## Rancang Bangun Sistem Kendali Tenaga Hibrida Berbasis Citra Digital
Riecky S. S. Poekoel, Vecky C. Poekoel, Jane Litouw, Pinrolinvic Manembu Teknik Elektro, Universitas Sam Ratulangi Manado, Jl. Kampus Bahu-Unsrat Manado, 95115 r.poekoel22@gmail.com, vecky.poekoel@unsrat.ac.id, ein_jil@yahoo.com , pmanembu@unsrat.ac.id
Abstract — Power  plants  are  now  indispensable  for  a  variety  of interests  in  various  sectors of  life  in  the  world  today, no  exception in  Indonesia  which  requires  a  large  supply  of  electricity.  Viewed from  the  geographical  location,  Indonesia  is  an  archipelagic country  which  often  supplies  electricity  that  is  not  so  easily available.  But  in  this  geographical  location  we  can  also  utilize several  new  renewable  energy  power  plants.  Therefore  a  power plant system was created that could work optimally to fill electricity shortages in places with less electricity supply. That way the design of image-based hybrid real-time power plants is made. This system is considered to optimize the absorption of power in solar panels by reading  the  movement  of  the  sun  at  9:00  to  15:00  by  using  CMU CAM 5, so that the panel follows the movement of the sun. And also combines  two  power  plants  namely  solar  and  wind.  The microcontroller  used  in  this  system  is  arduino  mega  2560.  As  well as high torque dc motors as drive panels to follow the displacement of angles from the sun.
Keywords — Arduino  mega2560;  Bayu;  CMU  CAM5;  Citra warna; hybrid system; Solar panel.
Abstrak  —  Pembangkit  listrik  pada  saat  ini  menjadi  hal  yang sangat  diperlukan  untuk  beragam  macam  kepentingan  dalam berbagai sektor kehidupan dalam dunia saat ini, tak terkecuali di Indonesia  yang  membutuhkan  pasokan  energi  listrik  yang banyak. Dilihat dari letak geografis Indonesia merupakan negara kepulauan  yang  sering  kali  pasokan  listrik  menjadi  hal  yang tidak  begitu  mudah  didapatkan.  Namun  dalam  kondisi  letak geografis  ini  kita  juga  dapat  memanfaatkan  beberapa pembangkit  listrik  energi  baru  terbarukan.  Maka  dari  itu dibuatlah  sebuah  sistem  pembangkit  listrik  yang  dapat  bekerja dengan cukup optimal untuk mengisi kekurangan daya listrik di tempat-tempat  yang  kurang  pasokan  listrik.  Dengan  begitu dibuatlah rancang bangun pembangkit listrik hibrid waktu nyata berbasis  citra.  Sistem  ini  dinilai  dapat  mengoptimalkan penyerapan  daya  pada  panel  surya  dengan  cara  membaca pergerakan  matahari  pada  pukul  9.00  sampai  pukul  15.00 dengan menggunakan CMU CAM 5, sehingga dengan demikian panel mengikuti pergerakan matahari. Dan juga menggambungkan  dua  buah  pembangkit  listrik  yakni  solar  dan angin.  Mikrokontroler  yang  digunakan  pada  sistem  ini  adalah arduino  mega  2560.  Serta  motor  dc  torsi  tinggi  sebagai penggerak  panel  untuk  mengikuti  perpindahan  sudut  dari matahari.
Kata kunci — Arduino mega2560; Bayu; CMU CAM5; Citra warna; hybrid system; Solar panel.

