Received November 12, 2018; Revised November 28, 2018; Accepted December 10, 2018

## Solar Tracking System Untuk Lampu Taman STMIK AUB Surakarta Berbasis Arduino Uno
Robby Rachmatullah* 1 , Dessyana Kardha 2 , Dani Triwiyanto 3
1 Program Studi Sistem Informasi; 23 Program Studi Sistem Komputer;
123 STMIK AUB Surakarta, Indonesia e-mail: * 1 robby_r@stmik-aub.ac.id, 2 dessyanakardha@stmik-aub.ac.id, 3
Dannythrye@gmail.com

## Abstrak
The transfer of electrical energy sources from non-renewable fossil fuels to alternative renewable fuels can be made by utilizing solar energy. The working system of arduino uno solar tracking  system  for  STMIK  AUB  garden  lights  is  by  capturing  solar  energy  through  solar panels  which  are  then  stored  inside  the  battery  where  the  charging  process  is  controlled  by solar  charge  controller.  LDR  functions  to  receive  and  identify  the  radiated  light  quantities which are then forwarded into the arduino uno and processed to drive the DC motor that has become one with the solar panel. If the day begins to darken the LDR will inform the arduino uno and then it will be processed by arduino uno to turn on the DC light.
Kata kunci : Arduino uno, LDR, DC motor, solar cell,DC lamp, solar charge controller

## 1. PENDAHULUAN
Indonesia  adalah  salah  satu  negara  tropis  yang  musim  panasnya  cukup  lama  yaitu  6 bulam dari 1 tahun dan  hampir setiap hari matahari menyinari  seluruh pelosok Indonesia dari pagi  hari  hingga  sore  hari.  Energi  matahari  yang  terpancar  dapat  diubah  dan  di  olah  menjadi energi listrik dengan memanfaatkan panel surya atau solar cell. Pembangkit listrik tenaga surya adalah salah satu inovasi ramah lingkungan yang berpotensi menggantikan listrik yang di pasok oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN).
Bumi memiliki beberapa sumber energi yang dapat di perbaharui yang tersedia, dimana dapat  digunakan  dalam  skala  besar  untuk  menghasilkan  listrik  yang  cukup  besar.  Antara  lain adalah  panas  matahari,  angin,  air,  dan  lain-lain.  Kombinasi  dari  dua  atau  lebih  sumber  energi tersebut sering dikenal dengan nama Hybrid System.
Tahun 2011, Badan Energi Internasional menyatakan bahwa “perkembangan teknologi energi  surya  yang  terjangkau,  tidak  habis,  dan  bersih  akan  memberikan  keuntungan  jangka panjang  yang  besar,  perkembangan  ini  akan  meningkatkan  keamanan  energi  negara  melalui pemanfaatan  sumber  energi  yang  sudah  ada,  tidak  habis,  tidak  tergantung  pada  impor, mengurangi polusi, mengurangi biaya mitigasi perubahan iklim, dan menjaga harga bahan bakar fosil tetap rendah dari sebelumnya. Keuntungan itu berlaku global. Oleh sebab itu, biaya insentif pembangunan  awal  selayaknya  dianggap  sebagai  investasi  untuk  pembelajaran,  investasi  ini harus digunakan secara bijak dan dibagi bersama.” (http://id.m.wikipedia.org/wiki/energi_surya, 23.06WIB, 23 April 2014 )
Panel surya atau solar cell yang akan digunakan adalah jenis monochrystal (panel surya dengan  efisiensi  terbaik)  ,  sebagai  komponen  penting  dalam  pembuatan  pembangkit  listrik tenaga surya yang mendapatkan energi listrik pada pagi hari sampai sore hari sepanjang masih ada  sinar  matahari,  manfaat  utama  dari  sistem  pelacakan  surya  adalah  untuk  mengumpulkan energi  matahari  untuk  periode  hari  terpanjang,  dan  dengan  keselarasan  yang  paling  akurat sebagai posisi bergeser Matahari dengan musim.
