72 BAB 4 IMPLEMENTAS I DAN EVALUAS I Bab ini akan

BAB 4
IMPLEMENTAS I DAN EVALUAS I
Bab ini akan menjelaskan hasil penelitian berupa spesifikasi sistem, implementasi
sistem, data hasil pengujian dan evaluasi dari sistem.
4.1. S pesifikasi Sistem
•
M ikrokontroler AVR ATM ega32 digunakan sebagai pusat kontrol sistem.
•
M ikrokontroler menggunakan kristal sebesar 16 M Hz.
•
Catu daya yang dibutuhkan untuk menjalankan sistem adalah 5 V.
•
Bahasa pemrograman C digunakan dalam perancangan piranti lunak pada
mikrokontroller Atmega32.
•
Sistem menggunakan modul GSM SIM 300CZ untuk mengirimkan data ke
server.
•
SIM Card GSM digunakan sebagai kartu seluler pada sistem.
•
LCD16X2 digunakan sebagai penampil data.
•
Sistem dapat digunakan untuk solar panel dengan Vmax = 25 volt dan Imax= 5
Ampere.
•
Solar panel yang digunakan mampu mengeluarkan daya 51 W dengan Vm = 17
volt dan Im=3A
•
Sistem menggunakan Resistor daya sebagai beban dari solar panel.
•
Dimensi dari bangun pengirim data secara keseluruhan adalah 30 cm x 20 cm
x 7 cm
72
73
•
Tampilan secara menyeluruh dari bagian pengirim data dapat di lihat pada
gambar 4.1. dan 4.2.
Gambar 4.1. Tampilan Keseluruhan Sistem
Gambar 4.2. Rangkaian Lengkap Sistem
•
Sistem akan mengirim data ke server setiap 3 menit.
•
Server yang digunakan menggunakan platform CPANEL
•
Database terdiri 1 tabel dengan 4 field yaitu waktu, volt, arus, daya.
74
•
Server yang digunakan mempunyai kapasitas memori database sebesar 1 GB
dan mampu menyimpan histori data selama 100 tahun dengan ukuran data
lebih kurang 9M B/tahun.
•
Halaman utama web dapat menampilkan 10 data terbaru yang dan melakukan
refresh setiap 10 detik guna mengupdate data dan refresh dilakukan dengan
Java script sehingga Java Script pada browser harus diaktifkan.
•
Tampilan halaman utama web dapat di lihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.3. Tampilan Halaman Utama Web
•
Pengguna dapat melihat histori data dengan beberapa pilihan yaitu sekarang,
kemarin, 3 hari yang lalu, 7 hari yang lalu, 30 hari yang lalu, dan dengan
memilih bulan dan tahun yang diinginkan.
75
4.2. Implementasi
Implementasi berisi prosedur penggunaan sistem secara keseluruhan berupa
prosedur pemasangan sistem.
4.2.1. Prosedur Pemasangan Sistem
•
Bagian Hardware
Bagian ini menjelaskan pemasangan hardware agar tidak terjadi
kesalahan dalam mengoperasikannya.
•
Pasang kabel + (merah) dan – (ground) dari solar panel ke terminal
pada alat.
Gambar 4.4. Pemasangan Kabel Solar Panel ke Terminal
•
Hubungkan serial antara modul GSM dan modul AVR
Gambar 4.5. Pemasangan Kabel Serial
76
•
Hubungkan konektor male DC ke soket DC modul SIM COM 300CZ
Pada sisi bagian kanan dan kemudian nyalakan modul dengan
menggeser saklar ON-OFF VBAT seperti terlihat pada gambar 4.6.
dan 4.7.
Gambar 4.6 Pemasangan Catu Daya untuk SIM COM 300CZ
Gambar 4.7. Lubang Soket DC dan Saklar ON-OFF VBAT
•
Hubungkan baterai ke modul AVR, dapat menggunakan power
supply dengan tegangan 6-10 Volt atau dengan baterai kotak 9 Volt
dan nyalakan dengan mengeser saklar ON-OFF modul AVR seperti
gambar 4.8. dan gambar 4.9.
