Solar Tracker

Perancangan ini bertujuan untuk membuat suatu alat penyimpan energi listrik melalui solar cell yang dapat seoptimal mungkin mendapatkan panas dari sinar matahari. Kondisi ini dapat dilakukan jika solar cell tersebut selalu tegak lurus terhadap arah fokus datangnya sinar matahari, dengan demikian solar cell harus selalu mengikuti arah pergerakan matahari.

Untuk dapat merealisasi sistem tersebut dibutuhkan beberapa sensor peka cahaya yang membaca arah datangnya cahaya dari beberapa sudut. Sudut yang paling kuat dari sensor peka cahaya tersebut diasumsikan sebagai sudut fokus arah datangnya sinar matahari, sehingga sudut dengan fokus terkuat tersebutlah yang akan diikuti oleh pergerakan solar tracker ini.

Sebagai sensor peka cahaya digunakan 5 buah sensor peka cahaya (LDR), empat buah diantaranya diletakkan pada kondisi keempat penjuru mata-angin dan sebuah lagi ditempatkan ditengah-tengahnya sebagai pembanding dari masingmasing fokus yang diterima oleh LDR terkuat tersebut. Kepekaan paling kuat dari LDR tersebut akan diikuti oleh pergerakan solar cell hingga terdapat nilai kepekaan yang sama antara salah satu LDR yang diikuti tersebut dengan LDR yang ditengah sebagai pembandingnya. Dengan kondisi ini maka solar cell akan selalu mendapatkan sinar matahari secara optimal disepanjang hari.

Selain memanfaatkan sensor peka cahaya realisasi alat ini juga didukung dengan beberapa rangkaian terkombinasi yang masing-masing berfungsi sebagai penyimpan energi listrik yang diterima oleh solar cel tersebut dalam hal ini diaplikasikan kedalam accumulator 12 volt. Selain ini juga terdapat unit penampil data daya yang dihasilkan oleh penerimaan energi pada solar cel. Sedangkan sebagai penggerak / tracker solar cell ini menggunakan motor DC terkopel gearbox yang masing-masing track-nya digerakkan melalui sistem pemrograman pada mikrokontroller AT 89S52. Secara keseluruhan realisasi sistem ini ditunjukkan seperti:

Gambar 1 Diagram Blok Sistem Kerja Solar Ttracker

Sistem Rangkaian Sensor Peka Cahaya

Pada alat ini menggunakan empat buah sensor peka cahaya LDR yang dipasang sebagai pelacak arah fokus datangnya sinar matahari, di mana ke empat sensor tersebut membentuk formasi layang-layang sama sisi dan di tengahnya terdapat sebuah LDR lagi yang berfungsi sebagai pembanding kuat cahaya yang diterima oleh masing-masing sensor pada kondisi terfokusnya. Pada kondisi sebuah sensor mempunyai kepekaan terkuat maka tracker akan bergerak menuju arah tersebut hingga didapatkan suatu kondisi kepekaan sensor terkuat tersebut sama dengan kepekaan yang diterima oleh sensor yang ditengah sebagai pembandingnya. Pada aplikasinya keempat sensor tersebut masing-masing dihubungkan dengan komparator pada input inverting, sementara sensor yang di tengah dihubungkan pada keempat komparator tersebut pada input non invertingnya.

 Gambar 2 Skematik Posisi dan Sistem Rangkaian Sensor

Berdasar prinsip kerja LDR dimana pada kondisi mendapatkan cahaya maka tahanannya turun, sehingga dengan metode rangkaian diatas pada LDR yang mendapatkan kuat cahaya terbesar maka tegangan yang dihasilkan adalah tertinggi. Masing-masing tegangan keluaran LDR terhubung dengan terminal inverting rangkaian komparator. Sehingga dengan sistem rangkaian diatas, komparator akan menghasilkan logika tinggi jika salah satu dari ke empat LDR mempunyai tegangan keluaran lebih besar dari tegangan keluaran pembadingnya. Logika keluaran rangkaian komparator inilah yang digunakan sebagai sinyal informasi bagi rangkaian pemrograman untuk menggerakkan motor DC menuju arah LDR dengan tegangan terbesar tersebut. Dengan demikian Tracker akan mencari sumber cahaya terkuat hingga didapatkan kondisi tegangan keluaran LDR pembanding sama atau bahkan lebih besar dari keempat LDR yang dituju tersebut. Pada kondisi ini keluaran komparator berlogika rendah sehingga melalui pemrograman pada mikrokontroller putaran motor DC akan dihentikan.

