## DESAIN SISTEM PENGGERAK PANEL SURYA MENGGUNAKAN BOARD ARDUINO UNO R3

## Nebayot Frangky I. Ati , Nursalim , Agusthinus S. Sampeallo
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Sains dan Teknik, Undana, AdiSucipto Penfui, Kupang, Indonesia, 85000 Email: angkyati@gmail.com, nursalim@staf.undana.a.c.id, agustinus_sampeallo@yahoo.com

## Abstrak
Kemampuan menghasilkan energi listrik pada Pembangkit Listrik Tenaga  Surya sangat bergantung pada besar dan lamanya  pancaran  sinar  matahari  yang  mengenai  permukaan  panel  surya.  Pergerakan  matahari  dari  timur  ke  barat secara  berkala  setiap  harinya  merupakan  masalah  dalam  mengoptimalkan  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  jika menggunakan panel surya yang statis. Hal ini disebabkan karena panel surya tidak dapat menyerap energi matahari secara  maksimal.  Untuk  mengatasi  masalah  tersebut,  maka  dirancang  suatu  panel  surya  yang  dapat  bergerak mengikuti  pergerakan  matahari  secara  otomatis  menggunakan microcontroller (Arduino  uno  R3)    dan  Light Dependent  Resistor  (LDR)  Sebagai  sensornya.  Hasil  pengujian  yang  diperoleh  pada  panel  surya  yang  bergerak mengikuti  pergerakan  matahari  menghasilkan  tegangan  rata-rata  6,4776  Volt  sedangkan  panel  surya  dengan  posisi statis  dengan  sudut    90º adalah  5,9790.  Hasil  ini  menunjukkan  bahwa  kinerja  sistem  penggerak  panel  surya  yang menggunakan  arduino  uno  R3  lebih  optimal  dan  output  tegangan  rata-rata  lebih  besar  dibandingkan  panel  surya konvensional pada sudut 90º.
Kata Kunci : Arduino uno R3, Motor Servo

## 1. Pendahuluan
Dewasa  ini  terdapat  berbagai  sumber  energi  alam yang  dapat    dimanfaatkan  sebagai  energi  alternatif. Salah  satu  sumber  energi  alternatif  yang  saat  ini paling  banyak  dimanfaatkan  adalah  sumber    energi matahari.  Sumber  energi  ini  digunakan  karena  tidak menyebabkan  polusi,  aman  dan  dengan  persediaan yang  tidak  terbatas.  Energi  matahari  dapat  di konversikan  menjadi  energi  listrik  menggunakan panel surya dengan menerapkan teknologi photovoltaic.
Permasalahannya saat ini adalah bagaimana menggunakan  panel  surya  untuk  mendapatkan keluaran  listrik  yang  optimal.  Panel  surya  akan mendapat  radiasi  matahari  maksimum  pada  saat matahari  tegak  lurus  dengan  bidang  panel  surya. Pemakaian  panel  surya  umumnya  diletakkan  dengan posisi tertentu tanpa perubahan,  sebagai  contoh panel surya  dihadapkan  ke  arah  matahari.  Dengan  posisi panel  surya  menghadap  ke  arah  matahari  dan  jika panel  surya  dianggap  benda  yang  mempunyai permukaan  yang  rata,  maka  pada  saat  arah  matahari tidak  tegak  lurus  dengan  bidang  panel    surya  maka, panel  surya  akan  menerima  radiasi  sangat  kecil, (Hidayat,  2014).  Dengan  menurunnya  radiasi  yang diterima  oleh    panel  surya,  maka  akan  jelas
mengurangi  energi  listrik  yang  dikeluarkan  panel surya.  Untuk  itu  perlu  adanya  pengaturan  arah  panel surya  agar  selalu  tegak  lurus  dengan  arah  sinar matahari.  Pengaturan  arah  panel  surya  yang  dikontrol oleh  manusia  secara  manual  masih  kurang  efisien, sehingga  perlu  dibuat  suatu  sistem  kontrol  yang  dapat mengatur arah panel surya secara otomatis sesuai arah sinar matahari. Sistem kontrol memerlukan mekanisme pengolah    algoritma.  Pengolahan  algoritma  yang berkembang saat ini adalah mikrokontroler.
Mikrokontroler merupakan terobosan teknologi mikroprosesor  dan  mikrokomputer  yang  hanya membutuhkan  ruang  kecil      serta  dapat  diproduksi secara masal. Dengan bentuk kecil tersebut memungkinkan mikrokontroler dapat dipasang langsung pada peralatan-peralatan yang akan dikontrol.

