## PEMBUATAN ALAT UKUR SUDUT DATANG DAN INTENSITAS CAHAYA MATAHARI REAL TIME MENGGUNAKAN SENSOR ACCELEROMETER DAN LDR
Ocha Samantha Feriyana 1) dan Zulhendri Kamus 2)
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Padang, Jl. Prof. Dr. Hamka Air Tawar, Padang 25131
1) ochasamantha7@gmail.com
2) zulhendrikamus75@gmail.com

## ABSTRACT
This research aims to determine the accuracy and accuracy of the  measuring instrument of the angle of arrival and the intensity of sunlight in real time using an accelerometer sensor and LDR. . To achieve this goal, R & D research was conducted which consisted of: reviewing existing tools, conducting literature studies, planning tool development,  internal  testing  of  tool  design,  revision  of  tool  design,  limited  testing  of  measuring  instruments, revision  of  measuring  instruments  and  field  trials  main.  Data  were  analyzed  using  calculations  to  find  out  the accuracy of measurements. The results of data analysis explain two important things from making a measuring instrument  system.  First,  the  angle  of  view  measuring  instrument  and  the  intensity  of  sunlight  consist  of  an accelerometer sensor and LDR. Measurement data is displayed on the LCD. Second, the accuracy and accuracy of  the  measuring  instrument.  In  the  measurement  results,  the  azimuth  values  obtained  from  the  measuring instrument are compared with the data obtained from BMKG. From the results of these comparisons, the average percentage  of  accuracy  and  error  in  measuring  instruments  is  95.5%  and  4.52%.  In  the  sun  light  intensity,  the results  of  data  analysis  showed  that  the  accuracy  and  error  measurement  of  light  intensity  were  92.83%  and 7.17% respectively.

## Keywords : Accelerometer, LDR

## PENDAHULUAN
Saat ini perkembangan teknologi tidak lepas dari peranan fisika sebagai ilmu dasar. Fisika berawal dari  pola  pikir  dan  rasa  ingin  tahu  manusia  untuk mengungkap  rahasia  alam.  Rasa  ingin  tahu  itu  akan memunculkan ide, gagasan dan konsep tentang alam. Metode  ilmiah  digunakan  untuk  menghasilkan jawaban tentang rahasia alam.
Kemajuan ilmu fisika saat ini mempengaruhi kemajuan pada bidang lainnya seperti bidang  elektronika  yang  merupakan  aplikasi  dan terapan  dari  fisika.  Beberapa  peralatan  elektronika saat  ini  memberikan  kemudahan  dan  manfaat  dalam melakukan aktivitas sehari-hari. Selain itu elektronika juga memberikan manfaat dalam penelitian  ilmiah.  Peralatan-peralatan  dalam  kimia, fisika  dan  biologi  banyak  sekali  yang  menggunakan elektronika  yang  amat  canggih.  Demikian  juga  alat- alat uji dan ukur yang digunakan di bengkel-bengkel dan laboratorium ilmu dan teknologi. Dari pernyataan  tersebut  terlihat  bahwa  seluruh  elemen ilmu  pengetahuan  dan  teknologi  memanfaatkan elektronika sebagai alat bantu dalam menunjang ilmu pengetahuan dan teknologi
Cuaca  adalah  gabungan  dari  gejala-gejala alam  yang  dapat  menentukan  kondisi  udara  pada suatu  daerah  dalam  jangka  waktu  tertentu.  Cuaca berpengaruh  pada  kehidupan  manusia  seperti  pada bidang pertanian, transportasi dan industri. Selain itu,
cuaca  juga  sering  menyebabkan  bencana  seperti kemarau panjang, badai dan banjir. Melalui prakiraan cuaca,  manusia  dapat  melakukan  perencanaan kegiatan.  Jadi  pengamatan  terhadap  cuaca  sangat penting untuk dilakukan.
Matahari  merupakan  pengatur  cuaca  yang sangat penting dan berperan sebagai sumber energi di bumi.  Energi  matahari  dipancarkan  ke  segala  arah dalam bentuk gelombang elekromagnetik. Penyinaran  matahari  sampai  ke  permukaan  bumi dipengaruhi  oleh  beberapa  hal  seperti  kondisi  awan dan  sudut  yang  dibentuk  oleh  sinar  datang  matahari terhadap  perubahan  permukaan  bumi.  Sudut  yang dibentuk  antara  sinar  datang  matahari  terhadap permukaan  bumi  disebabkan  oleh  adanya  rotasi bumi.  Sudut  yang  terbentuk  inilah  yang  akan  diukur oleh  pengamat  dalam  menentukan  cuaca  di  suatu tempat.  Selain  sudut  matahari,  intensitas  cahaya  dan durasi  penyinaran  matahari  juga  harus  sebagai parameter dalam menentukan keadaan cuaca. Karena itu,  ada  beberapa  parameter  sinar  matahari  yang penting diukur untuk menentukan keadaan cuaca
Theodolit adalah instrument/alat yang digunakan  untuk  mengukur  sudut  yaitu  sudut mendatar  atau  sudut  horizontal  dan  sudut  ketinggian atau  sudut  vertical [1] .  Sudut-sudut  tersebut  berperan untuk  menentukan  jarak  horizontal  dan  vertikal. Fungsi  dari  theodolit  untuk  mengukur  sudut ketinggian matahari. Hasil pengukuran sudut
ketinggian  dapat  digunakan  dalam  penentuan azimuth  matahari.  Penggunaan  dari  theodolit  analog ini membutuhkan kemampuan khusus agar data yang didapatkan  valid  dan  sesuai  syarat-syarat  tertentu. Selain itu, theodolit analog juga memiliki kelemahan yaitu  pengamatan  yang  dilakukan  menggunakan indra  penglihatan  atau  mata  sehingga  menimbulkan perbedaan data yang di dapat oleh setiap pengamat.
