## PEMBUATAN SISTEM PENGUKURAN DURASI PENYINARAN MATAHARI BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 MENGGUNAKAN SENSOR LDR
Ridho Pratama*, Asrizal**, Zulhendri Kamus** *Mahasiswa Jurusan Fisika FMIPA UNP Padang **Staf Pengajar Jurusan Fisika FMIPA UNP Padang bongridho@yahoo.com
Abstact-The purpose  of  this  reseach  was  to  make  measurement  system  of  the  sunshine  duration  based  on microcontroller  ATMEGA8535  which  used  LDR  sensor.  This  system  was  expected  to  measure  light  intensity  and  sunshine duration with good performance and design specifications. The collection of data was done directly and indirectly measurement. Direct measurements were done to get output voltage, light intensity and sunshine duration. Indirect measurements were done to get  accuracy and  precision of  system. Performance  specifications of  this system  were built  by  power  supply, LDR  sensor, voltage divider circuit, microcontroller ATMEGA8535, and LCD. While design specification consist of five result. First, output voltage  was logaritmic  of  light  intensity. Second, on  the  first  day there  were three intervals duration  of sunshine  with  a  total sunshine duration was 184 minutes, while on the second day there were three interval duration of sunshine with a total sunshine duration was 440 minutes. Third, the accuracy measuring of the light intensities was 97.145%. Fourth, the precision measuring of the light intensities was 0.965. Fifth, the accuration measuring of the sunshine duration was 93.64%.

## Keyword: System, Sensor, LDR, Sunshine Duration, Microcontroller

## PENDAHULUAN
Perkembangan  ilmu  pengetahuan  dan  teknologi  telah mampu  menghasilkan  berbagai  instrumen  yang  teliti  dan praktis.  Perkembangan  teknologi  dibidang  elektronika  telah menghasilkan komponen-komponen elektronika yang canggih seperti sensor,  sistem  pengolahan  sinyal,  pengontrolan, instrumen  pengukuran,  dan  lain-lain.  Instrumen  yang dihasilkan berguna untuk  mempermudah  pekerjaan  manusia. Salah  satunya  adalah untuk pengamatan  gejala-gejala  alam seperti cuaca.
Cuaca merupakan gabungan  dari  gejala – gejala  alam yang  menentukan  kondisi  udara  pada  suatu daerah dalam jangka  waktu tertentu. Cuaca  terdiri  dari  beberapa  unsur diantaranya  temperatur  udara,  tekanan  udara,  angin, keadaan awan,  curah hujan,  kelembaban  udara, dan  penyinaran matahari [10] . Telah  diketahui  bahwa  cuaca  berpengaruh terhadap  kehidupan  manusia.  Cuaca  mempengaruhi  bidang pertanian,  transportasi,  industri, bahkan jenis  pakaian  yang akan  digunakan  setiap  harinya.  Fakta  menunjukkan  cuaca juga  sering  menimbulkan  bencana  seperti  badai,  banjir, dan kekeringan. Melalui pengamatan dan perkiraan cuaca manusia dapat merencanakan  dan  melakukan kegiatan sesuai  dengan yang  diharapkan. Dengan  demikian pengamatan  terhadap cuaca penting untuk dilakukan.
Penyinaran  matahari  merupakan  salah  satu  unsur  cuaca yang  penting. Matahari  adalah  sumber  energi  terbesar  untuk atmosfer  bumi. Matahari  yang  menjadi  sumber  energi  untuk kehidupan memberikan dampak yang besar bagi gejala-gejala alam  nabati,  hewani  dan  gejala  alam  non  biologik  seperti perubahan cuaca [11] . Permukaan matahari dengan suhu sekitar 6000K  memancarkan  radiasi  sebesar  73,5  MW/m 2 .  Energi radiasi yang sampai di permukaan atmosfer bumi sekitar 1368 Wm -2 nilai  ini  disebut  dengan  konstanta  matahari [7] .  Tidak seluruh  energi  matahari  mencapai  permukaan  bumi  karena
sebagian energi radiasi dipantulkan dan diserap oleh atmosfer bumi.  Perbandingan  antara  jumlah  energi  yang  dipantulkan dengan energi  yang  diserap  oleh  permukaan  bumi  disebut dengan albedo. Jika albedo besar maka sebagian besar energi radiasi matahari dipantulkan dan hanya sedikit yang diserap.
Sinar matahari  dapat  diukur  intensitas  dan  durasi penyinarannya. Intensitas cahaya  matahari  yang  diterima bumi  saat  penyinaran  secara  langsung  antara  32.000  lux hingga  130.000  lux [8] .  Intensitas  cahaya  dapat  diukur  dengan light  meter. Durasi  penyinaran  matahari  adalah  lamanya matahari  bersinar  cerah  sampai  permukaan  bumi  dalam periode  satu  hari  mulai  dari  terbit  sampai  terbenam  yang dinyatakan  dalam  satuan waktu yaitu  jam [6] . Durasi penyinaran matahari dapat diukur dengan  menggunakan  alat perekam penyinaran matahari yaitu Campbell Stokes.
Sejak  tahun  1962  alat  tipe Campbell Stokes oleh  WMO ditentukan  sebagai  alat  baku  untuk  mengukur  lama penyinaran matahari. Campbell Stokes terdiri dari sebuah bola kaca  berdiameter  10-15  cm  dan  kertas  pias.  Bola  kaca dipergunakan untuk memfokuskan sinar matahari secara terus menerus tanpa terpengaruh oleh posisi matahari. Bentuk fisik Campbell Stokes dapat dilihat pada Gambar 1.

