BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Lampu LED (Light Emitting Diode) 2.1.1 Pengertian Lampu LED (Light Emitting Diode) Lampu LED (Light Emitting Diode) adalah suatu semi konduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. Gejala ini termasuk bentuk elektroluminesensi. Lampu LED yang telah dikembangkan sejak akhir tahun 1950 adalah bentuk semikonduktor paduan p-n (p-n junction) yang dapat mengemisikan photon atau cahaya apabila diterapkan dengan tegangan yang sesuai pada sambungan tadi. Beberapa jenis material p dan n dapat mengemisikan cahaya terlihat (visible light) dengan intensitas beragam dan
pengembangan
mutakhir
mencapai
tingkat
efisiensi
pencahayaan
(illumination efficacity) yang jauh melampaui lampu konvensional, yaitu lampu pijar
biasa
(incandescent
lamps)
dan
lampu
tabung
“neon”/TL
(
fluorescent/compact fluorescent lamps). Lampu led usia teknis dan usia pakai yang berkisar antara 50.000 sampai 100.000 jam.
Proses Pembangkitan Cahaya pada LED pada dasarnya terbentuk dari paket-paket partikel yang memiliki energi dan momentum, tetapi tidak memiliki massa. Partikel ini disebut foton. Foton dilepaskan sebagai hasil pergerakan elektron. Pada sebuah atom, elektron bergerak pada suatu orbit yang mengelilingi sebuah inti atom. Elektron pada orbital yang berbeda memiliki jumlah energi yang 6
7
berbeda. Elektron yang berpindah dari orbital dengan tingkat energi lebih tinggi ke orbital dengan tingkat energi lebih rendah perlu melepas energi yang dimilikinya. Energi yang dilepaskan ini merupakan bentuk dari foton. Semakin besar energi yang dilepaskan, semakin besar energi yang terkandung dalam foton. RGB (Red Green Blue) LED atau LED yang bisa mengeluarkan warna yang dipancarkan lebih dari satu warna sehingga memungkinkan aplikasi LED yang semakin luas, khususnya menambah keindahan dalam dunia desain interior dan eksterior. Dalam terminologi teknik pencahayaan, LED dapat dikatakan memiliki tingkat efisiensi luminus (cahaya) atau efikasi yang tinggi, karena perbandingan banyaknya energi cahaya yang dikeluarkan LED dengan besarnya daya listrik yang dikonsumsinya cukup tinggi jika dibandingkan dengan lampu pijar konvensional. LED dengan cahaya monokromatiknya memiliki keunggulan kekuatan yang besar lebih dari cahaya putih ketika warna yang spesifik diperlukan. tidak seperti cahaya putih tradisional, LED tidak membutuhkan lapisan atau diffuser yang banyak mengabsorpsi cahaya yang dikeluarkan. cahaya LED mempunyai sifat warna tertentu, dan tersedia pada range warna yang lebar. salah satunya yang baru-baru ini warnanya diperkenalkan adalah emerald green (bluish green, panjang gelombangnya kira-kira 500nm) yang cocok dengan persyaratan sebagai sinyal lalu lintas dan cahaya navigasi. Cahaya LED kuning adalah pilihan bagus
8
karena mata manusia sensitif pada cahaya kuning (kira-kira yang dipancarkan 500lm/watt).
Gambar 2.1. Struktur LED
2.1.2 Lampu LED RGB ( Red, Green, Blue) Lampu RGB LED adalah lampu Led yang bisa memancarkan 3 warna cahaya dalam satu unit Led secara bergantian, dinamakan RGB adalah karena singkatan dari 3 warna dalam bahasa Inggris yaitu R = Red, G = Green dan B = Blue. Cahaya yang dipancarkan oleh RGB Led sangat menarik sekali, karena cahaya
9
tersebut dapat memancarkan secara bergantian tanpa menggunakan rangkaian elektronik tambahan. Diameter LED 5mm, 2.25 - 3V max, 20mA, Temperatur -30C~ + 85C.