Solar Tracking System Untuk Lampu Taman STMIK AUB Surakarta Berbasis Arduino Uno (Robby)
STMIK AUB adalah sebuah perguruan tinggi swasta yang terletak di JL. MW. Maramis No.29,  Nusukan,  Banjarsari,  Kota  Surakarta,  Jawa  Tengah.  STMIK  AUB  telah  menggunakan solar cell  untuk penggunaan  lampu taman,  yang telah dibuat oleh Hanif (2014) sebagai karya tugas  akhir.  namun  solar  cell  yang  digunakan  masih  bersifat  statis    menyebabkan  penyerapan energi mataharinya kurang optimal dan pengontrol nyala lampu masih menggunakan timer.
Berdasarkan  permasalahan  yang  telah  diuraikan  maka  penulis  ingin  membuat  sebuah alat  yang  bisa  memaksimalkan  penyerapan  energi  matahari  dengan  cara  menggerakkan  panel surya  kearah  sinar  matahari  dan  membuat  sebuah  lampu  yang  bersifat  otomatis  dengan menggunakan sensor untuk menyalakan dan mematikan lampu tersebut. Maka penulis  memberi judul  “Solar  Tracking  system  untuk  lampu  taman  STMIK  AUB  Surakarta  berbasis  arduino uno”.

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1 Tinjauan Umum
Alat yang ingin dibuat oleh penulis adalah sebah alat yang mandiri dimana alat tersebut bisa  beroperasi  sendiri  dengan  memanfaatkan  energi  matahari  yang  diserap  oleh  panel  surya sebagai  pengisi  energinya,  baterai  sebagai  media  penyimpan  energinya,  arduino  uno  sebagai controller  penggerak  motor  DC  dan  hidup/mati  lampu,  dan  LDR  sebagai  input  arduino  untuk mengolah perintah.

## 2.2 Metodologi Penelitian
Beberapa metode pengumpilan data yang dilakukan bertujuan untuk mendapatkan data yang  sesuai  dan  diharapkan  sehingga  pembuatan  alat  tepat  sasaran.  Adapun  metodologinya sebagai berikut:
a. Data Primer,  merupakan data yang diperoleh secara langsung dari sumber dengan cara :
1. Metode observasi ,  yaitu  pengumpulan  data  dengan  pengamatan  secara  langsung  pada obyek  penelitian  (Sumber:  wikipedia.org/wiki/metode_ observasi ).  penulis  melakukan pengamatan pada panel surya yang terpasang di Taman STMIK AUB.
2. Metode interview ,  yaitu  memperoleh  informasi  untuk  bahan  pengumpulan  data  dari narasumer  tertentu  (Sumber:  wikipedia.org/wiki/metode_ interview ),    penulis  melakukan Tanya jawab untuk memperoleh informasi untuk bahan pengumpulan data dari narasumer tertentu,  dilakukan  dengan  mengajukan  pertanyaan  secara  langsung  kemudian  di  jawab atau dijelaskan oleh narasumber tersebut,
b. Data  Sekunder,  merupakan  data  yang  diperoleh  secara  tidak  langsung,  antara  lain  dengan cara:
1. Literature , Merupakan metode pengumpulan data dengan cara membaca buku – buku yang mendukung  dan  menunjang  dalam  pembuatan  alat  (Team1,  2009)  penulis  melakukan pengumpulan  data  di  perpustakaan  STMIK  AUB  untuk  menambah  referensi  –  referensi yang mendukung penyusunan laporan.
