http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/index
Volume 06  Number 01  2020 ISSN: 2302-3309
Received January 27, 2020; Revised February 10, 2020; Accepted February 12, 2020

## Sistem  Kendali  Solar  Tracker  Satu  Sumbu  berbasis  Arduino dengan sensor LDR
Alfis Mandala Putra 1* , Aslimeri 1
Universitas Negeri Padang *Corresponding author, e-mail: alfismandalaputra@gmail.com

## Abstrak
Solar  tracker  merupakan  sebuah  sistem  yang  di  buat  agar Solar  cell selalu  tegak  lurus  terhadap  cahaya matahari. Sudah banyak penelitian dilakukan tentang Solar tracker, contohnya seperti solar tracker dengan timer,  solar  tracker  satu  sumbu  tapi  masih  menggunakan  timer  untuk  penggeraknya  dalam  mengikuti pergerakan  matahari.  Penelitian  ini  dibuat  agar  dapat  merancang  dan  membuat  sebuah  Sistem  Kendali Solar  Tracker Satu  Sumbu Berbasis  Arduino  Uno.  Solar  tracker  ini  berfungsi  sebagai  tracking  cahaya matahari,  sehingga  solar  cell  bergerak  mengikuti  matahari  dan  penerimaan  cahaya  matahari  pada  panel surya  lebih  efisien  dan  maksimal.  Pada  tugas  akhir  ini  terdapat  perbandingan  yang  cukup  signifikan dengan solar  cell statis.  Hasil  dengan  Solar  Tracker  di  dapat  perbandingan  dayanya  sebesar  13.41  W sehingga penerimaan energi matahari oleh Solar tracker lebih optimal dibandingkan Solar Cell statis.
Kata Kunci : Sistem Kendali, Solar Tracker, Arduino.

## Abstract
Solar  tracker  is  a  system  that  is  made  so  that  the  solar  cell  is  always  perpendicular  to  sunlight.  There have been many studies conducted on solar tracker, for example such as solar tracker with timer, one axis solar  tracker  and  two  axis  solar  tracker.  This  final  project  was  made  in  order  to  design  and  build  an Arduino  Uno  Based  One  Axis  Solar  Tracker  Control  System.  This  solar  tracker  functions  as  tracking sunlight, so the solar cell moves to follow the sun and the reception of sunlight on solar panels is more efficient and maximum. In this thesis there is a significant comparison with static solar cells. The results with Solar Tracker can be compared to 13.41 W so that the acceptance of solar energy by Solar Traxker is more optimal than static Solar Cells.
Keywords : Control System, Solar Tracker, Arduino.

## PENDAHULUAN
Selama  ini  solar  cell  dipasang  statis,  horizontal  atau  dengan  kemiringan  tertentu.  Hal  ini menyebabkan solar cell sulit meyerap energi matahari secara efisien karena matahari bergerak, dari  arah  timur  ke  barat.  Penyerapan  energi  matahari  akan  efisien  jika  arah  pencahayaan matahari tegak lurus terhadap solar cell. Jadi, perlu dilakukan sesuatu untuk mengarahkan solar cell  agar  tegak  lurus  dengan  matahari.  kebanyakan solar  cell yang  terpasang  masih  statis (dengan  kemiringan  tertentu),  hal  ini  membuat  penerimaan  cahaya  tidak  efisien.  Perlu  dibuat kendali  yang  membuat solar  cell mengikuti  pergerakan  matahari  dari  timur  ke  barat[1]. Matahari  merupakan  sumber  energi  tak  terbatas  bumi.  Bumi  mempunyai  lapisan  tersendiri (atmosfer)  yang  tebalnya  ratusan  kilometer  diatas  permukaan  bumi.  Bumi  terdiri  dari  lima lapisan  yaitu  troposfer,  stratosfer,  mesofer,  termosfer  dan  exosfer,  lapisan  ini  sebagai  filter radiasi matahari yang begitu kuat dengan pembagi gelombang radiasi. Mahluk hidup dilapisan biosfer  (troposfer)  ,dimana  terjadi  ekosistem  kehidupan  yang  erat  dan  berkelanjutan  yang membentuk dasar-dasar untuk kehidupan[2].
Solar  tracker  hanya  dibuat  dengan  photodioda  atau  waktu  pergerakan  matahari,  jadi  di tugas  akhir  ini  dibuat  sistem  kendali  solar  tracker  dengan  sensor  LDR  yang  di  bantu  oleh program Arduino Uno. Sensor LDR adalah komponen  elektronika yang mempunyai perubahan resistansi  tergantung  pada  cahaya  penerimaannya[3].  Sehingga  dalam  menggerakkan  Solar
Tracker  tak  perlu  menggunakan  timer  lagi  dan  menyesuaikan  dengan  gerak  matahari  cukup dengan sensor LDR  yang peka terhadap cahaya.  Pada solar tracker ini menggunakan 2 sensor LDR dimana menggunakan sistem HIGH dan LOW, dimana ketika LDR1 HIGH, maka motor akan bergerak ke arah LDR1, apabila sensor LDR2 HIGH dan LDR1 LOW, maka motor akan menggerakkan solar panel ke arah LDR2.