SISTEM MINIMUM MIKROKONTROLER AT89S52

Dalam menjalankan chip IC mikrokontroler MCS-51 memerlukan komponen elektronika pendukung lainnya. Suatu rangkaian yang paling sederhana dan minim komponen pendukungnya disebut sebagai suatu rangkaian sistem minimum. Dalam perancangan Tugas Akhir ini, sistem minimum mikrokontroler AT89S52 terdiri dari:

1. Chip IC mikrokontroler AT89S52 keluarga MCS-51
2. Kristal 12 MHz
3. Kapasitor
4. Resistor

Gambar 3 Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52

Gambar 4 Diagram Alir Mikrokontroller sebagai Penggerak Solar Tracker

Berdasar diagram alir yang disusun diatas maka dapat dirancang suatu metode pemrograman berbahasa assembler sebagai proses pengalamatan data komparator.

 

PERANCANGAN RANGKAIAN DRIVER

Rangkaian driver dirancang untuk mengaktifkan motor DC sebagai penggerak solar tracker. Kombinasi rangkaian driver ini dirancang supaya motor DC dapat berputar forward-reverse, menyesuaikan input program yang bekerja berdasar pembacaan sinyal dari LDR. Rangkaian driver ini diperlukan untuk memberikan pemisahan tegangan kontrol sebesar 5 volt yang dihasilkan dari keluaran mikrokontroller menjadi tegangan sesuai yang dibutuhkan oleh motor DC tersebut. Untuk merealisasi ide ini dilakukan dengan menggunakan transistor yang memanfaatkan tegangan kecil dari mikrokontroller sebagai pemicu dioda masukannya dan memberikan tegangan yang relatif lebih besar pada transistor keluarannya. Metode reverse-foreward pada cara kerja motor DC dilakukan dengan membalik arah arus yang melalui motor, hal ini direalisasikan dengan menempatkan empat buah relay sebagai pembentuk arah arus dimana relay digerakkan dari sebuah driver BD 139 yang memicu transistor D 313.

 

Gambar 5 Rangkaian Driver

Driver pada rangkaian diatas menggunakan BD 139 untuk memicu transistor D 313 pada rangkaian daya penggerak motor DC. Untuk setiap motor dengan arah gerakan referse forward digerakkan dengan menggunakan empat buah relay (C1, C2, C3, C4) sebagai saklar daya yang membentuk kuadrant arah arus yang masuk pada polaritas motor. Dimana C1 dan C2 aktif bersama sebagai pemicu forward motor DC, dan C3 dan C4 aktif bersama sebagai pemicu reverse motor DC. Dengan konfigurasi rangkaian seperti pada gambar diatas maka dapat daiuraikan prinsip kerja aliran arus sebagai penggerak motor sebagai berikut, saklar C1 dan C2 mengalami kondisi ON – OFF secara bersama-sama demikian juga saklar C3 dan C4 karena keduanya dipicu dari sebuah transistor. Pada saat transistor S1 mendapatkan pulsa maka relay C1 dan C2 ON menyebabkan masing-masing kontak nya terhubung ke NO sehingga motor pada sisi “a” menuju C1 terhubung ground dan motor pada sisi “b” menuju C2 terhubung tegangan VCC. Kondisi ini menyebabkan motor berputar pada arah tertentu (sebut saja kanan). Pada saat transistor S2 mendapatkan pulsa maka relay C3 dan C4 ON menyebabkan masing-masing kontaknya terhubung ke NO sehingga motor pada sisi “a” menuju C4 terhubung tegangan VCC dan motor pada sisi “b” menuju C3 terhubung ground. Kondisi ini menyebabkan motor berputar pada arah sebaliknya. Dengan demikian berdasarkan pemicuan pulsa pada transistor 1 dan 2 akan mengaktifkan ke empat relay tersebut untuk membuat suatu kondisi motor berputar pada dua arah yang saling berlawanan. Sedangkan pada BD 139 sendiri memiliki cara kerja dimana ketika tegangan dari output mikrokontroller memicu dioda led pada pin 1, dioda tersebut akan memancarkan sinar yang diterima oleh fototransistor sehingga transistor pada sisi keluaran BD 139 menutup, hal ini menyebabkan arus pada sumber (VCC) mengalir dari Kolektor menuju Emitor dan memicu transistor.

SUMBER DAN REFERENSI : 

http://joaldera.blogspot.com/2007/09/pemanfaatan-mikrokontroler-sebagai.html

http://danang-dancil.blogspot.com/