JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS …...yang diamanfaatkan sebagai sensor cahaya. ......

PERANCANGAN SOLAR TRACKER SEBAGAI PENINGKATAN EFISIENSI

ENERGI LISTRIK YANG DIHASILKAN PANEL SURYA DENGAN

MENGGUNAKAN LOGIKA KABUR (FUZZY LOGIC)

Oleh:

Sidik SusiloNIM. I0407058

JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA2012

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

PERANCANGAN SOLAR TRACKER SEBAGAI PENINGKATAN EFISIENSI

ENERGI LISTRIK YANG DIHASILKAN PANEL SURYA DENGAN

MENGGUNAKAN LOGIKA KABUR (FUZZY LOGIC)

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syaratuntuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh:

Sidik SusiloNIM. I0407058

JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA2012


commit to user

ii


commit to user

iii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

MOTTO

Bismillahirrahmanirrahim tawakkaltu ‘alallahi la haulawala quwwatailla billah ‘aliyil ‘adzim

Dadio uwong kui sing iso mulur nanging ra pedhot, sing iso owah ning ra pindah.(Eyang Kakung)

Lakukanlah segala sesuatu dengan tenang, seneng, lan tenanan.(Ayahanda)

Jenius itu terdiri dari 1% pemikiran dan 99% usaha.(Thomas Alfa Edison)

Hanya Allah yang mengetahui jawaban pasti. Karena bisa jadi satu, bisa jadiseribu. Cuma, dengan akalnya manusia diperkenankan untuk berpikir, mengukur,

dan mengira-ira.(Ippho Santosa)

PERSEMBAHAN

Karya ini kupersembahkan untuk:

1. Pertemuan dengan Dzat yang senantiasa nyawa ini berada dalam

genggaman-Nya.

2. Kerinduan kepada utusan-Nya atas semua tuntunannya.

3. Bakti kepada orang tua dan keluarga yang senantiasa mendidik dan

menyayangi.

4. Sahabat tercinta Mesin ’07 & KMTM FT UNS untuk segala

kebersamaannya selama berlangsungnya perjuangan ini.

5. Orang-orang tercinta yang senantiasa mendukung, membantu, dan

memapah ketika tertatih.


commit to user

iv

ABSTRAK

Sidik Susilo, Perancangan Solar Tracker Sebagai Peningkatan Efisiensi EnergiListrik Yang Dihasilkan Panel Surya Dengan Menggunakan Logika Kabur(Fuzzy Logic).

Pada saat ini kebutuhan energi sangat meningkat. Diantaranya adalahkebutuhan energi listrik yang semakin bertambah besar. Berbagai macam caradigunakan untuk menambah pasokan energi listrik dunia, salah satunya denganmenggunakan panel surya, namun panel surya yang biasa digunakan masihdengan cara manual, yaitu dengan cara menghadapkan panel surya pada lintasanyang sering dilalui oleh matahari yaitu menghadap pada satu arah mata angin.

Sehingga dalam penelitian ini mencoba untuk membuat sebuah solar trackermenggunakan sensor LDR (Light Dependent Resistor), dan dengan sistemkontrol menggunakan logika kabur (Fuzzy Logic). Prinsip kerja dari solar trackeradalah ketika cahaya matahari menyinari LDR maka hambatan LDR menurunsehingga arus yang mengalir melalui LDR meningkat. Ketika gelap hambatanLDR meningkat dan arus yang mengalir melalui LDR menurun. Fenomena inilahyang diamanfaatkan sebagai sensor cahaya. Adanya perbedaan nilai arus darikeempat sensor digunakan sebagai masukan analog pada mikrokontrolerATMega 16 yang kemudian dikonversi ke sinyal digital dan dikonversi kembalike sinyal analog sebagai hasil keluaran dari mikrokontroler. Sinyal analog darimikrokontroler berupa tegangan 5 volt yang kemudian mengalir ke kaki basetransistor yang berperan sebagai pemicu relay yang berfungsi sebagai jembatan Huntuk mengendalikan motor aktuator sebagai penggerak panel surya. Dengandemikian cahaya yang diterima panel surya dapat lebih optimal dibandingkanjika panel surya yang hanya menghadap pada satu titik koordinat.

Dari penelitian menunjukkan bahwa kenaikan daya listrik yang dihasilkansolar tracker dibandingkan daya listrik yang dibangkitkan oleh panel surya tanpakontrol fuzzy logic sebesar 12,10% pada pembebanan 10 ohm dan 2,56% padapembebanan 100 ohm. Dengan menggunakan kontrol fuzzy logic menghasilkanefisiensi meningkat 1,39 % pada pembebanan 10 ohm dan 0,06 % padapembebanan 100 ohm dibandingkan panel surya tanpa kontrol fuzzy logic.

Kata kunci : Panel surya, LDR, Mikrokontroler, Solar Tracker, Fuzzy Logic.


commit to user

v

ABSTRACT

Sidik Susilo, Solar Tracker Design To Improve The Efficiency of Electric EnergyThat Produced by Solar Panel Using Fuzzy Logic Method.

At this time greatly increased energy needs. Among them is a need forelectricity increases. Various aways used to increase the supply of electricalenergy world, solar panel is an alternative options, but solar panels arecommonly used manual way, that is by exposing the solar panel on a trajectorythat is often passed by the sun is orientate in one direction.

Thus, in this research tries to make a solar tracker using LDR (LightDependent Resistor), and a control system using fuzzy logic (Fuzzy Logic). Theworking principle of solar tracker when the sun is shining on the LDR LDRresistance decreases so that the current flowing through the LDR increases.When dark LDR resistance increases and the current flowing through the LDRdecreases. This phenomenon is diamanfaatkan as a light sensor. The differenceof the current value of the four sensors are used as an analog input on themicrocontroller ATMega 16 which was then converted into a digital signal andconverted back to an analog signal as the output of the microcontroller. Theanalog signal from a microcontroller such as 5 volts which then flows into theleg base transistor that acts as a trigger relay that serves as a bridge for motorcontrol actuators H as a driver of solar panels. Thus the light received by thesolar panels can be more optimal than if the solar panels are only facing at onepoint coordinates.

From the research shows that increases power output of solar tracker thanthe electrical power generated by the solar panels without fuzzy logic control by12.10% at 10 ohm load and 2.56% at 100 ohm load. Using fuzzy logic controlefficiencies increased 1.39% in the 10 ohm load and 0.06% at 100 ohm loadcompared to solar panels without fuzzy logic control.

Key words: solar panels, LDR, Microcontroler, Solar Tracker, Fuzzy Logic.


commit to user

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat, karunia dan

bimbingan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul

“Perancangan Solar Tracker Sebagai Peningkatan Efisiensi Energi Listrik yang

Dihasilkan Panel Surya Dengan Menggunakan Logika Kabur (Fuzzy Logic).”

dengan lancar tanpa halangan yang berarti. Penulisan skripsi ini dimaksudkan untuk

memenuhi salah satu syarat guna memperoleh gelar sarjana teknik di Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini penulis banyak memperoleh bantuan,

bimbingan, pengalaman dan pelajaran yang sangat berharga dari berbagai pihak.

Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih

kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya baik secara langsung

maupun tidak langsung, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Ucapan

terima kasih penulis sampaikan kepada :

1. Bapak Prof. Muhammad Nizam, ST., MT., Ph.D., dan Bapak Eko Prasetya

Budiyana, ST., MT., selaku Pembimbing tugas akhir, terima kasih atas

kesediaannya membimbing penulis dalam mengerjakan tugas akhir.

2. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin FT

UNS sekaligus pembimbing akademis.

3. Bapak Wahyu Purwo Raharjo. S.T., M.T. selaku Koordinator tugas akhir.

4. Bapak-bapak dosen di jurusan Teknik Mesin UNS.

5. Kedua orang tuaku dan kakak-kakakku yang telah membesarkanku dengan segala

perhatian dan dukungannya.

6. Sahabatku angkatan 2007 yang senantiasa menjadi pengiring dalam suka, duka,

teman berjuang dan atas semua kasih sayangnya selama ini.

7. Asisten Ruang Baca Jurusan Teknik Mesin FT UNS, Sanurya, Indra, Latif, dan

Agus untuk semua kebersamaannya selama ini.

8. Teman-teman seperjuangan Jurusan Teknik Mesin FT UNS untuk semua bantuan

dan dukungannya.

9. Semua pihak yang tidak dapat sebutkan satu persatu, atas segala bantuannya

dalam proses penulisan skripsi ini.


commit to user

vii

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak terdapat kekurangan,

untuk itu masukan dan saran yang membangun akan penulis terima dengan ikhlas

dan penulis ucapkan terima kasih. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat

memberikan manfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.

