KONTROL PENGISIAN BATERAI OTOMATIS PADA SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK ALTERNATIF

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI TUGAS AKHIR

KONTROL PENGISIAN BATERAI OTOMATIS PADA SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK ALTERNATIF Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro

disusun oleh : MICHAEL ADITYA PUTRA PRADANA NIM : 115114026

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2015

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI FINAL PROJECT

AUTOMATIC BATTERY CHARGING CONTROL AT ALTERNATIVE POWER PLANT SYSTEM In partial fullfil of the requirement to get an academic title as Bachelor of Engineering of Electrical Engineering Study Program

arranged by : MICHAEL ADITYA PUTRA PRADANA NIM : 115114026

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2015

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

iii


iv

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 15 Oktober 2015

Michael Aditya Putra

v

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO :

You Are What You Repeatedly Do. Therefore Excellence Is A Habit, Not An Act. Aristoteles

Skripsi ini kupersembahkan untuk Yesus Kristus Pembimbingku yang setia Dan Bapak Ibu yang tercinta

vi

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama

: Michael Aditya Putra Pradana

Nomor Mahasiswa

:115114026

Demi pengembangan lmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :

SISTEM PENGISIAN BATERAI OTOMATIS PADA SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK ALTERNATIF Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikan di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 10 November 2015

Michael Aditya Putra Pradana

vii

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI INTISARI Energi listrik merupakan energi yang paling banyak digunakan karena kemudahannya dikonversi ke energi lain semisal kalor atau cahaya. Pembangkit listrik alternatif muncul seiring dengan kemajuan teknologi sebagai jawaban akan peningkatan penggunaan energi listrik di masyarakat. Pembangkit listrik alternatif dinilai lebih ramah lingkungan karena menggunakan energi yang tersedia di alam yang merupakan energi terbarukan. Dalam pengaplikasiannya pembangkit listrik alternatif memerlukan suatu kontroler yang mampu memanajemen energi yang dihasilkan. Kontroler ini bertugas mengatur proses penyimpanan energi serta meregulasi daya keluaran sebelum disalurkan ke pengguna. Prinsip kerja alat ini yaitu mengatur proses penyimpanan energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit alternatif. Media penyimpanannya berupa baterai yang akan diisi secara bergantian sesuai urutannya. Baterai pertama akan diisi sampai penuh terlebih dahulu baru kemudian beralih ke baterai selanjutnya. Metode ini digunakan supaya memaksimalkan kapasitas media penyimpanan sehingga tidak akan menggangu suplai keluarannya. Selain itu sistem ini memiliki kemampuan akan menonaktifkan proses penggunaan baterai (discharging) pada saat proses pengisian (charging) sedang berlangsung. Hal ini disebabkan karena pengisian baterai akan lebih cepat jika pada saat bersamaan baterai sedang tidak digunakan dan juga dapat memperpanjang umur pakai dari baterai tersebut. Hasil dari penelitian ini adalah sistem yang mampu mengontrol proses pengisian dan pengosongan media penyimpanan energi listrik dengan metode smart switching. Kata kunci : energi listrik, pembangkit alternatif, charging, smart switching, baterai.

viii

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI ABSTRACT Electrical is the energy of the most widely used because of its simplicity is converted into another energy such as heat or light. Alternative power plant appear along with advances in technology as the answer to the increased use of electrical energy in the community. Alternative power plant considered more environmentally friendly because it uses the available energy in the universe which is renewable energy. To apply alternative power plant requires a controller that have ability to manage the energy produced. The controller is responsible for managing the process of energy storage as well as regulate the output power before they were distributed to the user. The working principle of this tool is set up the process of storing electrical energy generated by alternative power plant. Storage media in the form of batteries which will be filled alternately in order. The first battery will charge fully first and then switch to the next battery. This method is used in order to maximize the capacity of storage media so it will not interfere with the supply output. Besides, the system will have the ability to disable the use of the battery (discharging) during the charging process (charging) is underway. This is because the battery charge will be faster if at the same time the battery is not in use and can also extend the service life of the battery. Results from this study is that the system is able to control the charging and discharging electrical energy storage media with smart switching method. Keyword : electrical energy, alternative power plant, charging, smart switching, battery.

ix

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI KATA PENGANTAR Penulis mengucapkan syukur dan terimakasih kepada Tuhan Yesus Kristus karena atas, karunia, dan penyertaanNya sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Penelitian yang merupakan tugas ahir ini merupakan salah satu syarat bagi mahasiswa Jurusan Teknik Elektro untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Unversitas Sanata Dharma Yogyakarta. Penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik atas bantuan, gagasan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu peneliti ingin mengucapkan kepada : 1. Ir. Tjendro M.Kom, selaku Dosen Pembimbing tugas akhir dengan sabar membimbing dalam penelitian ini, dan juga sebagai sahabat yang telah banyak meluangkan waktu untuk mendengar celotehan mahasiswanya. 2. Seluruh Dosen Teknik Elektro, Pak Petrus, Pak Djoko, Pak Martanto, Pak Yozy, Pak Damar, Pak Iswanjono, Pak Linggo, Bu Wuri, Bu Prima, Bu Wiwien, atas semua ilmu yang diberikan. 3. Bapak Agustinus dan Ibu Avrida, dek Putri, dek Anggi, dan Gabriella Anindita yang telah setia mendukung setiap proses dalam penelitian. 4. Teman – teman elektro angkatan 2011, Yoel, Monic, Alex, Chacha, Jendra, Evan, Yugo, Anton, dan semuanya, terimakasih buat cerita indah kita selama 4 tahun ini. Adik - adik angkatan, Mei, Frendy, Hanung, Bram, Robert, Nathan, Pela, Siska, Vio, Vincent, Elva, Febri, makasih buat semua dukungannya, love you! 5. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu atas bantuan, bimbingan, kritik, dan saran yang diberikan. Semoga Tuhan Yesus membalas kebaikan anda semuanya. Peneliti sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat dan dikembangkan lebih lanjut. Yogyakarta, 15 Oktober 2015 Peneliti,

Michael Aditya Putra

x

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR ISI Halaman Sampul (Bahasa Indonesia) ........................................................................................ i Halaman Sampul (Bahasa Inggris) ............................................................................................. ii Halaman Persetujuan ................................................................................................................ iii Halaman Pengesahan ................................................................................................................ iv Halaman Pernyataan Keaslian Karya ........................................................................................ v Halaman Persembahan ............................................................................................................. vi Halaman Pernyataan Persetujuan Publikasi ............................................................................. vii Intisari ...................................................................................................................................... viii Abstract ...................................................................................................................................... ix Kata Pengantar ............................................................................................................................ x Daftar Isi .................................................................................................................................... xi Daftar Gambar ......................................................................................................................... xiv Daftar Tabel ............................................................................................................................. xvi

BAB I : PENDAHULUAN 1.1.