## I. P ENDAHULUAN
Perkembangan  teknologi  yang  pesat  pada  zaman sekarang  ini  dapat  banyak  membantu  kebutuhan  masyarakat luas.  Salah  satu  perkembangan  yang  sekarang  banyak dikembangkan  yakni  dalam  bidang  elektro  yaitu  bagian penghematan  daya  listrik  agar  kita  dapat  mengurangi penggunaan  bahan  bakar  fosil  untuk  pembangkit.  Dengan adanya  sumber-sumber  energi  baru  dan  terbarukan  yang memanfaatkan  sumber  daya  alam  atau  sumber energy alternative yang jauh lebih murah bahkan gratis.
Salah  satu  contoh  perkembangan  teknologi  untuk penghematan  energi  yakni  dengan  ditemukannya  sistem hibrida dalam kelistrikan. Sistem hibrida ialah sebuah gagasan pembangkit  listrik  yang  menggunakan  2  (dua)  atau  lebih sumber energi alternative yang ada di alam. Sistem hibrida ini dapat  menjadi  solusi  yang  tepat  bagi  masyarakat  yang  belum mendapatkan pasokan listrik yang semestinya demi membantu keberlangsungan  hidup  masyarakat  yang  jauh  dari  pasokan energi  listrik  PT.  PLN  atau  sering  disebut  remote  area. Disamping  itu  sistem  hibrida  juga  dapat  digunakan  pada ladang  pertanian  untuk  merawat,  mengolah  hasil  panen, sehingga  dapat  meningkatkan  produktifitas  dan  kualitas  hasil pertanian  bahkan  tingkat  ekonomi  petani,  sebagai  contoh kasus  sederhana  bila  masih  banyak  ladang  pertanian  di Indonesia  yang  belum  memiliki  listrik  sehingga  hal  ini  yang sulit  bagi  petani  untuk  meningkatkan  kualitas  dan  kuantitas hasil  pertanian,  bahkan  sering  hasil  panen  rusak.  Teknologi hibrida  memungkinkan,  kita  menggabung  beberapa  sumber energi  baru  dan  terbarukan  untuk  mencatu  daya  listrik  lebih hemat,  efektif  dan  efisien.  Dengan  demikian  untuk  mengatur waktu pemakaian bagi masing-masing sumber energi baru dan terbarukan  dalam  sistem  hibrida  tersebut  memerlukan  suatu sistem  pengendalian.  Sehingga  masing-masing  energi  baru terbarukan  tersebut  dapat  diatur  dikoordinasikan  waktu pemakaiannya  sesuai  keberadaan  masing-masing,  Dengan adanya  pembangkit  listrik  dengan  energi  terbarukan  berupa energi  hibrida  selain  pula  dapat  mempermudah  para  petani dalam  hal  sumber  tenaga  listrik,  hal  ini  pula  dapat  menekan biaya  pengeluaran  untuk  listrik  bagi  pertanian/para  petani yang ladangnya sudah dialiri listrik. Dengan begini para petani dapat mengolah hasil alam yang mereka miliki dengan mudah, dan hemat biaya.
Pada umumnya teknologi pembangkit listrik tenaga hibrida dari energi baru terbarukan berupa energi potensial , angin dan matahari.  Pada  penggunaan  energi  surya,  umumnya  panel surya  yang  digunakan  dalam  keadaan  tetap  atau  diam  pada posisi sudut yang telah diatur sebelumnya tanpa mempertimbangkan  intensitas  cahaya  matahari  yang  berubah dari waktu ke waktu, demikian pula halnya dengan arah angin. Hal  ini  membuat  pemanfaatan  energi-energi  tersebut  menjadi tidak  optimal.  Dengan  demikian  perlu  adanya  perancangan untuk  pengendalian  arah  atau  posisi  panel  surya  untuk mengikuti  intensitas  matahari.  Dengan  demikaian  sistem kendali  akan  selalu  mengatur  posisi  baik  panel  surya  dan tersebut  pada  posisi  yang  optimal  untuk  menghasilkan  daya yang  maksimal  atau  terbaik.  Dan  kita  dapat  mengetahui kecepatan  angin  untuk  menentukan  energi  potensial  yang optimal untuk digunakan pada saat maupun kondisi tertentu.
Adapun  tujuan  dari  penulisan  ini  adalah  untuk  merancang pengendali pembangkit listrik energi terbarukan hibrida secara waktu nyata yang dapat memberikan hasil keluaran daya yang maksimal,  efektif  dan  efisien  di  ladang  pertanian/perkebunan yang tidak ada aliran listrik.
ada  3  kondisi  yang  didapat  dilapangan  dengan  hasil pengolahan  citra  digital.  Dimana  jika  posisi  matahari  pada sudut 45º maka kamera akan membaca posisi matahari berada pada  <90º  dengan  demikian  panel  akan  bergerak  ke  kiri  atau berlawanan  arah  dengan  jarum  jam  sehingga  panel  akan bergerak  ke  posisi  dimana  matahari  berada.  Dan  jika  posisi matahari  pada  sudut  90º  maka  kamera  membaca  matahari berada segaris lurus dengan kamera. Dan bila matahari berada pada posisi 135º maka kamera akan membaca posisi matahari berada  di  posisi  >90º.  Dan  jika  kondisi  dilapangan  pada  saat pengujian  berlangsung  mengalami  kondisi  alam  berupa mendung atau berawan dan tidak memungkinkan pembacaaan kamera terhadap matahari maka kamera tidak akan memproses citra,  sehingga  posisi  panel  akan  diam  berada  pada  saat terakhir kamera membaca adanya citra dari matahari

## A. Citra warna
Citra warna merupakan citra dari setiap pixel yang nilainya ditentukan dari komponen nilai warna dasar yaitu merah, biru dan  hijau.  Kombinasi  dari  ketiga  warna  dasar  tersebut  akan menghasilkan  suatu  warna  tertentu.  Nilai  dari  masing-masing komponen warna dasar merah, biru dan hijau memiliki rentang tertentu  berdasarkan  tipe  data  yang  dipakai.  Banyaknya jumlah
bit akan memberikan variasi warna yang lebih banyak pula. Akan tetapi dalam pengolahan citra, semakin banyak jumlah bit, maka semakin lama proses komputasi dari pengolahan citra. Kombinasi warna RGB dapat dilihat pada Gambar 1.[9]

## B. Arduino Mega 2560
Arduino  Mega  2560  adalah  papan  mikrokontroler  Atmega 2560  berdasarkan  (datasheet)  memiliki  54  digital  pin  input atau  output  (dimana  15  pin  dapat  digunakan  sebagai  output PWM  atau Pulse  Width  Modulation ),  16  analog  input,  4 UART  ( Universal  Asynchronous  Receiver/Transmitter ), osilator  kristal  16  MHz,  koneksi  USB,  jack  listrik,  header ICSP  ( In-Circuit  Serial  Programing ),  dan  tombol  reset. Semuanya  diperlukan  untuk  mendukung  mikrokontroler, hanya  menghubungkannya  ke  komputer  dengan  kabel  USB atau power dengan  adaptor  AC  ( Alternating  Current )  –  DC ( Direct  Current )  atau  baterai  [5].  Arduino  Mega  2560  dapat dilihat pada Gambar 2. [6]