Surakarta, September 2012

Penulis


commit to user

viii

DAFTAR ISI

Halaman judul ............................................................................................................. iHalaman Pengesahan ................................................................................................. iiMotto dan Persembahan ............................................................................................ iiiAbstrak ...................................................................................................................... ivAbstract ...................................................................................................................... vKata Pengantar .......................................................................................................... viDaftar Isi .................................................................................................................. viiiDaftar Gambar ............................................................................................................ xDaftar Tabel ................................................................................................................ xiDaftar Notasi ............................................................................................................ xiiDaftar Lampiran ........................................................................................................ xiiiBAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................ 11.2 Rumusan Masalah ................................................................................... 31.3 Batasan Masalah ...................................................................................... 31.4 Tujuan dan Manfaat ................................................................................. 31.5 Sistematika Penulisan .............................................................................. 4

BAB II DASAR TEORI ...................................................................................... 52.1 Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 52.2 Sel Surya .................................................................................................. 62.3 Sensor Cahaya ....................................................................................... 112.4 Motor DC .............................................................................................. 132.5 Logika Kabur (Fuzzy Logic) .................................................................. 16

2.5.1. Himpunan Fuzzy ........................................................................ 162.5.2. Fungsi-Fungsi Keanggotaan ....................................................... 172.5.3. Fuzifikasi ................................................................................... 182.5.4. Inferensi ................................................................................... 192.5.5. Defuzifikasi .............................................................................. 19

2.6 ATMega 16............................................................................................. 212.7 Software Mikrokontroler ATMega ........................................................ 24

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................. 253.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan ............................................................ 253.2 Bahan dan Alat Penelitian ..................................................................... 253.3 Prosedur Penelitian ................................................................................ 27

3.3.1. Persiapan penelitian................................................................... 283.3.2. Pengambilan data penelitian...................................................... 28

3.4 Analisa Data .......................................................................................... 293.5 Diagram alir penelitian .......................................................................... 30

BAB IV DATA DAN ANALISA ........................................................................ 314.1 Simulasi dengan Matlab ........................................................................ 314.2 Solar Tracker ......................................................................................... 334.3 Analisa Performa Panel Surya Tanpa Menggunakan Pengaturan


commit to user

ix

dengan Fuzzy Logic dan Panel Surya Menggunakan Pengaturandengan Fuzzy Logic ................................................................................ 34

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 425.1 Kesimpulan ............................................................................................. 425.2 Saran ....................................................................................................... 42

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 43LAMPIRAN ............................................................................................................. 45


commit to user

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kurva I-V pada panel surya.................................................................... 7Gambar 2.2 Grafik hubungan temperatur sel surya terhadap tegangan (V) ............. 9Gambar 2.2 Grafik hubungan radiasi matahari terhadap arus listrik (I) ................. 10Gambar 2.3 Ekstra luasan panel PV dalam posisi datar.......................................... 11Gambar 2.4 LDR dan rangkaian sensor cahaya ...................................................... 12Gambar 2.5 Letak sensor cahaya pada Solar Cell.................................................... 12Gambar 2.6 Letak sensor cahaya ............................................................................ 12Gambar 2.7 Skema rangkaian H-Bridge ................................................................. 14Gambar 2.8 Arah putaran motor DC....................................................................... 14Gambar 2.9 Arah putaran motor berlawanan .......................................................... 15Gambar 2.10 Sinyal PWM ........................................................................................ 15Gambar 2.11 Rangkaian pengendali kecepatan motor ............................................. 15Gambar 2.12 Grafik fungsi Sigmoid .......................................................................... 17Gambar 2.13 Grafik fungsi Phi ................................................................................. 17Gambar 2.14 Grafik fungsi segitiga .......................................................................... 18Gambar 2.15 Grafik fungsi trapesium........................................................................ 18Gambar 2.16 Blok diagram mikrokontroler ATMega16 ........................................... 22Gambar 2.17 Susunan pin mikrokontroler ATMega16............................................. 23Gambar 3.1 Panel surya .......................................................................................... 25Gambar 3.2 (a) Pyranometer, (b) Pemasangan pyranometer ................................... 26Gambar 3.3 Rheostat ................................................................................................ 26Gambar 3.4 Multimeter ............................................................................................ 26Gambar 3.5 Termometer infra merah....................................................................... 27Gambar 3.6 Relative humidity meter........................................................................ 27Gambar 3.7 Posisi matahari ..................................................................................... 28Gambar 3.8 Skema pengukuran tegangan dan arus pada sel surya menurut E

948-95 (ASTM)................................................................................... 29Gambar 3.9 Diagram alir penelitian........................................................................ 30Gambar 4.1 FIS editor............................................................................................. 31Gambar 4.2 Membership function masukan............................................................ 31Gambar 4.3 Membership function keluaran ............................................................ 32Gambar 4.4 Rule viewer .......................................................................................... 32Gambar 4.5 Surface viewer ..................................................................................... 33Gambar 4.6 Grafik perbandingan daya listrik yang dihasilkan panel tanpa dan

dengan menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 10ohm ....................................................................................................... 38

Gambar 4.7 Grafik perbandingan daya listrik yang dihasilkan panel tanpa dandengan menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan100 ohm............................................................................................... 39

Gambar 4.8 Grafik komparasi efisiensi antara panel tanpa pengaturan danmenggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 10 ohm....... 40

Gambar 4.9 Grafik komparasi efisiensi antara panel tanpa pengaturandan menggunakan pengaturan fuzzy logic padapembebanan 100 ohm........................................................................... 41


commit to user

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Potensi sumber daya energi surya di Indonesia..................................... 8Tabel 4.1 Tabel daya dan efisiensi kedua panel panel surya............................... 36


commit to user

xii

DAFTAR NOTASI

A : Luas permukaan panel surya (m2)

FF : Fill Factor

Imp : Arus yang dihasilkan panel surya (Ampere)

Ir : Intensitas radiasi matahari (Watt/m2)

Isc : Arus hubung singkat pada panel surya (Ampere)

Pin : Daya input (Watt)

Pout : Daya output (Watt)

Voc : Tegangan tanpa beban (Volt)

Vmp : Tegangan yang dihasilkan panel surya (Volt)

η : Efisiensi panel surya


commit to user

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1. ATURAN POKOK FUZZY LOGIC ............................................... 46Tabel 1. Aturan pokok fuzzy logic ...................................................................... 46LAMPIRAN 2. DATA PENGAMATAN PANEL SURYA ..................................... 49Tabel 2. Data pengukuran panel surya tanpa kendali fuzzy logic....................... 49Tabel 3. Data pengukuran panel surya menggunakan kendali solar

tracker dengan metode fuzzy logic ....................................................... 51LAMPIRAN 3. PEMROGRAMAN MIKROKONTROLER.................................... 54


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dewasa ini kecerdasan buatan (Artificial Intellegence) berkembang pesat.

Hampir setiap alat yang diciptakan bertujuan untuk mempermudah pekerjaan

manusia sudah dilengkapi dengan perangkat yang menggunakan kecerdasan buatan.

Dengan kecerdasan buatan, alat yang dibuat bisa lebih optimal dalam menyelesaikan

tugasnya. Alat-alat tersebut mampu berkerja secara otomatis, sehingga sangat

membantu manusia dalam menyelesaikan pekerjaannya. Di bidang teknik,

penggunaan kecerdasan buatan banyak dipakai untuk analisis peramalan. Teknik

yang sering digunakan adalah teknik jaringan saraf tiruan (JST). Di bidang energi

misalnya teknik JST ini telah sukses dimanfaatkan untuk metode pengaturan

penggunaan tenaga listrik dalam upaya penghematan bahan bakar pembangkit

(Nugroho, 2006). Selain itu aplikasi jaringan saraf tiruan untuk kontrol antilock-

breaking system (ABS) pada pesawat terbang (Felicia, 2004). Kecerdasan buatan

juga dipakai dalam sistem pengaturan misalnya pengaturan putaran motor dengan

menggunakan fuzzy logic (Resmana dkk,1999), pengaturan suhu dan kelembaban

dengan menggunakan fuzzy logic (Darjat, 2008).

Kecerdasan buatan meliputi Searching, Reasoning, Planning, dan Learning.

Masing-masing dari keempat tipe itu berbeda-beda dalam fungsinya walaupun bisa

saling menggantikan. Dalam penelitian ini hanya akan dipakai salah satu dari

keempatnya yaitu Reasoning. Fuzzy logic adalah salah satu sistem kecerdasan

buatan tipe reasoning. Di antara sistem kontrol cerdas yang berkembang pesat,

sistem kontrol fuzzy termasuk dalam sistem kontrol cerdas yang semakin populer.

Metode pengendalian dengan logika fuzzy mempunyai kelebihan dibandingkan

dengan jenis pengendalian lainnya, diantaranya adalah tidak diperlukannya model

matematik yang eksplisit dan algoritma pengendaliannya sangat sederhana

(Rohmanuddin ,1997). Fuzzy logic pertama kali dikenalkan oleh Lotfi Zadeh,

seorang profesor di University of California di Berkeley.

Fuzzy logic sudah banyak diaplikasikan dibidang teknik diantaranya pada

mesin cuci, kamera yang bisa memfokuskan secara otomatis, kontrol sistem


commit to user

2

transmisi pada mobil dengan model terbaru, sistem pendaratan otomatis untuk

pesawat terbang, kontrol helikopter otomatis, sistem AC otomatis, kontrol motor

sinkron, dll.