Untuk  mengatasi  penggunaan  dari  theodolit analog ini maka dibutuhkan suatu alat yang memiliki parameter ukur sama namun lebih mudah penggunaannya  dan  bisa  digunakan  oleh  siapa  saja tanpa  memiliki keterampilan  khusus. Salah satu cara yang  digunakan  adalah  dengan  membuat  theodolit digital. Theodolit digital bisa melakukan pengukuran dengan  mudah  dan  data  yang  didapat  akan ditampilkan pada display.
Saat  ini  theodolit  digital  sudah  tersedia  di pasaran dengan harga yang relative mahal. Harga dari satu theodolit digital berkisar 30 juta – 45 juta rupiah. Harga  tersebut  kurang  ekonomis  untuk  pengukuran sudut  ketinggian  dan  sudut  azimuth  matahari. Sehingga perlu dilakukan penelitian untuk menghasilkan  alat  yang  memiliki  ketelitian  yang hampir  sama  namun  dengan  harga  yang  lebih ekonomis.
Disisi  lain,  alat  yang  digunakan  untuk mengukur  intensitas  cahaya  matahari  adalah  light meter.  Ridho  (2013)  telah  melakukan  penelitian untuk menghasilkan instrumen yang dapat mengukur intensitas  cahaya  matahari  dengan  menggunakan sensor  cahaya  LDR.  Namun,  penelitian  ini  masih memiliki  kelemahan  karena  menggunakan  8  sensor yang  disusun  dengan  rentangan  jarak  20°  sehingga pada beberapa posisi matahari terdapat penyimpangan terhadap hasil pengukuran [2] . Berdasarkan  latar  belakang  yang  telah dipaparkan,  penulis  tertarik  untuk  membuat  sebuah alat  ukur  yang  mampu  mencakup  dua  unsur  yang dibutuhkan dalam menentukan cuaca. Selain itu, alat yang  dibuat  dapat  menyempurnakan  alat  yang  telah ada  sebelumnya  dan  harga  yang  relatif  lebih  murah. Karena itu judul dari penelitian ini yaitu “Pembuatan Alat  Ukur  Sudut  Datang  dan  Intensitas  Cahaya Matahari  Menggunakan  Sensor  Accelerometer  dan LDR”.

## METODE PENELITIAN
Jenis penelitian yang sesuai dengan permasalahan  dan  tujuan  yang  telah  dikemukaan adalah  penelitian  dan  pengembangan  (Research  and Development  /  R&D).  Metode  penelitian  dan pengembangan  merupakan  jenis  metode  yang bertujuan  untuk  menghasilkan  produk  tertentu  dan menguji peroduk tersebut. Pada penelitian ini produk yang  dihasilkan  dan  dilakukan  pengujian  adalah  alat ukur sudut datang dan intensitas cahaya matahari real time menggunakan sensor LDR dan accelerometer.
Tahap-tahap  pengembangan  alat  ukur  sudut datang  dan  intensitas  cahaya  matahari  real  time menggunakan sensor LDR dan accelerometer yaitu : 1) mengkaji alat yang sudah ada; 2) melakukan studi literatur;  3)  perencanaan  pengembangan  alat;  4) pengujian internal desain alat; 5) revisi desain alat; 6) uji coba terbatas alat ukur; 7)revisi alat ukur 1; 8)uji coba  lapangan  utama;  9)  revisi  alat  ukur  2;  10)  uji coba  lapangan  operasional.  Namun  pada  penelitian ini hanya dibatasi sampai revisi alat ukur 2.
Instrumen yang digunakan dalam pengumpulan  data  terdiri  dari  tiga  bagian  yaitu instrument  validitas,  instrument  efektifitas  dan instrumen praktikalitas. Instrumen validitas digunakan  untuk  mengetahui  kevalidan  alat  ukur ukur.  Instrumen  efektifitas  digunakan  untuk  melihat ketelitian  dan  ketepatan  alat  ukur  terhadap  alat  ukur standart dan instrumen praktikalitas digunakan untuk mengetahui  kepraktisan  dari  produk  yang  dihasilkan dalam melakukan pengukuran.
Pengujian  internal  desain  merupakan  tahap dalam  pegujian  alat  ukur  yang  telah  dibuat  yaitu:  1) pengaruh  intensitas  cahaya  matahari  terhadap tegangan keluaran; 2) mengkalibrasi sensor accelerometer.