## Gambar 1. Campbell Stokes
Panjang  jejak/bekas bakaran  menunjukkan  lamanya penyinaran  matahari. Durasi  penyinaran  matahari  dicatat dengan  jalan  memfokuskan  sinar  matahari  tepat  mengenai kertas  pias  yang  dibuat  khusus  untuk  alat  ini  dan  hasilnya pada  akan  terlihat  bagian  yang  terbakar. Pada  kertas  pias terdapat  skala  jam,  sehingga  dapat  dijumlahkan berapa lamanya  matahari  bersinar  terang [3] . Jika  intensitas  sinar matahari  lebih  dari  32.000  lux,  maka  sinar  matahari  yang telah  difokuskan  akan  mampu  membakar  kertas  pias. Jika matahari bersinar sepanjang hari dan mengenai alat ini, maka akan diperoleh  jejak  pias  terbakar  yang  tidak  terputus.  Disisi lain  jika  matahari  bersinar  terputus-putus,  maka  jejak dipiaspun  akan  terputus-putus. Durasi  penyinaran  matahari diukur dengan cara menjumlahkan panjang bekas pembakaran pada  kertas  pias. Data  durasi  penyinaran  matahari  dapat digunakan  untuk  mengetahui  waktu  penyinaran  matahari  di suatu  daerah,  sebagai  bahan  perkiraan  cuaca,  pengembangan energi surya, penelitian mengenai cuaca dan iklim.
Campbell Stokes yang  digunakan  saat  ini  masih memiliki  beberapa  kelemahan.  Pertama, kertas  pias  pencatat didesain  untuk  pengukuran  selama  satu hari,  sehingga  setiap hari  harus  diganti  dengan kertas  pias yang  baru.  Kedua, resolusi  data durasi penyinaran  matahari  yang  diperoleh kurang baik,  yaitu  dalam  satuan  jam. Ketiga,  hasil pengukuran masih dalam bentuk analog dan data pengukuran yang  didapatkan  hanya durasi penyinaran,  sedangkan intensitas  cahaya  matahari  tidak  terukur pada  alat  tersebut. Dengan demikian perlu dilakukan penelitian untuk menghasilkan  instrumentasi yang  dapat  mengindera  dan mengukur  penyinaran  matahari lebih yang intensif dengan cara mengkombinasikan rangkaian elektronika dengan sensor cahaya yang sesuai.
Sensor  merupakan  sebuah  alat  yang  menerima  stimulus dan  memberikan  sinyal  respon  dari  stimulus  tersebut [5] . Pada suatu  sistem  instrumentasi,  sensor  berfungsi  sebagai  gerbang isyarat  masukan  (input). Ada  beberapa  sensor  cahaya  yang dapat  digunakan  untuk  mengindera  penyinaran  matahari. Salah  satu diantaranya  adalah Light  Dependent Resistors (LDR). LDR  atau Photoresistor dibuat  dari  bahan semikonduktor Cadnium  Sulfide (CdS)  dan Cadnium Selenide (CdSe)  yang  nilai  hambatanya  berubah  saat  dikenai cahaya [5] . Prinsip  kerja  LDR  berdasarkan  efek  fotoresistif. Pada  efek  fotoresistif,  nilai  resistansi  suatu  material  akan berubah  jika  intensitas  cahaya  yang  mengenainya  berubah. Saat  kondisi  gelap  nilai  resistansi  bahan  tinggi.  Saat  terang nilai resistansi bahan menjadi kecil.
LDR merupakan komponen pasif yang memerlukan catu daya  agar  dapat  menghasilkan tegangan  keluaran.  Untuk menghasilkan  tegangan  keluaran  LDR  dapat  dipasang  pada rangkaian  pembagi  tegangan.  Rangkaian  pembagi  tegangan memegang  peranan  penting  dalam  elektronika  karena  dapat menghasilkan  tegangan  sesuai  dengan  yang  diinginkan [1]. Rangkaian pembagi tegangan yang digunakan pada sistem ini dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Rangkaian Pembagi Tegangan
Pada  Gambar  2 dapat  dilihat  bahwa  rangkaian  pembagi tegangan  terdiri  dari  sumber  tegangan,  LDR  dan  sebuah resistor. Tegangan dari catu daya dibagi berdasarkan nilai dari resistor dan resistensi LDR. Besarnya tegangan keluaran yang dihasilkan adalah:
V o = R RLDR+R E (1)
Dimana  V o adalah  tegangan  keluaran  yang  dihasilkan. Resistor (R) yang digunakan bernilai 1.1 k Ω dan R LDR adalah nilai resistansi sensor LDR.  E merupakan tegangan dari catu daya  sebesar  5  Volt.  Jika  resistansi  LDR  berubah,  maka tegangan  keluaran  juga  akan  berubah. Tegangan  keluaran rangkaian pembagi tegangan menjadi input bagi mikrokontroler.
Mikrokontroler merupakan sebuah chip yang didalamnya  memuat  mikroprosesor, I/O pendukung,  memori, dan  ADC.  Mikrokontroler  digunakan  untuk  orientasi pengontrolan seperti pengontrol temperatur, penampil display LCD,  pemroses  sinyal  digital,  pengontrol  mesin,  dan sebagainya [14] . Mikrokontroler  akan  bekerja  sesuai  dengan program  yang  telah  diberikan  kepadanya.  Mikrokontroller yang  digunakan  pada  sistem  pengukuran  durasi  penyinaran matahari ini adalah mikrokontroller ATMEGA8535.
Gambar 3. Diagram Pin Mikrokontroler ATMEGA8535 [4]
Mikrokontroller ATMEGA8535 mempunyai 40 kaki, 32 kaki,  diantaranya  adalah  kaki  untuk  keperluan  port  paralel. Satu  port  terdiri  atas  8  kaki,  sehingga  32  kaki  tersebut membentuk  4  port  paralel,  yang  masing-masing  dikenal dengan  port  A,  port  B,  port  C,  dan  port  D.  Nomor  dari masing-masing  kaki  port  paralel  dimulai  dari  0  sampai  7. Pada  sistem  ini  mikrokontroller  ATMEGA8535  berfungsi untuk  menerima  input  dari  rangkaian  sensor,  mengolah  data input dan menampilkan hasil pengukuran pada LCD.
LCD  merupakan  salah satu  perangkat  yang  digunakan untuk  menampilkan  data.  LCD  (Liquid  Crystal  Display)
adalah sebuah alat yang berfungsi untuk menampilkan huruf, angka  ataupun  simbol-simbol  tertentu [2] . Pada  sistem pengukuran lama penyinaran matahari, LCD digunakan untuk menampilkan intensitas cahaya dan waktu penyinaran.
Gambar 4. Bentuk Fisik LCD 2x16 [13]
LCD  yang  akan  digunakan  mempunyai  lebar  display  2 baris  16  kolom  dengan  16  pin  konektor  atau  biasa  disebut sebagai  LCD  character  2X16.  Rangkaian  dasar  LCD  2X16 dapat dilihat pada Gambar 5.

## Gambar 5. Rangkaian Dasar LCD 2X16
Jalur RS adalah jalur Register Select (pin 4). Ketika RS berlogika  low  “0”,  data  akan  dianggap  sebagai  sebuah perintah atau instruksi khusus. Ketika RS berlogika high “1”, data  yang  dikirim  adalah  data  teks  yang  akan  ditampilkan pada display LCD. Jalur RW adalah jalur Read/Write. Ketika RW  berlogika  low  “0”,  maka  informasi  pada  pin  data  akan dituliskan  pada  layar  LCD.  Ketika  RW  berlogika  high  “1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Jalur  Enable (E)  adalah untuk  memberitahu  LCD  bahwa sedang  melakukan  pengiriman  data.  Untuk  pengiriman  data ke LCD, maka pin E berlogika low “0” dan set pada jalur RS dan RW [13] .
Rangkaian sensor LDR, mikrokontroler ATMEGA8535, dan  LCD  membutuhkan  catu  daya  untuk  beroperasi. Catu daya merupakan  suatu  peralatan  yang  sangat  penting  karena hampir  semua  peralatan  elektronika  memerlukan  tegangan DC  untuk  mengoperasikannya.  Power  supply  (catu  daya) adalah suatu  yang  mengubah  tegangan AC  menjadi tegangan DC [12] .  Power  supply  menyediakan daya  bagi  semua  blok rangkaian yang membutuhkan catu daya.
Catu  daya  teregulasi  dapat  dibangun  dari  IC  regulator tegangan.  IC  regulator  tegangan  ini  diantaranya  adalah  78xx dan  79xx. Regulator  IC  78xx  adalah  regulator  tegangan positif  untuk  xx  Volt,  sedangkan  79xx  adalah  regulator tegangan  negatif  untuk  xx  Volt [13] . Sebagai  contoh  IC  7805 artinya  tegangan  teregulasi  yang  diberikan  adalah  5  Volt. Dengan  menggunakan  komponen  seperti  ini,  dengan  mudah dapat  dibuat  rangkaian  catu  daya  yang  sangat  baik  regulasi tegangan keluarannya. Salah satu bentuk rangkaian catu daya teregulasi dapat dilihat pada Gambar 6:
Gambar 6. Rangkaian Teregulasi Tegangan
Penyearah  gelombang  penuh  model  jembatan dengan filter  memerlukan  empat  buah  dioda.  Dua  dioda akan berkonduksi  saat  isyarat  positif  dan  dua  dioda akan berkonduksi saat isyarat negatif. Rangkaian penyearah dengan empat buah dioda berfungsi mengubah tegangan AC menjadi DC  yang  diperlukan  rangkaian.  Kapasitor  pada  keluaran rangkaian penyearah berfungsi sebagai filter yang menghasilkan  bentuk  tegangan  riak.  Tegangan  keluaran rangkaian penyearah dengan filter sebagai input pada IC 7805 sebagai  regulator  tegangan. Pada  sistem  pengukuran  durasi penyinaran  matahari  catu  daya  yang  digunakan hanya catu daya 5 Volt.
Penggunaan sensor LDR, mikrokontroler, Liquid Crystal Display (LCD),  dan  beberapa  komponen  elektronika  lainnya dapat  menghasilkan  sistem  pengukuran  durasi  penyinaran matahari dengan  spesifikasi performansi  dan desain baik. Sistem  yang  diharapkan  dapat  mengukur  durasi  penyinaran matahari  dengan  resolusi  dalam  satuan detik.  Durasi penyinaran  dapat  ditampilkan  pada  LCD  dalam  bentuk  digit angka  sehingga  lebih  praktis.  Selain  itu juga  dibutuhkankan instrumen  yang  terdiri  dari  komponen-komponen  yang  tidak terlalu  mahal  dan  tidak  memerlukan  penggantian  komponen setiap harinya, sehingga lebih ekonomis.
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk merancang dan membuat  sebuah sistem  pengukuran durasi  penyinaran matahari berbasis mikrokontroler ATMEGA8535 menggunakan  sensor  LDR. Tujuan  khusus  penelitian  ini adalah untuk menentukan  spesifikasi  performansi  dan spesifikasi  desain sistem  pengukuran  durasi  penyinaran matahari berbasis mikrokontroler ATMEGA8535 menggunakan  sensor LDR.  Spesifikasi  performansi  yang ditentukan  meliputi  pengidentifikasian  dan  penjelasan  fungsi masing-masing  komponen  pendukung  sistem.  Spesifikasi desain  ditentukan  meliputi tegangan  keluaran  rangkaian sensor  LDR,  variasi  intensitas  cahaya  matahari, ketepatan, dan  ketelitian  pengukuran  intensitas  cahaya dan  durasi penyinaran matahari.