## C. Sensor Kamera CMU CAM5
Pixy  Cam  CMU5  (gambar  3)  merupakan  modul  kamera yang  dilengkapi  sensor  gambar  dan  di  dalamnya  ditanamkan prosesor dual core . Modul kamera ini dilengkapi aplikasi open source yang  bernama  PixyMon.  Dengan  aplikasi PixyMon dapat  dilakukan  konfigurasi  pengolahan  gambar  sesuai keinginan. Pixy Cam CMU5 menggunakan algoritma berbasis warna untuk mendeteksi benda-benda.
Pixy akan menghitung warna dan saturasi setiap pixel RGB dari  sensor  gambar  dan  menggunakannya  sebagai  paramater penyaringan  warna.  Segala  proses  masukan  dari  sensor gambar omnivision akan di olah oleh prosesor dual core NXP LPC4330.  Sudut  pandang  jangkauan  kameranya 750  untuk bidang horisontal dan 470 untuk bidang vertikal. Komunikasi data  yang  digunakan  adalah  komunikasi  SPI  ( Serial Pheriperal  Interface )  yang  biasanya  digunakan  dengan Arduino, dengan tegangan kerja 5 V dan arus 140 mA [9].
Pixy  dapat  dengan  mudah  terhubung  ke  banyak  kontoler yang  berbeda  karena  mendukung  beberapa  pilihan  antarmuka seperti  ( serial ,  UART,  SPI,  I2C,  USB,  atau  keluaran  digital/ analog), tetapi Pixy pertama-tama dikembangkan untuk dapat berkomunikasi dengan Arduino. Pixy juga telahdikembangkan dengan menambahkan dukungan untuk
Gambar 2. Arduino Mega 2560 [6]
Gambar 1. Kombinasi warna RGB [9]
Arduino  Due,  Raspberry  Pi,  dan  BegleBone Black . Library software telah  disediakan  untuk  semua platform shingga proses pemrograman dapat berjalan dengan mudah dan cepat. Selain  itu  pada  Pixy  juga  disediakan  API  Python  jika menggunakan  kontroler  berbasis  Linux  (misalnya  Raspberry Pi,  BeagleBone).  Pixy  menggunakan  algoritma  berbasis penyaringan  warna  untuk  mendeteksi  benda-benda.  Metode penyaringan  berdasarkan  warna  yang  populer  karena  cepat, efisien, dan relatif kuat. Penyaringan warna yang biasa dikenal menggunakan  RGB  (merah,  hijau,  dan  biru)  untuk  mewakili warna.  Pixy  menghitung  warna  (hue)  dan  saturasi  dari  setiap pixel RGB dari sensor gambar dan menggunakan inti sebagai perameter  penyaringan  utama.  Perubahan  pencahayaan  dapat memiliki frustating  effect pada  algoritma  penyaringan  warna [6].
Pixy  dapat  menandai  dan  mengingat  hingga  7 signature warna yang berbeda, yang berarti bahwa jika memiliki 7 objek yang  berbeda  dengan  warna  yang  unik,  algoritma  warna penyaringan Pixy tidak akan memiliki masalah mengidentifikasi  hal  tersebut.  Jika  membutuhkan  lebih  dari tujuh, maka dapat menggunakan kode warna. Pixy memproses seluruh  bingkai  pendeteksian  640x400  gambar  setiap  1/50 detik (20 milidetik).
Ini  berarti  bahwa  Pixy  mengupdate  lengkap  posisi  semua objek  terdeteksi  setiap  20  ms  [6].  Pixy  Cam  CMU5  dapat dilihat pada Gambar 5. Untuk bagian-bagian sensor Pixy Cam CMU5  dapat  dilihat  pada  Gambar  6.  Berdasarkan  referensi [6],  sensor  kamera  Pixy  Cam  CMU5  mempunyai  spesifikasi data sebagai berikut :
1. Processor : NXP LPC4330, 204 MHz, dual core
2. Image sensor : Omnivision, OV9715, ¼”, 1280x800
3. Lens field-of-view : 750 horizontal dan 470 vertikal
4. Tipe Lensa : standard M12 (several different types available)
5. Konsumsi daya : 140mA
6. Power input : USB input (5V) atau unregulate input (6V sampai 10V)
7. RAM : 264 Kb
8. Flash : 1 Mb
9. Available data output : UART serial, SPI, I2C, USB, digital, analog
10. Dimensi : 2,1” x 2,0” x 1,4”
11. Berat : 27 gram

## D. Software PixyMon
PixyMon  merupakan  aplikasi  yang  bisa  digunakan  pada platform  windows , macOs dan linux .  Tampilan software PixyMon  dapat  dilihat  pada  Gambar  7.  Aplikasi  ini  bisa membantu  anda  mengkonfigurasikan  pixy,  mengatur  port keluaran dan mengelola penandaan untuk pendeteksian warna. PixyMon  berkomunikasi  dengan  sensor  kamera  Cam  CMU5 melalui kabel standart USB mini . Pixymon sangat bagus untuk melakukan debug aplikasi. Anda bisa memasang kabel USB ke belakang  Pixy  dan  menjalankan  PixyMon  serta  anda  dapat melihat apa yang Pixy lihat dan itu terhubung ke arduino atau mikrokontroler.  PixyMon  merupakan  aplikasi  yang  bersifat opensource . [8]
Gambar 4. Driver motor H-BRIDGE BTS7960 [8]
Gambar 3. CMUCAM5 [9]
E.  Driver motor H-BRIDGE BTS7960
Drive r  motor  43  Ampere  H-BRIDGE  adalah driver motor yang  ditunjukan  pada  Gambar  4,  yang  mempunyai kemampuan  daya  yang  tinggi  yang  berisikan  dua  chip BTS7960  dengan  perlindungan  saat  terjadi  panas  dan  arus berlebihan. Driver motor  DC  ini  dapat  mengeluarkan  arus hingga 43  Ampere,  dengan  memiliki  fungsi  PWM.  Tegangan sumber DC yang dapat diberikan yaitu antara 5.5Volt DC – 27 Volt DC. Sedangkan tegangan input level antara 3.3 Volt DC – 5 Volt DC [8].
F. Sistem Kendali
Sistem  Kendali  adalah  seperangkat  komponen  yang  saling berhubungan/dihubungkan  sedemikian  rupa  sehingga  mampu memerintah,  mengarahkan,  atau  mengatur  dirinya  sendiri  bahkan sistem/proses yang lain.
Sistem pengendalian digolongkan menjadi 2 yaitu :
1). Sistem  Pengendalian  “Untai  Terbuka”  ( Open  Loop  System ),  adalah  suatu  sistem  yang  tindakan  pengendaliannya bebas dari keluarannya.
2). Sistem Pengendalian “Untai Tertutup”( Closed Loop System ),  adalah  suatu  sistem  yang  tindakan pengendalianya tergantung pada keluarannya.