Krisis energi adalah suatu permasalahan yang sedang hangat

diperbincangkan oleh khalayak umum pada saat ini. Dimana sumber energi utama

yang telah digunakan selama ini sumber energi bahan bakar fosil yang

ketersediaannya semakin menipis. Sehingga para ilmuan berlomba-lomba untuk

memanfaatkan sumber energi yang dapat dimanfaatkan. Energi surya merupakan

pilihan alternatif dalam penanggulangan permasalahan ini. Potensi energi matahari di

Indonesia dapat dimanfaatkan sepanjang hari, hal ini sangat menguntungkan untuk

membangkitkan energi listrik dengan menggunakan sel surya. Daya yang dapat

dibangkitkan berdasarkan intensitas energi surya ketika mencapai permukaan bumi

berjumlah sekitar 100 watt per m2, pada efisiensi sel surya 10 %. Dengan demikian

untuk memperoleh daya sebesar 1000 watt diperlukan luas 10 m2. Melihat kendala

pemanfaatan sel surya yang memerlukan lahan yang sangat luas. Maka penempatan

sel surya secara terintregasi pada bangunan komersial menjadi lebih efisien dan

estetis. Penempatan sel surya pada bangunan komersial bisa ditempatkan pada bagian

atap bangunan atau pada bagian sisi-sisi bangunan komersial tersebut. Perkiraan

dengan pemanfaatan sel surya di bangunan komersial dapat menanggulangi krisis

energi khususnya energi listrik. Oleh karena itu, penempatan sel surya pada suatu

bangunan komersil sebagai bangunan hemat energi. Namun, sel surya yang biasa

digunakan masih mengadopsi cara manual, yaitu dengan cara menghadapkan panel

surya pada lintasan yang sering dilalui matahari (menghadap satu arah mata angin)

(Rahardjo dkk, 2008). Sehingga dalam proyek akhir ini penulis mencoba untuk

membuat sebuah solar tracker dengan menggunakan sensor LDR (Light Dependent

Resistor), dan dengan sistem kontrol menggunakan logika kabur (Fuzzy Logic). Cara

kerja alat ini adalah pada saat power supply dihidupkan, chip mikrokontroler

beroperasi dan memberikan pulsa ke sensor LDR, dan sensor LDR mulai mencari

datangnya cahaya yang terkuat. Kemudian sensor memberikan informasi kepada

mikrokontroler untuk menyalakan motor dan menggerakkan tiang penyangga panel

surya pada titik koordinat yang telah diinformasikan sensor LDR pada


commit to user

3

mikrokontroler. Dengan demikian cahaya yang diterima sel surya dapat lebih optimal

dibandingkan jika sel surya yang hanya menghadap pada satu titik koordinat.

1.2 Rumusan masalah

Bagaimana kontrol kecerdasan buatan dengan logika kabur (fuzzy logic)

mampu memberikan solusi pengoptimalan energi yang dihasilkan oleh sebuah panel

sel surya.

1.3 Batasan masalah

Pada penelitian ini masalah dibatasi sebagai berikut ini :

1. Sensor yang digunakan adalah sensor cahaya LDR (Light Dependent

Resistor).

2. Dalam menggerakkan lintasan solar tracker digunakan motor DC.

3. Pergerakan solar tracker dengan dua derajat kebebasan.

4. Penggunaan mikrokontroler sebagai komparator sinyal inputan terhadap

outputan.

5. Fill Factor (FF) diabaikan.

6. Pengujian dilakukan menggunakan rheostat pada pembebanan 10 ohm

dan 100 ohm.

1.4 Tujuan dan Manfaat

Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk :

1. Mengetahui peningkatan daya listrik yang dihasilkan panel surya

menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dibandingkan

dengan panel surya yang tidak menggunakan kontrol dengan metode

fuzzy logic.

2. Mengetahui peningkatan efisiensi dari sebuah panel surya

menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dibandingkan

dengan panel surya yang tidak menggunakan kontrol dengan metode

fuzzy logic.


commit to user

4

Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan

manfaat sebagai berikut :

1. Diketahui bagaimana logika kabur (fuzzy logic) mampu memberikan

solusi dalam pengoptimalan energi yang dihasilkan oleh sebuah panel

surya.

2. Terbangun sebuah kecerdasan buatan (AI) berdasarkan logika kabur

(Fuzzy Logic) yang mampu mengoptimalkan energi yang dihasilkan

oleh sebuah panel surya.

1.5 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

BABI : Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah,

perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat

penelitian, serta sistematika penulisan.

BAB II : Dasar teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan

kontrol dengan fuzzy logic dan solar tracker yang diaplikasikan

terhadap panel surya, dan teori tentang kontrol dengan fuzzy

logic.

BAB III : Metodologi penelitian, menjelaskan peralatan yang digunakan,

tempat dan pelaksanaan penelitian, langkah-langkah percobaan

dan pengambilan data.

BAB IV : Data dan analisa, menjelaskan data hasil pengujian, dan analisa

hasil pengujian.

BAB V : Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran.


commit to user

5

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Aissaoi, dkk (2007) membuat simulasi fuzzy logic untuk kontrol motor

sinkron yang mempunyai hasil yang baik tanpa overshoot dan tidak terpengaruh oleh

beban gangguan. Sehingga dengan menerapkan fuzzy logic untuk kontrol akan

membuat mesin sinkron mempunyai performa yang paling baik.

Amien Rahardjo, dkk. (2008). Melakukan penelitian tentang potensi energi

matahari di Indonesia. Daya yang dapat dibangkitkan berdasarkan intensitas matahari

ketika mencapai permukaan bumi berjumlah sekitar 100 watt per m2, pada efisiensi

sel surya 10 %. Dengan demikian untuk memeperoleh daya sebesar 1000 watt

diperlukan luas 10 m2. Melihat kendala pemanfaatan sel surya secara terintegrasi

pada bangunan komersial bisa ditempatkan pada atap bangunan atau pada bagian

sisi-sisi bangunan komrersial tersebut. Perkiraan dengan pemanfaatan sel surya di

bangunan komersial dengan luas bangunan 500 m2 akan membangkitkan energi

listrik sekitar 87 MWh per tahun.

Errahmani (2009) meneliti penggunaan fuzzy logic control untuk green

house mereka mendapatkan hasil bahwa penggunaan fuzzy logic control untuk

variabel iklim adalah cara yang baik untuk menghemat energi dan mengurangi

kompleksitas kontrol.

Barsoum (2009) melakukan penelitian tentang sistem solar tracker dengan

dua derajat kebebasan dengan detektor cahaya matahari menggunakan photocells.

Sirkuit kontrol utama untuk solar tracker menggunakan mikrokontroler PIC16F84A.

Mikrokontroler ini diprogram untuk mendeteksi sinar matahari yang mengenai

photocells dan kemudian mengaktuasi motor untuk mengatur posisi dari panel surya

sehingga dapat menerima cahaya matahari secara maksimum.

Pattanasethanon (2010) melakukan penelitian tentang pengoptimalan

kontrol dengan menggunakan dua derajat kebebasan yang didesain untuk solar

tracker. Detektor cahaya yang digunakan berupa phototransistor dengan dibatasi

oleh sebuah sekat yang menimbulkan bayangan yang kemudian menutupi

phototransistor dari sinar datang matahari secara langsung. Hal ini bertujuan agar


commit to user

6

didapat koordinat tegak lurus antara sinar matahari dan panel surya. Mekanisme

solar tracker ini senantiasa melakukan tracking terhadap matahari setiap 10 menit,

dengan respon pergerakan 37o tiap detik.

Dengan demikian masih diperlukan penyempurnaan dalam perancangan

solar tracker menggunakan dua derajat kebebasan. Sistem kontrol yang berorientasi

pada intensitas cahaya matahari dengan menggunakan metode logika kabur (Fuzzy

Logic) agar energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya dapat maksimal.

2.2 Sel Surya

Sel surya atau photovoltaic, adalah sebuah alat semikonduktor yang terdiri

dari sebuah wilayah besar dioda P-N junction. Di mana, ketika terkena cahaya

matahari mampu menciptakan energi listrik. Secara sederhana sel surya terdiri dari

persambungan bahan semikonduktor bertipe P dan N (P-N junction semiconductor)

yang jika tertimpa sinar matahari maka akan terjadi aliran elektron, aliran elektron ini

disebut dengan aliran listrik. Bagian utama perubah energi sinar matahari menjadi

energi listrik adalah absorber (penyerap).

Sel-sel silikon terkena sinar matahari, maka photon-photon yang jatuh

sekitar P-N akan menghasilkan pasangan-pasangan elektron lubang. Elektron-

elektron akan cederung untuk berjalan ke arah silikon tipe N, sedangkan lubang akan

cenderung untuk berjalan ke arah daerah yang bermuatan positif. Bila wilayah positif

dan negatif diberi sambungan listrik, maka dapat mengalir arus listrik dalam

sambungan itu. Besarnya arus listrik atau tenaga listrik yang diperoleh tergantung

antara lain dari jumlah energi cahaya yang mencapai sel-sel silikon dan tergantung

dari luas permukaan sel.

Daya yang diterima (Pin) sel surya sangat tergantung oleh intensitas radiasi

matahari yang diterima dengan luas sel surya tersebut, yang dinyatakan melalui

persamaan 2.1.

Pin = Ir x A (2.1)

di mana: Pin : Daya Input akibat radiasi matahari (Watt)

Ir : Intensitas radiasi matahari (Watt/m2)

A : Luas area permukaan panel surya (m2)


commit to user

7

Karakteristik sel surya saat disinari dinyatakan dalam karakteristik arus

hubung singkat (Isc) dan tegangan tanpa beban (Voc). Isc adalah arus listrik maksimum

pada nilai tegangan sama dengan nol, sedangkan Voc adalah kondisi dimana tidak ada

arus yang dapat mengalir sehingga tegangan maksimum.

Gambar 2. 1 Kurva I-V pada panel surya (Usman 2001)

Titik pada kurva I-V (Vmp, Imp) yang menghasilkan arus dan tegangan

maksimum disebut titik daya maksimum (MPP). Karakteristik penting lainnya dari

sel surya yaitu Fill Factor (FF), dengan persamaan dibawah ini:

FF = (2.2)

Sedangkan untuk besarnya daya yang dibangkitkan panel surya (Pout) yaitu

perkalian tegangan yang dihasilkan oleh panel surya (Voc), arus hubung singkat (Isc),

dan Fill Factor (FF) yang dihasilkan oleh panel surya dapat diketahui dengan

menggunakan persamaan 2.2.

Vmp x Imp = Voc x Isc x FF (2.3)

Pout = Voc x Isc x FF (2.4)

di mana: Vmp: Tegangan yang dihasilkan panel surya (Volt)

Imp : Arus yang dihasilkan panel surya (Ampere)

Pout : Daya yang dibangkitkan oleh panel surya (Watt)

Voc : Tegangan tanpa beban (Volt)


commit to user

8

Isc : Arus hubung singkat pada panel surya (Ampere)

FF : Fill Factor

Nilai FF dapat diperoleh dari persamaan 2.5.

