Journal of Control and Network Systems

JCONES Vol. 4, No. 1 (2015) 46-55
Journal of Control and Network Systems
Situs Jurnal : http://jurnal.stikom.edu/index.php/jcone
SUN TRACKING PADA PANEL SURYA UNTUK OPTIMALISASI
PENGISIAN CATU DAYA
Rachmawati Oktaria Mardiyanto1) Helmy Widyantara 2) Ira Puspasari3)
Program Studi/Jurusan Sistem Komputer
STMIK STIKOM Surabaya
Jl. Raya Kedung Baruk 98 Surabaya, 60298
Email: 1) [email protected], 2) [email protected], 3) [email protected]
Abstract: Development of solar power from photovoltaic devices based on the solar cell
as one of the alternative power sources that are environmentally friendly and abundant availability.
However issued the voltage of the solar cell is still fluctuating (always changing) in accordance with
changes in the intensity of light falling on the surface of the solar cell.
In this study the sun rays enter the solar panels and headed to the LDR sensor. The output
voltage will dirgunakan as input charging power supply a DC voltage battery. LDR sensors get input
from sun exposure and the value of the sensor readings will be read by the ADC and processed by the
microcontroller by mapping changes in the position of the solar panel towards the sun. From the
results of the mapping, the solar panels will be driven by a DC motor to get to a position that can
produce the maximum sunlight.
In determining the angle of the sun tracking the sun can use the minimum system, LDR
sensor circuit, and the motor driver module that is connected to the solar panel so that the solar panels
can follow the direction of the sun and produce more value maximum power output, because the
output power generated by the panels when using sun tracking solar increased by 1.73298 watts,
equivalent to 36 833 % .
Keywords: Sun Tracking, Solar Cell, LDR Sensor, and Photovoltaic
Pengembangan listrik tenaga surya yang
berbasis pada photovoltaic dari piranti solar cell
sebagai salah satu sumber tenaga listrik alternatif
yang ramah lingkungan dan ketersediaannya yang
melimpah. Namun tegangan yang dikeluarkan dari
solar cell masih bersifat fluktuatif (selalu berubah)
sesuai dengan perubahan intensitas cahaya yang
jatuh pada permukaan sel surya. Sehingga energi
listrik yang dihasilkan dari solar cell akan
maksimal apabila bidang solar cell selalu tegak
lurus terhadap arah datangnya sinar matahari.
Selain itu terdapat pengaruh rotasi dan
revolusi bumi juga menentukan maksimal atau
tidaknya intensitas cahaya yang diterima oleh
panel surya. Salah satu akibat yang ditimbulkan
dari rotasi bumi adalah terjadinya siang dan
malam. Dan selama revolusi bumi miring dengan
arah yang sama terhadap bidang ekliptika,
terbentuk sudut sebesar 23,5o. Kesulitan yang
timbul untuk memaksimalkan penyerapan
intensitas cahaya matahari adalah dalam hal
pembentukan sudut antara bidang solar cell
dengan datangnya sinar matahari (Laksono, 2012).
Optimalisasi solar panel pernah dibuat oleh Yan
Budi S. dan Puput Mahardika T. Mereka membuat
sebuah solar panel yang dapat mengikuti
pergerakan matahari dari terbit matahari hingga
terbenamnya matahari. Yan Budi S. dan Puput
Mahardika T. menggunakan modul optocoupler
yang digunakan untuk mengatur motor DC dan
limit switch sebagai pembatas gerakan dari motor
DC.
Dalam penelitian ini akan dibuat suatu sistem
tracking matahari menunrut posisi tahunan
matahari sehingga diharapkan tegangan keluaran
dari panel surya dapat menjadi lebih maksimal.
Agar dapat meningkatkan efesiensi dari sun
tracking digunakan dua pengaturan sumbu gerakan
yang dapat diaplikasikan pada sun tracking yaitu
untuk tracking harian yaitu bergerak berdasarkan
Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari
JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 46
arah terbit dan tenggelamnya matahari, dan arah
tracker berdasarkan pergeseran astronomis
bulanan matahari, sehingga memungkinkan sun
tracking dapat mengikuti arah matahari lebih tepat
sepanjang tahun. Pada saat bergerak berdasarkan
arah terbit dan tenggelamnya matahari serta
berdasarkan pergeseran astronomi bulanan
digunakan sensor LDR untuk mengetahui letak
matahari.
Motor
DC
digunakan
untuk
menggerakkan panel surya supaya tetap
menghadap sinar matahari yang paling terang.
Komponen atau bahan yang peneliti gunakan
untuk merancang penggerak panel surya ini terdiri
dari aluminium, motor DC 12 volt, sliding putar,
potensiometer, minimum sistem, LCD 16x2,
sensor LDR, dan driver motor. Ukuran yang akan
dibuat dalam mendesain kerangka penggerak
panel surya ini sebesar 75x23 cm dengan tinggi
maksimal 75cm, sensor terletak pada sebelah
kanan bagian atas dari panel surya.
METODE PENELITIAN
Secara keseluruhan sistem kerja dari sun
tracking ini dapat dilihat seperti pada blok
diagram dibawah ini.