Gambar 2.2. LED RGB (Red, Green, Blue)
2.1.3 Kegunaan Lampu LED (Light Emitting Diode) LED (Light Emitting Diode) merupakan sejenis lampu yang akhir-akhir ini muncul dalam kehidupan kita. LED dulu umumnya digunakan pada gadget seperti ponsel atau PDA serta komputer. Sebagai pesaing lampu bohlam dan neon, saat ini aplikasinya mulai meluas dan bahkan bisa kita temukan pada korek api yang kita
10
gunakan, lampu emergency dan sebagainya. Led sebagai model lampu masa depan dianggap dapat menekan pemanasan global karena efisiensinya. Lampu LED sekarang sudah digunakan untuk: -
penerangan untuk rumah
-
penerangan untuk jalan
-
lalu lintas
-
advertising
-
interior/eksterior gedung
2.2
Arduino
2.2.1 Pengertian Arduino
Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Untuk memahami Arduino, terlebih dahulu kita harus memahami terlebih dahulu apa yang dimaksud dengan physical computing. Physical computing adalah membuat sebuah sistem atau perangkat fisik dengan menggunakan software dan hardware yang sifatnya interaktif yaitu dapat menerima rangsangan dari lingkungan dan merespon balik. Physical computing adalah sebuah konsep untuk memahami hubungan yang manusiawi antara lingkungan yang sifat alaminya adalah analog dengan dunia digital. Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desaindesain alat atau projek-projek yang menggunakan sensor dan microcontroller untuk
11
menerjemahkan input analog ke dalam sistem software untuk mengontrol gerakan alat-alat elektro mekanik seperti lampu, motor dan sebagainya. Pembuatan prototype atau prototyping adalah kegiatan yang sangat penting di dalam proses physical computing karena pada tahap inilah seorang perancang melakukan eksperimen dan uji coba dari
berbagai jenis komponen, ukuran,
parameter, program komputer dan sebagainya berulang-ulang kali sampai diperoleh kombinasi yang paling tepat. Dalam hal ini perhitungan angka-angka dan rumus yang akurat bukanlah satu-satunya faktor yang menjadi kunci sukses di dalam mendesain sebuah alat karena ada banyak faktor eksternal yang turut berperan, sehingga proses mencoba dan menemukan atau mengoreksi kesalahan perlu melibatkan hal-hal yang sifatnya non-eksakta. Prototyping adalah gabungan antara akurasi perhitungan dan seni. Proses prototyping bisa menjadi sebuah kegiatan yang menyenangkan atau menyebalkan, itu tergantung bagaimana kita melakukannya. Misalnya jika untuk mengganti sebuah komponen, merubah ukurannya atau merombak kerja sebuah prototype dibutuhkan usaha yang besar dan waktu yang lama, mungkin prototyping akan sangat melelahkan karena pekerjaan ini dapat dilakukan berulang-ulang sampai puluhan kali. Idealnya sebuah prototype adalah sebuah sistem yang fleksibel dimana perancang bisa dengan mudah dan cepat melakukan perubahan-perubahan dan mencobanya lagi sehingga tenaga dan waktu tidak menjadi kendala berarti. Dengan demikian harus ada sebuah alat pengembangan yang membuat proses prototyping menjadi mudah.
12
Pada masa lalu hingga saat ini bekerja dengan hardware berarti membuat rangkaian menggunakan berbagai komponen elektronik seperti resistor, kapasitor, transistor dan sebagainya. Setiap komponen disambungkan secara fisik dengan kabel atau jalur tembaga yang disebut dengan istilah “hard wired” sehingga untuk merubah rangkaian maka sambungan-sambungan itu harus diputuskan dan disambung kembali. Dengan hadirnya teknologi digital dan microprocessor fungsi yang sebelumnya dilakukan dengan hired wired digantikan dengan program-program software. Ini adalah sebuah revolusi di dalam proses prototyping. Software lebih mudah diubah dibandingkan hardware, dengan beberapa penekanan tombol kita dapat merubah logika alat secara radikal dan mencoba versi ke-dua, ke-tiga dan seterusnya dengan cepat tanpa harus mengubah pengkabelan dari rangkaian. Arduino sendiri merujuk pada tiga buah tool yang dikemas menjadi satu kesatuan. Tiga buah tool tersebut ialah: 1.
Kontroler Arduino Board Kontroler Arduino hadir dengan berbagai macam pilihan dari yang kecil hingga yang besar. Tersedia pula skematik yang dapat digunakan untuk membuat sendiri kontroler Arduino tersebut bagi orang-orang yang memiliki pengalaman dan pengetahuan yang memadai.
