SISTEM PENJEJAK POSISI MATAHARI DENGAN MEMANFAATKAN LIGHT DEPENDENT RESISTOR (LDR) Hardianus Wilson, Yulia Imelda Piyoh, Andreas Setiawan Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana, Jl. Diponegoro 52-60 Salatiga 50711, Indonesia. Email: wilson.hardianus@gmail.com ABSTRAK Matahari adalah salah satu bentuk sumber energi yang tidak terbatas dan berlimpah. Samapai saat ini telah banyak pengembangan teknologi dalam pemanfaatan energi matahari. Salah satu bagian penting adalah mengetahui posisi dari Matahari guna mendapatkan radiasi yang optimal. Dalam penelitian ini dirancang dan diuji sebuah system penjejak posisi Matahari sebagai bentuk pengembanagan teknologi untuk energy matahari dengan memanfaatkan sejumlah LDR. Sebanyak delapan buah LDR yang dipasang didalam tabung yang membentuk setengah lingkaran, kemudian diletakan dibawah sinar Matahri. Dengan melihat hambatan yang paling kecil pada LDR dan dikalibrasi posisinya dengan melihat bayangan yang muncul, maka didapatkan posisi matahari pada saat itu. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa semakin besar sudut bayangan yang dihasilkan, semakin besar pula sudut LDR yang memiliki tegangan paling kecil. Hasil penelitian ini menunjukan bahwa system mampu menentukan posisi matahari 20 0 PENDAHULUAN Ketergantungan akan energi semakin hari semakin meningkat, tidak bisa dihindari bahwa hal tersebut sangat mempengaruhi kelangsungan hidup manusia. Terutama bahan bakar. Ada banyak industri yang sangat memerlukan hal tersebut, terutama industri logam, trasportasi, makanan dan rumah tangga. Kita tahu bahwa ketersediaan energi ini semakin hari semakin menipis dan energy juga tidak dapat di perbaharui kembali [1]. Dari beberapa pertimbangan diatas, ada beberapa sumber energi alternative yang telah diusahakan untuk mengatasi ketergantungan tersebut. Diantaranya Energi matahari, Energi air, Energi angin, dan masih banyak yang lain. Sumber energi matahari adalah salah satu objek yang menarik untuk di teliti, sel surya adalah alat alternarif yang mampu mengubah energi sinar matahari menjadi energi listrik. Namun energi alternative tersebut sampai saat ini masih belum mampu untuk mengatsi ketergantungan tersebut [2]. Dari permasalahan diatas, maka dibuat alat sistem penjejak posisi matahari sebagai bentuk pengembangan teknologi untuk energi matahari dengan memanfaatkan sejumlah LDR. Sebanyak delapan LDR yang di maskukan kedalam tabung masing-masing, kemudian disusun membentuk setengah lingkaran kearah vertical. Sistem ini dibuat untuk diterapkan lebih lanjut pada sebuah piranti sel surya sebagai alat pengumpul energi matahari. Prinsip kerjanya adalah menjejak posisi matahari pada waktu tertentu, kemudian dari salah satu tabung LDR akan ada satu Tabung yang memiliki hambatan paling kecil, ini berarti bahwa sinar matahari mengenai LDR tersebut sehingga posisi matahari dapat diketahui. KAJIAN PUSTAKA 1. Light Dependent Resistor (LDR) Salah satu jenis resistor adalah Light Dependent Resistor (LDR), yaitu resistor yang nilai resistansinya berubah-ubah karena adanya intensitas cahaya yang diserap. LDR juga F5-1
