Jurnal JEETech Journal Of Electrical Engineering And Technology e-ISSN: 2722-5321 https://ejournal.
ft-undar.
id/index.
php/jeetech p-ISSN: 2964-7320 DOI: https://doi.
org/10.
32492/jeetech.
Rancang Bangun Panel Surya Menggunakan Motor Timer
Otomatis Secara Real Time Berbasis Arduino Uno
Kadaryono, 2Mualifi Usman, 3Riki Abdu Rozak
1*,2 ,3
Teknik Mesin.
Universitas Darul Ulum.
Jombang yonokadaryono11@gmail.
com, mualifiusman7@gmail.
com, mubalig1745@gmail.
Article Info Article history:
Received April 23th, 2025 Revised May 2nd, 2025 Accepted May 12th, 2025 Keyword:
Arduino Uno
Motor servo
Motor timer otomatis Panel surya
Real time
ABSTRACT
The development of renewable energy, especially solar energy, is one of the main focuses in efforts to reduce dependence on fossil fuels and overcome climate change.
Solar panels, as one of the most widely used technologies to utilize solar energy, have great potential to increase energy efficiency when combined with an automatic tracking system.
This study aims to design and build a solar panel system based on an automatic timer motor that can operate in real time.
In this study, the design of a 20 Wp solar panel uses an automatic timer motor based on the principle of real-time, as a driver using a servo motor.
From the results of testing the timer motor and without using this timer motor, the voltage produced is different.
for those using an automatic timer motor, the result is 16.
48 volts, while without using an automatic timer motor, the voltage produced is 14.
94 volts, and the efficiency of energy conversion from each method has a different value, namely, the value of the satis panel is 48% while the value of the dynamic panel is 52%.
So, from these results, the highest conversion efficiency is obtained at The results of the study indicate that the greater the conversion efficiency, the greater the voltage produced is more stable.
Copyright A 2025 Jurnal JEETech.
All rights reserved.
Corresponding Author:
Kadaryono Universitas Darul Ulum Jl.
Gus Dur 29A.
Mojongapit.
Jombang Email: yonokadaryono11@gmail.
AbstrakAiPembangunan energi terbarukan, khususnya energi surya, menjadi salah satu fokus utama dalam upaya mengurangi ketergantungan pada sumber energi fosil dan mengatasi perubahan iklim.
Panel surya, sebagai salah satu teknologi yang paling banyak digunakan untuk memanfaatkan energi matahari, memiliki potensi besar untuk meningkatkan efisiensi energi jika dipadukan dengan sistem pelacakan Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membangun sistem panel surya berbasis motor timer otomatis yang dapat beroperasi secara real time.
Pada penelitian ini rancang bangun panel surya berkapasitas 20WP menggunakan motor timer otomatis berdasakan prinsip real time, sebagai penggeraknya menggunakan motor servo.
Dari hasil pengujian motor timer dan tanpa menggunakan motor timer ini tegangan yang dihasilkan berbeda, untuk yang menggunakan motor timer otomatis hasilnya sebesar 16.
48 Volt, sedangkan tanpa menggunakan motor timer otomatis tegangan yang dihasilkan sebesar 14.
94 Volt dan untuk efesiensi konversi energinya dari masing-masing metode tersebut memiki niali yang berbeda, yaitu nilai panel satis JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology sebesar 48 % sedangkan nilai panel dinamis sebesar 52 %.
Maka dari hasil tersebut efesiensi konversi tertinggi didapatkan sebesar 52 %.
Hasil penelitian menujukan bahwa semakin besar efisiensi konversi semakin besar pula tegangan yang dihasilkan lebih stabil.
Kata Kunci: Arduino UNO.
Motor servo.
Motor timer otomatis.
Panel surya.
Real time Pendahuluan Energi terbarukan, khususnya energi matahari, semakin mendapatkan perhatian di seluruh dunia sebagai solusi untuk mengatasi krisis energi dan perubahan iklim.
Menurut International Energy Agency (IEA), penggunaan energi terbarukan tumbuh lebih dari 45% dalam dekade terakhir, dengan energi matahari menjadi kontributor utama.
Panel surya, yang mengubah sinar matahari menjadi energi listrik, memiliki potensi besar untuk digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari pembangkit listrik skala besar hingga penggunaan rumah tangga.
