i

DESAIN PEMIPIL JAGUNG DENGAN SUMBER ENERGI TENAGA

SURYA DAN ENERGI LISTRIK PLN

TUGAS AKHIR

Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata 1

Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Diajukan oleh:

DANANG NURDYAN PUTRO

D400 110 009

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH

SURAKARTA

2015

ii

LEMBAR PERSETUJUAN

Tugas Akhir dengan judul “Desain Pemipil Jagung Dengan Sumber Energi

Tenaga Surya dan Energi Listrik PLN” ini diajukan oleh:

Nama : DANANG NURDYAN PUTRO

Nim : D 400 110 009

Guna memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan program Strata-Satu (S1)

pada Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah

Surakarta, telah diperiksa dan disetujui pada:

Hari :

Tanggal :

Pembimbing I

Hasyim Asy’ari, ST,MT

Pembimbing II

Ir. Jatmiko MT

iii

LEMBAR PENGESAHAN

Tugas Akhir dengan judul Pengujian Karakteristik Panel Surya

Berdasarkan Intensitas Tenaga Surya ini telah disetujui untuk dipertahankan di

hadapan Tim Penguji Tugas Akhir Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada:

Hari :

Tanggal :

Dewan Penguji Tugas Akhir

1. Hasyim Asy’ari, S.T., M.T. ………………

2. Ir. Jatmiko, M.T. ………………

3. Aris Budiman, S.T., M.T. ……………….

4. Agus Supardi, S.T., M.T. ………………

Mengetahui,

Dekan Fakultas Teknik UMS Ketua Jurusan Teknik

Elektro UMS

Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. Umar, S.T., M.T.

iv

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji syukur senantiasa penulis panjatkan kepada Allah SWT yang tidak

pernah lelah memberikan rahmat-Nya kepada setiap makhluk ciptaan-Nya diatas

bumi ini, sholawat serta salam semoga tetap tersanjung dipangkuan nabi besar

Muhammad Saw.

Syukur Almahdulillah yang hanya pantas saya ucapkan atas

terselesaikannya tugas akhir ini, dalam kesempatan ini penulis megucapkan

terimakasih kepada berbagai pihak yang telah membantu diantara lain:

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT. Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Umar, ST, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Hasyim Asy’ari, S.T., M.T. selaku Pembimbing I yang telah

memberikan dukungan, bimbingan, serta arahan dengan sabar sehingga

penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Bapak Ir. Jatmiko, M.T. selaku Pembimbing II Tugas Akhir yang telah

memberikan bimbingan dan arahan sehingga tugas akhir ini dapat

terselesaikan.

5. Bapak dan Ibu dosen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

v

Muhammadiyah Surakarta.

6. Staf Tata Usaha, Staf akademik maupun non akademik, serta Staf

Laboratorium Teknik Elektro yang telah banyak membantu dan

memberikan kemudahan kepada penulis selama menempuh studi di

Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah

Surakarta.

7. Teman-temen seperjuangan Teknik Elektro 2011, rekan-rekan KMTE,

GOS, Unit Produksi dan ROBOT Universitas Muhammadiyah Surakarta

atas kekeluargaan dan persahabatan yang terjalin selama ini.

8. Teman-teman kos khususnya Agung Siswanto, Junaidi, Afif, Adi Baron,

Reza dan Didik yang selama ini membantu saya dan telah menjadi

keluarga kedua.

9. Semua pihak yang telah membantu terselesaikannya Tugas Akhir ini yang

tidak dapat penulis sampaikan satu per satu.

Dengan segala kerendahan hati penulis berharap semoga

karya ini memberikan manfaat kepada semua pihak dan bagi penulis

sendiri pada khususnya, penulis mengharapkan kritik dan saran yang

bermanfaat dan bersifat membangun.

Wassalamualaikum Wr. Wb.

Surakarta,

Penulis

vi

MOTTO

Dunia akan selalu menjatuhkan kita berkali-kali. Tetapi, kita selalu punya

pilihan untuk bangkit berdiri, atau tetap diam di bawah

(jackie chan di karate kid)

Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak

menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka

menyerah

(Thomas Alva Edison)

Jadikan hinaan orang sebagai motivasi terbesarmu

(junaidi)

Saya datang, saya bimbingan, saya ujian, saya revisi dan akhirnya saya

menang

(penulis)

vii

PERSEMBAHAN

Teriring syukurku pada-Mu, kupersembahkan karya ini untuk :

Allah SWT. Atas karunia, nikmat, serta rahmat yang tak pernah henti kau

kucurkan padaku.

