DESAIN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS TENAGA SURYA MENGACU PADA KELEMBABAN TANAH

Transkripsi

1 DESAIN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS TENAGA SURYA MENGACU PADA KELEMBABAN TANAH TUGAS AKHIR Disusun untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Memenuhi Syarat-syarat untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta Diajukan oleh: JUNAIDI D PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2015

2 DESAIN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS TENAGA SURYA MENGACU PADA KELEMBABAN TANAH TUGAS AKHIR Disusun untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Memenuhi Syarat-syarat untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta Diajukan oleh: JUNAIDI D PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2015 i

3 LEMBAR PERSETUJUAN Tugas Akhir dengan judul Desain Penyiram Taman Otomatis Tenaga Surya Mengacu pada Kelembaban Tanah ini diajukan oleh : Nama : Junaidi Nim : D Guna memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan program Strata-Satu (S1) pada Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, telah diperiksa dan disetujui pada : ii

4 LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir dengan judul Desain Penyiram Taman Otomatis Tenaga Surya Mengacu pada Kelembaban Tanah ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Tugas Akhir Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada: iii

5 KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb. Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kepada Allah SWT yang tidak pernah lelah memberikan rahmat-nya kepada setiap makhluk ciptaan-nya diatas bumi ini, sholawat serta salam semoga tetap tersanjung dipangkuan nabi besar Muhammad Saw. Syukur Almahdulillah yang hanya pantas saya ucapkan atas terselesaikannya tugas akhir ini, dalam kesempatan ini penulis megucapkan terimakasih kepada berbagai pihak yang telah membantu diantara lain: 1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT. Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Umar, S.T, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak Aris Budiman, S.T, M.T. selaku Pembimbing I Tugas Akhir yang telah memberikan bimbingan dan arahan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. 4. Bapak Hasyim Asy ari, S.T., M.T., selaku Pembimbing II yang telah memberikan dukungan, bimbingan, serta arahan dengan sabar sehingga penulis iv

6 dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. 5. Bapak dan Ibu dosen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 6. Staf Tata Usaha, Staf akademik maupun non akademik, serta Staf Laboratorium Teknik Elektro yang telah banyak membantu dan memberikan kemudahan kepada penulis selama menempuh studi di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. 7. Teman-temen seperjuangan Teknik Elektro 2011, rekan-rekan KMTE, GOS, Unit Produksi dan ROBOT Universitas Muhammadiyah Surakarta atas kekeluargaan dan persahabatan yang terjalin selama ini. 8. Semua pihak yang telah membantu terselesaikannya Tugas Akhir ini yang tidak dapat penulis sampaikan satu per satu. Dengan segala kerendahan hati penulis berharap semoga karya ini memberikan manfaat kepada semua pihak dan bagi penulis sendiri pada khususnya, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bermanfaat dan bersifat membangun. WassalamualaikumWr. Wb. Surakarta, 27 Juli 2015 v

7 Penulis MOTTO Hidup itu sederhana, kau pilih satu tujuan dan cobalah untuk meraihnya (Han Fast furious) Pilihlah dia yang mencintai dan mengutamakanmu, daripada dia yang kau cintai tapi menjadikanmu pengemis cinta. Kemarahanmu tak akan memperbaiki hidupmu. Senyumlah, dan lakukanlah yang lebih baik. (Mario Teguh) Dunia adalah komedi bagi mereka yang memikirkan nya, atau tragedy bagi mereka yang merasakannya. (Harace Walpole) Jadikan hinaan orang sebagai motivasi terbesarmu (Junaidi) Jadilah ikan kecil di kolam yang besar (Junaidi) vi