## G.Sensor tegangan
Sensor  tegangan  berfungsi  membaca  nilai  tegangan  suatu rangkaian.  Arduino  dapat  membaca  nilai  tegangan  dengan memanfaatkan  pin  analog.  Jika  range  tegangan  yang  dibaca diantara  0-5  V  bisa  langsung  menggunakan  pin  analog, sedangkan  jika  range  tegangan  yang  dibaca  >5V  harus menggunakan  rangkaian  tambahan  yakni  pembagi  tegangan karena  pin  arduino  bekerja  pada  max  5  v.  Prinsip  kerjanya adalah  membuat  perbandingan  antara  tegangan  asli  dengan tegangan  yang  terbaca.  Bentuk  fisik  dari  sensor  tegangan dapat dilihat pada gambar 6.

## G. Panel surya
Sel Surya atau Solar Cell (gambar 7) adalah suatu perangkat atau komponen yang dapat mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik dengan menggunakan prinsip efek
Photovoltaic.  Yang  dimaksud  dengan  Efek  Photovoltaic adalah  suatu  fenomena  dimana  munculnya  tegangan  listrik karena  adanya  hubungan  atau  kontak  dua  elektroda  yang dihubungkan  dengan  sistem  padatan  atau  cairan  saat mendapatkan  energi  cahaya.  Oleh  karena  itu,  Sel  Surya  atau Solar  Cell  sering  disebut  juga  dengan  Sel  Photovoltaic  (PV). Arus  listrik  timbul  karena  adanya  energi  foton  cahaya matahari  yang  diterimanya  berhasil  membebaskan  elektron- elektron  dalam  sambungan  semikonduktor  tipe  N  dan  tipe  P untuk  mengalir.  Sama  seperti  Dioda  Foto  (Photodiode),  Sel Surya  atau  Solar  Cell  ini  juga  memiliki  kaki  Positif  dan  kaki Negatif  yang  terhubung  ke  rangkaian  atau  perangkat  yang memerlukan  sumber  listrik.  Pada  dasarnya,  Sel  Surya merupakan  Dioda  Foto  (Photodiode)  yang  memiliki permukaan  yang  sangat  besar.  Permukaan  luas  Sel  Surya tersebut  menjadikan  perangkat  Sel  Surya  ini  lebih  sensitif terhadap cahaya yang masuk dan menghasilkan Tegangan dan Arus yang lebih kuat dari Dioda Foto pada umumnya.

## H.  Generator turbin angin
Generator  listrik  memproduksi  energi  listrik  dari  sumber energi  mekanik,  biasanya  dengan  menggunakan  induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik. Walau  generator  dan  motor  punya  banyak  kesamaan,  tetapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui  sebuah  sirkuit  listrik  eksternal,  tetapi  generator  tidak menciptakan listrik yang sudah ada di dalam kabel lilitannya. Ada  berbagai  jenis  generator  yang  dapat  digunakan  dalam sistem  turbin  angin,  antara  lain  generator  serempak ( synchronous generator ), generator tak-serempak ( unsynchronous  generator ),  rotor  sangkar  maupun  rotor belitan  ataupun  generator  magnet  permanen.  Penggunaan generator  serempak  memudahkan  kita  untuk  mengatur tegangan  dan  frekuensi  keluaran  generator  dengan  cara mengatur-atur  arus  medan  dari  generator.  Sayangnya penggunaan generator serempak jarang diaplikasikan
Gambar 6. Sensor tegangan
Gambar 7. Sel surya
karena  biayanya  yang  mahal,  membutuhkan  arus penguat  dan  membutuhkan  sistem  kontrol  yang rumit.  Generator  tak-serempak  sering  digunakan untuk  sistem  turbin  angin  dan  sistem  mikrohidro, baik  untuk  sistem fixed-speed maupun  sistem variable speed .

## II. M ETODE P ENELITIAN

## A. Perancangan Sistem
Metode  penelitian  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini yang  dilakukan  meliputi  dua  buah  tahapan  perancangan, perancangan  perangkat  keras  dan  perancangan  perangkat lunak.  Perancangan  perangkat  keras  meliputi  perancangan desain  dan  perancangan  rangkaian  penyambungan  komponen kontroler.  Sedangkan  perancangan  perangkat  lunak  meliputi perancangan alur sistem kerja robot serta pembuatan program berupa source code pada software Arduino IDE.