Gambar 2. Desain Sun Tracking Panel Surya
Perancangan Perangkat Keras
5V
J5
T1
5V
J2
T0
J7
C1
J4
C20
J6
5V
MOSI
MISO
SCK
Reset
100uF/25V NP
6
5
4
3
2
1
5V
CON9
R16
220
MOSI
MISO
SCK
Reset
C2
30 pF
PORT B
D1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
12
C4
2200uF/25v
R1
Q1
5V
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
SW1
reset
C11
R7
100uF/16v
100
32
CON10
30
J3
XTAL1
PD0/(RXD)
PD1/(TXD)
PD2/(INT0)
PD3/(INT1)
PD4/(OC1B)
PD5/(OC1A)
PD6/(ICP)
PD7/(OC2)
GND
GND
12V
14
15
16
17
18
19
20
21
40
39
37
38
36
35
34
33
5V
XTAL2
AREF
13
Dir_Motor1
Dir_Motor2
Dir_Motor3
Dir_Motor4
Motor_Base_1
Motor_Base_2
Motor_3
Motor_4
CON6A
VO
PA0/(ADC0)
PA1/(ADC1)
PA2/(ADC2)
PA3/(ADC3)
PA4/(ADC4)
PA5/(ADC5)
PA6/(ADC6)
PA7/(ADC7)
AVCC
8 Mhz
30 pF
C3
2
1
Power
VI
R6
10k
J8
RESET
12 V
J1
LED
2
4
6
U1
LM7806
Capasitor
NP
PC7/(TOSC2)
PC6/(TOSC1)
PC5/(TDI)
PC4/(TDO)
PC3/(TMS)
PC2/(TCK)
PC1/(SDA)
PC0/(SCL)
29
28
27
26
25
24
23
22
C1
C2
C3
C4
1
2
3
4
5
6
7
8
11
31
5V
1
NP
Reset
PB0/(XCK/T0)
PB1/(T1)
PB2/(INT2/AIN0)
PB3/(OC0/AIN1)
PB4/(SS)
PB5/(MOSI)
PB6/(MISO)
PB7/(SCK)
Y2
J10
1
2
10
J9
Downloader
1
3
5
Capasitor_++
C21 C22
IC5
ATMega32-DIP40
5V
VCC
6
5
4
3
2
1
1
2
3
Dir_Motor1
Dir_Motor2
Dir_Motor3
Dir_Motor4
Motor_Base_1
Motor_Base_2
Motor_3
Motor_4
1
2
3
9
8
7
6
5
4
3
2
1
GND
Dapat dilihat keseluruhan dari sistem ini akan
berjalan, dimana pancaran sinar matahari masuk
menuju ke panel surya dan sensor LDR. Hasil
keluaran tegangan akan dipergunakan sebagai
input pengisian catu daya baterai berupa tegangan
DC yang telah disimpan dalam baterai. Tegangan
tersebut akan digunakkan untuk memicu beban
berupa lampu 3 watt. Sensor LDR mendapatkan
input dari pancaran sinar matahari dan hasil
pembacaan nilai sensor akan dibaca oleh ADC
guna untuk memetakan perubahan posisi panel
surya yang harus tetap berorientasi terhadap
matahari. Mikrokontroler mengolah data input
yang diperoleh dari sensor lalu akan dikirim
menuju driver motor DC menggunakan pulse
wave modulation (PWM) untuk menentukan posisi
pada panel surya mulai dari terbit hingga
tenggelamnya matahari dengan umpan balik
berupa perubahan putaran yang dihasilkan oleh
potensiometer berupa nilai derajat dan nilai ADC,
mikrokontroler juga akan mengirimkan data input
menuju power window untuk menentukan posisi
pada panel surya supaya berorientasi menuju arah
Utara atau Selatan.
2
Gambar 1. Blok Diagram Sistem Secara
Keseluruhan
Perancangan Rangkaian Minimum Sistem
Mikrokontroler berfungsi sebagai otak dalam
mengolah semua instruksi baik input maupun
output seperti halnya pemroses data input dari
magnetic encoder yang kemudian menghasilkan
output yang berupa putaran dan arah dari motor
DC. Minimum sistem yang dirancang oleh peneliti
kali
ini
menggunakan
minimum
sistem
mikrokontroler
ATMega32.
Mikrokontroler
ATMega32 digunakan karena pada perancangan
penelitian ini tidak memerlukan banyak pin I/O.
9
10
11
12
13
14
15
16
CON16B
3
TIP31
10k
C5
100uF/25v
C6
100uF/25v
J11
6
5
4
3
2
1
MOSI
MISO
SCK
Reset
5V
Downloader
Gambar 3. Skematik rangkaian dari
minimum sistem ATMega32
Tabel 1. Pin I/O Minimum Sistem
PIN input/Output
Fungsi
VCC
Power 4.5 – 5.5 VDC
GND
Ground
PINA.0 – PINA.3 Input dari sensor untuk
mengetahui nilai
intensitas cahaya
matahari.
PINB.0 – PINB.7 Output untuk LCD
PD4 (OCR1A)
Sebagai input masukkan
Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari
JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 47
PIND.5
PWM
(pulse
width
Modulation) dari driver
motor DC.
Input direction untuk
driver motor.
Perancangan Rangkaian Sensor LDR
Sistem pemasangan sensor digunakan bahan
acrylic dan kaca cermin setinggi 6 cm yang telah
ditutup dengan kertas tebal serta menutup bagian
sensor ± 1 cm dari ujung atas sensor. Rancangan
ini dibuat agar dapat menghasilkan cahaya
matahari yang terfokus hanya pada sensor LDR
saja dan jika posisi matahari berada pada arah
yang berlawanan dengan posisi sensor LDR.
Ketika ada cahaya matahari yang mengenai
sensor, maka hambatan sensor LDR akan
berkurang, sehingga sensor harus mencari
intensitas cahaya matahari yang paling besar
(Kamus,2007).
Modul Solar Charge
Solar charge controller yang baik mempunyai
kemampuan mendeteksi kapasitas baterai. Bila
baterai sudah penuh terisi maka secara otomatis
pengisian arus dari panel surya berhenti. Cara
deteksi adalah melalui monitor level tegangan
baterai. Solar charge controller akan mengisi
baterai sampai level tegangan tertentu, kemudian
apabila level tegangan drop, maka baterai akan
diisi kembali.
Gambar 6. Diagram Koneksi Solar
Charge Controller
Perancangan Perangkat Lunak
Selain hardware yang diperlukan pada
perancangan dan pembuatan pada penelitian ini
juga
diperlukan
software/program
pada
mikrokontroler agar dapat bekerja sesuai dengan
fungsinya.
