Prototype Pemanfaatan Solar Cell Sebagai Sumber Energi Pada Sistem Otomatisasi Lampu Penerangan Taman Oleh: Yossie Widiatmoko NIM. 08506134010
ABSTRAK Tujuan pembuatan proyek akhir yang berjudul “Prototype Pemanfaatan Solar Cell Sebagai Sumber Energi Pada Sistem Otomatisasi Lampu Penerangan Taman” adalah sebagai sebuah bentuk penghematan energi listrik pada penerangan taman. Penghematan energi listrik dilakukan dengan cara memanfaatkan solar cell dan lampu LED yang dioperasikan dengan sistem kontrol. Metode yang digunakan dalam proyek akhir ini adalah metode rancang bangun. Langkah-langkah metode rancang bangun adalah analisis, perancangan, pembuatan dan pengujian. Perancangan perangkat keras terdiri dari solar cell, battery Li-Po, tombol seting, pengolah data ATmega16, dan LCD monitor. Tombol seting digunakan untuk memilih menu dan memasukkan nilai seting yang berupa waktu sesungguhnya untuk pengoperasian lampu nyala dan mati. Solar cell sebagai sensor cahaya dan pengkonversi energi matahari ke energi listrik yang kemudian disimpan ke dalam battery Li-Po. LCD menampilkan besar tegangan solar cell dan waktu untuk pengoperasian lampu. Berdasarkan Hasil pengujian pada alat menunjukkan hasil sesuai perencanaan. Battery dapat bertahan selama 14 jam ketika semua beban aktif (ON), sedangkan pengisian (charging) battery selama 13 jam ketika battery dalam keadaan benar-benar kosong.
Kata kunci: Solar Cell, Lampu Taman, Hemat Energi, Mikrokontroler ATmega16
1
A. Latar Belakang Perkembangan era globalisasi
untuk mengotomatiskan hidup dan
saat ini berdampak pada kebutuhan
mati lampu.
konsumsi energi listrik yang semakin
Sensor
cahaya
tidak
akan
meningkat. Sangat diperlukan sumber
bekerja secara optimal dalam proses
energi
otomatisasi
alternatif
terbarukan
untuk
jika
terjadi
memenuhi kebutuhan listrik saat ini
karena
salah satunya menggunakan energi
diperlukan suatu cadangan dengan
matahari (Solar Energy). solar cell
menggunakan
yang berfungsi untuk mengkonversi
timer
energi matahari menjadi energi listrik.
lampu dapat hidup dan mati secara
Teknologi
otomatis saat sensor terjadi gangguan,
solar
cell
merupakan
perubahan
gangguan
cuaca,
timer.
tersebut
Pemanfaatan
dimaksudkan
sebuah hamparan semikonduktor yang
sehingga
dapat menyerap photon dari sinar
lampu tetap berjalan.
matahari dan mengkonversi menjadi
maka
proses
otomatisasi
agar
pada
Rancangan ini dimaksudkan
listrik. Solar cell banyak digunakan
untuk
penghematan
untuk berbagai aplikasi salah satunya
dalam
aplikasi
pada lampu penerangan.
taman dengan cara pemanfaatan energi
Lampu
penerangan
energi
lampu
listrik
penerangan
taman,
matahari menggunakan solar cell dan
umumnya mengggunakan lampu yang
lampu LED yang dilengkapi sistem
tergolong tidak hemat energi, maka
kontrol.
diperlukan satu rancangan untuk lebih hemat energi listrik pada lampu, yaitu dengan
pemanfaatan
lampu
B. Identifikasi Masalah
LED
Berdasarkan
latar
belakang
(Light Emiting Dioda) dan solar cell
masalah yang telah dikemukakan di
sebagai
atas, maka dapat diidentifikasikan
sumber
energi.
Lampu
penerangan taman masih banyak yang dikendalikan
secara
manual
beberapa permasalahan antara lain :
atau
1. Energi
matahari
dengan kata lain masih perlu tangan
dimanfaatkan
manusia untuk menghidupkan dan
energi
mematikan lampu, maka diperlukan
menggunakan solar cell.
suatu rancangan pada kendali lampu 2
untuk
dapat sumber
alternatif
dengan
2. Penggunaan lampu penerangan
5. Sistem
taman biasamya mengunakan
dengan
lampu yang berdaya besar.
timer
3. Proses otomatisasi saat ini
cahaya
perubahan
dilengkapi
penggunaan yang
sistem
menggunakan
mikrokontroler ATMega 16.
sering terjadi gangguan pada sensor
kontrol
6. Pengoperasian
lampu
dapat
karena
dilakukan dengan tiga cara,
maka
yaitu: manual, otomatis dengan
cuaca,
diperlukan cadangan dengan
solar cell dan timer.
menggunakan sistem timer agar proses otomatisasi pada lampu
D. Rumusan Masalah
penerangan tetap berjalan.