77
Gambar 4.8 baterai
•
Gambar 4.9 Saklar ON-OFF M odul AVR
Bagian S oftware / Server
•
Database MySQL
Buat account database dengan privilage maksimal. Username,
password dan nama database pada file dbconfig.php harus
disesuaikan dengan yang digunakan saat pembuatan account.
Setelah itu masuk ke bagian Phpmyadmin untuk mengimport
solar_info.sql.
•
Upload file-file php ke server
Upload file- file dbconfig.php, FCF_Area2D.swf, FCF_Line.swf,
FusionChart.js , FusionChart.php
Prototype.js dan file-file
halaman web (webpages) dalam 1 direktori. Pada sistem yang
dirancang dibuat direktori dengan nama ”sistem-pemantau-solarsel” untuk memuat semua file-file di atas. File-file halaman (web
pages) terdiri dari index.php, kemarin.php, 3 hari.php, 7hari.php,
78
30hari.php dan kinerja.php dan proses.php. Khusus file proses.php
ditempatkan pada direktori terluar (home) karena pada bagian
hardware telah diatur untuk mengirimkan data ke path tersebut .
4.2.2. Tampilan LCD
Pada saat Sistem di operasikan, maka LCD akan mencetak
”starting...” kemudian melakukan delay untuk menunggu modul GSM
ready.
Gambar 4.10. Tampilan LCD saat M ulai
Berikutnya LCD akan segera menampilkan data hasil pengukuran
pada saat itu.
Gambar 4.11. Tampilan LCD saat M engeluarkan Data
4.2.3 . Tampilan Halaman Website
Pada saat mengakses
link Http://www.fctickets.co.uk/sistem-
pemantau-solar-sel maka user akan melihat halaman utama seperti
berikut :
79
Gambar 4.12. Tampilan Halaman Utama Website
Selanjutnya user juga bisa memilih menu untuk melihat histori dari
data - data solar sel. Jika user memilih waktu dimana datanya tidak
tersedia maka tampilannya akan seperti berikut
Gambar 4.13 Tampilan saat tidak ada Histori
80
Jika data pada waktu yang dipilih user tersedia, maka tampilan
halaman webnya akan seperti berikut :
Gambar 4.14 Tampilan Histori Beberapa Hari yang Lalu
4.3. Data
Data merupakan seluruh hasil percobaan yang diujikan kepada sistem
diantaranya pengujian output solar panel dengan beban yang berbeda-beda
nilainya, Pengujian ADC, Pengujian jumlah data yang dikirim ke server setiap jam
4.3.1. Pengujian Output S olar Panel dengan Beban yang Berbeda-beda
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh beban terhadap
output dari solar panel. Dari datasheet yang disertakan dari solar panel
dijelaskan bahwa hambatan ideal untuk memperoleh output maksimal
(maximum power point) adalah 77.5 ohm dengan rincian output 17 V dan
3A sehingga dalam pengujian dipilih nilai hambatan beban yang sama,
lebih besar dan lebih kecil dari hambatan ideal yaitu 41 ohm, 78 ohm, dan
81
100 ohm. Pengujian ini dilakukan dengan mencatat output dari solar panel
dengan beban berupa resitor daya dengan nilai 100 ohm, 41 ohm, dan, 78
ohm. dengan nilai 100 ohm ini diperoleh dengan memperalelkan 10 buah
resistor daya dengan hambatan 1K 5W sehingga di peroleh 1K/10 = 100
ohm. Beban sebesar 41 ohm diperoleh dengan memparalelkan 2 buah
resistor daya 82 ohm 10W.
Beban sebesar 78 ohm diperoleh dengan
memparalelkan 6 buah resistor daya 470 ohm 5W. Pengujian ini dilakukan
dalam 2 hari dengan keadaan cuaca berbeda yaitu cuaca cerah dan cuaca
mendung/ berawan. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui
hambatan yang paling bagus untuk memperoleh daya maksimal.