2.
Bahasa pemrograman dan compiler Bahasa pemrograman dan compiler digunakan untuk menghasilkan kode untuk mikrokontroler yang berada pada kontroler. Bahasa pemrograman
13
yang digunakan dekat dengan C++ sehingga tidak sama persis. Poin ini memiliki persamaan dengan Processing yang memang bertujuan untuk memudahkan pekerjaan desainer yang berkaitan dengan perangkat keras atau hardware dan interaksi fisik. 3.
IDE (Integrated Development Environment) IDE Arduino sama dengan IDE Processing yang dibuat dengan Java. Anda dapat langsung memasukkan kode atau bahasa pemrograman Arduino dan melakukan kompilasi atau compiling di IDE tersebut. Tujuan adanya Arduino ialah untuk menyederhanakan kreasi dari aplikasi atau obyek interaktif dengan mempermudah bahasa pemrograman yang digunakan untuk membuat instruksi dan menyediakan kontroler yang bertenaga namun dasar yang dengan mudah dapat digunakan untuk keperluan pemrograman umum dan tetap bisa digunakan untuk mendukung proyek yang lebih kompleks.
2.2.2 Kelebihan Arduino
Kelebihan Arduino juga menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler, sekaligus menawarkan berbagai macam kelebihan antara lain: •
Murah - Papan (perangkat keras) Arduino biasanya dijual relatif murah (antara 125ribu hingga 400ribuan rupiah saja) dibandingkan dengan platform mikrokontroler pro lainnya. Jika ingin lebih murah lagi, tentu bisa dibuat
14
sendiri dan itu sangat mungkin sekali karena semua sumber daya untuk membuat sendiri Arduino tersedia lengkap di website Arduino bahkan di website-website komunitas Arduino lainnya. Tidak hanya cocok untuk Windows, namun juga cocok bekerja di Linux. •
Sederhana dan mudah pemrogramannya - Perlu diketahui bahwa lingkungan pemrograman di Arduino mudah digunakan untuk pemula, dan cukup fleksibel bagi mereka yang sudah tingkat lanjut. Untuk guru/dosen, Arduino berbasis pada lingkungan pemrograman Processing, sehingga jika mahasiswa atau murid-murid terbiasa menggunakan Processing tentu saja akan mudah menggunakan Arduino.
•
Perangkat lunaknya Open Source - Perangkat lunak Arduino IDE dipublikasikan sebagai Open Source, tersedia bagi para pemrogram berpengalaman
untuk
pengembangan
lebih
lanjut.
Bahasanya
bisa
dikembangkan lebih lanjut melalui pustaka-pustaka C++ yang berbasis pada Bahasa C untuk AVR. •
Perangkat kerasnya Open Source - Perangkat keras Arduino berbasis mikrokontroler
ATMEGA8,
ATMEGA168,
ATMEGA328
dan
ATMEGA1280 (yang terbaru ATMEGA2560). Dengan demikian siapa saja bisa membuatnya (dan kemudian bisa menjualnya) perangkat keras Arduino ini, apalagi bootloader tersedia langsung dari perangkat lunak Arduino IDE-
15
nya. Bisa juga menggunakan breadoard untuk membuat perangkat Arduino beserta periferal-periferal lain yang dibutuhkan.
2.2.3 Arduino Duemilanove
Arduino Duemilanove adalah papan mikrokontroler berdasarkan ATmega328 (datasheet). Dalam bahasa Itali "Uno" berarti satu, maka jangan heran jika peluncuran Arduino 1.0 diberi nama Uno. Arduino ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, untuk mengaktifkan cukup menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB dengan adaptor AC-DC atau baterai.
Gambar 2.3 Bentuk Arduino Duemilanove
16
Berikut adalah spesifikasi dari Arduino Duemilanove : Mikrokontroler
ATmega328
Operating Voltage
5V
Input Voltage (disarankan)
7-12V
Input Voltage (batas)
6-20V
Digital I / O
Pins 14 (dimana 6 memberikan output
PWM) Analog Input
Pins 6
DC Current per I / O
Pin 40 mA
DC Current for 3.3V
Pin 50 mA
Flash Memory 32 KB (ATmega328) 0,5 KB digunakan oleh bootloader SRAM
2 KB (ATmega328)
EEPROM
1 KB (ATmega328)
Clock Speed
16 MHz
a.