## METODE
Listrik dapat dihasilkan oleh generator listrik.  Lebih kurang 99% energi listrik dihasilkan oleh generator listrik dalam bentuk arus AC yang mudah disalurkan[4]. Dan selama ini belum ada  pembaharuan  dari  pembangkit  listrik.  Saat  ini  adanya  sumber  energi  listrik  terbarukan, yaitu  dari  cahaya  matahari.  Sehingga  dapat  dibentuknya  PLTS  (Pembangkit  Listrik  Tenaga Surya). Matahari sumber energi bagi bumi  yang ramah lingkungan dan tak tergantikan. Bumi mempunyai lapisan atmosfer yang tebalnya ratusan kilometer diatas permukaan bumi.
Disini digunakan Solar cell dengan daya maksimal (Pmax) = 50WP, Tegangan maksimal (Vmp)  =  17.5  V,  Arus  maksimal  (Imp)  =  2.78  A,  sebagai  penggerak Solar  cell digunakan Linear  Actuator dengan  input  12  VDC,  kecepatan  =  12/s  dan  beban  maksimal  1000N.  Dan disini  juga  menggunakan  Aki  sebagai  beban Solar  cell sekaligus  sebagai  suplai  dari  alat  ini. Sehingga alat tidak membutuhkan suplai eksternal. Untuk sistem kendali digunakan komponen seperti Arduino  uno untuk  mengontrol sistem, Driver motor untuk  mengontrol gerakan motor sesuai dengan sinyal  yang diberikan oleh arduino dan arduino mendapatkan sinyal dari sensor LDR. Sebagai pembacaan nilai tegangan digunakan sensor tegangan dengan batasan 0-25VCC dan  untuk  arus  digunakan  sensor  arus  ACS712  dengan  batasan  5A.  Driver  motor  yang digunakan  adalah  tipe  L298N  dan  sensor  LDR  yang  digunakan  adalah  sensor  LDR  dengan modul.
Sumber  energi  listrik  di  Indonesia  berasal  dari  energi  fosil,  tapi  energi  ini  akan  habis dalam  waktu  lebih  kurang  20  tahunan  ke  depan.  Selain  dari  fosil  sumber  listrik  di  Indonesia masih menggunakan generator sebagai pembangkit listrik. Banyak penelitian mengarah kepada energi  alternatif  contohnya  energi  surya, air, angin,  biomassa,  dan lain-lain. Selain  itu, energi alternatif  ini  ramah  terhadap  lingkungan  ( green  energy )  karena  tidak  menimbulkan  polusi[5]. Selama  ini  solar  cell  dipasang  statis  dengan  kemiringan  yang  tetap.  Sehingga  solar  cell  sulit menyerap  energi  matahari  secara  efisien  karena  matahari  bergerak  dari  arah  timur  ke  barat. Penyerapan energi matahari akan efisien dan maksimal jika arah matahari tegak lurus terhadap permukaan  solar  cell.  Jadi,  diperlukan  alat  untuk  mengarahkan  solar  cell  agar  tegak  lurus terhadap matahari. Pada tugas akhir ini dilakukan pengujian data dan perbandingan data solar tracker dengan solar  cell, dimana  alat  dan  bahan  yang  digunakan  adalah solar  cell 50WP, Linear  Actuator,  Accumulator (Baterai),  Arduino  Uno,  sensor  arus,  sensor  tegangan,  sensor LDR,  dan  driver  motor.  Untuk  mengetahui  perbandingan Solar  Tracker dengan Solar  Cell statis,  maka  dilakukan  pengambilan  data  pada  hari  yang  sama  dengan  tempo  waktu  60  menit yang dimulai pada jam 08.00 WIB sampai 17.00 WIB. Untuk cara kerja alat dapat di lihat pada flowchart di bawah ini :
Gambar 1. Flowchart
Pada flowchart diatas  dapat  dilihat  bahwa  saat  alat  mulai  bekerja  akan  melakukan inisialisasi  input  dan  output  dan  selanjutnya  sensor  LDR  akan  mulai  bekerja,  jika  sensor LDR1  lebih  terang  daripada  sensor  LDR2  maka  Actuator  akan  bergerak  ke  atas,  solar  cell bergerak  mengikuti  matahari  ke  arah  barat,  dan  begitupun  sebaliknya.  Dan  actuator  akan berhenti ketika sensor LDR1 sama terang dengan sensor LDR2, sehingga dapat di baca nilai Arus  dan  Tegangan  yang  tampil  pada  LCD.  Ketika Solar  cell tak  lagi  tegak  lurus  terhadap matahari  maka  sensor  LDR  akan  kembali  memberikan  sinyal  pada  arduino  dan  arduino memberikan  perintah  kepada  actuator.  Gambar  selanjutnya  merupakan  alat  tampak  depan secara  keseluruhan  posisi  solar  tracker  pada  jam  12.00  WIB.  Alat  horizontal  dengan  posisi tegak  lurus  terhadap  cahaya  matahari.  Pada  Gambar  2  dapat  dilihat  Sistem  kendali  solar tracker  dan  tampilan  LCD  yang  menampilkan  nilai  Arus  dan  Tegangan  yang  di  baca  oleh sensor.
Gambar 2. a. Gambar Sistem Kendali Solar Tracker
Gambar 2. b. Tampilan LCD

