DESAIN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS TENAGA SURYA MENGACU

PADA KELEMBABAN TANAH

TUGAS AKHIR

Disusun untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Memenuhi Syarat-syarat untuk

Mencapai Gelar Sarjana Teknik Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Diajukan oleh:

JUNAIDI

D400 110 046

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH

SURAKARTA

2015

i

DESAIN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS TENAGA SURYA MENGACU

PADA KELEMBABAN TANAH

TUGAS AKHIR

Disusun untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Memenuhi Syarat-syarat untuk

Mencapai Gelar Sarjana Teknik Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Diajukan oleh:

JUNAIDI

D400 110 046

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH

SURAKARTA

2015

ii

LEMBAR PERSETUJUAN

Tugas Akhir dengan judul “ Desain Penyiram Taman Otomatis Tenaga Surya

Mengacu pada Kelembaban Tanah ” ini diajukan oleh :

Nama : Junaidi

Nim : D400 110 046

Guna memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan program Strata-Satu (S1)

pada Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah

Surakarta, telah diperiksa dan disetujui pada :

iii

LEMBAR PENGESAHAN

Tugas Akhir dengan judul Desain Penyiram Taman Otomatis Tenaga

Surya Mengacu pada Kelembaban Tanah ini telah disetujui untuk dipertahankan

di hadapan Tim Penguji Tugas Akhir Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada:

iv

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kepada Allah SWT yang tidak

pernah lelah memberikan rahmat-Nya kepada setiap makhluk ciptaan-Nya diatas

bumi ini, sholawat serta salam semoga tetap tersanjung dipangkuan nabi besar

Muhammad Saw.

Syukur Almahdulillah yang hanya pantas saya ucapkan atas

terselesaikannya tugas akhir ini, dalam kesempatan ini penulis megucapkan

terimakasih kepada berbagai pihak yang telah membantu diantara lain:

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT. Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Umar, S.T, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Aris Budiman, S.T, M.T. selaku Pembimbing I Tugas Akhir yang telah

memberikan bimbingan dan arahan sehingga tugas akhir ini dapat

terselesaikan.

4. Bapak Hasyim Asy’ari, S.T., M.T., selaku Pembimbing II yang telah

memberikan dukungan, bimbingan, serta arahan dengan sabar sehingga penulis

v

dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5. Bapak dan Ibu dosen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

6. Staf Tata Usaha, Staf akademik maupun non akademik, serta Staf

Laboratorium Teknik Elektro yang telah banyak membantu dan memberikan

kemudahan kepada penulis selama menempuh studi di Fakultas Teknik

Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta.

7. Teman-temen seperjuangan Teknik Elektro 2011, rekan-rekan KMTE, GOS,

Unit Produksi dan ROBOT Universitas Muhammadiyah Surakarta atas

kekeluargaan dan persahabatan yang terjalin selama ini.

8. Semua pihak yang telah membantu terselesaikannya Tugas Akhir ini yang

tidak dapat penulis sampaikan satu per satu.

Dengan segala kerendahan hati penulis berharap semoga karya ini

memberikan manfaat kepada semua pihak dan bagi penulis sendiri pada

khususnya, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bermanfaat dan

bersifat membangun.

WassalamualaikumWr. Wb.

Surakarta, 27 Juli 2015

vi

Penulis

MOTTO

Hidup itu sederhana, kau pilih satu tujuan dan cobalah untuk meraihnya

(Han Fast furious)

Pilihlah dia yang mencintai dan mengutamakanmu, daripada dia yang kau

cintai tapi menjadikanmu pengemis cinta.

Kemarahanmu tak akan memperbaiki hidupmu. Senyumlah, dan lakukanlah

yang lebih baik.

(Mario Teguh)

Dunia adalah komedi bagi mereka yang memikirkan nya, atau tragedy bagi

mereka yang merasakannya.

(Harace Walpole)

Jadikan hinaan orang sebagai motivasi terbesarmu

(Junaidi)

Jadilah ikan kecil di kolam yang besar

(Junaidi)

vii

PERSEMBAHAN

Teriring syukurku pada-Mu, kupersembahkan karya ini untuk :

Allah SWT. Atas karunia, nikmat, serta rahmat yang tak pernah henti kau

kucurkan padaku.

Ayah, Ibu dan Keluargaku tercinta. Yang mendidik dengan sabar dan ikhlas tanpa

pamrih semoga selalu diberi kesehatan dan rahmat Allah SWT.

Sukmi nur inayati yang selalu menyuport, mendampingi, memberi semangat tanpa

lelah, sabar dan ikhlas serta selalu setia menemani.

Segenap Keluarga Besar KMTE UMS. Terimakasih untuk setiap canda, tawa, sedih

dan duka serta pelajaran berharga yang telah kalian beri.