Input Voltage Arduino Uno ini dapat beroperasi pada tegangan eksternal dari 6-20 volt. Jika diberikan tegangan kurang dari 7V, maka arduino ini mungkin akan menjadi tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator voltage bisa panas dan merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah 7-12 volt.
17
b.
Memori ATmega328 ini memiliki memori sebesar 32 KB (0,5 KB dari memori tersebut digunakan untuk bootloader) dan juga memiliki memori sebesar 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM.
c.
Input dan Output Masing-masing dari 14 pin digital pada Uno dapat digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinMode (), digitalWrite (), dan digitalRead (). Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (terputus secara default) dari 2050 kOhms.
2.2.4 Langkah – Langkah dalam Memulai Arduino
Langkah – langkah dalam memulai arduino adalah sebagai berikut: a. Menyiapkan Board Arduino dan Kabel USB Board Arduino baik asli maupun kloningan di Indonesia dapat dibeli melalui toko elektronik ataupun online shop. Pilih board yang umum digunakan seperti Uno, Duemilanove, atau HIJI.
18
Gambar 2.4 Tampilan Papan Arduino Untuk menghubungkan board ini dengan komputer, anda akan membutuhkan kabel USB dengan satu kepala tipe A dan kepala lainnya tipe B.
Gambar 2.5 Tampilan Kabel USB (Universal Serial Bus)
19
Board Arduino memiliki konektor USB tipe B dan komputer memiliki konektor USB tipe A. Jika anda memiliki board Arduino yang tidak ada LED terintegrasi di dalamnya, maka sebaiknya anda membeli LED dari toko elektronik untuk mengetes kontroler dengan bantuan program sederhana untuk memastikan apakah semuanya telah terverifikasi. LED ini juga dapat berfungsi sebagai fungsi debugging sederhana dengan sinyal blinking atau kedip-kedip.
b. Instalasi IDE Untuk mulai memprogram, anda akan membutuhkan IDE Arduino. Langsung saja download versi terbaru dari website Arduino. Download sesuai dengan OS yang anda gunakan. Pada pembuatan proyek kali ini penulis
menggunakan
windows
dan
IDE
versi
1.0.1.
Ekstrak hasil download, dan ada akan mendapatkan folder “arduino1.0.1″. Jika pada komputer telah terinstal JRE, maka langsung doubleclick “arduino.exe”. Berikut penampakan IDE Arduino:
20
Gambar 2.6 Tampilan Lembar Kerja IDE Arduino
Tabel 2.1 Fungsi Tombol pada IDE Arduino Tombol
Fungsi Verify: Cek error dan lakukan kompilasi kode Upload: Upload kode anda ke board/kontroler. Asumsi bahwa board dan serial port telah di setting dengan benar New: Membuat aplikasi baru
21
Open: Buka proyek yang telah ada atau dari contoh-contoh/examples Save: Simpan proyek anda Serial Monitor: Membuka serial port monitor untuk melihat feedback/umpan balik dari board anda.
Elemen utama dari kontroler Arduino ialah Input/Output atau I/O melalui pin-pin, port USB, mikrokontroler yang di dalamnya ada sejumlah kecil RAM. Tentu saja skalanya lebih kecil daripada sebuah komputer. Akibatnya dari segi power supply/catu daya pun akan memerlukan perlakuan khusus. Sebuah pin memberikan fungsi input atau output dimana kontroler dapat berkomunikasi dengan komponen melaluinya. Anda dapat melihat barisan pin dengan header warna hitam yang dapat dimasukkan kabel tembaga tunggal yang kecil ke dalamnya. Dengan begitu, anda dapat menghubungkan kontroler dengan breadboard/project board/prototyping board.
