018). Perancangan Prototipe 2 Axis Solar tracker Guna Optimalisasi Output Daya Solar panel. Skripsi.
Learned, L. (2018). LESSON LEARNED Prepared by : PEMBANGUNAN IOT ( Internet of Things ) BERBASIS SEL SURYA PADA UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH GORONTALO.
Roni Syafrialdi, & Wildian. (2015). RANCANG BANGUN SOLAR TRACKER BERBASIS MIKROKONTROLER ATmega8535 DENGAN SENSOR LDR DAN PENAMPIL LCD. Jurnal Fisika Unand, 4(2), 113–122.
Saputra, W. (2008). Rancang Bangun Solar Tracking System Untuk Mengoptimalkan Penyerapan Energi Matahari Pada Solar Cell, 27.
Sianturi, A. M. (2018). RANCANG BANGUN SOLAR TRACKER UNTUK MENDAPATKAN TEGANGAN MAKSIMUM PADA PANEL SURYA DENGAN MONITORING IoT, 44–48.
40
Syafrialdi, R., & -, W. (2015). Rancang Bangun Solar tracker Berbasis Mikrokontroler Atmega8535 Dengan Sensor Ldr Dan Penampil Lcd. Jurnal Fisika Unand, 4(2), 113–122. https://doi.org/10.25077/jfu.4.2.
T., N. M. H. Y. (2016). Rancang Bangun Solar tracker Dual Axis Guna Optimalisasi Kinerja Panel Surya Untuk Penerangan Pada Kapal.