Namun, efisiensi konversi energi dari panel surya sangat dipengaruhi oleh sudut kemiringan dan arah panel terhadap sinar matahari.
Oleh karena itu, pengembangan sistem pelacakan otomatis untuk panel surya menjadi penting untuk meningkatkan efisiensi energi yang dihasilkan.
Penggunaan motor timer otomatis berbasis Arduino Uno dalam pengaturan sudut panel surya dapat memberikan solusi yang efisien dan ekonomis.
Arduino Uno, sebagai platform mikrokontroler yang populer, menawarkan kemudahan dalam pemrograman dan integrasi dengan berbagai sensor.
Dengan menggunakan sensor cahaya, sistem dapat mendeteksi posisi matahari dan secara otomatis mengatur sudut panel surya untuk memaksimalkan penyerapan sinar matahari.
Ini tidak hanya meningkatkan efisiensi panel surya, tetapi juga mengurangi biaya operasional dan meningkatkan daya saing energi terbarukan.
Berdasarkan penelitian sebelumnya, sistem pelacakan panel surya dapat meningkatkan efisiensi energi hingga 30% dibandingkan dengan panel surya statis.
Namun, banyak dari sistem ini masih menggunakan teknologi yang mahal dan kompleks, yang membatasi adopsi luasnya.
Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membangun sistem pelacakan panel surya yang lebih sederhana dan terjangkau dengan menggunakan komponen yang mudah diakses dan teknologi yang sudah ada.
, .
Dengan latar belakang tersebut, penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi signifikan dalam pengembangan teknologi energi terbarukan, khususnya dalam meningkatkan efisiensi penggunaan panel surya.
Selain itu, hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi referensi bagi peneliti lain dan pengguna energi terbarukan dalam mengimplementasikan sistem pelacakan panel surya yang efektif dan efisien.
Dalam beberapa tahun terakhir, banyak penelitian telah dilakukan untuk mengembangkan sistem pelacakan panel surya.
Salah satu studi yang relevan adalah yang dilakukan oleh Alomar et al.
, yang mengeksplorasi penggunaan sistem pelacakan dua sumbu untuk meningkatkan efisiensi panel surya.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem pelacakan dua sumbu dapat meningkatkan efisiensi hingga 40% dibandingkan dengan panel surya tetap.
Namun, sistem ini memerlukan biaya dan kompleksitas yang lebih tinggi dalam hal instalasi dan pemeliharaan.
Di sisi lain, penelitian oleh Sulaiman et al.
mengembangkan sistem pelacakan satu sumbu menggunakan motor servo yang dikendalikan oleh Hasilnya menunjukkan peningkatan efisiensi sebesar 25%.
Meskipun lebih sederhana dibandingkan dengan sistem dua sumbu, penelitian ini masih menghadapi tantangan dalam hal biaya dan ketersediaan komponen.
Penelitian ini menunjukkan bahwa ada kebutuhan untuk mengembangkan solusi yang lebih terjangkau dan mudah diimplementasikan.
Selain itu, penelitian oleh Rahman et al.
mengusulkan penggunaan sensor cahaya untuk mengontrol sudut panel surya secara otomatis.
Dengan menggunakan Arduino sebagai pengendali, sistem ini mampu menyesuaikan sudut panel berdasarkan intensitas cahaya yang diterima.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa penggunaan sensor cahaya dapat meningkatkan efisiensi panel surya hingga 20%.
Namun, sistem ini masih memiliki keterbatasan dalam hal responsivitas terhadap perubahan posisi matahari sepanjang hari.
Penelitian-penelitian tersebut memberikan dasar yang kuat untuk pengembangan sistem pelacakan panel surya berbasis Arduino Uno.
Dengan memanfaatkan teknologi yang ada, penelitian ini bertujuan untuk menyederhanakan proses pelacakan dan membuatnya lebih terjangkau bagi masyarakat luas.
Oleh karena itu, penelitian ini akan mengintegrasikan temuan-temuan dari penelitian terdahulu untuk merancang sistem yang lebih efisien dan efektif.
JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology Kebaruan dari penelitian ini terletak pada pengembangan sistem pelacakan panel surya yang menggunakan motor timer otomatis berbasis Arduino Uno dengan pendekatan yang lebih sederhana dan Dalam penelitian ini, penulis akan menggabungkan teknologi sensor cahaya dengan algoritma pemrograman yang efisien untuk menciptakan sistem yang tidak hanya meningkatkan efisiensi panel surya, tetapi juga mudah dipasang dan dioperasikan oleh pengguna awam.
