Pengaturan Pergerakan Solar Cell Berdasarkan Intensitas Cahaya

Pengaturan Pergerakan Solar Cell Berdasarkan Intensitas
Cahaya Matahari (Mikrokontroler, Mekanik dan Transceiver)
Rinaldi Simanullang 1), Arif Gunawan 2), Cyntia Widiasari 3)
1) Jl. Lobak Komp Ligako no A.15 Pekanbaru, Riau
Abstrak
Listrik memiliki peranan penting dalam kemajuan teknologi khususnya perkembangan teknologi
dibidang elektronika. Seluruh teknologi elektronika menggunakan energi listrik pada setiap
pengoperasiannya. Salah satu contoh dari perkembangan elektronika tersebut adalah prototype
wireless Sensor Network. Sebagai sistem pendeteksi dini kebakaran hutan menggunakan media
wireless. Aplikasi ini sangat membantu dalam mendeteksi kebakaran hutan, sehingga aplikasi ini
dapat meminimalisir terjadinya kebakaran hutan yang sering terjadi di wilayah Riau khususnya.
Sejauh ini, aplikasi tersebut menggunakan energi listrik yang berasal dari baterai. Karena aplikasi ini
akan berada di tengah hutan dan tidak mendapatkan pasokan energi listrik dari PLN. Namun
penggunaan baterai ini masih kurang efektif. Solar cell adalah salah satu perangkat elektronik yang
dapat mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Seluruh energi yang diproses pada solar cell
dapat disimpan dalam battery.Tujuan penelitian ini adalah merancang solar cell dengan sistem
mekanik yang dapat bergerak mengikuti cahaya dan posisi matahari. Hal ini dilakukan untuk
mengefektifkan penyerapan cahaya matahari sehingga pasokan energi diperoleh secara maksimal.
Proses penyerapan cahaya matahari oleh solar cell menghasilkan energi listrik untuk pengisian
baterai yang diproses data informasinya diproses pada mikrokontroler arduino. Seluruh data
informasi mengenai energi listrik tersebut dikirimkan kepada pengawas/pemantau secara real time
melalui transmisi wireless dengan menggunakan modul KYL-500 S.
Kata Kunci : Wireless Sensor Network, Solar Cell, Arduino
Abstract
Electricity has an important role in the advancement of technology in particular in the field of
electronics technology development. The entire electronics technology using electrical energy on each
operation. One example of the development of electronics is a prototype wireless Sensor Network. As
an early detection system using the wireless medium forest fire. This application is very helpful in
detecting forest fires, so this application can minimize the occurrence of forest fires are common in the
Riau region in particular. So far, the application uses electrical energy from the battery. Since this
application will be in the middle of the forest and do not get energy supplies electricity from PLN.
battery usage, however, it is still less effective. Solar cell is one of those electronic devices that can
turn sunlight into electrical energy. The entire energy processed at solar cell can be stored in the
battery.The purpose of this research is.
KeyWords : Wireless Sensor Network, Solar Cell, Arduino
1. Pendahuluan
Pada saat ini, khususnya di Indonesia sudah banyak terjadi pembakaran hutan secara liar
khususnya di Riau. Jika kebakaran tersebut tidak ditanggulangi secara cepat maka bisa jadi
kebakaran hutan akan cepat meluas. Oleh karena itu dibuatlah suatu aplikasi elektronika yang
yang dapat mengatasi masalah yang muncul tersebut, dan aplikasi elektonika tersebut adalah
Prototype Wireless Sensor Network (WSN). WSN sebagai Sistem Pendeteksi Dini Kebakaran
Hutan Menggunakan Media Wireless” merupakan suatu prototype yang berfungsi untuk
mendeteksi kebakaran hutan secara cepat dan akurat. Namun alat ini memiliki suatu kendala
yang kerap muncul dalam pengoperasiannya. Kendala tersebut adalah pasokan energi listrik
yang kurang stabil dari alat ini[2]. Karena alat ini akan diletakkan ditengah hutan yang
notabenenya tidak mendapat pasokan energi listrik dari Perusahaan Listrik Negara (PLN),
maka digunakanlah baterai sebagai sumber energi listrik untuk memasok listrik pada alat
tersebut agar alat tesebut dapat beroperasi. Namun solusi ini masih belum dapat
menyelesaikan masalah. Karena baterai sifatnya hanya sementara dan pastinya kurang efektif
karena operator haruslah selalu mengganti baterai yang sudah habis dengan baterai yang baru
agar alat ini tetap dapat selalu beroperasi.
Oleh karena itu pada penelitian mengenai Pengaturan Pergerakan Solar Cell Berdasarkan
Intensitas Cahaya Matahari agar dapat menghasilkan suatu sistem alat yang dapat menjadi
sumber energi listrik untuk alat tersebut yang hemat, efisien, efektif dalam pengaplikasiannya.