Ayah dan Ibuku tercinta. Yang mendidik dengan sabar dan ikhlas tanpa

pamrih semoga selalu diberi kesehatan dan rahmat Allah SWT.

Segenap Keluarga Besar KMTE UMS. Terimakasih untuk setiap canda,

tawa, sedih dan duka serta pelajaran berharga yang telah kalian beri.

Teman–teman Teknik Elektro 2011, khususnya pada Junaidi, Didik

Rahmadhani, Agung Siswanto, fitriadi, Afif Saputro, Bugi Anggriawan,

Reza phalevi, Junaidi DKK.

Tidak lupa untuk adik dan kakak tercinta yang selalu menyuport saya,

walau jauh disana, Dinar Prastyawan, Defri Tri Prastyo dan Dimas Arifin

Putra.

Semua pihak yang tidak bisa saya sebutkan semuanya.

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................ ii

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................ iii

KATA PENGANTAR .................................................................................... iv

MOTTO .......................................................................................................... vi

PERSEMBAHAN ........................................................................................... vii

DAFTAR ISI ................................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ........................................................................................... xii

DAFTAR KONTRIBUSI ................................................................................ xiii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ............................................. xv

ABSTRAKSI .................................................................................................. xvi

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1

1.2 Perumusan Masalah ........................................................................ 2

1.3 Batasan Masalah ............................................................................. 2

1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................ 2

1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................... 3

1.6 Sistematika Penulisan ..................................................................... 3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Telaah Penelitian ............................................................................ 5

2.2 Landasan Teori ............................................................................... 6

ix

2.2.1 Sel Surya ................................................................................ 6

2.2.2 Struktur Sel Surya .................................................................. 7

2.2.3 Cara kerja sel surya ................................................................ 9

2.2.4 Perkembangan Sel Surya ....................................................... 11

2.2.5 Energi Listrik ......................................................................... 13

2.2.6 Motot DC ............................................................................... 13

2.2.8 Komponen Utama Motor DC ............................................ 15

2.2.8 Jenis Motor DC ...................................................................... 16

2.2.9 Trafo (transformator) ............................................................. 17

2.2.9.1 Pengertian Trafo .......................................................... 17

2.2.9.2 Prinsip Kerja Trafo ...................................................... 18

2.2.10 Dioda .................................................................................. 19

2.2.11 Saklar Toggle ....................................................................... 20

BAB III. METODE PENELITIAN

3.1 Prosedur Penelitian .......................................................................... 22

3.1.1 Persiapan yang Dilakukan ........................................................... 22

3.1.2 Bahan dan Peralatan .................................................................... 22

3.1.2.1 Bahan ................................................................................ 22

3.1.2.2 Peralatan ........................................................................... 25

3.1.3 Waktu dan Tempat ....................................................................... 25

3.1.3.1 Pengambilan Data ..................................................................... 26

3.2 Alur Penelitian ................................................................................ 26

3.2.1 Desain Pemipil Jagung ................................................................ 26

3.2.2 Urutan Penelitian ......................................................................... 26

3.2.3 Diagram Alur Penelitian .............................................................. 27

x

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN ANALISA

4.1 Hasil Penelitian ............................................................................... 29

4.2 Analisa ............................................................................................ 32

BAB V. PENUTUP

5.1 Kesimpulan ..................................................................................... 35

5.2 Saran ............................................................................................... 36

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 37

LAMPIRAN .................................................................................................... 38

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya yang dirangkai seri

untuk memperbesar total daya output. (Gambar :”The Physics of Solar Cell”,

Jenny Nelson) ..................................................................................................... 6

Gambar 2.2 Struktur dari sel surya komersial yang menggunakan material silikon

sebagai semikonduktor. (Gambar:HowStuffWorks) ........................................... 7

Gambar 2.3 Junction antara semikonduktor tipe-p (kelebihan hole) dan tipe-n

(kelebihan elektron). (Gambar : eere.energy.gov).............................................. 10

Gambar 2.4 Cara kerja sel surya dengan prinsip p-n junction. (Gambar :

sun-nrg.org) ............................................................................................................ 11

Gambar 2.5 Trafo Step Down 3A CT ..................................................................... 19

