NASKAH PUBLIKASI

DESAIN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS TENAGA SURYA MENGACU

PADA KELEMBABAN TANAH

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

HALAMAN PENGESAHAN

NASKAH PUBLIKASI TUGAS AKHIR

Naskah publikasi yang berjudul “DESAIN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS

TENAGA SURYA MENGACU PADA KELEMBABAN TANAH”, telah disetujui dan

disahkan oleh Pembimbing Tugas Akhir sebagai syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama : JUNAIDI

NIM : D400110046

Disetujui pada :

Hari :

Tanggal :

Pembimbing Pendamping,

Hasyim Asy’ari, S.T., M.T

DESAIN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS TENAGA SURYA MENGACU

PADA KELEMBABAN TANAH

Junaidi, Aris Budiman, Hasyim Asy’ari

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

junaidy0046@gmail.com

ABSTRAKSI

Berbagai penelitian dilakukan untuk mengolah energi matahari yang

berlimpah luas di dunia, termasuk di Indonesia yang merupakan negara tropis.

Sekarang ini penggunaan panel surya mulai dikembangkan sebagai sumber

pembangkit energi listrik alternatif. 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.

1. Pendahuluan

Energi matahari yang disediakan

Tuhan untuk umat manusia

khususnya di Indonesia sebagai

negara yang memiliki iklim tropis

sangatlah berlimpah. Selain

berlimpah dan tidak habis dipakai,

energi matahari juga tidak

menimbulkan polusi. Energi

matahari tidak dapat langsung

dimanfaatkan secara langsung, untuk

memanfaatkan energi matahari

menjadi energi listrik, masih

diperlukan peralatan seperti sel surya

(solar cell) untuk mengkonversi

energi matahari menjadi energi

listrik.

Konversi energi merupakan

suatu proses perubahan dimana

bentuk energi dari yang satu menjadi

bentuk energi lain yang dibutuhkan.

Pernyataan tersebut mengartikan

bahwa untuk memperoleh suatu

bentuk energi, perlu adanya energi

lain yang dikonversikan menjadi

energi yang dibutuhkan tersebut.

Salah satu contohnya untuk

mendapatkan energi listrik yang

tidak dapat diperoleh secara

langsung, tetapi ada proses konversi

energi sebelum energi listrik tersebut

didapat untuk dimanfaatkan sebagai

alat yang berguna bagi masyarakat

seperti penyiram taman otomatis.

Penyiram tanaman ini dirancang

untuk mengelola air dengan benar

berdasarkan jenis tanah dan menjaga

tanaman sehat dengan penyiraman

tanaman pada waktu yang tepat,

yaitu ketika jumlah curah hujan

terbatas untuk penyediaan air pada

tanaman yang dikendalikan dengan

sensor kelembaban tanah. Sensor

kelembaban tanah merupakan sensor

yang mampu mendeteksi intensitas

air di dalam tanah (moisture). Sensor

ini berupa lempeng konduktor

berbahan logam yang sangat

sensitive terhadap muatan listrik.

Kedua lempeng ini merupakan media

yang akan menghantarkan tegangan

analog yang nilainya relatif kecil.

Tegangan ini nantinya akan diubah

menjadi tegangan digital yang akan

menjadi masukan sistem untuk

diproses ke dalam mikrokontroler.

Atas dasar kenyataan itu, perlu

dihadirkan suatu alat yang dapat

membantu meringankan kegiatan

menyiram tanaman dalam bentuk

sistem yang dapat bekerja secara

otomatis. Dengan menggunakan alat

ini diharapkan penyiraman tanaman

dapat dilakukan pada waktu dan saat

yang tepat. Skripsi ini mengambil

judul “Desain Penyiram Taman

Otomatis Tenaga Surya Mengacu

Pada Kelembaban Tanah” sebagai

upaya untuk memperoleh energi

alternatif dan dimanfaatkan sebagai

media penyiram taman otomatis

tanpa perantara manusia.

2. Metode Penelitian

2.1 Jadwal Penelitian

Penelitian dan pembuatan

laporan desain penyiram taman

otomatis tenaga surya mengacu pada

kelembaban tanah dilakukan dalam

jangka waktu 10 minggu. Pada

penelitian terdapat kendala yakni

dalam pembelian bahan, sehingga

waktu penelitian menjadi lebih lama

dari jadwal yang telah dibuat

sebelumnya.