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

1.2.

Tujuan dan Manfaat ............................................................................................ 3

1.3.

Batasan Masalah ................................................................................................. 4

1.4.

Metodologi Penelitian ....................................................................................... 4

BAB II : DASAR TEORI 2.1.Mikrokontroler ATMega 8535 ................................................................................. 6 2.1.1 Arsitektur Mikrokontroler ATMega 8535 ............................................. 6 2.1.2 Deskripsi Mikrokontroler ATMga 8535 ................................................. 7 2.1.3 Organisasi Memori AVR ....................................................................... 8 2.1.3.1

Flash Memory ......................................................................... 8

2.1.3.2

SRAM .................................................................................... 8

2.1.3.3

EEPROM ................................................................................ 9

2.1.4 Analog to Digital Converter (ADC) ...................................................... 9 2.1.4.1

ADC Multiplexer Selection Register (ADMUX) ................. 11

2.1.4.2

ADC Control and Status Register A (ADCSRA) ................ 12

2.1.4.3

ADTS2:0 ................................................................................ 14 xi

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2.2.

Solar Cell PUL-10-P36 .................................................................................... 15 2.2.1 Prinsip Kerja Solar Cell ....................................................................... 15 2.2.2 Karakteristik Solar Cell ........................................................................ 16

2.2.3

2.2.2.1

Maximum Power Point (Vmp dan Imp) ................................ 17

2.2.2.2

Open Circuit Voltage ............................................................. 18

2.2.2.3

Short Circuit Current............................................................. 18

2.2.2.4

Load Resistance ..................................................................... 18

2.2.2.5

Sun Light Intensity ................................................................. 18

2.2.2.6

Solar Cell Temperature ......................................................... 19

2.2.2.7

Shading .................................................................................. 20

Spesifikasi Solar Cell PUL-10-P36 ...................................................... 21

2.3.

Kincir Angin ..................................................................................................... 21

2.4.

Baterai LiPo 2 Cell 7.4 Volt ............................................................................. 23

2.5.

Modul Sensor Arus ACS712-5A ...................................................................... 26

2.6.

Modul Relay 4 Channel .................................................................................... 27

2.7.

IC LM317T ....................................................................................................... 28

2.8.

Liquid Crystal Display (LCD) Character 16x2 ............................................... 29

2.9.

Push Button....................................................................................................... 32

2.10.

Rangkaian Pembagi Tegangan ......................................................................... 32

2.11.

Rangkaian Pembatas Arus ................................................................................ 33

BAB III : RANCANGAN PENELITIAN 3.1

Perancangan Sistem Secara Keseluruhan ......................................................... 34

3.2

Perancangan Hardware .................................................................................... 35 3.2.1. Perancangan Rangkaian Sistem Minimum ATMega 8535 .................. 35 3.2.2. Perancangan Input Regulator ............................................................... 38 3.2.3. Perancangan Rangkaian Charge/Discharge ......................................... 39 3.2.4. Perancangan Rangkaian Output Regulator........................................... 41 3.2.5. Perancangan User Interface.................................................................. 43

3.3

3.2.5.1

LCD ....................................................................................... 43

3.2.5.2

Perancangan LED Indikator dan Push Button ....................... 43

3.2.5.3

Perancangan Casing .............................................................. 45

Perancangan Software....................................................................................... 45 3.3.1. Home Display ........................................................................................ 48

xii

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 3.3.2. Menu Source.......................................................................................... 48 3.3.3. Menu Battery ......................................................................................... 49 3.3.4. Menu Charging ..................................................................................... 50 3.3.5. Menu Load ............................................................................................ 54 BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1.

Bentuk Fisik Hardware .................................................................................... 55

4.2.

Cara Pengoperasian Alat dan Cara Kerja Sistem ............................................. 56 4.2.1. Cara Pengoperasian Alat ....................................................................... 56 4.2.2. Cara Kerja Sistem ................................................................................. 57 4.2.2.1. InputRegulator ....................................................................... 57 4.2.2.2. Charge Discharge Controler ................................................. 58 4.2.2.3. Output Regulator ................................................................... 59 4.2.2.4. Interface ................................................................................. 60

4.3.

Pengujian dan Analisis ..................................................................................... 60 4.3.1. Sumber Alternatif .................................................................................. 60 4.3.2. Sistem Kontrol Otomatis ....................................................................... 64 4.3.3. Output Regulator ................................................................................... 67 4.3.4. Menu ..................................................................................................... 69

4.4.

Analisa Keseluruhan Alat ................................................................................. 75

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.

Kesimpulan ....................................................................................................... 76

5.2.

Saran ................................................................................................................. 76

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................... 77 LAMPIRAN ............................................................................................................................. 78

xiii

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Diagram Blok Sistem .............................................................................................. 5 Gambar 2.1 Konfigurasi Pin ATMega 8535 .............................................................................. 7 Gambar 2.2 Memori Program AVR ATMega 853 ..................................................................... 8 Gambar 2.3 Peta Memori Data AVR ATMega 853 ................................................................... 9 Gambar 2.4 Blok ADC ............................................................................................................. 10 Gambar 2.5 Struktur Solar Cell P-N Junction .......................................................................... 15 Gambar 2.6 Prinsip Kerja Solar Cell ....................................................................................... 16 Gambar 2.7 Spektrum Cahaya .................................................................................................. 16 Gambar 2.8 I-V Curve .............................................................................................................. 17 Gambar 2.9 Karakteristik I-V Curve Terhadap Cahaya Matahari............................................ 19 Gambar 2.10 Karakteristik I-V Curve Terhadap Temperatur .................................................. 19 Gambar 2.11 Karakteristik I-V Curve Terhadap Shading ........................................................ 20 Gambar 2.12 Konfigurasi Kincir Angin Sederhana ................................................................. 22 Gambar 2.13 Baterai Lithium-Ion Polimer (Li-Po) .................................................................. 24 Gambar 2.14 Konfigurasi Baterai ............................................................................................. 25 Gambar 2.15 Modul Sensor Arus ACS712-5A ........................................................................ 26 Gambar 2.16 Modul Relay 4 Channel ...................................................................................... 27 Gambar 2.17 IC LM317 ........................................................................................................... 28 Gambar 2.18 Konfigurasi Dasar LM 317 ................................................................................. 29 Gambar 2.19 LCD Character 16x2 .......................................................................................... 29 Gambar 2.20 Kolom dan Baris Karakter pada LCD 16x2 ....................................................... 30 Gambar 2.21 Konfigurasi Pin LCD 16x2 ................................................................................. 31 Gambar 2.22 Simbol dan Bentuk Saklar Push Button.............................................................. 32 Gambar 2.23 Rangkaian Pembagi Tegangan ........................................................................... 32 Gambar 2.24 Rangkaian Pembatas Arus .................................................................................. 33 Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem ............................................................................................ 34 Gambar 3.2 Rangkaian Reset dan Osilator ............................................................................... 35 Gambar 3.3 Rangkaian Sistem Minimum ................................................................................ 37 Gambar 3.4 Rangkaian Input Regulator ................................................................................... 38 Gambar 3.5 Rangkaian Charge Discharge............................................................................... 40 Gambar 3.6 Rangkaian Output Regulator ................................................................................ 41 xiv