Pengujian lapangan terbatas alat ukur sudut datang  dan  intensitas  cahaya  matahari  real  time menggunakan  sensor  LDR  dan accelerometer merupakan  uji  terbatas  alat  ukur.  Analisis  efektifitas ini bertujuan untuk melihat ketepatan antara alat ukur yang dibuat dengan alat ukur standart. Ketepatan alat ukur  dapat  ditentukan  dari  persentase  kesalahan antara nilai yang terbaca pada alat standart dan yang terbaca  pada  alat  ukur.  Persentase  kesalahan  dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan :
Persentase kesalahan
% 100  − = Yn Xn Yn
Yn = Nilai  yang terbaca alat  standart dan Xn = Nilai yang terbaca pada alat ukur.
Pengujian  lapangan  utama alat  ukur  sudut datang  dan  intensitas  cahaya  matahari  real  time menggunakan  sensor  LDR  dan accelerometer bertujuan untuk melihat kemudahan dalam penggunaan  alat  ukur. Baik  dari  segi  pengoperasian alat ukur  maupun pengambilan data alat ukur.

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian
Berdasarkan  langkah  –  langkah  yang terdapat  dalam  metode  penelitian  yang  terdiri  dari mengkaji  alat  yang  sudah  ada,  melakukan  studi literatur,  perancanaan  pengembangan  alat,  pengujian internal,  revisi  desain  alat,  pembuatan  alat  ukur,  uji coba  terbatas  alat  ukur,  revisi  alat  ukur  1,  dan pengujian  lapangan  utama  maka  dapat  dikemukakan tiga  hasil  penelitian  yaitu  hasil  pengujian  internal, hasil pengujian lapangan terbatas dan hasil pengujian lapangan utama.
1. Pengujian Internal Pengujian internal
dalam tahap pengembangan  ini  melibatkan  pengujian  pada karakteristik  sensor  yang  digunakan  pada  alat  ukur. Alat  ukur  sudut  datang  dan  intensitas  cahaya matahari  memiliki  dua  buah  sensor  yaitu  LDR sebagai  sensor  cahaya  dan accelerometer sebagai sensor sudut. Pengujian karakteristik sensor bertujuan agar lebih mempermudah dalam merancang alat ukur yang akan dibuat.
Sensor Light  Dependent  Resistor (LDR) adalah  sensor  yang  merubah  stimulus  berupa  cahaya menjadi  hambatan  listrik.  LDR  juga  dikenal  dengan nama  fotoresistror.  Karakteristik  LDR  yang  akan bernilai  resistansi  kecil  ketika  dikenai  cahaya  dan bernilai resistansi besar saat kondisi gelap. Perubahan besar  resistansi  LDR  saat  dikenai  cahaya  maka  akan terjadi juga perubahan tegangan yang dihasilkan.
Tegangan  keluaran  rangkaian  sensor  LDR naik  sesuai  dengan  meningkatnya  intensitas  cahaya matahari.  Nilai  tegangan  keluaran  naik  secara signifikan  sesuai  dengan  meningkatnya  intensitas cahaya  matahari.  Untuk  cahaya  matahari  pada intensita  tinggi  perubahan  nilai  tegangan  keluaran semakin  naik,  sehingga  peneliti  menetapkan  batas maksimum  untuk  pengukuran  intensitas  cahaya sebesar  50.000  lux.  Hal  ini  dikarenakan  alat  standar yang  digunakan  yaitu  light  meter  merek  Lutron  tipe LX-103 juga memiliki batas ukur maksimum 50.000 lux.
Accelerometer adalah sensor yang digunakan  untuk  mengukur  percepatan  suatu  objek, yaitu  mengukur  percepatan  statis  dan  dinamisnya. Pengukuran  dinamis  adalah  pengukuran  percepatan pada  objek  bergerak,  sedangkan  pengukuran  statis adalah  pengukuran  terhadap  gravitasi  bumi,  lebih tepatnya untuk mengukur sudut kemiringan. Accelerometer MPU-6050  yang  digunakan  pada  alat ukur  merupakan  modul  berinti  MPU-6050  yang merupakan  6  axis Motion  Processing  Unit dengan penambahan  regulator  tegangan  dan  beberapa komponen  pelengkap  lainnya  yang  membuat  modul ini  siap  pakai  dengan  tegangan supply sebesar  3-5 VDC.
Acceleromter MPU-6050  berisi  sebuah Microelectromechanical Systems
(MEMS). Accelerometer dan  sebuah  MEMS Gyro yang  saling terintegrasi dapat menangkap nilai sudut X, Y, dan Z bersamaan  dalam  satu  waktu.  Kemampuan  dari accelerometer ini  yang  digunakan  sebagai  sensor untuk  mengukur  sudut  datang  sinar  matahari  dalam nilai sudut azimuth matahari.
2. Revisi Desain
Revisi  desain  dilakukan  berdasarkan  hasil uji  internal  alat  ukur.  Posisi  sensor  LDR  dan accelerometer sangat  mempengaruhi kerja alat ukur dalam  mengambil  data.  Sensor accelerometer diletakkan diantara empat buah LDR yang digunakan
pada alat ukur. Accelerometer berada didalam tabung yang  digunakan  sebagai  skat  antara  keempat  sensor LDR,  ukuran  tinggi  tabung  yang  digunakan  adalah 17,5  cm  dengan  lebar  7  cm.  Semua  sensor  yang digunakan  diletakkan  diatas  akrilik  berukuran  17x15 cm.

