PENGGERAK PANEL SURYA MENGGUNAKAN SENSOR CAHAYA (LDR) DENGAN PENGENDALI MIKROKONTROLER ATMEGA8535 skripsi Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai sarjana Sains SUSIANA SILANGIT NIM.07082101 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009
Lembar Persetujuan Judul: PENGGERAK PANEL SURYA MENGGUNAKAN SENSOR CAHAYA (LDR) DENGAN PENGENDALI MIKROKONTROLER ATMEGA8535 Diajukan oleh: Nama : Susiana Silangit Nim : 070821011 Departemen : Fisika Disetujui oleh: Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing I I Drs. Luhut Sihombing, MS Ir. Junaidi NIP: 130 535 871 NIP: 131 788 339 Disahkan Oleh Ketua Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Ketua, Dr. Marhaposan Situmorang NIP: 195510301980031003
PERNYATAAN PENGGERAK PANEL SURYA MENGGUNAKAN SENSOR CAHAYA (LDR) DENGAN PENGENDALI MIKROKONTROLER ATMEGA8535 SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, November 2009 SUSIANA SILANGIT 070821011
ABSTRAK Penggerak panel surya menggunakan sensor cahaya (LDR) dengan pengendali mikrikontroller ATMEGA8535 adalah sebuah sistem yang dibuat untuk memaksimalkan pemanfaatan energi matahari. Sistem ini dilengkapi oleh lima buah sensor cahaya (LDR) dan dua buah sensor panas (solar sel). LDR di susun dalam setengah lingkaran (180 0 ). Satu solar sel diletakkan diatas panel yang bergerak dan solar sel yang lain diletakkan pada satu posisi tetap. Lima sensor LDR akan menerima penyinaran matahari, kemudian data dari kelima sensor akan dibandingkan dan selanjutnya motor akan menggerakkan panel surya kearah LDR yang memiliki intensitas terbesar (paling terang). Tegangan yang diperoleh oleh kedua solar sel akan dibandingkan sehingga dapat dibuktikan apakah penggerak panel surya ini berpengaruh terhadap pemeksimalan pemanfaatan energi matahari. Yang menjadi pusat pengendali semua proses di atas adalah mikrokontroller ATMEGA8535, dalam hal ini perangkat lunak yang yang dirancang menggunakan BASCOM AVR. Supaya hasil pengukuran dapat ditampilkan di PC (hyperterminal) digunakan serial MAX232 dan konektor DB9.
KATA PENGANTAR Segala puji dan hormat penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, sang Juru Selamat. Terpujilah Dia atas kebesaran dan kasih setianya, yang memampukan penulis menyelesaikan penulisan skripsi ini. Terima kasih Tuhan buat segala hal yang terjadi serta penyertaanmu yang penulis boleh terus alami. Skripsi ini berjudul : Penggerak Panel Surya Menggunakan Sensor Cahaya (LDR) Dengan Pengendali Mikrokontroler ATMEGA8535. Penelitian ini dilaksanakan untuk memenuhi salah satu syarat untuk meraih gelar Sarjana Sains pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Departemen Fisika. Dalam penulisan skripsi ini hingga selesai, penulis mendapat banyak bimbingan dan dukungan baik dari segi doa dan materi dari berbagai pihak. Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak DR. Eddy Marlianto, M.Sc selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. 2. Bapak DR. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika dan Ibu Dra. Justinon, M.Si selaku Sekretaris Departemen Fisika Fakultas Ekonomi Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Drs. Luhut Sihombing, MS selaku dosen pembimbing I dan Bapak Ir. Junaidi selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan pengarahan, saran dan bimbingan yang bermanfaat bagi penulis selama penulisan skripsi ini. 4. Bapak Drs. Kurnia Brahmana, M.Si selaku dosen pembanding I dan Ibu Dra. Justinon, M.Si selaku dosen pembanding II serta Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng yang telah banyak memberikan arahan bagi penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. 5. Orangtuaku yang tersayang yaitu Bapak M.Jalon Silangit dan Mama R. Sitopu serta kepada ketiga abangku: Japetson Silangit, SH, Papangga Silangit, Agustin Silangit dan eda Diana Nasution yang telah berjerih lelah, memberi semangat dan doa kepada penulis serta kepada Hony dan Aldo, terimakasih untuk senyuman yang memberikan semangat untuk MOU. Kepada seluruh saudara-saudara yang juga turut membantu dalam doa dan dana. 6. Kepada Saudara-saudaraku di KK Ruth (k Hana, Vivi, Ira, Tina,Vera), adik-adikku Mawar sharon (Dian, Ernita, Hermin, Siska, Rianti, Intan, Juniar), adik-adikku Nova dan Darius. Teman-teman penulis (Lydia Simanjuntak, Minar, Hotmaida, k Marta,