Berdasarkan berbagai hal yang
4. Pemanfaatan solar cell dan
telah
dikemukakan
diatas,
maka
lampu LED lebih murah dan
rumusan masalah yang akan dikaji
efisien.
dalam tugas akhir ini adalah:
5. Penggunaan output solar cell
1. Bagaimana
dapat diteliti secara detail.
rancangan
dan
pembuatan
prototype
lampu
penerangan
taman
dengan
kontrol timer dan solar cell?
C. Batasan Masalah Tugas akhir ini hanya terbatas
2. Bagaimana unjuk kerja dari
pada hal-hal sebagai berikut:
prototype pemanfaatan solar
1. Solar cell berfungsi sebagai
cell sebagai sumber energi
pengkonveersi energi matahari
pada sistem otomatisasi lampu
ke energi listrik dan sebagai
penerangan taman?
sensor cahaya. 2. Battery
sebagai
tempat
E. Tujuan
penyimpanan energi listrik. 3. Lampu
penerangan
Tujuan dari perancangan dan
taman
pembuatan alat adalah:
menggunakan lampu LED. 4. Rangkaian
kontrol
1. Merancang dan
dan
membuat
prototype lampu penerangan
pengolah data menggunakan
taman
mikrokontroler ATMega 16.
solar energi. 3
dengan cell
pemanfaatan
sebagai
sumber
2. Mengetahui unjuk kerja dari
rancang bangun, langkah-langkah dari
prototype pemanfaatan solar
metode rancang bangun antara lain:
cell sebagai sumber energi
analisis, perancangan, pembuatan dan
pada sistem otomatisasi lampu
pengujian.
Data
penerangan taman.
diperoleh
dengan
menyangkut
hasil
pengukuran
cara
rancang
observasi
bangun
dan
unjuk kerja alat.
F. Manfaat Pembuatan
tugas
akhir
ini
Mulai
diharapkan dapat memberikan manfaat Analisis :
bagi semua pihak, yaitu bagi: 1. Mahasiswa: Mahasiswa
dapat
kemampuan
yang
Analisis Kebutuhan
2.
Analisis SWOT
mengasah
menciptakan
Perancangan :
inovasi dan mengaplikasikan ilmu
1.
telah
diperoleh
1.
Alat dan Bahan
2.
Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
3.
Perancangan Perangkat Lunak (Software)
dalam perkuliahan. Pembuatan
2. Masyarakat: Sistem penerangan taman yang
Pengujian
lebih efektif dan efisien, karena tidak perlu bersusah payah untuk
menyalakan
Selesai
atau
mematikan lampu taman tiap Gambar 1. Konsep Perancangan Alat
hari dan lebih hemat dalam penggunaan energi listrik pada
1. Analisis Kebutuhan
lampu penerangan taman.
Analisis kebutuhan diartikan
3. Institusi : Sebagai
referensi
sebagai suatu proses kebutuhan yang
dalam
prioritas. Analisis kebutuhan (need
pengembangan kreatifitas
assessment) adalah suatu cara atau metode untuk mengetahui perbedaan
G. Konsep Perancangan Alat Proyek
akhir
ini
antara kondisi yang diinginkan (should
dalam
pengerjaannya menggunakan metode 4
be) atau diharapkan dengan kondisi
tahun tersebut diprediksikan bahwa
yang ada (what is).
total keseluruhan pembangunan Solar
Menghemat pemakaian listrik,
Cell akan mencakup luas wilayah dua
dapat dilakukan dengan menggunakan
juta mil persegi yang sama dengan
lampu
separuh dari luas Amerika Serikat
hemat
peralatan
energi,
mematikan
elektronik
jika
tidak
(Trend E Magazine 2011, p.40).
diperlukan dan memanfaatkan energi
PT Perusahaan Listrik Negara
alternatif dalam memenuhi kebutuhan
(PLN) mengaku siap menjalankan
listrik
praktis.
rencana pemerintah menaikkan tarif
Pemanfaatan inovasi dalam bidang
listrik (TDL) mulai tahun depan setiap
energi,
dan
3 bulan sekali hingga mencapai 10 %
pengaturan yang lebih baik, yang
(Merdeka, 27/08/2012). TDL tersebut
dikenal
membuat masyarakat harus berpikir
yang
murah
diperlukan
sebagai
dan
kebijakan
konversi
energi.