## 3. Pembuatan Alat Ukur
Alat ukur sudut datang dan intensitas cahaya matahari  terdiri  dari  rangkaian  dan  lengan  sensor sebagai penggerak  sensor  mengikuti posisi  matahari. Hasil  pengukuran  yang  didapat  dari  sensor  akan ditampilkan pada LCD. Adapun bentuk dari alat ukur terlihat pada gambar 1.
Gambar 1. Foto Alat Ukur Sudut Datang dan Intensitas Cahaya Matahari Bagian-bagian  pembangun  alat  ukur  sudut ketinggian  matahari  dan  intensitas  cahaya  matahari dengan fungsinya dapat dijelaskan  melalui  foto hasil pembuatan  alat  ukur  sudut  ketinggian  matahari  dan intensitas cahaya matahari dapat dilihat pada gambar 1. Dari gambar 1 dapat dilihat bahwa sensor terletak di antara lengan sensor. Sensor LDR  yang terpasang berfungsi  sebagai  sensor  yang  dapat  mendeteksi cahaya  matahari,  sedangkan  sensor accelerometer berfungsi  sebagai  pengukur  sudut  datang  sinar matahari.
Pada  alat  ukur  ini  sensor  LDR  yang digunakan  terdiri  dari  empat  buah  sensor,  dimana masing-masing  sensor  diberi  sekat.  Penggunaan empat  buah  sensor  LDR  bertujuan  agar  sensor mampu  mendeteksi  cahaya  matahari  kesegala  arah. Tujuan  dari  pemasangan  sekat  antara  sensor  LDR agar  dapat  membedakan  keluaran  dari  sensor  LDR apabila  sensor  tidak  menghadap  tepat  kearah matahari.  Karena  semakin  besar  cahaya  matahari yang  ditangkap  oleh  sensor  maka  resistansinya  akan semakin kecil. Karakteristik dari sensor dimanfaatkan  untuk  mendeteksi  posisi  matahari, dengan  menghubungkan  lengan  sensor  pada  sistem dua  sumbu.  Pada  masing-masing  sumbu  digerakkan oleh  motor  servo.  Motor  servo  yang  pertama berfungsi  sebagai  penggerak  ke  arah  utara  dan selatan, sedangkan motor servo yang kedua berfungsi sebagai penggerak kearah timur dan barat.
Masing-masing sensor dibagi menjadi empat bagian  yaitu  bagian  utara,  selatan,  timur  dan  barat. Prinsip  kerjanya  yaitu  apabila  sensor  bagian  utara lebih  kecil  nilai  keluarannya  dibandingkan  dengan sensor  bagian  selatan,  maka  program  dalam  arduino akan  memerintahkan    motor  servo  pertama  untuk bergerak  kearah  utara.  Sebaliknya,  apabila  sensor bagian  selatan  lebih  kecil  nilai  keluarannya dibandingkan  dengan  sensor  bagian  utara,  maka program  akan  memerintahkan  motor  servo  pertama bergerak  kearah  selatan.  Sedangkan  pada  sensor bagian  timur,  apabila  keluaran  sensor  bagian  timur lebih  kecil  dibandingkan  dengan  keluaran  sensor bagian  barat,  maka  program  akan  memerintahkan motor  servo  ke  dua  untuk  bergerak  kearah  timur. Sebaliknya,  apabila  keluaran  sensor  bagian  barat lebih  kecil  dibandingkan  dengan  keluaran  sensor bagian  timur  maka  program  akan  memerintahkan motor  servo  untuk  bergerak  kearah  barat.  Proses tersebut  akan  terus  berjalan  sampai  nilai  keluaran sensor benar-benar sama.
Ketika  nilai  keluaran  dari  keempat  sensor LDR  sama  besar  mengartikan  bahwa  posisi  sensor LDR  berada  tepat  tegak  lurus  terhadap  arah datangnya  cahaya  matahari.  Keadaan  tersebut otomatis  menyebabkan  sensor accelerometer berada juga  tepat  tegak  lurus  terhadap  arah  datangnya cahaya  matahari,  karena  sensor  LDR  dan  sensor accelerometer berada pada bidang yang sama. Sensor accelerometer memiliki  tiga  axis  serta  output  untuk masing-masing  axis  yaitu  axis  X,  Y  dan  Z.  Akan tetapi pada penelitian ini data yang diambil pada axis Z saja karena hanya data azimuth yang dibutuhkan.