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Gambar 3.7 Rangkaian LCD dan Pengatur Contrast ............................................................... 43 Gambar 3.8 Rangkaian LED dan Push Button ......................................................................... 44 Gambar 3.9 Sistem Kerja Menu Program ................................................................................ 46 Gambar 3.10 Flowchart Menu Program ................................................................................... 47 Gambar 3.11 Tampilan Home Diplay....................................................................................... 48 Gambar 3.12 Tampilan Menu Source ....................................................................................... 48 Gambar 3.13 Flowchart Menu Source ..................................................................................... 49 Gambar 3.14 Tampilan Menu Battery ...................................................................................... 49 Gambar 3.15 Flowchart Menu Battery ..................................................................................... 50 Gambar 3.16 Tampilan Menu Charging................................................................................... 50 Gambar 3.17 Flowchart Menu Charging ................................................................................. 52 Gambar 3.18 (Lanjutan) Flowchart Menu Charging ............................................................... 53 Gambar 3.19 Tampilan Menu Load .......................................................................................... 54 Gambar 3.20 Flowchart Menu Load ........................................................................................ 54 Gambar 4.1 Bentuk Fisik Hardware (Tampak Atas, Depan, dan Belakang) ........................... 55 Gambar 4.2 Sub Sistem Input Regulator .................................................................................. 57 Gambar 4.3 Sub Sistem Charge Discharge.............................................................................. 59 Gambar 4.4 Sub Sistem Output Regulator ............................................................................... 59 Gambar 4.5 User Interface ....................................................................................................... 60 Gambar 4.6 Pengujian Kincir Angin dengan Beban Kipas DC ............................................... 61 Gambar 4.7 Grafik Tegangan terhadap Waktu ......................................................................... 62 Gambar 4.8Grafik Arus terhadap Waktu .................................................................................. 62 Gambar 4.9 Grafik Daya terhadap Waktu ................................................................................ 63 Gambar 4.10 Simulator Kincir Angin dengan Beban Kipas DC .............................................. 64 Gambar 4.11 Listing Program ADC ......................................................................................... 65 Gambar 4.12 Listing Program Sistem Kontrol Otomatis ......................................................... 66 Gambar 4.13 Rangkaian Pembatas Arus .................................................................................. 68 Gambar 4.14 Listing Program Menu ........................................................................................ 71 Gambar 4.15 Alur Pengujian 1 ................................................................................................. 72 Gambar 4.16 Alur Pengujian 2 ................................................................................................. 73 Gambar 4.17 Alur Pengujian 3 ................................................................................................. 74 Gambar 4.18 Tampilan Warning .............................................................................................. 75

xv

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Register ADMUX ..................................................................................................... 11 Tabel 2.2 Pengaturan Tegangan Referensi ADC ...................................................................... 11 Tabel 2.3 Format Data ADCH-ADCL jika ADLAR=0 ........................................................... 12 Tabel 2.4 Format Data ADCH-ADCL jika ADLAR=1 ........................................................... 12 Tabel 2.5 ADCSRA .................................................................................................................. 12 Tabel 2.6 Skala Clock ADC ..................................................................................................... 13 Tabel 2.7 ADTS2:0................................................................................................................... 14 Tabel 2.8 Pemicu ADC ............................................................................................................. 14 Tabel 2.9 Efek Shading pada Satu Sel Panel Surya ................................................................. 21 Tabel 2.10 Karakteristik Tegangan Keluaran terhadap Masukan Arus.................................... 26 Tabel 2.11 Konfigurasi Pin LCD 16x2 ..................................................................................... 30 Tabel 3.1 Penggunaan Port Mikrokontroler ............................................................................. 36 Tabel 3.2 Spesifikasi Port Output Regulator ............................................................................ 42 Tabel 3.3 LED Indikator ........................................................................................................... 44 Tabel 3.4 Spesifikasi Menu ...................................................................................................... 46 Tabel 4.1 Data Pengujian Solar Cell ........................................................................................ 61 Tabel 4.2 Pengujian Simulator Kincir Angin ........................................................................... 64 Tabel 4.3 Pengujian Sistem Kontrol Otomatis ......................................................................... 67 Tabel 4.4 Pengujian Output Regulator ..................................................................................... 69 Tabel 4.5 Instruksi pada Masukan Tombol .............................................................................. 70 Tabel 4.6 Kode Kombinasi Menu............................................................................................. 70

xvi


BAB I PENDAHULUAN 1.1.

Latar Belakang Energi listrik merupakan salah satu sumber energi yang paling banyak digunakan