2. Akses Internet, penulis mengakses internet untuk mencari teori teori yang akan mendukung penyusunan laporan.
c. Metode Penelitian
Pelaksanaan  penelitian  dilakukan  dalam  beberapa  tahap  untuk  mempermudah  dan memperjelas arah penelitian, yaitu  tahap perancangan alat, tahap perakitan alat, pengujian alat, dan pengamatan hasil (Sumber: wikipedia.org/wiki/metode_pembuatan_alat). Perancangan  dilaukan  untuk  menggambar  rangkaian  alat  dengan  menggunakan software khusus,  kemudian  dilanjutkan  ke  tahap  perakitan  alat.  Setelah  alat  selesai  dibuat  maka tahap  selanjutnya  adalah  melakukan  pengujian  alat  dengan  beberapa  parameter. Pengamatan dilakukan setelah pengujian alat
2.3 Perancangan Alat
a. Diagram blok Alat Solar Tracking System
Untuk  memudahkan  dalam  perancangan  dan  pembuatan  alat  maka  diperlukan  sebuah diagram blok, sehinngga cara kerja dari alat dapat lebih mudah dipahami, adapun diagram blok dari alat dapat dilihat pada gambar 1 :
Gambar 1 Diagram blok alat solar tracking system Berdasarkan gambar 1 maka dapat diuraikan masing-masing blok fungsional sebagai berikut:
1. Panel  surya  digunakan  untuk  mengubah  energi  matahari  menjadi  energi  listrik.  Energi listrik tersebut kemudian disimpan pada sebuah baterai yang disebut aki.
2. Solar Charger controller bertugas  untuk mengendalikan proses pengisian arus listrik oleh panel surya, jika aki telah penuh maka Solar charger controller akan menghentikan proses pengisisan,  namun  jika  keadaan  aki  kosong  atau  belum  penuh  maka Solar charge controller akan menyambung kembali proses pemgisian.
3. Baterai  (aki)  digunakan  untuk  menyimpan  energi  listrik  yang  kemudian  akan  digunakan untuk sumber energi arduino, charger controller , lampu, dan motor DC.
4. Arduino digunakan untuk mengontrol pengoperasian motor DC.
5. Motor  DC  digunakan  untuk  menggerakkan  panel  surya  untuk  selalu  mengikuti  matahari agar penyerapan energi matahari bisa optimal.
6. Lampu digunakan media penerangan dikala hari mulai gelap
Gambar 2 Flowchart solar tracking system Adapun keterangan dari flowchart pada gambar 2  adalah : 1. LDR menangkap sinyal analog yang kemudian dimasukkan ke dalam arduino.
2. Arduino membaca sinyal analog dari LDR.
3. Jika LDR 1 >= 1000 Cd maka motor DC akan berputar searah jarum jam.
4. Jika LDR 2 >= 1000 Cd maka motor DC akan berputar berlawanan jarum jam.
5. Jika nilai dari LDR 1 dan LDR 2 < 1000 Cd panel mendapatkan penyerapan optimal.
6. Jika LDR 3 >= 300 Cd maka lampu akan menyala dan menandakan hari telah gelap.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1  Proses Pembuatan Alat
a. Rangkaian arduino
Solar Tracking System Untuk Lampu Taman STMIK AUB Surakarta Berbasis Arduino Uno (Robby)
Arduino  disini  digunakan  sebagai  pemroses  dan  pengontrol  nyala/mati  lampu, pergerakan motor DC baik dari kiri ke kanan, kanan ke kiri, maupun diam/tidak bergerak
Gambar 1 Rangkaian Arduino
b. Rangkaian LDR
LDR digunakan untuk menghitung  intensitas cahaya  matahari yang kemudian  menjadi input bagi arduino. Terdapat 3 buah LDR yang masing – masing di masukkan ke dalam pin A0, A1, dan A2 pada arduino. Untuk lebih detail bisa dilihat di tabel 1.
Tabel 1 LDR No Pin Input Output LDR 1 A0 Motor DC berputar searah jarum jam LDR 2 A1 Motor DC berputar berlawanan jarum jam LDR 3 A2 hidup/mati lampu taman
Rangkaian LDR bisa dilihat pada gambar 2
Gambar 2 Rangkaian LDR c. Rangkaian motor DC
Motor  DC  digunakan  untuk  menggerakkan  panel  surya  searah  maupun  berlawanan jarum jam dengan menghubungkan kedalam 2 buah relay yang kemudian dimasukkan ke dalam pin 7 dan 8 pada arduino sebagai output . Untuk rangkaiannya bisa dilihat dari gambar 3.
Gambar 3 relay 5v sebagai penghubung motor DC dan arduino d. Solar charger controller
Digunakan untuk menyalurkan energi matahari yang di serap oleh panel surya kedalam baterai(aki). rangkaiannya bisa di lihat di gambar 4.