Alat ukur sudut datang dan intensitas cahaya matahari  terdiri  dari  beberapa  rangkaian  elektronika. Rangkaian tersebut dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Rangkaian Sistem Alat Ukur Sudut Datang dan Intensitas Cahaya Matahari
Pada gambar 2 dapat dilihat terdiri dari catu daya  dan  arduino.  Catu  daya  berfungsi  untuk mensuplay  arus  dan  tegangan.  Rangkaian  catu  daya ini  menghasilkan  tegangan  keluaran  sebesar  12  volt untuk  mengaktifkan  motor  servo  yang  digunakan. Selanjutnya  catu  daya  5  volt  digunakan  untuk
mengaktifkan arduino, dari arduino tegangan tersebut dialirkan  ke  ke  masing-masing  sensor  LDR, accelerometer dan  LCD.  Arduino  uno  berfungsi untuk  melakukan  proses  deteksi  data  masukan, mengolah  data,  dan  mengatur  keluaran  yang ditampilkan pada LCD sesuai dengan fungsi alat ukur yang dikehendaki.
4. Pengujian Lapangan Awal/Terbatas
Pengujian lapngan terbatas dilakukan dengan cara menggunakan rancangan alat ukur untuk diterapkan dalam kondisi nyata. Pengujian dilakukan berulang  kali  pada  sensor  yang  digunakan  alat  ukur. Teknik  pengumpulan  data  yang  digunakan  adalah pengamatan dan dokumentasi. Pengamatan dilakukan untuk  mengamati  kinerja  dari  setiap  sensor  dan dokumentasi untuk mencatat hasil yang dapat diamati dengan  membandingkan  data  yang  terukur  pada  alat ukur yang dibuat  dengan alat standard. Adapun data yang  didapatkan  pada  tahap  ini  yaitu  nilai  tegangan keluaran  dari  rangkaian  sensor  LDR  dan  kalibrasi sensor accelerometer .
a. Pengukuran  Tegangan  Keluaran  Rangkaian
Sensor LDR
Pengaruh intensitas cahaya matahari terhadap  tegangan  keluaran  dapat  diselidiki  dengan cara  mengukur  tegangan  keluaran  dari  berbagai variasi  intensitas  cahaya  matahari.  Pengukuran dilakukukan sampai intensitas 50.000 lux dikarenakan  batas  ukur  alat  standart  yang  digunakan hanya  mampu  mengukur  sampai  50.000  lux. Tegangan  keluaran  akan  diukur  dengan  multimeter digital  dan  intensitas  cahaya  matahari  menggunakan lux  meter.  Data  yang  diperoleh  dapat  diplot  pada grafik  dengan  menempatkan  intensitas  cahaya matahari  pada  sumbu  x  dan  tegangan  keluaran  pada sumbu  y,  sehingga  didapat  grafik  seperti  pada Gambar 3.
Gambar 3. Hubungan Tegangan Keluaran Dengan Intensitas Cahaya Berdasarkan  gambar  3  dapat  dilihat  bahwa tegangan keluaran meningkat seiring dengan peningkatan  intensitas  cahaya.  Pada  alat  ukur  yang dibuat  tegangan  maksimum  yang  di  dapat  adalah  5 volt.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0 100 200 300 Tegan gan (Vo lt) Intensitas (X 100 lux)
b. Kalibrasi Sensor Accelerometer
Sebelum accelerometer digunakan  sebagai sensor  untuk  mengukur  sudut,  penting  sekali  untuk dilakukan  kalibrasi  terlebih  dahulu  agar  data  yang didapat  dari  sensor  layak  digunakan.  Ada  beberapa alat  pengukur  sudut  yang  dapat  digunakan  untuk mengkalibrasi sensor. Akan tetapi karna keterbatasan penulis, maka kalibrasi hanya dilakukan menggunakan  busur.  Perhitungan  nilai  rata-rata persentase, kesalahan, ketepatan relative dan persentase ketepatan untuk perbandingan dengan alat standard dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Data Kalibrasi Sensor Accelerometer N o Alat Stand ar (°) Teruk ur (°) Persenta se Kesalah an (%) Ketepat an Relatif Persent ase Ketepa tan (%) 1 90 85.55 4.94 0.95 95.06 2 80 76.59 4.26 0.96 95.74 3 70 66.83 4.53 0.95 95.48 4 60 57.93 4.35 0.97 96.55 5 50 47.85 4.30 0.96 95.70 Rata - Rata 4.48 0.96 95.71
Berdasarkan  tabel  1  dapat  dilihat  rata-rata persentase  kesalahan  sensor accelerometer cukup kecil  yaitu  4.48%  dengan  ketepatan  system  yaitu 95.71%  sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  sensor accelerometer layak digunakan untuk megukur sudut datang. Hal ini dapat dilihat grafik perbandingan data accelerometer dengan  alat  ukur  standard  pada gambar 4.
Gambar 4. Grafik perbandingan pengukuran alat standar dengan accelerometer 5. Revisi Produk 1
Setelah  melalui  uji  coba  lapangan  awal, terdapat  beberapa  kendala  yaitu  sering  kali  sensor LDR dan accelerometer tiba-tiba eror sehingga tidak
mampu mengukur sesuai yang diharapkan. Untuk itu dilakukan  pengecekan  kembali  program  yang ditanamkan sehingga alat ukur mampu bekerja sesuai dengan yang dihaapkan.