dalam keseluruhan kegiatan manusia [1]. Hal yang paling mudah dijadikan contoh yaitu peralatan rumah tangga, seperti televisi, kulkas, atau bahkan charger hp. Peralatan tersebut membutuhkan energi listrik supaya dapat beroperasi. Energi listrik dipilih karena paling mudah ditransfer ke dalam bentuk energi yang lain, sebagai contoh lampu pijar mengubah energi listrik menjadi energi cahaya atau heater yang berguna untuk mengubah energi listrik menjadi energi panas. Kemudahan inlah yang menjadikan energi listrik mendominasi kebutuhan energi secara umum di masyarakat. Pembangkit listrik alternatif muncul seiring dengan majunya teknologi power plant masa kini. Hal ini semakin didukung dengan isu global warming yang berpengaruh juga terhadap perkembangan teknologi agar semakin ramah lingkungan. Pembangkit listrik alternatif dianggap lebih ramah ingkungan jika dibandingkan dengan pembangkit listrik konvensional yang menggunakan minyak bakar atau batu bara. Selain menyandang predikat ramah lingkungan, pembangkit listrik alternatif juga merupakan sumber daya terbarukan, karena memanfaatkan alam sebagai sumber energinya. Saat ini, penggunaan energi alternatif sebagai penghasil energi listrik bukan hal asing lagi di telinga masyarakat. Namun hal ini menjadi kurang populer karena jarang diaplikasikan, mengingat pembangunannya lebih mahal dbandingkan pembangunan pembangkit listrik konvesional. Solar cell atau panel surya contohnya, masyarakat mungkin sering melihatnya pada lampu APILL (Alat Penunjuk Instruksi Lalu Lintas) atau lebih dikenal dengan sebutan traffic light. Melihat fakta tersebut, solar cell menjadi tidak asing lagi di pikiran masyarakat. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) atau lebih dikenal dengan sebutan Solar cell merupakan salah satu jenis pembangkit energi listrik yang menggunakan panel sel photovoltaic sebagai pembangkitnya. Sel photovoltaic merupakan bahan yang sangat peka terhadap cahaya, jika mendapat paparan cahaya maka akan mengakibatkan terjadinya beda potensial di kedua kutubnya [6]. Listrik yang dihasilkan dari solar cell biasanya memiliki daya yang kecil, maka dalam penggunaannya digunakan beberapa solar cell yang di rangkai seri untuk menghasilkan daya yang diinginkan. Salah satu energi alternatif lain

1


2

yang juga mulai dilirik adalah pembangkit listrik tenaga Bayu/Angin(PLTB) [2]. Belakangan ini, pemanfaatan kincir angin sebagai pembangkit listrik mulai digalakkan, khususnya dikawasan pesisir pantai yang dinilai memiliki sumber angin berlimpah. PLTB memanfaatkan kincir angin untuk menangkap energi angin yang bergerak. Ukuran kincir, bentuk sudu, dan karakteristik kincir akan mempengaruhi daya listrik yang dihasilkan. Putaran kincir akan disalurkan ke generator sehingga menghasilkan energi listrik. Daya yang dihasilkan sangat bergantung pada karakteristik generator yang dipakai dan kecepatan angin saat kincir berputar. Pada sistem power plant, terdapat istilah Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid (PLTH). PLTH merupakan penggabungan dari dua atau lebih sub sistem pembangkit listrik yang terkoneksi satu sama lain membentuk sistem pembangkit listrik yang lebih besar [3]. Contoh pengaplikasian PLTH terdapat di di Pantai Baru, Ngentak, Poncosari, Srandakan, Kabupaten Bantul, Yogyakarta yang menggabungkan dua pembangkit energi alternatif yaitu solar cell dan kincir angin. Penggabungan dua pembangkit alternatif ini menciptakan suatu sistem hybrid yang bekerja menopang satu sama lain. Instalasi yang diperlukan pun dapat digunakan bersamaan, hal inilah yang membuat biaya pembangunan PLTH lebih murah jika dibandingkan dengan jenis pembangkit listrik lainnya yang berdiri mandiri. PLTH menggunakan baterai sebagai media penyimpanan energi listrik. Terdapat sekitar 60 buah baterai yang terdapat pada PLTH Pantai Baru. Energi yang dihasilkan oleh PLTH akan langsung disimpan ke baterai – baterai tadi secara bersamaan. Metode penyimpanan ini akan menyimpan energi listrik secara merata ke semua baterai. Namun metode ini dinilai memiliki kelemahan yaitu tidak dapat memaksimalkan kapasitas penyimpanan baterai sehingga kurang optimal dalam menyimpan energi listrik. Dapat dijelaskan pada saat proses penyimpanan tiba – tiba sumber berhenti menghasilkan energi listrik maka baterai hanya akan terisi setengah dari kapasitas maksimalnya. Hal ini akan berdampak pada suplai daya keluaran yang dihasilkan oleh baterai. Melihat permasalahan di atas, maka dibuatlah alat yang mampu mengoptimalkan kapasitas penyimpanan energi listrik pada baterai. Alat ini akan bertugas memanajemen energi yang dihasilkan oleh pembangkit listrik menggunakan metode smart switching. Smart switching sendiri merupakan sistem yang bekerja memaksimalkan kapasitas penyimpanan energi listrik pada baterai. Sistem akan menyimpan energi pada baterai hingga mencapai kapasitas maksimalnya. Setelah dicapai nilai maksimal maka sistem akan beralih ke baterai selanjutnya. Kelebihan lain dari sistem ini yaitu mampu mengatur proses pengisian dan pengosongan (charge/discharge) energi pada baterai. Pada saat proses pengisian baterai


3

sedang berlangsung (charging), baterai otomatis tidak dapat digunakan (discharging). Hal ini dikarenakan jika baterai mengalami proses charging dan discharging pada waktu yang bersamaan maka akan memperpendek umur pakai dari baterai tersebut. Metode smart switching diharapkan selain mampu mengoptimalkan kapasitas penyimpanan energi listrik juga dapat memperpanjang umur pakai pada baterai. Smart switching dikontrol oleh suatu sistem kontrol elektro mekanik yang terdiri dari relai dan mikrokontroler ATmega 8535 dengan bahasa C sebagai bahasa pemrogamannya. Mikrokontroler ATMega 8535 bertindak sebagai otak dari alat ini dan relai sebagai aktuatornya. Kombinasi dari keduanyalah yang kemudian dinamakan smart switching. Pada dasarnya prototype ini dibuat untuk mengatasi persoalan tentang manajemen energi pada PLTH, khususnya yang menggunakan baterai sebagai media penyimpanan energi listriknya. Kebanyakan dari sistem pembangkit listrik alternatif yang ada di Indonesia masih menggunakan kontrol manual yang menggunakan sistem rangkaian analog yang hanya mampu mengoontrol proses – proses sederhana saja. Kekurangan lain dari kontrol manual adalah kontrol ini membutuhkan operator untuk mengoperasikannya, hal inilah yang mendasari pembuatan kontrol otomatis berbasis mikrokontroleruntuk mempermudah kinerja operator PLTH dalam melaksanakan tugasnya. Perlunya suatu kontrol yang baik dalam proses manajemen energi diharapkan mampu mengatasi masalah yang terkadang timbul seperti alat yang gagal bekerja atau operator yang salah mengoperasikan sistem kontrol sehingga dapat meminimalkan akibat buruk yang dapat terjadi pada sistem pembangkit llistrik alternatif.

1.2.

