SISTEM MONITORING INTENSITAS RADIASI MATAHARI PDF

Preview

Summary

SISTEM MONITORING INTENSITAS RADIASI MATAHARI MONITORING SYSTEM OF SOLAR RADIATION INTENSITY DYAH PRIHARTINI DJENAL Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi Dan Geofisika, Jl. Perhubungan I No. 5 Pondok Aren, Tangerang Selatan 15221 email : [email protected] ABSTRAK Radiasi matahari adalah sala...

Description

Accelerat ing t he world's research.

SISTEM MONITORING INTENSITAS RADIASI MATAHARI Dyah Djenal MONITORING SYSTEM OF SOLAR RADIATION INTENSITY

Cite this paper

Downloaded from Academia.edu 

Get the citation in MLA, APA, or Chicago styles

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

Jurnal Met eorologi Klimat ologi dan Geofisika Rezzy Eko Caraka, Novi Fit riant i, Reza Bayu Perdana, Rizki F.p Put ra, deris art ikanur

ANALISIS KONDISI AT MOSFER MCC (MESOSCALE CONVECT IVE COMPLEX) DI JAKARTA (ST UDI KASUS… Swast iko Wishnu, Prayoga Ismail MODEL KECEPATAN 1-D GELOMBANG P DAN GELOMBANG S DARI DATA HASIL RELOKASI HIPOSENT ER … Hendri Subakt i, Abraham Arimuko

SISTEM MONITORING INTENSITAS RADIASI MATAHARI MONITORING SYSTEM OF SOLAR RADIATION INTENSITY DYAH PRIHARTINI DJENAL Sekolah Tinggi Meteorologi Klimatologi Dan Geofisika, Jl. Perhubungan I No. 5 Pondok Aren, Tangerang Selatan 15221 email : [email protected]

ABSTRAK Radiasi matahari adalah salah satu parameter cuaca yang diamati oleh BMKG. Menyambut era

digitalisai untuk BMKG, maka diharapkan semua alat operasional yang digunakan sudah bersifat otomatis. Untuk itu, dibuat rancangan Sistem Monitoring Intensitas Radiasi Matahari. Dalam perancangan alat ini, sensor yang akan digunakan adalah sensor photovoltaic yang akan mendeteksi sinar matahari kemudian diolah oleh mikrokontroler ATMega 328, sehingga akan didapatkan hasil radiasi matahari dalam satuan Watt/m2. Hasil pembacaan alat akan disimpan pada SD Card dan komputer dan ditampilkan pada LCD 16x2 dan komputer melalui komunikasi serial RS-232. Kata Kunci: Radiasi Matahari, Photovoltaic, Mikrokontroler, RS-232. ABSTRAK Solar radiation is one of the weather parameters observed by BMKG. Welcomes the era of digitalization for BMKG, it is expected that all operational tools are automatic. So that, created a draft Intensity Solar Radiation Monitoring System. In the design of this tool, the sensor to be used is a photovoltaic sensor that will detect sunlight then processed by a microcontroller ATMega 328, so we will get the result of solar radiation in units of Watts / m2. Instrument readings will be stored on the SD card and the computer and displayed on the LCD 16x2 and computer via RS-232 serial communications. Keywords: Solar Radiation, Photovoltaic, Microcontroller, RS-232.

3. Menggunkan

I. PENDAHULUAN Radiasi ini merupakan faktor paling yang

(Real

Time

Clock) dan SD Card sebagai media

1.1 Latar Belakang utama

RTC

berperan

dalam

penyimpanan data.

proses

pembentukan cuaca di atmosfer bumi karena

1.3 Tujuan

dari radiasi mataharilah “panas” diperoleh

Perancangan ini memilik tujuan,

untuk menjadi “penggerak” siklus-siklus di

untuk merealisasikan sistem monitoring

atmosfer yang menyebabkan perubahan

intensitas radiasi matahari yang bersifat

cuaca dari waktu ke waktu.

otomatis

BMKG

(Badan

Meteorologi

menggantikan

alat

pengukur

intensitas radiasi matahari manual.