## 6. Pengujian Lapangan Utama
Pengujian lapangan utama dilakukan dengan cara menggunakan alat ukur pada hasil revisi produk 1  untuk  diterapkan  dalam  kondisi  nyata.  Pengujian alat  ukur  adalah  dengan  melihat  ketelitian  dan ketepatan  hasil  alat  ukur  yang  dibuat  dengan  alat ukur  konvensional.  Untuk  data  azimuth  matahari dapat  dibandingkan  dengan  data  hasil  pengukuran azimuth  matahari  dari  BMKG.  Sedangkan  data intensitas cahaya matahari akan dibandingkan dengan data yang terukur pada lux meter.
Data  hasil  pengukuran  BMKG  dan  lux meter  akan  dibandingkan  dengan  data  pengukuran sistem yang dilakukan berulang kali. Nilai perbandingan ini akan diolah secara perhitungan agar diketahui  kepastian  dari  nilai  rata-rata,  persentase kesalahan, ketepatan relatif dan persentase ketepatan. Perhitungan  nilai  rata-rata,  persentase  kesalahan, ketepatan relatif dan persentase ketepatan. a. Pengukuran Intensitas Cahaya Matahari
Pengukuran  intensitas  cahaya  matahari dilakukan  dengan  cara  mengukur  intensitas  cahaya matahari  dalam  selang  waktu  tertentu.  Pengukuran intensitas  cahaya  matahari  dilakukan  setiap  1  jam dari  jam  tujuh  pagi  hingga  jam  enam  sore  selama  3 hari.  Pengukuran  intensitas  cahaya  matahari  hari pertama  dilakukan  pada  hari  Jum’at  tanggal  20  Juli 2018. 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 5.
Gambar 5. Variasi Intensitas Cahaya Matahari Hari Pertama Pada  Gambar  5  dapat  dijelaskan  bahwa intensitas  cahaya  matahari  naik  perlahan  hingga  jam 09.00.  Intensitas  cahaya  meningkat  drastis  pada  jam 09.00  hingga  mencapai  35.506  lux.  Kemudian intensitas  cahaya  turun  dan  naik  tergantung  pada kondisi awan di atmosfer. Intensitas cahaya matahari
0 20 40 60 80 100 0 50 100 Alat Uku r S tand ar Data Yang Terukur 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 0 5 10 15 20 In te n sitas Caha ya (lu x) Waktu (Jam)
tertinggi  adalah  44.468  lux.  Setelah  pukul  15.00 intensitas cahaya matahari turun secara perlahan.
Pengukuran  intensitas  cahaya  matahari  hari kedua  dilakukan  pada  hari  Sabtu  tanggal  21  Juli 2018. 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 6.
Gambar 6. Variasi Intensitas Cahaya Matahari Hari Kedua Pada  Gambar  6  dapat  dijelaskan  bahwa intensitas  cahaya  matahari  mulai  naik  perlahan  pada pukul  08.00.  Intensitas  cahaya  matahari  kemudian naik  drastis  pada  pukul  13.00  sehingga  nilai maksimum  yang  terukur  sebesar  48.450  lux. Intensitas cahaya matahari naik dan turun bergantung kepada kondisi awan di atmosfer.
Pengukuran  intensitas  cahaya  matahari  hari  ketiga dilakukan  pada  hari  minggu  tanggal  22  Juli  2018. 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 7.
Gambar 7. Variasi Intensitas Cahaya Matahari Hari Ketiga Pada  Gambar  7  dapat  dijelaskan  bahwa intensitas  cahaya  matahari  mulai  naik  perlahan  pada pukul  08.00.  Intensitas  cahaya  matahari  kemudian naik  drastis  pada  pukul  13.00  sehingga  nilai
maksimum  yang  terukur  sebesar  49.935  lux. Intensitas cahaya matahari naik dan turun bergantung kepada kondisi awan di atmosfer.
Pengukuran  intensitas  cahaya  matahari  juga menggunakan  lux  meter  sebagai  alat  standard  untuk membandingkan  data  yang  terbaca  pada  alat  ukur. Data  yang  diperoleh  diplot  dalam  bentuk  grafik dengan  menempatkan  data  alat  ukur  pada  sumbu  X dan  data  lux  meter  pada  sumbu  Y  sehingga didapatkan grafik seperti pada Gambar 8.
Gambar 8. Gafik Perbandingan Alat Ukur dengan Lux Meter
Pada  Gambar  8  menjelaskan  perbandingan alat ukur dengan lux meter, perbandingan antara dua hasil  pengukuran  tersebut  beriringan  dengan  arti pengukuran  yang  didapat  pada  alat  ukur  hampir mendekati  nilai  yang  sebenarnya.  Berdasarkan perhitungan  persentase  ketepatan  alat  ukur  sebesar 92.83%.
b. Variasi Sudut Azimuth Matahari
Variasi  sudut  azimuth  matahari  dapat diselidiki  dengan  cara  mengukur  sudut  azimuth matahari  dalam  selang  waktu  tertentu  karena  sudut azimuth  matahari  berubah  setiap  hari.  Data  yang diambil  pada  pengukuran  hanya  pada  pukul  13.00 karena menyesuaikan jam pengukuran yang dilakukan oleh BMKG.