Fitri, Andika, b Sahat, b Putra, b Ivent, Yogi, Indah), PMK periode 2007/2009 dan seluruh mahasiswa Fisika Instrument serta semua pihak yang telah mendukung dan mendoakan penulis dalam penyelesaian skripsi ini yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu. Penulis menyadari skripsi ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan kemampuan penulis, sehingga penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dalam penulisan ke depan. Akhir kata penulis berharap agar skripsi ini bermanfaat bagi pembaca. Medan, 29 November 2009 Penulis, Susiana Silangit NIM 070821011
DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK... i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... vi DAFTAR GAMBAR...vii BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Masalah...1 I.2. Tujuan Penelitian...3 I.3. Pembatasan Masalah...3 I.4. Metode Penelitian...3 I.5. Manfaat Penelitian...4 I.6 Tempat / Lokasi Penelitian...5 I.7. Sistematika Penulisan...5 BAB II LANDASAN TEORI II.1. Mikrokontroller ATMEGA8535 II.1.1 Konfigurasi Pin ATMEGA8535...7 II.1.1 Arsitektur Mikrokontroller ATMEGA8535...9 II.1.1 Fitur-Fitur ATMEGA8535...10 II.1.1 Peta Memori ATMEGA8535...11 II.2. Light Dependent Resistor (LDR)...12 II.3. Motor stepper...12 II.3.1 Jenis-jenis Motor Stepper Berdasarkan jumlah lilitannya...14 II.3.2 Pengendalian Motor Stepper...15 II.4. Komunikasi Serial RS232 II.4.1. Komunikasi Serial...16 II.4.2. Karakteristik Sinyal Port Serial...17 II.4.3. Port Komunikasi Serial...18 II.4.4. Koneksi ke RS232 Port...21
II.5. Solar Sel... 23 II.6. Driver Motor Stepper... 25 II.7 Pergerakan Matahari...26 BAB III PERANCANGAN ALAT III.1. Diagram Blok Rangkaian... 27 III.2. Rangkaian Minimum Mikrokontroller ATMEGA8535... 28 III.3. Rangkaian Power Suply (PSA)... 30 III.4. Rangkaian Iterfacing dengan Port Serial... 31 III.5. Rangkaian Minimum Driver Motor Stepper... 33 III.6. Perancangan Perangkat Lunak... 34 BAB IV ANALISA RANGKAIAN DAN HASIL PENGUKURAN IV.1. Pengujian Power Suply (PSA)... 44 IV.2. Pengujian Rangkaian Regulator... 45 IV.3. Pengujian Rangkaian Mikrokontroller ATMEGA8535... 46 IV.4. Pengujian Software... 48 IV.5. Pengukuran Sensor Cahaya (LDR) dan Sensor Panas (solar sel)...48 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan... 55 V.2. Saran... 56 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C LAMPIRAN D
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Fungsi susunan konektor DB9... 19 Tabel 2.2 Nama nama Register... 20 Tabel 2.3 Angka Pembagi... 21 Tabel 2.4 Koneksi null mode... 22 Tabel 4.1 Tegangan Keluaran... 44 Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Sensor Cahaya (LDR dan solar sel) bebas hambatan...49 Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Sensor Cahaya (LDR dan solar sel) dengan hambatan...51
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Konfigurasi pin ATMEGA8535...8 Gambar 2.2 Blok Diagram ATMEGA8535...9 Gambar 2.3 Ligh Dependent Resistor (LDR)...12 Gambar 2.4 Perhitungan Pulsa Yang Menentukan arah dan besar putaran motor...13 Gambar 2.5 Pembagian Step Motor Stepper...13 Gambar 2.6 Bearing Yang Terdapat Dalam Motor Stepper...14 Gambar 2.7 Motor Stepper Unipolar...14 Gambar 2.8 Motor Stepper Bipolar...15 Gambar 2.9 Antar Muka atau Pengendalian Motor Stepper...16 Gambar 2.10 Level Tegangan RS232 pada pengiriman huruf A...18 Gambar 2.11 Port DB9 Jantan...18 Gambar 2.12 Port DB9 Betina...18 Gambar 2.13 Susunan Pin Konektor DB9...19 Gambar 2.14 IC MAX 232...22 Gambar 2.15 Konfigurasi Pin ULN 2803...25 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian...27 Gambar 3.2 Rangkaian Minumum Mikrokontroller ATMEGA8535...29 Gambar 3.3 Rangkaian Skematik Power Supplay...30 Gambar 3.4 Rangkaian RS232...31 Gambar 3.5 Rangkaian Minimum Driver Motor Stepper...33 Gambar 3.6 Diagram Alir Perangkat Lunak dalam Mikro...43 Gambar 4.1 Rangkaian Skematik Power Supplay...44 Gambar 4.2 Pengujian Rangkaian Regulator...45 Gambar 4.3 Grafik Intensitas Versus waktu...50 Gambar 4.4 Grafik Tegangan versus Waktu...50 Gambar 4.5 Grafik Intensitas Versus waktu...52
Gambar 4.6 Grafik Tegangan versus Waktu... 52 Gambar 4.3 Tampilan Data Pada PC (Hyperterminal)... 54