## SISTEM KENDALI ROTASI MATAHARI PADA PANEL SURYA BERBASIS ARDUINO UNO
Muhtar Nurdiansyah *,1) , Erick Chomper Sinurat 2) , Muhammad Bakri 3) , Imam Ahmad 4) , Aldi Bagus Prasetyo 5)
1,2,3) Program Studi Teknik Komputer, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Teknokrat Indonesia Jl. ZA. Pagar Alam No.9 -11, Labuhan Ratu, Bandar Lampung, Indonesia 35132
4) Program Studi Sistem Informasi, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Teknokrat Indonesia Jl. ZA. Pagar Alam No.9 -11, Labuhan Ratu, Bandar Lampung, Indonesia 35132
5) Program Studi Teknologi Informasi, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer, Universitas Teknokrat Indonesia Jl. ZA. Pagar Alam No.9 -11, Labuhan Ratu, Bandar Lampung, Indonesia 35132
Email: 1 nurdiansyah.muhtar@gmail.com

## Abstract
Permanently installed solar panels will not get tracking maximum power point. In order to be able to produce a power point maximum, solar panels need to be controlled in the direction of the sun's movement. In this work, a system design that is able to control is described a solar panel with 2 freedom tracks based on the Arduino Uno microcontroller,  namely  the  movement  of  east  to  west according  to  the  rotation  of  the  earth  and  movement towards the north to the south according to the earth's revolution to get tracking of power points maximum. The results showed that  the prototype system was designed, capable of controlling the steering of a servo motor on a solar panel, either automatically with 2 circulation paths to get tracking of power points maximum.
Keywords: Arduino  UNO,  control  system,  LCD  I2C, motor servo, solar panel

## Abstrak
Panel surya yang dipasang secara permanen tidak akan mendapatkan  penjejakan  titik  daya  maksimum.  Agar dapat menghasilkan titik daya secara maksimum, panel surya  perlu  dikendalikan  mengikuti  arah  pergerakkan matahari. Pada penelitian ini dideskripsikan rancangan sistem yang mampu mengendalikan panel surya dengan 2  lintasan  kebebasan  berbasis  mikrokontroler Arduino Uno, yaitu pergerakan arah timur ke barat sesuai rotasi bumi  dan  pergerakan  arah  utara  ke  selatan  sesuai revolusi bumi untuk mendapatkan penjejakan titik daya maksimum.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa purwarupa sistem yang dirancang, mampu mengendalikan  kemudi  motor  servo  pada  panel  surya, baik  secara  otomatis  dengan  2  lintasan  edar  untuk mendapatkan penjejakan titik daya maksimum.
Kata Kunci: Arduino UNO, LCD I2C, motor servo, panel surya, sistem kontrol

## 1. Pendahuluan
Indonesia  adalah  negara  tropis  yang  dilewati  oleh garis katulistiwa memiliki intensitas matahari yang tinggi pertahunnya. Panel surya merupakan alat yang digunakan untuk mendapatkan energi alternatif yang bersumber dari cahaya matahari. Energi yang dihasilkan dari panel surya dipengaruhi  oleh  beberapa  faktor,  salah  satunya  adalah faktor  sinar  datangnya  matahari  atau  sinar  UV  ( Ultra Violet ).  Sinar  matahari  pada  tiap  jamnya  berubah-ubah yang diakibatkan karena adanya rotasi bumi yang berputar pada  sumbunya  atau  biasa  disebut  rotasi  bumi.  Pada umumnya panel surya yang terpasang pada instalasi tidak mengalami  perubahan  posisi  mengikuti  sinar  UV  pada matahari  dan  tidak  ada  pengolahan  arus  yang  dihasilkan dari sinar matahari ketika penyimpanan sudah penuh. Hal itu  mengakibatkan  tidak  optimalnya  tegangan  yang dihasilkan panel surya.