8 PERSEMBAHAN Teriring syukurku pada-mu, kupersembahkan karya ini untuk : Allah SWT. Atas karunia, nikmat, serta rahmat yang tak pernah henti kau kucurkan padaku. Ayah, Ibu dan Keluargaku tercinta. Yang mendidik dengan sabar dan ikhlas tanpa pamrih semoga selalu diberi kesehatan dan rahmat Allah SWT. Sukmi nur inayati yang selalu menyuport, mendampingi, memberi semangat tanpa lelah, sabar dan ikhlas serta selalu setia menemani. Segenap Keluarga Besar KMTE UMS. Terimakasih untuk setiap canda, tawa, sedih dan duka serta pelajaran berharga yang telah kalian beri. Teman teman Teknik Elektro 2011, khususnya pada Didik Rahmadhani, Agung Siswanto, Danang, Fitriadi, Afif Saputro, Reza Pahlevi, Bugi Anggriawan, Agung Purnomo, Tarmuji, Mahmud Ari, Arif Eko, Eri dkk. Kakak tingkat Teknik Elektro 2009, Sandy, Annas, Arum, Dhimas, Anton, dan Anta yang membuatku selalu tertawa. Teman lama dan teman seperjuangan. Ramadhan, Antoni dan Singgih. Segenap keluarga Duck Diction Merch yang telah memberi banyak dukungan, motivasi dan pengalaman hidup. Bebek, Mohan, Ines dkk. Kakak dan adikku tercinta yang selalu menyuport saya, walau jauh disana, Eko, Dwi, Fitri, Anton dan Tami. Tidak lupa untuk mantan pacar yang telah memberi sedikit hinaan sehingga saya termotivasi untuk segera menyelesaikan kuliah. vii

9 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... LEMBAR PERSETUJUAN... LEMBAR PENGESAHAN... KATA PENGANTAR... MOTTO... PERSEMBAHAN... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR KONTRIBUSI... ABSTRAKSI... i ii iii iv vi vii viii xi xii xiii xv I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Telaah Penelitian... 5 viii

10 2.2 Landasan Teori Sejarah Sel Surya Spesifikasi Sel Surya Dasar Sel Surya Perkembangan Sel Surya Faktor Pengoperasian Sel Surya Arus dan Tegangan Daya Aki (Accu) Arduino Pompa Air Pompa Air Tenaga Surya BAB III. METODE PENELITIAN 3.1 Prosedur Penelitian Persiapan yang Dilakukan Bahan dan Peralatan Bahan Peralatan Pendukung Waktu dan Tempat Pengambilan Data Alur Penelitian Desain Penyiram Taman Otomatis ix

11 3.2.2 Urutan Penelitian Diagram Alir Penelitian BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian Analisa BAB V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Aki (accu) Gambar 2.2 Arduino Uno R Gambar 2.3 Sistem pompa air tenaga surya tipe Battery-coupling Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Gambar 4.1 Sel Surya Green Pro 100 Wp Gambar 4.2 Solar Charge Controller PWM Gambar 4.3 Accu GS Astra 12n9-4b Gambar 4.4 Rangkaian Relay Gambar 4.5 Scrip Program Arduino Uno Gambar 4.6 Sensor Kelembaban tanah Gambar 4.7 Solar Power Inverter Gambar 4.8 Pompa air aquarium 60 Watt Gambar 4.9 Sprinkler Penyiram Taman Gambar 4.10 Diagram Sistem Rangkaian Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Intensitas Cahaya terhadap Arus dan Tegangan Panel Surya Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Intensitas Cahaya terhadap Ketahanan Aki xi

13 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Spesifikasi panel surya Tabel 4.1 Hasil Pengujian Pompa Air dengan Ketinggian Pompa Air 2,5 Meter.. 34 xii

14 DAFTAR KONTRIBUSI Tugas Akhir ini bermula dari ketertarikan penulis terhadap pembangkitan energi alternatif terbarukan yang kedepannya memiliki prospek dan manfaat yang besar untuk dikembangkan. Ide tugas akhir ini berasal dari Bapak Hasyim Asy ari, S.T., M.T., Beliau menawarkan judul tugas akhir mengenai pemanfaatan energi alternatif. Setelah berkonsultasi dan diberikan penjelasan, akhirnya penulis berniat untuk melakukan penelitian. Beliau juga menyetujui untuk menjadi pembimbing dalam tugas akhir ini. Setelah beberapa kali berkonsultasi mengenai judul tugas akhir dan teknis penelitian, akhirnya penulis memutuskan untuk membuat proposal tugas akhir sekaligus meminta kesediaan Bapak Aris Budiman, ST. MT. untuk menjadi pembimbing dalam penelitian ini. Setelah seminar proposal dibuat dan disetujui untuk ditindaklanjuti sebagai Tugas Akhir penulis memulai penelitian mengenai energi terbarukan berupa panel surya ini. Penelitian ini dilakukan di desa gumpang kecamatan kartasura tepatnya di lapangan gumpang. Bahan-bahan yang dipergunakan seperti sel surya, milik temanteman satu kost. dan untuk peralatan lain meminjam dari Bapak Hasyim Asy ari, ST. MT, Laboratorium Teknik Elektro, dan untuk kekurangannya diperoleh melalui pembelian. Pengambilan data dilakukan beberapa kali untuk mendapatkan seluruh data yang diperlukan dalam penelitian ini. xiii

