Minggu, 06 September 2026

Single-Axis Solar Tracker Pelacak Matahari 1 Sumbu Otomatis Berbasis ESP32 & Blynk IoT (Cirkit Designer)

Single-Axis Solar Tracker Pelacak Matahari 1 Sumbu Otomatis Berbasis ESP32 & Blynk IoT (Cirkit Designer)

Mata Kuliah IoT (Internet of Things)

 

 

 

 

Disusun Oleh:

 

1. Muhamad Rizaldhani Darmawan

24051204004

2. Novanda Ega Arenta

24051204030

3. Muhammad Fiqih Mu'azaidin

24051204031

4. I Made Nandana Devadatta Giri

24051204090

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Program Studi S1 Teknik Informatika UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA 2026


 

BAB I PENDAHULUAN

 

1.1. Latar Belakang

 

Kebutuhan energi global yang terus meningkat menuntut adanya transisi yang cepat menuju pemanfaatan sumber energi terbarukan. Salah satu sektor yang paling menjanjikan adalah energi surya. Meskipun Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) menawarkan solusi yang ramah lingkungan, implementasi panel surya statis (tetap) yang umum digunakan seringkali belum mencapai tingkat efisiensi penyerapan daya yang maksimal. Hal ini disebabkan oleh pergerakan semu matahari dari timur ke barat sepanjang hari, sehingga permukaan panel surya tidak selalu mendapatkan sudut iradiasi cahaya yang optimal.

Untuk mengatasi permasalahan efisiensi tersebut dan memaksimalkan penerimaan energi dari cahaya matahari terhadap panel surya, diperlukan inovasi berupa sistem pelacak matahari atau solar tracker (Jurnal Juliet UGM, 2024). Sistem elektromekanis ini dirancang agar dapat merespons perubahan intensitas cahaya dan secara otomatis menyesuaikan orientasi panel surya untuk selalu menghadap ke titik jatuhnya cahaya matahari terkuat. Penelitian menunjukkan bahwa implementasi Single-Axis Solar Tracker, yang berputar mengikuti pergerakan matahari pada satu sumbu rotasi, terbukti mampu meningkatkan efisiensi dan total energi listrik yang dihasilkan secara signifikan dibandingkan dengan instalasi panel surya statis (Aulia dkk., 2025; Jurnal Piston, 2026).

Sebagai bentuk implementasi praktis dari teori tersebut, proyek praktikum ini berfokus pada simulasi perancangan Single-Axis Solar Tracker. Proyek ini memanfaatkan mikrokontroler ESP32 sebagai pusat pemrosesan logika dan data yang terintegrasi dengan teknologi Internet of Things (IoT). Guna memfasilitasi perancangan dan pengujian algoritma tanpa keterbatasan fisik perangkat keras, seluruh rangkaian komponen disimulasikan secara virtual menggunakan platform Cirkit Designer. Sistem ini juga diintegrasikan dengan aplikasi Blynk IoT yang memungkinkan pemantauan status orientasi servo dan intensitas cahaya secara real-time dari jarak jauh (Alfian Learning Center, 2026).


 

  1. Rumusan Masalah

    1.  Bagaimana merangkai komponen ESP32, sensor LDR, LCD, dan Servo di dalam simulator Cirkit Designer?
    2. Bagaimana logika pergerakan motor servo berdasarkan input dari dua sensor LDR?
    3.  Bagaimana mengonfigurasi dashboard Blynk IoT untuk memonitor data pelacak matahari secara real-time?

  2. Tujuan Laporan

    1. Mampu merancang sistem pelacak matahari satu sumbu secara virtual.
    2. Memahami prinsip kerja sensor LDR dalam memberikan umpan balik pada pergerakan motor servo.
    3. Mampu melakukan integrasi antara sistem mikrokontroler dengan antarmuka aplikasi Blynk IoT.