Tempat penelitian desain

penyiram taman otomatis tenaga

surya mengacu pada kelembaban

tanah dilakukan di desa gumpang

kecamatan kartasura tepatnya di

lapangan gumpang.

2.2 Pengambilan Data

Penelitian desain penyiram

taman otomatis tenaga surya

mengacu pada kelembaban tanah

yang harus menjadi catatan antara

lain : (1) Arus dan tegangan yang

dihasilkan oleh panel surya; (2)

Debit air dan variasi semburan air;

dan (3) Lama waktu beban agar

dapat menyuplai

2.3 Bahan dan Peralatan

Bahan dan peralatan utama yang

digunakan untuk mendukung

penelitian ini adalah sebagai berikut:

(1) Panel surya 100 Wp; (2) PWM

Solar charge controller 20A; (3)

Arduino UNO; (4) Sensor

kelembaban tanah; (5) Inverter 2.000

Watt; (6) Baterai (Accu) 9 Ah; (7)

Sprinkler; (8) Pompa air merk Aqua

king 60 Watt; (9) Rangkaian Relay;

(10) Penghantar (kabel). Peralatan

yang digunakan dalam penelitian

diantaranya sebagai berikut: (1) Tool

Kit; (2) Multitester; (3) Ampere

meter; (4) Lux meter; (5) Tang

ampere; (6) Pipa air; dan (7) Tiang

penyangga sel surya.

2.4 Flowchart Penelitian

Gambar 1. Flowchart Penelitian

3. Hasil Penelitian

Penelitian mengenai

pemanfaatan panel surya untuk

menghidupkan dan memaksimalkan

kinerja pompa menggunakan 2 buah

pompa air aquarium dengan

kapasitas daya 60 watt, satu buah

panel surya dengan kapasitas 100

Wp dan baterai 9 Ah. Komponen-

komponen tersebut diharapkan

mampu memaksimalkan kinerja

pompa air yang bekerja secara

otomatis dan bisa digunakan sebagai

energi alternatif.

Penelitian awal dilakukan

dengan melakukan perancangan

desain pompa aquarium dan

sprinkler. Setelah perancangan

selesai, dilakukan pemasangan

pompa air dengan ditambah beberapa

komponen, seperti: panel surya, solar

charge controller, baterai (accu),

rangkaian relay, arduino uno dan

inverter. Penelitian menggunakan

satu buah panel surya dengan

kemampuan panel 100Wp. Panel

surya dipasang pada tempat yang

terpapar sinar matahari secara

langsung. Berikut adalah sistem

rangkaian yang digunakan pada

penelitian ini.

Gambar 2. Diagram Sistem

Rangkaian

Selanjutnya dilakukan pengujian

kinerja pompa air, Pengujian

dilakukan pada hari selasa, 28 april

2015 dengan ketinggian pompa air

2,5 meter. Hasil pengujian ditunjukkan pada tabel berikut.

Tabel 1. Hasil Pengujian Pompa Air dengan Ketinggian Pompa Air 2,5 Meter.

Rata-rata tegangan, arus, daya,

debit air dan ketahanan aki dari hasil

pengujian pompa air dengan

ketinggian pompa air 2,5 meter

adalah sebagai berikut:

1. Panel surya

Rata-rata tegangan pada

panel surya

V panel =

= 17,75 V

Rata-rata arus pada panel

surya

I panel =

= 2,75 A

Rata-rata daya pada panel

surya

P panel = V panel x I panel

= 48,81 Watt

2. Beban sebelum inverter (DC)

Rata-rata tegangan pada

beban sebelum inverter (DC)

V =

= 12 V

Rata-rata arus pada beban

sebelum inverter (DC)

I =

= 7,76 A

Rata-rata daya pada beban

sebelum inverter (DC)

P panel = V panel x I panel

= 93,1 Watt

3. Beban sesudah inverter (AC)

Rata-rata tegangan pada

beban sesudah inverter (AC)

V =

= 201 V

Rata-rata arus pada beban

sesudah inverter (AC)

I =

= 0,61 A

Rata-rata daya pada beban

sesudah inverter (AC)