Data  hasil  pengukuran BMKG  akan dibandingkan  dengan  data  pengukuran  yang  terbaca pada  alat  ukur.  Nilai  perbandingan  ini  akan  diolah secara perhitungan agar diketahui persentase kesalahan, ketepatan relatif dan persentase ketepatan. Pengukuran  azimuth  matahari  sama  seperti  pada pengukuran  intensitas  cahaya  mathari  yaitu  pada tanggal  20  juli  2018.  Data  yang  diperoleh  diplot dalam  bentuk  grafik  dengan  menempatkan  waktu pada  sumbu  X  dan  azimuth  matahari  pada  sumbu  Y sehingga didapatkan grafik seperti pada Gambar 9.
0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 0 5 10 15 20 In te n sitas Caha ya (Lu x) Waktu (Jam) 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 0 5 10 15 20
In te n sitas Caha ya (Lu x) Waktu (Jam) 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 0 20.000 40.000 60.000 Lu x M e te r Alat Ukur Yang Dibuat
Gambar 9. Variasi Sudut Azimuth Matahari Berdasarkan pada gambar 9 dapat dilihat bahwa  nilai  azimuth  naik  di  setiap  jamnya.  Terjadi peningkatan  nilai  sudut  azimuth  yang  cukup  besar dimulai  pukul  13.00  dan  sudut  azimuth  perlahan turun hingga pukul 18.00 yaitu dengan besar 268,98 °
Pengukuran sudut azimuth kedua dilakukan pada hari sabtu tanggal 21 Juli 2018. Data yang  diperoleh  diplot  dalam  bentuk  grafik  dengan menempatkan  waktu  pada  sumbu  X  dan  azimuth matahari  pada  sumbu  Y  sehingga  didapatkan  grafik seperti pada Gambar 10.
Gambar 10. Variasi Sudut Azimuth Matahari Berdasarkan  pada  gambar  10  dapat  dilihat bahwa  nilai  azimuth  naik  di  setiap  jamnya.  Terjadi peningkatan  nilai  sudut  azimuth  yang  cukup  besar dimulai  pukul  14.00  dan  sudut  azimuth  perlahan turun hingga pukul 18.00 yaitu dengan besar 266,12°.
Pengukuran  sudut  azimuth  ketiga  dilakukan pada  hari  minggu  tanggal  22  Juli  2018.  Data  yang diperoleh  diplot  dalam  bentuk  grafik  dengan menempatkan  waktu  pada  sumbu  X  dan  azimuth matahari  pada  sumbu  Y  sehingga  didapatkan  grafik seperti pada Gambar 11.
Gambar 11. Variasi Sudut Azimuth Matahari Berdasarkan  pada  gambar  11  dapat  dilihat bahwa  nilai  azimuth  naik  di  setiap  jamnya.  Terjadi peningkatan  nilai  sudut  azimuth  yang  cukup  besar dimulai  pukul  14.00  dan  sudut  azimuth  perlahan turun hingga pukul 18.00 yaitu dengan besar 265.79°.
Pengukuran azimuth matahari menggunakan busur  sebagai  alat  standard  untuk  membandingkan data yang terbaca pada alat ukur. Data yang diperoleh diplot  dalam  bentuk  grafik  dengan  menempatkan data  alat  ukur  pada  sumbu  X  dan  data  busur  pada sumbu  Y  sehingga  didapatkan  grafik  seperti  pada Gambar 12.
Gambar 12. Gafik Perbandingan Alat Ukur dengan Busur
Pada Gambar 12 menjelaskan perbandingan alat  ukur  dengan  busur,  perbandingan  antara  dua hasil  pengukuran  tersebut  beriringan  dengan  arti pengukuran  yang  didapat  pada  alat  ukur  hampir mendekati  nilai  yang  sebenarnya.  Berdasarkan perhitungan  persentase  ketepatan  alat  ukur  sebesar 95%.

## B. Pembahasan
Berdasarkan  analisis  data  yang  didapatkan bahwa  hasil  penelitian  sesuai  dengan  tujuan penelitian.  Hasil  penelitian  yang  diperoleh  meliputi hasil  uji  internal  desain,  hasil  uji  lapangan  awal  dan hasil  uji  lapangan  utama  alat  ukur  sudut  datang  dan
0 50 100 150 200 250 300 350 0 5 10 15 20 Az im u th M atahari (° ) Waktu (Jam) 0 50 100 150 200 250 300 350 0 5 10 15 20 A zi m u th M atah ar i ( °) Waktu (Jam) 0 50 100 150 200 250 300 350 0 5 10 15 20 Az im u th M atahari (° ) Waktu (Jam) 0 50 100 150 200 250 300 350 0 100 200 300 400 B u su r (° ) Alat Ukur Yang Dibuat (°)
intensitas penyinaran matahari. Prinsip kerja dari alat ukur  sudut  datang  dan  intensitas  cahaya  matahari menggunakan  sensor accelerometer dan  LDR  ini adalah apabila terdeteksi cahaya matahari oleh sensor LDR  maka  program  akan  memerintahkan  motor servo  untuk  menggerakkan  lengan  sensor  sampai sensor LDR tepat menghadap arah datangnya cahaya matahari.  Kemudian  sensor accelerometer akan mengukur  sudut  ketinggian  matahari.  Data  sudut datang dan intensitas cahaya matahari akan diolah di dalam  program  arduino.  Setelah  data  diolah  maka didapatkan  data  sudut  azimuth  dan  intensitas  cahaya matahari pada hari dilakukannya pengukuran.