Gambar 4. Skematik Rangkaian
Sensor LDR
Modul Driver Motor
Embedded Module Series (EMS) 30 A HBridge merupakan H-Bridge berbasis VNH3SP30
yang didesain untuk menghasilkan 2 arah dengan
arus kontinyu sampai dengan 30 A pada tegangan
5,5 Volt sampai 36 Volt (IC VNH2SP30 hanya
sampai 16 V). Modul ini dilengkapi dengan
rangkaian sensor arus beban yang dapat digunakan
sebagai umpan balik ke pengendali. Modul ini
mampu men-drive beban-beban induktif seperti
misalnya relay, solenoida, motor DC, motor
stepper, dan berbagai macam beban lainnya
(Electronics, 2007).
Perancangan Program Pada Mikrokontroler
Dari diagram alir pada gambar 3.9 langkah
pertama yang akan dilakukan adalah inisialisasi
untuk nilai awal dari motor DC dan power window
yang digunakan untuk penggerak panel surya,
serta sensor LDR yang akan digunakan sebagai
pengendali arah gerak panel surya.
Pada tahap selanjutnya adalah pembacaan nilai
sensor yang kemudian dilakukan perbandingan
diantara keempat sensor LDR guna untuk
menentukan arah Utara dan Selatan dan
pembacaan
sensor
potensiometer
untuk
menentukan sudut yang telah ditentukan dalam
program dengan berdasarkan pergerakan semu
tahunan matahari.
Besar sudut panel surya yang digunakan untuk
mengoptimalkan pengisian catu daya ditentukan
dari besar nilai tegangan output yang dihasilkan
oleh panel surya. Tabel 2 merupakan hasil ratarata pengujian tegangan pada panel surya selama 3
hari.
Tabel 2. Hasil Rata-rata Pengujian
Tegangan Panel Surya Pada Sudut 225o,
202o, 180o, 157o, dan 135o, dan LU
Gambar 5. Skematik Embedded
Module Series (EMS) 30 A H-Bridge
Pengujian 1 LU
Sudut
Pukul
135o
157o
180o
202o
7:00 19.25 19.15 18.58 17.58
225o
16.58
Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari
JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 48
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
19.42
19.39
19.31
19.46
19.59
19.68
19.52
19.46
19.39
19.37
19.32
19.31
19.2
18.99
18.69
17.95
17.94
17.78
19.32
19.38
19.43
19.58
19.53
19.58
19.48
19.5
19.44
19.54
19.58
19.7
19.55
19.52
19.45
18.84
18.83
18.22
18.71
19.05
19.33
19.4
19.64
19.71
19.69
19.69
19.22
19.74
19.81
19.85
19.83
19.83
19.78
19.42
19.5
19.31
17.7
18
18.49
18.64
18.77
18.99
19.07
19.13
19.39
19.47
19.61
19.76
19.94
19.93
19.91
19.79
19.82
19.76
16.53
17.2
17.35
17.72
17.92
18.03
18.25
18.33
18.79
18.96
19.48
19.61
19.79
19.88
19.89
19.86
19.9
19.82
Tabel 3. Hasil Rata-rata Pengujian
Tegangan Panel Surya Pada Sudut 225o,
202o, 180o, 157o, dan 135o, dan LS
Pukul
7:00
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
135o
17.02
17.02
16.98
17
17.1
17.41
17.4
17.7
17.71
17.82
17.82
17.57
17.59
17.57
17.52
17.16
16.85
16.62
16.49
Pengujian 1 LS
Sudut
157o
180o
16.97 16.62
17.01 16.69
17
16.22
17.03 17.07
17.19 17.6
17.86 17.75
17.93 17.68
17.97 17.62
17.87 17.78
17.93 17.78
17.94 17.9
17.77 17.86
17.58 17.83
17.31 17.47
16.99 17.46
16.86 17.13
16.78 17.12
16.44 16.74
16.23 16.54
202o
16.16
16.2
16.28
16.29
16.96
17.16
17.49
17.43
17.39
17.22
17.59
17.43
17.4
17.51
17.51
17.07
16.97
16.68
16.58
225o
16.09
16.42
16.19
16.23
16.73
16.66
17.14
17.12
17.42
17.72
17.73
17.65
17.36
17.31
16.96
16.69
16.59
16.4
16.33
Dari hasil pengujian yang ditunjukkan pada
tabel 2 diketahui bahwa pada:
Pukul 07.00-08.30 nilai keluaran tegangan
panel surya terbesar terdapat pada posisi 135o
Menghadap Utara. Pukul 09.00-09.30 nilai
keluaran tegangan panel surya terdapat pada posisi
157o Menghadap Utara. Pukul 10.00-13.00 nilai
keluaran tegangan panel surya terdapat pada posisi
180o Menghadap Utara. Pukul 13.30-14.30 nilai
keluaran tegangan panel surya terdapat pada posisi
202o Menghadap Utara. Pukul 15.00-16.00 nilai
keluaran tegangan panel surya terdapat pada posisi
225o Menghadap Utara.
Hasil pengujian nilai keluaran tegangan panel
surya ini akan digunakan sebagai patokan besar
sudut pergerakan panel surya. Panel surya akan
bergerak menggunakan nilai perbandingan yang
dihasilkan oleh sensor LDR sesuai dengan sudut
yang telah terbentuk berdasarkan nilai keluaran
tegangan dari panel surya.
Untuk menghasilkan nilai ADC yang lebih
optimal peletakan sensor sebaiknya sensor 1 dan
sensor 3 berada pada posisi Utara sedangkan
sensor 2 dan sensor 4 berada pada posisi Selatan.
Hal ini dikarenakan bentuk mekanik yang
berbentuk persegi panjang, maka jika sensor 1 dan
sensor 2 berada di Utara sedangkan sensor 3 dan
sensor 4 berada di Selatan maka panel surya tidak
akan bisa membentuk sudut 225o dan 135o.