Teman–teman Teknik Elektro 2011, khususnya pada Didik Rahmadhani, Agung

Siswanto, Danang, Fitriadi, Afif Saputro, Reza Pahlevi, Bugi Anggriawan, Agung

Purnomo, Tarmuji, Mahmud Ari, Arif Eko, Eri dkk.

Kakak tingkat Teknik Elektro 2009, 2010. Sandy, Annas, Arum, Dhimas, Anton,

dan Anta yang membuatku selalu tertawa.

Teman lama dan teman seperjuangan. Ramadhan, Antoni dan Singgih.

Segenap keluarga Duck Diction Merch yang telah memberi banyak dukungan,

motivasi dan pengalaman hidup. Bebek, Mohan, Ines dkk.

Kakak dan adikku tercinta yang selalu menyuport saya, walau jauh disana, Eko,

Dwi, Fitri, Anton dan Tami.

Tidak lupa untuk mantan pacar yang telah memberi sedikit hinaan sehingga saya

termotivasi untuk segera menyelesaikan kuliah.

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i

LEMBAR PERSETUJUAN.................................................................................. ii

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. iii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iv

MOTTO ................................................................................................................ vi

PERSEMBAHAN ................................................................................................. vii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii

DAFTAR KONTRIBUSI...................................................................................... xiii

ABSTRAKSI ........................................................................................................ xv

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 3

1.3 Batasan Masalah .................................................................................... 3

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................. 3

1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................ 4

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Telaah Penelitian .................................................................................. 5

ix

2.2 Landasan Teori ..................................................................................... 6

2.2.1 Sejarah Sel Surya ......................................................................... 6

2.2.2 Spesifikasi Sel Surya ................................................................... 8

2.2.2.1 Dasar Sel Surya ................................................................. 8

2.2.2.2 Perkembangan Sel Surya................................................... 8

2.2.2.3 Faktor Pengoperasian Sel Surya........................................ 9

2.2.3 Arus dan Tegangan ...................................................................... 11

2.2.3.1 Daya .................................................................................. 13

2.2.4 Aki (Accu).................................................................................... 14

2.2.5 Arduino ........................................................................................ 15

2.2.6 Pompa Air .................................................................................. . 16

2.2.6.1 Pompa Air Tenaga Surya .................................................. 17

BAB III. METODE PENELITIAN

3.1 Prosedur Penelitian ............................................................................... 19

3.1.1 Persiapan yang Dilakukan ............................................................. 19

3.1.2 Bahan dan Peralatan ...................................................................... 19

3.1.2.1 Bahan ................................................................................ 19

3.1.2.2 Peralatan Pendukung ......................................................... 20

3.1.3 Waktu dan Tempat ........................................................................ 20

3.1.3.1 Pengambilan Data ............................................................. 21

3.2 Alur Penelitian ...................................................................................... 21

3.2.1 Desain Penyiram Taman Otomatis ............................................... 21

x

3.2.2 Urutan Penelitian ........................................................................... 22

3.2.3 Diagram Alir Penelitian ................................................................ 24

BAB IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian ..................................................................................... 32

4.2 Analisa .................................................................................................. 35

BAB V. PENUTUP

5.1 Kesimpulan ........................................................................................... 39

5.2 Saran ..................................................................................................... 40

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 41

LAMPIRAN .......................................................................................................... 42

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Aki (accu) ...................................................................................... .... 15

Gambar 2.2 Arduino Uno R3 ................................................................................ 15

Gambar 2.3 Sistem pompa air tenaga surya tipe Battery-coupling ....................... 17

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................................... 24

Gambar 4.1 Sel Surya Green Pro 100 Wp............................................................. 26

Gambar 4.2 Solar Charge Controller PWM.......................................................... 27

Gambar 4.3 Accu GS Astra 12n9-4b-1................................................................... 28

Gambar 4.4 Rangkaian Relay ............................................................................. 28

Gambar 4.5 Scrip Program Arduino Uno............................................................ 29

Gambar 4.6 Sensor Kelembaban tanah................................................................ 30

Gambar 4.7 Solar Power Inverter........................................................................ 31

Gambar 4.8 Pompa air aquarium 60 Watt........................................................... 31

Gambar 4.9 Sprinkler Penyiram Taman............................................................... 32

Gambar 4.10 Diagram Sistem Rangkaian............................................................ 33

Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Intensitas Cahaya terhadap Arus dan Tegangan

Panel Surya............................................................................................................. 38

Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Intensitas Cahaya terhadap Ketahanan Aki.... 38

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Spesifikasi panel surya .......................................................................... 19

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Pompa Air dengan Ketinggian Pompa Air 2,5 Meter.. 34

xiii

DAFTAR KONTRIBUSI

Tugas Akhir ini bermula dari ketertarikan penulis terhadap pembangkitan

energi alternatif terbarukan yang kedepannya memiliki prospek dan manfaat yang

besar untuk dikembangkan. Ide tugas akhir ini berasal dari Bapak Hasyim Asy’ari,

S.T., M.T., Beliau menawarkan judul tugas akhir mengenai pemanfaatan energi

alternatif. Setelah berkonsultasi dan diberikan penjelasan, akhirnya penulis berniat

untuk melakukan penelitian. Beliau juga menyetujui untuk menjadi pembimbing

dalam tugas akhir ini.