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini tergolong kepada penelitian rekayasa yaitu penelitian  yang  menerapkan ilmu pengetahuan  menjadi suatu rancangan,  guna  mendapat  kinerja  sesuai  dengan  persyaratan yang  ditentukan [9] . Langkah-langkah  dalam  penelitian rekayasa  adalah  membuat  rancangan  sistem  sesuai  dengan yang  dibutuhkan,  membuat  sistem  dengan  memilih  alternatif yang terbaik, dan menguji cobakan sistem. Dari hasil uji coba dapat  diketahui  ketercapaian  persyaratan  yang  telah ditentukan dari rancangan awal sistem.
Instrumen  yang dibuat adalah sistem pengukuran durasi penyinaran  matahari  berbasis  ATMEGA8535  menggunakan sensor  LDR.  Instrumen  ini  berfungsi  untuk  mengukur intensitas  cahaya  dan  durasi  penyinaran  matahari.  Instrumen ini  terdiri  dari  rangkaian  sensor  LDR,  catu  daya, mikrokontroler  ATMEGA8535,  dan  LCD.  Prinsip  kerja instrumen  ini  diawali  dari  penginderaan  sinar  matahari  oleh sensor  LDR.  Mikrokontroler  menerima  masukan  dari rangkaian sensor,  mengolah  sinyal,  dan  menampilkan  hasil pengukuran pada display LCD.
Variabel  penelitian  adalah  segala  sesuatu  yang  akan menjadi  objek  penelitian  atau  faktor-faktor  yang  berperan penting  dalam  peristiwa  atau  gejala  yang  akan  diteliti. Variabel  penelitian  dalam  penelitian  ini  terdiri  dari  tiga variabel  yaitu  variabel  terikat,  variabel  bebas,  dan  variabel kontrol.  Variabel  bebasnya  adalah  intensitas cahaya sedangkan  variabel  terikat  adalah tegangan keluaran rangkaian pembagi  tegangan  dengan  sensor  LDR dan  durasi penyinaran  matahari. Untuk  variabel  kontrol  berupa komponen elektronika yang digunakan.
Peralatan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini diantaranya  multimeter  digital  dan  light meter.  Multimeter digital digunakan untuk mengukur arus dan tegangan keluaran rangkaian sensor.  Multimeter  digital  yang  digunakan  adalah multimeter merek Sanwa type RD701. Light meter digunakan sebagai alat ukur standar pengukur intensitas cahaya matahari. Light meter  yang  digunakan  adalah  lightmeter merek  Lutron type LX-103.
Dalam pembuatan sistem pengukuran durasi penyinaran ini  menggunakan  beberapa  komponen  elektronika  seperti sensor DR,  mikrokontroler  ATMEGA8535,  LCD,  resistor, potensiometer, kapasitor, dan beberapa komponen elektronika lainnya. Bahan-bahan selain  alat  ukur  dan  komponen elektronik, pengukuran ini juga didukung oleh bahan lainnya. Bahan-bahan  lain  yang  digunakan  dalam  pembuatan instrumen  ini  diantaranya  PCB  polos,  Ferri  Clorida  sebagai pelarut  PCB,  kaca  film,  mesin  bor  listrik,  mata  bor,  gergaji besi, pipa, solder, penyedot timah, dan lain-lain.
Perangkat keras yang dibutuhkan pada sistem pengukuran  durasi  penyinaran  matahari  diantaranya  sensor LDR,    mikrokontroller  ATMEGA8535,  LCD  2X16, dan beberapa  komponen  dasar  elektonika  lainya.  Adapun rancangan  sistem  pengukuran  durasi  penyinaran  matahari berbasis mikrokontroler ATMEGA8535 ini secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar blok diagram berikut
Gambar 7. Blok Diagram Sistem
Dari  blok diagram  dapat  dijelaskan  bahwa  sensor LDR merupakan  input  dari  sistem. LDR mengkonfersikan intensitas cahaya  menjadi hambatan  listrik.  Rangkaian pembagi  tegangan menghasilkan tegangan yang  berbanding terbalik  dengan  nilai  hambatan  LDR. Sensor  LDR yang digunakan  pada  sistem  ini  sebanyak delapan buah. Peneliti menggunakan  delapan  sensor  karena  input  ADC  pada mikrokontroler ATMEGA8535 ada delapan pin. LDR disusun membentuk  setengah  lingkaran. Jarak  antara satu LDR dengan LDR lainya  sebesar  20 0 ,  berarti  setiap LDR  akan mengindera  cahaya  matahari    dengan  rentangan  sudut  ±10 0 . Sinyal  listrik  berupa  tegangan  dari  kedelapan  rangkaian pembagi tegangan diteruskan
ke mikrokontroler ATMEGA8535. Mikrokonroler mengolah sinyal dan menampilkan hasil pengolahan data pada display LCD.
Desain  perangkat  lunak  merupakan  program  yang ditanamkan pada mikrokontroler. Program ini membaca input dari  sensor,  mengolah  data,  dan  menampilkan  pada  LCD. Desain  perangkat  lunak  pada  sistem  pengukuran  lama penyinaran matahari dapat dilihat dari flowchart berikut:

## Gambar 8. Flowchart Sistem Pengukuran Durasi Penyinaran
Matahari
Sistem  pengukuran  dimulai  dengan  membaca  tegangan keluaran dari sensor LDR. Mikrokontroler kemudian memilih tegangan  input  terbesar  sebagai  intensitas  maksimum  yang diterima  LDR. Jika  intensitas maksimum cahaya  matahari lebih dari 32.000 lux maka mikrokontroler akan mengaktifkan timer  dan  menghitung  waktu  penyinaran.  Jika  intensitas cahaya  kurang  dari 32.000  lux maka  timer  akan  off  dan menghentikan menghitung waktu penyinaran. Nilai intensitas cahaya  dan  waktu  penyinaran  ditampilkan  pada  LCD  2X16.
LDR
Rangkaian Pembagi tegangan Mikrokontroler LCD
mulai Baca data sensor LDR (intensitas cahaya) I max > 32000 lux Timer on (mulai waktu pengukuran) Timer off Tampilkan intensitas dan durasi penyinaran En d inisialisasi Simpan I dan durasi Pilih I max ti d a k y a
Instrumen  yang dibuat adalah sistem pengukuran durasi penyinaran  matahari  berbasis  ATMEGA8535  menggunakan sensor  LDR.  Instrumen  ini  berfungsi  untuk  mengukur intensitas  cahaya  dan  durasi  penyinaran  matahari.  Instrumen ini  terdiri  dari  rangkaian  sensor  LDR,  catu  daya, mikrokontroler  ATMEGA8535,  dan  LCD.  Prinsip  kerja instrumen  ini  diawali  dari  penginderaan  sinar  matahari  oleh sensor  LDR.  Mikrokontroler  menerima  masukan  dari rangkaian sensor,  mengolah  sinyal,  dan  menampilkan  hasil pengukuran pada display LCD.
Variabel  penelitian  adalah  segala  sesuatu  yang  akan menjadi  objek  penelitian  atau  faktor-faktor  yang  berperan penting  dalam  peristiwa  atau  gejala  yang  akan  diteliti. Variabel  penelitian  dalam  penelitian  ini  terdiri  dari  tiga variabel  yaitu  variabel  terikat,  variabel  bebas,  dan  variabel kontrol.  Variabel  bebasnya  adalah  intensitas cahaya sedangkan  variabel  terikat  adalah tegangan keluaran rangkaian pembagi  tegangan  dengan  sensor  LDR dan  durasi penyinaran  matahari. Untuk  variabel  kontrol  berupa komponen elektronika yang digunakan.
Peralatan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini diantaranya  multimeter  digital  dan  light meter.  Multimeter digital digunakan untuk mengukur arus dan tegangan keluaran rangkaian sensor.  Multimeter  digital  yang  digunakan  adalah multimeter merek Sanwa type RD701. Light meter digunakan sebagai alat ukur standar pengukur intensitas cahaya matahari. Light meter  yang  digunakan  adalah  lightmeter merek  Lutron type LX-103.
Dalam pembuatan sistem pengukuran durasi penyinaran ini  menggunakan  beberapa  komponen  elektronika  seperti sensor DR,  mikrokontroler  ATMEGA8535,  LCD,  resistor, potensiometer, kapasitor, dan beberapa komponen elektronika lainnya. Bahan-bahan selain  alat  ukur  dan  komponen elektronik, pengukuran ini juga didukung oleh bahan lainnya. Bahan-bahan  lain  yang  digunakan  dalam  pembuatan instrumen  ini  diantaranya  PCB  polos,  Ferri  Clorida  sebagai pelarut  PCB,  kaca  film,  mesin  bor  listrik,  mata  bor,  gergaji besi, pipa, solder, penyedot timah, dan lain-lain.
Perangkat keras yang dibutuhkan pada sistem pengukuran  durasi  penyinaran  matahari  diantaranya  sensor LDR,    mikrokontroller  ATMEGA8535,  LCD  2X16, dan beberapa  komponen  dasar  elektonika  lainya.  Adapun rancangan  sistem  pengukuran  durasi  penyinaran  matahari berbasis mikrokontroler ATMEGA8535 ini secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar blok diagram berikut
Gambar 7. Blok Diagram Sistem
Dari  blok diagram  dapat  dijelaskan  bahwa  sensor LDR merupakan  input  dari  sistem. LDR mengkonfersikan intensitas cahaya  menjadi hambatan  listrik.  Rangkaian pembagi  tegangan menghasilkan tegangan yang  berbanding terbalik  dengan  nilai  hambatan  LDR. Sensor  LDR yang digunakan  pada  sistem  ini  sebanyak delapan buah. Peneliti menggunakan  delapan  sensor  karena  input  ADC  pada mikrokontroler ATMEGA8535 ada delapan pin. LDR disusun membentuk  setengah  lingkaran. Jarak  antara satu LDR dengan LDR lainya  sebesar  20 0 ,  berarti  setiap LDR  akan mengindera  cahaya  matahari    dengan  rentangan  sudut  ±10 0 . Sinyal  listrik  berupa  tegangan  dari  kedelapan  rangkaian pembagi tegangan diteruskan
ke mikrokontroler ATMEGA8535. Mikrokonroler mengolah sinyal dan menampilkan hasil pengolahan data pada display LCD.
Desain  perangkat  lunak  merupakan  program  yang ditanamkan pada mikrokontroler. Program ini membaca input dari  sensor,  mengolah  data,  dan  menampilkan  pada  LCD. Desain  perangkat  lunak  pada  sistem  pengukuran  lama penyinaran matahari dapat dilihat dari flowchart berikut:

## Gambar 8. Flowchart Sistem Pengukuran Durasi Penyinaran Matahari
Sistem  pengukuran  dimulai  dengan  membaca  tegangan keluaran dari sensor LDR. Mikrokontroler kemudian memilih tegangan  input  terbesar  sebagai  intensitas  maksimum  yang diterima  LDR. Jika  intensitas maksimum cahaya  matahari lebih dari 32.000 lux maka mikrokontroler akan mengaktifkan timer  dan  menghitung  waktu  penyinaran.  Jika  intensitas cahaya  kurang  dari 32.000  lux maka  timer  akan  off  dan menghentikan menghitung waktu penyinaran. Nilai intensitas cahaya  dan  waktu  penyinaran  ditampilkan  pada  LCD  2X16.
Rangkaian Pembagi tegangan mulai Baca data sensor LDR (intensitas cahaya) I max > 32000 lux Timer on (mulai waktu pengukuran) Timer off Tampilkan intensitas dan durasi penyinaran En d inisialisasi Simpan I dan durasi Pilih I max ti d a k y a
Instrumen  yang dibuat adalah sistem pengukuran durasi penyinaran  matahari  berbasis  ATMEGA8535  menggunakan sensor  LDR.  Instrumen  ini  berfungsi  untuk  mengukur intensitas  cahaya  dan  durasi  penyinaran  matahari.  Instrumen ini  terdiri  dari  rangkaian  sensor  LDR,  catu  daya, mikrokontroler  ATMEGA8535,  dan  LCD.  Prinsip  kerja instrumen  ini  diawali  dari  penginderaan  sinar  matahari  oleh sensor  LDR.  Mikrokontroler  menerima  masukan  dari rangkaian sensor,  mengolah  sinyal,  dan  menampilkan  hasil pengukuran pada display LCD.
Variabel  penelitian  adalah  segala  sesuatu  yang  akan menjadi  objek  penelitian  atau  faktor-faktor  yang  berperan penting  dalam  peristiwa  atau  gejala  yang  akan  diteliti. Variabel  penelitian  dalam  penelitian  ini  terdiri  dari  tiga variabel  yaitu  variabel  terikat,  variabel  bebas,  dan  variabel kontrol.  Variabel  bebasnya  adalah  intensitas cahaya sedangkan  variabel  terikat  adalah tegangan keluaran rangkaian pembagi  tegangan  dengan  sensor  LDR dan  durasi penyinaran  matahari. Untuk  variabel  kontrol  berupa komponen elektronika yang digunakan.
Peralatan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini diantaranya  multimeter  digital  dan  light meter.  Multimeter digital digunakan untuk mengukur arus dan tegangan keluaran rangkaian sensor.  Multimeter  digital  yang  digunakan  adalah multimeter merek Sanwa type RD701. Light meter digunakan sebagai alat ukur standar pengukur intensitas cahaya matahari. Light meter  yang  digunakan  adalah  lightmeter merek  Lutron type LX-103.
Dalam pembuatan sistem pengukuran durasi penyinaran ini  menggunakan  beberapa  komponen  elektronika  seperti sensor DR,  mikrokontroler  ATMEGA8535,  LCD,  resistor, potensiometer, kapasitor, dan beberapa komponen elektronika lainnya. Bahan-bahan selain  alat  ukur  dan  komponen elektronik, pengukuran ini juga didukung oleh bahan lainnya. Bahan-bahan  lain  yang  digunakan  dalam  pembuatan instrumen  ini  diantaranya  PCB  polos,  Ferri  Clorida  sebagai pelarut  PCB,  kaca  film,  mesin  bor  listrik,  mata  bor,  gergaji besi, pipa, solder, penyedot timah, dan lain-lain.
Perangkat keras yang dibutuhkan pada sistem pengukuran  durasi  penyinaran  matahari  diantaranya  sensor LDR,    mikrokontroller  ATMEGA8535,  LCD  2X16, dan beberapa  komponen  dasar  elektonika  lainya.  Adapun rancangan  sistem  pengukuran  durasi  penyinaran  matahari berbasis mikrokontroler ATMEGA8535 ini secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar blok diagram berikut
Gambar 7. Blok Diagram Sistem
Dari  blok diagram  dapat  dijelaskan  bahwa  sensor LDR merupakan  input  dari  sistem. LDR mengkonfersikan intensitas cahaya  menjadi hambatan  listrik.  Rangkaian pembagi  tegangan menghasilkan tegangan yang  berbanding terbalik  dengan  nilai  hambatan  LDR. Sensor  LDR yang digunakan  pada  sistem  ini  sebanyak delapan buah. Peneliti menggunakan  delapan  sensor  karena  input  ADC  pada mikrokontroler ATMEGA8535 ada delapan pin. LDR disusun membentuk  setengah  lingkaran. Jarak  antara satu LDR dengan LDR lainya  sebesar  20 0 ,  berarti  setiap LDR  akan mengindera  cahaya  matahari    dengan  rentangan  sudut  ±10 0 . Sinyal  listrik  berupa  tegangan  dari  kedelapan  rangkaian pembagi tegangan diteruskan
ke mikrokontroler ATMEGA8535. Mikrokonroler mengolah sinyal dan menampilkan hasil pengolahan data pada display LCD.
Desain  perangkat  lunak  merupakan  program  yang ditanamkan pada mikrokontroler. Program ini membaca input dari  sensor,  mengolah  data,  dan  menampilkan  pada  LCD. Desain  perangkat  lunak  pada  sistem  pengukuran  lama penyinaran matahari dapat dilihat dari flowchart berikut:

## Gambar 8. Flowchart Sistem Pengukuran Durasi Penyinaran Matahari
Sistem  pengukuran  dimulai  dengan  membaca  tegangan keluaran dari sensor LDR. Mikrokontroler kemudian memilih tegangan  input  terbesar  sebagai  intensitas  maksimum  yang diterima  LDR. Jika  intensitas maksimum cahaya  matahari lebih dari 32.000 lux maka mikrokontroler akan mengaktifkan timer  dan  menghitung  waktu  penyinaran.  Jika  intensitas cahaya  kurang  dari 32.000  lux maka  timer  akan  off  dan menghentikan menghitung waktu penyinaran. Nilai intensitas cahaya  dan  waktu  penyinaran  ditampilkan  pada  LCD  2X16.
mulai Baca data sensor LDR (intensitas cahaya) I max > 32000 lux Timer on (mulai waktu pengukuran) Timer off Tampilkan intensitas dan durasi penyinaran En d inisialisasi Simpan I dan durasi Pilih I max ti d a k y a
Kemudian  data durasi  penyinaran  matahari  disimpan  pada memori eeprom mikrokontroler.
Teknik  pengukuran  yang  dilakukan  meliputi  dua  cara yaitu secara langsung dan tidak langsung. Pengukuran secara langsung  adalah  pengukuran  yang  tidak  bergantung  pada besaran-besaran  lain.  Pengukuran  secara  tidak  langsung adalah    pengukuran  suatu  besaran  yang  nilainya  dipengaruhi oleh besaran-besaran lain dan nilainya tidak langsung didapat. Data  yang  diperoleh  secara  langsung  adalah tegangan keluaran rangkaian sensor,  intensitas  cahaya, dan durasi penyinaran sedangkan  data  yang  diperoleh  secara  tidak langsung  adalah  ketepatan  dan  ketelitian  dari  sistem pengukuran durasi penyinaran matahari.
Langkah-langkah dari penelitian ini secara umum adalah merakit  komponen  elektronika,  memprogram  mikrokontroler sesuai dengan rancangan, menentukan spesifikasi performansi dan  mentukan  spesifikasi  desain  sistem.  Untuk  menentukan spesifikasi  performansi  sistem  dilakukan  dengan  memotret komponen  utama  yang  digunakan  pada  sistem,  memotret sistem  pengukuran,  mendeskripsikan  fungsi  dari  masing- masing  komponen,  kemudian  menjelaskan  tentang  prinsip kerja sistem.
Spesifikasi  desain  yang  ditentukan  adalah  tegangan keluaran  yang  dihasilkan  rangkaian  sensor,  variasi  intensitas cahaya,  ketelitian  pengukuran  intensitas  cahaya,  ketepatan pengukuran  intensitas  cahaya,  dan  ketepatan  pengukuran durasi  penyinaran  matahari.  Pengukuran  tegangan  keluaran rangkaian  sensor  dilakukan dengan  cara meletakkan instrumen  di  tempat  yang  disinari  matahari,  mengukur intensitas cahaya dengan alat standar (light meter), mengukur, dan  mencatat tegangan  keluaran  rangkaian sensor  LDR. Langkah-langkah  yang  dilakukan untuk  melihat  variasi intensitas  cahaya  adalah  menetapkan  dua  hari  untuk melakukan  pengukuran  intensitas  cahaya,  meletakkan instrumen  di  tempat  yang  disinari  matahari ,membaca intensitas  cahaya pada  LCD  dan melakukan  pembacaan berulang setiap 20 menit.
Langkah-langkah untuk menentukan ketepatan pengukuran  intensitas  cahaya adalah  melalukan  pengukuran terhadap  intensitas  cahaya  matahari, membaca  keluaran  pada display LCD,  mengukur intensitas  cahaya mengunakan  alat ukur  standar (light  meter), melakukan  pengukuran  untuk beberapa  tingkatan  intensitas  cahaya,  dan  membandingkan hasil  pengukuran  dengan  alat  standar.  Ketelitian pengukuran intensitas  cahaya  ditentukan dengan cara melakukan pengukuran  intensitas cahaya  matahari,  membaca  hasil pengukuran sistem,  melakukan  pengukuran  berulang,  dan menentukan  ketelitian  sistem.  Langkah-langkah  untuk menentukan ketepatan pengukuran durasi penyinaran matahari  adalah  melakukan  pengukuran  durasi  penyinaran cahaya  matahari  untuk  lima  hari,  membaca  hasil  pengukuran pada  sistem,  membandingkan  hasil  dengan  alat  standar menentukan kesalahan, dan ketepatan sistem.
Teknik  analisis  data  yang  dilakukan  adalah  secara grafik  dan  secara  statistik,  grafik  berguna  untuk  memberikan hasil  secara  visual  dalam  melukiskan  hubungan  dua  variabel yang  diperoleh  dari  pengukuran  atau  perhitungan. Plot  data
bertujuan  untuk  menentukan  hubungan  antara  variabel- variabel  yang  diukur.  Hal  ini  dapat  dilakukan  dengan memplot  data  pada  koordinat  XY  menggunakan  program Microsoft  excel.  Teknik  umum  yang  digunakan  untuk memplot  data  pada  grafik  XY  yaitu  variabel  bebas  pada sumbu X dan variabel terikat pada sumbu Y.
Analisis  data  hasil  pengukuran  merupakan  proses untuk  mengetahui  tingkat  ketepatan  dan  ketelitian  dari  suatu sistem  pengukuran.  Ketepatan  (accuracy)  merupakan  tingkat kesesuaian  atau  dekatnya  suatu  hasil  pengukuran  terhadap harga sebenarnya. Ketepatan dari sistem dapat ditentukan dari persentase  kesalahan  antara  nilai  aktual  dengan  nilai  yang terlihat.  Persentase  kesalahan  dapat  ditentukan  dengan menggunakan persamaan :
Persentase kesalahan =
% 100   Yn Xn Yn (2)
Dimana; Yn =  Nilai  sebenarnya  dan Xn =  Nilai  yang terbaca  pada  alat  ukur.  Ketepatan  pengukuran  suatu  sistem pengukuran ditentukan melalui persamaan :
Yn Xn Yn A    1
Persamaan  3  merupakan  akurasi relatif  yang  sering dikenal  dengan  ketepatan. Hasil  pengukuran  dinyatakan dalam X X   kemudian  dapat  ditentukan  nilai  rata-rata, standar  deviasi,  kesalahan  mutlak,  dan  relatif  serta pelaporan hasil  pengukuran. Nilai  rata-rata  pengukuran  dinyatakan dengan persamaan:
   n n Xn n X 1 1 (4) (4)
dimana  Xn  adalah  nilai  dari  data  ke-n  dan  n  adalah jumlah total pengukuran.
Untuk mengukur standar deviasi ( X  ) dapat digunakan persamaan:
  1 1 2 2       n X X n n X i i (5)
Dari  hasil  pengukuran  dapat  dilihat  seberapa  besar kesalahan  relatif  pengukuran  pada  alat  dengan menggunakan persamaan:
% 100    X X

## KR
(6)
Ketelitian dapat diekspresikan dalam bentuk matematika sebagai berikut:
n X n X Xn ecision    1 Pr (7)
dimana; Xn = nilai dari pengukuran ke-n dan n X = rata- rata dari set n pengukuran.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  penelitian  yang  diperoleh  berupa  instrument pengukuran  durasi  penyinaran  matahari.  Instrument ini dapat mengukur  intensitas  cahaya matahari  antara  0  lux  hingga
(3)
50.000 lux. Instrument mengukur durasi penyinaran matahari dalam  satuan  jam,  menit,  dan  detik.  Hasil  pengukuran intensitas  dan  durasi  penyinaran  ditampilkan  pada  LCD. Secara rinci,  hasil penelitian dapat diuraikan pada spesifikasi performansi  dan  spesifikasi  desain  sistem  pengukuran  durasi penyinaran  matahari  berbasis  ATMEGA8535  menggunakan sensor LDR.
Spesifikasi performansi sistem merupakan pengidentifikasian  atau  penguraian  fungsi  setiap  bagian pembentuk  sistem  pengukuran  durasi  penyinaran  matahari. Adapun  bentuk  sistem  pengukuran  durasi  penyinaran  dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Foto Alat Pengukuran Durasi Penyinaran Sistem pengukuran durasi penyinaran matahari dirancang  terdiri  dari  dua  bagian. Bagian  atas merupakan tempat sensor LDR berbentuk setengah lingkaran dengan jari- jari  10  cm.  Sistem  pengukuran  durasi  penyinaran menggunakan 8 sensor LDR yang disusun setengah lingkaran. Sensor  LDR  diberi  filter  kaca  film  60%  karena  cahaya matahari  langsung  terlalu  kuat  dan  panas.  Pemberian  filter bertujuan  agar  tegangan  keluaran  yang  dihasilkan  lebih  baik dan sensor tidak cepat panas. Bagian bawah berbentuk  kotak dengan  ukuran  40x18x30  cm  berisi  rangkaian  elektronika, input, dan output sistem.
Sistem  pengukuran  durasi  penyinaran  dilengkapi  oleh input dan output. Input sistem terdiri dari sebuah tombol yang berfungsi sebagai tombol reset. Posisi input dan output dapat dilihat  pada  gambar  11.  Pada  gambar    terlihat  input  sistem terdiri  dari  sebuah tombol  reset.  Tombol  reset  terletak diantara  LCD  dan  saklar  on-off.  Tombol  reset  digunakan untuk  mengembalikan  hasil  pembacaan  durasi  penyinaran menjadi  nol.  Saat  tombol  reset  dilepas,  sistem  langsung memulai  pengukuran  durasi  (tanpa  tombol  start).  Output sistem berupa LCD  yang  menampilkan intensitas cahaya dan durasi penyinaran. Adapun bentuk tampilan LCD dapat dilihat pada Gambar 10