  3. Manfaat Penulisan

Penyusunan laporan praktikum ini diharapkan dapat memberikan manfaat yang komprehensif, baik secara teoritis maupun praktis, di antaranya adalah:

  1. Bagi Penulis (Mahasiswa):
    1. Pengaplikasian Teori: Mengaplikasikan konsep dasar dari mata kuliah Organisasi dan Arsitektur Komputer secara langsung, khususnya terkait arsitektur mikrokontroler (ESP32), aliran interupsi data, serta antarmuka komunikasi antara sensor (LDR) dan aktuator (Motor Servo).
    2. Peningkatan Keterampilan Teknis: Melatih kemampuan pemrograman sistem tertanam (embedded system) berbasis bahasa C/C++ dan memperkenalkan penggunaan simulator perangkat keras virtual (Cirkit Designer) guna mereduksi biaya riset atau pengadaan komponen fisik

 

 

 

 

 

.


 

  1. Bagi Pembaca dan Akademisi:
    1. Referensi Pembelajaran: Menjadi sumber referensi literatur dan panduan praktis awal bagi mahasiswa atau peneliti lain yang ingin mempelajari dasar integrasi Internet of Things (IoT) pada sistem energi terbarukan.
    2. Pemahaman Sistem Cerdas: Memberikan gambaran visual dan logis mengenai bagaimana algoritma perbandingan nilai sensor dapat digunakan untuk membangun otomasi sistem pelacakan matahari (solar tracking).
  2. Bagi Pengembangan Teknologi:
    1. Model Purwarupa Efisien: Menyajikan model pengujian purwarupa (prototype) berbasis simulasi yang aman dan efisien. Model ini dapat digunakan untuk memvalidasi algoritma responsibilitas pergerakan panel surya dan stabilitas transmisi data ke dashboard Blynk IoT sebelum diimplementasikan ke perakitan perangkat keras berskala industri.


 

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  1. Dasar Teori

Kinerja dan efisiensi pembangkitan energi listrik pada panel surya (photovoltaic) sangat bergantung pada sudut jatuhnya iradiasi cahaya matahari. Penyerapan energi paling optimal terjadi apabila sinar matahari jatuh secara tegak lurus terhadap permukaan panel. Oleh karena matahari mengalami pergerakan semu harian, panel surya dengan instalasi statis seringkali tidak dapat menyerap energi secara maksimal. Sebagai perbandingan, hasil pengujian efisiensi daya pada panel surya statis dalam kondisi cuaca cerah hanya menghasilkan rata-rata efisiensi normalisasi sebesar 31,37%, sehingga diperlukan sistem solar tracker otomatis untuk memaksimalkan penyerapan energi tersebut (Jurnal Teknik Elektro UMT, n.d.).

Single-Axis Solar Tracker merupakan sebuah sistem kendali elektromekanis terpadu yang dirancang untuk merotasi orientasi panel surya mengikuti lintasan matahari pada satu sumbu putar. Sistem pelacak sumbu tunggal ini terbukti lebih efektif; implementasinya mampu menghasilkan efisiensi daya normalisasi hingga 51% pada kondisi cuaca cerah, yang mana nilainya jauh melampaui kemampuan panel surya statis (Jurnal Teknik Elektro UMT, n.d.). Rancang bangun pergerakan pelacak pada satu sumbu ini juga secara konsisten terbukti meningkatkan unjuk kerja keluaran tegangan listrik keseluruhan sistem (Muljanto, 2023).

Dari segi arsitektur, perangkat solar tracker ini menerapkan mekanisme sistem kendali lingkar tertutup (closed-loop control system). Mikrokontroler bertindak sebagai pusat pemrosesan yang membaca input dari transduser berbasis Light Dependent Resistor (LDR). LDR pada dasarnya adalah detektor intensitas cahaya yang terdiri dari cakram semikonduktor yang resistansinya akan menurun drastis ketika terkena paparan cahaya (Jurnal PoliUPG, n.d.).