## 1) Konsep dasar perancangan alat
Dalam  penelitian  sistem  pembangkit  listrik  tenaga  hibrida berbasis  citra,  integrasi  antara  dua  elemen  utama  sangatlah penting yakni perangkat keras ( hardware ) dan perangkat lunak ( software ) . Kedua  elemen  ini  menjadi  sangat  penting  dalam perancangan  sistem,  dan  menjadi  konsep  dasar  dalam merancang  alat  ini.  Konsep  dasar  ini  menjadi  sebagai  salah satu  pedoman  untuk  memilih  bahan,  maupun  untuk merencanakan  bentuk  yang  dinilai  baikk  untuk  diajadikan pembangkit  listrik  hibrida,  yang  mana  bisa  sesuai  dengan tempat  yang  akan  diletakkan  sistem  pembangkit  hibrida  ini. Berikut ini bagan dari sistem kontrol pembangkit listrik hibrid berbasis citra. bagan sistem pembangkit listrik hibrida berbasis citra  memiliki  dua  masukan.  Masukan  yang  pertama  berupa sensor kamera, yang mana kamera ini akan berfungsi melihat citra  dari  matahari.  Kamera  yang  digunakan  ialah  kamera pixy,  kamera  ini  langsung  di  hubungkan  dengan  Arduino mega2560.  Data  yang  di  hasilkan  oleh  kamera  pixy  berupa warna  yang  kemudian  akan  dibaca  oleh  Arduino  mega2560 sebagai  mikrokontroler.  Citra  mataharari  akan  difilter  pada kamera  sebagai  sensor  sehingga  kamera  pixy  akan  membaca citra  matahari  dalam  berupa  bulatan  berwarna  putih.  Dengan demikian kamera pixy bisa mendapatkan citra
dari  matahari  dengan  mudah  dan  dengan  hasil  yang  sesuai untuk  nantinya  diolah  dalam  mikrokontroler.  Dalam  Arduino mega2560, telah tersedia port yang diperuntukan kamera pixy, sehingga  kamera  pixy  dan  Arduino  mega  2560  dapat terintegrasi dengan mudah.
Masukan  yang  kedua  berupa rotary  encoder ,  masukan yang  kedua  ini  digunakan  untuk  memonitor/membaca  nilai sudut  pergerakan  dari  matahari  yang  nantinya  akan  di sesuaikan dengan sudut perputaran motor dc sebagai aktuator (penggerak) panel untuk mengikuti titik arah cahaya matahari. Rotary  encoder ini  dihubungkan  dengan  mikrokontroler dengan  menggunakan  kabel  jumper  dan  di  hubungkan  pada pin pwm yang ada pada Arduino mega2560. Setelah Arduino dan rotary  encoder membaca  nilai  yang  dinilai  sama  dengan nilai  yang  dibaca  oleh  sensor  kamera  maka  Arduino  akan mengirimkan  sinyal  ke  motor  dc  untuk  berhenti  berputar. Dengan  demikian  panel  akan  terlihat  mengikuti  arah perpindahan matahari.

## A. Sistem kontrol sun tracker.
Dapat  kita  lihat  (gambar  9)  pada  sisi  kiri  merupakan set point yang  dalam  hal  ini  adalah  posisi  matahari  yang  telah dibaca  oleh  sensor  kamera,  yang  kemudian  diolah  dalam kontroler  yang  selanjutnya  mengirimkan  perintah  ke  driver motor  untuk  berputar  searah  jarum  jam  ataupun  berlawanan jarum  jam  yang  nantinya  dari  perputaran  motor  ini  dapat mempengaruhi  sudut  posisi  panel.  Dan  rotary  encoder merupakan  feedback  yang  akan  mencocokan  posisi  panel dengan  posisi  matahari.  Sehingga  yang  menjadi output yang ingin  dikejar  merupakan  pergerakan  sudut  panel  yang  akan mengikuti perpindahan sudut dari matahari.

## B. Sistem kendali tenaga hibrida.
Dalam    sistem    kontrol    ini  (gambar  8)    tegangan    dan arus  menjadi setpoint dimana tegangan yang kita atur adalah 12V  dari masing-masing  pembangkit  yakni  pembangkit  bayu dan solar. Dari tegangan dan arus ini dikirimkan ke kontroller untuk diolah, dalam kontroler ini terjadi proses perbandingan antara  nilai setpoint dengan  nilai  yang  terbaca  pada  sensor tegangan  dan  arus  yang  kemudian  dari  kontroler  akan membaca  nilai  yang  kurang  dari setpoint maka  pada  tahap selanjutnya  relay  akan  memutuskan  arus  yang  mengalir  dan lebih memilih pembangkit yang memiliki nilai tegangan yang mencapai  nilai  12V.  maka  terjadilah  proses  penggabungan antara dua buah pembangkit yang akan lebih mengefisiensikan proses pengisian daya ke baterai.
Gambar 8. Diagram sistem tenaga hibrida
Gambar 11. Desaign  penempatan komponen
Gambar 9. Diagram kontrol sun tracker
Gambar 12. Desain  pembangkit tenaga hibrida
Gambar 10. Diagram kontrol sistem hibrida

## C. Desain dan penempatan komponen pada pembangkit listrik hibrida
Desain  pembangkit  ini  (gambar  10,11  dan 12)  dibuat  agar dapat  hemat  ruang  dan  disesuaikan  dengan  penempatan perangkat  ini  yakni  di  luar  ruangan,  sehingga  rancangan  alat ini  haruslah  tahan  terhadap  cuaca,  hujan  dan  panas.  Dengan demikian 2 panel surya yang di rangkai seri di tempatkan tepat di atas pembangkit agar panel dapat bekerja dengan baik. Dan turbin  angin  di  tempatkan  secara  terpisah  agar  berfungsi sebagai  mana  mestinya.  Untuk  kamera  pixy  di  letakkan  tepat berada  di  samping  panel  dengan  ketinggian  80cm  dari  dasar pembangkit  hal  ini  bertujuan  untuk  mempermudah  kamera mengambil  citra  matahari.  Untuk  peletakan  accumulator berada  di  dalam  pembangkit,  untuk  melindungi  accumulato dari hujan dan panas. Inverter 1000w, solar charge controller diletakan  berdekatan  dengan  accumulator  yaitu  di  dalam pembangkit  dan  berada  tepat  di  depan  accumulator,  dan  di lindungi  dengan  acrylic  guna  menghindari  masuknya  air ketika hujan.
Untuk  bagian  panel  kontrol  di  letakan  di  atas  accumulator yang  berdekatan  dengan  posisi  kamera,  hal  ini  dibuat  agar mempermudah  proses  pengambilan  data  maupun  bila  mana diperlukan perawatan, atau pembangkit butuh di coding ulang. Dan  juga  peletakan  panel  kontrol  ini  dirancang  dekat  kamera untukk mempermudah koneksi dari kamera ke kontroler.