merupakan resistor yang mempunyai koefisien temperature negative, dimana resistansinya dipengaruhi oleh intensitas cahaya. Bahan dasar pembuatan LDR ini adalah dari lapisan tipis semikonduktor seperti silicon, selenium, atau cadmium sulfide (CdS). Dan yang sering digunakan adalah cadmium sulfide (CdS). CdS disebut juga peralatan photo conductive, selama konduktivitas atau resistansi dari CDS bervariasi terhadap intensitas cahaya. Gambar 1. Light Dependent Resistor (LDR) Garis-garis yang berliku pada permukaan LDR memiliki tujuan memperbesar area yang terbuka terhadap adanya cahaya luar. Jika intensitas cahaya yang diterima tinggi maka hambatan juga akan tinggi, yang mengakibatkan tengangan yang keluar juga akan tinggi dan begitu juga sebaliknya. 2. Matahari Matahari merupakan pusat sumber tenaga di lingkungan tata surya. Matahari terdiri dari inti dan tiga lapisan kulit, masing-masing fotosfer, kromosfer dan korona. Untuk terus bersinar, matahari menukar zat hidrogen dengan zat helium melalui reaksi fusi nuklir pada kadar sekitar 600 juta ton. Jarak matahari ke bumi adalah ± 149.669.000 km atau sekitar 93.000.000 mil. Dilihat dari Bumi, sepanjang tahun Matahari seolah-olah bergerak sejauh 23.5 ke Utara dan 23.5 ke Selatan dari garis ekuator. Pergerakan ini terjadi karena sumbu rotasi Bumi memiliki kemiringan 23.5. Kemiringan sumbu rotasi Bumi menyebabkan terjadinya perbedaan musim di Bumi. Saat Matahari berada di utara, maka Bumi Bagian Utara mengalami musim panas. Puncak musim panas di Bumi Bagian Utara terjadi pada bulan Juni. Matahari berada di titik paling Utara pada tanggal 21 Juni. Pada saat itu Matahari memiliki sudut deklinasi maksimum +23.5 atau juga disebut summer solstice. Kemudian Matahari akan bergerak ke Selatan dan berada di garis ekuator pada tanggal 21 Maret. Sudut deklinasi Matahari 0, saat itu Matahari berada di titik musim gugur atau vernal equinox. Pada tanggal 21 Desember Matahari berada di titik musim dingin atau winter solstice, sudut deklinasi -23.5, artinya Matahari berada di titik paling Selatan. Selanjutnya Matahari akan kembali bergerak ke utara dan mencapai ekuator pada tanggal 21 September yang disebut titik musim semi atau autumn equinox. Gambar 2. Garis edar Matahari pada musim panas dan musim dingin. F5-2
Matahari mempunyai fungsi yang sangat penting bagi bumi. Energi pancaran matahari telah membuat bumi tetap hangat bagi kehidupan, membuat udara dan air di bumi bersirkulasi, tumbuhan bisa berfotosintesis, dan banyak hal yang bisa dilakukan. METODE PENELITIAN Siapkan tabung yang diameternya sesuai dengan diameter LDR yang digunakan, kemudian memasukan LDR ke dalam tabung, menuysun tabung sehingga membentuk setengah lingkaran seperti gambar 3. Gambar.3. Susunan Alat Percobaan Pengukuran dilakukan diarea yang terkena sinar matahari langsung. Proses pengukuran ini diberikan oleh parameter waktu terhadap hambatan yang dihasilkan oleh masing-masing selang. Untuk kalibrasinya, satu kawat besi yang dipasang tegak lurus terhadap selang-selang tersebut. Dari Kawat besi tersebut akan terbentuk sebuah bayangan sehingga dari bayangan tersebut kita bisa mengkalibrasi sudut yang dihasilkan oleh bayangan kawat terhadap