KATA PENGANTAR. Berbasis Visual Pada Solar Cell ini dapat diselesaikan dengan tepat waktu. Tugas

Transkripsi

1 KATA PENGANTAR Om Swastyastu puji syukur kehadapan Ida SangHyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena atas segala limpahan berkat dan Rahmat-Nya, sehingga Tugas Akhir yang berjudul Rancang Bangun Sistem Nirkabel Data Logger Berbasis Visual Pada Solar Cell ini dapat diselesaikan dengan tepat waktu. Tugas Akhir ini disusun dalam rangka memenuhi sebagian persyaratan dalam rangka menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada Program Studi Teknik Elektro dan Komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak memperoleh petunjuk dan bimbingan dari berbagai pihak. Sehingga pada kesempatan ini perkenankan saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT., Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Wayan Gede Ariastina, S.T., M.Eng.Sc., Ph.D selaku ketua Program Studi Teknik Elektro dan komputer Fakultas Teknik Universitas Udayana. 3. Bapak Ir. Cok. Gede Indra Partha, MErg., MT Selaku dosen pembimbing I yang telah banyak memberikan arahan, waktu, semangat serta saran-saran selama penyusunan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Duman Care Khrisne, ST., MT. Selaku dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan arahan, waktu, semangat serta saran-saran selama penyusunan Tugas Akhir ini. 5. Bapak, Ibu dan keluarga terima kasih atas do a, dukungan, serta saransaran yang selalu diberikan selama penyusunan Tugas Akhir ini. 6. Serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan dan saran yang diberikan sehingga laporan ini bisa selesai tepat pada waktunya. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala segala bentuk ide pengembangan, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. v

2 Akhir kata, penulis mohon maaf kepada semua pihak jika dalam pembuatan Tugas Akhir ini melakukan kesalahan baik disegaja maupun tidak disengaja. Semoga usulan Tugas Akhir ini diharapkan dapat bermanfaat dalam pengembangan ilmu sains dan teknologi. Denpasar, 14 Maret 2017 Penulis vi

3 ABSTRAK Rancang bangun sistem nirkabel data logger berbasis visual pada solar cell adalah suatu sistem untuk mengukur, serta mempermudah komunikasi dan penyampaian data keluaran energi listrik pada solar cell. Rancang sistem data logger ini telah dilengkapi dengan sensor arus dan sensor tegangan untuk pembacaan nilai arus dan nilai tegangan yang kemudian dari hasil nilai tersebut didapatkan juga nilai daya dari hasil pengkalian nilai arus dan tegangan yang dihasilkan dari pengukuran pada solar cell. Perancangan sistem ini memiliki dua buah sistem yakni sistem perancangan perangkat keras berupa perancangan perangkat elektronik system (data logger). Kemudian perancangan sistem perangkat lunak (software) yang terdiri dari pemrograman pembacaan dan pencatatan data pada data logger, serta program penyimpanan data pada software dengan menggunakan software Arduino IDE dan Visual Basic. Hasil pembacaan dengan menggunakan sistem ini dapat dihasilkan persentase perbedaan nilai arus dengan amperemeter sebesar 2,6% (maksimum nilai toleransi pengukuran amperemeter 3,2%) dan persentase perbedaan nilai tegangan dengan voltmeter sebesar 0.33% (maksimum nilai toleransi voltmeter 2,5%). Sistem ini juga menyimpan hasil pengukuran pada database software dan SD card data logger secara otomatis setiap 15 menit dengan kecepatan penyimpanan minimal 1 menit dengan hasil penyimpanan berupa data tanggal, bulan, tahun, jam, menit, nilai arus, nilai tegangan dan daya. Kata Kunci: Solar Cell, Data Logger, Sensor Arus, Sensor Tegangan, Software Database. vii

