## PENERAPAN KECERDASAN TIRUAN UNTUK MONITORING TEGANGAN PADA SOLAR CELL
Ahmad Ridho’i 1 , Subekti Yuliananda 2 , Aris Heri Andriawan 3
1 Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya e-mail : ridhoi@untag-sby.ac.id
2 Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya e-mail : subekti.untag@gmail.com
3 Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya e-mail :  aris_po@untag-sby.ac.id

## Abstract
The  use  of  renewable  energy  is  needed  to  reduce  the  energy  crisis, renewable energy is very abundant in the earth of which the sun as a source of energy. To support the process of  conversion of energy the  sun into electricity takes  place  either  required  maintenance  and  monitoring  in  order  to  obtain maximum  energy  sources.  Among  them  caused  by  dust,  leaves,  exposed  to  the dust  and  water,  the  contamination  by  dust  surface  will  be  disturbed  solar  cell energy  conversion  is  generated.  The  application  of  intelligence  method  is  one way  to  solve  these  problems.  In  addition  the  use  of  artificial  intelligence  for verification whether the intelligence methods are more effective and simpler in solving  the  problem  of  monitoring.  Therefore  we  need  some  variables  include voltage,  brightness,  and  time,  to  support  a  process  that  uses  artificial intelligence  methods.  By  utilizing  the  microcontroller  ATMega8535  as processing for artificial intelligences methods provide a more concrete and the use of software (Matlab, Proteus) for simulation.
Keywords: artificial intelligence

## 1. PENDAHULUAN
Konsep  energi  terbaharui  diperkenalkan  pada  1970-an  definisi  paling  umum  energi  baru terbarukan (terbaharui) adalah energi yang bersumber dari energi yang dapat dengan cepat diisi kembali  oleh  alam,  proses  “berkelanjutan”.  Energi  terbaharui  atau  terbarukan/Renewable Energy adalah energi yang dihasilkan dari sumber alam berupa aliran energi berasal dari “proses alami yang berkelanjutan”, seperti radiasi (sinar) matahari, angin, proses biologi, biomassa dan panas  bumi,  air  seperti  aliran  dan  beda  ketingian  permukaan  air,  pasang/gelombang  laut, biomassa  dan  panas  bumi  yang  dapat  diperbaharui.  Energi  terbarukan  adalah  sumber  energi yang  dihasilkan  dari  sumber  energi  yang  secara  alamiah  tidak  akan  habis  dan  dapat berkelanjutan jika dikelola dengan baik, antara  lain: panas bumi, bahan bakar nabati (biofuel), aliran air sungai, panas surya, angin, biomassa, biogas, ombak laut dan suhu kedalaman laut. Seluruh  energi  terbaharui  secara  definisi  juga  merupakan  energi  berkelanjutan,  yang  berarti mereka  tersedia  dalam  waktu  jauh  ke  depan,  dapat  digunakan  dalam  membuat  perencanaan. Seluruh  energi  terbaharui  secara  definisi  juga  merupakan  energi  sustainable,  yang  berarti mereka  tersedia  dalam  waktu  jauh  ke  depan.  Dengan  memperhatikan  makin  banyaknya pemakaian  energy  listrik  akan  berdampak  pada  krisis  energy  sehingga  banyak  yang  berlomba menciptakan  dan  menggunakan  energy  alternative  yang  melimpah  tersedia  di  alam.  Dengan
menggunakan energy alternative  solar cell dengan penempatan pada daerah yang banyak  debu dapat  mengakibatkan  menutupi  permukaan  solar  cell  sehingga  menghasilkan  tegangan  yang kurang maksimal.
Penerapan fuzzy logic controller pada monitoring tegangan pada solar sell diharapkan dapat memberikan hasil pengolahan yang lebih cepat dan efisien. Dengan didasari hal-hal tersebut di atas,  maka  peneliti  mencoba  melakukan  perancangan  dan  implementasi  monitoring  tegangan pada  solar  sell menggunakan  mikrokontroler  AVR  ATMega8535  dengan  system  monitoring berbasis fuzzy logic controller .