Konversi energi adalah usaha mencari
ulang
sumber energi dan memanfaatkannya,
sehemat mungkin dan pintar-pintar
antara lain sinar matahari, panas bumi
menyiasatinya, agar penggunaan listrik
dan tenaga air. Konversi energi dapat
tidak
dilakukan dengan penggunaan energi
seandainya harus ke luar kota dalam
yang terdapat di alam, salah satunya
waktu
adalah pemanfaatan energi matahari
meninggalkan rumah dalam kondisi
sebagai
kosong.
alternatif
berkelanjutan.
yang
menggunakan
terlalu
yang
banyak.
cukup
listrik
Bagaimana
lama,
Umumnya
dan
masyarakat
energi
terbiasa menyalakan lampu depan,
teknologi
lampu teras, lampu taman dan lampu
Solar Cell yang ramah lingkungan.
jalan yang merupakan bagian akses
Metode semacam ini diharapkan bisa
publik, agar pada malam hari tidak
diterapkan di daerah yang belum
terlalu gelap. Tanpa disadari, apa yang
terjangkau oleh aliran listrik. Menurut
dilakukan ini merupakan pemborosan
Jacobson (2009), teknologi Solar Cell
energi listrik karena menggunakan
bersama dengan teknologi angin dan
lampu di siang hari, di sisi lain justru
kekuatan air mampu mensuplai seluruh
hal
kebutuhan umat manusia akan energi
kriminal.
pada tahun 2030. Setidaknya pada
mengira bahwa lampu luar yang
Matahari
Penggunaan
bersifat
untuk
menggunakan
5
ini
dapat Pelaku
memicu
tindakan
kejahatan
justru
dinyalakan merupakan pertanda bahwa
menghemat 1,9 Kwh perhari dengan
lingkungan dalam keadaan kosong dan
beberapa kelebihan, yaitu:
tanpa
a) Lebih ringan dan tahan lama
pengawasan,
maka
diperlukannya sistem kontrol. Sistem kontrol
bertujuan
agar
b) Mencegah
lampu
dampak
pemanasan
global
penerangan dapat menyala otomatis
c) Anti Kedip / flicker
saat gelap dan padam ketika terang,
d) Sinar lampu bisa lebih fokus
sebetulnya inilah jawaban dari masalah di atas yaitu lampu otomatis dengan
Kajian ekonomi menunjukkan
sistem kontrol.
bahwa Lampu LED dengan efikasi 80
Tarif listrik yang mahal dapat
lm/W dan memiliki umur minimal
disiasati, salah satunya yang paling
50.000
jam
sederhana adalah mengganti lampu
dibandingkan dengan Lampu CFL
penerangan rumah dengan lampu LED
dengan efikasi 70 lm/W (harga Rp.
1W. Penghematan yang di dapat dari
25.000 dan umur pemakaian 10.000
penggantian lampu ini diperoleh dari
jam),
perhitungan daya, seperti tabel berikut:
Rp. 200.000
apabila
lebih
ekonomis
harganya (PT.
PLN
dibawah Persero,
http://www.pln.co.id/puslitbang/?p=65 Tabel 1. Perbandingan lampu biasa
8).
dengan lampu LED No.
1.
2.
Taman
tidak
saja
dapat
dinikmati pada siang hari akan tetapi
Lampu Lampu Penghematan Biasa LED Mengganti 10 lampu 20 W untuk penerangan dengan 10 lampu LED 1 W 10 lampu 10 lampu 200 W – 10 W x 20 W = x 1 W = = 190 W 200 W 10 W Rata- rata penggunaan lampu perhari adalah 10 jam 200 W x 10 W x 2 – 0,1 = 1,9 10 jam = 10 jam = Kwh 2 Kwh 0,1 Kwh
tetap harus dapat dinikmati pada malam hari. Suasana taman akan lebih dramatis
jika
ada
lampu
yang
menerangi. Lampu taman adalah salah satu
elemen
penting
didalam
menciptakan suasana taman yang asri, indah dan sejuk. Lampu bukan hanya
Tabel diatas diperoleh hasil
sarana
penerangan
namun
sudah
bahwa penggantian lampu LED dapat
berkembang menjadi penambah nilai
menghemat energi listrik sebesar 80%.
estetika. Pemilihan lampu taman harus
Penggantian
disesuaikan dengan konsep taman
lampu
sudah
dapat 6
energi yang lebih panjang dari battery sejenisnya
yang akan dan telah dibuat baik dari segi bentuk, untuk itu selain faktor desain
lampu
taman
perlu
dipertimbangkan kekuatan, keawetan dan keamanan.