Gambar 4 rangkaian solar charger controller 3.2  Cara Kerja Alat
Cara  kerja  dari  alat solar  charger  controller berbasis  arduino  uno  ini  adalah  sebagai berikut: a. LDR akan membaca sinyal analog dari cahaya matahari yang kemudian diteruskan ke dalam arduino untuk menjadi input .
b. Arduino  akan  memproses input dari  LDR  yang  kemudian  digunakan  untuk  pengambilan keputusan, apakah akan menggerakkan motor kearah jarum jam, atau arah berlawanan jarum jam, dan untuk menghidupkan lampu.
c. Panel surya akan menangkap energi matahari yang akan di simpan ke dalam baterai.
d. Solar charger controller akan mengontrol proses pengisian baterai oleh panel surya
3.3 Pengujian Alat
a. Pengujian Panel surya
Tujuan dari pengujian solar cell adalah mengukur tegangan yang dikeluarkan oleh solar cell pada  saat kondisi intensitas cahaya matahari yang  diterima oleh solar cell berbeda – beda dan hal ini didasarkan pada kemampuan dan kapasitas solar cell yang digunakan. Berikut data sheet pada solar cell
Gambar 5 data spesifikasi solar cell yang digunakan 1. Pengujian Ditempat Gelap Pengujian  ini  dilakukan  pada  saat  solar  cell  tidak  menerima  cahaya  matahari  sedikitpun (biasanya  pada  saat  cuaca  mendung  dan  malam  hari).  Angka  yang  ditunjukkan  oleh voltmeter  tidak  menunjukan  0,00  disebabkan  karena  tempat  gelap  yang  dimaksud  tidak sepenuhnya gelap dan masih terdapat pengaruh cahaya di sekitar ruangan.
2. Pengujian Intensitas Minimum
a). Intensitas ¼ bagian
Pengujian  ini  dilakukan  pada  saat solar  cell menerima  cahaya  matahari  dengan intensitas minimum sebesar ¼ bagian(biasanya pada pagi dan sore hari).
Solar Tracking System Untuk Lampu Taman STMIK AUB Surakarta Berbasis Arduino Uno (Robby)
Gambar 6 pengujian Solar cell intensitas cahaya ¼ bagian Intensitas ¼ bagian menunjukkan bahwa bagian solar cell yang terkena cahaya matahari hanya ¼ bagian saja.
b). Intensitas ½ bagian
Pengujian  ini  dilakukan  pada  saat solar  cell menerima  cahaya  matahari  dengan intensitas  minimum  sebesar  ½  bagian  (biasa  antara  jam  08.00  –  09.00  pagi  dan  jam 15.00  -16.00 sore)
Gambar 7 pengujian Solar cell intensitas cahaya ½ bagian Intensitas ½ bagian menunjukkan bahwa bagian solar cell yang terkena sinar matahari sebesar ½ bagian saja.
c). Intensitas ¾ bagian
Pengujian  ini  dilakukan  pada  saat solar  cell menerima  cahaya  matahari  dengan intensitas minimum sebesar ¾ bagian (biasa antara jam 09.00 – 10.00 dan jam 14.00  - 15.00).
Gambar 8 pengujian Solar cell intensitas cahaya ¾ bagian Intensitas ¾ bagian menunjukkan bahwa bagian solar cell yang terkena sinar matahari sebesar ¾  bagian saja.
3. Pengujian Intensitas Normal
Pengujian  ini  dilakukan  pada  saat solar  cell menerima  cahaya  matahari  dengan  intensitas normal (biasanya pada saat menjelang siang dan menjelang sore hari).
Gambar 9 pengujian Solar cell intensitas cahaya normal 4. Pengujian Intensitas Maksimal Pengujian  ini  dilakukan  pada  saat solar  cell menerima  cahaya  matahari  dengan  intensitas maksimal,  intensitas  matahari  optimal  biasanya  terjadi  pada  siang  hari  antara  jam  11.00  – 13.00
Gambar 10 pengujian Solar cell intensitas cahaya penuh Pengamatan terhadap tegangan yang dihasilkan sesuai dengan intensitas cahaya dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2 pengamatan terhadap tegangan yang dihasilkan sesuai dengan intesitas cahaya matahari.