Klimatologi dan Geofisika) sebagai instansi yang melayani data cuaca menyediakan data

1.4 Dasar Teori

intensitas radiasi matahari. Data radiasi yang

1.4.1 Radiasi Matahari

disediakan tergantung dari jenis radiasi yang

Dasar teori pada perancangan dan

diukur. Menyambut era digitalisai untuk

penulisan adalah radiasi matahari. Radiasi

BMKG,

alat

matahari adalah pancaran energi yang

operasional yang digunakan sudah bersifat

berasal dari proses thermonuklir yang terjadi

otomatis

di

maka

diharapkan

agar

semua

pengambilan

dan

Matahari.

Energi

radiasi

matahari

pengumpulan data menjadi efektif dan

berbentuk

efisien serta data yang dihasilkan berkualitas

elektromagnetik. Spektrum radiasi matahari

yakni akurat dan dapat dipertanggung

sendiri

jawabkan.

bergelombang

sinar

terdiri

dari

dan dua

pendek

gelombang yaitu,

sinar

dan

sinar

bergelombang panjang. Sinar yang termasuk gelombang pendek adalah sinar x, sinar

1.2. Batasan Masalah Perancangan

dan

penulisan

ini

memiliki beberapa batasan masalah, yakni: 1. Menggunakan data Net Radiasi dari Data model dalam satuan Watt/m2. 2. Menampilkan dalam bentuk data radiasi

matahari

dengan

Watt/m2 pada LCD 16x2.

satuan

gamma, sinar ultra violet, sedangkan sinar gelombang panjang adalah sinar infra merah. Adapun

jenis-jenis

dari

matahari adalah sebagai berikut : 1. Radiasi Solar

radiasi

Radiasi

solar

adalah

radiasi

yang

Surface Flux Data. Data Model adalah hasil

dikeluarkan oleh matahari. Kira-kira 99.9

perhitungan rumus-rumus numeric untuk

% dari radiasi ini m berupa cahaya.

mengetahui keadaan atmosfer menggunakan

Selebihnya

energi

data masa lalu dari 1948 hingga saat ini.

dan

Tersedia 4 kali sehari Format dan rata-rata

berupa

elektromagnetik

Inframerah

ultraviolet (UV).

harian.

2. Radiasi Terrestrial Radiasi terrestrial adalah radiasi yang dikeluarkan oleh planet bumi termasuk atmosfernya 3. Radiasi Total Radiasi total adalah jumlah radiasi solar dan

radiasi

terrestrial.

Biasanya

dibedakan dalam dua

Gambar 1. Website U.S. Department of Commerce | National Oceanic & Atmospheric Administration | NOAA Research

Sehubungan dengan bentuk bumi, posisi sumbu rotasi bumi, rotasi dan revolusi bumi

mengelilingi

maka

Sel surya merupakan suatu bahan

suatu

semikonduktor yang dapat menghasilkan

wilayah akan bergantung pada waktu (jam

listrik jika diberikan sejumlah energi cahaya.

pada hari dan hari pada tahun) serta bujur

Proses penghasilan energi listrik itu diawali

dan lintang wilayah tersebut. Perbedaan-

dengan proses pemutusan ikatan elektron

perbedaan tersebut dapat dijelaskan melalui

pada atom-atom yang tersusun dalam kristal

Solar Geometry (Geometri Surya).

semikonduktor ketika diberikan sejumlah

penerimaan

radiasi

matahari

1.4.3 Sensor

matahari

di

energi (hf). Salah satu bahan semikonduktor Pengujian alat dilakukan dengan mengujikan

keluaran

dari

alat

hasil

yang biasa digunakan sebagai sel surya adalah kristal silikon.

rancangan dengan data pemodelan net radiasi dari satelit NOAA yang merupakan reanalisis 1 NCEP (National Centers for Environmental Prediction)/ NCAR(National Center for Atmospheric Research)

untuk

Gambar 2. Sensor Photovoltaic

1.4.4 Mikrokontroler Arduino Uno R3 Arduino

Uno

mikrokontroler

adalah

berbasis

board

ATmega328

Gambar 4. LCD 16x2

(datasheet). Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut

1.4.6 RTC (Real Time Clock)

dapat digunakan sebagai output PWM

Real-time clock DS1307 adalah IC

(Pulse Width Modulation) dan 6 pin input

yang dibuat oleh Dallas Semiconductor. IC

analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi

ini

USB, jack power, ICSP (In Circuit Serial

mempertahankan frekuensinya dengan baik.

memiliki

kristal

yang

dapat

Programming) header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat

digunakan,

cukup

hanya

menghubungkan board Arduino Uno ke Gambar 1.5 RTC

komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya.