FF = Voc – ln (Voc + 0,72) / Voc + 1 (2.5)

Efisiensi yang terjadi pada sel surya merupakan perbandingan daya yang

dapat dibangkitkan oleh panel surya dengan energi input yang diperoleh dari radiasi

matahari.

η = % (2.6)

Sehingga efisiensi panel surya adalah sebagai berikut:

η = x 100 % (2.7)

di mana: η : Efisiensi konversi (%)

Indonesia memiliki potensi energi surya yang cukup besar, hal ini

dikarenakan hampir sepanjang tahun seluruh wilayah Indonesia terkena radiasi

matahari. Seperti ditunjukkan pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Potensi sumber daya energi surya di Indonesia (Direktorat Jenderal Listrik

dan Pengembangan Energi)

No Kota Provinsi Radiasi Rata-Rata (kWh/m2)

1 Banda Aceh Aceh 4.1

2 Palembang Sumatera Selatan 4.95

3 Menggala Lampung 5.23

4 Rawasragi Lampung 4.13

5 Jakarta Jakarta 4.19

6 Bandung Jawa Barat 5.15

7 Lembang Jawa Barat 4.32

8 Citius, Tanggerang Jawa Barat 2.56

9 Darmaga, Bogor Jawa Barat 4.45

10 Serpong, Tanggerang Jawa Barat 5.49


commit to user

9

11 Semarang Jawa Tengah 4.30

12 Surabaya Jawa Timur 4.50

13 Kenteng, Yogyakarta Yogyakarta 5.26

14 Denpasar Bali 4.55

15 Pontianak Kalimantan Barat 4.80

16 Banjarbaru Kalimantan Selatan 4.57

Pengoperasian sel surya agar didapatkan nilai yang maksimum sangat

tergantung pada faktor berikut:

1. Ambient air temperature.

Sebuah sel surya dapat beroperasi secara maksimum jika temperatur

sel tetap normal (pada 250C). Kenaikan temperatur lebih tinggi dari

temperatur normal pada sel surya akan melemahkan tegangan (Voc).

Setiap kenaikan temperatur sel surya 10 Celsius (dari 250C) akan

berkurang sekitar 0.4 % pada total tenaga yang dihasilkan atau akan

melemah dua kali (2x) lipat untuk kenaikan temperatur sel per 100C.

Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Grafik Hubungan Temperatur Sel Surya Terhadap Tegangan (V)

(Rahardjo, 2008)

2. Radiasi matahari.

Radiasi matahari di bumi dan berbagai lokasi bervariable, dan sangat

tergantung keadaan spektrum solar ke bumi. Insolation solar matahari

akan banyak berpengaruh pada current (I) sedikit pada tegangan. Seperti

ditunjukkan pada Gambar 2.3.


commit to user

10

Gambar 2.3 Grafik Hubungan Radiasi Matahari Terhadap Arus Listrik (I)

(Rahardjo, 2008)

3. Kecepatan angin bertiup.

Kecepatan tiup angin disekitar lokasi larik sel surya dapat membantu

mendinginkan permukaan temperatur kaca-kaca larik sel surya. Hal ini

dapat mengakibatkan kestabilan suhu panel surya sehingga dapat

beroperasi secara maksimum.

4. Keadaan atmosfir bumi.

Keadaan atmosfir bumi berawan, mendung, jenis partikel debu udara,

asap, kelembapan udara (Rh), kabut dan polusi sangat menentukan hasil

maksimum arus listrik dari deretan sel surya.

5. Orientasi panel atau larik sel surya.

Orientasi dari rangkaian sel surya (larik) ke arah matahari secara

optimum adalah penting agar panel surya dapat menghasilkan energi

maksimum. Sudut orientasi (tilt angle) dari panel surya juga sangat

mempengaruhi hasil energi maksimum.

6. Posisi letak sel surya (larik) terhadap matahari.

Mempertahankan sinar matahari jatuh ke sebuah permukaan panel sel

surya secara tegak lurus akan mendapatkan energi maksimum ± 1000

W/m2

atau 1 kW/m2. Kalau tidak dapat mempertahankan ketegak lurusan

antara sinar matahari dengan bidang PV, maka ekstra luasan bidang panel

sel surya dibutuhkan (bidang panel sel surya terhadap sun altitude yang

berubah setiap jam dalam sehari). Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4.


commit to user

11

Gambar 2.4 Ekstra Luasan Panel PV dalam posisi datar (Rahardjo, 2008)

Panel sel surya pada equator (latitude 0 derajat) yang diletakkan

mendatar (tilt angle = 0) akan menghasilkan energi maksimum,

sedangkan untuk lokasi dengan latitude berbeda harus dicarikan “tilt

angle” yang optimum.

2.3 Sensor Cahaya

Sensor cahaya yang digunakan dalam penelitian ini merupakan LDR

kepanjangan dari Light Dependent Resistor adalah resistor yang nilai resistansinya

berubah-ubah karena adanya intensitas cahaya yang diserap. LDR juga merupakan

resitor yang mempunyai koefisien temperatur negatif, dimana resistansinya

dipengaruhi oleh intensitas cahaya. LDR dibentuk Cadium Sulfied (CDS) yang mana

CDS dihasilkan dari serbuk keramik. Secara umum, CDS disebut juga peralatan

photo conductive, selama konduktivitas atau resistansi dari CDS bervariasi terhadap

intensitas cahaya. Jika intensitas cahaya yang diterima tinggi maka hambatan juga

akan tinggi yang mengakibatkan tegangan yang keluar juga akan tinggi begitu juga

sebaliknya disinilah mekanime proses perubahan cahaya menjadi listrik terjadi.

CDS tidak mempunyai sensitivitas yang sama pada tiap panjang gelombang

dari ultraviolet sampai dengan infra merah. Hal tersebut dinamakan karakteristik

respon spektrum. CDS banyak digunakan dalam perencanaan rangkaian bolak-balik

(AC) dibandingkan dengan photo transistor dan photo dioda. Seperti ditunjukkan

pada Gambar 2.5.


commit to user

12

Pada penelitian ini empat buah sensor yang diletakkan sedemikian rupa agar

mempermudah dalam penetuan koordinat cahaya matahari datang yang diletakan

pada empat penjuru tepi panel surya. Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.5 LDR dan Rangakaian Sensor Cahaya

Gambar 2.6 Letak Sensor Cahaya Pada Solar Cell

Gambar 2.7 Letak Sensor Cahaya


commit to user

13

Dengan metode peletakkan sensor cahaya seperti Gambar 2.6 dan Gambar

2.7 diharapkan cahaya matahari yang datang menerpa panel surya dari segala arah

dapat tertangkap sempurna.

2.4 Motor DC

Motor arus searah (motor DC) merupakan salah satu jenis motor listrik yang

paling awal digunakan dalam industri dan ke depan mesin ini akan tetap digunakan

karena karakteristik pengaturannya yang baik. Dalam motor DC, stator merupakan

tempat kumparan medan (field winding) dan rotor merupakan tempat rangkaian

jangkar (armature winding). Prinsip kerja dari motor DC adalah bahwa arah medan

magnet rotor akan selalu berusaha untuk berada pada posisi yang berlawanan arah

dengan arah medan magnet stator. Ini mengikuti sifat magnet bahwa jika magnet

yang berlawanan arah didekatkan satu sama lain mereka akan saling tarik menarik

dan sebaliknya, magnet yang searah akan saling tolak.

Dalam mesin DC, arah medan magnet stator adalah tetap, sehingga untuk

menjaga kontinyuitas momen putar rotor maka arah medan magnet rotor harus

menyesuaikan/dirubah. Untuk menciptakan efek perubahan arah medan rotor ini

dilakukan dengan merubah arah aliran arus yang mengalir dalam rangkaian jangkar.

Perubahan aliran arus rotor ini dilakukan dengan menghubungkan rangkaian jangkar

dengan sumber tegangan luar melalui sikat (brush) yang dilengkapi dengan

komutator. Cincin komutasi ini berfungsi sebagai alat untuk menjaga agar posisi

medan jangkar selalu optimum dalam menghasilkan momen putar. Dalam motor DC,

medan stator bisa dibangkitkan dengan magnet permanen atau elektromagnetis. Dan

arah kutub pada motor DC dapat dirubah dan dengan menggunakan rangkaian H-

Bridge sebagai pengendali.

H-Bridge atau yang diterjemahkan secara kasar sebagai “Jembatan H”,

adalah sebuah rangkaian dimana motor menjadi titik tengahnya dengan dua jalur

yang bisa dibuka tutup untuk melewatkan arus pada motor tersebut, persis seperti

huruf “H” (dengan motor berada pada garis horizontal). Seperti ditunjukkan pada

Gambar 2.8.


commit to user

14

Dua terminal motor a dan b dikontrol oleh 4 saklar (1 s/d 4). Ketika saklar

satu dan dua diaktifkan (saklar 3 dan 4 dalam keadaan off), maka terminal motor a

akan mendapatkan tegangan (+) dan terminal b akan terhubung ke ground (-), hal ini

menyebabkan motor bergerak maju (atau searah jarum jam). Seperti ditunjukkan

pada Gambar 2.9.

Sedangkan sebaliknya, bila saklar 1 dan 2 dalam keadaan off, saklar 3 dan 4

dalam keadaan aktif, maka terminal a akan terhubung ke ground (-) dan terminal b

akan mendapatkan tegangan (+), dan hal ini dapat menyebabkan berubah arah putar

motor, menjadi bergerak mundur (atau berlawanan dengan arah jarum jam). Seperti

ditunjukkan pada Gambar 2.10.