Tujuan dan Manfaat Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan sistem smart switching pada proses

kontrol dan manajemen pembangkit listrik tenaga hybrid (PLTH) guna meningkatkan efisiensi penyimpanan daya listrik. Manfaat dari penelitian ini adalah: 1. Mempermudah operator PLTH dalam memanajemen energi yang dihasilkan pembangkit listrik. 2. Menjadi acuan dan rujukan dalam mengaplikasikan sistem smart switching pada pembangkit listrik tenaga hybrid (PLTH). 3. Sebagai bahan referensi mahasiswa dalam mempelajari pembangkit listrik alternatif khususnya kincir angin dan solar cell.


4

Batasan Masalah Penelitian akan dibatasi pada pembuatan sistem otomatis pengisian dan

pengosongan baterai pada proses penyimpanan energi listrik pembangkit listrik tenaga angin dan solar cell. Spesifikasi alat yang digunakan yaitu : 1. Solar Cell PUL-10-P36. 2. Prototype Kincir Angin 12 Volt. 3. Baterai Li-Po 1000mAh 4. Mikrokontroler AVR ATmega8535 5. Modul Sensor Arus ACS712-5A 6. Modul Relay 4 Channel. 7. Liquid Crystal Display (LCD) Character 2x16. 8. Push Button.

1.4.

Metodologi Penelitian 1. Studi Pustaka. Langkah awal dari penelitian ini yaitu mencari sumber sumber referensi dan materi pendukung yang berkaitan langsung dengan alat yang akan dibuat. 2. Perancangan dan Pembuatan Alat. Tahap kedua yaitu merancang alat yang akan dibuat yang disesuaikan dengan spesifikasi yang telah ditentukan sebelumnya. Pada tahap ini bertujuan mencari bentuk yang paling optimal dan efisien yang akan dibuat dengan mempertimbangkan faktor – faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan. Cara kerja alat ini ditunjukkan pada gambar 1.1. Sumber daya yang aan digunakan adalah panel surya dan kincir angin. Panel surya berguna untuk mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik, sedangkan kincir angin berguna untuk mengubah energi kinetik angin menjadi energi listrik. Energi yang dihasilkan sumber akan diteruskan ke bagian switching. Di bagian ini akan terjadi dua proses pada baterai yaitu charge dan discharge. Proses charging adalah proses pengisian baterai dengan energi yang dihasilkan oleh sumber, sedangkan proses discharging adalah proses penggunaan baterai dimana energi yang tersimpan pada baterai ditransfer ke beban. Bagian beban merupakan bagian eksternal dari alat. Pada prototype ini, beban akan terhubung sistem pengisian baterai handphone atau beban lain yang masih bisa diakomodir oleh alat. Seluruh proses pada bagian


5

switcing akan dikontrol oleh mikrokontroler Atmega 8535, dimana sebagai input perintah menggunakan tombol dan keluaran berupa tampilan pada lcd.

Gambar 1.1 Diagram Blok Sistem 3. Pengambilan Data. Tahap ketiga yaitu pengambilan data dari alat yang telah dibuat. Data yang akan diambil adalah data keakuratan alat dalam mengukur tegangan dan arus serta kemampuan alat untuk memaksimalkan penggunaan energi listrik sehingga mendapatkan efisiensi maksimal. Jika dalam pengambilan belum didapat hasil yang diinginkan maka akan dilakukan koreksi dengan merevisi rancangan sehingga didapatkan alat yang memenuhi tujuan yang telah ditentukan sebelumnya. 4. Pembuatan Analisa dan Kesimpulan. Tahap- terakhir adalah pembuatan analisa dan kesimpulan dari alat yang telah dibuat. Analisa bertujuan untuk melihat lebih seksama apakah alat yang dihasilkan sudah sesuai dengan perancangan atau belum. Jika terdapat error atau hasil yang tidak sesuai lainnya juga akan dibahas di analisa. Sedangkan keimpulan akan membahas keseluruhan dari awal perancangan hingga analisis alat. Diharapkan dengan adanya kesimpulan ini pembaca dapat membantu mengembangkan lebih lanjut berkaitan dengan penelitian ini.


BAB II DASAR TEORI 2.1.

Mikrokontroler ATmega 8535 AVR (Alf and Vegard’sRiscProcessor) merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit

yang diproduksi oleh Atmel berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) [4]. Chip AVR yang digunakan pada tugas akhir ini adalah ATmega8535. Semua instruksi yang ada dalam mikrokontroler ini dieksekusi dalam satu siklus clock dan memiliki 32 register general-purpose, analog to digital converter(ADC), timer/counter fleksibel dengan mode compare, interupsi internal dan eksternal, serial USART, Progammable Watchdog Timer, dan power saving mode.

2.1.1

Arsitektur Mikrokontroler ATmega8535 Mikrokontroler ATmega8535 memiliki arsitektur sebagai berikut :

1. 8 bit AVR berbasis RISC dengan performa tinggi dan konsumsi daya rendah. 2. Kecepatan maksimal 16 MHz. 3. Port IO sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D. 4. Memori : a. 8 KB Flash, b. 512 byte SRAM, c. 512 byte EEPROM. 5. Tiga buah Timer/Counter : a. 2 buah 8 bit timer/counter, b. 1 buah 16 bit timer/counter, c. 4 kanal PWM. 6. 8 kanal ADC 8/10 bit. 7. Port USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter). 8. Port SPI (Serial Pheripheral Interface). 9. Komparator analog. 10. Watchdog Timer dengan osilator internal. 11. Enam pilihan sleep mode untuk penghematan daya. 12. Internal dan eksternal interupsi.

6

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 2.1.2

7

Deskripsi Mikrokontroler ATmega8535 Pin Mikrokontroler ATmega8535 terkonfigurasi dengan kemasan 40-pin DIP

(dual in-line package). Untuk memaksimalkan performa dan pararelisme, AVR menggnakan arsitektur Harvard (dengan memori dan bus terpisah untuk program dan data). Ketika sebuah instruksi sedang dikerjakan maka instruksi berikutnya diambil dari memori program. Konfigurasi pin dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1. Konfigurasi Pin ATmega8535 [4]

Mikrokontroler ATmega 8535 memiliki konfigurasi Pin sebagai berikut [5]: 1. Power, VCC dan GND. 2. Port A (PA0-7) merupakan pin IO dua arah dan berfungsi khusus sebagai pin masukan ADC. 3. Port B (PB0-7) merupakan pin IO dua arah dan berfungsi khusus sebagai pin Timer/Counter, komparator analog dan SPI. 4. Port C (PC0-7) merupakan pin IO dua arah dan berfungsi khusus. 5. Port D (PD0-7) merupakan pin IO dua arah dan berfungsi khusus. 6. RESET adalah pin untuk mereset mikrokontroler. 7. XTAL1 dan XTAL2 adalah pin untuk external clock. 8. AVCC adalah pin pengelola tegangan untuk ADC. 9. AREF adalah pin masukan untuk tegangan referensi eksternal ADC. Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D converter dan Port I/O 8-bit dua arah. Port B, Port C, Port D adalah suatu port I/O dua arah dengan resistor internal pull-


8

up(yang dipilih untuk beberapa bit). Pada Rangkaian reset, waktu pengosongan kapasitor dapat dihitung dengan persamaan : T=RxC

2.1.3

(2.1)

Organisasi Memori AVR Mikrokontroler ATmega 8535 memiliki 3 jenis memori yaitu memori program

(Flash Memory), memori data (SRAM), dan Electrically Eraseable Programable Read Only Memory(EEPROM).