Gambar 2.6. dioda ................................................................................................... 20

Gambar 2.7. Simbol Saklar Toggle SPST dan SPDT ............................................. 21

Gambar 2.8. Saklar Toggle Jenis SPDT ................................................................. 21

Gambar 3.1 Panel Surya 100WP ............................................................................. 23

Gambar 3.2 konverter.............................................................................................. 23

Gambar 3.3 Motor DC merk Hitachi 12V ............................................................... 24

Gambar 3.4 Alat Pemipil Jagung ............................................................................ 24

Gambar 3.5 Saklar Toggle ...................................................................................... 25

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ..................................................................... 27

Gambar 4.1. Rangkaian konverter 12VDC ............................................................. 28

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Spesifikasi panel .............................................................................. 22

Tabel .4.1. hasil ujicoba alat menggunakan panel surya ................................. 30

Tabel .4.2. hasil ujicoba alat menggunakan energi listrik PLN....................... 31

xiii

DAFTAR KONTRIBUSI

Tugas Akhir ini bermula dari ketertarikan penulis terhadap pembangkitan

energi alternatif terbarukan yang kedepannya memiliki prospek dan manfaat yang

besar untuk dikembangkan. Ide tugas akhir ini berasal dari Bapak Hasyim Asy’ari,

S.T., M.T., Beliau menawarkan judul tugas akhir mengenai pemanfaatan energi

alternatif. Setelah berkonsultasi dan diberikan penjelasan, akhirnya penulis berniat

untuk melakukan penelitian. Beliau juga menyetujui untuk menjadi pembimbing

pertama dalam tugas akhir ini.

Setelah beberapa kali berkonsultasi mengenai judul tugas akhir dan teknis

penelitian, akhirnya penulis memutuskan untuk membuat proposal tugas akhir

sekaligus meminta kesediaan Bapak ir. Jatmiko, M.T. untuk menjadi pembimbing

dua dalam penelitian ini. Setelah seminar proposal dibuat dan diseutujui untuk

ditindaklanjuti sebagai Tugas Akhir penulis memulai penelitian mengenai energi

terbarukan berupa panel surya ini.

Penelitian ini dilakukan penulis di rumah kos tempat bapak marno sadaan lor

RT 1 RW 3 gumpang kartasura. Bahan-bahan yang dipergunakan seperti sel

surya, meminjam dari teman-teman satu angkatan yang sudah terlebih dahulu

mengerjakan tugas akhir merekayang juga menggunakan panel surya dan untuk

peralatan lain meminjam dari Laboratorium Teknik Elektro, Unit Produksi Teknik

Elektro, dan untuk kekurangannya diperoleh melalui pembelian. Pengambilan

data dilakukan beberapa kali untuk mendapatkan seluruh data yang diperlukan

dalam penelitian ini.

xiv

Setiap ada perubahan penulis selalu berkonsultasi dengan pembimbing,

hingga akhirnya seluruh data yang diperlukan terkumpul. Kemudian penulis

menganalisa data yang terkumpul. Hasil pengujian dan analisa disusun dalam

sebuah laporan Tugas Akhir.

Demikian daftar kontribusi penulis buat dengan sejujur-jujurnya.

Surakarta, 27 Oktober 2015

Mengetahui

Mahasiswa Tugas Akhir

Danang Nurdyan Putro

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

(Hasyim Asy’ari, S.T.,M.T.) (ir. Jatmiko, M.T.)

xv

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Penuls menyatakan dengan sesungguhnya bahwa scripsi dengan judul

“DESAIN PEMIPIL JAGUNG DENGAN SUMBER ENERGI TENAGA

SURYA DAN ENERGI LISTRIK PLN” yang dibuat untuk memenuhi sebagai

syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang penulis ketahui bukan mrupakan tiruan

atau duplikasi tugas akhir yang sudah dipublikasikan atau pernah dipakai untuk

mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan universitas muhammadiyah

surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya

penulis cantumkan sebagaimana mestinya.

Surakara…………….2015

penulis

(Danang Nurdyan Putro)

xvi

ABSTRAKSI

Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan yang dibutuhkan oleh

seluruh negara di dunia. Hal ini mengingat energi listrik merupakan salah

satu faktor utama bagi terjadinya pertumbuhan ekonomi suatu negara.