3.
Penggunaan mikrokontroler lebih efektif, karena dapat dibuat sesuai dengan kebutuhan dan mudah didapat dengan harga yang relatif lebih murah.
4.
lampu LED mempunyai umur yang panjang dan mudah didapat dengan harga yang lebih murah dari lampu sejenisnya.
2. Analisis SWOT Analisa SWOT adalah sebuah analisa yang dicetuskan oleh Albert Humprey pada dasawarsa 1960-1970 an. Analisa ini merupakan sebuah akronim dari huruf awalnya yaitu Strenghts
(kekuatan),
Weaknesses
(kelemahan), Opportunity (Peluang) dan Threat (Ancaman). Analisa ini didasarkan pada logika yang dapat memaksimalkan
kekuatan
dan
peluang, namun secara bersamaan dapat meminimalkan kelemahan dan ancaman.
Tabel
2.
Kekuatan
(Strengths)
dan
Kelemahan (Weaknesses) No
1.
2.
Kekuatan (Strengths) Pemanfaatan energi matahari lebih mudah dilakukan. Menggunakan solar cell sebagai alat pengkonversi energi matahari ke energi listrik Battery Lithiumpolymer (Li-PO) mempunyai tingkat penyimpanan
Kelemahan (Weaknesses)
(overcharging) saat battery terisi penuh yang berpengaruh pada perubahan bentuk dan kerusakan pada sel battery. Penggunaan programmable logic control (PLC) saat ini harganya relatif mahal. Timer yang banyak dijual saat ini pengaturanya lebih rumit, karena harus mengatur waktu sesungguhnya, waktu ON / OFF alat, dan pengaturan hari. bohlam pijar menggunakan sebagian besar energinya untuk memproduksi panas, bukan cahaya. Oleh karena itu, kawat pijar lebih cepat terbakar. Lampu neon menggunakan tenaga elektrik untuk merangsang penguapan merkuri yang menghasilkan gelombang UV. Proses ini menyebabkan fosfor berpendar dan memproduksi cahaya yang menyilaukan mata.
Tabel 3. Peluang (Opportunities) dan
Energi angin dan energi air harus menggunakan alternator sebagai pembangkit dan turbin sebagai penggeraknya.
Ancaman (Threats) No
Battery Ni-MH, NiCD umurnya relatif pendek, karena tidak dilengkapi dengan pemutus arus
1.
7
Peluang (Opportunities) Solar cell saat ini belum banyak digunakan pada aplikasi dalam masyarakat dan umumnya masih menggantungkan suplai energi
Ancaman (Threats) Penggunaan alat dan bahan serta prinsip kerja produk yang sama, akan memunculkan
2.
3.
4.
listrik dari PLN Sistem kontrol pada umumnya menggunakan sistem timer yang banyak dijual, namun lebih rumit dalam pengaturannya dan Pengoperasian untuk nyala dan mati lampu masih membutuhkan bantuan tangan manusia Penggunaan lampu umumnya menggunakan lampu neon dan CFL yang mempunyai daya besar dan penggunaan LED untuk penerangan, saat ini masih tergolong sedikit Desain lampu saat ini lebih banyak menggunakan bahan dari kaca dan besi yang materialnya lebih berat
diharapkan dapat menghemat energi
pesaing bisnis
listrik semaksimal mungkin tanpa menggunakan suplai dari PLN.
3. Perancangan Perangkat Keras (Hardware) Perancangan perangkat keras terdiri atas: a) Catu Daya (Power Supply) Catu
Daya
merupakan
rangkaian yang menyediakan catu daya untuk setiap komponen pada Kualitas produk dan umur yang pendek dapat mengurangi tingkat keminatan konsumen
rangkaian.
Lampu
penerangan
taman secara otomatis terdiri dari komponen-komponen
elektronik
yang membutuhkan catu daya yang stabil. Rangkaian tersebut harus dimodifikasi agar sesuai dengan kebutuhan.