22
Gambar 2.7 Tampilan Board Arduino yang dihubungkan dengan Project Board
Pin digital memiliki dua buah nilai yang dapat ditulis kepadanya yaitu High(1) dan Low(0). Logika high maksudnya ialah 5 Volt dikirim ke pin baik itu oleh mikrokontroler atau dari komponen. Low berarti pin tersebut bertegangan 0 Volt. Dari logika ini, anda dapat membayangkan perumpamaan: start/stop, siap/tidak siap, on/off, dsb. Pada gambar 2.4 terlihat pin-pin digital berada pada bagian atas. Disinilah anda
akan
menghubungkan
berbagai
kontrol
yang
berkomunkasi
dengan
23
menggunakan nilai digital. Beberapa pin digital dapat digunakan sebagai Pulse Width Modulation (PWM). Secara umum pin PWM ini dapat digunakan untuk mengirim nilai atau informasi analog ke komponen. Tanda ~ pada pin 3, 5, 6, 9, 10, 11 menandakan fungsi PWM. Fungsi PWM ini merupakan tambahan dari fungsi digital. Artinya pin-pin tersebut selain fungsi digital, dapat dikonfigurasi menjadi PWM. Kemungkinan nilai dari dari pin-pin digital tersebut ialah IN (informasi masuk dari komponen ke kontrol) dan sebaliknya OUT (informasi keluar dari kontrol ke komponen). Pada bagian bawah, terdapat pin-pin power. Tersedia pin 5V, 3.3V, dua pin ground, Vin, dan reset. Di sebelah kanan bagian bawah, anda akan melihat pin-pin analog input. Pinpin ini dapat menerima masukan informasi analog dari 0 hingga 5 Volt dengan kenaikan sebesar 0.005 V. Representasi 0 V ialah 0, dan 5V ialah 1023. Di atas pinpin analog terdapat mikrokontroler AVR. Dan di atas AVR terdapat push button reset untuk merestart program. Terdapat konetor ISP di sebelah kanan push button reset yang dapat digunakan untuk memprogram kontroler Arduino dalam kondisi tertentu (chip erase akan mengakibatkan bootloader Arduino ikut terhapus. Jadi hati-hati dalam menggunakannya).
24
c. Pemograman Arduino Pada setiap pemograman Arduino terdapat dua fungsi pokok yaitu void setup() dan void loop(). Fungsi void setup () digunakan untuk melakukan inisialisasi sedangkan fungsi void loop () adalah pemograman proses kontrol yang diulang secara terus menerus selama board arduino aktif. Berikut ini adalah contoh pemograman arduino yang menghasilkan LED berkedip kedip. /* Blink Turns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly.
This example code is in the public domain. */
// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards. // give it a name: int led = 13;
// the setup routine runs once when you press reset:
25
void setup() { // initialize the digital pin as an output. pinMode(led, OUTPUT); }
// the loop routine runs over and over again forever: void loop() { digitalWrite(led, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level) delay(1000);
// wait for a second
digitalWrite(led, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW delay(1000);
// wait for a second
}
2.3
Komunikasi USB (Universal Serial Bus) Komunikasi USB dikatakan sebagai sistem master tunggal, artinya semua aktivitas komunikasi data diawali oleh komputer. Data yang dikirim melalui saluran USB, merupakan data sebanyak 8 byte sampai 256 byte yang dikemas menjadi paket-paket data untuk satu kali pengiriman. Komputer yang aktif minta data dari peralatan dan peralatan wajib memberi data ke komputer.
26
Pengiriman data terjadi dalam kerangka waktu tiap 1 mili-detik sekali, dalam kerangka waktu tersebut komputer bisa berhubungan dengan beberapa peralatanan secara bergantian. Peralatan yang berkecepatan rendah, mengirim data dengan kecepatan 1.5 Mega bit per detik, atau setiap bit dikirim dalam waktu 666.7 nano-detik. Sedangkan peralatan dengan kecepatan penuh mengirim data dengan kecepatan 12 Mega bit per detik, atau waktu pengiriman data 1 bit adalah 88.3 nano-detik. Kecepatan tersebut
ditentukan
oleh
komputer,
sedangkan
semua
peralatan
harus
menyesuaikan kecepatan tersebut. Pengiriman data ini dilakukan secara asinkron, dengan demikian peralatan USB yang terpasang masing-masing harus membangkitkan sendiri clock untuk penerimaan data.