## 1.1. Urgensi Penelitian
Keutamaan  dari  hasil  penelitian  ini  adalah  energy  dari  solar  cell  dapat  dimaksimalkan dengan memonitor tegangan yang dihasilkan. Mendapatkan alat pembersih permukaan solar cell sehingga  tidak  diperlukan  adanya  penurunan  solar  panel  untuk  melakukan  pembersihan. Mendapatkan energy alternative yang bekerja secara maksimal.

## 1.2. Tujuan
Tujuan  yang  ingin  dicapai  mendapatkan  perangkat  yang  dapat  memonitor  tegangan  dari solar sell  yang benar dengan adanya pengaruh dari pengotoran debu, kondisi cuaca (mendung, hujan), waktu (terbit – terbenam).

## 1.3. Tinjauan Pustaka
Untuk  paparan  teori  yang  digunakan  pada  alat  pembersih  permukaan  solar  sell  secara system elektronik yang memanfaatkan mikrokontroller.
 Variabel masukan
Pada  pengolahan  yang  menggunakan  metode  logika  fuzzy  diperlukan  masukan  untuk selanjutnya akan diolah oleh metode fuzzy, diantara variable masukan tersebut.
a. Tegangan
Dari  hasil  pengukuran  bahwa  rentang  tegangan  yang  dihasilkan  oleh  solar  sell  0,5  volt sampai 23 volt, dengan mengetahui rentang nilai yang melampaui dari rentang tegangan yang diperbolehkan oleh ADC yang dimiliki atmega8535 maka diperlukan pengkondisian agar dapat diolah oleh mikrokontroller tersebut.
Dengan mencari perbandingan  nilai dari resistor maka diharapkan  tegangan yang masuk ke mikrokontroller sesuai dengan tegangan yang diperbolehkan oleh atmega8535
Gambar 1.1. pembagi tegangan
b. Sensor cahaya
Sensor  cahaya  matahari  salah  satunya  dapat  menggunakan  komponen  LDR  untuk mengamati  kondisi  cahaya  matahari  tersebut  dengan  memanfaatkan  perbandingan tegangan dari pembagi tegangan antara resistensi dalam LDR hal tersebut sesuai dengan sifat  dari  LDR  bila  kena  cahaya  akan  mengubah  resistensi  dalam  dari  LDR  itu  sendiri dengan  demikian  membuat  pembagi  tegangan  antara  resistensi  dalam  LDR  dengan  R 1 resistor sebagai berikut :
Gambar 1.2. LDR sebagai sensor cahaya
c. Waktu
Waktu  yang  dimaksud  disini  adalah  waktu  matahari  bersinar  secara  efektif  yang  dapat dikonversi  ke  tegangan  oleh  solar  sell,  sedangkan  matahari  terbit  pada  pukul  05:52  dan matahari  terbenam  pada  pukul  17:39.  Berdasarkan  web  yang  memaparkan  waktu  terbit dan  waktu  terbenam  matahari  ( http://ind.timegenie.com/sunrise_sunset/city/idjkt ). Dilihat pada tanggal 15 mei 2015 pukul 10:57 PM.
Sedangkan  masukan  untuk  mikrokontroller  menggunakan  RTC  yang  secara  mandiri membangkitkan time dan date secara valid sampai 2100 sesuai dengan datasheet DS1307, waktu  yang  dihasilkan  oleh  RTC  digunakan  untuk  acuan  dalam  hal  waktu  solar  sell mendapatkan cahaya matahari efektive.
 Pengolah
Pengolah  merupakan  bagian  dari  system  yang  berfungsi  mengolah  nilai-nilai  dari  masukan (tegangan,  cahaya  matahari,  dan  waktu)  yang  memanfaatkan  mikrokontroller  atmega8535. Pada  mikrokontroller  atmega8535  ini  tersedia  fitur  ADC  internal  yang  sangat  diperlukan sebagai  konversi  nilai  dari  tegangan,  cahaya  matahari  yang  masih  analog  sehingga  perlu dikonversi ke nilai-nilai digital, untuk itu konfigurasi pin atmega8535 seperti di bawah :
Pin  yang  dapat  digunakan  sebagai  konversi  analog  ke  digital  dapat  menggunakan  pin  40 menurun sampai pin 33 (ADC0 – ADC7). AVR memiliki keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler  lain,  keunggulan  mikrokontroler  AVR  yaitu  memiliki  kecepatan  eksekusi program  yang  lebih  cepat  karena  sebagian  besar  instruksi  dieksekusi  dalam  1  siklus clock , lebih  cepat  dibandingkan  dengan  mikrokontroler  MSC51  yang  memiliki  arsitektur  CISC ( Complex  Instruction  Set  Computer )  dimana  MSC51  membutuhkan  12  siklus clock untuk mengeksekusi 1 instruksi.