4 ABSTRACT Wireless data logger on the solar cell is a system to measure, and facilitating communication and transmission of electrical energy output data on the solar cell. Design data logger system has been equipped with a current sensor and a voltage sensor for reading the current value and voltage value then the value of the results obtained also the rated power of the result of multiplying the value of current and voltage generated from the solar cell measurements. This system has two sub systems, is sub systems hardware design in the form of electronic device design system (data logger). Then the system design software (software) that consists of programming reading and recording data on the data logger, as well as data storage on a software program using the Arduino software IDE and Visual Basic. Readings by using this system can be produced on the percentage difference with ammeters current value of 2.6% (the maximum value of the measurement tolerance ammeters 3.2%) and the percentage difference in the value of the voltage with a voltmeter at 0:33% (maximum value of tolerance voltmeter 2.5%), The system also stores the measurement results on the database software and SD card data logger automatically every 15 minutes with minimal storage speed 1 minute with the results in the form of data storage, date, month, year, hour, minute, rated current, voltage and power values. Keywords: Solar Cell, Data Logger, Current Sensor, Voltage Sensor, Database Software. viii

5 DAFTAR ISI JUDUL... i LEMBAR PERSYARATAN GELAR SARJANA... ii LEMBAR PENGESAHAN ORISINALITAS... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv KATA PENGANTAR... v ABSTRAK... vii ABSTRACT... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR SINGKATAN... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Manfaat Batasan Masalah... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA BAB III 2.1 Tinjauan Mutakhir Tinjauan Pustaka Data Logger Mikrokonroller Mikrokonroller ATMega Memori Radio Telemetry Series 100mW V1.0 (RCTimer 433Mhz) Sensor Arus ACS712 20A Sensor Tegangan (Voltage Divider) Microsoft Visual Basic METODE PERANCANGAN SISTEM 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Data Sumber Data Metode Pengumpulan Data Jenis Data Metode Penelitian Langkah-Langkah Penelitian Perangkat Keras Bahan ix

6 BAB IV BAB V Peralatan Kerja Perangkat Lunak Gambaran Umum Sistem Metode Perancangan Perangkat Keras Perancangan Elektronik Sistem Nirkabel Data Logger Berbasis Visual Pada Solar Cell Sistem Kerja Perancangan Perangkat Lunak Perancangan Perangkat Lunak Pada Data Logger (Arduino Uno) Menggunakan Software Arduino IDE Diagram Alir Data Logger (Arduino Uno) Menggunakan Software Arduino Uno Perancangan Perangkat Lunak Software Menggunakan Visual Basic Diagram Alir Software Menggunakan Visual Basic Perancangan Tampilan Software Berbasis Visual Perancangan Tampilan Software Berbasis Visual Pada Tombol Cari Perancangan Database Relasi Antar Tabel Deskripsi Perancangan Tabel dalam Database HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Realisasi Hasil Perancangan Perangkat Keras Data Logger Pada Solar Cell Realisasi Hasil perancangan Perangkat Lunak Sistem Nirkabel Data Logger Berbasis Visual Pada Solar Cel Pengujian Fungsi Masing-masing Bagian dari Sistem Nirkabel Data Logger Berbasis Visual Pada Solar Cell Pengujian Komunikasi Antara Data Logger Dengan Laptop Pengujian Sensor Arus Pengujian Sensor Tegangan Pengujian Penyimpanan Data Pada SD Card Pada Data Logger Pengujian RTC(Real Time Clock) Pada Data Logger Pengujian Penyimpanan, dan Menampilkan Data Pengukuran Pada Database Pengujian Pencarian Data Pengukuran Pada Database Software Pengujian Keseluruhan Sistem Nirkabel Data Logger Berbasis Visual Pada Solar Cell PENUTUP 5.1 Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA x