2.4. LDR (Light Dependent Resistor) Light Dependent Resistor atau yang biasa disebut LDR adalah jenis resistor yang nilainya berubah seiring intensitas cahaya yang diterima oleh komponen tersebut. Biasa digunakan sebagai detektor cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya. Light Dependent Resistor, terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elektroda pada permukaannya. Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relatif kecil. Sehingga hanya ada sedikit elektron untuk
27
mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya redup LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup.
Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan ada lebih banyak elektron untuk mengangkut muatan elektrik. Artinya pada saat cahaya terang LDR menjadi konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi yang kecil pada saat cahaya terang.
Prinsip Kerja LDR Pada sisi bagian atas LDR terdapat suatu garis / jalur melengkung yang menyerupai bentuk kurva. Jalur tersebut terbuat dari bahan cadmium sulphida yang sangat sensitiv terhadap pengaruh dari cahaya. Jalur cadmium sulphida yang terdapat pada LDR dapat dilihat pada gambar.
28
Gambar 2.8 Tampilan Light Dependen Resistor (LDR)
Pada gambar jalur cadmium sulphida dibuat melengkung menyerupai kurva agar jalur tersebut dapat dibuat panjang dalam ruang (area) yang sempit. Cadmium sulphida (CdS) merupakan bahan semi-konduktor yang memiliki gap energi antara elektron konduksi dan elektron valensi. Ketika cahaya mengenai cadmium sulphida, maka energi proton dari cahaya akan diserap sehingga terjadi perpindahan dari band valensi ke band konduksi. Akibat perpindahan elektron tersebut mengakibatkan hambatan dari cadmium sulphida berkurang dengan hubungan kebalikan dari intensitas cahaya yang mengenai LDR.
29
2.5 Lampu LED RGB (Red, Green, Blue) Lampu RGB LED adalah lampu Led yang bisa memancarkan 3 warna cahaya dalam satu unit Led secara bergantian, dinamakan RGB adalah karena singkatan dari 3 warna dalam bahasa Inggris yaitu R = Red, G = Green dan B = Blue. Cahaya yang dipancarkan oleh RGB Led sangat menarik sekali, karena cahaya tersebut dapat memancarkan secara bergantian tanpa menggunakan rangkaian elektronik tambahan. Diameter LED 5mm, 2.25 - 3V max, 20mA, Temperatur 30C~ + 85C.
Gambar 2.9 LED RGB Type Anode
30
Gambar 2.10 LED RGB Type Chatode
Gambar 2.11 Penyambungan LED RGB
31
2.6 Power Supply Semua peralatan elektronika menggunakan sumber tenaga untuk beroperasi, sumber tenaga tersebut bermacam-macam ada yang dari bateray,Accu ,ada juga yang langsung menggunakan tegangan listrik jala-jala PLN. Untuk konsumsi tegangan yang berasal dari Tegangan listrik untuk alat-alat elektronika tertentu tidak bisa langsung dikonsumsi akan tetapi harus disesuaikan dengan tegangan yang diperlukan oleh peralatan tersebut. Penyesuaian tegangan ini dilakukan oleh sebuah alat yng dinamakan Power Supply atau adaptor. Power supply adalah alat atau sistem yang berfungsi untuk menyalurkan energi listrik atau bentuk energi jenis apapun yang sering digunakan untuk menyalurkan energi listrik. Secara prinsip rangkaian power supply adalah menurunkan tegangan AC , menyearahkan tegangan AC sehingga menjadi DC, menstabilkan tegangan DC, yang terdiri atas transformator, dioda dan kapasitor/condensator. Tranformator biasanya berbentuk kotak dan terdapat lilitan-lilitan kawat email didalamnya. Tugas dari komponen ini adalah untuk menaikkan atau menurunkan tegangan AC sesuai kebutuhan. Arduino membutuhkan tegangan sekitar 5 V DC dan 12V DC. Transformator merupakan komponen terbaik untuk menurunkan tegangan PLN dari 220 VAC menjadi 15 V AC. Mengapa 15 V AC ? karena kebutuhan Arduino ada yang 12 VDC, jadi kita harus menyiapkan tegangan lebih tinggi dari 12 V DC. Ingat bahwa komponen ini hanya menurunkan tegangan AC, jadi setelah tegangan PLN 220 VAC diturunkan menjadi 12 V, maka sifat dari 12 V ini masih AC dan belum
32
DC. Setelah tegangan PLN diturunkan menjadi 15VAC, maka saatnya untuk mengubah sifat AC menjadi DC. Ada 2 jenis rangkaian penyearah, yaitu setengah gelombang (half wave) dan gelombang penuh (full wave). Arus listrik DC yang keluar dari dioda masih berupa deretan pulsa-pulsa.Tentu saja arus listrik DC semacam ini tidak cocok atau tidak dapat digunakan oleh perangkat elektronik apapun. Capasitor berfungsi sebagai filter pada sebuah rangkaian power supply, yang dimaksud disini adalah Capasitor sebagai ripple filter, disini sifat dasar capasitor yaitu dapat menyimpan muatan listrik yang berfungsi untuk memotong tegangan ripple. Power supply yang digunakan sebagai catu daya tegangan searah adalah battery dan aki. Power supply merupakan bagian yang sangat penting, karena tanpa adanya catu daya maka rangkaian elektronik tidak akan bekerja.