Besarnya
tegangan
keluaran yang dibutuhkan adalah listrik
tegangan DC 5 Volt. Tegangan 5
yang didapat dari kedua analisis diatas
volt digunakan untuk mencatu
adalah dengan membuat sebuah alat
Mikrokontroller,
penerangan
Switch, dan lampu LED.
Penghematan
energi
taman
dengan
LCD
Monitor,
pemanfaatan energi matahari dengan menggunakan alat pengkonversi energi matahari ke energi listrik. Alat tersebut adalah solar cell, energi listrik yang dihasilkan solar cell akan disimpan ke Gambar 2. Rangkaian Catu Daya
dalam battery dan penggunaan lampu
Rangkaian dibuat dengan
LED yang dilengkapi dengan sistem kontrol
dengan
satu sumber yaitu sumber battery
mikrokontroler 8
sebagai catu daya utama pada alat
menggunakan fungsi timer dengan
keseluruhan. Solar cell berfungsi
periode
sebagai
berfungsi
pengisi
(charge)
battery dan sebagai
pada
100
ms.
Tombol
untuk
reset
mereset
parameter
mikrokontroller. PORT C difungsikan
untuk pengoperasian lampu secara
sebagai port keluaran LCD monitor.
otomatis dengan melalui ADC 0.
PORT D difungsikan sebagai port keluaran lampu, masukan tombol, dan
b) Perangkat Kontrol Perangkat
masukkan sensor cahaya.
kontrol
berupa
mikrokontroller ATMega 16. Skema rangkaian
mikrokontroller,
c) LCD Monitor
seperti
LCD monitor berfungsi untuk
pada gambar 3.
menampilkan tegangan solar cell dan seting waktu (jam, menit dan detik) saat lampu nyala ataupun mati. Skema rangkaian LCD adalah seperti pada gambar 4.
Gambar 3. Skema Rangkaian Sistem Mikrokontroller AVR Atmega16.
Rangkaian tersusun
dari
Mikrokontroller rangkaian
sistem
minimum yaitu Atmega16, oscilator
Gambar 4. Skema Rangkaian LCD
eksternal dan reset. Oscilator eksternal
monitor 16x2 karakter.
berfungsi untuk menentukan kecepatan eksekusi program. Rangkaian oscilator eksternal
terdiri
dari
Resistor
komponen untuk
capasitor dan crystal dengan nilai
didapatkan
MHz nilai
digunakan
agar
yang
saat
tepat
mengatur
karakter pada LCD.
11.0592 MHz. Crystal dengan nilai 11.0592
variabel
d) Tombol Seting
9
kontras
berfungsi tampilan
Tombol Seting berfungsi untuk
penerangan yang cukup dengan daya
memasukkan data seting berupa jam,
yang keci, seperti pada gambar 6.
menit dan detik lampu akan menyala dan mati. Seperti pada gambar 5.
Gambar 6. Rangkaian Lampu LED Gambar 5. Rangkaian Tombol Seting Delapan Pin D bit ke-0, 1, dan 2 difungsikan
sebagai
input
disambung
buah
secara
LED
yang
seri-parallel.
tombol
Transistor NPN berfungsi sebagai
seting. Resistor sebesar 1 kΩ berfungsi
saklar pada rangkaian lampu, ketika
untuk membatasi arus yang masuk ke
output dari mikrokontroller berlogika
mikrokontroler. Tegangan 5 volt yang
1, maka ada aliran arus yang mengalir
dilewatkan pada resistor sebesar 1 kΩ
dari colector ke emitor sehingga lampu
memberikan input data pada Pin D bit
menyala.
ke-0, 1 dan 2 berlogika 1. Saat semua tombol
ditekan
langsung
maka
mengalir
arus ke
akan
4. Perancangan Perangkat Lunak
ground,
(Software)
sehingga input data pada Pin D bit ke-
Piranti
0, 1 dan 2 menjadi berlogika 0.
pengolah
data
dan
kontrol yang berupa mikrokontroler Atmega16 akan diisi (di-download)
e) Lampu LED (Light Emiting Diode) Rangkaian
lampu
program.
perlu
Program
ditulis
dengan
bahasa C. Program tersebut berisi
diperhatikan untuk mendapatkan kuat
pengoperasian
lampu
penerangan
taman, pembacaan tegangan solar cell 10
dan penyetingan waktu untuk operasi
PORTD.7=0;
lampu menyala atau mati secara
lampu=2;
otomatis,
yang
kemudian
akan
}
ditampilkan melalui LCD berdasarkan
if ((jam>=6)&&(jam<=7)&&(lampu==1))
program yang telah dibuat.