Gambar 2.8 Skema Rangkaian H-Bridge

Gambar 2.9 Arah Putaran Motor DC


commit to user

15

Metode yang paling mudah untuk pengaturan kecepatan motor DC adalah

dengan menggunakan metode pengaturan Pulse Width Modulation (PWM).

Gambar 2.11 Sinyal PWM

Kecepatan motor sebanding dengan besarnya Duty Cycle dengan

kecepatan motor DC sehingga tinggi Duty Cycle maka menghasilkan putaran

motor tinggi, semakin rendah Duty Cycle maka menghasilkan putaran motor

rendah.

Sinyal PWM yang digunakan untuk menghasilkan pengaturan kecepatan

motor DC dilakukan dengan menggunakan mikrokontroler.

Gambar 2.10 Arah putaran Motor BerlawananJarum Jam

Gambar 2.12 Rangkaian Pengendali Kecepatan Motor


commit to user

16

2.5 Logika Kabur (fuzzy logic)

Logika Kabur adalah peningkatan dari logika boolean yang berhadapan

dengan konsep kebenaran sebagian. Dimana logika klasik menyatakan bahwa segala

hal dapat diekspresikan dalam istilah binari (0 atau 1, hitam atau putih, ya atau

tidak). Fuzzy logic menggantikan kebenaran boolean dengan tingkat kebenaran.

Dengan fuzzy logic memungkinkan nilai keanggotaan antara 0 dan 1, tingkat keabuan

dari hitam dan putih, dan dalam bentuk linguistik, konsep tidak pasti seperti

“sedikit”, “lumayan”, dan “sangat”. Hal ini berhubungan dengan set fuzzy logic dan

teori kemungkinan. Metode ini diperkenalkan oleh Dr. Lutfi Zadeh dari Universitas

California, Berkeley 1965.

Fuzzy logic adalah logika kabur yang berbeda dengan logika tegas (crisp).

Perbedaan dari fuzzy logic dengan logika tegas adalah bila logika tegas mempunyai

nilai yang jelas yang membatasi dari satu himpunan dengan himpunan yang lain,

sedangkan fuzzy logic tidak memiliki nilai yang jelas untuk membedakan satu

himpuan dengan himpunan yang lain, misalnya : seseorang dikatakan tinggi jika

mempunyai tinggi lebih dari 170cm. Kalau dengan menggunakan logika tegas orang

yang mempunyai tinggi 100 cm dan 169 cm dikatakan orang yang pendek,

sedangkan orang yang tingginya 171cm adalah orang yang tinggi padahal cuma

selisih 2 cm saja. Fuzzy logic mempunyai batasan yang tidak jelas, jika orang

mempunyai tinggi 169 cm tidak langsung dikatakan pendek, tapi dia mempunyai

unsur tinggi berapa persen dan unsur pendek berapa persen tergantung dari fungsi

yang dipakai (Naba, 2009). Fuzzy logic terdiri dari beberapa unsur yaitu:

2.5.1 Himpunan Fuzzy

Himpunan fuzzy adalah sebuah himpunan dimana fungsi keanggotaannya

memiliki derajat keanggotaan tertentu dengan nilai antara 0% hingga 100%.

Himpunan fuzzy mendasari konsep fuzzy logic yang menyatakan bahwa

kebenaran dari sembarang pernyataan hanyalah masalah derajat.


commit to user

17

2.5.2 Fungsi-fungsi Keanggotaan

Di dalam sistem kontrol fuzzy, fungsi kenggotaan memiliki peranan yang

sangat penting untuk mempresentasikan masalah dan menghasilkan keputusan

secara akurat. Fungsi keanggotaan hendaknya dibuat oleh orang yang ahli

dibidang yang akan dibuat kontrol. Contohnya jika membuat pengering

hendaknya fungsi keanggotaan dibuat oleh orang yang ahli dalam bidang

pengering. Terdapat banyak fungsi keangotaan diantaranya:

2.5.2.1 Fungsi Sigmoid

Seperti namanya fungsi ini berbentuk sigmoid seperti huruf S.

Setiap nilai x (anggota crisp set) dipetakan ke dalam interval [0,1].

Seperti diperlihatkan pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Grafik Fungsi Sigmoid (Naba, 2009)

2.5.2.2 Fungsi Phi

Disebut fungsi phi karena mempunyai bentuk seperti symbol

phi. Pada fungsi ini hanya terdapat satu nilai x yang berderajat

keanggotaan sama dengan 1. Adapun bentuk dari grafik fungsi phi

diperlihatkan pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14 Grafik Fungsi Phi (Naba, 2009)


commit to user

18

2.5.2.3 Fungsi Segitiga

Fungsi segitiga mempunyai bentuk segitiga dengan keanggotaan

yang mempunyai derajat keanggotaan sama dengan satu adalah satu.

Adapun grafik dari fungsi segitiga diperlihatkan pada Gambar 2.15.

Gambar.2.15 Grafik Fungsi Segitiga (Naba, 2009)

2.5.2.4 Fungsi Trapesium

Fungsi trapesium berbentuk trapesium sehingga keangggotaan

yang mempunyai derajat keanggotaan sama dengan satu lebih dari satu

buah. Seperti diperlihatkan pada Gambar 2.16.

Gambar.2.16 Grafik Fungsi Trapesium (Naba, 2009)

2.5.3 Fuzifikasi

Masukan-masukan yang nilai kebenarannya bersifat pasti (crisp input)

dikonversi ke bentuk fuzzy input, yang berupa nilai linguistik yang simantiknya

ditentukan berdasarkan fungsi keanggotaan.


commit to user

19

2.5.4 Inferensi

Inferensi melakukan penalaran menggunakan fuzzy input dan fuzzy rules

yang telah ditentukan sehingga menghasilkan fuzzy output.

Terdapat 2 sistem inferensi pada fuzzy logic yang biasa dipakai dalam

pengaturan. yaitu:

2.5.4.1 Model Mamdani

Pada model ini, aturan inference didefinisikan sebagai:

If x1 is A1 AND ….AND xn is An THEN y is B.

Di mana,

A1 …….. An dan B adalah nilai-nilai linguistik (fuzzy set) dan

“x1 adalah A1 ” menyatakan bahwa variable x1 adalah anggota fuzzy set

A1.

2.5.4.2 Model Sugeno

Model ini juga sebagai Takagi-Sugeno-Kang(TSK) model, yaitu

suatu model dari varian dari model Mamdani. Model ini menggunakan

aturan yang berbentuk:

If x1 is A1 AND ….AND xn is An THEN y =f(x1…………,xn)

Di mana, f bisa berupa sembarang fungsi dari variable-variabel input

yang nilainya berada dalam interval variable output.

2.5.5 Defuzifikasi

Defuzifikasi adalah langkah terakhir dalam suatu sistem fuzzy logic

dimana tujuannya adalah mengkonversi setiap hasil dari inferensi engine yang

diekspresikan dalam bentuk fuzzy set ke suatu bilangan real. Terdapat beberapa

metode defuzifikasi yaitu:


commit to user

20

2.5.5.1 Centroid metode

Metode ini disebut juga sebagai center of area atau center of

grafity. Seperti ditunjukkan pada persamaan 2.8.

(2.8)

Fungsi integral diatas bisa diganti dengan fungsi jumlah jika y

bernilai diskrit, sehingga menjadi:

(2.9)

Dimana y adalah nilai crisp dan µ(y) adalah derajat keanggotaan

dari y. Metode ini dipakai oleh sistem fuzzy mamdani.

2.5.5.2 Heigh metode

Metode ini juga sebagai prinsip keanggotaan maksimum karena

metode ini secara sederhana memilih nilai crisp yang memiliki derajat

keanggotaan maksimum. Metode ini dipakai oleh sistem fuzzy tipe

sugeno.

2.5.5.3 First of maxima

Metode ini juga merupakan generalisasi dari heigh metode untuk

kasus dimana fungsi keanggotaan output memiliki lebih dari satu nilai

maksimum.

2.5.5.4 Mean-Max Metode

Metode ini merupakan generalisasi dari heigh metode untuk

kasus dimana terdapat lebih dari satu nilai crisp yang memiliki derajat

keanggotaan maksimum. Seperti ditunjukkan pada persamaan 2.10.

(2.10)

= ∫ ( )∫ ( )= ∑ ( )∑ ( )

= +2


commit to user

21

= ( )( )

Dimana m adalah nilai crisp yang paling kecil dan M adalah

nilai crisp yang paling besar.

2.5.5.5 Weighted Average

Metode ini mengambil nilai rata-rata dengan menggunakan

pembobotan berupa derajat keanggotaan. Seperti ditunjukkan pada

persamaan 2.11.

(2.11)

Dimana, y adalah nilai crisp dan µ(y) adalah derajat keanggotaan dari

nilai crisp.

2.6 ATmega16

Mikrokontroler AVR adalah mikrokontroler RISC 8 bit berdasarkan

aristektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel pada tahun 1996. AVR memiliki

keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain, keunggulan AVR yaitu AVR

memiliki kecepatan eksekusi program yang lebih cepat, karena sebagian besar

instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, lebih cepat dibandingkan MCS51 yang

membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1 instruksi. Mikrokontroler

ATmega16 memiliki fitur yang lengkap (ADC internal, EEPROM internal,

Timer/Counter, PWM, Port I/O, komunikasi serial, Komparator, I2C,dll).

Berikut ini merupakan beberapa spesifikasi ATmega16:

1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi

16 Mhz.

2. Memiliki kapasitas flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 byte, dan

SRAM 1Kbyte.

3. Saluran Port I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port

D.