1.4.7 SD Card Kartu Secure Digital SD adalah memory dirancang

Card

flash

untuk

ultra

kecil

menyediakan

yang

memori

berkapasitas tinggi dalam ukuran yang kecil. Gambar 3. Mikrokontroler Arduino Uno R3

Portable device seperti kamera digital, camcorder video digital, notebook, audio player dan ponsel semuanya membutuhkan

1.4.5 LCD (Liquid Crystal Display) LCD

yang

digunakan

dalam

SD Card.

penelitian ini adalah LCD 16x2.Dalam modul LCD terdapat mikrokontroler yang berfungsi

sebagai

pengendali

tampilan

karakter LCD.Mikrokontroler pada LCD

dilengkapi

register.

dengan

memori

dan

Gambar 6. SD Card

II. PERANCANGAN ALAT 2.1 Perancangan Perangkat Keras Pada perancangan ini, perangkat keras

yang

digunakan

adalah

sensor

Photovoltaic untuk mendeteksi perubahan rangsang berupa cahaya, mikrokontroler Arduino Uno R3 untuk memproses data, RTC sebagai penanda waktu, LCD 16x2 Gambar 8. Rangkaian Akhir Alat rancangan

untuk menampilkan datadan SD Card untuk menyimpan data hasil pengamatan.

2.2 Perancangan Perangkat Lunak

START

Perangkat lunak yang dirancang Ada sumber DC?

No

baterai

adalah perangkat lunak untuk interface

Yes

menggunakan Labview.

Inisialisasi

START

Input Data

No PC “On”?

Proses Data? Yes

Yes Konversi

Inisialisasi

Data Radiasi Yes Sudah Terkoneksi?

Koneksi ke PC?

Tampil LCD?

No

Memastikan Port pada device manager

Koneksi Lagi?

Yes

No

Yes

Yes

Tampil Data Radiasi LCD

Tampil Data Radiasi di PC

Simpan Data di SD Card

Simpan Data di PC

No

Baca Input COM Serial Yes

Tampil Data

No

Pengukuran

Pembacaan No No

No FINISH

Gambar 7. Flowhart Alat

FINISH

Gambar 9. Flowchart Interface

Rangkaian akhir sistem ini dapat dilihat pada skema rangkaian alat dan hasil

Berikut ini merupakan gambar block

rancangan alat seperti yang terdapat pada

diagram

Gambar 8. di bawah ini

berfungsi untuk menampilkan data radiasi

dari

program

matahari pada front panel.

aplikasi

yang

III. PENGUJIAN DAN ANALISA Setelah tahap perancangan selesai maka akan dilakukan tahap pengujian untuk mengetahui

kinerja

pada

alat

hasil

rancangan. 3.1 Tempat dan Waktu Pengujian Gambar 10. List Program Interface

Di bawah ini merupakan rancangan

Hari/tanggal

: 15-30 Juni 2015

Waktu

: 00.00-10.00 UTC

Tempat

tampilan hasil pengukuran alat di layar komputer menggunakan software LabView 2011.

: Taman Alat, Kampus STMKG

3.2 Pengujian Pengujian yang dilakukan untuk mengetahui output radiasi matahari yang dihasilkan oleh alat hasil rancangan 3.2.1 Pengujian Titik 0 (Nol) Pengujian

Gambar 11. Rancangan Tampilan Interface

Fitur-fitur yang yang disediakan a. Save Data : Menyimpan data ke dalam Untuk

memulai

dan

:

untuk

menerima rangsang apapun. Dimana sensor pada alat hasil rancangan dikondisikan tidak rangsangan

cahaya

apapun.

Pengujian titik 0 (nol) dilakukan pada alumunium foil sehingga tidak menerima rangsangan cahaya apapun. Hasil pengujian

mengakhiri proses. c. Com Port

ini

malam hari dan sensor ditutup menggunakan

direktori yang diinginkan. b. Start/Stop :

nol

mengetahui nilai awal pada saat sensor tidak

menerima

pada tampilan tersebut diantaranya:

titik

Mengatur

Port

yang

digunakan. d. Grafik untuk menampilkan data radiasi matahari. e. Menampilkan nilai data radiasi matahari.

diperoleh:

Tabel 1. Tabel Hasil Pengujian Titik 0 (nol)

Gambar 12. Posisi Alat Saat Pengujian

Adapun hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 2 di bawah ini: Tabel 2. Hasil Pengukuran Alat Hasil Rancangan dan Data Model Tanggal

Jam (UTC)

Data Model 2

(Watt/m )

Alat

Alat

Rancangan

Rancangan

(mV)

(Watt/m2)

15

0

-546

140

549.67

15

6

-233

63

259.60

16

0

-439

115

451.51

Berdasarkan Tabel 4.1 diperoleh

16

6

-200

50

196.31

bawah titik 0 (nol) dari alat hasil

17

0

-486

120

471.15

rancangan adalah 0 (nol).