Matahari  merupakan  sumber  energi  yang  bergerak dan setiap derajat matahari bergerak akan mempengaruhi besar  penerimaan  intensitas  cahaya  yang  akan  diterima oleh  suatu  alat  /  bahan  yang  disebut  panel  surya.  Panel surya  akan  menghasilkan  energi  listrik  sesuai  besar intensitas cahaya yang diterimanya dari pancaran cahaya matahari.  Untuk  memanfaatkan  energi  cahaya  matahari dengan  maksimal  maka  panel  surya  ini  harus  terus diarahkan sesuai  dengan arah pancaran cahaya matahari. Arus listrik merupakan besaran penting untuk mengetahui produktivitas  panel  surya  menghasilkan  daya  listrik. Selain itu arus juga sangat  penting untuk diamati karena panel surya hanya bekerja pada siang hari atau saat 2 ada cahaya.  Semakin  besar  intensitas  cahaya  matahari  yang ditangkap  oleh  panel  surya,  semakin  besar  daya  listrik yang dihasilkan. Oleh karena itu  penelitian ini bertujuan membuat sistem kendali rotasi matahari pada panel surya yang  menggunakan  sensor  yang  semua  sistemnya dikontrol  oleh  mikrokontroler  Arduino  UNO  [1],  yang dapat mempermudah pekerjaan manusia dengan memanfaatkan kemajuan teknologi [2][3][4].
Cara  kerjanya  menggunakan  sensor  cahaya  LDR ( Light  Dependent  Resistor )  yang  berfungsi  untuk mengikuti arah sinar UV dari matahari. Dari sensor cahaya yang  digunakan  untuk  mengikuti  atau  mengatur
perubahan  sudut  kemiringan  panel  surya  dengan menggunakan motor servo sebagai penggerak [5][6]. Hal ini agar pada setiap perubahan waktu, panel surya dapat meningkatkan penangkapan pancaran sinar matahari. Jika pancaran  sinar  matahari  yang  diterima  panel  sel  surya dapat ditingkatkan, maka tegangan yang dihasilkan panel suryapun  dapat  meningkat  dibandingkan  dengan  panel surya tanpa menggunakan sistem ini.

## 2. Metode
A. Sistem Kendali Sistem  kendali  adalah  kumpulan  dari  beberapa komponen  yang  terhubung  satu  sama  lainnya,  sehingga membentuk  suatu  tujuan  tertentu  yaitu  mengendalikan atau  mengatur  suatu  sistem  [1].  Sistem  kendali  dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu sistem kontrol loop terbuka dan  sistem  kontrol loop tertutup.  Pada  penelitian  ini, sistem kendali digunakan untuk melakukan pengontrolan terhadap  panel  surya  berdasarkan  rotasi  matahari, sehingga  akan  memperoleh  hasil  maksimal  dalam penyerapan energi nya.
B. Panel Surya
Panel  surya  merupakan  alat  yang  dapat mengkonversi  sinar  matahari  langsung  menjadi  energi listrik. Saat ini panel surya sudah banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Panel surya yang rata-rata banyak digunakan  bersifat  tetap.  Hal  ini  membuat  penyerapan sinar  matahari  oleh  panel  surya  kurang  optimal.  Agar penyerapan sinar matahari oleh panel surya optimal, maka panel  surya  harus  selalu  mengikuti  pergerakan  arah matahari.
Pada  penelitian  ini  diusulkan prototype sistem pelacakan sinar matahari pada sistem pembangkit tenaga surya  berbasis Arduino  UNO  untuk  memperoleh  energi matahari yangmaksimal. Sistem ini akan membuat panel surya  bergerak  mengikuti  gerak  matahari,  sehingga penyerapan sinar matahari dapat maksimal.