Dengan demikian, penelitian ini bertujuan untuk menjembatani kesenjangan antara teknologi tinggi dan aksesibilitas bagi masyarakat.
II.
Kajian Pustaka Prinsip Dasar Panel Surya Solar cell merupakan suatu perangkat semi konduktor yang dapat menghasilkan listrik jika diberikan sejumlah energi cahaya.
Proses penghasilan energi listrik terjadi jika pemutusan ikatan elektron pada atomatom yang tersusun dalam Kristal semikonduktor ketika diberikan sejumlah energy.
Salah satu bahan semikonduktor yang biasa digunakan sebagai sel surya adalah Kristal silicon.
Gambar 1.
Cara Kerja Solar cell.
Ketika suatu Kristal silikon ditambahkandengan unsur golongan kelima, misalnya arsen, maka atom-atom arsen itu akan menempati ruang diantara atom- atom silicon yang mengakibatkan munculnya electron bebas pada material campuran tersebut.
Semikonduktor Tipe P dan Tipe N.
Gambar 2.
Semikonduktor Tipe-P (Kir.
dan Tipe-N (Kana.
Ketika suatu Kristal silikon ditambahkandengan unsur golongan kelima, misalnya arsen, maka atom-atom arsen itu akan menempati ruang diantara atom- atom silicon yang mengakibatkan munculnya electron bebas pada material campuran tersebut.
Elektron bebas tersebut berasal dari kelebihan elektron yang dimiliki oleh arsen terhadap linkungan sekitarnya, dalam hal ini adalah silicon.
Semikonduktor jenis ini kemudian diberi nama semikonduktor tipe-N.
Hal yang sebaliknya terjadi jika Kristal silicon ditambahkan oleh unsur golongan ketiga, misalnya boron, maka kurangnya electron valensi boron dibandingkan dengan silicon mengakibatkan munculnya hole yang bermuatan positif pada semikonduktor tersebut.
Semikonduktor ini dinamakan semikonduktor tipe-P.
Adanya tambahan pembawa muatan tersebut mengakibatkan JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology semikonduktor ini akan lebih banyak menghasilkan pembawa muatan ketika diberikan sejumlah energi tertentu, baik pada semikonduktor tipe-n maupun tipe-P.
Sambungan P-N Gambar 3.
Diagram Energi Sambungan P-N Gambar 4.
Struktur Solar Cell Silikon P-N Junction.
Ketika semikonduktor tipe-P dan tipe-N disambungkan maka akan terjadi difusi hole dari tipe-P menuju tipe-N dan difusi electron dari tipe-N menuju tipe-P.
Difusi tersebut akan meninggalkan daerah yang lebih positif pada batas tipe- N dan daerah lebih negative pada batas tipe-N.
Adanya perbedaan muatan pada sambungan P-N disebut dengan daerah deplesi akan mengakibatkan munculnya medan listrik yang mampu menghentikan laju difusi selanjutnya.
Medan listrik tersebut mengakibatkan munculnya arus drift.
Arus drift yaitu arus yang dihasilkan karena kemunculan medan listrik.
Namun arus ini terimbangi oleh arus difusi sehingga secara keseluruhan tidak ada arus listrik yang mengalir pada semikonduktor sambungan P-N Sebagaimana yang kita ketahui bersama, electron adalah partikel bermuatan yang mampu dipengaruhi oleh medan listrik.
kehadiran medan listrik pada electron dapat mengakibatkan electron Hal inilah yang dilakukan pada solar cell sambungan P-N, yaitu dengan menghasilkan medan listrik pada sambungan P-N agar electron dapat mengalir akibat kehadiran medan listrik tersebut.
Ketika junction disinari, photon yang mempunyai Eectron sama atau lebih besar dari lebar pita tersebut akan menyebabkan eksitasi electron dari pita valensi ke pita konduksi dan akan meninggalkan hole pada pita Elektron dan hole ini dapat bergerak dalam material sehingga menghasilkan pasangan Electronhole.
Apabila ditempatkan hambatan pada terminal sel surya, maka 5lectron dari area- N akan kembali ke area-P sehingga menyebabkan perbedaan potensial dan arus akan mengalir.
JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology Arduino Uno Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328 .
Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power.
ICSP header, dan tombol reset.
Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk Gambar 5.
Arduino Uno Uno berbeda dengan semua board sebelumnya dalam hal koneksi USB-to-serial yaitu menggunakan fitur Atmega8U2 yang diprogram sebagai konverter USB-to-serial berbeda dengan board sebelumnya yang menggunakan chip FTDI driver USB-to-serial.
Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari beberapa tahap, mulai dari perancangan sistem hingga pengujian dan evaluasi.
Pertama, tahap perancangan sistem dilakukan dengan merancang skema rangkaian elektronik yang melibatkan Arduino Uno, motor servo, dan sensor cahaya.
Rangkaian ini akan memungkinkan panel surya untuk bergerak secara otomatis mengikuti posisi matahari.
Dalam tahap ini, perangkat lunak pemrograman juga akan dikembangkan untuk mengontrol motor berdasarkan data yang diperoleh dari sensor cahaya.
Setelah perancangan selesai, tahap selanjutnya adalah pengujian sistem.
Pengujian dilakukan dengan memasang panel surya pada lokasi yang strategis dan mengamati kinerjanya dalam berbagai kondisi cuaca.
Data yang dikumpulkan selama pengujian akan digunakan untuk mengevaluasi efisiensi sistem pelacakan yang telah dibangun.
Pengukuran efisiensi dilakukan dengan membandingkan energi yang dihasilkan oleh panel surya dengan dan tanpa sistem pelacakan.
Selain itu, penelitian ini juga akan melibatkan analisis statistik untuk mengevaluasi hasil pengujian.
Data yang diperoleh akan dianalisis menggunakan perangkat lunak statistik untuk menentukan signifikansi perbedaan efisiensi antara kedua kondisi tersebut.
Hal ini penting untuk memberikan bukti empiris mengenai efektivitas sistem pelacakan yang dirancang.
Selama proses penelitian, dokumentasi yang cermat akan dilakukan untuk mencatat setiap langkah, serta tantangan yang dihadapi dan solusi yang diterapkan.
Dokumentasi ini akan menjadi referensi penting bagi peneliti lain yang ingin mengembangkan sistem serupa di masa depan.
Selain itu, umpan balik dari pengguna juga akan diintegrasikan untuk meningkatkan desain dan fungsionalitas sistem.
Hasil dari penelitian ini akan disusun dalam bentuk laporan lengkap yang mencakup semua aspek dari penelitian, mulai dari latar belakang, metodologi, hasil, hingga kesimpulan dan saran.
Laporan ini akan dibagikan kepada komunitas JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology akademik dan industri untuk mendorong lebih banyak penelitian dan pengembangan dalam bidang energi Diagram Alir Penelitian Gambar 6.
Diagram alir penelitian IV.
Hasil dan Pembahasan Hasil Penelitian Data yang diambil dari hasil pengujian dan pembahasan sistem secara keseluruhan yang telah Untuk mengetahui hasil dari alat ini, akan dilakukan beberapa pengujan dan analisa pada seluruh Pengujian dan pengambilan data pertama dilakukan pada Solar Cell statis .
Pengujian dan pengambilan data kedua adalah Solar Cell dengan motor timer otomatis yang bergerak sebanyak 7 kali dan bergerak setiap dua jam satu kali.
Pengujian Panel Surya Statis Pada pengujian pertama dilakukan dengan tanpa motor timer, dimana panel yang dibiarkan horizontal pada tiang penyangga.
Berikut adalah data dari pengujian panel surya dengan tanpa motor timer :
JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology Tabel 1 Pengujian Daya Panel Statis Tanggal 9 Ae 10 Juli 2022 Pukul Input (Vo.
Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Jumlah Rata Ae rata Kuat Arus (Amper.
Daya (Wat.
Intensitas Matahari .
Tabel diatas adalah pemakaian daya pada saat Solar Cell statis.
Terlihat setiap jam memiliki perubahan Pemakaian daya tertinggi terjadi pada pukul 12:00 dan terendah pada pukul 18:00.