Permasalahan energi listrik menjadi semakin kompleks ketika kebutuhan

yang meningkat akan energi dari seluruh negara di dunia untuk menopang

pertumbuhan ekonominya justru membuat persediaan cadangan energi

konvensional menjadi semakin sedikit. Tujuan penelitian ini adalah untuk

membuat desain pemipil jagung dengan energi tenaga surya dan energi listrik

PLN.

Penelitian dimulai dari pembuatan mesin pemipil jagung dan

pemasangan komponen-komponen seperti panel surya, konverter dan motor

DC pada pemipil jagung yang telah dirancang sebelumnya. Kemudian

pengecekan komponen yang telah terpasang sudah berfungsi secara normal.

Energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya akan digunakan sebagai

sumber energi untuk menjalankan mesin pemipil jagung. Energi listrik PLN

digunakan sebagai energi tambahan jika daya yang dihasilkan panel surya

kurang. Cara pengamatan yang dilakukan adalah pengambilan data terkait

nilai tegangan dan arus yang dihasilkan oleh panel suya,kecepatan putar

mesin pemipil dan lama waktu pemipilan. Peralatan yang digunakan antara

lain: luxmeter, Amperemeter, tachometer dan stopwatch.

Hasil percobaan pertama dilakukan pada intensitas cahaya 103700 lux

tegangan 19 V dan arus 2 A menghasilkan kecepatan putar 1705 Rpm

sehingga mesin pemipil jagung bekerja dengan sangat baik dengan waktu

pemipilan 0,10 menit per jagung. Begitu seterusnya dengan intensitas yang

berbeda sampai ke intensitas terendah yaitu 29300 lux tegangan 8,2 V dan

arus 1 A menghasilkan kecepatan putar 402,4 Rpm sehingga mesin pemipil

jagung tidak mampu lagi bekerja dengan baik (tidak dapat memipil jagung

lagi). percobaan selanjutnya untuk melakukan pemipilan dengan energi listrik

PLN disaat mesin pemipil jagung tidak mendapatkan suplai energi yang

cukup dari panel surya karena intensitas cahaya yang rendah maka mesin

dapat berpindah kesumber energi lain dengan memindahkan sumber energi ke

listrik PLN. Pada penelitian ini didapati hasil setelah listrik PLN

dikonversikan dengan konverter menunjukkan tegangan 11,2 V, arus 1,5 A

dan kecepatan putar 910,2 Rpm sehingga didapati waktu pemipilan adalah

0,19 menit per jagung.

Kata Kunci : motor DC, panel surya, pemipil jagung, energi terbarukan.

xvii

ABSTRACT

Electrical energy is one of the necessities needed by all countries in the

world. This is because the electrical energy is one of the major factors for the

economic growth of a country. Electric energy issues become increasingly

complex as the increased need for energy of all countries in the world to

sustain its economic growth would make supplies of conventional energy

reserves become fewer and fewer. The purpose of this study was to make a

corn sheller design with solar energy and electrical energy PLN.

The research started from making corn and sheller machine mounting

components such as solar panels, converters and DC motor on corn sheller

has been designed previously. Then checking the components that have been

installed are functioning normally. The electrical energy generated by the

solar panels will be used as an energy source to run a corn sheller machine.

PLN electrical energy is used as an additional energy if the power produced

by the solar panels is less. How to observations made are related to data

capture voltage and current produced by the panels suya, the engine speed

and the length of time to sheller. Equipment used include: luxmeter, ammeter,

tachometerandastopwatch.

first performed on 103 700 lux light intensity voltage of 19 V and a

current of 2 A produces 1705 rpm rotational speed so that the corn sheller

machine works very well with a time of 0.10 minutes per corn. And so on with

different intensity to the intensity of 29300 lux low of a voltage of 8.2 V and a

current of 1 A yield 402.4 rpm rotational speed so that the corn sheller

machine no longer able to work well (can not memipil corn again). further

attempts to PLN pemipilan with electrical energy when corn sheller machine

does not get enough energy supply from solar panels because of the intensity

of light is low, the engine can be changed by moving the sources of energy

other energy sources to the electricity grid. In this study, found the results

after the electricity is converted to a voltage of 11.2 V converter shows,

currents of 1.5 A and a rotary speed of 910.2 rpm so found pemipilan time is

0.19minutespercorn.

Keywords: DC motor, solar panel, corn sheller, renewable energy.