4. CPU yang terdiri atas 32 buah register

5. User interupsi internal dan eksternal

6. Port USART sebagai komunikasi serial

7. Konsumsi daya rendah (DC 5V)


commit to user

22

8. Fitur peripheral, yang terdiri dari:

a. Tiga buah Timer/Counter dengan perbandingan

2 (dua) buah Timer/Counter 8 bit dengan Prescaler terpisah

dan Mode Compare.

1 (satu) buah Timer/Counter 16 bit dengan Prescaler

terpisah, Mode Compare dan Mode Capture.

b. Real Time Counter dengan osilator tersendiri

c. 4 channel PWM

d. 8 channel, 10-bit ADC

8 single-ended Channel

7 differential Channel hanya pada kemasan TQFP

2 differential Channel dengan Programmable Gain 1x, 10x,

atau 200x

Gambar 2.17 Blok Diagram Mikrokontroler ATMega16 (Datasheet Atmega 16)


commit to user

23

Susunan pin-pin mikrokontroler ATMega16 ditunjukkan pada gambar 2.18berikut :

Gambar 2.18 Susunan pin mikrokontroler ATMega16 (Datasheet Atmega 16)

Konfigurasi pin ATMega16 dengan kemasan 44 pin DIP (Dual In-line

Package) dapat dilihat pada Gambar 2.18. Dari gambar di atas dapat dijelaskan

fungsi dari masing-masing pin ATMega16 sebagai berikut:

1. Vcc merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.

2. GND merupakan pin Ground.

3. Port A (PA0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin

masukan ADC.

4. Port B (PB0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin

dengan fungsi khusus seperti SPI, MISO, MOSI, SS, AIN1/OC0,

AIN0/INT2, T1, T0, T1/XCK.

5. Port C (PC0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin

dengan fungsi khusus, seperti TOSC2, TOSC1, TDI, TD0, TMS,

TCK, SDA, SCL.

6. Port D (PD0…7) merupakan pin input/output dua arah dan pin

dengan fungsi khusus, seperti RXD, TXD, INT0, INT1, OC1B,

OC1A, ICP1.

7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset

mikrokontroler.

8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.


commit to user

24

9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

2.7 Software Mikrokontroler ATMega16

Sebuah mikrokontroler tidak akan bekerja bila tidak diberikan program untuk

diisikan ke dalam mikrokontroler tersebut. Oleh karena itu, dalam tugas akhir ini

akan digunakan perangkat lunak CodeVisionAVR sebagai media penghubung antara

program yang akan diisikan ke mikrokontroler ATMega16 yang menggunakan

bahasa C.

Pemrograman mikrokontroler AVR dapat menggunakan low level language

(assembler) dan high level language (C, Basic, Pascal, JAVA, dll) tergantung

compiler yang digunakan. Bahasa assembler pada mikrokontroler AVR memiliki

kesamaan instruksi, sehingga jika telah menguasai pemrograman satu jenis

mikrokontroler AVR, maka akan dengan mudah untuk memprogram mikrokontroler

AVR jenis lain, tetapi bahasa assembler relatif lebih sulit dipelajari daripada bahasa

C, untuk pembuatan suatu proyek yang besar akan memakan waktu yang lama, serta

penulisan programnya akan panjang. Sedangkan bahasa C memiliki keunggulan

dibandingkan bahasa assembler yaitu penyusunan program akan lebih sederhana dan

mudah pada proyek yang lebih besar. Bahasa C hampir bisa melakukan semua

operasi yang dapat dikerjakan oleh bahasa mesin.

Code Vision AVR pada dasarnya merupakan perangkat lunak pemrograman

mikrokontroler keluarga AVR berbasis bahasa C. Ada tiga komponen penting yang

telah diintegrasikan dalam perangkat lunak ini: Compiler C, IDE dan program

generator.

Berdasarkan spesifikasi yang dikeluarkan oleh perusahaan pengembangnya,

Compiler C yang digunakan hampir mengimplementasikan semua komponen standar

yang ada pada bahasa C standar ANSI (seperti struktur program, jenis tipe data, jenis

operator, dan library fungsi standar berikut penamaannya). Tetapi walaupun

demikian, dibandingkan bahasa C untuk aplikasi komputer, compiler C untuk

mikrokontroler ini memiliki sedikit perbedaan yang disesuaikan dengan arsitektur

AVR tempat program C tersebut ditanamkan (embedded).


commit to user

25

Khusus untuk library fungsi, disamping library standar (seperti fungsi-fungsi

matematik, manipulasi string, pengaksesan memori dan sebagainya). Code Vision

AVR juga menyediakan fungsi-fungsi tambahan yang sangat bermanfaat dalam

pemrograman antarmuka AVR dengan perangkat luar yang umum digunakan dalam

aplikasi kontrol. Beberapa fungsi library yang penting diantaranya adalah fungsi-

fungsi untuk pengaksesan LCD, komunikasi I2C, IC RTC (Real time Clock), sensor

suhu, SPI (Serial Peripheral Interface) dan lain sebagainya.

Untuk memudahkan pengembangan program aplikasi, Code Vision AVR juga

dilengkapi IDE yang sangat user friendly. Selain menu-menu pilihan yang umum

dijumpai pada setiap perangkat lunak berbasis Windows, Code Vision AVR ini telah

mengintegrasikan perangkat lunak downloader yang bersifat in system programmer

yang dapat digunakan untuk mentransfer kode mesin hasil kompilasi ke dalam

sistem memori mikrokontroler AVR yang sedang diprogram.

Selain itu, Code Vision AVR juga menyediakan sebuah fitur yang dinamakan

dengan code generator atau Code Wizard AVR. Secara praktis, fitur ini sangat

bermanfaat membentuk sebuah kerangka program (template), dan juga memberi

kemudahan bagi programmer dalam peng-inisialisasian register-register yang

terdapat pada mikrokontroler AVR yang sedang diprogram. Dinamakan code

generator, karena perangkat lunak Code Vision ini akan membangkitkan kode-kode

program secara otomatis setelah fase inisialisasi pada jendela Code Wizard AVR.


commit to user

25

BAB III

METODE PENELITIAN

6.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan pada bulan Januari 2012 sampai bulan Juni 2012.

Penelitian ini bertempat di Laboratorium Listrik dan Elektronika Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3.2 Bahan dan Alat Penelitian

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

a. Panel surya

Spesifikasi panel surya yang dipakai adalah:

i. Daya keluaran maksimum 60W

ii. Tegangan keluaran maksimum 17,4V

iii. Arus keluaran maksimum 3,45A

iv. 787x671x46mm dimensi panel

Gambar 3.1 Panel suryab. Komponen induk

i. Mikrokontroler ATmega 16

ii. Sensor cahaya LDR

iii. Inverter 12 V to 32 V

iv. Regulator baterai

v. Baterai 12 V 6 Ah

vi. Motor aktuator 32 V


commit to user

26

c. Instrumen dan alat tambahan

i. Pyranometer

Untuk mengukur intensitas radiasi matahari digunakan

pyranometer. Pyranometer ini dipasang sejajar diantara kedua

panel surya dengan ketinggian ± 80 cm untuk mengukur

intensitas radiasi matahari yang diterima oleh kedua panel surya.

(a) (b)

Gambar 3.2 (a) Pyranometer ; (b) Pemasangan pyranometer

ii. Rheostat 100 Ohm

Alat ini digunakan sebagai beban dalam pengukuran

energi listrik yang dihasilkan oleh kedua panel surya.

Gambar 3.3 Rheostatiii. Multimeter

Multimeter digunakan untuk mengukur arus dan tegangan

listrik yang dihasilkan oleh panel surya.

Gambar 3.4 Multimeter


commit to user

27

iv. Termometer infra merah

Termometer infra merah berfungsi untuk mengukur suhu

permukaan panel surya.

Gambar 3.5 Termometer infra merah

v. Relative humidity meter

Relative humidity meter digunakan untuk mengukur

kelembapan udara dan suhu lingkungan sekitar pada saat

penelitian.

Gambar 3.6 Relative humidity meter

3.3 Prosedur Penelitian

Peralatan utama penelitian terdiri dari dua panel surya, yakni panel surya

yang dikendalikan menggunakan solar tracker dengan metode fuzzy logic dan panel

surya tanpa kontrol menggunakan metode fuzzy logic yang dihadapkan ke arah

matahari mengacu data posisi matahari pada tanggal penelitian berlangsung. Hal ini

bermaksud untuk mengetahui perbandingan daya dan efisiensi yang dihasilkan oleh

kedua panel surya.


commit to user

28

3.3.1 Persiapan Penelitian

Sebelum melaksanakan pengambilan data penelitian, langkah persiapan

yang harus dilakukan adalah sebagai beikut:

1. Membuat rangkaian sensor cahaya ADC (Analog to Digital Converter)

dengan menggunakan LDR.

2. Membuat rangakaian induk sebagai basis data pemograman, kalibrasi dan

pengolah data digital dari rangkaian sensor yang terhubung dengan driver

motor aktuator.

3. Menghubungkan rangkaian sensor dan rangkaian induk untuk melakukan

pengolahan data digital.

4. Menghubungkan hasil pembacaan sensor cahaya dari rangkaian induk

dengan LED untuk mengetahui sensor bekerja dengan baik.

5. Melakukan uji coba pembacaan keempat sensor dengan lampu pijar

untuk penyesuaian dengan gerakan motor aktuator.

3.3.2 Pengambilan Data Penelitian

Setelah pembacaan sensor cahaya LDR telah sesuai dengan pergerakan

motor aktuator maka langkah selanjutnya adalah sebagai berikut:

1. Memposisikan kedua panel surya sejajar ± 80 cm dari lantai, yakni panel

surya yang dikendalikan menggunakan solar tracker dengan metode

fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol menggunakan metode fuzzy

logic, berikut pyranometer.