2.1.3.1 Flash Memory Atmega8535 memiliki kapasitas sebesar 8Kbytes untuk memori program. Karena semua instruksi AVR menggunakan 16 atau 32 bit, maka AVR memiliki organisasi memori 4 Kbyte x 16 bit dengan alamat dari $000 hingga $FFF. Untuk keamanan software, memori flash dibagi menjadi dua bagian, yaitu bagian Boot Program dan bagian Application Program. AVR tersebut memiliki 12 bit Program Counter (PC) sehingga mampu mengalamati isi flash memory [5].

Gambar 2.2. Memori Program AVR ATmega8535

2.1.3.2 SRAM ATmega8535 memiliki 608 alamat memori data yang terbagi menjadi 3 bagian utama. Bagian pertama yaitu 32 buah General Purpose Register (GPR). GPR merupakan register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program oleh Arithmetic Logic Unit (ALU). Bagian kedua yaitu 64 buah I/O register yang difungsikan khusus untuk


9

mengendalikan berbagai peripheral dalam mikrokontroler antara lain pin, port, timer/counter, dan USART. Bagian ketiga adalah internal SRAM dengan kapasitas 512 byte.

Gambar 2.3. Peta Memori Data AVR ATmega8535 Tampak pada peta memori data bahwa alamat ($0000-$001F) ditempati oleh register file. I/O register menempati alamat dari ($0020-$005F). sedangkan sisanya sebagai internal SRAM ($0060-$025F).

2.1.3.3 EEPROM EEPROM merupakan memori data yang akan menyimpan ketika chip mati (off). Sifat EEPROM, tetap dapat menyimpan data saat tidak ada suplai dan juga dapat diubah saat program sedang berjalan. Atmega8535 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8 bit sebesar 512 byte di alamat ($000-$1FF) [5].

2.1.4 Analog to Digital Converter (ADC) Mikrokontroler ATmega8535 menyediakan fitur ADC yang sudah ter-built-in dalam chipnya. Spesifikasi ADC pada ATmega8353 yaitu terdapat 8 jalur ADC 8/10 bit yang mendukung 16 macam penguat beda. Selain itu waktu konversinya berkisar di antara 65 – 260us. Masukan analog yang diijinkan berada pada level 0V-VCC, jika masukannya lebih dari VCC (5V) maka IC tidak dapat menterjemahkan nllai masukan yang diterimanya dan IC bisa rusak. Terdapat tiga jenis nilai referensi ADC yaitu VCC (5V), internal referensi (2.56V), dan dengan menggunakan pin Vref.


10

Data hasil konversi dapat dihitung dengan persamaan : a. Konversi tunggal (2.2) dengan : Vin

: tegangan masukan pada pin yang dipilih

Vref

: tegangan referensi

b. Penguat beda (

)

Dengan : Vpos

: tegangan masukan pada pin positif

Vneg

: tegangan masukan pada pin negatif

Gain

: faktor penguatan

Vref

: tegangan referensi

Gambar 2.4 Blok ADC

(2.3)


11

2.1.4.1 ADC Multiplexer Selection Register (ADMUX) Tabel 2.1. Register ADMUX Bit Read/Write Initial Value

7 REFS1 R/W

6 REFS0 R/W

5 ADLAR R/W

4 MUX4 R/W

3 MUX3 R/W

2 MUX2 R/W

1 MUX1 R/W

0 MUX0 R/W

0

0

0

0

0

0

0

0

ADMUX

a. Bit 7:6 – REFS1:0 : References Selection Bits Bit REF0-1 adalah bit – bit pengatur mode tegangan referensi ADC. Referensi ini tidak dapat dirubah saat konversi sedang berlangsung. Mode tegangan referensi dapat dilihat di tabel 2.2. Tabel 2.2. Pengaturan Tegangan Referensi ADC REFS1

REFS0

Tegangan Referensi

0

0

Pin AREF, internal referensi tidak aktif

0

1

Pin AVCC, dengan pin AREF diberi kapasitor

1

0

Tidak digunakan

1

1

Internal Vref 2.56V, dengan pin AREF diberi kapasitor

keterangan : ‟00‟ :

tegangan referensi menggunakan tegangan yang terhubung ke pin AREF.

„01‟ :

tegangan referensi menggunakan tegangan AVCC dan pin AREF diberi kapasitor.

„10‟ :

tidak digunakan.

„11‟ :

tegangan referensi menggunakan tegangan referensi internal dan pin AREF diberi kapasitor.

b. Bit 5 – ADLAR : ADC Left Adjust Result Bit ADLAR berfungsi untuk mengatur format penyimpanan data ADC pada ADCL dan ADCH. Dua jenis penyimpanan data ADC bergantung pada nilai bit


12

yang diberikan pada register ADLAR seperrti ditunjukkan pada tabel 2.2 dan tabel 2.3. Tabel 2.3. Format data ADCH – ADCL jika ADLAR = 0 Bit

Read/Write Initial Value

15

14

13

12

11

10

9

8

~

~

~

~

~

~

ADC9

ADC8

ADCH

ADC7 7 R R 0 0

ADC6 6 R R 0 0

ADC5 5 R R 0 0

ADC4 4 R R 0 0

ADC3 3 R R 0 0

ADC2 2 R R 0 0

ADC1 1 R R 0 0

ADC0 0 R R 0 0

ADCL

Tabel 2.4. Format data ADCH – ADCL jika ADLAR = 1 Bit


15

14

13

12

11

10

9

8

ADC9

ADC8

ADC7

ADC6

ADC5

ADC4

ADC3

ADC2

ADCH

ADC1 7 R 0 0

ADC0 6 R 0 0

~ 5 R 0 0

~ 4 R 0 0

~ 3 R 0 0

~ 2 R 0 0

~ 1 R 0 0

~ 0 R 0 0

ADCL

c. Bit 4:0 – MUX4:0 : Analog Channel and Gain Selection Bit Bit MUX berfungsi memilih kanal input yang terhubung dengan ADC. Bit MUX juga befungsi memilih besarnya penguatan pada kanal penguat beda. Jika terjadi perubahan nilai pada bit ini saat proses konversi sedang berlangsung, perubahan tersebut tidak akan berpengaruh sampai seluruh konversi selesai (ADIF pada ADCSRA bernilai 1/Set).