15 Setiap ada perubahan penulis selalu berkonsultasi dengan pembimbing, hingga akhirnya seluruh data yang diperlukan terkumpul. Kemudian penulis menganalisa data yang terkumpul. Hasil pengujian dan analisa disusun dalam sebuah laporan Tugas Akhir. Demikian daftar kontribusi penulis buat dengan sejujur-jujurnya. Surakarta, 27 Juli 2015 xiv

16 ABSTRAKSI Berbagai penelitian dilakukan untuk mengolah energi matahari yang berlimpah luas di dunia, terlebih di Indonesia yang merupakan negara tropis. Sekarang ini penggunaan panel surya mulai dikembangkan sebagai salah satu alternatif sumber pembangkit energi listrik. Para peneliti mencari cara untuk memanfaatkan panel surya sebagai alat yang dapat meringankan dan berguna bagi masyarakat seperti penyiram taman yang bekerja secara otomatis dengan mempertimbangkan kelembaban tanah. Penelitian ini bertujuan untuk membuat desain penyiram taman otomatis tenaga surya mengacu pada kelembaban tanah. Pada penyiram taman otomatis tenaga surya metode yang dilakukan adalah merancang tempat untuk peletakan panel surya pada ketinggian 2 meter diatas permukaan tanah dengan sudut kemiringan 30 0, pemasangan sprinkler di daerah tanaman berada agar tanaman dapat tersirami air secara menyeluruh, dan pemasangan sensor kelembaban tanah di permukaan tanah dengan jarak 1 meter dengan harapan sensor dapat bekerja sesuai nilai kelembaban tanah. Cara pengamatan yang dilakukan adalah pengambilan data terkait nilai tegangan dan arus yang dihasilkan oleh panel surya, debit air, variasi semburan air dan lama waktu pompa air agar dapat menyuplai. Peralatan yang digunakan untuk pengukuran ini antara lain: luxmeter, digunakan untuk mengukur intensitas cahaya. Amperemeter, digunakan untuk mengukur arus DC. Multitester, digunakan untuk mengukur tegangan dan arus AC. Stopwatch, digunakan untuk menghitung lamanya waktu. Hasil penelitian menunjukkan bahwa, pompa air aquarium dapat menyala dan mati secara otomatis tanpa perantara manusia, hal ini karena adanya sensor kelembaban tanah, apabila sensor menunjukkan nilai diatas 700 maka arduino uno akan menyalurkan daya output menuju rangkaian relay sehingga pompa air menyala. Sebaliknya, jika sensor kelembaban menunjukkan nilai kurang dari 700 maka arduino uno tidak menyalurkan daya output menuju rangkaian relay sehingga sumber DC dari baterai tidak dapat disalurkan ke pompa air. Pengujian pompa air tanpa menggunakan panel surya mampu menghidupkan pompa air aquarium selama 25 menit. Hal ini karena secara penuh energi disuplai oleh aki (accu). Sedangkan saat menggunakan panel surya untuk intensitas tertinggi yang didapat saat penelitian adalah lux, mampu menghidupkan pompa air aquarium selama 55 menit. Pompa air aquarium dapat bekerja lebih lama dengan selisih waktu 30 menit dibanding tanpa menggunakan panel surya. Kata kunci : penyiram taman otomatis, panel surya, arduino, sensor kelembaban tanah. xv