Pengaturan Pergerakan Solar Cell Berdasarkan (Mikrokontroler, Mekanik dan Transceiver) Rinaldi Simanullang 1), Arif Gunawan 2), Cyntia Widiasari 3) 1) Jl. Lobak Komp Ligako no A.15 Pekanbaru, Riau Abstrak Listrik memiliki peranan penting dalam kemajuan teknologi khususnya perkembangan teknologi dibidang elektronika. Seluruh teknologi elektronika menggunakan energi listrik pada setiap pengoperasiannya. Salah satu contoh dari perkembangan elektronika tersebut adalah prototype wireless Sensor Network. Sebagai sistem pendeteksi dini kebakaran hutan menggunakan media wireless. Aplikasi ini sangat membantu dalam mendeteksi kebakaran hutan, sehingga aplikasi ini dapat meminimalisir terjadinya kebakaran hutan yang sering terjadi di wilayah Riau khususnya. Sejauh ini, aplikasi tersebut menggunakan energi listrik yang berasal dari baterai. Karena aplikasi ini akan berada di tengah hutan dan tidak mendapatkan pasokan energi listrik dari PLN. Namun penggunaan baterai ini masih kurang efektif. Solar cell adalah salah satu perangkat elektronik yang dapat mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Seluruh energi yang diproses pada solar cell dapat disimpan dalam battery.tujuan penelitian ini adalah merancang solar cell dengan sistem mekanik yang dapat bergerak mengikuti cahaya dan posisi matahari. Hal ini dilakukan untuk mengefektifkan penyerapan cahaya matahari sehingga pasokan energi diperoleh secara maksimal. Proses penyerapan cahaya matahari oleh solar cell menghasilkan energi listrik untuk pengisian baterai yang diproses data informasinya diproses pada mikrokontroler arduino. Seluruh data informasi mengenai energi listrik tersebut dikirimkan kepada pengawas/pemantau secara real time melalui transmisi wireless dengan menggunakan modul KYL-500 S. Kata Kunci : Wireless Sensor Network, Solar Cell, Arduino Abstract Electricity has an important role in the advancement of technology in particular in the field of electronics technology development. The entire electronics technology using electrical energy on each operation. One example of the development of electronics is a prototype wireless Sensor Network. As an early detection system using the wireless medium forest fire. This application is very helpful in detecting forest fires, so this application can minimize the occurrence of forest fires are common in the Riau region in particular. So far, the application uses electrical energy from the battery. Since this application will be in the middle of the forest and do not get energy supplies electricity from PLN. battery usage, however, it is still less effective. Solar cell is one of those electronic devices that can turn sunlight into electrical energy. The entire energy processed at solar cell can be stored in the battery.the purpose of this research is. KeyWords : Wireless Sensor Network, Solar Cell, Arduino
1. Pendahuluan Pada saat ini, khususnya di Indonesia sudah banyak terjadi pembakaran hutan secara liar khususnya di Riau. Jika kebakaran tersebut tidak ditanggulangi secara cepat maka bisa jadi kebakaran hutan akan cepat meluas. Oleh karena itu dibuatlah suatu aplikasi elektronika yang yang dapat mengatasi masalah yang muncul tersebut, dan aplikasi elektonika tersebut adalah Prototype Wireless Sensor Network (WSN). WSN sebagai Sistem Pendeteksi Dini Kebakaran Hutan Menggunakan Media Wireless merupakan suatu prototype yang berfungsi untuk mendeteksi kebakaran hutan secara cepat dan akurat. Namun alat ini memiliki suatu kendala yang kerap muncul dalam pengoperasiannya. Kendala tersebut adalah pasokan energi listrik yang kurang stabil dari alat ini [2]. Karena alat ini akan diletakkan ditengah hutan yang notabenenya tidak mendapat pasokan energi listrik dari Perusahaan Listrik Negara (PLN), maka digunakanlah baterai sebagai sumber energi listrik untuk memasok listrik pada alat tersebut agar alat tesebut dapat beroperasi. Namun solusi ini masih belum dapat menyelesaikan masalah. Karena baterai sifatnya hanya sementara dan pastinya kurang efektif karena operator haruslah selalu mengganti baterai yang sudah habis dengan baterai yang baru agar alat ini tetap dapat selalu beroperasi. Oleh karena itu pada penelitian mengenai Pengaturan Pergerakan Solar Cell Berdasarkan agar dapat menghasilkan suatu sistem alat yang dapat menjadi sumber energi listrik untuk alat tersebut yang hemat, efisien, efektif dalam pengaplikasiannya. 2. Teori Penunjang 2.1. Solar Cell Gambar 1 Papan Solar Cell Solar Cell merupakan suatu kumpulan sel fotovoltaic, dan juga dikenal oleh modul fotovoltaic moniker. Solar cell dapat mengubah intensitas sinar matahari menjadi energi listrik. surya / solar cell menghasilkan arus yang digunakan untuk mengisi baterai. Solar cell saat intensitas cahaya berkurang (berawan, hujan, dan mendung) arus listrik yang dihasilkan juga akan berkurang. Dengan menambah panel surya / solar cell (memperluas) berarti menambah konversi tenaga surya.