2. Teori Penunjang
2.1. Solar Cell
Gambar 1 Papan Solar Cell
Solar Cell merupakan suatu kumpulan sel fotovoltaic, dan juga dikenal oleh modul
fotovoltaic moniker. Solar cell dapat mengubah intensitas sinar matahari menjadi energi
listrik. Panel surya / solar cell menghasilkan arus yang digunakan untuk mengisi baterai.
Solar cell saat intensitas cahaya berkurang (berawan, hujan, dan mendung) arus listrik
yang dihasilkan juga akan berkurang. Dengan menambah panel surya / solar cell
(memperluas) berarti menambah konversi tenaga surya.
2.2.
Light Dependent Resistor
Gambar 2 Sensor Cahaya LDR
Sensor cahaya merupakan salah satu dari sekian banyak sensor cahaya . LDR
secara garis besar berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada di sekitar kita. Sensor
yang terkenal untuk mendeteksi cahaya ialah LDR (Light Dependent Resistor). Sensor
ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya.
2.3. Arduino
Gambar 3 Arduino Uno
Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di
dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR
dari perusahaan Atmel [3].
2.4. ACS 712
Gambar 4 Sensor Arus
Sensor arus dari keluarga ACS-712 ELC-05B adalah solusi untuk pembacaan arus
didalam dunia industri, otomotif, komersil dan sistem-sistem komunikasi. Sensor ini
biasanya digunakan untuk mengontrol motor, deteksi beban listrik, switched-mode power
supplies dan proteksi beban berlebih[1].
2.5. KYL-500S
Gambar 5 KYL-500S
KYL-500S adalah sebuah modul wireless transciever yang digunakan sebagai
wireless data transciever pada jarak dekat dengan ukuran yang kecil, ringan, dan
konsumsi daya yang rendah dan dengan stabilitas dan reliabilitas yang baik [2].
3.
Perancangan Sistem
Gambar 6 Blog diagram sistem
4. Flowchart
Gambar 7 Flowchart sistem mikrokontroller
Gambar 8 flowchart penggerakan motor DC
5.
Pengujian dan Hasil Data
Data hasil pengujian merupakan data yang diperoleh setelah pembuatan sistem penelitian
secara keseluruhan selesai dan sesuai dengan konsep yang awal perencanaan. Dalam
pengujian alat ini dilakukan dengan dua metode, yaitu metode dengan mekanik panel
tetap dan metode dengan mekanik panel bergerak.
5.1. Metode dengan mekanik panel bergerak
Tabel 1.Tegangan otuput solar panel terhadap intensitas cahaya matahari
08-Jul-12
12-Jul-12
13-Jul-12
04-Agust-12
05-Agust-12
07-Agust-12
No
Waktu
(WIB)
Vout
Panel
(Vdc)
Intensitas
Cahaya
Matahari
(LUX)
Vout
Panel
(Vdc)
Intensitas
Cahaya
Matahari
(LUX)
Vout
Panel
(Vdc)
Intensitas
Cahaya
Matahari
(LUX)
Vout
Panel
(Vdc)
Intensitas
Cahaya
Matahari
(LUX)
Vout
Panel
(Vdc)
Intensitas
Cahaya
Matahari
(LUX)
Vout
Panel
(Vdc)
Intensitas
Cahaya
Matahari
(LUX)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
07.00
07.30
08.00
08.30
09.00
09.30
10.00
10.30
11.00
11.30
12.00
12.30
13.00
13.30
14.00
14.30
15.00
15.30
22,5
23,2
26,7
28,2
28,7
28,9
29,4
29,4
30,3
30,7
31,3
32,4
32,5
32,7
33,3
33,8
34,2
34,3
3310
17400
22300
15560
12800
13700
21500
26900
29600
31700
30400
34100
36100
35800
44900
51200
53700
53200
23,2
25,4
29,7
29,8
29,9
30,7
30,9
31,5
33,3
33,5
33,9
34,3
35,2
35,4
35,4
35,7
36,1
36,3
3970
19200
21900
21200
20500
26900
29600
35200
53200
54700
59200
59600
62800
66800
60500
42900
65700
62300
21,7
22,5
24,2
27,7
28,2
28,2
28,6
30,9
31,3
31,4
31,9
32,2
33,1
33,5
33,7
33,8
34,6
34,7
2890
3240
1860
10480
14300
11900
12400
35400
28900
30200
42200
43500
45100
48200
48400
46400
60800
51300
19,3
20,5
20,8
21,4
21,6
21,6
22,6
27,2
27,3
27,4
27,5
27,8
29,3
29,8
30,5
30,8
31,5
33,2