1. V cc merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya. 2. GND merupakan pin Ground 3. Port A (PA 0 ..PA 7 ) merupakan pin input/output dua arah dan pin masukan ADC. 4. Port B  (PB 0 ..PB 7 )  merupakan pin  input/output dua  arah  dan pin fungsi  khusus  seperti dapat dilihat pada table dibawah ini.
5. Port C  (PC 0 ..PC 7 )  merupakan pin  input/output dua  arah  dan pin fungsi  khusus  seperti dapat dilihat pada table dibawah ini.
6. Port D  (PD 0 ..PD 7 )  merupakan pin  input/output dua  arah  dan pin fungsi  khusus  seperti dapat dilihat pada table dibawah ini.
Pin Fungsi Khusus PB7 SCK (SPI Bus Serial Clock ) PB6 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output ) PB5 MOSI (SPI Bus Master Input/Slave Output ) PB4 SS (SPI Slave Select Input ) PB3 AIN 1 ( Analog Comparator Negative Input ) OC0 ( Timer/Counter0 Output Compare Match Output ) PB2
AIN 0 ( Analog Comparator Positif Input ) INT2 ( External Interupt 2 input ) PB1 T0 ( Timer/Counter1 External Counter Input ) PB0 T0 T1 ( Timer/Counter0 External Counter Input ) XCK ( USART External Clock Input/Output ) Pin Fungsi Khusus PC7 TOSC2 ( Timer Oscillator Pin 2 ) PC6 TOSC1 ( Timer Oscillator Pin 1 ) PC5 TDI (JTAG Test Data In ) PC4 TDO (JTAG Test Data Out ) PC3 TMS (JTAG Test mode Select ) PC2 TCK (JTAG Test Clock ) PC1 SDA ( Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line ) PC0 SCA ( Two-wire Serial Bus Clock Line ) Pin Fungsi Khusus PD7 OC2 ( Timer/Counter2 Output Compare Match Output ) PD6 ICP ( Timer/ Counter1 Input Capture Pin ) PD5 OC1A ( Timer/Counter1 Output Compare A Match Output ) PD4 OC1B ( Timer/Counter1 Output Compare B Match Output ) PD3 INT1 ( External Interrupt 1 input )
PD2 INT0 ( External Interrupt 0 input )
PD1 TXD ( USART Output Pin ) PD0 RXD ( USART Input Pin )
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.
8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
 LCD ( Liquid Crystal Display )
Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu  data,  baik  karakter,  huruf  ataupun  grafik. LCD  ( Liquid  Cristal  Display )  adalah  salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak  menghasilkan  cahaya  tetapi  memantulkan  cahaya  yang  ada  di  sekelilingnya  terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit .
LCD  (Liquid  Crystal  Display)  adalah  suatu  jenis  media  tampil  yang  menggunakan  kristal cair  sebagai  penampil  utama.  Fungsi display LCD  dalam  suatu  aplikasi  mikrokontroler diantaranya untuk :
 Memastikan data di input valid
 Mengetahui hasil suatu proses
 Memonitoring  suatu proses
 Men debug program
 Menampilkan pesan
Gambar 1.4. LCD 2x16
Berikut tabel pin LCD beserta fungsinya dibawah ini:
 Metode fuzzy
Metode  fuzzy  ini  adalah  suatu  cara  untuk  melakukan  pengaturan  dengan  menerapkan variabel  linguistik  di  dalam  aksi  pengaturannya,  sehingga  dalam  mengimplementasikan kejadian, metode fuzzy ini berperilaku seperti pola pikir manusia.
 Masukan  dari  sistem  fuzzy  melakukan  konversi  dari  crips  ke  lingkup  nilai-nilai  yang dimengerti oleh fuzzy sistem.
 Basis pengetahuan (Rule base) merupakan bagian blok yang terdiri dari atas basis atruan dan  basis  data  (berisikan  kaidah-kaidah if,  then )  di  mana  menghubungkan  antara masukan dengan keluaran.
 Keluaran dari sistem fuzzy di atas mengkonversikan lingkup sistem fuzzy ke sebuah nilai crips.
Penggunaan  kecerdasan  tiruan  yang  memanfaatkan  metode  fuzzy  sebagai  pengaturan merupakan  sistem  yang  berdasarkan  pada  aturan  yang  diambil  dari  pengalaman  seseorang yang  ahli  pada  bidangnya.  Selanjutnya  dari  sistem  pengaturan  menggunakan  metode  fuzzy ini memakai variabel masukan dan sebuah keluaran.