## Gambar 10. Tampilan LCD
Pada  Gambar  10 terlihat  tampilan  LCD  terdiri  dari  dua baris.  Baris  atas  menampilkan  Intensitas  cahaya  matahari. Intensitas  cahaya  matahari  yang  ditampilkan  merupakan intensitas  cahaya  matahari  maksimum  yang  diterima  sensor
LDR.  Intensitas  cahaya  ditampilkan  dalam satuan  lux.  Baris bawah menampilkan  durasi  penyinaran.  Durasi  penyinaran ditampilkan dalam satuan jam, menit, dan detik.
Rangkaian elektronika pembentuk sistem yang dirancang sedemikian rupa, terdiri atas beberapa bagian yaitu rangkaian catu daya, rangkaian pembagi tegangan, dan sistem minimum  mikrokontroler  ATMEGA8535 seperti pada Gambar 11.
Gambar 11. Foto Rangkaian Elektronika Sistem Rangkaian  catu  daya  berfungsi  untuk  mensuplay  arus dan  tegangan  ke  seluruh  sistem  rangkaian.  Rangkain  catu daya  ini  menghasilkan  tegangan  keluaran  sebesar  5  Volt.
Rangkaian
pembagi tegangan berfungsi untuk mengkonversikan  keluaran  sensor  yang  berupa  hambatan menjadi  tegangan.  Rangkaian  pembagi  tegangan  terdiri  dari delapan  hambatan  untuk  membagi  tegangan  dari  delapan sensor LDR. Mikrokontroler  ATMEGA8535 berfungsi  untuk melakukan  proses  deteksi  data  masukan,  mengolah  data,  dan mengatur keluaran yang ditampilkan pada LCD.
Spesifikasi  desain meliputi pengaruh  intensitas  cahaya matahari terhadap tegangan keluaran , ketepatan dan ketelitian pengukuran intensitas cahaya dan durasi penyinaran matahari. Pengaruh intensitas  cahaya  matahari  terhadap  tegangan keluaran dapat dilihat di grafik pada Gambar 12.

## Gambar 12. Hubungan Tegangan Keluaran Dengan
Intensitas Cahaya
Berdasarkan  Gambar  12 dapat  dilihat  bahwa  tegangan keluaran  bertambah  seiring  dengan  peningkatan intensitas cahaya.  Melalui  pendekatan  logaritmic  diperoleh  persamaan tegangan keluaran sensor yaitu:
V = 0.776 ln(I) - 0.927 (8)
Nilai  0.776  merupakan  konstanta  yang  menunjukkan hubungan logaritmic antara intensitas cahaya matahari dengan tegangan  keluaran.  Nilai  sebesar  0.927  menujukan  tegangan keluaran  yang  dihasilkan  saat  intensitasnya  nol.  Koefisien korelasi  dari  grafik  adalah  0.991.  Dengan  nilai  korelasi mendekati 1 berarti hasil pengukuran tidak menyimpang jauh dari pendekatan grafik.
Variasi  intensitas  cahaya  matahari  dapat  diselidiki dengan  cara  mengukur  intensitas  cahaya  matahari  dalam selang waktu tertentu. Pengukuran intensitas cahaya matahari dilakukan  setiap  20  menit  dari  jam  enam  pagi  hingga  jam enam  sore  selama  2  hari.  Dari  hasil  pengukuran  dapat diketahui durasi penyinaran matahari.
Pengukuran  intensitas  cahaya  matahari  hari  pertama dilakukan pada hari Sabtu tanggal 9 Februari 2013. Data yang diperoleh  diplot  dalam  bentuk  grafik  dengan  menempatkan waktu  pada  sumbu  X  dan  intensitas  cahaya  pada  sumbu  Y sehingga didapatkan grafik seperti pada Gambar 13.
Gambar 13. Variasi Intensitas Cahaya Matahari Hari

## Pertama
Pada  Gambar  13 dapat  dijelaskan  bahwa  intensitas cahaya  matahari  naik  perlahan  hingga  menit  ke-120. Intensitas cahaya meningkat drastis pada menit ke-120 hingga mencapai 41.678 lux pada menit ke 160. Kemudian intensitas cahaya  turun  dan  naik  tergantung  pada  kondisi  awan  di atmosfer.  Intensitas  cahaya  matahari  tertinggi  adalah  49.505 lux.  Setelah  menit  ke-620  intensitas  cahaya  matahari  turun secara perlahan. Pada grafik juga dapat dilihat bahwa terdapat tiga  selang  waktu  saat  intensitas  cahaya  matahari  diatas 32.000  lux.  Durasi  penyinaran  dihitung  dengan  cara menjumlahkan  ketiga  selang  waktu  tersebut,  sehingga  durasi penyinaran  yang  terhitung  pada  hari  pertama  adalah  selama 184 menit.
Pengukuran  intensitas  cahaya  matahari  hari  kedua dilakukan  pada  hari  senin  tanggal  11  Februari  2013.  Data yang  diperoleh  diplot  dalam  bentuk  grafik  dengan menempatkan  waktu  pada  sumbu  X  dan  intensitas  cahaya pada  sumbu  Y  sehingga  didapatkan  grafik  seperti  pada Gambar 14.
Gambar 14. Variasi Intensitas Cahaya Matahari Hari Kedua
Pada  Gambar  14 dapat  dijelaskan  bahwa  intensitas cahaya matahari mulai naik perlahan menit ke-140. Intensitas cahaya  matahari  kemudian  naik  drastis  setelah  menit  ke-140 hingga  nilai  maksimum  yang  terukur  sebesar  52.196  lux. Intensitas cahaya matahari naik dan turun bergantung kepada kondisi  awan.  Setelah  menit  ke-680  intensitas  cahaya matahari turun drastis. Pada grafik terdapat tiga selang waktu saat  intensitas  cahaya  matahari  diatas  32.000  lux.  Dengan menjumlahkan ketiga selang waktu tersebut didapatkan durasi penyinaran yang terhitung pada hari kedua adalah 440 menit.
Ketepatan  pengukuran intensitas  cahaya  matahari berkisar antara 87.67% hingga 100% dengan nilai persentase rata-rata 97.145%. Persentase kesalahan pengukuran intensitas  berkisar  antara  0%  hingga  12.33%  dengan  nilai rata-rata  2.855%. Ketelitian pengukuran intensitas  memiliki nilai  rata-rata  0.965  dengan  standar  deviasi  712.3  lux. Ketepatan  pengukuran  durasi  penyinaran  ditentukan  dengan cara  membandingkan  hasil  pengukuran  sistem  dengan  alat standar. Alat standar yang digunakan adalah Campbell Stokes pada  BMKG  wilayah  Bandara  Internasional  Minangkabau. Pengukuran  dilakukan  selama  lima  hari  dari  tanggal  7 Desember  2012  hingga  11  Desember  2012.  Data hasil pengukuran ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Data Pengukuran Durasi Penyinaran Matahari
Dari tabel dapat dilihat bahwa kesalahan sistem berkisar antara  4.29%  hingga  9.83%  dengan  kesalahan  rata-rata 6.63%.  Persentase    ketepatan  sistem  berkisar  antara  90.17% hingga  95.71%  dengan  nilai  ketepatan  rata-rata  93.64%. Ketelitian pengukuran durasi penyinaran matahari tidak dapat dilakukan  karena  tidak  mungkin  melakukan  pengukuran berulang pada durasi penyinaran matahari.
Sistem pengukuran durasi penyinaran matahari ini masih memiliki  beberapa  kelemahan.  Kelemahan  pertama  terdapat pada  sensor  yang  digunakan.  Kedua,  sistem  tidak  dapat menyesuaikan  posisi  sensor  dengan  gerak  semu  tahunan matahari.  Ketiga,  terdapat  pada  tampilan  yang  masih menggunakan LCD.
Sistem  menggunakan  delapan  buah  sensor  LDR  yang mengindera cahaya  matahari  dengan  sudut  ±10 0 ,  sehingga pada beberapa posisi matahari terdapat penyimpangan. Solusi untuk  kekurangan  ini  adalah  dengan  menggunakan  lebih banyak  sensor. Namun  peneliti  hanya  menggunakan  delapan sensor  karena  keterbatasan  input  pada  mikrokontroler ATMEGA8535.
Kedua,  sensor  tidak  dapat  menyesuiakan  posisinya dengan  gerak  semu  tahunan  matahari.  Posisi  tidak  selalu berada  tepat  diarah  timur  ke  barat,  pada  bulan-bulan  tertentu
Variasi  intensitas  cahaya  matahari  dapat  diselidiki dengan  cara  mengukur  intensitas  cahaya  matahari  dalam selang waktu tertentu. Pengukuran intensitas cahaya matahari dilakukan  setiap  20  menit  dari  jam  enam  pagi  hingga  jam enam  sore  selama  2  hari.  Dari  hasil  pengukuran  dapat diketahui durasi penyinaran matahari.
Pengukuran  intensitas  cahaya  matahari  hari  pertama dilakukan pada hari Sabtu tanggal 9 Februari 2013. Data yang diperoleh  diplot  dalam  bentuk  grafik  dengan  menempatkan waktu  pada  sumbu  X  dan  intensitas  cahaya  pada  sumbu  Y sehingga didapatkan grafik seperti pada Gambar 13.
Gambar 13. Variasi Intensitas Cahaya Matahari Hari