4.3.1.1. Pengujian Output Tegangan S olar Panel
Pengukuran dilakukan dengan mengukur output solar panel dengan
multimeter. Solar panel dihubungkan dengan 3 beban dengan nilai
hambatan yang berbeda
•
Pada Hari dengan Cuaca Cerah
Jam
V 100ohm (V) V 78ohm (V)
V 42 ohm (V)
7.00
6.42
5.22
3.8
7.30
6.84
5.4
3.84
8.00
7.13
6.63
4.1
8.30
7.14
6.4
4.02
9.00
7.25
6.47
4.1
9.30
8.64
6.82
4.18
10.00
6.35
5.6
3.84
10.30
9.84
7.1
4.6
82
11.00
13.66
13.61
7.4
11.30
13.47
13.42
7.23
12.00
15.21
15.18
7.42
12.30
15.56
15.49
7.51
13.00
15.03
14.9
7.49
13.30
14.44
14.35
7.18
14.00
10.58
7.42
4.67
14.30
12.48
12.36
5
15.00
10.74
7.41
4.6
15.30
9.02
7.3
4.21
16.00
7.5
6.47
4.11
16.30
5.22
4.3
3.53
17.00
4.8
3.14
1.2
Tabel 4.1 Tegangan Pada saat Cuaca Cerah
Gambar 4.15 Kurva Tegangan Pada saat Cuaca Cerah
83
•
Pada Hari dengan Cuaca M endung
5. P
aJam
7.00
d
7.30
V 100ohm (V)
V 78ohm (V) V 42 ohm (V)
8.36
7.61
6.24
7.74
7.2
6.53
8.00
8.23
7.43
6.96
8.30
5.65
5.12
4.83
9.00
6.43
6.19
5.39
9.30
5.27
4.76
4.28
10.00 5.86
5.21
4.93
10.30 6.32
5.88
5.36
11.00 7.62
7.16
6.54
11.30 5.43
5.05
4.72
12.00 6.91
6.45
5.83
12.30 6.62
5.86
5.41
13.00 6.76
6.29
5.81
13.30 5.31
4.73
4.26
14.00 4.27
3.81
3.57
14.30 5.82
5.26
5.12
15.00 6.61
6.25
5.79
15.30 5.37
4.91
4.36
16.00 4.92
4.37
3.83
16.30 4.74
4.53
4.11
17.00 3.56
3.11
2.73
Tabel 4.2 Tegangan Pada Saat Cuaca M endung
84
Gambar 4.16 Kurva Tegangan Pada saat M endung
4.3.1.2. Pengujian Output Arus S olar Panel
Pengukuran dilakukan dengan multimeter dengan dipasang
secara seri dengan beban yang digunakan.
•
Pada Hari dengan Cuaca Cerah
Jam
I 100ohm (A) I 78ohm (A) I 42 ohm (A)
7.02
0.42
0.48
0.53
7.32
0.47
0.55
0.61
8.02
0.51
0.58
0.66
8.32
0.51
0.57
0.63
9.02
0.52
0.58
0.67
9.32
0.65
0.71
0.83
10.02 0.43
0.51
0.64
10.32 0.69
0.77
0.84
11.02 1.62
1.69
1.86
85
11.32 1.56
1.62
1.81
12.02 2.07
2.15
2.34
12.32 2.13
2.19
2.31
13.02 2.01
2.11
2.29
13.32 1.92
1.97
2.11
14.02 0.96
1.02
1.13
14.32 1.83
1.91
2.08
15.02 1.26
1.32
1.51
15.32 0.82
0.89
1.05
16.02 0.53
0.59
0.61
16.32 0.34
0.41
0.44
17.02 0.27
0.32
0.36
Tabel 4.3 Arus Pada saat Cerah
Gambar 4.17 Kurva Arus Pada saat Cuaca Cerah
86
•
Pada Hari dengan Cuaca M endung
Jam
I 100ohm (A) I 78ohm (A) I 42 ohm (A)
7.02
0.58
0.60
0.64
7.32
0.56
0.58
0.61
8.02
0.64
0.66
0.67
8.32
0.39
0.41
0.43
9.02
0.41
0.45
0.48
9.32
0.32
0.34
0.37
10.02 0.42
0.44
0.45
10.32 0.41
0.45
0.47
11.02 0.55
0.58
0.62
11.32 0.35
0.37
0.38
12.02 0.46
0.49
0.52
12.32 0.44
0.47
0.5
13.02 0.45
0.48
0.51
13.32 0.31
0.34
0.36
14.02 0.2
0.22
0.24
14.32 0.42
0.44
0.45
15.02 0.46
0.49
0.51
15.32 0.36
0.38
0.39
16.02 0.27
0.28
0.3
16.32 0.25
0.27
0.29
17.02 0.21
0.24
0.26
Tabel 4.4 Arus Pada saat Cuaca M endung
87
Gambar 4.18 Kurva Arus Pada saat M endung
4.3.1.3. Pengujian Output Daya S olar Panel
Data diperoleh ini dengan melakukan perkalian antara tegangn
dan arus yang diperoleh pada percobaan pengukuran volt dan arus
yang telah dilakukan sebelumnya.