## 2. METODE
Dalam penelitian alat pembersih permukaan solar sell terdapat beberapa tahap diantaranya seperti pada diagram alir di bawah :
Gambar 2.1 Langkah-langkah kegiatan penelitian
Dalam perancangan system pembersih dan monitoring tegangan solar sell dibagi dalam dua kelompok  perencanaan  hardware  dan  perencanaan  perangkat  lunak  yang  menggunakan codevision sebagai bahasa program.

## a. perencanaan hardware
Perencanaan rancangan penelitian yang dilakukan seperti di bawah :
Gambar 2.2. Diagram blok system pembersih dan monitoring tegangan
Sensor Tegangan Sensor Cahaya Matahari RTC Pengolah (Mikrokontroller) Driver Display (LCD) Motor DC Mulai Persiapan bahan dan alat ukur Perencanaan hardware elektronika (system mikrokontroller) dan software Pengujian dan pengukuran alat permbersih dan monitoring tegangan selesai
Pada  system  ini  menggunakan  dua  sensor  masing-masing  sensor  tegangan,  sensor  cahaya matahari, dan pewaktu sebagai acuan.
 Tegangan  yang  dikeluarkan  oleh  solar  sell  dengan  rentang  dari  0,5  volt  sampai  23  volt disensor oleh pembagi tegangan terdiri dari dua resistor dari hasil pembagi tegangan sebagai masukan pengolah (mikrokontroller atmega8535).
Dengan  membuat  pembagi  tegangan  dengan  membuat  pendekatan  nilai  untuk  tegangan  23 volt  menghasilkan  tegangan  tidak  lebih  dari  5  volt,  dapat  dihasilkan  dengan  perhitungan sebagai berikut :
Dengan mengasumsikan R 1 = 10 Kohm; R 2 = 1,8 Kohm; tegangan solar sell 23 volt
 Kondisi  cahaya  matahari  disensor  oleh  LDR  ( Light  Dependent  Resistor )  nilai  resistensi dalam  LDR  berubah  jika  permukaan  LDR  kena  cahaya,  hasil  sensor  juga  sebagai  masukan mikrokontroller  atmega8535.  Dengan  membuat  pembagi  tegangan  antara  LDR  dengan resistor  10  Kohm  menghasilkan  tegangan  masukan  untuk  adc  mikrokontroller  seperti  di bawah :
 Driver motor DC
Penggerak  motor  DC  digunakan  untuk  menjebatani  antara  mikrokontroller  dengan  motor DC, dengan perencanaan sebagai berikut :

## Gambar 2.3. Penggerak motor DC
Dengan memberikan logic pada masukan basis transistor secara berbeda akan meng”ON”kan motor  DC,  hal  yang  perlu  diperhatikan  bahwa  pemberian  logic  tidak  boleh  akan  membuat short catu tegangan motor DC.
 LCD 2x16
Display merupakan bagian keluaran yang memberikan informasi sehingga diperlukan untuk mengetahui  hasil  pengolahan  mikrokontroller  atmega8535  selanjutnya  perencanaan  LCD 2x16 seperti di bawah :
Gambar 2.4. rangkaian display LCD 2x16
Pemberian resistor pada V EE membuat intensitas LCD tidak terlalu terang sehingga membuat LCD tidak mengkonsumsi daya banyak dan tidak panas.