## Pertama
Pada  Gambar  13 dapat  dijelaskan  bahwa  intensitas cahaya  matahari  naik  perlahan  hingga  menit  ke-120. Intensitas cahaya meningkat drastis pada menit ke-120 hingga mencapai 41.678 lux pada menit ke 160. Kemudian intensitas cahaya  turun  dan  naik  tergantung  pada  kondisi  awan  di atmosfer.  Intensitas  cahaya  matahari  tertinggi  adalah  49.505 lux.  Setelah  menit  ke-620  intensitas  cahaya  matahari  turun secara perlahan. Pada grafik juga dapat dilihat bahwa terdapat tiga  selang  waktu  saat  intensitas  cahaya  matahari  diatas 32.000  lux.  Durasi  penyinaran  dihitung  dengan  cara menjumlahkan  ketiga  selang  waktu  tersebut,  sehingga  durasi penyinaran  yang  terhitung  pada  hari  pertama  adalah  selama 184 menit.
Pengukuran  intensitas  cahaya  matahari  hari  kedua dilakukan  pada  hari  senin  tanggal  11  Februari  2013.  Data yang  diperoleh  diplot  dalam  bentuk  grafik  dengan menempatkan  waktu  pada  sumbu  X  dan  intensitas  cahaya pada  sumbu  Y  sehingga  didapatkan  grafik  seperti  pada Gambar 14.
Gambar 14. Variasi Intensitas Cahaya Matahari Hari Kedua
Pada  Gambar  14 dapat  dijelaskan  bahwa  intensitas cahaya matahari mulai naik perlahan menit ke-140. Intensitas cahaya  matahari  kemudian  naik  drastis  setelah  menit  ke-140 hingga  nilai  maksimum  yang  terukur  sebesar  52.196  lux. Intensitas cahaya matahari naik dan turun bergantung kepada kondisi  awan.  Setelah  menit  ke-680  intensitas  cahaya matahari turun drastis. Pada grafik terdapat tiga selang waktu saat  intensitas  cahaya  matahari  diatas  32.000  lux.  Dengan menjumlahkan ketiga selang waktu tersebut didapatkan durasi penyinaran yang terhitung pada hari kedua adalah 440 menit.
Ketepatan  pengukuran intensitas  cahaya  matahari berkisar antara 87.67% hingga 100% dengan nilai persentase rata-rata 97.145%. Persentase kesalahan pengukuran intensitas  berkisar  antara  0%  hingga  12.33%  dengan  nilai rata-rata  2.855%. Ketelitian pengukuran intensitas  memiliki nilai  rata-rata  0.965  dengan  standar  deviasi  712.3  lux. Ketepatan  pengukuran  durasi  penyinaran  ditentukan  dengan cara  membandingkan  hasil  pengukuran  sistem  dengan  alat standar. Alat standar yang digunakan adalah Campbell Stokes pada  BMKG  wilayah  Bandara  Internasional  Minangkabau. Pengukuran  dilakukan  selama  lima  hari  dari  tanggal  7 Desember  2012  hingga  11  Desember  2012.  Data hasil pengukuran ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Data Pengukuran Durasi Penyinaran Matahari
Dari tabel dapat dilihat bahwa kesalahan sistem berkisar antara  4.29%  hingga  9.83%  dengan  kesalahan  rata-rata 6.63%.  Persentase    ketepatan  sistem  berkisar  antara  90.17% hingga  95.71%  dengan  nilai  ketepatan  rata-rata  93.64%. Ketelitian pengukuran durasi penyinaran matahari tidak dapat dilakukan  karena  tidak  mungkin  melakukan  pengukuran berulang pada durasi penyinaran matahari.
Sistem pengukuran durasi penyinaran matahari ini masih memiliki  beberapa  kelemahan.  Kelemahan  pertama  terdapat pada  sensor  yang  digunakan.  Kedua,  sistem  tidak  dapat menyesuaikan  posisi  sensor  dengan  gerak  semu  tahunan matahari.  Ketiga,  terdapat  pada  tampilan  yang  masih menggunakan LCD.
Sistem  menggunakan  delapan  buah  sensor  LDR  yang mengindera cahaya  matahari  dengan  sudut  ±10 0 ,  sehingga pada beberapa posisi matahari terdapat penyimpangan. Solusi untuk  kekurangan  ini  adalah  dengan  menggunakan  lebih banyak  sensor. Namun  peneliti  hanya  menggunakan  delapan sensor  karena  keterbatasan  input  pada  mikrokontroler ATMEGA8535.
Kedua,  sensor  tidak  dapat  menyesuiakan  posisinya dengan  gerak  semu  tahunan  matahari.  Posisi  tidak  selalu berada  tepat  diarah  timur  ke  barat,  pada  bulan-bulan  tertentu
Variasi  intensitas  cahaya  matahari  dapat  diselidiki dengan  cara  mengukur  intensitas  cahaya  matahari  dalam selang waktu tertentu. Pengukuran intensitas cahaya matahari dilakukan  setiap  20  menit  dari  jam  enam  pagi  hingga  jam enam  sore  selama  2  hari.  Dari  hasil  pengukuran  dapat diketahui durasi penyinaran matahari.
Pengukuran  intensitas  cahaya  matahari  hari  pertama dilakukan pada hari Sabtu tanggal 9 Februari 2013. Data yang diperoleh  diplot  dalam  bentuk  grafik  dengan  menempatkan waktu  pada  sumbu  X  dan  intensitas  cahaya  pada  sumbu  Y sehingga didapatkan grafik seperti pada Gambar 13.
Gambar 13. Variasi Intensitas Cahaya Matahari Hari