•
Pada Hari dengan Cuaca Cerah
Jam
P 100ohm (W) P 78ohm (W) P 42 ohm (W)
7.00
2.69
2.5056
2.014
7.30
3.21
2.97
2.3424
8.00
3.63
3.8454
2.706
8.30
3.64
3.648
2.5326
9.00
3.77
3.7526
2.747
9.30
5.61
4.8422
3.4694
10.00
2.73
2.856
2.4576
10.30
6.78
5.467
3.864
11.00
22.12
23.0009
13.764
11.30
21.01
21.7404
13.0863
88
12.00
31.48
12.30
33.14
13.00
30.21
13.30
27.72
14.00
32.637
17.3628
33.9231
17.3481
31.439
17.1521
28.2695
15.1498
10.15
7.5684
5.2771
14.30
22.83
23.6076
10.4
15.00
13.53
9.7812
6.946
15.30
7.39
6.497
4.4205
16.00
3.97
3.8173
2.5071
16.30
1.77
1.763
1.5532
17.00
1.29
1.0048
0.432
Tabel 4.5 Daya Pada saat Cuaca Cerah
Gambar 4.19 Kurva Daya Pada saat Cuaca Cerah
•
Pada Hari dengan Cuaca M endung
Jam
P 100ohm (W) P 42ohm (W) P 78 ohm (W)
7.00
4.8488 4.566 3.9936 7.30
4.3344 4.176 3.9833 8.00
5.2672 4.9038 4.6632 89
8.30
2.2035 2.0992 2.0769 9.00
2.6363 2.7855 2.5872 9.30
1.6864 1.6184 1.5836 10.00
2.4612 2.2924 2.2185 10.30
2.5912 2.646 2.5192 11.00
4.191 4.1528 4.0548 11.30
1.9005 1.8685 1.7936 12.00
3.1786 3.1605 3.0316 12.30
2.9128 2.7542 2.705 13.00
3.042 3.0192 2.9631 13.30
1.6461 1.6082 1.5336 14.00
0.854 0.8382 0.8568 14.30
2.4444 2.3144 2.304 15.00
3.0406 3.0625 2.9529 15.30
1.9332 1.8658 1.7004 16.00
1.3284 1.2236 1.149 16.30
118.5 1.2231 1.1919 17.00
0.7476 0.7464 0.7098 Tabel 4.6 Daya Pada saat M endung
Gambar 4.20 Kurva Daya Pada saat M endung
90
Dari hasil pengujian di atas didapat bahwa saat mendapat pencahayaan
yang banyak yaitu pada rentang jam 11.00-14.00 siang dimana matahari
berada pada sudut mendekati 900, solar sel akan menghasilkan daya paling
besar dengan beban 78 ohm. Namun
jam diluar rentang tersebut beban
dengan 100 ohm yang menghasilkan daya paling besar.
Hal ini sesuai
dengan data sheet solar panel yang menjelaskan bahwa hambatan beban yang
ideal untuk mencapai daya maksimal adalah 77.5 ohm.