Gambar 7. (a) Posisi Peletakkan Sensor
(b) Arah Mata Angin
Gambar 8. Diagram Alir Utama Sun Tracking
Dari gambar 8 langkah pertama yang harus
dilakukan oleh program adalah inisialisais untuk
nilai ADC sensor 1 (S1), sensor 2 (S2), sensor 3
(S3), sensor 4 (S4) yang digunakan untuk
perbandingan dan nilai kalkulasi yang digunakan
untuk menampung nilai hasil perbandingan sensor
supaya diketahui sensor mana yang bernilai yang
lebih besar.
Setelah inisialisasi program telah selesai maka
mikrokontroler akan mendeteksi adanya program
yang selalu benar, sehingga program akan terus
berjalan berulang kali dengan langkah program
awal pembacaan nilai ADC sensor dan
membandingkan nilai tersebut.
Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari
JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 49
𝑆1 + 𝑆3 > (𝑆2 + 𝑆4 ) ..................... (3.1)
𝑆2 + 𝑆4 > (𝑆1 + 𝑆3 ) ..................... (3.2)
Dengan
menggunakan
persamaan
perbandingan di atas jika nilai sensor 1 dan sensor
3 lebih besar dari nilai sensor 2 dan sensor 4
program akan mendeteksi kembali dengan
menggunakan nilai penjumlahan, pengurangan dan
perbandingan dengan range yang telah ditentukan
untuk mengetahui posisi dari panel surya terhadap
matahari akan mengarah mana. Seperti yang
ditunjukkan oleh gambar 9. Pada persamaan 3.1
akan diketahui posisi matahari akan berada di
Barat (matahari terbit) dan pada persamaan 3.2
akan diketahui matahari akan berada di Timur
(matahari tenggelam).
Gambar 9. Diagram Alir Sun Tracking
saat matahari pukul 07.00-09.00
𝑆1 + 𝑆3 − 𝑆2 + 𝑆4
𝑆1 + 𝑆3 − 𝑆2 + 𝑆4
> 15 ......... (3.3)
> 23 ......... (3.4)
dari -3 nilai ADC maka panel surya akan berada di
tengah.
Jika persamaan 3.3 tidak terpenuhi maka
program akan mengambil data yang baru setelah
30 menit. Dan saat persamaan 3.1 tidak terpenuhi
program mendeteksi persamaan 3.2 jika terpenuhi
program mendeteksi dengan persamaan 3.5, bila
persamaan 3.5 terpenuhi maka program akan
mendeteksi kembali dengan persamaan 3.6.
Gambar 3.10 menunjukkan pergerakan panel surya
pada saat siang tengah hari dan pada saat matahari
tenggelam. Dengan menggunakan persamaan:
𝑆2 + 𝑆4 − 𝑆1 + 𝑆3
𝑆2 + 𝑆4 − 𝑆1 + 𝑆3
> 15 .......... (3.5)
> 23 .......... (3.6)
Persamaan 3.5, bila kondisi tidak terpenuhi
maka mikrokontroler akan memberi instruksi pada
motor untuk berputar sebesar 180o dimana hal ini
menyebabkan posisi panel surya berada di tengah.
Dan bila kondisi pada persamaan 3.6 terpenuhi
maka program akan melanjutkan untuk
mendeteksi kembali nilai perbandingan antara
nilai penjumlahan dari sensor 2 dan sensor 4 yang
dikurangi dengan nilai penjumlahan dari sensor 1
dan sensor 3 apakah lebih besar dari 23 pada nilai
ADC. Jika nilai tersebut terpenuhi maka motor
dari panel surya akan berputar sebesar 225o dan
jika tidak terpenuhi maka motor dari panel surya
akan berputar sebesar 202o.
Jika persamaan 3.1 terpenuhi program akan
melanjutkan untuk mendeteksi jika nilai
persamaan 3.3 terpenuhi maka program akan
mendeteksi kembali yang ditunjukan dengan
persamaan 3.4. Perbandingan antara nilai
penjumlahan sensor 1 dan sensor 3 yang dikurangi
dengan nilai penjumlahan sensor 2 dan sensor 4
apakah lebih besar dari 15 pada nilai ADC. Jika
Gambar 10. Diagram Alir Sun Tracking saat
nilai terpenuhi maka motor dari panel surya akan
matahari pada 09.30-16.00
berputar sebesar 135o dan jika tidak terpenuhi
Untuk menentukan Posisi Utara atau Posisi
maka motor dari panel surya akan berputar sebesar
Selatan baik motor saat berputar sebesar 180o,
157o.
202o, ataupun sebesar 225o sensor akan selalu
Untuk menentukan Arah Utara atau Selatan
mendeteksi keberadaan matahari Posisi Utara atau
baik motor saat berputar sebesar 135o ataupun
o
Posisi Selatan.
sebesar 157 sensor akan selalu mendeteksi
keberadaan matahari Pada posisi Utara atau Pada
Pengujian Hasil Keluaran Panel Surya Tanpa
posisi Selatan. Posisi Utara atau Posisi Selatan
Sun Tracking
dengan menggunakan variabel kalkulasi, dimana
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui
variabel kalkulasi ini merupakan variabel yang
pengaruh hasil keluaran tegangan dan arus pada
digunakan untuk menampung hasil pengurangan
panel surya dengan penggunaan sistem sun
antara sensor 1 dan sensor 3. Pada saat nilai
tracking dan tanpa menggunakan sistem sun
kalkulasi lebih besar dari nilai ADC 3 maka panel
tracking. Pengujian ini dilakukan dalam Pukul tiga
surya akan berputar menuju Posisi Utara sebesar
hari dengan pengambilan data dilakukan setiap
23,5o dan pada saat nilai kalkulasi kurang dari -3
setengah jam dari Pukul 07.00 sampai 16.00 WIB.
nilai ADC maka panel surya akan berputar menuju
o
Posisi Selatan sebesar 23,5 dan jika tidak kurang
Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari
JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 50
Pengujian dilakukan di Jln. Semampir Selatan
3A/7 dan tanpa menggunakan sun tracking.