{ PORTD.7=0;
a) Sensor Cahaya (Solar cell) Sensor
cahaya
}
yang
if ((jam>=18)&&(jam<=19)&&(lampu==2))
digunakan adalah solar cell. Solar cell
selain
berfungsi
{
sebagai
PORTD.7=1;
sumber energi namun juga dapat
/
}
digunakan sebagai sensor cahaya. Solar cell saat terkena cahaya
b) Mikrokontroler ATMega 16
matahari maka akan menghasilkan
Pengguna (user) tidak perlu
tegangan dan sebaliknya jika tidak terkena cahaya, maka solar cell tidak
menghasilkan
Tegangan
solar
tegangan. cell
lanjut
kembali
pada
program
saat
sistem
tidak
digunakan kembali, karena file yang berekstensi *.hex sudah di-download
dalam otomatisasi lampu akan lebih
seting
mendapatkan catu daya dan hendak
yang
difungsikan sebagai sensor cahaya
diproses
melakukan
ke dalam mikrokontroller. Program
oleh
secara garis besar dapat digambarkan
mikrokontroler ATmega16 dengan
dalam diagram alir pada gambar 6
ADC (analog to digital converter).
sampai dengan gambar 9. Mulai
cell=read_adc(0); tegangan=((float)cell*0.00488);
Inisialisasi
if (tegangan<=1) {
Pilih Mode
PORTD.7=1; Mode Manua l?
lampu=1; }
Mode Otomati s? A1
if (tegangan>1) Gambar 6. Program Utama
{ 11
A2
A1
Tombol ON PIND.0=0?
Lampu ON
Lampu OFF
Gambar 7. Eksekusi Operasi Lampu Pada Mode Manual
A2
Ambil data ADC 0 Read_adc (0)
Gambar 9. Seting Waktu
Proses Data ADC read_adc (0)*0,00488
5. Pembuatan a) Pembuatan PCB
Seting Waktu ?
Seting Waktu (Jam, Menit, Detik)
Pembuatan PCB dilakukan dengan
Apakah tegangan solar cell >1 volt?
menggunakan
software
PCB Wizard Unlimited. Adapun
Lampu OFF
proses pembuatan PCB adalah sebagai berikut:
Apakah tegangan solar cell <=1 volt?
Apakah sekarang jam 6.00 sampai jam 7.00 dan lampu ON?
1) Membuat
Lampu ON
layout
menggunakan PCB Lampu OFF
Wizard
PCB
software Unlimited.
Layout yang sudah jadi kemudian dicetak, sperti
Apakah sekarang jam 18.00 sampai jam 19.00 dan lampu OFF?
pada gambar 10.
Lampu ON
Gambar 8. Eksekusi Operasi Lampu Pada Mode Otomatis
12
benar, dan komponen dapat disolder.
c) Pembuatan Boks Bahan pembuatan boks menggunakan aklirik dengan
Gambar 10. Layout Pcb
ketebalan 3 mm. Boks dibuat 2) Layout kemudian
hasil
berbentuk
cetakan
di-photo
dan tinggi 20.6 cm. Boks ini tersusun dari dua bagian, yaitu
3) Sablon layout kertas glossy PCB
bagian kontrol atau pengolah
polos
menggunakan
data pada bagian atas dan
setrika
bagian
listrik.
lampu
pada
bagian
bawah, seperti pada gambar 11.
4) PCB yang sudah disablon kemudian
dengan
panjang 12 cm, lebar 12 cm
copy
menggunakan kertas glossy.
pada
balok
dilarutkan
menggunakan larutan ferite clorida (FeCl) agar lapisan tembaga
yang
tidak
terpakai hilang. 5) Pemeriksaan jalur PCB. 6) Lubangi
PCB
sesuai
dengan pola yang tersablon menggunakan bor.
Gambar 11. Desain Boks
7) Bersihkan PCB dari tinta sablon.
Desain ini dibuat untuk memudahkan saat melakukan
b) Perakitan Komponen Semua komponen harus dipastikan
bahwa
tempat
pengecekan
dan
sedangkan
untuk
menggunakan
ataupun posisi pemasangannya
dengan
13
perbaikan, lampu
bahan
ketebalan
akrilik 2
mm
berbentuk
balok
dengan
dari
tegangan
keluaran
yang
panjang 4 cm, lebar 4 cm dan
diinginkan. Pada bagian ini akan
tinggi 6 cm, yang terdiri dari 8
diamati tegangan keluaran dari
buah lampu LED 5 mm, seperti
battery saat pengisian (charging)
pada gambar 12.
dan saat tidak dalam pengisian (discharge).