## D. Perancangan perangkat lunak
Untuk mempermudah perancangan perangkat lunak pengontrolan sistem kendali tenaga hibrida ini terlebih dahulu dibuat  diagram  alur  ( flowchart )  seperti  yang  digambarkan pada gambar 13, untuk menjabarkan alur kerja sistem kendali hibrida  berbasis  citra  digital  ini.  Berikut  ini  adalah  diagram alur untuk lacak matahari. posisi awal dari pelacakan matahari berada  pada  posisi  90º.  Pada  posisi  ini  sensor  kamera  akan melacak posisi keberadaan matahari, dan bila matahari berada pada  posisi  melebihi  dari  posisi  titik  tengah  yaitu  posisi standby maka  motor  akan  bergerak  lebih  dari  90º.  Dan  jika posisi matahari tepat berada di posisi tengah maka motor akan diam  pada  posisi  tengah  yakni  90º.  Sedangkan  untuk  posisi matahari  kurang  dari  90º  dititik  tengah  maka  motor  akan berputar  berputar  kurang  dari  90º.  Hal  ini  dilakukan  agar posisi  sudut  perputaran  motor  sama  dengan  posisi  dari matahari  agar  panel  surya  yang  berada  pada  motor  akan terlihat sedang mengikuti pergerakan posisi matahari.
Bila  sensor  tidak  membaca  adanya  matahari  maka  motor akan kembali pada posisi standby . Begitu seterusnya proses ini dilakukan  secara  berulang-ulang.  Proses  selanjutnya  yakni feedback dari  pergerakan  motor.  alur  untuk feedback pergerakan  sudut  motor  dijelaskan  bahwa  posisi  awal  berada pada  90º.  Pada  rotary  encoder  ini  adalah  output  analog.  Jika motor  berada  pada posisi  kurang dari 90º  maka  encoder  akan membaca nilai analog kurang dari 90º. Dan bila posisi motor = 90º maka encoder akan membaca nilai analog sama dengan 90º, tapi nilai analog berada lebih kecil dari tengah motor akan berputar  ++  begitu  pula  dengan  posisi  motor  lebih  besar  dari tengah maka motor akan berputar --. Proses ini
Gambar 13. Flowchart sistem kendali tenaga hibrida berbasis citra digital
Gambar 15. Hasil desain pembangkit tenaga hibrida
matahari  citra  matahari  diubah  menjadi  warna  putih,  dan dengan  demikian  kamera  mengenali  warna  putih    sebagai matahari.
Blok yang ketiga merupakan  hasil pengolahan citra matahari yang  selanjutnya  hasil  ii  dikirimkan  ke  mikrokontroler  untuk diproses lebih lanjut.
Gambar 14. Hasil desain plotting citra warna pada kamera
III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
dilakukan agar memastikan posisi sudut antara posisi matahari dari kamera dan perputaran motor dapat sama.
Pada  sistem  kendali  pembangkit  listrik  hibrida  berbasis citra  ini  yang  pertama  dilakukan  yakni  melacak  posisi  sudut matahari.  Jika  sensor  telah  menemukan  posisi  matahari  maka motor  akan  berputar  mengikuti  posisi  sudut  tersebut.  Dan sebagai feedback maka  diperlukannya rotary  encoder agar sudut  perputaran  motor  dapat  sama  dengan  posisi  sudut matahari yang diterima dari sensor kamera. Dengan demikian pembangkit  ini  terlihat  mengikuti  pergerakan  dari  matahari. Sensor  kamera  dapat  membaca  cahaya  matahari  dengan membuat  cahaya  matahari  tersebut  menjadi  warna  putih  dan selain dari itu menjadi warna hitam.

## E. Pengolahan citra digital
Alur  proses  pengolahan  citra  digital  pada  sistem  ini.  Dimana blok pertama ialah adalah pengenalan dari citra matahari yang ditangkap  oleh  sensor  kamera,  dalah  hal  ini  sensor  akan mengenali cahaya matahari yang masuk pada kamera sebagai citra atau gambaran dari matahari. Dan pada blok yang kedua merupakan  blok  proses  dimana  kontroler  yang  ada  pada kamera melakukan pengolahan citra dari matahari, yang mana

## A.  Hasil desain
Perancangan desain pembangkit ini dibuat agar dapat bekerja  dengan  tepat.  Pembangkit  didesain  sedemikian  rupa sehingga  harus  tahan  terhadap  cuaca,  panas  maupun  hujan dikarenakan  pembangkit  ini  akan  diletakan  di  luar  ruangan. Dan  peletakan  pembangkit  ini  harus  ditempat  yang  terbuka, mengingat  pembangkit  ini  menggunakan  panel  surya  dan turbin  angin,  hal  ini  dikarenakan  untuk  mendapatkan  sinar matahari  yang  baik  dan  kuat  angin  yang  baik  pula  sehingga pembangkit dapat bekerja secara optimal. Desain plotting citra warna pada kemera dapat dilihat pada gambar 14. Untuk hasil desain  pembangkit  tenaga  hibrida  dapat  dilihat  pada  gambar 15.

## B. Hasil pembacaan kamera
Tampilan  data  matahari  ini  diambil  dilihat  dari  respon sensor  kamera,  dan  dari  alur  sistem  yang  telah  dibuat.  Untuk intensitas  cahaya  yang  akan  masuk  ke  panel  surya  yang  baik adalah  pukul  9.00  sampai  pukul  15.00,  maka  untuk pengambilan data dari sensor kamera ini dilakukan sebanyak
TABEL I