Tabel 4. Pengujian Panel Surya Tanpa Sun
Pkl
Pengujian 1 Tracking
Pengujian 2
Volt Arus Volt Arus
(V)
(A)
(V)
(A)
18.35 0.11
7.32
0.08
20.85 0.14
8.58
0.12
17.11 0.12 10.78 0.16
20.72 0.15 19.89 0.16
19.55 0.16 19.44 0.18
19.47 0.19 19.23 0.19
19.32 0.19 19.17 0.21
19.41 0.21 19.24 0.24
19.46 0.24 12.13 0.25
17.78 0.29 19.37 0.28
20.71 0.29 20.54 0.32
19.22 0.32 19.45 0.37
18.02 0.33 19.21 0.38
18.38 0.37 19.26 0.36
17.28 0.43 19.18 0.38
17.96 0.38 18.83 0.37
17.58 0.39 19.15 0.27
16.68 0.25 19.17 0.28
16.09 0.25 18.36 0.26
7:00
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
Rata18.652
rata
0.25
17.279
0.25
Pengujian 3
Volt Arus
(V)
(A)
7.17
0.9
8.35
0.12
18.91 0.15
19.52 0.16
19.26 0.17
19.36 0.21
19.41 0.23
19.35 0.24
19.22 0.26
20.54 0.27
18.84 0.27
18.89 0.26
19.01 0.29
18.87 0.32
18.48 0.34
18.27 0.38
18.39 0.29
18.42 0.28
18.34 0.29
17.821
0.28
Menurut tabel 4. rata-rata tegangan keluaran
panel surya tanpa sun tracking dari tiga hari
pengujian adalah sebesar 17.91737 volt. Dan
tegangan rata-rata untuk per hari terdapat pada
hari pertama dengan hasil keluaran tegangan
sebesar 18.65211 volt. Hasil pengujian ini sangat
dipengaruhi oleh faktor cuaca saat dilakukannya
pengukuran. Pada pengujian pertama data yang
diperoleh pada jam 13.00-15.00 tidaklah
maksimal, hal ini dikarenkan pada saat pengujian
dilakukan cuaca dalam keadaan sedikit berawan.
Tabel 5. Pengujian Daya Panel Surya
Tanpa Sun Tracking
Pukul
7:00
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
10:00
10:30
Pengujian
Daya
Hari Ke-1
(Watt)
2,0185
2,919
2,0532
3,108
3,128
3,6993
3,6708
4,0761
Pengujian
Daya
Hari Ke-2
(Watt)
0,5856
1,0296
1,7248
3,1824
3,4992
3,6537
4,0257
4,6176
Pengujian
Daya
Hari Ke-3
(Watt)
6,453
1,002
2,8365
3,1232
3,2742
4,0656
4,4643
4,644
Ratarata Per
Jam
(Watt)
3,019
1,6502
2,2048
3,1379
3,3005
3,8062
4,0536
4,4459
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
Total
Rata-rata
4,6704
5,1562
6,0059
6,2944
5,9466
6,8006
7,4304
6,8248
6,8562
4,17
4,0225
88,8509
4,6764
3,0325
5,4236
6,5728
7,1965
7,2998
6,9336
7,2884
6,9671
5,1705
5,3676
4,7736
88,3446
4,64972
4,9972
5,5458
5,0868
4,9114
5,5129
6,0384
6,2832
6,9426
5,3331
5,1576
5,3186
90,9904
4,7889
4,2334
5,3752
5,8885
6,1341
6,2531
6,5909
7,0007
6,9115
5,7866
4,8984
4,7049
89,3953
4,70502
Daya rata-rata keluaran panel surya pada setiap
jamnya tanpa menggunakan sun tracking adalah
sebesar 4.70502W. Hasil pengujian ini
dipengaruhi oleh faktor cuaca dan pengaruh dari
lingkungan yang ada disekitar panel surya pada
saat dilakukan pengujian.
Pengujian Sensor LDR
Pengujian dilakukan untuk mengetahui sensor
dapat menerima cahaya sinar matahari dengan
baik, dapat terhubung dengan minimum system,
dapat ditampilkan pada layar LCD dengan baik
sehingga dapat digunakan sebagai perbandingan
untuk menentukan sudut 225o, 202o, 180o, 157o,
135o, Menghadap Utara, dan Selatan. Pengujian
ini dilakukan dalam Pukul tiga hari dengan
pengambilan data dilakukan setiap setengah jam
dari Pukul 07.00 sampai 16.00 WIB.
Tabel 6. Pengujian Hari Ke-1 Nilai ADC
Pukul
7:00
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
Pengujian Sensor Hari Ke-1
S1
S2
S3
S4
219
207
211
197
226
214
222
210
225
215
221
204
235
225
230
222
239
230
232
226
245
239
240
235
246
248
242
243
245
245
240
243
242
245
244
243
246
247
243
245
244
247
245
246
243
248
241
245
240
248
239
241
238
245
233
242
232
246
228
241
229
245
222
243
222
243
216
239
220
242
215
238
208
235
204
231
Tabel 7. Pengujian Hari Ke-3 Nilai ADC
Pukul
7:00
Pengujian Sensor Hari Ke-2
S1
S2
S3
S4
215
203
210
199
Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari
JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 51
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
223
226
233
239
242
247
246
243
242
244
243
248
236
234
229
221
217
209
214
216
230
231
242
248
247
245
248
247
249
249
244
243
245
244
240
237
225
223
234
235
241
244
243
245
246
245
244
237
234
230
222
218
215
205
209
206
210
227
239
246
244
245
244
246
245
241
241
242
243
239
238
233
Tabel 8. Pengujian Hari Ke-3 Nilai ADC
Pukul
7:00
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
Pengujian Sensor Hari Ke-3
S1
S2
S3
S4
217
205
212
200
225
216
227
211
228
218
225
207
235
232
236
214
241
233
237
229
245
244
242
241
249
248
246
244
246
247
243
244
245
247
242
244
242
246
240
244
245
248
246
247
244
248
240
246
243
246
239
242
237
245
235
243
234
243
231
242
228
243
220
241
222
242
218
239
219
240
217
236
215
238
210
233
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
448
446
465
476
485
488
485
486
489
489
484
479
471
460
451
438
435
412
424
419
447
456
474
491
488
488
492
493
493
489
487
487
488
482
480
466
448
449
422
474
483
491
489
488
488
489
487
485
470
464
451
439
432
414
423
422
440
458
481
494
491
4180
492
493
494
4180
485
485
488
483
478
470
452
453
471
478
487
495
489
487
488
491
488
482
472
465
448
440
436
425
427
425
446
462
485
492
491
491
4180
495
494
488
488
485
484
481
476
471
Dari hasil pengujian yang ditunjukan tabel 9
diketahui bila hasil penjumlahan nilai ADC sensor
antara sensor 1 (S1) dan sensor 3 (S3) lebih besar
dari hasil penjumlahan nilai ADC sensor 2 (S2)
dan sensor 4 (S4) maka panel surya akan berada
pada posisi menghadap matahari saat terbit.
