Penjejak Cahaya
Budi Suprianto1 ; Ndaru Ratyanto2 ; Ridwan Adhi Pratama3 Samuel Beta
Program
Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro
Politeknik
Negeri Semarang
Jln. Prof.
H. Sudarto, S.H., Tembalang, Semarang, Jawa Tengah, Indonesia. 50275.
Kata kunci:
Arduino Uno, Photodioda, Motor DC.
Abstract – Light
Tracker is a tool that serves as a tracer system controller light or sunlight
to obtain the maximum intensity of sunlight. The purpose of this tracking
system is to put the cross-section in order to always be in a position facing
upwards toward the sun, which, if placed on top of solar cells, electrical
energy generated is maximized. To search direction of the sun, which provides
information used Phototransistor greater the intensity of light received by
each sensor. Solar tracker on the project this time using Arduino UNO and as
mikrokontrolernya. DC motors used to drive the rotary foundation based on the
intensity of sunlight received by the sensor.
Keywords: Arduino Uno, Photodioda, DC motors.
.
A.
Latar Belakang
Pada era modern
sekarang ini kemajuan teknologi sudah berkembang sangat pesat, sehingga manusia
dapat meringankan pekerjaannya dengan memanfaatkan teknologi yang berkembang
dan semakin maju. Salah satunya dengan memanfaatkan energi matahari. Matahari
merupakan pusat dari tata surya. Sinar matahari yang dipancarkan dapat
dimanfaatkan dalam kehidupan manusia, salah satunya menghasilkan energi listrik.
Sebagai
sumber dari cahaya, energi yang dihasilkan dapat dipergunakan untuk menrangi
cahaya di malam hari. Energi listrik yang berasal dari bantuan matahari ini
tentunya lebih ramah lingkungan. Tak hanya itu saja, matahari juga termasuk
energi terbarukan yang ketersediaannya tidak terbatas. Jika kita melihat Fakta pada saat ini bahwa cadangan energi semakin menipis dan
tidak dapat diperbaharui lagi sehingga menimbulkan persoalan pemenuhan energi
bagi manusia.
Dari permasalahan
diatas kita dapat memanfaatkan energy matahari dengan maksimal, salah satunya
dengan penjejak matahari. Penjejak matahari dapat mengikuti pergerakan sinar
matahari dari pagi sampai sore hari agar jumlah sinar yang diperoleh maksimal, sehingga
energy yang dipancarkan dapat dimanfaatkan. Penjejak matahari dapat dikombinasikan
dengan panel surya yang nantinya dapat dimanfaatkan menjadi eneri alternative.
B.
Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian
diatas, penulis menemukan beberapa permasalahan yang ada, yaitu:
1.
Bagaimana merancang dan membuat suatu
sistem penjejak matahari yang mampu mengikuti gerakan matahari.?
2.
Bagaimana merancang dan merealisasikan
sensor yang dapat mendeteksi keberadaan/posisi matahari?
C.
Tujuan
Tujuan pembuatan alat ini
antara lain :
1.
Membuat penjejak sinar matahari dengan
menggunakan motor DC serta dapat merancang sensor yang mampu membaca sinar
matahari
2.
Mengetahui kerja alat penjejak matahari.
D.
Batasan Masalah
Dalam pembuatan alat ini
penulis akan membuat batasan permasalahan agar tidak menyimpang dari spesifikasi
dan kemampuan alat yang akan buat. Pembatasan masalah tersebut adalah :
1. Alat
ini dapat berputar 360 derajat tetapi tidak kontinyu.
2. Sensor
matahari menggunakan phototransistor.
E.
Dasar Teori
1.
Arduino Uno
Menurut Djuandi (2011), Arduino merupakan sebuah platform
physical computing yang bersifat open source. Arduino adalah
kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan integrated development
environment (IDE). IDE merupakan software
yang digunakan untuk menulis program, mengkompilasi menjadi kode biner dan
meng-upload ke dalam memori mikrokontroler. Mikrokontroler yang digunakan dalam
penelitian ini adalah Arduino UNO. Arduino Uno adalah papan mikrokontroler
berbasis ATmega328. Arduino Uno memiliki 14 digital pin input/output, dimana 6 pin digunakan sebagai output PWM, 6 pin input
analog, 16 MHz resonator keramik, koneksi USB, jack catu daya eksternal, header ICSP, dan tombol reset.
Gambar 1. Arduino UNO
2. Motor
DC
Motor
DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai sumber
tenaganya. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut, motor
akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik
maka arah putaran motor akan terbalik pula seperti pada gambar 2. Polaritas
dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor
sedangkan besar dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan
motor.
Gambar 2.
Kontruksi motor DC
Konstruksi motor DC pada
gambar 2 memiliki 2 bagian dasar,yaitu :
1. Bagian
yang tetap/stasioner yang disebut stator. Stator ini menghasilkan medan magnet,
baik yang dibangkitkan dari sebuah koil (elektro magnet) ataupun magnet
permanen.