Pengujian Panel Surya Dinamis Pada pengujian kedua dilakukan pada Solar Cell dengan motor timer dimana Solar Cell bergerak mengikuti arah matahari dari Timur ke Barat yaitu mengalami 7 kali pergerakan dalam waktu 13 jam setiap Berikut adalah data dari pengujian Solar Cell dengan motor timer :
JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology Tabel 2 Hasil Pengujian Panel Dinamis Pada Tanggal 11 - 12 Juli 2022 Pukul Input (Vo.
Kuat Arus (Amper.
Daya (Wat.
Intensitas Matahari .
Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Rata Ae rata Jumlah Rata-rata JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology Tabel diatas adalah pemakaian daya pada saat Solar Cell dinamis.
Terlihat setiap jam memiliki perubahan daya.
Pemakaian daya tertinggi terjadi pada pukul 11:00 dan terendah pada pukul 18:00.
Analisa Energi Dari pengambilan data yang dilakukan pada panel surya dengan masing Ae masing metode (Statis dan Dinami.
maka dapat diketahui rata Ae rata energi yang masuk.
Berikut perbandingannya :
Tabel 3 Pengumpulan Semua Data Pengujian Panel Tanggal (Panel Stati.
Input (Vo.
Daya(W) Input (Vo.
Arus( Arus (A) 9 Ae 10 Juli 2022 Tanggal (Panel Dinami.
11 Ae 12 Juli 2022 Daya(W) Gambar 7.
Grafik Hasil Pengujian Panel Surya Statis Rata-rata Hasil Panel Dinamis 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 WAKTU PENGUJIAN PANEL SURYA Daya (W) Tegangan (V) Gambar 8.
Grafik Hasil Pengujian Panel Surya Dinamis Perbedaan tersebut dapat dilihat Dari grafik di atas bahwa sel surya yang menggunakan motor timer otomatis menghasilkan tegangan keluaran yang lebih besar dan stabil dibandingkan dengan panel surya metode statis, hal ini disebabkan sel surya metoda statis tidak selalu tegak lurus terhadap matahari, sedangkan untuk menghasilkan tegangan yang optimal sel surya harus tegak lurus terhadap matahari, berikut perbandingan rata Ae ratannya :
Sel surya mode statis menghasilkan daya = 14.
Sel surya mode dinamis menghasilkan daya = 16.
JEETech Vol.
6 No.
1 Tahun 2025 Journal Of Electrical Engineering And Technology Kesimpulan Simpulan Dari hasil penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa sistem pelacakan panel surya berbasis motor timer otomatis menggunakan Arduino Uno dapat meningkatkan efisiensi energi yang dihasilkan oleh panel surya.
Dengan menggunakan sensor cahaya dan algoritma pemrograman yang efektif, sistem ini mampu menyesuaikan sudut panel secara otomatis, sehingga memaksimalkan penyerapan sinar matahariBerdasarkan hasil dari rancang bangun pembangkit listrik tenaga surya maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
Berdasarkan hasil pengujian prinsip kerja sistem kontroller guna mengirimkan sinyal perintah pada motor servo sesuai dengan yang diprogramkan.
Pada pengujian dengan tanpa motor timer otomatis didapat rata-rata tegangan yang masuk sebesar 14.
94 Volt.
Sedangkan dengan menggunakan motor timer otomatis didapati rata-rata tegangan sebesar 16.
48 Volt.
Jika dilihat dari grafik tegangan yang didapat dengan menggunakan motor timer otomatis lebih tinggi dibandingkan dengan tanpa motor timer otomatis.
Saran Penelitian ini juga menemukan beberapa tantangan, seperti ketergantungan pada kondisi cuaca dan keterbatasan dalam responsivitas sistem terhadap perubahan posisi matahari yang cepat.
Oleh karena itu, disarankan untuk melakukan penelitian lebih lanjut guna mengembangkan sistem pelacakan yang lebih canggih, mungkin dengan mempertimbangkan penggunaan teknologi sensor yang lebih maju atau algoritma pemrograman yang lebih kompleks.
Akhirnya, penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi positif terhadap pengembangan teknologi energi terbarukan di Indonesia dan mendorong lebih banyak inovasi dalam bidang ini.
Dengan mengadopsi teknologi yang lebih efisien dan terjangkau, diharapkan penggunaan energi terbarukan dapat meningkat, sehingga membantu dalam mencapai tujuan keberlanjutan dan mengurangi dampak perubahan iklim.
VI.
Daftar Pustaka