Sedangkan bila hasil penjumlahan antara sensor 2
(S2) dan sensor 3 (S3) maka panel surya akan
berada pada posisi menghadap matahari saat
matahari tenggelam.
Untuk mengetahui pergerakan sudut panel
surya berdasarkan nilai sensor LDR digunakan
persamaan:
𝑆1 + 𝑆3 − 𝑆2 + 𝑆4 > 15 ...... (3.3)
𝑆1 + 𝑆3 − 𝑆2 + 𝑆4 > 23 ...... (3.4)
𝑆2 + 𝑆4 − 𝑆1 + 𝑆3 > 15 ....... (3.5)
𝑆2 + 𝑆4 − 𝑆1 + 𝑆3 > 23 ...... (3.6)
pada persamaan 3.3 dan persamaan 3.4 akan
menentukan besar sudut pergerakan panel surya
dengan besar sudut 135o dan 157o, bila hasil
penjumlahan dari nilai ADC sensor antara sensor 1
(S1) dan sensor 3 (S3) dikurangi dengan hasil
penjumlahan dari nilai ADC antara sensor 2 (S2)
dan sensor 4 (S4) lebih besar dari 23 maka panel
surya akan bergerak menuju sudut 135o bila tidak
maka panel surya akan bergerak menuju sudut
Dari tabel 6, tabel 7, dan tabel 8 serta dengan
157o.
menggunakan perbandingan persamaan 3.1 dan
Persamaan 3.5 akan menentukan panel surya
3.2 akan diketahui posisi matahari saat terbit dan
bergerak menunju sudut 180o, 202o atau 225o, saat
saat tenggelam. Hasil perbandingan persamaan 3.1
hasil penjumlahan dari nilai ADC sensor antara
dengan persamaan 3.2 ditunjukkan oleh tabel 9.
sensor 2 (S2) dan sensor 4 (S4) dikurangi dengan
𝑆1 + 𝑆3 > (𝑆2 + 𝑆4 ) ......................... (3.1)
hasil penjumlahan nilai ADC antara sensor 1 (S1)
𝑆2 + 𝑆4 > (𝑆1 + 𝑆3 ) ......................... (3.2)
dan sensor 3 (S3) lebih dari 15 terpenuhi maka
akan dideteksi kembali menggunkan persamaan
Tabel 9. Hasil Perbandingan untuk Matahari
3.6, bila persamaan 3.6 terpenuhi maka panel
Terbit dan Tenggelam
surya akan bergerak menuju sudut 225o bila tidak
Pengujian Hari
Pengujian Hari
Pengujian Hari
terpenuhi maka akan bergerak menuju sudut 202o
Ke-1
Ke- 2
Ke-3
Pukul
(S1+S3) (S2+S4) (S1+S3) (S2+S4) (S1+S3) (S2+S4)
dan saat hasil penjumlahan dari nilai ADC sensor
7:00
404
402
405
430
425
429
antara sensor 2 (S2) dan sensor 4 (S4) dikurangi
Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari
JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 52
(Matahari 09.30-13.30)
dengan hasil penjumlahan nilai ADC antara sensor
1 (S1) dan sensor 3 (S3) lebih dari 15 tidak
terpenuhi maka panel surya akan bergerak menuju
sudut 180o. Hasil pengujian persamaan 3.3, 3.4,
3.5, dan 3.6 ditunjukkan pada tabel 10.
Tabel 10. Hasil Perbandingan Untuk Sudut
225o, 202o, 180o, 157o157o, dan 135o
Pukul
7:00
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
15:00
15:30
16:00
Gambar 13. Posisi Panel Surya 180o
(Matahari 09.30-13.30)
Rata-rata
Kemiringan
((S1+S3)((S2+S4)- Panel Surya
(Derajat)
(S2+S4))
(S1+S3))
24.333
-24.333
135
24.622
-24.622
135
27.333
-27.333
135
23.333
-23.333
157
17.333
-17.333
157
5
-5
180
-1
1
180
-2.333
2.333
180
-2.622
2.622
180
-5
5
180
-4
4
180
-7.333
7.333
180
-7
7
180
-15.622
15.622
202
-22.622
22.622
202
-36.622
36.622
202
-43
43
225
-43.622
43.622
225
-52
52
225
Pada tabel 10 merupakan hasil rata-rata untuk
persamaan 3.3, 3.4, 3.5, dan 3.6 terlihat pada
pukul 07.00-08.00 didapatkan posisi sudut sebesar
135o hal ini dikarenakan hasil yang ada pada tabel
9 telah terpenuhi untuk kondisi pada persamaan
3.4, pada pukul 08.30-09.00 panel surya akan
bergerak menuju sudut 157o hal ini dikarenakan
tidak terpenuhinya persamaan 3.4, begitu pula
pada pukul 09.30 dan seterusnya akan bergerak
sesuai dengan persamaan yang telah ditentukan.