Tabel 2. Hasil Pengujian Power Supply 3600 mAH.
Gambar 12. Desain Lampu
No
d) Pembuatan Tiang Lampu
1 2 3 4
Pembuatan tiang lampu menggunakan berbentuk
alumunium
lingkaran
dengan
Tegangan Power Supply (Volt) discharge charging 4,9 5,4 4,8 5,2 5,2 5,2 5 5,4
diameter 4 cm, dan tinggi 50 cm. menggunakan alumunium karena anti karat, ringan dan harga
lebih
murah
bila
Battery
dibandingkan dengan stainless
dengan
keluaran
sebesar 4,97 volt dan 5,3 volt dirasa
steel.
cukup baik dan aman untuk suplai tegangan mikrokontroler ATmega16,
H. Hasil Pengujian
LCD dan tombol seting. Berdasarkan
1. Catu Daya (Power Supply)
hasil pengujian power supply, besarnya
Rangkaian power supply
tegangan keluaran adalah 4,97 volt.
terdiri dari battery 3600 mAH
Idealnya, besar tegangan keluaran
sebagai sumber dengan tegangan +5V.
Pengamatan
adalah 5 volt, sehingga selisih hasil
dilakukan
perhitungan :
dengan mengukur tegangan power supply menggunakan multimeter. Pengamatan tersebut menghasilkan tegangan yang tidak jauh berbeda
14
2. Sensor Cahaya Pada pengujian sensor
if (tegangan<=1)
cahaya dengan solar cell di
PORTD.7=1;
ukur berapa besar tegangan
}
yang dihasilkan pada jam-jam
if (tegangan>1)
tertentu, ketika terkena sinar
{
matahari.
PORTD.7=0;
Tabel 3. Hasil Pengujian Tegangan
}
Solar Cell. Percobaan No. (Jam) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
05.00 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
Arus
Hasil pengukuran Voc Isc (Volt) (mA) 0,2 88 1,1 180 3,2 260 5 300 5 300 5 300 5 300 5,1 300 5,1 300 5,1 300 5 300 4,8 290 3.6 260 0,9 140
yang
mengalir
saat
pengisian yaitu pada jam 07.00 sampai jam 18.00 adalah :
Perhitungan
diatas
dapat
disimpulkan bahwa solar cell dirasa kurang
optimal
dalam
pengisian
battery Li-Po 3600 mAH ketika dalam Berdasarkan tabel 3 terjadi
keadaan kosong. Solar cell dirasa
perbedaan yang cukup besar pada
cukup baik dalam pengisian ketika
jam-jam tertentu, ketika solar cell
battery Li-Po 3600 mAH tidak dalam
terkena sinar matahari, sehingga dari
keadaan kosong dan di dukung oleh
hasil pengujian diperoleh tegangan
keadaan cuaca yang cerah dapat terisi
acuan untuk program.
penuh selama 12 jam.
Dalam program diambil tegangan rata-rata, sehingga menjadi :
15
ATmega16 dengan program seperti
3. Arus Beban Pengujian besar arus beban
dibawah.
diukur pada beban yang berbeda,
cell=read_adc(0);
dimaksudkan
tegangan=((float)cell*0.00488);
untuk
mengetahui
seberapa lama battery Li-Po 3600 mAH dapat menyuplai arus.
Tabel 4. Hasil Pengujian Arus Beban. No
Beban yang digunakan
1 2
Mikrokontroler ATmega16 LCD Mikrokontroler ATmega16 + LCD Lampu LED Mikrokontroler ATmega16 + LCD + Lampu LED
3 4 5
Voltage: VHigh = 5 Volts, VLow = 0
Arus Beban (mA)
Volts Full measurement voltage (EFSR) =
40 30
= 5V
70
ADC resolution (N) = 10 bits = 1024
200 270
Tabel 5. Hasil Pengujian Pembacaan Tegangan Solar Cell
Pengujian diatas diambil data ke-5 yaitu semua beban dalam kondisi
No
aktif (ON), maka diperoleh :
1 2 3 4 5
Battery dirasa cukup mampu
Tegangan (Volt) Error Multimeter LCD (%) 1 1,1 3,3 2 2 0 3 2,9 3,3 4 4,1 3,3 5 5 0
untuk beban pada malam hari yang 5. Kesesuaian Waktu
bekerja selam 12 jam, yaitu pada jam
Tabel 17. Hasil Pengujian Kesesuaian
18.00 sampai jam 06.00.