## HASIL PEMBACAAN SENSOR KAMERA SERTA PERGERAKAN DARI
MOTOR Posisi Hasil baca sensor Sudut No sudut pergerakan kamera matahari motor 1 45º < 90º CCW 2 90º 90 Diam 3 135º >90º CW
Gambar 16. Hasil pergerekan sudut motor terhadap matahari
TABEL II PENGUKURAN KECEPATAN ANGIN Jam Kecepatan Kondisi Cuaca Angin Pukul 15.00 1,37 Cerah Km/h Pukul 15.30 1,4 Km/h Cerah Pukul 16.00 6,23 Cerah Km/h Pukul 16.30 5,47 Cerah Km/h Pukul 17.00 4,11 Berawan Km/h Pukul 17.30 5,43 Berawan Km/h Pukul 18.00 1,21 Hujan ringan Km/h
3  kali  yaitu  pada  pukul  9.00,  pukul  12.00  dan  pukul  15.00. ketiga  data  inilah  yang  nantinya  akan  diolaholeh  kontroler sehingga  panel  akan  bergerak  mengikuti  tiap-tiap  arah  dari matahari.
1) Hasil  pergerakan  sudut  motor  terhadap  perpindahan matahari
Dari  analisa  yang  dilakukan  di  lapangan  untuk  proses pengambilan  data,  kita  mendapatkan  beberapa  gambaran terhadap  pergerakan  panel  surya  (gambar  16)  terhadap perubahan  sudut  dari  matahari.  Serta  gambaran  dari plotting citra warna dari matahari dari hasil pembacaan sensor kamera yang ditampilkan pada pixyMon. Hasil dari pengambilan data ini  diambil  pada  pukul  11.00-  13.00  WITA  sampai  dengan pukul 13.00-15.00,
dikarenakan penyerapan intensitas cahaya matahari yang baik dan  optimal  untuk  panel  surya  yakni  di  antara  pukul  9.00- 10.00WITA  sampai  dengan  pada  pukul  14.00-15.00  WITA Proses plotting warna yang di hasilkan adalah sebagai berikut ini.
Dari  tabel  I  hasil  dapat  dilihat  ada  3  kondisi  yang  didapat dilapangan dengan hasil pengolahan citra digital. Dimana jika posisi  matahari  pada  sudut  45º  maka  kamera  akan  membaca posisi matahari berada pada <90º dengan demikian panel akan bergerak  ke  kiri  atau  berlawanan  arah  dengan  jarum  jam sehingga  panel  akan  bergerak  ke  posisi  dimana  matahari berada. Dan jika posisi matahari pada sudut 90º maka kamera membaca  matahari  berada  segaris  lurus  dengan  kamera.  Dan bila  matahari  berada  pada  posisi  135º  maka  kamera  akan membaca  posisi  matahari  berada  di  posisi  >90º.  Dan  jika kondisi  dilapangan  pada  saat  pengujian  berlangsung mengalami  kondisi  alam  berupa  mendung  atau  berawan  dan tidak  memungkinkan  pembacaaan  kamera  terhadap  matahari maka  kamera  tidak  akan  memproses  citra,  sehingga  posisi panel  akan  diam  berada  pada  saat  terakhir  kamera  membaca adanya citra dari matahari.

## 2) Hasil pengukuran kecepatan angin
Pembangkit listrik hibrida ini menggunakan 2 buah elemen pembangkit listrik yang berbeda, untuk kali ini menggunakan panel  surya  dan  turbin  angin.  Maka  pengukuran  angin  dirasa amatlah penting. Pengukuran kecepatan angin ini dilakukan 2 hari pada pukul 15.00 dan mengambil sampel kecepatan angin setiap setengah jam, dengan sebanyak 7 data contoh. Tabel II adalah  hasil  pengukuran  kecepatan  angin  yang  dilakukan  di lapangan  basket  UNSRAT,  manado.  Dengan  menggunakan alat ukur annemometer untuk Km/h.

## 3) Gerbang logika pembangkit listrik
Pada  hasil  pengujian  ini  di  ambil  data  yang  telah disimulasikan  terlebih  dahulu  (tabel  III).  Simulasi  ini dilakukan  berdasarkan  keadaan  sesungguhnya  atau  sesuai dengan  tegangan  yang  dibangkitkan  dari  masing-masing pembangkit.  Pembangkit  bayu  dapat  membangkitkan  tenaga listrik sebesar

## TABEL III LOGIKA PADA SISTEM PEMBANGKIT HIBRIDA
Panel Turbin Keluaran surya angin High High Panel surya dan turbin angin High Low Panel surya Low High Turbin angin Low Low Tidak mengisi
3V dan pembangkit panel surya dapat membangkitkan sampai dengan  12V,  dengan setpoint pada  sensor  yaitu  2V  pada pembangkit  bayu  dan  12V  pada  panel  surya. Setpoint inilah yang  nantinya  akan  menjadi  pembanding  antara  nilai  yang terbaca  pada  sensor.  Dengan  pengamabilan  data  pada beberapa kondisi yang disimulasikan agar menyerupai dengan keadaan yang terjadi dilapangan

## IV. K ESIMPULAN DAN S ARAN

## A.  Kesimpulan
Berdasarkan  penelitian  dan  pengamatan  serta  pembahasan dalam  konsep  pembangkit  listrik  hibrida  berbasis  citra,  maka dapat ditarik kesimpulan terkait beberapa hasil dari penelitian yaitu  Faktor    cuaca   hujan   dengan    intensitas    tinggi   sangat mempengaruhi pembangkit listrik hibrida. Dikarenakan ketika hujan intensitas tinggi panel surya tidak dapat bekerja optimal akibat dari turunnya intensitas cahaya matahari, dan juga arah angin yang berubah-ubah dengan sangat cepat sehingga turbin angin  tidak  dapat  berputar  dan  menghasilkan  tegangan  listrik yang baik.
Letakan kamera pada posisi lebih tinggi dari panel surya. Posisi  sumbu  vertikal  dari  turbin  angin  harus  tegak  lurus  dan memiliki  lebar  penampang  yang  luas  agar  angin  yang  masuk dapat memutar turbin. Posisi turbin angin juga mempengaruhi perputaran  turbin  sehingga  baiknya  turbin  di  letakan  pada tempat yang tinggi.
Motor dc yang digunakan untuk memutar panel motor dc yang high  torque hal  ini  diperlukan  agar  motor  yang  digunakan mampu mengangkat beban dari panel.
Kecepatan  angin  dilapangan  unsrat  tidak  cukup  untuk memutar turbin berdasarkan proses pengujian dan pengambilan  data  dilapangan,  dibutuhkan  paling  kurang 15Km/h-17Km/h untuk mendapatkan tegangan 3-5V, sedangkan  angin  yang  ada  dilapangan  basket  kurang  dari 10Km/h
Gambar 17. Hasil pengambilan citra matahari pada kamera