Untuk posisi 225o, 202o, 180o, 157o, 135o,
Menghadap Utara, dan Menghadap Selatan
ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 11. Posisi Panel Surya 157o
(Matahari 08.30-09.00)
Gambar 14. Posisi Panel Surya 202o
(Matahari 13.30-14.30)
Gambar 15. Posisi Panel Surya 225o
(Matahari 15.00-16.00)
Gambar 16. (a) Posisi Panel Surya Menghadap Utara
(b) Menghadap Selatan
Sedangkan untuk menentukan posisi Utara dan
Selatan digunakan variabel kalkulasi, dimana
variabel kalkulasi ini berisi operasi pengurangan
antara sensor 1 (S1) dan sensor 3 (S3) atau operasi
pengurangan antara sensor 2 (S2) dan sensor 4
(S4). Nilai kalkulasi ini akan dideteksi oleh
program baik saat matahari terbit ataupun pada
saat matahari tenggelam. Panel surya akan
bergerak menuju Utara bila kondisi pada
perbandingan antara nilai kalkulasi lebih besar dari
3 dan kondisi ini terpenuhi, jika tidak terpenuhi
maka nilai kalkulasi akan dibandingkan kembali
dengan kondisi nilai kalkulasi kurang dari -3 maka
posisi panel surya akan mengarah ke Selatan jika
kondisi ini tidak terpenuhi maka panel surya akan
berada pada posisi 90o. Hasil pengujian nilai
kalkulasi untuk Utara dan Selatan ditunjukkan
dengan tabel 11.
Tabel 11. Hasil Nilai Kalkulasi Untuk Posisi
Utara, 90o, dan Selatan
Pengujian
Hari Ke-1
Pengujian
Hari Ke-2
Pengujian
Hari Ke-3
7:00
8
10
8
9
5
5
7:30
4
4
6
2
-2
5
Pukul
Gambar 12. Posisi Panel Surya 180
o
Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari
JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 53
8:00
4
11
1
9
3
11
8:30
5
3
-2
2
-1
18
9:00
8
4
1
-1
4
4
9:30
5
4
6
-1
3
3
10:00
4
5
7
5
3
4
10:30
5
2
6
0
3
3
11:00
-2
2
-2
2
3
3
11:30
3
2
-3
2
2
2
12:00
-1
1
-1
1
-1
1
12:30
2
3
2
6
4
2
13:00
1
7
2
7
4
4
13:30
5
3
1
3
2
2
14:00
4
5
4
1
3
1
14:30
7
2
7
2
8
2
15:00
6
4
1
2
4
3
15:30
5
4
-3
4
2
4
16:00
4
4
2
4
5
5
Keterangan:
Menghadap Utara
:
Menghadap Selatan
:
Tengah (180o)
:
Dari tabel 11 terlihat untuk angka yang
bercetak tebal menandakan pada saat matahari
terbit, sebaliknya angka yang bercetak miring saat
matahari terbenam, saat pengujian dilakukan (JuliAgustus) panel surya hanya berada pada posisi
Utara dan pada posisi 90o. Hal ini dikarenakan
pergerakan pada panel surya didapatkan dari hasil
masukan sensor yang berupa nilai ADC pengaruh
datangnya sinar matahari yang ditangkap oleh
sensor LDR, dan pengaruh lingkungan sehingga
kesalahan pembacaan sering terjadi.
Pengujian Hasil Keluaran Panel Surya
Menggunakan Sun Tracking
Pengujian dilakukan untuk mengetahui
pengaruh penggunaan sistem sun tracking yang
telah dirancang terhadap hasil keluaran tegangan,
arus, dan sudut yang terbentuk pada panel surya.
Pengujian ini dilakukan dalam Pukul tiga hari
dengan pengambilan data dilakukan setiap
setengah jam dari Pukul 07.00 sampai 16.00 WIB.
Tabel 12. Pengujian Panel Surya
Menggunakan Sun Tracking
Pengujian 1
Volt Arus
(V)
(I)
7:00 19,56 0,28
7:30 19,64 0,29
8:00 19,63 0,24
Pkl
Pengujian 2 Pengujian 3
Volt Arus Volt Arus
(V)
(I)
(V)
(I)
19,59
0,25 19,61 0,26
19,58
0,28 19,64 0,27
19,22
0,29 19,65 0,26
8:30 19,64 0,26 19,22
0,26 19,66 0,28
9:00 19,65 0,27 19,64
0,28 19,68 0,29
9:30 19,63 0,31 19,77
0,32 19,22
0,3
10:00 19,64 0,34 19,78
0,3 19,68 0,35
10:30 19,68 0,32 19,79
0,35 19,68 0,34
11:00 19,79 0,33 19,75
0,36 19,68 0,37
11:30 19,76
0,3 19,74
0,39 19,73 0,39
12:00 19,78 0,31 19,77
0,37 19,78
0,4
12:30 19,84 0,33 19,82
0,32 19,85 0,37
13:00 19,86 0,32 19,96
0,33 19,98 0,38
13:30 19,81 0,35 19,95
0,36 19,93 0,33
14:00 19,84 0,38 19,99
0,38 19,88 0,32
14:30 19,76 0,32 19,87
0,32 19,87 0,37
15:00 19,93 0,39 19,89
0,36 19,88 0,34
15:30 19,86 0,33 19,85
0,37 19,88 0,32
16:00 19,73 0,35 19,87
0,36 19,84 0,35
∑
375,03 6,02 375,95
6,25 375,57 6,29
19,738 0,317 19,786 0,3289 19,766 0,331
Secara keseluruhan tegangan yang dihasilkan
oleh panel surya pada pengujian ini lebih besar
dibandingkan dengan pengujian tegangan tanpa
menggunakan sun tracking seperti yang
ditunjukkan tabel 12. Hasil rata-rata pengujian
tegangan pada panel surya yang menggunakan sun
tracking adalah sebesar 19.762 volt. Pada tabel 4
menunjukkan nilai pengujian panel surya tanpa
menggunakan sun tracking yang menghasilkan
rata-rata tegangan keluaran sebesar 17.917 volt.