Waktu
Pengujian dimaksudkan untuk
tegangan
keakuratan pada
LCD
Sesungguhnya
Dengan Waktu Pada Alat.
4. Pembacaan Tegangan
mengetahui
Antara Waktu
No
pembacaan
1 2 3 4 5
dengan
multimeter. Pembacaan tegangan pada LCD dilakukan oleh mikrokontroler
16
Waktu sesungguhnya 21:59:00 22:00:00 02:00:00 02:15:00 04:00:00
Waktu pada alat 21:59:00 22:00:00 02:00:01 02:15:01 04:00:00
Selisih Waktu 00:00:00 00:00:00 00:00:01 00:00:01 00:00:00
Dalam
pengujian,
waktu
1
jam,
selebihnya
sensor
anatara waktu sesungguhnya dengan
cahaya yang bekerja untuk
waktu pada alat didapatkan hasil
mengotomatisasi lampu.
ketepatan waktu pada alat sangat
2. Unjuk kerja dari alat, ketika
sesuai dengan waktu sesungguhnya
malam hari semua beban pada
walaupun terdapat sedikit perbedaan
alat dalam kondisi aktif (ON),
pada percobaan ke-3 dan ke-4. Terjadi
sehingga arus yang mengalir
selisih waktu selama 1 detik.
sekitar 270 mA. Suplai energi listrik saat siang hari masih dapat di kontrol oleh solar cell,
I. Kesimpulan Berdasarkan
perancangan,
sedangkan di malam hari di
pembuatan dan pembahasan, maka
kontrol oleh battery Li-Po 3600
dapat diambil beberapa kesimpulan
mAH. Battery tersebut dapat
sebagai berikut:
bertahan untuk suplai energi
1. Perancangan dan pembuatan lampu
penerangan
listrik pada malam hari, yaitu
taman
sekitar 14 jam, namun yang
otomatis terdiri dari beberapa
dibutuhkan hanya 12 jam maka
komponen penting antara lain
dapat dikatakan cukup untuk
catu daya, solar cell, sistem
menyuplai energi pada alat.
minimum, lampu dan LCD.
Solar
Prinsip
Lampu
battery (charging) selama 13
otomatis
jam ketika battery benar-benar
kerja
penerangan adalah
dari
taman
mendeteksi
adanya
dalam
pengkonversian
energi. Besar tegangan tersebut digunakan sebagai acuan untuk menyalakan atau mematikan lampu secara otomatis. Timer hanya bekerja ketika sensor cahaya
(solar
cell)
dapat
dalam keadaan kosong.
tegangan yang dihasilkan solar cell
cell
terjadi
gangguan dengan waktu selama 17
mengisi
Menggunakan
J. Daftar Pustaka 1. Prasetyo, Eri. (1999). Dasar Fisika
Energi.
Jakarta:
Rislima.
Informatika. 8. Jacobson, MZ. 2009, Review of
(2011).
Solutions to Global Warming,
Manual Pelatihan: Teknologi
Air
Energi Terbarukan Yang Tepat
Security,
Untuk
Environmental Science.
Aplikasi
Pedesaan.
Masyarakat
Jakarta:
Nasional
Program
II.
Masyarakat (PNPM).
Dasar Teknik Listrik Aliran Rata I. Jakarta: Bina Aksara. 4. Prihandoko, Bambang. (2010).
Intensif
Peneliti
Program Dan
Perekayasa LIPI: Pembuatan Nanomaterial Sebagai Bahan Pembuatan Lithium. Jakarta: Pusat
Penelitian
Lembaga
Ilmu
Fisika
Pengetahuan
Indonesia (LIPI). 5. G.T. Heydt. (1991). Electric Power Quality. Avarua: Star In a Circle Publication 6. Satwiko,
Prasasto.
(2009).
Fisika Bangunan. Yogyakarta: ANDI Yogyakarta. 7. Andrianto,
Heri.
(2008).
Pemrograman Mikrokontroler AVR
ATMEGA
and
Energy
Energy
and
Yogyakarta:
Yogyakarta.
3. Hardi, Syam. (1983). Dasar-
Akhir
Pollution,
9. Sunomo. (1996). Elektronika
Pemberdayaan
Laporan
C
(CodeVision AVR). Bandung:
Gunadarma Jakarta. 2. Sitompul,
Bahasa
16 18
IKIP