Dalam aplikasinya, data tegangan dari beberapa sensor LDR yang diletakkan pada sisi orientasi berbeda akan diolah dan dibandingkan secara konstan.


 

Apabila terjadi disparitas nilai pembacaan intensitas cahaya, mikrokontroler akan mengeksekusi algoritma untuk menggerakkan aktuator mekanis (motor servo) menuju sisi paling terang. Pergerakan ini akan terus berlanjut hingga seluruh sensor mencapai titik ekuilibrium (keseimbangan), yang menjadi parameter bahwa panel surya telah tegak lurus kembali dengan sumber cahaya matahari (Sistem Kendali Solar Tracker JTEV, 2020).

 

 

  1. Komponen

    1. ESP32 - Jumlah Komponen = 1

 

ESP32 merupakan Mikrokontroler utama yang berfungsi untuk memproses data input analog yang diterima dari sensor LDR, mengkalkulasi algoritma perbandingan intensitas cahaya, mengirimkan sinyal kontrol ke aktuator, serta transmisi data operasional secara real-time ke platform cloud (Blynk IoT) melalui jaringan nirkabel.

  1. Sensor Photoresistor LDR - Jumlah Komponen = 2

 

LDR adalah komponen transduser pasif yang nilai resistansinya berbanding terbalik dengan intensitas cahaya yang mengenai permukaannya; semakin terang cahaya, semakin rendah nilai hambatannya. Pada sistem pelacak matahari satu sumbu ini, dibutuhkan dua buah sensor LDR yang diletakkan secara berseberangan (sisi kiri dan kanan). Keduanya berfungsi sebagai sistem umpan balik (feedback sensor) yang terus-menerus membaca perbedaan intensitas iradiasi. Selisih nilai analog dari kedua sensor inilah yang menjadi parameter penentu bagi mikrokontroler untuk mendeteksi posisi matahari dan menghitung titik ekuilibrium (keseimbangan) pencahayaan optimal.


 

  1. LCD (16 x 2) - Jumlah Komponen = 1

 

Liquid Crystal Display (LCD) 16x2 adalah layar antarmuka elektronik yang mampu menyajikan informasi sebanyak 16 karakter dalam 2 baris. Modul ini dilengkapi dengan backpack I2C yang sangat krusial dalam efisiensi desain arsitektur sistem. Keberadaan modul I2C mereduksi kebutuhan pengkabelan yang rumit menjadi hanya menggunakan dua jalur komunikasi data (SDA dan SCL), sehingga sangat menghemat ketersediaan pin I/O pada ESP32. Layar ini bertugas sebagai penampil data lokal untuk menyajikan pemantauan visual real-time mengenai sudut derajat panel, nilai rata-rata cahaya (Lux), dan status tracking, yang mempermudah proses debugging tanpa harus selalu bergantung pada antarmuka web.

  1. Motor Servo - Jumlah Komponen = 1

 

Motor servo bertindak sebagai aktuator elektromekanis utama yang mampu memberikan kontrol rotasi dengan tingkat presisi tinggi. Pergerakan motor servo dikendalikan melalui pengiriman sinyal Pulse Width Modulation (PWM) dari pin mikrokontroler ESP32. Dalam implementasi proyek ini, motor servo ditugaskan untuk memutar orientasi rangka panel surya secara dinamis sesuai arah datangnya cahaya dominan. Rentang sudut pergerakannya dibatasi sesuai dengan spesifikasi servo (umumnya 0 hingga 180 derajat), dan diatur agar bergeser secara halus dan bertahap guna menjaga stabilitas fisik struktur panel surya mekanis.