Dari percobaan juga di dapat bahwa semakin besar nilai hambatan yang
dihubungkan ke solar panel, semakin besar tegangan yang diperoleh namun
arusnya semakin kecil. Sebaliknya semakin kecil nilai hambatan yang
dihubungkan ke solar panel semakin kecil tegangan yang diperoleh namun
arusnya semakin besar.
4.3.2 Pengujian Hasil Pengukuran dengan ADC
Pengujian dilakukan dengan membandingkan hasil dari pengukuran
multimeter dengan yang ditampilkan di LCD. Tujuan dari pengukuran ini
adalah untuk mengetahui seberapa akurat hasil dari ADC. Pengukuran
dilakukan pada output solar panel dengan memilih beban 100 ohm.
M ultimeter
Jam
LCD
Error
V
I
W
V
I
W
V(%)
I(%)
W(%)
7.00
6.42
0.42
2.69
6.2
0.41
2.5
3
2.3
7
7.30
6.84
0.47
3.21
6.6
0.45
2.9
3.5
4.2
9.6
8.00
7.13
0.51
3.63
6.9
0.5
3.4
3.2
1.9
6.3
91
8.30
7.14
0.51
3.64
6.9
0.49
3.3
3.3
3.9
9.3
9.00
7.25
0.52
3.77
7.0
0.51
3.5
3.4
1.9
7.1
9.30
8.64
0.65
5.61
8.4
0.64
5.3
2.7
1.5
5.5
10.00 6.35
0.43
2.73
6.1
0.42
2.5
3.9
2.3
8.4
10.30 9.84
0.69
6.78
9.6
0.68
6.5
2.4
1.4
4.1
11.00 13.66 1.62
22.12
13.3
1.61
21.4
2.6
0.6
3.2
11.30 13.47 1.56
21.01
13.2
1.56
20.6
2
0
1.9
12.00 15.21 2.07
31.48
14.9
2.06
29.8
2
0.4
5.3
12.30 15.56 2.13
33.14
15.2
2.11
32.2
2
0.9
2.8
13.00 15.03 2.01
30.21
14.8
2
29.7
1.5
0.4
1.6
13.30 14.44 1.92
27.72
14.1
1.9
26.8
2.3
1
3.3
14.00 10.58 0.96
10.15
10.2
0.93
9.5
3.5
1
6.4
14.30 12.48 1.83
22.83
12.2
1.81
22.1
2.2
1
3.1
15.00 10.74 1.26
13.53
10.5
1.24
13.1
2.2
1.5
3.1
15.30 9.02
0.82
7.39
8.7
0.81
7.0
3.5
1.2
5.2
16.00 7.5
0.53
3.97
7.3
0.52
3.8
2.6
1.8
4.2
16.30 5.22
0.34
1.77
5.0
0.32
1.6
4.2
5.8
9.6
17.00 4.8
0.27
1.29
4.5
0.26
1.1
6.2
3.7
14.7
Tabel 4.7 Perbandingan Error Antara M ultimeter dan LCD
Gambar 4.21 Kurva Error Tegangan
92
Gambar 4.22 Kurva Error Arus
Gambar 4.21 Kurva Error Daya
Dari Hasil percobaan di peroleh rata-rata error hasil pengukuran tegangan
dengan ADC adalah 2.96%. error rata-rata pada pengukuran arus adalah
1.84% dan error dari pengukuran daya adalah 5.79%.