C. Alat
Penelitian  ini  dilakukan  menggunakan  perangkat keras dan perangkat lunak sebagai berikut:
1. Panel  surya,  berfungsi  sebagai  alat  penyerap  sinar dari matahari menjadi energi listrik.
2. Mikrokontroler,  berfungsi  sebagai  pengontrol  yang mengatur semua kinerja alat [7][8].
3. Motor  servo,  berfungsi  sebagai  penggerak  [9]  arah panel surya mengikuti sinar UVatau matahari dengan 2 aksis dari barat ke timur.
4. LDR,  berfungsi  sebagai  sensor  pendeteksi  cahaya untuk mengikuti arah matahari.
5. Baterai,  sebagai  penyimpan  energi  yang  dihasilkan oleh panel surya.
6. LCD I2C, berfungsi sebagai penampil tegangan volt dan ampere [10] panel surya dan baterai.
7. USB Charger, berfungsi sebagai charger ke baterai.
8. USB Boster, berfungsi sebagai output arus listrik DC 9. DC Power, berfungsi sebagai catu daya atau sebagai power arus untuk Arduino [11].
D. Tahapan Penelitian
Penelitian  yang  dilakukan  mencakup  beberapa tahapan  yaitu,  perancangan  diagram  blok,  perancangan rangkaian catu daya, perancangan rangkaian keseluruhan alat,  dan  penggunaan software Arduino  IDE.  Berikut penjelasan dari setiap tahapan yang dilakukan: 1. Perancangan  diagram  blok,  skema  diagram  dari sistem  kendali  rotasi  panel  surya  dapat  dilihat  pada Gambar 1.
Gambar 1. Skema diagram blok
Berdasarkan  Gambar  1  diatas,  dapat  diuraikan skema kerjanya sebagai berikut:
Alat  panel  surya  ini  dapat  memaksimalkan penangkapan  sumber  energi  listrik  yang  dihasilkan dari  sinar UV  dengan menggunakan sistem tracking rotasi matahari agar benar-benar dapat memanfaatkan sinar  UV  pada  saat  matahari  menjelang  terbit  dan terbenam. Dari hasil pengujian yang telah didapatkan bahwa tingkat jumlah tegangan tertinggi berada pada jam  11.30  sampai  12.30.  hal  ini  disebabkan  karena matahari  tepat  berada  di  atas  lintas  edar  matahari harian. Alat ini juga dapat memanfaatkan energi pada saat daya yang sudah tertampung penuh dalam baterai dapat  langsung digunakan untuk  menghidupkan alat elektronik, sehingga dapat meningkatkan penggunaan energi listrik yang dihasilkan.
Cara  kerja  pada  alat  ini  yaitu  ketika  alat  telah diletakkan di  area terbuka maka alat akan membaca sumber cahaya terbesar dengan menggunakan 2 buah sensor  LDR  dan  1  buah  motor  servo  DC  sebagai penggerak alat untuk mengarahkan panel surya sesuai rotasi  matahari,  untuk  penangkapan  sinar  UV  dapat tertangkap  secara  maksimal.  Setelah  memulai penangkapan  sinar  UV,  arus listrik  yang  didapatkan disimpan  kedalam  baterai  chager  dengan  tegangan 3.7  volt  dan  output  dari  baterai  3  volt.  Alat  ini  juga menggunakan 2 buah panel surya yang di paralel agar pengisisan baterai dapat lebih cepat. Status pengisian baterai juga dapat ditampilkan di LCD I2C mulai dari tegangan ampere dan volt.
2. Perancangan rangkaian catu  daya, dibutuhkan untuk mensuplai  daya  pada  rangkaian.  Karena  hanya mikrokontroler  yang  memerlukan  sumber  tegangan langsung dari USB laptop, sedangkan komponen lain mengambil tegangan dari mikrokontroler.
3. Perancangan  rangkaian  keseluruhan  alat,  terdiri  dari beberapa  komponen  yang  saling  terintegrasi. Rangkaian  keseluruhan  alat  dapat  dilihat  pada Gambar 2.