 

BAB III PEMBAHASAN

  1. Penjelasan Simulasi

    1. Arsitektur Perangkat Keras pada Simulator

Perakitan antarmuka perangkat keras virtual pada platform Cirkit Designer dilakukan dengan memetakan koneksi antar komponen menuju pin General Purpose Input/Output (GPIO) pada board mikrokontroler ESP32. Konfigurasi pengkabelan (wiring) disusun secara sistematis berdasarkan fungsi masing-masing pin:

  1. Sensor LDR Kanan dan Kiri: Masing-masing dihubungkan ke pin GPIO 34 dan 35. Pemilihan pin ini didasarkan pada fungsinya yang mendukung fitur Analog-to-Digital Converter (ADC), yang bertugas mengkonversi variasi nilai tegangan (akibat perubahan resistansi cahaya) menjadi data digital yang dapat diproses oleh mikrokontroler.
  2. Modul LCD 16x2 I2C: Untuk menghemat ketersediaan pin pada ESP32, antarmuka layar menggunakan protokol komunikasi serial Inter-Integrated Circuit (I2C). Pin komunikasi data atau Serial Data (SDA) dihubungkan ke pin 21, sedangkan pin sinkronisasi clock atau Serial Clock (SCL) dihubungkan ke pin 22.
  3. Motor Servo: Pin sinyal kontrol servo dihubungkan ke GPIO 18, yang memiliki kapabilitas Pulse Width Modulation (PWM) untuk mengatur sudut putaran poros motor secara presisi.

  1. Konfigurasi Cloud Server Blynk IoT

Untuk mengimplementasikan fitur Internet of Things (IoT) dan pemantauan jarak jauh (telemetri), sistem dihubungkan ke server Blynk IoT. Proses ini diawali dengan pembuatan Template proyek yang menjembatani data mikrokontroler dengan dashboard antarmuka pengguna (User Interface). Tiga buah jalur data (Data Stream) disiapkan menggunakan mekanisme Pin Virtual (Virtual Pin):


 

  1. Lux (Intensitas Cahaya): Dialokasikan pada pin virtual V0 dengan tipe data integer, berfungsi untuk memvisualisasikan rata-rata intensitas cahaya yang ditangkap oleh sensor ke dalam bentuk widget gauge.
  2. Solar Angle (Sudut Panel): Dialokasikan pada pin virtual V1. Rentang nilainya dibatasi antara 0 hingga 180 derajat sesuai dengan batasan mekanis maksimal (sudut putar) dari motor servo yang digunakan.
  3. Status Operasional: Menggunakan pin virtual V2 dengan tipe data string (teks), yang berfungsi untuk memberikan indikasi real-time kepada pengguna mengenai aktivitas tracking yang sedang berlangsung.

  1. Logika Operasional dan Algoritma Pelacakan

 

Secara algoritma, sistem kendali beroperasi dengan membandingkan nilai input intensitas cahaya dari kedua sensor LDR. Mikrokontroler akan menghitung selisih nilai analog dari sisi kanan dan kiri. Jika sensor bagian kanan menangkap intensitas cahaya yang melampaui nilai ambang batas (threshold) dibandingkan bagian kiri, ESP32 akan mengirimkan sinyal PWM untuk memutar poros servo ke arah kanan, mengarahkan panel untuk mengikuti titik jatuhnya cahaya tersebut.

Sebaliknya, jika iradiasi cahaya dominan pada sisi kiri, servo akan diinstruksikan bergerak ke arah kiri. Untuk memastikan kestabilan struktur dan mencegah overshoot (kebablasan arah) serta kerusakan mekanis pada penyangga panel fisik, pergerakan rotasi servo tidak dilakukan secara drastis, melainkan dieksekusi secara bertahap (inkremental) sebanyak 2 derajat per detik.

Pergerakan aktuator ini akan berlanjut secara otomatis hingga mencapai titik ekuilibrium (keseimbangan), yakni kondisi di mana kedua sensor LDR membaca nilai cahaya yang ekuivalen (seimbang) yang menandakan bahwa panel telah tegak lurus dengan sumber cahaya, sehingga servo akan diam di posisinya. Selama seluruh proses ini


 

berjalan, mikrokontroler secara konstan mengirimkan update nilai intensitas (Lux), derajat kemiringan aktual, dan status sistem (tracking) melalui konektivitas Wi-Fi menuju dashboard web Blynk IoT.