## Pertama
Pada  Gambar  13 dapat  dijelaskan  bahwa  intensitas cahaya  matahari  naik  perlahan  hingga  menit  ke-120. Intensitas cahaya meningkat drastis pada menit ke-120 hingga mencapai 41.678 lux pada menit ke 160. Kemudian intensitas cahaya  turun  dan  naik  tergantung  pada  kondisi  awan  di atmosfer.  Intensitas  cahaya  matahari  tertinggi  adalah  49.505 lux.  Setelah  menit  ke-620  intensitas  cahaya  matahari  turun secara perlahan. Pada grafik juga dapat dilihat bahwa terdapat tiga  selang  waktu  saat  intensitas  cahaya  matahari  diatas 32.000  lux.  Durasi  penyinaran  dihitung  dengan  cara menjumlahkan  ketiga  selang  waktu  tersebut,  sehingga  durasi penyinaran  yang  terhitung  pada  hari  pertama  adalah  selama 184 menit.
Pengukuran  intensitas  cahaya  matahari  hari  kedua dilakukan  pada  hari  senin  tanggal  11  Februari  2013.  Data yang  diperoleh  diplot  dalam  bentuk  grafik  dengan menempatkan  waktu  pada  sumbu  X  dan  intensitas  cahaya pada  sumbu  Y  sehingga  didapatkan  grafik  seperti  pada Gambar 14.
Gambar 14. Variasi Intensitas Cahaya Matahari Hari Kedua
Pada  Gambar  14 dapat  dijelaskan  bahwa  intensitas cahaya matahari mulai naik perlahan menit ke-140. Intensitas cahaya  matahari  kemudian  naik  drastis  setelah  menit  ke-140 hingga  nilai  maksimum  yang  terukur  sebesar  52.196  lux. Intensitas cahaya matahari naik dan turun bergantung kepada kondisi  awan.  Setelah  menit  ke-680  intensitas  cahaya matahari turun drastis. Pada grafik terdapat tiga selang waktu saat  intensitas  cahaya  matahari  diatas  32.000  lux.  Dengan menjumlahkan ketiga selang waktu tersebut didapatkan durasi penyinaran yang terhitung pada hari kedua adalah 440 menit.
Ketepatan  pengukuran intensitas  cahaya  matahari berkisar antara 87.67% hingga 100% dengan nilai persentase rata-rata 97.145%. Persentase kesalahan pengukuran intensitas  berkisar  antara  0%  hingga  12.33%  dengan  nilai rata-rata  2.855%. Ketelitian pengukuran intensitas  memiliki nilai  rata-rata  0.965  dengan  standar  deviasi  712.3  lux. Ketepatan  pengukuran  durasi  penyinaran  ditentukan  dengan cara  membandingkan  hasil  pengukuran  sistem  dengan  alat standar. Alat standar yang digunakan adalah Campbell Stokes pada  BMKG  wilayah  Bandara  Internasional  Minangkabau. Pengukuran  dilakukan  selama  lima  hari  dari  tanggal  7 Desember  2012  hingga  11  Desember  2012.  Data hasil pengukuran ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Data Pengukuran Durasi Penyinaran Matahari
Dari tabel dapat dilihat bahwa kesalahan sistem berkisar antara  4.29%  hingga  9.83%  dengan  kesalahan  rata-rata 6.63%.  Persentase    ketepatan  sistem  berkisar  antara  90.17% hingga  95.71%  dengan  nilai  ketepatan  rata-rata  93.64%. Ketelitian pengukuran durasi penyinaran matahari tidak dapat dilakukan  karena  tidak  mungkin  melakukan  pengukuran berulang pada durasi penyinaran matahari.
Sistem pengukuran durasi penyinaran matahari ini masih memiliki  beberapa  kelemahan.  Kelemahan  pertama  terdapat pada  sensor  yang  digunakan.  Kedua,  sistem  tidak  dapat menyesuaikan  posisi  sensor  dengan  gerak  semu  tahunan matahari.  Ketiga,  terdapat  pada  tampilan  yang  masih menggunakan LCD.
Sistem  menggunakan  delapan  buah  sensor  LDR  yang mengindera cahaya  matahari  dengan  sudut  ±10 0 ,  sehingga pada beberapa posisi matahari terdapat penyimpangan. Solusi untuk  kekurangan  ini  adalah  dengan  menggunakan  lebih banyak  sensor. Namun  peneliti  hanya  menggunakan  delapan sensor  karena  keterbatasan  input  pada  mikrokontroler ATMEGA8535.
Kedua,  sensor  tidak  dapat  menyesuiakan  posisinya dengan  gerak  semu  tahunan  matahari.  Posisi  tidak  selalu berada  tepat  diarah  timur  ke  barat,  pada  bulan-bulan  tertentu
posisi  matahari  agak  bergeser  ke  utara  atau  selatan Kelemahan  ini  dapat  diatasi  dengan  menambah  sistem mekanik pada tempat sensor. Sistem mekanik tambahan dapat memiringkan  tempat  dudukan  sensor  dan  menyesuaikan posisinya  gerak  semu  tahunan  matahari.  Kelemahan  ini  juga dapat  diatasi  dengan  cara  mengatur  posisi  sensor  hingga membentuk setengah bola.
Ketiga,  hasil  tampilan  masih  dalam  bentuk  LCD.  LCD hanya  mampu  menampilkan  dua  baris  data.  Diharapkan sistem  dapat  dihubungkan  dengan  personal  komputer  (PC). Dengan menghubungkan ke PC, hasil pengukuran ditampilkan  pada  monitor  sehingga  lebih  baik  dari  segi tampilan maupun penyimpanan data.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan  hasil  analisis  data  yang  telah  dilakukan, dapat dikemukakan beberapa kesimpulan, sebagai berikut: 1. Spesifikasi performansi sistem pengukuran durasi penyinaran  matahari  adalah  sistem  ini  terdiri  dari  LDR, mikrokontroler,  LCD,  dan  catu  daya.  LDR  befungsi sebagai  sensor  yang  mengindera  cahaya  matahari. Mikrokontroler  ATMEGA8535  menerima  masukan  dari sensor,  mengolah  sinyal,  dan  mengatur  tampilan  LCD. LCD  berfungsi  untuk  menampilkan  hasil  pengukuran. Catu daya berfungsi untuk menyediakan daya bagi semua blok rangkaian yang membutuhkan catu daya.
2. Spesifikasi  desain  dari  sistem  pengukuran  durasi penyinaran matahari adalah
a. Tegangan  keluaran  rangkaian  sensor  LDR  merupakan logaritma dari intensitas cahaya.
b. Hasil  pengukuran  variasi  intensitas  cahaya  matahari  pada hari pertama terdapat tiga selang waktu durasi penyinaran dengan durasi penyinaran total 184 menit, sedangkan pada hari  kedua  pengukuran  intensitas  cahaya  matahari  juga terdapat  tiga  selang  waktu  durasi  penyinaran  dengan durasi penyinaran total 440 menit.
c. Ketepatan pengukuran intensitas cahaya yaitu 97.145%. d. Ketelitian pengukuran intensitas cahaya yaitu 0.965.
e. Ketepatan  sistem  untuk  mengukur  durasi  penyinaran matahari adalah 93.64%.
Berdasarkan  pembahasan  yang  telah  dilakukan  maka dapat dikemukakan saran sebagai berikut:
1. Penelitian  ini  dapat  dikembangkan  dengan  menggunakan sensor  yang  lebih  banyak  dan  disusun  membentuk setengah  lingkaran  untuk  menyesuaikan  posisi  terhadap gerak semu tahunan matahari
2. Sistem dapat dikembangkan dengan menambahkan sistem on/off secara otomatis menggunakan baterai atau timer.
3. Penelitian juga dapat dilanjutkan dengan menghubungkan sistem dengan PC
4. Sistem ini bisa digunakan di laboratorium elektronika dan instrumentasi  fisika sebagai  peralatan  praktikum  ataupun untuk penelitian selanjutnya
5. Diharapkan sistem pengukuran durasi penyinaran matahari  ini  dapat  diapikasikan  sebagai  salah satu  alat observasi cuaca di BMKG.

## DAFTAR RUJUKAN
[1] Asrizal. (2011). Petunjuk Praktikum Elektronika Dasar I. Padang: UNP
[2] Budi  Purwanto.  (2010). LCD  (Liquid  crystal  display). http://digilib.ittelkom.ac.id. Diakses 4 Oktober 2011
[3] Dandan Hendayana. (2011). Mengenal Nama dan Fungsi Alat ‐ alat Pemantau Cuaca dan Iklim. http://dhkangmas.files.wordpress.com. diakses 24
September 2011
[4] Datasheet. (2006) . 8-bit Microcontroller with 8K Bytes In-System Programmable Flash. www.atmel.com/
[5] Fraden, Jacob. (1996). The Hand Book of Modern Sensor. California: Thermoscan,Inc
[6] Gunawan  Nawawi.  (2001). Pengantar  Klimatologi Pertanian. Jakarta: Departemen Pendidikan nasional
[7] Handoko.  (1993). Klimatologi  Dasar.  Bogor:  Pustaka Jaya
[8] Hiscocks,  Peter.  (2011). Measuring  Light.  Ryerson University
[9] M Anshar Amran. (2012). Defenisi dan Jenis-Jenis Penelitian. http://www.geodesy.gd.itb.ac.id. Diases 1 maret 2013
[10] Nicholson, Sue. (2001). Cuaca. Jakarta: Erlangga
[11] Suryatna  Rafi’i.  (1995). Meteorologi  dan  Klimatologi. Angkasa: Bandung
[12]Sutrisno.  (1986). Elektronika  Teori  dan  Penerapannya. ITB: Bandung
[13]Triwiyanto. (2009). Petunjuk Praktikum Microcontroller AT89sXXX  Trainer  Kit  (Edisi  V2.0-Update).  Poltekes Depkes Surabaya; Surabaya.
[14]Widodo  Budiharto  (2009). Membuat  Sendiri  Robot Cerdas. Elex Media Koputindo: Jakarta.