1400
1770
1880
2670
2770
2300
3400
23600
10600
22800
24200
10700
18300
21500
30400
32500
38600
43300
21,2
23,3
24,3
24,6
24,6
24,7
24,8
24,9
24,9
25,4
25,5
25,8
28,6
28,7
28,9
29,6
32,6
32,7
8100
2100
11200
3500
3320
5300
7700
5700
6800
18300
10200
10500
12200
19200
13800
21500
33200
38300
18,2
23,4
25,2
27,4
27,4
27,5
27,5
27,9
28,3
28,7
29,3
29,5
31,4
32,6
34,1
34,3
34,3
34,3
1500
4400
8100
24800
10500
51300
13700
14300
56900
26300
24600
24400
37700
54400
53400
53800
19600
17000
16.00
19
16.30
20
17.00
21
17.30
22
Rata-Rata
34,5
34,7
36,4
36,8
31,4
54500
51200
62900
68400
35053,1
36,6
36,8
37,2
37,6
33,1
68600
67400
63400
64300
46812,27
34,7
34,8
34,9
36,3
31,1
54300
42800
63200
60500
34466,8
33,5
33,7
34,3
34,4
27,5
55600
57200
59300
58900
23804,09
33,2
34,2
36,7
43700
50500
65200
34,8
36,2
36,6
61300
58000
60800
27,5
18586,6
29,9
32228,57
Gambar 1. Grafik output panel terhadap intensitas cahaya matahari
Gambar 2. Grafik perubahan pada panel surya terhadap waktu
5.2. Metode dengan mekanik panel tetap
Tabel 2.Tegangan otuput solar panel terhadap intensitas cahaya matahari
No
Waktu
(WIB)
07.00
1
07.30
2
08.00
3
08.30
4
09.00
5
09.30
6
10.00
7
10.30
8
11.00
9
11.30
10
12.00
11
12.30
12
13.00
13
13.30
14
14.00
15
14.30
16
15.00
17
15.30
18
16.00
19
16.30
20
17.00
21
17.30
22
Rata-Rata
07-Jul-12
Intensitas
Vout
Cahaya
Panel
Matahari
(Vdc)
(LUX)
24,2
1780
24,5
3930
25,4
3480
27,3
15300
27,7
4110
27,8
8300
28,3
9300
28,3
6300
28,4
9600
28,6
7450
29,2
7800
30,1
28400
30,2
31800
30,6
38000
31,4
31800
32,2
42400
32,6
36300
32,7
42300
33,1
57100
33,2
49400
35,9
68200
29,60476 23954,76
11-Jul-12
Intensitas
Vout
Cahaya
Panel
Matahari
(Vdc)
(LUX)
22,6
1240
22,8
6250
24,3
3420
25,4
2130
26,3
4380
27,1
5890
28,3
7370
28,5
7520
28,8
18400
28,8
8100
29,3
10300
29,4
22700
29,4
9700
30,3
32700
31,3
38800
31,8
36400
31,8
36300
32,4
41800
32,5
49400
32,8
43200
33,1
57100
33,7
52400
29,1227 22522,73
Gambar 3 Grafik Vout Panel Surya terhadap intensitas cahaya matahari
6.
Mekanik
7.
Kesimpulan dan Saran
7.1. Kesimpulan
Setelah melakukan pengujian pada sistem dan membuat analisa maka dapat
disimpulkan :
1.
2.
3.
Peningkatan intensitas cahaya matahari mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap
output tegangan yang dihasilkan solar panel.
Sistem mekanik dengan panel bergerak merupakan sistem yang lebih cocok untuk
memaksimalkan kinerja solar panel.
Daerah Pekanbaru, khususnya Rumbai mempunyai potensi yang cukup bagus untuk
menggunakan sistem ini, karena curah intensitas matahari dengan rata-rata pengambilan
data selama 8 hari 29678,603 LUX (tanggal 7, 8, 11, 12 dan 13 Juli 2012 serta 4, 5, 7
Agustus 2012).
7.2. Saran
Untuk menyempurnakan proyek akhir ini maka ada beberapa saran dari penulis yaitu :
1. Diharapkan kedepannya pergerakan alat ini tidak hanya dari timur ke barat tapi dapat
bergerak bebas dalam menentukan intesnsitas cahaya matahari terbesar.
2. Diharapkan kedepannya pengembangan alat ini menggunakan solar panel dengan lebih
banyak untuk melihat besar daya yang dihasilkan, serta menambahkan aplikasi inverter
untuk mengubah tegangan DC menjadi tegangan AC.
Daftar Pustaka
[1]
Sensor Arus Efek Hall ACS 712. Diamnbil 2 Desember
http://ilmubawang.blogspot.com/2011/04/sensor-arus-efek-hall-acs721-hall.html
2011
[2] Senjaya, Gandhy.2011, Prototype Wireless Sensor Network (WSN) Sebagai Sistem
Pendeteksi Dini Kebakaran Hutan Menggunakan Media Wireless, Pekanbaru:
Politeknik Caltex Riau.
[3]
http://www.famosastudio.com/arduino