2.1.4.2 ADC Control and Status Register A (ADCSRA) Tabel 2.5. ADC Control and Status Register A (ADCSRA) Bit Read/Write Initial Value

7

6

5

4

3

ADEN R/W 0

ADSC R/W 0

ADATE R/W 0

ADIF R/W 0

ADIE R/W 0

2

1

0

ADPS2 ADPS1 ADPS0 R/W R/W R/W 0 0 0

ADCSRA


13

a. Bit 7 – ADEN : ADC Enable Bit ADEN digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan fasilitas ADC. Jika bit ADEN = 1 maka ADC aktif dan jika bit ADEN = 0 maka ADC tidak aktif. b. Bit 6 – ADSC : ADC Start Conversion Bit ADSC digunkan untuk mengetahui proses konversi yang sedang berlangsung.ADSC akan bernilai satu saat konversi sedang berjalan, saat konversi berakhir maka akan bernilai nol. Memberi nilai inisialisasi nol pada bit ini tidak akan memberikan efek apapun. Pada mode konversi tunggal, mengubah nilai bit ini menjadi satu untuk memulai setiap konversi. Sedangkan pada mode free running, mengubah nilai bit ini menjadi satu untuk memulai konversi pertama. c. Bit 5 – ADATE : ADC Auto Trigger Enable Bit ADATE berfungsi untuk mengaktifkan pemicu konversi ADC sesuai dengan bit – bit ADTS pada register SFIOR. Jika bit ADATE = 1 maka pemicu ADC aktif. d. Bit 4 – ADIF : ADC Interrupt Flag Bit ADIF adalah bendera interupsi ADC yang digunakan untuk menunjukkan ada tidaknya permintaan interupsi ADC. Bit ADIF akan bernilai “1” jika proses konversi ADC telah selesai. e. Bit 3 - ADIE : ADC Interrupt Enable Bit ADIE digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan interupsi ADC. f. Bit2:0 – ADPS2:0 : ADC Prescaler Select Bit Bit ADPS2, ADPS1, dan ADPS0 digunakan untuk menentukan faktor pembagi frekuensi kristal yang hasilnya akan digunakan sebagai clock ADC. Tabel 2.6. Skala Clock ADC ADPS2 ADPS1 ADPS0 Faktor Pembagi 0

0

0

2

0

0

1

2

0

1

0

4

0

1

1

8

1

0

0

16

1

0

1

32

1

1

0

64


14

2.1.4.3 ADTS2:0 Tabel 2.7.ADC Auto Trigger Source (ADTS2:0) Bit

7

6

5

ADTS2 ADTS1 ADTS0 R/W R/W R/W 0 0 0


4

3

2

1

0

~ R/W 0

ACME R/W 0

PUD R/W 0

PSR2 R/W 0

PSR10 R/W 0

ADTS2:0

Bit – bit pada ADTS2:0 berada pada register SFIOR digunakan untuk mengatur pemicu proses konversi ADC seperti ditunjukkan pada tabel 2.8. Tabel 2.8. Pemicu ADC ADTS2 ADTS1 ADTS0 Sumber Pemicu Konversi ADC 0

0

0

Free Running Mode

0

0

1

Analog Comparator

0

1

0

External Interrupt Request 0

0

1

1

Timer/Counter0 Compare Match

1

0

0

Timer/Counter0 Overflow

1

0

1

Timer/Counter1 Compare Match B

1

1

0

Timer/Counter1 Overflow

1

1

1

Timer/Counter1 Capture Event

Keterangan : „000‟ :

Mode Free-Running, konversi ADC akan dimulai saat bit ADSC pada register ADCSRA diset „1‟.

„001‟ :

Konversi ADC akan dimulai sesuai dengan pengaturan output Analog Comparator.

„010‟ :

Konversi ADC akan dimulai saat terjadi interupsi eksternal 0.

„011‟ :

Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/Counter0Compare Match.

„100‟ :

Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/Counter0 Overflow.

„101‟ :

Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/Counter1 Compare Match B.

„110‟ :

Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/Counter1 Overflow.

„111‟ :

Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/Counter1 Capture Event.


15

Solar CellPUL-10-P36 Solar Cell adalah salah satu jenis sensor cahaya photovoltaic, yaitu sensor yang

dapat mengubah intensitas cahaya menjadi perubahan tegangan pada outputnya [6]. Apabila “solar cell” menerima pancaran cahaya maka pada kedua terminal outputnya akan mengeluar tegangan DC yang nilainya bergantung dari banyaknya sel dalam satu panel. Banyaknya sel dalam satu panel tergantung pada kebutuhan energi yang ingin dihasilkan oleh panel surya tersebut, semakin banyak sel dalam suatu panel akan menghasilkan tegangan keluaran yang semakin besar pula.

2.2.1

Prinsip Kerja Solar Cell[7] Prinsip kerja sel surya silikon yaitu berdasarkan pada konsep semikonduktor p-n

junction. Sel terdiri dari lapisan semikonduktor doping-n dan doping-p yang membentuk pn junction, lapisan antirefleksi, dan substrat logam sebagai tempat mengalirnya arus dari lapisan tipe- n (elektron) dan tipe-p (hole). Semikonduktor tipe-n didapat dengan mendoping silikon dengan unsur dari golongan V sehingga terdapat kelebihan elektron valensi dibanding atom sekitar. Pada sisi lain semikonduktor tipe-p didapat dengan doping oleh golongan III sehingga electron valensinya defisit satu dibanding atom sekitar seperti terlihat pada gambar 2.5. Ketika dua tipe material tersebut mengalami kontak maka kelebihan elektron dari tipe-n berdifusi pada tipe-p. Sehingga area doping-n akan bermuatan positif sedangkan area doping-p akan bermuatan negatif. Medan elektrik yan terjadi antara keduanya mendorong elektron kembali ke daerah-n dan hole ke daerah-p. Pada proses ini terlah terbentuk p-n junction. Dengan menambahkan kontak logam pada area p dan n maka telah terbentuk dioda.