7 LAMPIRAN Lampiran 1 ( listing Program) Lampiran 2 ( Foto-Foto Penelitian) Lampiran 3 ( Biodata Diri ) xi

8 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram Blok Data Logger... 6 Gambar 2.2 SDI-12 Sensor Connaction... 7 Gambar 2.3 Bentuk Fisik Arduino Uno (ATMega 328)... 8 Gambar 2.4 Bentuk Fisik Dara EEPROM... 9 Gambar 2.5 Berbagai Macam Memori SD Card, MMC, CF Untuk Data Logger Gambar 2.6 Data Logger Dengan Eksternal Memori Gambar 2.7 Bentuk Fisik Radio Telemetry Gambar 2.8 Rangkaian Sensor Arus ACS712 20A Gambar 2.9 Grafik Tegangan Input dan Output Dari ACS712 Terhadap Arus Listrik Yang Terukur Gambar 2.10 Sensor Tegangan Menggunakan Prinsip Pembagi Tegangan (Voltage Divider) Gambar 2.11 Tampilan Microsoft Visual Basic Gambar 3.1 Gambaran Umum Sistem Gambar 3.2 Perancangan Elektronik Sistem Nirkabel Data Logger Berbasis Visual Pada Solar Cell Gambar 3.3 Tampilan Awal Program Arduino IDE Gambar 3.4 Tampilan Board ATMega Gambar 3.5 Diagram Alir Pada Data Logger Gambar 3.6 Pemilihan Program Visual Basic Gambar 3.7 Diagram Alir Software Pada Visual Basic Sebagai Kontroller 24 Gambar 3.8 Tampilan Antarmuka Software Berbasis Visual Gambar 3.9 Tampilan Antarmuka Software Berbasis Visual Pada Tombol Cari Gambar 3.10 Tampilan Perancangan Database Gambar 4.1 Gambar 4.2 Hasil Realisasi Perangkat Keras Data Logger Pada Solar Cell Hasil Realisasi Perangkat Lunak Sistem Nirkabel Data Logger Berbasis Visual Gambar 4.3 Pengujian Komunikasi Antara Data Logger Dengan Laptop.. 30 Gambar 4.4 Hasil Pengujian Sensor Arus Gambar 4.5 Hasil Pengujian Sensor Tegangan Gambar 4.6 Hasil Pengujian SD Card, (b) Hasil Pengujian SD Card Yang Ditampilkan Pada Microsoft Exel. (a) Hasil Pengujian SD Card Yang Ditampilkan Pada Serial Monitor Gambar 4.7 Hasil Pengujian RTC (Real Time Clock) Gambar 4.8 Gambar 4.9 Hasil Pengujian Pengiriman Data Pengukuran pada Data Logger Menuju Software Pengujian Menampilkan Cari Data Pengukuran Pada Database Gambar 4.10 Pengujian Menampilkan Cari Data Pengukuran Pada Database Secara Detail xii

9 Gambar 4.11 Pengujian Data logger Yang Telah Terpasang Pada Solar Cell dan Memulai Pengukuran Gambar 4.12 Pengujian Software Yang Sudah Terkoneksi Dengan Data logger Gambar 4.13 Grafik Hasil Pengukuran Pada Solar Cell Pada Tanggal 1 Desember xiii

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Spesifikasi Radio Telemetry Tabel 3.1 Perancangan Data Waktu Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Jarak Komunikasi Tabel 4.2 Hasil Pengujian Sensor Arus Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sensor Tegangan Tabel 4.5 Data Hasil Pengukuran Solar Cell Pada Tanggal 1 Desember xiv

11 DAFTAR SINGKATAN AC ADC ASCII CF EDA EEPROM FHSS FTDI LDC MMC IC I/O IDE PC PCMCIA RAM SDI TDM USB IC TTL = Alternating Current = Analog Digital Converter = American Standard Code for Information Interchange = Compact Flash = Enviromental Data Acquisition = Electrically Erasable Programmable Read Only Memory = Frequency hopping spread spectrum = Future Technology Device International = Liquid Crystal Display = Multi Media Card = Integrated Circuit = Input/output = Integered Development Environment = Personal Computer = Personal Computer Memory Card International Association = Random Accses Memory = Serial Data Interface = Time Division Multiplexing = Universal Serial Bus = Integrated Circuit Transistor Transistor Logic xv