2. Memposisikan panel surya tanpa kontrol menggunakan metode fuzzy

logic berdasarkan posisi matahari pada tanggal dan pukul 12.00 WIB

pengambilan data.

Gambar 3.7 Posisi matahari (http://sunposition.info)


commit to user

29

3. Merangkai multimeter dan rheostat sebagai beban sesuai skema

rangkaian pengukuran pada Gambar 3.8 di bawah ini :

Gambar 3.8 Skema pengukuran tegangan dan arus pada sel surya menurut E

948-95 (ASTM)

4. Menghubungkan komponen induk dengan komputer untuk pengecekan

bahwa komponen induk dan sensor bekerja.

5. Melakukan pengkuran tegangan dan arus yang dihasilkan panel surya

pada pembebanan 10 Ohm dan 100 Ohm.

6. Melakukan pengukuran radiasi matahari, kelembaban udara, suhu

lingkungan, dan suhu permukaan panel.

7. Mengulangi langkah ke 4 dan 5 pada panel surya menggunakan solar

tracker dengan metode fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol

menggunakan metode fuzzy logic setiap 15 menit.

3.4 Analisa Data

Dari data yang diperoleh, selanjutnya dapat dilakukan analisis data yaitu

dengan membandingkan:

1. Nilai tegangan listrik yang dihasilkan antara panel surya menggunakan

solar tracker dengan metode fuzzy logic dan panel surya tanpa kontrol

menggunakan metode fuzzy logic.

2. Nilai arus listrik yang dihasilkan antara panel surya menggunakan solar



PanelSurya

V

A

Voltmeter

Ammeter

Rheostat


commit to user

30

3. Nilai daya listrik yang dihasilkan antara panel surya menggunakan solar



4. Nilai efisiensi yang dihasilkan antara panel surya menggunakan solar



3.5 Diagram Alir Penelitian

Urutan-urutan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah seperti nampak

pada gambar 3.9.

Gambar 3.9 Diagram alir penelitian


commit to user

31

BAB IV

DATA DAN ANALISA

4.1. Simulasi dengan Matlab

Dalam pembuatan sistem ini terlebih dahulu dibuat simulasinya

dengan menggunakan Matlab Toolbox Fuzzy logic. Adapun proses pembuatan

simulasi dalam Matlab seperti pada Gambar 4.1 - 4.5.

Gambar 4.1 FIS editor

Gambar 4.1 di atas menunjukkan FIS dibangun dengan empat masukan :

intensitas cahaya utara, intensitas cahaya selatan, intensitas cahaya timur, dan

intensitas cahaya barat dan dua buah keluaran : motor utara selatan dan motor timur

barat.

Gambar 4.2 Membership function masukan


commit to user

32

Fungsi-fungsi keanggotaan variabel masukan dan keluaran didefinisikan

melalui membership function editor seperti ditunjukkan pada gambar 4.2. Variabel

FIS intensitas cahaya terdiri dari tinggi, sedang, dan rendah.

Gambar 4.3 Membership Function keluaran

Variabel FIS pada Gambar 4.3 menunjukkan gerakan motor terdiri dari tiga

fungsi keanggotaan yaitu: positif, diam, dan negatif. Semua variabel masukan dan

keluaran didefinisikan dalam bentuk fungsi keangotaan untuk tiap nilai linguistik IF

THEN rule menggunakan Rule Editor.

Pernyataan-pernyataan IF THEN rule berdasarkan deskripsi variabel masukan

dan keluaran yang didefiniskan dalam FIS Editor disusun menggunakan rule editor

seperti diliha pada halaman lampiran 1. FIS telah dengan lengkap dibangun, dalam

arti fungsi keanggotaan dan semua rule yang diperlukan telah selesai didefinisikan.

Aturan-aturan pada Rule Editor dapat diilustrasikan seperti pada gambar 4.4.

Gambar 4.4 Rule Viewer


commit to user

33

Dari 81 aturan yang dibangun maka didapatkan hasil simulasi seperti

ditunjukkan pada gambar 4.5.

Gambar 4.5 Surface Viewer

Dari Gambar 4.5 hasil simulasi fuzzy logic menunjukkan hasil bahwa system

fuzzy logic yang dibangun sudah bisa bekerja di area set poin yang diinginkan. Set

poin pada gambar 4.5 ditunjukkan nilai nol pada fungsi keanggotaan intensitas

cahaya timur dan intensitas cahaya barat. Sehingga program pada simulasi ini bisa

digunakan untuk membangun sistem fuzzy logic pada solar tracker.

4.2 Solar Tracker

Prinsip kerja dari solar tracker berdasarkan sensor cahaya LDR, ketika

cahaya menyinari LDR maka hambatan LDR menurun sehingga arus yang mengalir

melalui LDR meningkat. Ketika gelap hambatan LDR meningkat dan arus yang

mengalir melalui LDR menurun. Fenomena inilah yang diamanfaatkan sebagai

sensor cahaya. Adanya perbedaan nilai arus dari keempat sensor digunakan sebagai

masukan analog pada mikrokontroler Atmega 16 yang kemudian dikonversi ke

sinyal digital dan kemudian dikonversi kembali ke sinyal analog sebagai hasil

keluaran dari mikrokontroler. Sinyal analog dari mikrokontroler berupa tegangan 5

volt yang kemudian mengalir ke kaki base transistor yang berperan sebagai pemicu

untuk mendrive relay yang berfungsi sebagai jembatan H untuk mengendalikan

motor aktuator sebagai penggerak panel surya.


commit to user

34

4.3 Analisa Performa Panel Surya Tanpa Menggunakan Pengaturan dengan

Fuzzy Logic dan Panel Surya Menggunakan Pengaturan dengan Fuzzy

Logic

Dari hasil pengamatan tegangan dan arus listrik yang dihasilkan kedua panel

surya selama pengujian dengan variasi pembebanan 10 ohm dan 100 ohm. Diperoleh

data seperti ditunjukkan pada Lampiran 2. Data pengamatan panel surya tanpa

kontrol dengan metode fuzzy logic. Sedangkan, untuk data pengamatan panel surya

menggunakan kendali solar tracker dengan metode fuzzy logic dapat dilihat pada

Lampiran 3.

4.3.1 Contoh perhitungan data untuk panel surya tanpa kontrol dengan

metode fuzzy logic.

a. Data hasil pengujian untuk beban 10 ohm:

Pada pukul 07.00 WIB

Tegangan (Vout) : 11,95 V

Arus (Iout) : 1,87 A

Radiasi matahari (Ir) : 190,70 W/m2

Suhu panel (Tp) : 22,00 oC

Kelembapan udara (RH) : 75,36 %

Suhu Lingkungan (Tl) : 26,20 oC

Luas panel surya (A) : 0,598907 m2

Daya yang diterima Panel Surya

Pin = × = 190,70 × 0,598907 = 114,21 Daya keluar yang dihasilkan panel surya

Pout = × = 11,95 × 1,87 = 22,34 Efisiensi panel surya

η = 100% = , , 100% = 19,57 %b. Data hasil pengujian untuk beban 100 ohm:






commit to user

35








η = 100% = , , 100% = 3,25 %4.3.2 Perhitungan data untuk panel surya menggunakan kendali solar

tracker dengan metode fuzzy logic.

a. Data hasil pengujian untuk beban 10 ohm:












η = 100% = , , 100% = 23,79 %b. Data hasil pengujian untuk beban 100 ohm:


Tegangan (Vout) : 20 V


commit to user

36









Pout = × = 20 × 0,19 = 3,80 Efisiensi panel surya

η = 100% = , , 100% = 3,33 %Semua hasil perhitungan data pengamatan ditunjukkan pada tabel 4.1 sebagai

berikut:

Tabel 4.1. Tabel daya dan efisiensi kedua panel surya.

Jam

Panel tanpa fuzzy logic Solar Tracker dengan fuzzy logicDaya (Watt) Efisiensi (%) Daya (Watt) Efisiensi (%)10

Ohm100

Ohm10

Ohm100

Ohm10

Ohm100

Ohm10

Ohm100

Ohm7:00 22,35 3,71 19,57 3,25 27,18 3,80 23,79 3,337:15 21,26 3,73 14,60 2,56 25,88 3,80 17,78 2,617:30 25,49 3,74 16,42 2,41 27,00 3,78 17,39 2,447:45 25,60 3,73 11,53 1,68 31,13 3,79 14,02 1,718:00 26,79 3,78 10,85 1,53 30,91 3,80 12,52 1,548:15 28,78 3,75 11,76 1,53 30,80 3,79 12,59 1,558:30 31,10 3,93 10,03 1,27 32,28 3,75 10,41 1,218:45 31,72 3,70 9,72 1,13 31,78 3,73 9,73 1,149:00 30,95 3,73 8,50 1,03 32,59 3,74 8,95 1,039:15 30,10 3,74 7,58 0,94 33,20 3,95 8,36 0,999:30 32,51 3,70 7,57 0,86 33,25 3,76 7,74 0,879:45 31,60 3,70 6,84 0,80 32,94 3,74 7,12 0,81

10:00 31,52 3,68 6,56 0,77 32,79 3,72 6,83 0,7710:15 33,01 3,69 6,58 0,73 32,50 3,71 6,48 0,7410:30 30,04 3,65 5,78 0,70 32,49 3,67 6,25 0,7110:45 30,60 3,65 5,66 0,68 32,20 3,68 5,96 0,6811:00 30,92 3,43 5,68 0,63 32,44 3,65 5,96 0,6711:15 29,93 3,41 5,43 0,62 31,98 3,66 5,80 0,66


commit to user

37

Jam

Panel tanpa fuzzy logic Solar Tracker dengan fuzzy logicDaya (Watt) Efisiensi (%) Daya (Watt) Efisiensi (%)10