93
4.3.3 Pengujian Jumlah Data yang Dikirim ke Server S etiap Jam
Pengujian dilakukan dengan menghitung jumlah data yang dikirim ke
server setiap jam. Pengujian dilakukan dalam 2 hari dengan keadaan
lingkungan yaitu cuaca baik dan cuaca buruk (hujan). Sistem diatur untuk
mengirim data setiap 3 menit atau 20 kali/jam. Untuk mengirim 1 kali
diperlukan waktu maksimal 20 detik dan jika terjadi kegagalan maka akan
diulang sampai maksimal 3 kali sehingga membutuhkan sekitar 1 menit jika
semua percobaan pengiriman gagal. Walaupun hanya membutuhkan waktu 1
menit namun tetap dipilih 3 menit karena adanya pertimbangan biaya
pengiriman data. Selain itu dengan interval 3 menit sudah mampu mewakili
output solar panel untuk interval waktu yang lebih singkat dan melalui
percobaan dengan menutupi permukaan solar panel dengan kain dapat
terlihat jelas pada tampilan grafik web kalau output solar panel langsung
menurun. Berikut ini adalah data pengujian jumlah data yang diterima setiap
jam.
Jam
Cuaca baik
Cuaca
(hujan)
07:00 – 07:59
20 kali
20 kali
08:00 – 08:59
20 kali
20 kali
09:00 – 09:59
20 kali
20 kali
10:00 – 10:59
20 kali
20 kali
11:00 – 11:59
20 kali
20 kali
12:00 – 12:59
20 kali
20 kali
13:00 – 13:59
20 kali
20 kali
14:00 – 14:59
20 kali
20 kali
buruk
94
15:00 – 15:59
20 kali
19 kali
16:00 – 16:59
20 kali
20 kali
17:00 – 17:59
20 kali
20 kali
Tabel 4.8 Pengujian Jumlah Data yang Dikirim
Gambar 4.24 Kurva Pengujian Jumlah Data yang Dikirim
Hasil pengujian menunjukkan bahwa jumlah pengiriman data setiap jam
adalah 20 kali sesuai dengan pengaturan timer pada program.
4.3.4
Evaluasi Sistem
Evaluasi sistem dilakukan untuk mengetahui apakah sistem telah
bekerja dengan baik dan benar.
Pengevaluasian sistem ini dilakukan
dengan menggunakan data dari hasil pengujian yang telah dilakukan.
Secara umum sistem telah dapat menjalankan fungsinya dengan baik.
Kemampuan keseluruhan dari pada sistem ini adalah :
•
M engirimkan data ke server dengan modul G SM setiap 3 menit
95
•
Bisa memantau ouput daya solar sel dari jarak jauh dan kapanpun
dengan melalui internet.
•
Bisa menampung histori data untuk jangka waktu yang lama.
•
M ampu menampilkan data dalam bentuk grafik dengan kurun
waktu yang dapat ditentukan pengguna.
Kelemahan
dari
sistem
yang
ditemukan
selama
pengujian
berlangsung diantaranya:
•
Pengukuran yang masih kurang akurat.
•
Sistem menggunakan baterai sendiri sehingga perlu di ganti jika
habis suatu saat.
•
Interval sumbu x yang menunjukkan waktu pada tampilan grafik
web selalu konstan sehingga interval pengiriman data yang terjadi
setiap 3 menit akan sama dengan interval pengiriman data yang
terjadi
6 menit kemudian atau lebih yang disebabkan oleh
kegagalan dalam pengiriman data.
M asalah pengukuran yang kurang akurat disebabkan oleh resistor
yang digunakan dalam rangkaian pengukuran daya solar sel. Pada resistor
voltage divider untuk mengukur tegangan, rationya adalah 1 : 5,1
sedangkan dalam program hardware digunakan ratio 1 : 5. Selain itu
resistor yang digunakan mempunyai toleransi yang cukup besar yaitu
sebesar 5 % yang sangat mempengaruhi pengukuran arus. Pada Pengukuran
arus digunakan penguat tidak membalik yang menguatkan 10 kali dengan
96
menggunakan perbandingan nilai resistor dengan rasio 1 : 10. Jadi faktor
nilai toleransi akan sangat mempengaruhi nilai penguatan. Selain itu pada
pemograman hanya dapat menggunakan tipe data integer sehingga tidak
presisi.
M asalah dalam interval sumbu x disebabkan dalam algoritma
pengambilan data dari database dan konversi ke format XM L. Algoritma
yang digunakan hanya mengambil data dari database dan mengubah
keformat XM L secara langsung tanpa mengecek waktu dari data tersebut.