Solar Tracking System Untuk Lampu Taman STMIK AUB Surakarta Berbasis Arduino Uno (Robby)
Berdasarkan data sheet atau  kemampuan solar  cell yang  digunakan,  maka  output  yang dihasilkan  berupa  tegangan  menunjukkan  data  yang  mendekati  dengan  kapasitas  yang dimiliki.
b. Pengujian Proses Pengisian Baterai Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mngetahui arus pengisian dari batterai pada saat kondisi intensitas cahaya matahari yang oleh diterima solar cell berbeda.
1. Pengujian Pada Arus Minimum Merupakan kondisi arus yang dihasilkan berdasarkan tegangan yang  masuk pada solar cell, merupakan arus terkecil yang dapat mengalir.
2. Proses Pengujian Pada Arus Normal Pada pengujian ini arus normal didasarkan pada kemampuan baterai sesuai yang tertera pada data sheet baterai berkisar antara angka 0,3 – 0,45 A.
3. Pengujian Pada Arus Maksimum
Dari  pengujian  arus  diatas,  dapat  disimpulkan  dalam  bentuk  tabel  dan  data  angka pengisian arus maksimum dan arus minimum.
Tabel 2Pengisian arus
Setelah  adanya  pengujian  arus  sebagai  output  dari  aki  dan  pengujian  tegangan berdasarkan  intensitas  cahaya  pada  solar  cell  sebagai  output,  selanjutnya  pengujian terhadap suhu tempat dibandingkan dengan lama waktu pengisisan pada aki dari kondisi kosong hingga penuh. Pengujian dilakukan di daerah tertentu dengan kondisi suhu 10℃ sampai 22℃ di wilayah Tawangmangu, Kabupaten Karanganyar, kemudian suhu 22℃ sampai 32℃ di wilayah Surakarta, Jawa Tengah.
Tabel 3 Lama waktu pengisian berdasarkan suhu
Berdasarkan data pengujian alat berdasarkan arus, tegangan dan waktu pada tabel diatas maka  intensitas  cahaya  yang  semakin  besar  menyebabkan  suhu  semakin  besar  pula, Sehingga  ketika  arus  pengisisan  bertambah  besar  menyebabkan  lama  waktu  pengisian berkurang.
3.4 Pembahasan Alat
Cara  menggunakan  alat solar  charger  controller berbasis  Arduino  uno  ini  sangatlah mudah  yaitu  cukup  dengan  menyambungkan  rangkaian  arduino  ke  dalam  aki  dan  rangkaian motor DC ke dalam aki. Dengan begitu maka otomatis alat akan beroperasi dengan sendirinya.
Solar charger controler a. Apabila lampu 1 (kiri) menyala maka berarti panel surya menyerap energi dari matahari.
b. Apabila lampu 2 (tengah) menyala hijau berarti kapasitas baterai penuh (80% - 100%), jika menyala  kuning  berarti  kapasitas  baterai  setangah  kosong  (30%  -  79%),  dan  jika  menyala merah maka kapasitas baterai hamper habis (dibawah 30 %).
Motor DC a Sambungkan kabel plus dan minus ke dalam relay 5 volt
b Motor otomatis berputar ke kanan dan kiri sesuai perintah yang diberikan arduino.
Baterai (aki) 1. Sambungkan kabel plus dan minus dari relay 5 volt
2. Sambungkan kabel plus dan minus dari adaptor arduino

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan  yaitu  Solar  Tracking  System  dengan menggunakan  arduino  UNO,  maka  dapat  diambil  kesimpulan  sebagai  berikut  motor  DC  akan bergerak  ketika  ada  cahaya.  Ketika  hari  mulai  gelap  lampu  akan  menyala  secara  otomatis  dan ketika hari mulai terang lampu akan mati secara otomatis. Pengisian baterai hanya terjadi ketika matahari  menyinari  bumi  dan  akan  terputus  ketika  baterai  telah  penuh  atau  matahari  telah terbenam. Lampu yang digunakan berjumlah 1 dan berdaya maksimal 15 Watt.