Berdasarkan hasil pengujian antara panel surya
tanpa menggunakan sun tracking dengan
pengujian panel surya menggunakan sun tracking,
dapat dikatakan berhasil karena terdapat kenaikan
sebesar 1,845 volt. Dengan nilai persentase
19.762 −17.917
1.845
𝑥 100% =
𝑥 100% =
17.917
17.917
10.29%.
Tabel 12. Hasil Perhitungan Daya yang dihasillkan
Panel Surya Menggunakan Sun Tracking
Pukul
7:00
7:30
8:00
8:30
9:00
9:30
10:00
10:30
11:00
11:30
12:00
12:30
13:00
13:30
14:00
14:30
Daya
Pengujian
Hari Ke-1
(Watt)
5,4768
5,6956
4,7112
5,1064
5,3055
6,0853
6,6776
6,2976
6,5307
5,928
6,1318
6,5472
6,3168
6,9335
7,5392
6,3232
Daya
Pengujian
Hari Ke-2
(Watt)
4,8975
5,4824
5,7043
5,1142
5,4992
6,3264
5,934
6,9265
7,11
7,6986
7,3149
6,3424
6,5868
7,182
7,5962
6,3584
Daya
Pengujian
Hari Ke-3
(Watt)
5,0986
5,3028
5,109
5,5048
5,7072
5,901
6,888
6,6912
7,2816
7,6947
7,912
7,3445
7,5924
6,5769
6,3616
7,3519
Rata-rata
Daya Per
Jam
(Watt)
5,158
5,494
5,175
5,242
5,504
6,104
6,5
6,638
6,974
7,107
7,12
6,745
6,832
6,897
7,166
6,678
Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari
JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 54
15:00
15:30
16:00
Total
Ratarata
7,7727
6,5538
6,9055
118,84
7,1604
7,3445
7,1532
123,73
6,7592
6,3616
6,944
124,38
7,231
6,753
7,001
122,3
6,2547
6,5122
6,5465
6,438
Daya rata-rata keluaran panel surya pada setiap
jamnya dengan menggunakan sun tracking adalah
sebesar 6,438W. Pada tabel 4.2 menunjukkan nilai
engujian panel surya tanpa menggunakan sun
tracking yang menghasilkan rata-rata daya
keluaran sebesar 4.70502W.
Berdasarkan hasil pengujian antara panel surya
tanpa menggunakan sun tracking dengan
pengujian panel surya menggunakan sun tracking,
dapat dikatakan terdapat kenaikan sebesar 1,73298
6.438−4.70502
W. Dengan nilai persentase
𝑥 100% =
1.73298
4.70502
4.70502
𝑥 100% = 0.36833 𝑥 100% = 36.833%.
Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat dituliskan
setelah melakukan analisa dari hasil sistem yang
telah dibuat antara lain sebagai berikut :
1. Dalam menentukan sudut sun tracking
terhadap sinar matahari dapat menggunakan
minimum sistem, rangkaian sensor LDR, dan
modul driver motor yang dihubungkan pada
panel surya sehingga panel surya dapat
mengikuti arah matahari dan menghasilkan
nilai keluaran daya yang lebih maksimal,
karena hasil keluaran daya yang didapatkan
oleh panel surya saat menggunakan sun
tracking mengalami kenaikan sebesar 1,73298
watt atau setara dengan 36.833%.
2. Panel surya dapat mencari sinar matahari yang
paling terang dengan
menggunakan
perbandingan nilai ADC dari sensor LDR.
Gerakan pada sudut panel surya menunjukan
bahwa panel surya dapat bergerak sesuai hasil
pelacakan sensor LDR mulai jam 07.00 berada
pada posisi sudut 45o dan pada pukul 16.00
panel surya berpada pada sudut 135o
sedangkan untuk pelacakan Menghadap Utara,
180o, dan Menghadap Selatan sedikit kurang
sempurna dikarenakan pengaruh datangnya
sinar matahari yang ditangkap oleh sensor
LDR terkadang terhalang oleh awan yang
menyebabkan sering terjadinya kesalahan
pembacaan sensor.
Electronics, Inovetive. 2007. EMS 30A H-Bridge.
Diakses
tanggal
15
Juli
2014
(http://www.innovativeelectronics.com/innovat
ive_electronics/download_files/manual/EMS_
30A_HBridge_manual.pdf).
Energi, Arsy. 2013. Macam-macam Solar Charge
Controller. Diakses tanggal 11 Juni 2014 dari
(http://www.arsyenergi.com/2013/06/macam
-macam-solar-charge-controller.html).
Hardianto, H. E., & Reza, S. R. 2012. Perancangan
Prototype Penjejak Cahaya Matahari Pada
Aplikasi Pembangkit Listrik Tenaga Surya.
Jurnal Ilmiah Foristek Vol. 2, No. 2,
September 2012.
Kamus, Z., & Ridho P. 2013. Aplikasi Light
Dependent Resistor Untuk Pengembangan
Sistem Pengukuran Durai Harian Penyinaran
Matahari.
Prosiding
Semirata
FMIPA
Universitas Lampung: Lampung.
Laksono, H. 2012. Sistem Tracker Pada
Pembangkit Listrik Tenaga Surya Untuk
Emergency Rumah Tangga. Electronic
Engineering Polytechnic Institute of Surabaya
(PENS): Surabaya.
Santoso, Y. B., & Puput, M. T. 2009. Optimalisasi
Solar
Panel
Berbasis
Mikrokontroler.
STIKOM Surabaya: Surabaya.
Daftar Pustaka
Atmel. 2011. 8-bit AVR® Microcontroller with
32KBytes In-System Programmable Flash
ATmega32, ATmega32L. Diakses tanggal 06
Juni 2014 dari
(http://www.atmel.com/images/doc2503.pdf).
Rachmawati Oktaria Mardiyanto, Helmy Widyantara, Ira Puspasari
JCONES Vol 4, No 1 (2015) Hal: 55