12 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Solar cell merupakan sebuah perangkat yang dapat menghasilkan energi listrik secara langsung dari pancaran cahaya matahari, sehingga energi listrik yang dihasilkan dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Umumnya cahaya matahari yang dapat diubah menjadi energi listrik sepanjang hari yakni selama 5 jam dari pukul 10 pagi hingga pukul 3 sore. Namun dari penggunaannya, solar cell memiliki beberapa pengaruh yang dapat mengurangi energi listrik yang dihasilkan, pengaruh tersebut meliputi bahan pembuatan panel solar cell, resistansi beban yang dapat disimpan dalam baterai, intensitas cahaya matahari, bayangan, dan suhu permukaan. Untuk meminimalisasi terjadinya kekurangan tenaga listrik yang dihasilkan pada solar cell maka diperlukan sebuah rancangan sistem yang akurat dan berkelanjutan dalam mengukur kinerja dari solar cell. Sistem tersebut berupa sistem akusisi data (data logger), yang dimana memuat data mengenai perhitungan seberapa besar energi listrik yang dihasilkan dan berapa lama cahaya matahari yang dapat diubah menjadi energi listrik setiap harinya dalam berbagai kondisi alam. Sistem akusisi data logger memiliki dua jenis sistem yakni sistem non nirkabel dan nirkabel. Sistem non nirkabel merupakan sistem yang dikomunikasikan dengan komputer menggunakan media penghubung kabel sebagai media komunikasi. Sedangkan sistem nirkabel merupakan sistem yang dikomunikasikan dengan media komputer menggunakan gelombang radio, gelombang mikro, maupun infra merah sebagai media komunikasi. Dari kedua sistem tersebut dipilihlah sistem nirkabel dan dibuatlah rancang bangun sistem nirkabel data logger berbasis visual pada solar cell untuk mempermudah komunikasi dan pembacaan keluaran dari solar cell menggunakan data logger. Pengembangan rancang bangun sistem nirkabel data logger berbasis visual pada solar cell ini menggunakan dua buah sub sistem yakni sub sistem data logger dimana sistem data logger ini digunakan sebagai sensor pengambilan data xvi 1

13 2 dari objek yang diukur serta dilengkapi dengan media penyimpanan SD Card yang bertujuan untuk back up data apabila terjadi kerusakan pada komputer. Kemudian sub sistem software yang dimana merupakan sebuah sistem untuk mengontrol, memproses, dan menyimpan data hasil pembacaan data logger pada database dengan kecepatan waktu penyimpanan minimal 1 menit yang bertujuan untuk mengurangi terjadinya loss data ketika penyimpanaan data pada database. Data hasil pengukuran tersebut kemudian dapat divualiasikan dalam bentuk grafik untuk informasi tambahan mengenai kondisi solar cell. Pada sub sistem data logger ini juga dilengkapi dengan prangkat sensor arus dan sensor tegangan yang digunakan untuk memonitoring nilai arus dan tegangan yang dihasilkan dari solar cell. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan permasalahan dari penelitian ini adalah bagaimana rancang bangun sistem nirkabel data logger berbasis visual pada solar cell? 1.3 Tujuan Adapun tujuan yang ingin dicapai sebagai bentuk keberhasilan dalam mengatasi permasalahan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Dapat merancang bangun sistem nirkabel data logger berbasis visual pada solar cell. 2. Dapat mengetahui akurasi sistem nirkabel data logger berbasis visual pada solar cell. 1.4 Manfaat Adapun manfaat dari penelitian ini terbagi menjadi dua yaitu: 1. Dapat mempermudah pengiriman data hasil pengukuran pada solar cell menggunakan sistem nirkabel data logger berbasis visual tanpa harus survei langsung ke lokasi. 2. Dapat berkontribusi terhadap ilmu pengetahuan dan teknologi pada bidang pembangkit listrik, khususnya solar cell. xvii

14 3 1.5 Batasan Masalah Agar permasalahan tidak berkembang menjadi luas, oleh karena keterbatasan pengetahuan dan akibat timbulnya permasalahan baru, maka perlu dilakukan batasan permasalahan sebagai berikut: 1. Data logger yang dikembangkan merupakan data logger yang bersifat sebagai modul pengukuran. 2. Data logger yang dibuat menggunakan 1 panel solar cell berkapasitas 50Watt dengan tegangan maksimum 22,4 Volt, dengan arus maksimum 4,1A. 3. Sistem komunikasi menggunakan telemetri HM-TRP Series 100mW V1.0 (RCTimer 433Mhz) 4. Visual yang dimaksud adalah tampilan secara grafik user interface. 5. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega328 (Arduino Uno). 6. Jarak maksimum pengukuran adalah 1000 Meter line of site. 7. Tidak memperhitungkan letak solar cell terhadap koordinat bumi. 8. SD-Card digunakan untuk back up data saja. 9. Kecepatan waktu pengukuran menggunakan software minimum 1 menit. 10. Software hanya dapat mengambil data ketika sudah terkoneksi dengan data logger. xviii