Setelah beberapa kali berkonsultasi mengenai judul tugas akhir dan teknis

penelitian, akhirnya penulis memutuskan untuk membuat proposal tugas akhir

sekaligus meminta kesediaan Bapak Aris Budiman, ST. MT. untuk menjadi

pembimbing dalam penelitian ini. Setelah seminar proposal dibuat dan disetujui

untuk ditindaklanjuti sebagai Tugas Akhir penulis memulai penelitian mengenai

energi terbarukan berupa panel surya ini.

Penelitian ini dilakukan di desa gumpang kecamatan kartasura tepatnya di

lapangan gumpang. Bahan-bahan yang dipergunakan seperti sel surya, milik teman-

teman satu kost. dan untuk peralatan lain meminjam dari Bapak Hasyim Asy’ari, ST.

MT, Laboratorium Teknik Elektro, dan untuk kekurangannya diperoleh melalui

pembelian. Pengambilan data dilakukan beberapa kali untuk mendapatkan seluruh

data yang diperlukan dalam penelitian ini.

xiv

Setiap ada perubahan penulis selalu berkonsultasi dengan pembimbing, hingga

akhirnya seluruh data yang diperlukan terkumpul. Kemudian penulis menganalisa

data yang terkumpul. Hasil pengujian dan analisa disusun dalam sebuah laporan

Tugas Akhir.

Demikian daftar kontribusi penulis buat dengan sejujur-jujurnya.

Surakarta, 27 Juli 2015

xv

ABSTRAKSI

Berbagai penelitian dilakukan untuk mengolah energi matahari yang berlimpah luas

di dunia, terlebih di Indonesia yang merupakan negara tropis. Sekarang ini penggunaan

panel surya mulai dikembangkan sebagai salah satu alternatif sumber pembangkit energi

listrik. Para peneliti mencari cara untuk memanfaatkan panel surya sebagai alat yang dapat

meringankan dan berguna bagi masyarakat seperti penyiram taman yang bekerja secara

otomatis dengan mempertimbangkan kelembaban tanah. Penelitian ini bertujuan untuk

membuat desain penyiram taman otomatis tenaga surya mengacu pada kelembaban tanah.

Pada penyiram taman otomatis tenaga surya metode yang dilakukan adalah

merancang tempat untuk peletakan panel surya pada ketinggian 2 meter diatas permukaan

tanah dengan sudut kemiringan 300, pemasangan sprinkler di daerah tanaman berada agar

tanaman dapat tersirami air secara menyeluruh, dan pemasangan sensor kelembaban tanah

di permukaan tanah dengan jarak 1 meter dengan harapan sensor dapat bekerja sesuai nilai

kelembaban tanah. Cara pengamatan yang dilakukan adalah pengambilan data terkait nilai

tegangan dan arus yang dihasilkan oleh panel surya, debit air, variasi semburan air dan

lama waktu pompa air agar dapat menyuplai. Peralatan yang digunakan untuk pengukuran

ini antara lain: luxmeter, digunakan untuk mengukur intensitas cahaya. Amperemeter,

digunakan untuk mengukur arus DC. Multitester, digunakan untuk mengukur tegangan dan

arus AC. Stopwatch, digunakan untuk menghitung lamanya waktu.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa, pompa air aquarium dapat menyala dan mati

secara otomatis tanpa perantara manusia, hal ini karena adanya sensor kelembaban tanah,

apabila sensor menunjukkan nilai diatas 700 maka arduino uno akan menyalurkan daya

output menuju rangkaian relay sehingga pompa air menyala. Sebaliknya, jika sensor

kelembaban menunjukkan nilai kurang dari 700 maka arduino uno tidak menyalurkan daya

output menuju rangkaian relay sehingga sumber DC dari baterai tidak dapat disalurkan ke

pompa air. Pengujian pompa air tanpa menggunakan panel surya mampu menghidupkan

pompa air aquarium selama 25 menit. Hal ini karena secara penuh energi disuplai oleh aki

(accu). Sedangkan saat menggunakan panel surya untuk intensitas tertinggi yang didapat

saat penelitian adalah 102.000 lux, mampu menghidupkan pompa air aquarium selama 55

menit. Pompa air aquarium dapat bekerja lebih lama dengan selisih waktu 30 menit

dibanding tanpa menggunakan panel surya.

Kata kunci : penyiram taman otomatis, panel surya, arduino, sensor kelembaban

tanah.