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk  mengetahui  hasil  dari  alat  ini,  akan  dilakukan  beberapa  pegujian  dan  analisa  pada seluruh  bagian.  Pengujian  dan  pengambilan  data  pertama  dilakukan  pada  solar  cell  statis dengan  posisi  horizontal.  Pengujian  dan  pengambilan  data  kedua  adalah  solar  trcaker  satu sumbu,  dimana  solar  cell  tegak  lurus  dengan  posisi  pencahayaan  matahari  dan  solar  travker selalu mengikuti pergerakan matahari dengan sinyal dari sensor LDR.

## 1. Pengujian pada solar cell statis
Pada pengujian pertama  dilakukan pada solar cell statis dengan posisi horizontal. Data di ambil dalam rentang waktu 1 jam. Untuk solar cell statis dapat dilihat pada gambar 5.
Berikut adalah salah satu pembacaan Tegangan dan Arus yang tampil pada tanggal 25 Januari 2020.
Tabel 1. Data pengujian pada Solar Cell Statis NO. Waktu Pengambilan Data Tegangan (V) Arus (A) Daya (P) 1. 08.00 14.83 V 0.97 A 14.39 W 2. 09.00 15.01 V 1.05 A 15.76 W 3. 10.00 15.03V 1.10 A 16.53 W 4. 11.00 16.05 V 1.48 A 23.75 W 5. 12.00 17.20 V 2.30 A 39.56 W 6. 13.00 16.90 V 1.38 A 23.32 W 7. 14.00 16.45 V 1.29 A 21.22 W 8. 15.00 16.01 V 1.13 A 18.09 W 9. 16.00 13.53 V 0.84 A 11.37 W 10. 17.00 12.82 V 0.79 A 10.13 W Total 153.83 V 12.33 A 194.12 W Rata-rata 15.38 V 1.23 A 19.41 W
Pada Tabel  1  diperoleh data Arus dan Tegangan pada solar cell statis dengan rata-rata Tegangan 15.38 V dan Arus 1.23 A sehingga di dapatkan Daya (P) nya sebesar 19.41 W.