Gambar 2. Rangkaian keseluruhan alat
Pada Gambar 2 ditunjukkan rangkaian elektronika  keseluruhan  alat  yang  dibuat/terdapat beberapa  komponen  utama  yang  penting  untuk membuat alat dapat beroperasi dimana Arduino UNO pada port 5V, GND dan ~9 terhubung dengan motor servo, port 5V, A1 dan A2 terhubung dengan 2 sensor LDR,  lalu  pada  panel  surya  terhubung  pada port BATT  IN  Plus  dan  Minus  Lipo  USB  Charging, baterai  terhubung  dengan  port  GND  dan  A0,  LCD I2C  terhubung  dengan port GND,  5V,  A4  dan  A5. LCD  I2C  yang  berfungsi  mengetahui  kondisi tegangan  pada  arus  masuk  baterai  dan  presentase jumlah  isi  daya  baterai  dalam  satuan  persen. Rangkaian keseluruhan alat kemudian akan dibuatkan rangkaian  mekanika  guna  penggabungannya  berupa mockup alat. Mockup alat merupakan desain realisasi alat sebelum alat dilakukan pengimplementasian alat, berikut desain  mekanika  alat yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Desain mockup alat
4. Penggunaan software Arduino  IDE,  merupakan tahapan  yang  penting  sebab  dari  sinilah  program dibuat dan diunggah menggunakan software Arduino, hal  ini  bertujuan  untuk  menyisipkan  kode  program kedalam  Arduino.  Pada  tahap  ini  juga  dilakukan penulisan kode program untuk memberikan intruksi- intruksi  menggunakan  bahasa  pemrograman  C++ yang bertujuan untuk menjalankan sistem agar dapat bekerja  sesuai  kode  program  yang  telah  diisikan kedalam  sebuah  Arduino  UNO.  Berikut  adalah tampilan layer untuk mengisikan kode program pada software Arduino IDE ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Layer penulisan program

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pada  penelitian  ini,  alat  berhasil  dibangun menggunakan  beberapa  komponen,  yakni  sensor  LDR, panel  surya,  Arduino  UNO,  motor  servo  DC,  LCD  i2c, USB  charger,  USB  booster,  dan  battery  3.7v  4800mAh. Sensor  terletak  dibagian  atas  panel  surya,  sensor  ini terhubung pada port A1 dan A2 pada  Arduino  UNO, ini berfungsi  sebagai  pendeteksi  cahaya.  Panel  Surya  yang terpasang  pada  alat  merupakan  sebuah  media  yang berfungsi  sebagai  pengkonversi  sinar  matahari  yang didapatkan  dan  diolah  menjadi  energi  listrik  dengan tegangan  dan  daya  yang  berbeda-beda,  sesuai  dengan kondisi  cahaya  dan  besar  penampungan  panel  surya. Gambar 5 merupakan tampilan dari panel surya yang akan terkoneksi  dengan  usb  charger  agar  dapat  dilakukan pengkonversian  energi  listrik,  namun  sebelum  itu dibutuhkan sebuah dioda untuk menyearahkan arus yang masih bersifat AC.
Gambar 5. Sistem kendali rotasi matahari pada panel surya
A. Alur Proses Secara  umum,  alat  yang  dibangun  memiliki memiliki alur proses seperti ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Flowchart system kerja alat
Pada  Gambar  6  diatas  menjelaskan  tentang bagaimana cara kerja dan proses alat bekerja: Berawal dari mulai saat catu daya dihubungkan dengan mikrokontroler, lalu  mulai  sebuah  inisialisasi  awal  yaitu  panel  surya, battery, servo, LDR dan variabel-variabel yang digunakan. Setelah  semua  terkoneksi  ke  mikrokontroler  maka langkah  selanjutnya  adalah  melakukan  pemasangan battery  kedalam socket yang  telah  disediakan,  setelah socket berhasil  dipasang,  langkah  selanjutnya  adalah meletakan  alat  ke  luar  rumah,  setelah  itu  2  buah  sensor LDR akan merespon cahaya matahari yang dia dapat dan mengkalkulasikannya secara matematis sehingga didapatkan nilai rata-rata dari operasi 2 buah sensor LDR tersebut sehingga servo akan bergerak sesuai dengan nilai yang didapatkan berdasarkan nilai LDR yang didapatkan disaat yang sama pula LCD akan menampilkan status dari pada battery alat yang mana terdapat 2 buah status yang pertama  adalah voltage dari  battery  yang  kedua  adalah
status presentase battery yang sedang di- charge .