Gambar 2.12 Power Supply
33
2.7
Solar Cell Solar panel adalah alat yang merubah sinar matahari menjadi listrik melalui
proses aliran-aliran elektron negatif dan positif didalam cell modul tersebut karena perbedaan electron. Hasil dari aliran elektron-elektron akan menjadi listrik DC yang dapat langsung dimanfatkan untuk mengisi battery / aki sesuai tegangan dan ampere yang diperlukan. Solar Cells panel, terdiri dari silikon, silikon mengubah intensitas sinar matahari menjadi energi listrik, saat intensitas cahaya berkurang (berawan, hujan, mendung) energi listrik yang dihasilkan juga akan berkurang.
Dengan menambah Solar Cells panel (memperluas) berarti menambah konversi tenaga surya.
Sel silikon di dalam Solar Cells panel yang disinari matahari/ surya, membuat photon bergerak menuju electron dan menghasilkan arus dan tegangan listrik. Sebuah sel silikon menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel surya (untuk menghasilkan 17 Volt tegangan maksimun).
Daya
yang
dihasilkan
disimpan
dalam
baterai.
Tergantung
dari
kebutuhannya, didapatkan perhitungan berapa jumlah Solar Cells panel dan baterai yang dibutuhkan.
34
2.7.1 Jenis Solar Cells panel •
Polikristal (Poly-crystalline)
Merupakan Solar Cells panel yang memiliki susunan kristal acak. Type Polikristal memerlukan luas permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan jenis monokristal untuk menghasilkan daya listrik yang sama, akan tetapi dapat menghasilkan listrik pada saat mendung. •
Monokristal (Mono-crystalline)
Merupakan panel yang paling efisien, menghasilkan daya listrik persatuan luas yang paling tinggi. Memiliki efisiensi sampai dengan 15%. Kelemahan dari panel jenis ini adalah tidak akan berfungsi baik ditempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh), efisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan. •
Amorphous
Silikon amosphous (a-Si) digunakan sebagai bahan baku Solar Cells panel untuk kalkulator pada waktu tertentu. Meskipun kinerjanya rendah daripada Solar Cells c-Si (crystaline) tradisional, hal ini tidak terlalu penting dalam kalkulator, yang menggunakan tenaga yang sangat minim.
35
Saat ini, perkembangan pada teknik a-Si membuat mereka menjadi lebih efektif untuk area yang luas yang digunakan Solar Cells panel. Efisiensi tinggi dapat dicapai dengan penyusunan beberapa layar sel a-Si yang tipis di bagian atas satu sama lain, setiap rangkaian diatur untuk bekerja dengan pada frekuensi cahaya tertentu. Pendekatan ini tidak berlaku untuk sel c-Si, dimana sangat tebal sebagai hasil dari teknik pembangunan dan buram, menghalangi cahaya pada lapisan di tiap susunan.
Keuntungan dasar dari a-Si dalam skala produksi yang besar bukan pada efisiensi , tetapi pada biaya. Sel a-Si menggunakan sekitar 1% silikon daripada sell c-Si, dan biaya untuk silikon adalah faktor terbesar dalam biaya sel.
Gambar 2.13 Sollar Cell