## 2. Pengujian pada solar tracker
Pada  pengujian  kedua  dilakukan  pada  solar  tracker  dimana  solar  cell  selalu  bergerak mengikuti pergerakan matahari dari timur ke barat.
Berikut adalah data dari pengujian solar tracker pada tanggal 25 Januari 2020
Tabel 2. Data pengujian pada Solar Tracker NO. Waktu Pengambilan Data Tegangan (V) Arus (A) Daya (P) 1. 08.00 15.97 V 1.65 A 26.35 W 2. 09.00 16.01 V 1.97 A 31.54 W 3. 10.00 16.08V 2.30 A 36.98 W 4. 11.00 16.95 V 2.20 A 37.29 W 5. 12.00 17.20 V 2.30 A 39.56 W 6. 13.00 17.30 V 2.10 A 36.33 W 7. 14.00 17.21 V 1.65 A 28.40 W 8. 15.00 17.28 V 2.02 A 34.90 W 9. 16.00 17.18 V 1.80 A 30.92 W 10. 17.00 16.92 V 1.78 A 30.12 W Total 168.1 V 19.77 A 332.39 W Rata-rata 16.81 V 1.98 A 33.24 W
Pada Tabel  1 diperoleh data Arus dan Tegangan pada solar cell statis dengan rata-rata Tegangan 16.81 V dan Arus 1.98 A sehingga di dapatkan Daya (P) nya sebesar 33.24 W.
Jadi perbandingan tegangan solar cell statis dengan solar tracker yaitu selisih tegangan rata-ratanya  1.49  V  dan  selisih  arusnya  0.75  A,  sehingga  di  dapat  selisih  dayanya  (P)  adalah 13.41  W.  Jadi  perbandingan  cukup  berbeda  dan  solar  tracker  lebih  baik  dalam  menerima cahaya matahari karena solar tracker selalu mengikuti pergerakan matahari.

## PENUTUP
Berdasarkan  hasil  pengujian  dan  analisa  dari  solar  cell  statis  dan  solar  tracker,  maka  di dapatkan perbandingan data Arus, Tegangan dan Daya dari masing pengujian. Jadi solar tracker memiliki  efisien  yang  lebih  daripada  solar  cell  statis,  sehingga  penerimaan  cahaya  matahari lebih maksimal oleh solar tracker. Jika digunakan pada solar cell yang lebih banyak dan dengan daya yang lebih besar maka perbandingannya pasti akan lebih besar lagi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Saputra,  Wasana.  2008.  Rancang  Bangun  Solar  Tracking  System  Untuk  Mengoptimalkan  Penyerapan Energi Matahari Pada Solar Cell. Jakarta : Bumi Aksara.
[2] Priatman,  J.  2000.  Perspektif  Arsitektur  Surya  Di  Indonesia.  Dimensi  Teknik  Arsitektur.  Universitas Kristen Petra. Surabaya.
[3] Supatmi, Sri. 2011. “Pengaruh Sensor LDR Terhadap Pengontrolan Lampu.” Jurnal Teknik Komputer. (Nomor 2 Vol.8 ). Hlm. 175.
[4]  Tipler,  P.A.  2001.  Fisika  Untuk  Sains  dan  Teknik.  Jilid  2.  Edisi  Ketiga  Cetakan  Pertama. (diterjemahkan oleh Bambang Soegijono). Erlangga. Jakarta.
[5]  Priatman,  J.  2000.  Perspektif  Arsitektur  Surya  Di  Indonesia.  Dimensi  Teknik  Arsitektur.  Universitas Kristen Petra. Surabaya.

## Biodata Penulis
Alfis  Mandala  Putra ,  dilahirkan  di  Payakumbuh,  24  Januari  1997.  Menyelesaikan  studi  DIV Teknik Elektro Industri pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Padang.
Drs.  Aslimeri,  M.T, lahir  di  Bukittinggi,  01  Mei  1956.  Sarjana  Teknik  Elektro  di  Universitas Negeri Yogyakarta, lulus tahun 1981, S2 Teknik Sistem Pengaturan, Institute Teknologi Bandung tahun 1999. Staf pengajar pada Jurusan Teknik Elektro FT UNP sejak tahun 2002 – sekarang.