## 5. SARAN
Sebagai  pengembangan    lebih  lanjut  penelitian  solar  tracking  system  single  axis berbasis  arduino  UNO  penulis  menyarankan  penelitian  ini  baru  sebatas  single  axis  (bergerak dari timur ke barat atau sebaliknya) untuk kedepannya bisa di kembangkan menjadi double axis (bergerak dari timur ke barat maupun sebaliknya dan dari utara ke selatan maupun sebaliknya). Konversi energi dalam hal ini hanya  mengubah energi matahari menjadi  energi  listrik, hal ini dapat dikembangkan ke dalam bentuk energi lain, misalnya dikonversikan ke energi gerak atau energi panas.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Adi  Widodo  Djoko,  Suryono,  Tatyantoro,  Tugiono.  2009.  “Pemberdayaan  Energi Matahari  sebagai  Energi  Listrik  Lampu  Pengatur  Lalu  Lintas”.Semarang:  Universitas Negeri Semarang.
[2] Hanif  Ahmad  Nur.  2010.  “Perancangan  dan  pembuatan  lampu  tenaga  surya  berbasis mikrokontroler STM8S903K3T6C” Surakarta: STMIK AUB Surakarta,
[3] Hasanudin  Muhammad,  2012.  “Pengaruh  Perbedaan  Intensitas  Cahaya  Terhadap Pertumbuhan  dan  Kadar  LIPID  Mikroalga  Scenedesmus  sp.  Yang  Dibudidayakan  pada Limbah  Cair  Tapioka”  Malang  :  Universitas  Islam  Negeri  Maulana  Malik  Ibrahim Malang
[4] Hin, K. 2007. “Pemrograman Mikrokontroler PIC I6F84A”. Yogyakarta: Andi Yoyakarta
[5] Kusuma, rizkya. 2010. kebutuhan akan energi listrik diambil dari”. https://www.slideshare.net/rizkyakusuma5/kebutuhan-energi-listrik-33941739
[6] Rhazio.  2007.  “Penuntun  ke  Teknik  Listrik  Sinar  Surya”.  Institute  Sains  dan  Teknologi AL-Kamal-Jakarta Solarex Corp. PT.Dwieti Utama, Jakarta.
Solar Tracking System Untuk Lampu Taman STMIK AUB Surakarta Berbasis Arduino Uno (Robby)
[7] Sidopekso  Satwiko,  Astra  I  Made.  2011.  “Study  Rancang  Bangun  Solar  Charger Controller  dengan  Indikator  Arus  dan  Tegangan”.  Jakarta:  Fisika  FMIPA  Universitas Negeri Jakarta
[8] Shen,  Liang  Chi  dan  Kong,  Jin  Au.  1996.  “Aplikasi  Elektromaknetik”.  Penerbit: PT.Erlangga,Jakarta.
[9] Spektra, Jurnal Fisika dan Aplikasinya, Vol. XI No.1 Mei 2011
[10] Team1 The Dream. 2009, “Steam Engine Emulator”
[11] www.royalpv.com, 20.30 WIB, 10/06/2018
[12] www.penguintutor.com, 20.30 WIB, 10/06/2018
[13] www.idschool.net, 20.30 WIB, 10/06/2018
[14] www.arduino.cc, 21.30 WIB, 08/06/2018
[15] wikipedia.org/wiki/Arduino, 23.30 WIB, 20/06/2018
[16] wikipedia.org/wiki/panel_surya, 23.30 WIB, 20/06/2018
[17] Yusuf,  fardana.  2009.  Jurnal  Fisika  dan  Aplikasinya.  Vol.  XI  No.1  Mei  201. https://id.scribd.com/doc/184836513/listrik-merupakan-salah-satu-kebutuhan- masyarakat-yang-sangat-penting
[18] Zonaelektro.  2010.  “Referensi  belajar  Elektronika  Online”.  http://zonaelektro.net/motor- servo/