## 2. Metodologi penelitian
Perancangan  sistem  penggerak  panel  surya  ini menggunakan LDR sebagai sensor untuk mendeteksi adanya  cahaya  matahari.  Sensor  digunakan  sebagai input yang  kemudian  diproses  oleh  mikrokontroler. Dalam  sistem  penggerak  panel  surya  ini  digunakan sebuah  algoritma  sehingga  sistem  bekerja  sesuai dengan  urutan  yang  diinginkan.  Berikut  ini  adalah cara kerja sistem penggerak panel surya.
Pada  saat  sistem  mulai  dijalankan,  diinisialisasi servo  pada  PIN  9,  LDR1  pada  pin  A0,  LDR2  pada PIN  A1,  LDR3  pada  pin  A3.  untuk  menyimpan posisi  servo  diatur  dalam  keadaan  0,  sensorVal1 untuk  membaca  nilai  keluaran  dari  LDR1, sensorVal2  untuk  membaca  nilai  keluaran  dari LDR2  dan  sensorVal3  untuk  membaca  nilai keluaran  dari  LDR3,  dimana  keadaan  awal  ketiga variabel tersebut diatur dalam keadaan 0.
Kemudian  saat  sistem  dijalankan,  maka  nilai variabel sensorVal1  akan  didapat  berdasarkan  besar  intensitas cahaya  matahari  yang  mengenai  LDR1,  selanjutnya dilakukan delay selama  1000ms  untuk  mendapat akurasi  hasil  pembacaan  cahaya.  Untuk  itu  posisi servo  diatur  kedalam  posisi  0  derajat,  sesuai  dengan posisi  awal dari  nilai  variabel  sensorVal1. Jadi setiap kali  sistem  dijalankan  maka  posisi  servo  akan  selalu berada  di  posisi  0  derajat.  Adapun flowchart dari sistem dapat ditunjukkan pada gambar 1.
Gambar 1. Flowchart Sistem Pengerak Panel surya
Pada gambar 1 terlihat Jika hasil pembacaan LDR1 > 500 maka sistem akan mengaktifkan sensor LDR2 dan LDR3.  Sistem  akan  melakukan  inisialisai  selama 20ms  agar  hasil  pembacaan  dapat  lebih  akurat.  Jika nilai  sensor  LDR2  <  LDR3,  maka  motor  servo  akan
bergerak bergerak mundur sebesar 1 derajat begitupun sebaliknya.  Pada  kedua  keadaan  ini  jeda  waktunya hanya  selama  10ms  agar  motor  servo  dapat  bergerak secara  dinamis  sesuai  dengan  nilai  pembacaan  LDR2 dan LDR3. Selanjutnya jika dalam pembacaan LDR1 < 500    maka  motor  servo  berputar  dan  menggerakkan posisi panel ke posisi 0 derajat.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Untuk  mengetahui  hasil  dari  sistem  yang  telah  dibuat, maka  di  lakukan  pengujian  pada  sebuah  miniatur dengan beberapa kondisi pengujian sebagai berikut:

## 3.1. Pengujian dengan panel Surya Statis
Pengujian  dengan  panel  statis  dilakukan  dengan mengatur  posisi  panel  ke  sudut  tertentu,  dalam pengujian  ini  posisi  panel  diatur  pada  sudut  15º,  90º, dan sudut 165º. Pengujian ini diakukan selama 10 jam, dimulai dari pukul 06:00 sampai dengan 16:00 dengan durasi waktu per 30 menit.

## 3.2. Pengujian dengan panel Surya Dinamis
Pengujian  panel  surya  yang  dapat  bergerak  mengikuti arah matahari (dinamis) juga dilakukan selama 10 jam sesuai  dengan  durasi  waktu  pengujian  panel  statis dengan  sudut  tertentu.  Adapun  hasil  pengujian    panel surya statis dan dinamis dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1 . Hasil Pengujian Panel Surya
Dari hasil pengukuran dapat dilihat bahwa panel surya pada  sudut  15º mendapatkan  nilai  tegangan  terbesar pada  pukul  07:00  WITA  yaitu  sebesar  6,94  Volt,
Jam Panel Surya Statis Panel
Surya Dinamis Sudut 15 0 Sudut 90 0 Sudut 165 0 (bergerak Otomatis) Tegangan (Volt) Tegangan (Volt) Tegangan (Volt) Tegangan (Volt) 06:00 3.30 3.19 2.08 3.91 06:30 5.10 4.85 3.66 5.15 07:00 6.94 6.32 5.31 6.96 07:30 6.58 6.13 5.20 6.71 08:00 6.54 6.19 5.13 6.65 08:30 6.51 6.36 5.01 6.64 09:00 6.50 6.47 5.18 6.73 09:30 6.44 6.51 5.05 6.75 10:00 6.29 6.45 5.04 6.52 10:30 6.11 6.32 5.00 6.35 11:00 5.95 6.32 4.61 6.32 11:30 5.89 6.29 6.06 6.64 12:00 5.06 6.61 6.04 6.77 12:30 5.03 6.55 5.00 6.99 13:00 5.31 6.30 6.48 6.70 13:30 5.20 6.01 6.31 6.48 14:00 5.07 6.05 6.27 6.55 14:30 5.31 6.48 6.55 6.83 15:00 5.00 5.50 6.72 6.78 15:30 4.85 5.46 6.32 6.90 16:00 4.61 5.20 6.30 6.70
sedangkan pada sudut 90º mendapatkan nilai tegangan terbesar  pada  pukul  12:00  WITA  dengan  nilai tegangan  sebesar  6,61  Volt,  dan  panel  surya  pada sudut  165º  mendapatkan  nilai  tegangan  terbesar  pada pukul 15:00 WITA sebesar  6,72 volt.
Jika  diamati  lebih  lanjut,  dapat  dilihat  bahwa  panel surya  pada  sudut  15º  hanya  mampu  menyerap  energi matahari  secara  optimal  selama  3  jam  mulai  pukul 7.00  –  11.00,  pada  sudut  90º  selama  6  jam  (pukul 08.30  –  14.30  ,  dan  pada  sudut  165º  selama  3  jam (pukul  13.00  –  16.00).  Sedangkan  untuk  panel  surya yang  telah  di  rancang  (panel  surya  dinamis)  mampu menyerap energi cahaya matahari secara merata mulai pukul  07.00  –  16.00.  Hal  ini  dapat  dilihat  luaran tegangan  diatas  rata-rata  tegangan  pada  panel  surya posisi  statis.  Selanjutnya  grafik  perbandingan  hasil pengukuran panel surya yang tidak bergerak dan panel surya  yang  bergerak  mengikuti  pergerakan  matahari dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar  2. Grafik  Perbandingan  Panel  Surya  Tidak Bergerak Dan Panel Surya Yang Bergerak Mengikuti Pergerakan Matahari