2. Bagian
yang berputar disebut rotor. Rotor ini berupa sebuah koil dimana arus listrik
mengalir.
Gaya
elektromagnet pada motor DC timbul saat ada arus yang mengalir pada penghantar
yang berada dalam medan magnet. Medan magnet itu sendiri ditimbulkan oleh megnet
permanen. Garis-garis gaya magnet mengalir diantara dua kutub magnet dari kutub utara ke kutub selatan. Menurut
hukum gaya Lourentz, arus yang mengalir pada penghantar yang terletak dalam
medan magnet akan menimbulkan gaya. Gaya F, timbul tergantung pada arah arus I,
dan arah medan magnet B.
3.
LCD (Liquid Crystal Display)
Display elektronik adalah salah satu komponen
elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf
maupun grafik. LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis display
elektronik. LCD merupakan media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai
penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal-alat
elektronik seperti televisi, kalkulator dan layar komputer.
Salah satu jenis LCD (Liquid Crystal Display) yang
sering dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 16x2. Gambar LCD
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Karakteristik yang dimiliki LCD ini adalah
sebagai berikut:
1) Terdiri
dari 16 karakter dan 2 baris.
2) Mempunyai
192 karakter tersimpan.
3) Terdapat
karakter generator terprogram.
4) Dapat
dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
5) Dilengkapi
dengan back light.
Gambar 3 Bentuk
LCD 16x2
LCD
sebagai salah satu jenis display elektronik bekerja dengan tidak menghasilkan
cahaya. LCD memantulkan cahaya yang ada disekelilingnya terhadap front-lit atau
mentransmisikan cahaya dari back-lit. Spesifikasi kaki LCD 16x2 yaitu:
1) Pin
1 merupakan Ground.
2) Pin
2 merupakan VCC.
3) Pin
3 merupakan pengatur kontras.
4) Pin
4 merupakan RS (Register Select) instruction.
5) Pin
5 merupakan R/W (Read/Write) LCD
register.
6) Pin
6 merupakan EN (Enable).
7) Pin
7-14 merupakan I/O (Input/Output) data.
8) Pin
15 merupakan VCC.
9) Pin
16 merupakan Ground
4. Photo transistor
4. Photo transistor
Photo transistor adalah suatu jenis transistor NPN
yang kaki terminal basisnya diganti dengan sebuah lapisan transparan untuk
menerima cahaya dari transmitter. Jadi kaki terminal basis tidak menerima arus
melainkan menerima cahaya yang dibiaskan padanya.
Phototransistor memiliki sifat yang sama dengan
transistor bipolar NPN yaitu dapat digunakan dalam dua konfigurasi
common-emiter dan common collector
Gambar 4. Gambar
phototransistor
Apabila
dibandingkan dengan photo diode, photo transistor lebih sensitif, memiliki
noise yang lebih sedikit, dan memiliki gain yang lebih besar. Tetapi memilki
frekuensi respon yang lebih lambat dan lebih mudah panas.
Photo transistor dapat
digunakan dalam dua pilihan mode yaitu:
1. Mode
aktif / linier : dalam mode aktif, keluaran dari photo transistor sesuai dengan
intensitas cahaya yang dibiaskan kepadanya.
2. Mode
switch : dalam mode switch, photo transistor akan saturasi pada saat menerima
sinar infrared dan cut off pada saat tidak menerima sinar infrared.
1. 5. Potensiometer
Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan
sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua
terminal yang digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal geser),
potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat. Potensiometer
biasanya digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali
suara pada penguat. Potensiometer yang dioperasikan oleh suatu mekanisme dapat
digunakan sebagai transduser, misalnya sebagai sensor joystick.
Gambar 5. Potensiometer
Potensiometer
jarang digunakan untuk mengendalikan daya tinggi (lebih dari 1 Watt) secara
langsung. Potensiometer digunakan untuk menyetel taraf isyarat analog (misalnya
pengendali suara pada peranti audio), dan sebagai pengendali masukan untuk
sirkuit elektronik. Sebagai contoh, sebuah peredup lampu menggunakan
potensiometer untuk menendalikan pensakelaran sebuah TRIAC, jadi secara tidak
langsung mengendalikan kecerahan lampu.
Potensiometer
yang digunakan sebagai pengendali volume kadang-kadang dilengkapi dengan
sakelar yang terintegrasi, sehingga potensiometer membuka sakelar saat penyapu
berada pada posisi terendah.
F.
Metode Penelitian
1. Persiapan
Melakukan penelitian dan studi kasus mengenai masalah
terkait.
2.
Perencanaan
Konseptual
Merancang konsep yang akan dikembangkan dan mulai
menyusun diagram blok dari gambaran cara kerja alat yang akan dibuat.