Ohm100

Ohm10

Ohm100

Ohm10

Ohm100

Ohm10

Ohm100

Ohm11:30 30,85 3,41 5,57 0,62 32,18 3,44 5,81 0,6211:45 19,95 3,64 7,09 1,30 26,91 3,29 9,57 1,1712:00 17,62 3,62 5,96 1,22 18,59 3,46 6,28 1,1712:15 23,42 3,65 7,39 1,15 25,13 3,69 7,93 1,1712:30 29,96 3,73 6,30 0,79 35,65 3,68 7,50 0,7712:45 30,28 3,67 5,62 0,68 30,59 3,61 5,68 0,6713:00 30,63 3,64 6,97 0,83 30,33 3,68 6,90 0,8413:15 29,96 3,60 6,08 0,73 30,76 3,67 6,25 0,7413:30 25,07 3,33 9,36 1,24 21,14 3,71 7,90 1,3913:45 8,13 2,45 4,78 1,44 10,93 3,35 6,43 1,9714:00 19,14 3,70 11,48 2,22 25,45 3,74 15,26 2,2514:15 23,61 3,70 12,68 1,99 29,71 3,73 15,96 2,0014:30 26,74 3,51 7,08 0,93 30,69 3,54 8,13 0,9414:45 19,81 3,41 10,51 1,81 21,65 3,65 11,48 1,9315:00 24,31 3,66 9,25 1,39 30,31 3,71 11,53 1,4115:15 4,74 3,05 3,37 2,17 6,64 3,27 4,72 2,3315:30 14,73 3,41 8,16 1,89 21,53 3,45 11,92 1,9115:45 22,64 3,45 12,79 1,95 27,80 3,69 15,71 2,0816:00 17,09 3,41 8,14 1,62 27,91 3,65 13,29 1,7416:15 6,96 3,12 4,90 2,19 13,17 3,38 9,26 2,3816:30 6,02 3,33 4,49 2,48 8,85 3,35 6,59 2,5016:45 1,69 2,96 2,15 3,77 4,18 3,26 5,33 4,1517:00 0,59 2,15 1,14 4,16 0,98 2,17 1,90 4,20Rata-rata 23,37 3,51 8,10 1,50 26,20 3,60 9,49 1,56

Rata-rata daya yang dapat dibangkitkan panel surya tanpa menggunakan

pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 10 ohm sebesar 23,37 W dan rata-rata daya

yang dibangkitkan panel surya solar tracker pada pembebanan yang sama sebesar

26,20 W. Selisih daya yang dibangkitkan kedua panel adalah :

26,20 W – 23,37 W = 2,83 W

Peningkatan daya panel surya dengan menggunakan solar tracker dengan

metode fuzzy logic dibandingkan panel surya tanpa menggunakn metode fuzzy logic

adalah : 26,20 W – 23,37 W23,37 W 100 % = 12,10 %


commit to user

38

Gambar 4.6 Grafik perbandingan daya listrik yang dihasilkan panel tanpa dan dengan

menggunakan pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 10 ohm.

Rata-rata daya yang dapat dibangkitkan panel surya tanpa menggunakan

pengaturan fuzzy logic pada pembebanan 100 ohm sebesar 3,51 W dan rata-rata daya

yang dibangkitkan panel surya solar tracker pada pembebanan yang sama sebesar

3.60 W. Selisih daya yang dibangkitkan kedua panel adalah :

3,60 W – 3,51 W = 0,09 W

Peningkatan daya panel surya dengan menggunakan solar tracker dengan

metode fuzzy logic dibandingkan panel surya tanpa menggunakn metode fuzzy logic

adalah : 3,60 W – 3,51 W3,51 W 100 % = 2,56 %

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

7:00

7:30

8:00

8:30

9:00

9:30

10:0

010

:30

11:0

011

:30

12:0

012

:30

13:0

013

:30

14:0

014

:30

15:0

015

:30

16:0

016

:30

17:0

0

Daya

(Wat

t)

Jam

Tanpa fuzzy

Dengan fuzzy


commit to user

39

Gambar 4.7 Grafik perbandingan daya listrik yang dihasilkan panel tanpa dan dengan


Pada Tabel 4.1 dapat dilihat pengaruh solar tracker terhadap efisiensi panel

surya. Efisiensi tertinggi terdapat pada pukul 7.00 WIB sebesar 23,79 % dan efisiensi

terendah terdapat pada pukul 17.00 WIB sebesar 1,90 %. Sedangkan, untuk panel

tanpa menggunakan pengaturan fuzzy logic efisiensi tertinggi pada pukul 7.00 WIB

sebesar 19,57 % dan efisiensi terendah terdapat pada pukul 17.00 WIB sebesar 1,14

%. Hal ini disebabkan karena pada pukul 07.00 WIB suhu permukaan panel 22 oC

dan intensitas radiasi matahari yang diterima panel surya sebesar 190,70 W/m2.

Berdasarkan tinjauan pustaka sebuah panel surya dapat beroperasi secara maksimum

ketika temperatur sel tetap normal berkisar 20 oC sampai 35 oC. Kenaikan temperatur

lebih tinggi dari temperatur normal pada sel surya akan melemahkan tegangan yang

dihasilkan oleh sel surya (Voc). Hal ini dibuktikan pada pukul 10.00 WIB sampai

pukul 12.00 WIB temperatur permukaan panel surya mencapai 40 oC hingga 51 oC

sedangkan intensitas radiasi matahari yang diterima panel surya tinggi berkisar 802

hingga 920 W/m2. Namun, tegangan listrik yang dihasilkan berkisar 13 Volt hingga

17 Volt. Sesuai persamaan 2.5 dimana efisiensi panel surya berbanding terbalik

dengan intensitas radiasi matahari yang diterima, sedangkan tegangan output yang

dapat dibangkitkan sudah mencapai maksimum maka efisiensi panel surya semakin

rendah.

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

7:00

7:30

8:00

8:30

9:00

9:30

10:0

010

:30

11:0

011

:30

12:0

012

:30

13:0

013

:30

14:0

014

:30

15:0

015

:30

16:0

016

:30

17:0

0

Daya

(Wat

t)

Jam

Tanpa Fuzzy

Dengan Fuzzy


commit to user

40

Rata-rata efisiensi panel surya tanpa menggunakan pengaturan fuzzy logic

pada pembebanan 10 ohm sebesar 8,10 % dan rata-rata daya yang dibangkitkan panel

surya solar tracker pada pembebanan yang sama sebesar 9,49 %. Selisih efisiensi

kedua panel adalah :

9,49 % – 8,10 % = 1,39 %

Sedangkan, rata-rata efisiensi panel surya tanpa menggunakan pengaturan

fuzzy logic pada pembebanan 100 ohm sebesar 1,50 % dan rata-rata daya yang

dibangkitkan panel surya solar tracker pada pembebanan yang sama sebesar 1,56 %.

Selisih efisiensi kedua panel adalah :

1,56 % – 1,50 % = 0,06 %

Komparasi data efisiensi panel surya selama pengujian dengan variasi

pembebanan 10 ohm dan 100 ohm dapat dilihat pada Gambar 4.8 dan Gambar 4.9.

Gambar 4.8 Grafik komparasi efisiensi antara panel tanpa pengaturan dan


0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

7:00

7:30

8:00

8:30

9:00

9:30

10:0

010

:30

11:0

011

:30

12:0

012

:30

13:0

013

:30

14:0

014

:30

15:0

015

:30

16:0

016

:30

17:0

0

Efisi

ensi

(%)

Jam

Tanpa Fuzzy

Dengan Fuzzy


commit to user

41

Gambar 4.9 Grafik komparasi efisiensi antara panel tanpa pengaturan dan menggunakanpengaturan fuzzy logic pada pembebanan 100 ohm.

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

7:00

7:30

8:00

8:30

9:00

9:30

10:0

010

:30

11:0

011

:30

12:0

012

:30

13:0

013

:30

14:0

014

:30

15:0

015

:30

16:0

016

:30

17:0

0

Efisi

ensi

(%)

Jam

Tanpa Fuzzy

Dengan Fuzzy


commit to user

42

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian dan pembahasan hasil yang telah dilakukan, dapat ditarik

beberapa kesimpulan antara lain:

a. Peningkatan daya yang dihasilkan oleh solar tracker dengan metode fuzzy

logic sebesar 12,10 % pada pembebanan 10 ohm dan 2,56 % pada

pembebanan 100 ohm dibandingkan dengan daya yang dihasilkan oleh panel

surya yang tidak menggunakan pengaturan dengan fuzzy logic.

b. Peningkatan efisiensi yang dihasilkan oleh solar tracker dengan metode fuzzy

logic sebesar 1,39 % pada pembebanan 10 ohm dan 0,06 % pada pembebanan

100 ohm dibandingkan dengan daya yang dihasilkan oleh panel surya yang

tidak menggunakan pengaturan dengan fuzzy logic.

5.2 Saran

Untuk lebih mengembangkan dan memaksimalkan kemampuan solar

tracker, maka penulis memberikan saran:

a. Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang karakteristik motor DC, karena

dengan keakuratan pergerakan dari motor diharapkan panel surya dapat

begerak secara akurat sesuai dengan pembacaan sensor LDR. Sehingga

efisiensi panel surya dapat lebih maksimal.

b. Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang inverter, baterei, dan kontroler pada

sistem manajemen energi, karena dengan sistem manajemen energi yang

lebih baik diharapkan dapat terbentuk suatu sistem pembangkit listrik tenaga

matahari yang memiliki efeisiensi tinggi.


commit to user

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS …...yang diamanfaatkan sebagai sensor cahaya. ......

Documents

Transcript of JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS …...yang diamanfaatkan sebagai sensor cahaya. ......