sudut selang dengan hambatan yang paling kecil. Sumber Cahaya Kawat Besi Arah Sumber Gambar 4. Ilustrasi pengujian sistem penjejak. HASIL DAN ANALISA a. Hasil Percobaan Tabel 1. Tabel hasil percobaan waktu Sudut Hambatan untuk masing-masing tabung(ω) kawat T 20 0 T 40 0 T 60 0 T 80 0 T 100 0 T 120 0 T 140 0 T160 0 09:25 53 0 5.000 4.500 250 5.500 15.000 10.000 10.000 40.000 09:45 58 0 5.500 5.500 500 7.000 13.000 22.000 50.000 100.000 10:05 61 0 6.000 7.500 200 2.000 9.000 6.500 5.500 15.000 10:40 70 0 6.500 12.000 900 1.000 7.000 6.000 4.000 10.000 10:45 71.3 0 7.000 13.000 110 1.000 6.500 7000 7000 11.000 F5-3
11:13 77 0 10.000 14.000 1.000 10.000 10.000 20.000 18.000 50.000 11:20 79 0 8.000 8.500 2.000 2.000 8.000 6.000 3.000 25.000 11:32 84.6 0 8.500 9.500 1.800 200 3.000 2.500 5.000 6.000 12:03 88.79 0 19.000 10.000 8000 6.000 6.500 7.000 10.000 34.000 12:30 115 0 8000 34000 12000 10000 2000 300 2000 6000 12:40 116.3 0 10000 39000 14000 14000 2000 400 2000 7000 12:55 116.3 0 8000 30000 14000 14000 3000 300 1700 6000 13:41 125.6 0 7000 50000 3000 10000 4000 200 1000 3000 13:55 127.9 0 28000 100000 9000 13000 5000 900 1000 9000 14:05 131.2 0 7000 50000 4000 9000 4000 500 1500 9000 14:20 134.1 0 12000 50000 7000 5000 4000 600 200 2000 b. Analisa Dalam penelitian ini, kami menganalisa perbandingan antara sudut yang diberikan oleh bayangan kawat dengan sudut tabung LDR dengan resistansi yang minimum. Tabel 2. Tabel perbandingan sudut kawat dengan tabung LDR Sudut bayangan Sudut kawat tabung LDR 53 0 60 0 58 0 60 0 61 0 60 0 70 0 60 0 71.3 0 60 0 77 0 60 0 79 0 70 0 84.6 0 80 0 88.79 0 80 0 115 0 120 0 116.3 0 120 0 116.3 0 120 0 125.6 0 120 0 127.9 0 120 0 131.2 0 120 0 134.1 0 140 0 F5-4
Gambar 3. Grafik Perbandingan sudut bayangan kawat dengan sudut tabung LDR Dari data yang didapat, terlihat bahwa sudut tabung LDR yang di hasilkan semakin lama akan semakin besar, ini sesuai dengan arah pergerakan matahari. Tetapi untuk sudut tabung LDR 100 0 tidak terdeteksi, ini mungkin dipengaruhi oleh adanya benda yang melindungi tabung LDR tersebut, atau karena perbedaan hari pada saat pengambilan data. Tetapi untuk keseluruhan terlihat bahwa jika sudut bayangan kawat yang di hasilkan semakin besar, maka semakin besar pula sudut tabung LDR yang di dapatkan. KESIMPULAN Dari analisa diatas, dapat disimpulkan bahwa light dependent resistor(ldr) dapat di gunakan untuk menjejak posisi matahari. Ini terlihat dari besranya Sudut LDR yang dihasilkan sebanding dengan besarnya sudut bayangan kawat yang terbentuk, dan system ini mampu menentukan posisi matahari dengan ketelitian 20 0 Untuk penelitian lebih lanjut mengenai penjejak posisi matahari, disarankan agar Jumlah Tabung LDR yang digunakan lebih banyak lagi, sehingga ketelitian sudut yang di dapat dari tabung LDR bisa lebih akurat. REFERENSI [1] Emanuel Budi Raharjo, Sumardi, Iwan Setiawan., sistem kendali penjejak sinar matahari menggunakan mikrokontroler ATMEGA8535, Universitas Diponegoro(2007) [2] joko purwono, Muchlas, Tole Sutikno., sistem kendali penjejak sinar matahari dua lintasan kebebasan bebasis mikrokontroler AT89C51,Universitas Ahmad dahlan (2008) F5-5