2.2. Light Dependent Resistor Gambar 2 Sensor LDR Sensor cahaya merupakan salah satu dari sekian banyak sensor cahaya. LDR secara garis besar berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada di sekitar kita. Sensor yang terkenal untuk mendeteksi cahaya ialah LDR (Light Dependent Resistor). Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya. 2.3. Arduino Gambar 3 Arduino Uno Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel [3]. 2.4. ACS 712 Gambar 4 Sensor Arus Sensor arus dari keluarga ACS-712 ELC-05B adalah solusi untuk pembacaan arus didalam dunia industri, otomotif, komersil dan sistem-sistem komunikasi. Sensor ini biasanya digunakan untuk mengontrol motor, deteksi beban listrik, switched-mode power supplies dan proteksi beban berlebih [1].
2.5. KYL-500S Gambar 5 KYL-500S KYL-500S adalah sebuah modul wireless transciever yang digunakan sebagai wireless data transciever pada jarak dekat dengan ukuran yang kecil, ringan, dan konsumsi daya yang rendah dan dengan stabilitas dan reliabilitas yang baik [2]. 3. Perancangan Sistem 4. Flowchart Gambar 6 Blog diagram sistem Gambar 7 Flowchart sistem mikrokontroller
Gambar 8 flowchart penggerakan motor DC 5. Pengujian dan Hasil Data Data hasil pengujian merupakan data yang diperoleh setelah pembuatan sistem penelitian secara keseluruhan selesai dan sesuai dengan konsep yang awal perencanaan. Dalam pengujian alat ini dilakukan dengan dua metode, yaitu metode dengan mekanik panel tetap dan metode dengan mekanik panel bergerak.
5.1. Metode dengan mekanik panel bergerak Tabel 1.Tegangan otuput solar panel terhadap intensitas cahaya matahari 08-Jul-12 12-Jul-12 13-Jul-12 04-Agust-12 05-Agust-12 07-Agust-12 No Waktu (WIB) 1 07.00 22,5 3310 23,2 3970 21,7 2890 19,3 1400 21,2 8100 18,2 1500 2 07.30 23,2 17400 25,4 19200 22,5 3240 20,5 1770 23,3 2100 23,4 4400 3 08.00 26,7 22300 29,7 21900 24,2 1860 20,8 1880 24,3 11200 25,2 8100 4 08.30 28,2 15560 29,8 21200 27,7 10480 21,4 2670 24,6 3500 27,4 24800 5 09.00 28,7 12800 29,9 20500 28,2 14300 21,6 2770 24,6 3320 27,4 10500 6 09.30 28,9 13700 30,7 26900 28,2 11900 21,6 2300 24,7 5300 27,5 51300 7 10.00 29,4 21500 30,9 29600 28,6 12400 22,6 3400 24,8 7700 27,5 13700 8 10.30 29,4 26900 31,5 35200 30,9 35400 27,2 23600 24,9 5700 27,9 14300 9 11.00 30,3 29600 33,3 53200 31,3 28900 27,3 10600 24,9 6800 28,3 56900 10 11.30 30,7 31700 33,5 54700 31,4 30200 27,4 22800 25,4 18300 28,7 26300 11 12.00 31,3 30400 33,9 59200 31,9 42200 27,5 24200 25,5 10200 29,3 24600 12 12.30 32,4 34100 34,3 59600 32,2 43500 27,8 10700 25,8 10500 29,5 24400 13 13.00 32,5 36100 35,2 62800 33,1 45100 29,3 18300 28,6 12200 31,4 37700 14 13.30 32,7 35800 35,4 66800 33,5 48200 29,8 21500 28,7 19200 32,6 54400 15 14.00 33,3 44900 35,4 60500 33,7 48400 30,5 30400 28,9 13800 34,1 53400 16 14.30 33,8 51200 35,7 42900 33,8 46400 30,8 32500 29,6 21500 34,3 53800 17 15.00 34,2 53700 36,1 65700 34,6 60800 31,5 38600 32,6 33200 34,3 19600 18 15.30 34,3 53200 36,3 62300 34,7 51300 33,2 43300 32,7 38300 34,3 17000