## B. Saran
Pada penelitian ini ada beberapa saran yang dapat penulis sampaikan  sebagai  pengembangan  dikemudian  hari  yaitu sebagai berikut
Gunakan  sensor  kamera  yang  lebih  tahan  terhadap  cuaca panas maupun hujan dengan resolusi kamera yang tinggi. Gunakan motor dc yang memiliki torsi lebih tinggi sehingga cocok untuk beban yang berat.
Gunakan  turbin  angin  dengan  sumbu  vertikal  yang  presisi, dan penampang lebar.
Perhatikan  peletakan  pembangkit  sebaiknya  ditempat  yang terbuka dan jauh dari pohon.
Gunakan  batray  dan  inverter  yang  besar  untuk  penggunaan yang lebih lama, dan untuk penggunaan daya besar.
Perhatikan  penempatan  kamera  pada  pembangkit,  sehingga dapat mengoptimalkan proses pembacaan pada kamera. Lakukan  pengujian  secara  simulasi  terlebih  dahulu  dan melakukan  analisa  berdasarkan  data  yang  didapat  dari pengujian  guna  mengurangi  kemungkinan  kerusakan komponen  pada  saat  proses  pengujian  alat  dengan  sistem trial and error .

## V. K UTIPAN
[1] Motor DC, https://teknikelektronika.com/pengertian-motor-dc-prinsip-kerja-dc- motor/, 10 Agustus 2018.
[2] Arianto Rangga, Pemanfaatan Teknologi Pembangkit Listrik Hybrid Pada Peternakan  Ayam  Desa  Sukonolo  Kabupaten  Malang,  Teknik  Energi Listrik  S1,  Fakultas  Teknologi  Industri,  Institut  Teknologi  Nasional Malang, 10 Juli 2018
[3] Iswanto,  Peranan  Teknologi  Solar  Cell  Dalam  Peningkatan  Daya  Saing Usaha  Kecil  Dan  Menengah,  Program  Studi  Teknik  Elektro,  Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, 10 Juli 2018
[4] Stalony, V. E, Deteksi Panas Transformator Daya Menggunakan Kamera Thermal Berbasis Arduino, Teknik Elektro, http://www.instructables.com/id/Thermal-Camera/, 20 Agustus 2018.
[5] Murti,  M.  A,  Aplikasi  Image  Processing  Dalam  Penggunaan  Kamera Sebagai  Sensor  Api,  Jurusan  Teknik  Elektro,  Sekolah  Tinggi  Teknologi Telkom, 10 Agustus 2018
[6] Arduino, cc. Arduino Mega 2560 Rev3, https://store.arduino .cc/arduino- mega-2560-rev3, 28 Mei 2018
[7] Anonimous, 2006. Panduan Penulisan Karya Tulis Ilmiah Sarjana (KTIS). Departemen  Pendidikan  Nasional  Fakultas  Teknik  Universitas  Sam Ratulangi. Manado
[8] Lahimade,  V.  S.  2018.  Rancang  Bangun  Robot  Penendang  Bola Menggunakan  Pengendali  PID.  Skripsi  Prpgram  S1  Teknik  Elektro Universitas Sam Ratulangi. Manado
[9] Rowe, A. and Le Grand, R. and Robinson, S., CMUCam5 Pixy. http://cmucam.org/projects/cmucam5, 20 Juni 2018
Penulis  bernama  lengkap  Riecky Sebastian  Semuel  Poekoel  anak tunggal
dari  Dr.Eng  Vecky  C.
Poekoel, ST., MT (ayah) dan Tjerie Pangemanan,  ST.(ibu).
Lahir  di
Manado pada tanggal 22 September 1996. Yang pada saat ini beralamat di Manado jln. Air terang. Sekolah
TK  di  St.  Malaikat  pelindung, manado (2001-2002)  kemudian melanjutkan  ke  SDK  Paulus  III, Bandung  (2002-2006)  dan  SD  Kat St. Theresia 01 Manado (2006-2008) selanjutmya SMP Kat Pax Christi (2008-2011) dan meyelesaikan sekolah tingkat atas di SMA Rex Mundi Manado (2011-2014). Tahun 2014, penulis  melanjutkan  studi  di  Fakultas Teknik,  Jurusan Teknik  Elektro,  Universitas  Sam  Ratulangi  Manado.  Dua tahun  kemudian,  yaitu  tahun  2016,  penulis  memilih konsentrasi  minat  Teknik  Kendali.  Penulis  melaksanakan kerja  praktek  di  PT.  MSM  (Meares  Soputan  Mining) Likupang  selama  2  bulan  yaitu  pada  tahun 2017.  dan melaksanakan  Kuliah  Kerja  Terpadu  angkatan  116  di kelurahan girian weru dua Bitung. Selama studi di Fakultas Teknik Universitas Sam Ratulangi Jurusan Teknik Elektro, penulis merupakan anggota organisasi Himpunan Mahasiswa Elektro  (HME)  Unsrat, Control  Engineering  Comunity (CEC),  KMK  (Keluarga  Mahasiswa  Katolik)  Unsrat dan ikut  aktif  melaksanakan  kontes  robot  antar  SMA/SMK  se Sulawesi  Utara  SURO-CUP 2016,  SURO-CUP 2017,  dan SURO-CUP  2018.  Penulis  telah  selesai  melaksanakan pendidikan  di tingkat tinggi di Universitas Sam Ratulangi, Manado, fakultas teknik jurusan teknik elektro pada tanggal 30 november 2018.