  1. Program

 

Kode program berbasis C++ yang dimuat ke ESP32 bertugas menginisialisasi modul WiFi bawaan serta menghubungkan perangkat ke Blynk Cloud menggunakan parameter token otentikasi. Program menjalankan instruksi looping untuk membaca data hambatan listrik menggunakan perintah analogRead() dari kedua sensor LDR. Apabila hasil perbandingan logika mendeteksi ketidakseimbangan terang cahaya (melewati nilai threshold), mikrokontroler akan memperbarui sudut posisi servo lewat perintah servo.write() lalu mengirim perubahannya ke UI (User Interface) aplikasi Blynk lewat fungsi Blynk.virtualWrite().

 




 

constexpr uint8_t I2C_SCL_PIN = 20;

 

 

 

constexpr float ADC_REFERENCE_VOLTAGE = 3.3f; constexpr float ADC_MAX_VALUE = 4095.0f; constexpr float GAMMA = 0.7f;

constexpr float RL10_KOHM = 50.0f;

 

constexpr float LDR_SERIES_RESISTOR_OHM = 2000.0f; constexpr float TOLERANSI_LUX = 25.0f;

constexpr int SUDUT_MIN = 10; constexpr int SUDUT_MAX = 170;

 

 

char auth[] = BLYNK_AUTH_TOKEN; char ssid[] = "CirkitWifi"; char pass[] = "";

 

 

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); BlynkTimer timer;

Servo trackerServo;

 

 

 

int sudutServo = 90;

 

 

 

float bacaLux(uint8_t pin)

 

{

 

const int adc = analogRead(pin);

 

if (adc <= 0 || adc >= static_cast<int>(ADC_MAX_VALUE)) { return 0.0f;

}


 

// The sensor modules are powered from 5 V in the circuit.

The ADC

 

// calculation uses the ESP32 ADC range; the result is kept bounded for

// stable display and control when the sensor is at either extreme.

const float voltage = (static_cast<float>(adc) * ADC_REFERENCE_VOLTAGE) / ADC_MAX_VALUE;

if (voltage <= 0.0f || voltage >= ADC_REFERENCE_VOLTAGE) { return 0.0f;

}

 

 

 

const float resistance = LDR_SERIES_RESISTOR_OHM * voltage /

 

(ADC_REFERENCE_VOLTAGE - voltage);

 

if (resistance <= 0.0f) { return 0.0f;

}

 

 

 

const float lux = powf(

 

(RL10_KOHM * 1000.0f * powf(10.0f, GAMMA)) / resistance, 1.0f / GAMMA);

return isfinite(lux) ? lux : 0.0f;

 

}

 

 

 

void prosesTracker()

 

{

 

const float luxKiri = bacaLux(LDR_KIRI_PIN); const float luxKanan = bacaLux(LDR_KANAN_PIN); const float avgLux = (luxKiri + luxKanan) / 2.0f;


 

String statusSistem;

 

 

 

if (avgLux < 20.0f) { statusSistem = "NIGHT MODE"; sudutServo = 90;

} else {

 

statusSistem = "TRACKING SUN";

 

if (fabsf(luxKiri - luxKanan) > TOLERANSI_LUX) { sudutServo += (luxKiri > luxKanan) ? 2 : -2;

}

 

}

 

 

 

sudutServo = constrain(sudutServo, SUDUT_MIN, SUDUT_MAX); trackerServo.write(sudutServo);

 

 

Blynk.virtualWrite(V0, avgLux); Blynk.virtualWrite(V1, sudutServo); Blynk.virtualWrite(V2, statusSistem);

 