## B. Pengujian
Pengujian  dilakukan  dengan  meletakkan  alat  di tempat  terbuka  seperti  di  atas  rumah  supaya  dapat mendapatkan  sinar  matahari  dan  tidak  terhalang  benda apapun.  Hasil  pengujian  servo  alat  yang  akan  dibaca dengan  menggunakan  fungsi  pada  arduino  yaitu myservo.read().  Fungsi  tersebut  digunakan  untuk membaca nilai dari posisi servo saat ini. Dikarenakan nilai servo  yang  berubah-ubah  karena  perubahan  intensitas cahaya  membuat  nilai  dari  posisi  servo  saat  ini  tidak diketahui  maka  dengan  fungsi  myservo.read()  akan menampilkan  nilai  dari  posisi  servo  tersebut.  Tampilan pengujian  dari  alat  dapat  dlihat  pada  Gambar  7  sampai Gambar 12.
Gambar 7. Posisi servo 83° (pukul 11:00)
Gambar 8. Posisi servo 86° (pukul 11.30)
Gambar 9. Hasil pembacaan nilai servo 1
Dari  tampilan serial monitor  pada Gambar  9 dapat dilihat  nilai  sensor  kanan  yang  pertama  adalah  225  dan sensor kiri yang pertama 390 dari perbandingan skala nilai
tersebut  didapatkan  posisi  servo  yaitu  84,  yang  terakhir kanan 223 dan yang terakhir kiri 368 menghasilkan posisi servo 85.
Gambar 10. Posisi servo 92° (pukul 11:45)
Gambar 11. Hasil pembacaan nilai servo 2
Dari tampilan serial monitor pada Gambar 11 dapat dilihat  nilai  sensor  kanan  yang  pertama  adalah  2  dan sensor kiri yang pertama 213 dari perbandingan skala nilai tersebut  didapatkan  posisi  servo  yaitu  83,  yang  terakhir kanan 832 dan yang terakhir kiri 735 menghasilkan posisi servo 96.
Gambar 12. Posisi servo 96° (pukul 12:00)
Berdasarkan  pengujian  yang  telah  dilakukan, rangkuman hasil yang diperoleh ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Pengujian servo 1 dan 2 Waktu Pengujian (WIB) Sensor LDR Kanan Sensor LDR Kiri Posisi Servo 10.30 225 390 84° 10.35 224 368 85° 10.45 223 368 85° 11.00 213 2 83° 11.30 206 330 86° 11.45 631 595 92° 12.00 832 735 96°

## 4. Kesimpulan dan Saran
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan maka dapat  disimpulkan sebagai  berikut:  1)  Panel Surya dapat berjalan dengan baik, mampu melakukan pengisian daya ke battery saat terdapat sinar matahari; 2) Servo pada alat mampu  berjalan  dengan  baik  dikarenakan  mampu berubah-ubah posisi sesuai dengan nilai yang didapatkan oleh 2 buah sensor LDR; 3) Kalkulasi hasil penangkapan sinar UV dalam solar panel yang optimal diperoleh pada pukul  10.30  sampai  dengan  pukul  14.30  pada  rotasi matahari.
Berdasarkan  perancangan  dan  hasil  implementasi program  yang  dilakukan  maka  saran  yang  perlu diperhatikan  dalam  pengembangan  sistem  ini  adalah sebagai  berikut:  1)  Penambahan  sensor  waterdrop  untuk mendeteksi  saat  ada  hujan  dan  mampu  melindungi  alat dari  air  hujan  dengan trigger tertentu;  2)  LCD  dapat menampilkan arus masuk dari solar panel; 3) Diperlukan alat joul tief  untuk  meningkatkan tegangan dan konversi yang voltasenya lebih besar.