3. Perancangan Sistem
Metode
ini terdiri dari perancangan hardware dan
software. Perancangan hardware dimulai dari menentukan
komponen yang diperlukan melalui hitungan, kemudian pembuatan skematik
rangkaian melalui software proteus.
Perancangan software dilakukan dengan
merancang flow cart, serta algoritma
program.
4.
Pembuatan
Alat
Dimulai dengan pembuatan mekanik, layout sampe
pemasangan komponen, pemasangan motor DC, landasan putar dan pemrograman
mikrokontroller.
5.
Pengujian
Alat
Memastikan bahwa alat bekerja dengan respon
sesuai yang diinginkan, dan untuk mengetahui apakah masih ada kesalahan yang
perlu diperbaiki dalam sistem.
6. Analisa Hasil Pengujian
Hasil
dari pengujian alat dianalisa dan dibandingkan dengan rencana dan tujuan awal
penelitian. Apa bila terjadi error
maka dicari penyebab serta menjari solusi yang paling efektif agar alat dapat
bekerja dengan lebih baik lagi.
7. Penyajian Alat
Penyajian alat pada para penguji dan pembuatan laporan hasilnya.
G.
Hasil Rancangan
1. Gambar Rangkaian
2. Gambar Perkawatan
3. Diagram Blok
4.
Cara Kerja Alat
Secara Keseluruhan
Alat
dapat menentukan posisi dimana cahaya terkuat yang dia terima. Pembacaan
intensitas cahaya menggunakan transistorphoto akan merespon cahaya infrared,
misal : pancaran cahaya matahari dan api. Sedangkan, cahaya tampak tidak akan
direnspon dengan baik oleh phototransistor. Alat akan mulai bekerja saat tombol
ditekan, sensor akan memulai pemindaian dari titik nol derajat. Jika posisi
sensor tidak berada pada posisi nol, maka secara otomatis sensor akan menuju
posisi nol dan memulai pemindaian. Saat
proses memindai, sensor akan berputar dari kanan ke kiri hingga sudut 360
derajat dan menyimpan data pembacaan sensor ke dalam memori . Setelah seselai
memindai, data yang tersimpan diolah
untuk didapatkan data serta posisi cahaya terkuat yang terbaca. Kemudian alat
akan berputar ke kanan menuju ke posisi cahya terkuat yang ditetima. Display
LCD Alat akan memindai kembali saat
tombol ditekan.
5. Diagram Alir
6.
Setelah beberapa kali pengujian, alat dapat bekerja dengan baik. Alat dapat membaca posisi cahaya, menentukan posisi terkuat, menampilkan hasil perhitungan, serta dapat bergerak menuju posisi tersebut dengan presisi. kemudian dalam mekanik diperlukan gearbox agar landasan putar dapat bergerak dengan lancer.
H.
Kesimpulan
Setelah dilakukan
perancangan, pembuatan, serta pengujian dan analisis ,dapat diambil kesimpulan
bahwa Alat ini masih kurang baik dalam segi mekanik, penggunaan karet untuk
media penggerak rotor masih memiliki kendala dimana alat masih sering selip
sehingga rotor tidak dapat berputar dengan baik. Pemindaian cahaya hanya dapat
dilakukan jika tombol ditekan.
I.
Saran
Untuk
pengembangan, alat dapat ditambahi gear agar putaran rotor dapat lebih stabil
dan tidak selip. Penggunaan sensor dapat dibuat horisontal dan lebih banyak
sensor agar dapat membaca cahaya dengan lebih baik. Alur program juga dapat
dibuat kontinyu, sehingga dapat mempermudah penggunaan alat.
DAFTAR PUSTAKA
https://www.scribd.com/doc/24903072/PENGENDALI-PENJEJAK-ORIENTASI-MATAHARI-DENGAN-METODE-FUZZY-LOGIC
Nama penulis Budi Suprianto. Penulis dilahirkan di Purbalingga, tanggal 24 April 1995. Penulis telah menempuh pendidikan
formal di SD Negeri 1 Bajong, SMP Negeri 2 Bukateja dan SMA Negeri 1 Bukateja,
Purbalingga. Pada tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada
tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma
(D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik
Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan
Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.14.2.03.
Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui
via email: budisuprianto13@yahoo.co.id
Nama penulis Ndaru
Ratyanto. Penulis dilahirkan di Semarang, tanggal 17 Desember 1995.
Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN Plamongan Sari 02, SMPN 34 Semarang, dan SMKN 4 Semarang. Tahun 2014
penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. Pada tahun 2014 penulis mengikuti
seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma
(D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3
Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM.
3.32.14.2.13. Apabila ada
kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: ratyanto@gmail.com.
Nama pengajar Samuel BETA. Beliau mengajar di program studi Teknik
Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang. Email : sambetak2@gmail.com
Tidak ada komentar:
Posting Komentar
Silahkan Berikan Kritik dan Saran Anda. Karena Kritik dan Saran Anda Akan Sangat Membantu Kami dalam Memperbaiki Diri