 

lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Sudut: "); lcd.print(sudutServo); lcd.print(" Deg ");

 

 

lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Lux: ");

lcd.print(static_cast<int>(avgLux)); lcd.print(" ");


 

lcd.print(statusSistem.substring(0, 8)); lcd.print(" ");

}

 

 

 

void setup()

 

{

 

Serial.begin(115200);

 

 

 

analogReadResolution(12); pinMode(LDR_KIRI_PIN, INPUT); pinMode(LDR_KANAN_PIN, INPUT);

 

 

ESP32PWM::allocateTimer(0); trackerServo.setPeriodHertz(50); trackerServo.attach(SERVO_PIN, 500, 2400);

 

 

Wire.begin(I2C_SDA_PIN, I2C_SCL_PIN); lcd.init();

lcd.backlight(); lcd.clear(); lcd.print("Solar Tracker");

 

 

// Cirkit's virtual Wi-Fi uses these credentials rather than Wokwi-GUEST.

Blynk.begin(auth, ssid, pass); lcd.clear();

 

 

timer.setInterval(400L, prosesTracker);


 



 

 

BAB IV PENUTUP

  1. Kesimpulan

 

Simulasi Single-Axis Solar Tracker berbasis ESP32 berhasil dikembangkan di platform Cirkit Designer. Sistem mampu merespons arah perubahan sumber cahaya lewat perbandingan dua LDR dan merotasi motor servo menuju posisi optimal. Parameter kunci seperti sudut pelacakan (Solar Angle) dan intensitas cahaya (Lux) juga berhasil dipantau secara jarak jauh menggunakan widget gauge dan label pada platform Blynk IoT.

  1. Saran

 

Untuk pengembangan simulasi atau purwarupa selanjutnya, sistem dapat di-upgrade menjadi model Dual-Axis Solar Tracker dengan memanfaatkan dua motor servo dan empat sensor LDR. Hal ini memungkinkan pelacakan cahaya tidak hanya dari timur ke barat, tetapi juga dari kemiringan utara ke selatan.


 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Alfian Learning Center. (2026, Juni 18). DIY Single-Axis Solar Tracker Pelacak Matahari 1 Sumbu Otomatis Berbasis ESP32 & Blynk IoT (WOKWI). YouTube. https://youtu.be/OOu629NaOHc

Aulia, N. F., dkk. (2025). Single Axis Solar Tracker. Jurnal SENTRIKOM, Vol. 7, 182-190. Politeknik Negeri Semarang.

Jurnal Juliet. (2024). Rancang Bangun Sistem Monitoring PLTS. Universitas Gadjah Mada (UGM).

Jurnal Piston. (2026). Evaluasi Net Energy Gain Solar Tracker Single-axis Berbasis Relay. Universitas Halu Oleo (UHO).

Jurnal Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Tangerang. (n.d.). Analisis Efisiensi Daya Pada Panel Monocrystalline Single Axis Tracking System. Jurnal Teknik Elektro. Diakses dari jurnal.umt.ac.id/index.php/jte/id/article/view/15150

Muljanto, W. P. (2023). Rancang Bangun dan Analisa Unjuk Kerja Single Axis Solar Tracker Berbasis Logika Fuzzy. Jurnal Magnetika, 7(2), 365–373.

PoliUPG. (n.d.). Perancangan Sistem Kendali Solar Tracker Berdasarkan Intensitas Cahaya. Jurnal Politeknik Ujung Pandang (SNTEI). Diakses dari jurnal.poliupg.ac.id/index.php/sntei/article/view/4393/3794

Sistem Kendali Solar Tracker. (2020). Sistem Kendali Solar Tracker Satu Sumbu berbasis Arduino dengan sensor LDR. Jurnal Teknik Elektro dan Vokasional (JTEV), 6(1), 322. Universitas Negeri Padang.


 

Lampiran

 

link video: https://youtu.be/RKvhC5wjcgA

di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)