17

6

-310

75

294.47

18

0

-571

140

549.67

18

6

-298

70

274.83

19

0

-443

115

451.51

3.2.2 Pengujian Nilai Pengujian

kedua

yakni

untuk

19

6

-211

55

215.94

hasil

20

0

-552

145

569.30

rancangan. Pengujian dilakukan di taman

20

6

-241

60

235.57

alat Kampus Sekolah Tinggi Meteorologi

21

0

-472

125

490.78

Klimatologi dan Geofisika pada tanggal 15

21

6

-231

55

215.94

Juni 2015. Pengamatan dilakukan dari pukul

22

0

-436

110

431.88

00.00-10.00UTC.

22

6

-217

55

215.94

mengetahui

keluaran

dari

alat

23

0

-416

110

431.88

23

6

-232

60

235.57

24

0

-518

125

490.78

24

6

-309

70

274.83

25

0

-483

125

490.78

25

6

-234

65

255.20

26

0

-578

140

549.67

26

6

-307

75

294.47

27

0

-415

105

412.25

27

6

-194

50

196.31

28

0

-389

110

431.88

28

6

-276

65

255.20

29

0

-487

135

530.04

29

6

-223

55

215.94

30

0

-472

125

490.78

30

6

-234

60

235.57

-11653

2968

Gambar 13. Data Pada SD Card

Gambar 14. Data Pada PC

Jumlah

3.3 Validasi Dalam

penelitian

ini

validasi

diperlukan untuk menguji data net radiasi Dari data pengujian di peroleh 1 mv

dari alat hasil rancangan apakah mendekati nilai dari alat pembanding. Validasi ini

= |11.653|/2968= 3.92Watt/m2.

menggunakan metode korelasi. Korelasi Sederhana merupakan suatu

3.2.3 Pengujian Penyimpanan dan

Teknik Statistik yang dipergunakan untuk

Interface ini

mengukur kekuatan hubungan 2 Variabel

menggunakan media komunikasi berupa RS-

dan juga untuk dapat mengetahui bentuk

232. Dan media penyimpanan pada SD card

hubungan antara 2 Variabel tersebut dengan

yang ada pada alat dan pada PC dalam

hasil yang sifatnya kuantitatif.

Dalam

perancangan

bentuk file notepad atau excel.

Korelasi = Keterangan: R = Korelasi X = variabel 1 Y = variabel 2

–

–

–

Dari hasil yang diperoleh dapat di Tabel 3. Hasil Perhitungan Korelasi Alat Hasil Rancangan Dan Data Model

Data Model (x)

tampilkan dalam bentuk grafik sebagai berikut.

Data Alat Rancangan (y)

Data Model

1

(x) Data Alat

0.989155199

1

Rancangan (y)

Tabel 4. Kriteria Korelasi

r

Kriteria Hubungan

0

Tidak ada Korelasi

0 – 0.5

Korelasi Lemah

0.5 – 0.8

Korelasi sedang

0.8 – 1

Korelasi Kuat/erat

1

Korelasi Sempurna

3.4 Analisa Pengujian nilai dengan melakukan pengujian alat hasil rancangan pada tanggal

Gambar 15. Hasil Pengukuran Alat Hasil Rancangan dan Data Model Pada Jam 00 UTC

Gambar 16. Grafik Hasil Pengukuran Hasil Pengukuran Alat Hasil Rancangan dan Data Model pada jam 06 UTC

15 Juni 2015 pukul 00 UTC sampai 10 UTC karena sensor yang digunakan adalah sensor photovoltaic maka dalam keadaan remang

Pada gambar grafik 15 dan grafik 16

menerima cahaya

dapat dilihat bahwa keluaran alat hasil

matahari lagi. Begitu pun pengujian nilai

rancangan memiliki nilai yang mendekati

dengan membandingkan alat hasil rancangan

dengan hasil dari Dat...