## b. Peranakcangan perangkat lunak
Pada gambar 2.5 memperlihatkan rancangan perangkat lunak. Pada awal catu diberikan, mikrokontroller  akan  melakukan  inisialisasi,  selanjutnya  pembacaan  nilai  dari  sensor tegangan solar sell dan LDR, serta pembacaan RTC dari hasil pembacaan diolah oleh logika fuzzy  yang  selanjutnya  ditampilkan  atau  tidak,  ditampilkan  jika  ada  perbedaan  dari  yang ditampilkan.
Gambar 2.5. Flowchart algoritma system
Start Inisialisasi mikrokontroller Pembacaan tegangan solar sell, Pembacaan tegangan LDR, Pembacaan RTC Pengolahan dengan Logika Fuzzy Ada perubahan tegangan baca tegangan lagi Tidak Tampilkan Di LCD Ya End Tidak Ya

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  diperlukan  untuk  memastikan  bahwa  rancangan  yang  digunakan  sudah  sesuai dengan apa yang diharapkan :
 Pengujian tegangan solar sell
Untuk melakukan pengujian sensor tegangan solar sell dari hasil pengukuran didapat
 Pengujian tegangan LDR
Dengan  memberikan  cahaya  pada  LDR  akan  mengubah  resistensi  dalam  LDR  dengan merangkai secara seri dengan resistor maka didapat pembagi tegangan :
Dari  hasil  pengukuran  menunjukan  bahwa  perubahan  tegangan  pada  LDR  yang  diseri dengan resistor 10 KOhm terjadi kecil dari ketiga LDR yang dipasang secara sejajar dengan sudut 60 o .

## Jam  LDR1 (volt)
LDR2 (volt) LDR3 (volt)  Lumen/m 6 2.19 2.36 2.64 839 7 0.18 0.23 0.51 3020 8 0.09 0.1 0.12 15750 9 0.05 0.07 0.1 20000 10 0.04 0.05 0.08 20000 11 0.06 0.04 0.07 20000 12 0.07 0.04 0.05 20000 13 0.08 0.05 0.04 20000 14 0.08 0.06 0.05 20000 15 0.1 0.09 0.05 17860 16 0.15 0.13 0.08 8260 17 0.36 0.35 0.34 1568 18 5.05 5.09 5.02 0.58
 Pengujian mikrokontroller atmega8535
Dalam  pengujian  system  mikrokontroller  dapat  dilakukan  dua  cara  untuk  secara simulasi  software  menggunakan  proteus  dengan  tujuan  untuk  memastikan  apakah  logika program  yang  dibuat  sudah  benar  sesperti  yang  diharapkan  atau  tidak.  Dengan  demikian apabila terjadi kesalahan pada hardware lebih mudah untuk melakukan perunutan kesalahan.
Hasil  simulasi  menunjukan  bahwa  hardware  dapat  bekerja  sesuai  dengan  yang  diharapkan untuk  pembersih  permukaan  sollar  sell,  monitoring  tegangan  sollar  sell,  dan  penggerak motor DC.

## 4. KESIMPULAN
1. Dengan membandingkan sensor LDR dan hasil monitoring tegangan dari sollar sell dapat digunakan  untuk  memastikan  apakah  sollar  sell  maksimal  atau  tidak  berfungsi  sebagai sumber energy dari matahari.
2. Sollar  sell  berfungsi  baik  untuk  sumber  energy  alternative  pada  saat  matahari  sinarnya terkena  langsung  dengan  permukaan  solar  sell,  hal  tersebut  dapat  dibandingkan  dengan perubahan resistensi dari LDR.

## 5. PUSTAKA
Kenneth J. Ayala, “ The 8051 Microcontroller architecture, programming, and application ”, wesh publishing company, 1991.
Adel S. Sedra, “ Microelectronic Circuit ”, oxford university publishing press inc, 2004.
Stephen J. Fonash, “Solar Cell Device Physics”, Elsevier Inc, 2010.
A.R. Jha, Ph.D., ”Solar Cell Technology and Applications”, Auerbach Publications, 2010