## Daftar Pustaka
[1] T.  Susanto,  S.  D.  Riskiono,  Rikendry,  and  A. Nurkholis,  “Implementasi  Kendali  LQR  Untuk Pengendalian  Sikap  Longitudinal  Pesawat  Flying Wing,” J. Electro Luceat , vol. 6, no. 2, pp. 245–254, 2020, doi: https://doi.org/10.32531/jelekn.v6i2.257.
[2] A.  Nurkholis,  A.  Riyantomo  dan  M.  Tafrikan, “Sistem  pakar  penyakit  lambung  menggunakan metode  forward  chaining,” Majalah Ilmiah
Momentum , vol. 13, no. 1, 2017.
[3] A.  Nurkholis  and  I.  S.  Sitanggang,  "Optimalisasi model  prediksi  kesesuaian  lahan  kelapa  sawit menggunakan algoritme pohon keputusan spasial," J. Teknol. dan Sist. Komput. , vol. 8, no. 3, pp. 192–200, 2020, doi: 10.14710/jtsiskom.2020.13657.
[4] A. Nurkholis and I. S. Sitanggang, "A spatial analysis of soybean land suitability using spatial decision tree algorithm," in  Sixth  International  Symposium  on
LAPAN-IPB  Satellite ,  Dec.  2019,  no.  December,  p. 113720I, doi: 10.1117/12.2541555.
[5] A.  P.  Zanofa,  R.  Arrahman,  M.  Bakri,  and  A. Budiman,  "Pintu  Gerbang  Otomatis  Berbasis Mikrokontroler Arduino UNO R3," J. Tek. dan Sist. Komput. , vol. 1, no. 1, pp. 22–27, 2020.
[6] A. T. Wahyudi, Y. W. Hutama, M. Bakri, and S. D, Riskiono,  "Sistem  Otomatis  Pemberian  Air  Minum Pada Ayam Pedaging Menggunakan Mikrokontroller Arduino  dan  RTC  DS1302," J.  Tek.  dan  Sist. Komput. , vol. 1, no. 1, pp. 22–28, 2020.
[7] S.  Samsugi,  Z.  Mardiyansyah,  and  A.  Nurkholis, "Sistem  Pengontrol  Irigasi  Otomatis  Menggunakan Mikrokontroler  Arduino  UNO," J.  Teknol.  dan  Sist. Tertanam , vol. 1, no. 1, pp. 17–22, 2020.
[8] Hayatunnufus and D. Alita, "Sistem Cerdas Pemberi Pakan  Ikan  Secara  Otomatis," J.  Teknol.  dan  Sist. Tertanam , vol. 1, no. 1, pp. 11–16, 2020.
[9] I. K. Gunawan, A. Nurkholis, and A. Sucipto, "Sistem Monitoring  Kelembaban  Gabah  Padi  Berbasis Arduino," J. Tek. dan Sist. Komput., vol. 1, no. 1, pp. 1–7, 2020.
[10] A.  Anantama,  A.  Apriyantina,  S.  Samsugi,  and  F. Rossi, "Alat  Pantau Jumlah Pemakaian Daya Listrik Pada  Alat  Elektronik  Berbasis  Arduino  UNO," J. Teknol. dan Sist. Tertanam , vol. 1, no. 1, pp. 29–34, 2020.
[11] A. Pangestu, A. Z. Iftikhor, Damayanti, and M. Bakri, "Sistem  Rumah  Cerdas  Berbasis  IoT  Dengan Mikrokontroler NodeMCU dan Aplikasi Telegram," J.  Tek.  dan  Sist.  Komput. ,  vol.  1,  no.  1,  pp.  8–14, 2020.