19 16.00 34,5 54500 36,6 68600 34,7 54300 33,5 55600 33,2 43700 34,8 61300 20 16.30 34,7 51200 36,8 67400 34,8 42800 33,7 57200 34,2 50500 36,2 58000 21 17.00 36,4 62900 37,2 63400 34,9 63200 34,3 59300 36,7 65200 36,6 60800 22 17.30 36,8 68400 37,6 64300 36,3 60500 34,4 58900 Rata-Rata 31,4 35053,1 33,1 46812,27 31,1 34466,8 27,5 23804,09 27,5 18586,6 29,9 32228,57 Gambar 1. Grafik output panel terhadap intensitas cahaya matahari
Gambar 2. Grafik perubahan pada panel surya terhadap waktu
5.2. Metode dengan mekanik panel tetap Tabel 2.Tegangan otuput solar panel terhadap intensitas cahaya matahari No Waktu (WIB) 07-Jul-12 11-Jul-12 1 07.00 24,2 1780 22,6 1240 2 07.30 24,5 3930 22,8 6250 3 08.00 25,4 3480 24,3 3420 4 08.30 27,3 15300 25,4 2130 5 09.00 27,7 4110 26,3 4380 6 09.30 27,8 8300 27,1 5890 7 10.00 28,3 9300 28,3 7370 8 10.30 28,3 6300 28,5 7520 9 11.00 28,4 9600 28,8 18400 10 11.30 28,6 7450 28,8 8100 11 12.00 29,2 7800 29,3 10300 12 12.30 30,1 28400 29,4 22700 13 13.00 30,2 31800 29,4 9700 14 13.30 30,6 38000 30,3 32700 15 14.00 31,4 31800 31,3 38800 16 14.30 32,2 42400 31,8 36400 17 15.00 32,6 36300 31,8 36300 18 15.30 32,7 42300 32,4 41800 19 16.00 33,1 57100 32,5 49400 20 16.30 33,2 49400 32,8 43200 21 17.00 35,9 68200 33,1 57100 22 17.30 - - 33,7 52400 Rata-Rata 29,60476 23954,76 29,1227 22522,73 Gambar 3 Grafik Surya terhadap intensitas cahaya matahari
6. Mekanik 7. Kesimpulan dan Saran 7.1. Kesimpulan Setelah melakukan pengujian pada sistem dan membuat analisa maka dapat disimpulkan : 1. Peningkatan intensitas cahaya matahari mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap output tegangan yang dihasilkan solar panel. 2. Sistem mekanik dengan panel bergerak merupakan sistem yang lebih cocok untuk memaksimalkan kinerja solar panel. 3. Daerah Pekanbaru, khususnya Rumbai mempunyai potensi yang cukup bagus untuk menggunakan sistem ini, karena curah intensitas matahari dengan rata-rata pengambilan data selama 8 hari 29678,603 LUX (tanggal 7, 8, 11, 12 dan 13 Juli 2012 serta 4, 5, 7 Agustus 2012). 7.2. Saran Untuk menyempurnakan proyek akhir ini maka ada beberapa saran dari penulis yaitu : 1. Diharapkan kedepannya pergerakan alat ini tidak hanya dari timur ke barat tapi dapat bergerak bebas dalam menentukan intesnsitas cahaya matahari terbesar. 2. Diharapkan kedepannya pengembangan alat ini menggunakan solar panel dengan lebih banyak untuk melihat besar daya yang dihasilkan, serta menambahkan aplikasi inverter untuk mengubah tegangan DC menjadi tegangan AC.
Daftar Pustaka [1] Sensor Arus Efek Hall ACS 712. Diamnbil 2 Desember 2011 http://ilmubawang.blogspot.com/2011/04/sensor-arus-efek-hall-acs721-hall.html [2] Senjaya, Gandhy.2011, Prototype Wireless Sensor Network (WSN) Sebagai Sistem Pendeteksi Dini Kebakaran Hutan Menggunakan Media Wireless, Pekanbaru: Politeknik Caltex Riau. [3] http://www.famosastudio.com/arduino