Hasil  uji  lapangan  awal  dengan  mengukur tegangan  keluaran  pada  sensor  LDR  dimana tegangan sensor LDR naik sesuai dengan meningkatnya  intensitas  cahaya  matahari.  Nilai tegangan  keluaran  naik  secara  signifikan  pada intensitas  kecil.  Untuk  cahaya  pada  intensitas  tinggi, perubahan  nilai  tegangan  keluaran  semakin  kecil, sehingga peneliti menetapkan batas maksimum untuk pengukuran  intensitas  cahaya  alat  ukur  sebesar 50.000  lux.  Hal  ini  juga  dikarenakan  alat  standar yang  digunakan  yaitu  light  meter  merek  Lutron  tipe LX-103 juga memiliki batas ukur maksimum 50.000 lux.
Dari  hasil  analisis  data  didapatkan  bahwa ketepatan  dan  kesalahan  pengukuran  intensitas cahaya  masing-masing  sebesar  92.83%  dan  7.17%. Hasil  ini  menunjukan  alat  ini  dapat  mengukur intensitas  cukup  tinggi.  Alat  ini  dapat  mengukur intensitas cahaya dengan batas ukur intensitas cahaya dari 0 hingga 50.000 lux.
Pada  hasil  pengukuran,  nilai  azimuth  yang didapat  dari  alat  dibandingkan  dengan  data  yang diperoleh  dari  BMKG.  Dari  hasil  perbandingan tersebut  didapatkan  rata-  rata  persentase  ketepatan dan  kesalahan  alat  ukur  adalah  95.4%  dan  4.60%. Dapat  disimpulkan  alat  memiliki  ketelitian  yang cukup  tinggi  dengan  persentase  kesalahan  dibawah 10%.
Alat ukur sudut datang dan intensitas cahaya matahari memiliki beberapa kekurangan. Kekurangan pertama  terjadi  pada  sistem  pengukuran  yang diakibatkan oleh nilai keluaran keempat sensor LDR tidak  persis  sama,  artinya  sensor  LDR  tidak  benar- benar persis mengarah kepada arah datangnya cahaya matahari.  Sehingga  menyebabkan  pembacaan  sudut oleh sensor accelerometer melenceng dari nilai yang seharusnya  didapatkan.  Kesalahan  tersebut  juga otomatis  akan  mempengaruhi  nilai  azimuth  dan intensitas  cahaya  matahari  yang  didapat  oleh  alat ukur.
Kekurangan kedua alat ukur masih dihidupkan dan dimatikan secara  manual  setiap hari. Diharapkan  terdapat  tambahan  untuk  on/off  secara otomatis, sehingga  tidak  memerlukan operator untuk menghidupkan dan mematikan alat ukur.  Kelemahan ini  dapat  diatasi  dengan  menambahkan  baterai  dan
timer  untuk  menghidupkan  alat  ukur  ada  waktu- waktu yang diinginkan.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengujian  dan  analisis data  serta  pembahasan  terhadap  alat  ukur  sudut datang  dan  intensitas  cahaya  matahari  real  time menggunakan  sensor  accelerometer  dan  LDR  maka dapat  dirumuskan  beberapa  kesimpulan  sebagai berikut:
1. Hasil  uji  internal  desain  melibatkan  pengujian terhadap  karakteristik  sensor  yang  digunakan. Sensor  LDR  akan  bernilai  resistansi  kecil ketika  dikenai  cahaya  dan  bernilai  resistansi besar  saat  kondisi  gelap.  Perubahan  besar resistansi  LDR  saat  dikenai  cahaya  maka  akan terjadi juga perubahan tegangan yang dihasilkan. Acceleromter MPU-6050  berisi sebuah Microelectromechanical Systems
(MEMS) yang  saling  terintegrasi  dapat menangkap nilai sudut X, Y, dan Z bersamaan dalam satu waktu. Kemampuan dari accelerometer ini  yang  digunakan  untuk mengukur  sudut  datang  sinar  matahari  dalam nilai sudut azimuth matahari
2. Hasil  uji  lapangan  awal  pada  pengukuran tegangan  keluaran  pada  sensor  LDR  yaitu tegangan  keluaran  akan  naik  seiring  dengan meninggkatnya  intensitas  cahaya  matahari. Melakukan  kalibrasi accelerometer dengan membandingkan  data  yang  terukur  pada accelerometer dan alat standard,
3. Hasil  uji  lapangan  utama  yaitu  alat  ukur mampu  mengukur  intensitas  dan  sudut  datang cahaya matahari dengan ketepatan  92.83% dan 95%.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Alias    &  Hasyim.  (2012). Instructional
Technology Research and Development: Lesson from the Field . Malaysia : IGI Global.
[2] Pratama,  Ridho.  2013. Pembuatan  Sistem
Pengukuran DurasiPenyinaran Matahari Berbasis Mikrokontroler ATMEGA8535 Menggunakan  Sensor  LDR .  Padang  :  FMIPA UNP.