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  dan  pembahasan  yang telah  dilakukan,  dapat  disimpulkan  beberapa  hal sebagai berikut :
1. Pada  pengukuran  panel  surya  yang  tidak bergerak pada sudut 15º output tegangan rata- rata  untuk  satu  kali  pengamatan  adalah 5,5995  Volt,  sedangkan  panel  surya  yang tidak  bergerak  90º output tegangan  yaitu 5,9790  Volt  dan  panel  surya  yang    tidak bergerak 165º output tegangan rata-rata yaitu 5,3961 Volt.
2. Untuk  panel  surya  yang  bergerak,  otomatis mengikuti pergerakan matahari dengan output tegangan yang diperoleh a
3. dalah 6,4776 Volt.
4. Sistem  penggerak  Panel  surya    otomatis  ini mampu  bekerja  dengan  baik  dan  mampu bergerak  mengikuti  pergerakan  matahari sehingga  tegangan  yang  di  dapatkan  lebih
optimal  dibandingkan  panel  surya  yang  tidak bergerak.

## Daftar Pustaka
[1]. Agung, B., (2014), Arduino For   Beginners. Surya University
[2]. Banzi,  M.,  (2008)., Getting  Started  With Arduino. O'Reily.
[3]. Budi,  Y.,  (2005), Optimasi  Panel  Sel  Surya
Dengan Menggunakan Sistem Pelacak
Berbasis  Mikrokontroler  at89c51 ,  Universitas
Sebelas Maret, surakarta
[4]. Dermanto,  T.,  (2014,  february  3). Desain Sistem  Kontrol .  Retrieved  Oktober  28,  2015, from Motor Servo: http://trikueni-desain-sistem
[5]. Elektro,  Z.  (n.d.). Motor  Servo,  Apliksi  Motor
Servo  dan  Kelebihan  Motor  Servo .  Retrieved Oktober 27, 2015, from Zona Elektro:
http://zonaelektro.net/motor-servo/ [6]. Hidayat,  P.  Y.,  (2014), Rancang  Bangun Suatu  Sistem  Pemanfaatan  Sumber  Energi Tenaga Surya Sebagai Pendukung     Sumber PLN     Untuk Rumah Tangga  Berbasis Mikrokontroler . [7]. Kusuma,  Y.  J.,  Soedjarwanto,  N.,  Trisanto, A.,  &  Despa,  D.  (2015,  Januari).  Rancang
Bangun  Penggerak  Otomatis  Panel  Surya Menggunakan  Sensor. Jurnal  Rekayasa  dan Teknologi Elektro , Universitas Lampung
[8]. Nugroho,  J.  (2009). Sistem  Pengontrolan Pintu Air Otomatis Dan Informasi Ketinggian
Air  Menggunakan  Sms  Gateway. Jurusan Sistem Komputer Sekolah Tinggi Manajemen Dan  Ilmu  Komputer  (STMIK)  Raharja Tangerang
[9]. Ogata, K., (1997). Teknik Kontrol Automatik. Minnesota.
[10]. Syafruddin,  (2010), Perbandingan  Unjuk Kerja  Antara  Panel  Surya  Berpenjejak Dengan  Panel  Surya  Dalam ,  Universitas Mataram
[11]. Syahwil,  M.,  (2013), Buku  Panduan  Mudah Simulasi dan Praktek Mikrokontroler Arduino, Muhamad Syahwil