P panel = V panel x I panel

= 122,61 Watt

4. Debit air

Rata-rata debit air dari Sumur

Q =

= 8 lt/ menit

Rata-rata debit air dari Bak

Penampungan

Q =

= 8 lt/ menit

5. Ketahanan aki

Rata-rata ketahanan aki

dengan kedalaman air 2,5

meter

t =

= 38 menit

Berdasarkan hasil analisa

dan pengujian yang dilakukan

oleh peneliti ditemukan bahwa

semakin besar intensitas cahaya

maka semakin lama kinerja

pompa aquarium hal ini karena

adanya suplai energi listrik dari

panel surya ke baterai (accu)

tetapi panel surya kurang dapat

maksimal dikarenakan beban

yang lebih besar dibandingkan

dengan kapasitas yang

dihasilkan oleh panel surya,

sehingga panel surya

memerlukan baterai atau accu

untuk membantu menyuplai

energi untuk menghidupkan

pompa air aquarium.

Untuk melihat lebih jelas

perbandingan intensitas cahaya

terhadap arus dan tegangan

panel surya maupun intensitas

cahaya terhadap ketahanan aki

dari pengujian tersebut, maka

dapat dilihat pada gambar grafik

3. dan 4. berikut.

Gambar 3. Grafik Perbandingan

Intensitas Cahaya terhadap Arus

dan Tegangan Panel Surya

Gambar 4. Grafik Perbandingan

Intensitas Cahaya terhadap

Ketahanan Aki

4. Simpulan

Pengujian yang dilakukan

peneliti menunjukkan bahwa beban

atau pompa air aquarium dapat

menyala dan mati secara otomatis

tanpa perantara manusia, hal ini

karena adanya sensor kelembaban

tanah yang telah diprogram sesuai

kebutuhan pengguna. Apabila sensor

kelembaban tanah menunjukkan nilai

diatas nilai 700 maka arduino uno

akan memberi alamat 1, artinya

menyalurkan daya output menuju

rangkaian relay sehingga pompa air

menyala. Sebaliknya, jika sensor

kelembaban menunjukkan nilai

kurang dari 700 maka arduino uno

akan memberi alamat 0, artinya tidak

menyalurkan daya output menuju

rangkaian relay sehingga sumber DC

dari baterai tidak dapat disalurkan ke

pompa air.

Pengujian yang dilakukan

penulis menunjukan bahwa saat

intensitas cahaya 0 atau saat tidak

menggunakan panel surya, mampu

menghidupkan pompa air aquarium

selama 25 menit. Saat tidak

menggunakan panel surya daya

secara penuh disuplai oleh aki

(accu). Sedangkan 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.

Penelitian dan analisa yang

dilakukan menunjukkan bahwa

semakin besar intensitas cahaya

maka semakin lama kinerja pompa

aquarium hal ini karena adanya

suplai energi listrik dari panel surya

ke baterai (accu), Tetapi panel surya

kurang dapat maksimal karena beban

yang lebih besar dibandingkan

dengan kapasitas yang dihasilkan

oleh panel surya.

DAFTAR PUSTAKA

Hasan, Hasnawiya. (2012).

Perancangan Pembangkit

Tenaga Surya di Pulau Saugi.

Jurnal Riset dan Teknologi

Kelautan (JRTK). Vol 10

No.2: 169-179.

Sukmawati, Arini. Gilang Rachman

Perdana. Tengku Okky

Dinova. (2012). Sistem

Kecerdasan Fuzzy untuk

Penyiram Tanaman

Menggunakan Tenaga Surya.

Skripsi. Ilmu Komputasi

Institut Teknologi Telkom

Bandung.

Arie, Septayudha. Warsito Agung.

Karnoto. (2010). Fotovoltaik

Pompa Air dengan

Menggunakan Inverter dan

Baterai. Skripsi. Jurusan

Teknik Elektro Fakultas

Teknik Universitas

Diponegoro dalam

penelitiannya.

Pahlevi, Reza. (2014). Pengujian

Karakteristik Panel Surya

Berdasarkan Intensitas

Tenaga Surya. Skripsi.

Universitas Muhammadiyah

Surakarta

Prakoso, Dhimas Febriananda.

(2014). Kinerja Pompa Air

Dengan Panel Surya Portable

Bedasarkan Intensitas Panel

Surya. Skripsi. Universitas

Muhammadiyah Surakarta.