Gambar 2.5. Struktur Solar Cell P-N Junction


16

Ketika junction tersebut disinari, photon atau cahaya yang mempunyai energi yang sama atau lebih besar dari pada lebar pita energi material tersebut akan menyebabkan eksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi dan akan meninggalkan hole pada pita valensi.Elektron dan hole ini dapat bergerak dalam materialsehingga menghasilkan pasangan elektron-hole.Apabila ditempatkan hambatan pada terminal selsurya, maka elektron dari area-n akan kembali kearea-p sehingga menyebabkan perbedaan potensial dan arus akan mengalir, seperti ditunjukkan pada gambar 2.6.

Gambar 2.6. Prinsip Kerja Solar Cell

2.2.2

Karakteristik Solar Cell Ditunjukkan pada gambar 2.7, tegangan yang dihasilkan oleh sel photovoltaic

pada solar cell sebanding dengan frekuensi gelombang cahaya. Sesuai dengan konstanta Plank : (2.4) dengan : E

: Energi Solar cell (Watt)

h

: Konstanta Plank ( 6.6261.10-34 Js)

f

: Frekuensi cahaya (Hertz)

Gambar 2.7. Spektrum Cahaya


17

Semakin kearah warna cahaya biru, maka semakin tinggi tegangan yang dihasilkan. Tingginya intensitas cahaya akan berpengaruh terhadap arus listrik. Jika photovoltaic diberi beban maka arus listrik yang timbul akan tergantung pada intensitas cahaya yang mengenai permukaan semikonduktor. Total daya yang dihasilkan oleh solar cell adalah tegangan operasi dikalikan dengan arus operasi saat ini. Solar cell dapat menghasilkan arus dari voltase yang berbeda – beda dikarenakan pengaruh dari intensitas cahaya yang diterima. Berbeda dengan baterai yang cenderung menghasilkan arus dari voltase yang konstan.

Gambar 2.8.I–V Curve

Gambar diatas merupakan tipikal kurva I-V pada solar cell. Sumbu X adalah tegangan output (Vo) dan sumbu Y adalah arus output (Io). Penentuan kurva I-V diatur dalam Standar Test Condition (STC) dimana harus memenuhi beberapa variabel tertentu yaitu dalam pengujiannya solar cell harus mendapatkan sinar matahari 1000 watt per meter persegi radiasi atau disebut satu jam matahari puncak (one peak sun hour). Serta suhu solar cell harus berada pada titik 25 derajat celcius atau 77 derajat fahrenheit. STC mewakili kondisi optimal dalam lingkungan laboratorium. Solar cell memiliki beberapa karkteristik yang berpengaruh terhadap kinerja dari solar cell itu sendiri, diantaranya adalah :

2.2.2.1 Maximum Power Point (Vmp dan Imp)[6] Maximum Power Operation(Vmp dan Imp) adalah titik dimana daya yang dihasilkan oleh solar cell mencapai nilai maksimum saat berada pada kondisi operasionalnya. Vmp dan Impdiukur saat solar cell diberi beban pada kondisi temperatur 25


18

derajat celcius dan radiasi 1000 Watt per meter persegi. Pada gambar 2.8, Vmp bernilai 17,9 V dan Imp beernilai 0.56 A. jumlah daya pada batas maksmum ditentukan dengan mengkalikan Vmp dan Imp, jadi nilai daya maksimum yang dapat dihasilkan oleh solar cell adalah 10 Watt pada STC. Daya pada solar cell akan menurun seiring dengan kenaikan voltase, hal ini dikarenakan arus akan menurun jika voltase pada keluaran melebihi nilai maximum power point.

2.2.2.2 Open Circuit Voltage (Voc)[6] Open Circuit Voltage adalah maksimum tegangan yang dapat dihasilkan solar cell pada saat daya sama dengan nol atau arusnya minimum mendekati nol. Voc diukur dengan

cara menghubungkan terminal positif dan negatif ke multitester tanpa diberi

beban.

2.2.2.3 Short Circuit Current (Isc)[6] Short Circuit Current adalah arus yang melalui solar cell pada saat tegangannya sama dengan nol (yaitu ketika solar cell terhubung singkat). Arus ini merupakan arus maksimum solar cell yang dapat dikeluarkan oleh output di bawah kondisi tidak berbeban. Daya pada saat Isc adalah nol Watt. Short circuit current dapat diukur dengan membuat koneksi langsung terminal positif dan negatif pada modul solar cell.

2.2.2.4 Resistansi Beban[6] Hambatan beban turut berpengaruh juga terhadap karakteristik solar cell. Sebagai contoh adalah baterai yang akan digunakan sebagai beban. Baterai 2 cell (7,4 Volt) umumnya memiliki tegangan antara 7 sampai 9 Volt. Untuk dapat mengisi baterai, solar cell harus beroperasi lebih tinggi daripada voltase baterai. Efisiensi tertinggi terjadi saat solar cell beroperasi di daerah maximum power point. Pada contoh diatas, tegangan baterai harus mendekati Vmp. Apabila tegangan baterai menurun di bawah Vmp, atau meningkat di atas Vmp, maka efisiensinya akan berkurang.

2.2.2.5 Intensitas Cahaya Matahari[6] Semakin besar intensitas cahaya matahari yang mengenai permukaan solar cell maka secara proporsional akan menghasilkan arus yang besar. Gambar 2.9 menunjukkan bahwa saat intensitas cahaya menurun maka tegangan yang dihasilkan pun juga cenderung menurun. Hal ini dipengaruhi oleh arus yang berubah sesuai dengan intensitas cahaya, sedangkan voltase tidak mengalami banyak perubahan karena pengaruh intensitas cahaya.


19

Gambar 2.9. Karakteristik I-V Curve Terhadap Intensitas Cahaya Matahari

2.2.2.6 Solar Cell Temperature[6] Seperti semua perangkat semikonduktor lainnya, solar cell juga sensitif terhadap perubahan suhu. Peningkatan suhu akan mempengaruhi hambatan pada semikonduktor, sehingga mempengaruhi sebagian besar parameternya. Panas akan mengakibatkan aliran elektron terganggu sehingga daya yang dihasilkan akan menurun seiring dengan peningkatan suhu solar cell. Gambar 2.10 mengilustrasikan bahwa saat suhu sel meningkat diatas 25 derajat celcius (suhu solar cell, bukan suhu udara) bentuk kurva I-Vnya tetap sama namun bergeser ke kiri. Dalam solar cell, parameter yang paling terpengaruh oleh peningkatan suhu adalah Open Circuit Voltage Voc sedangkan Short Circuit Current Isc akan cenderung stabil.

Gambar 2.10. Karakteristik I-V Curve terhadap Temperatur


20

2.2.2.7 Shading/Bayangan[6] Solar cell merupakan gabungan dari beberapa silikon yang dirangkai seri untuk menghasilkan daya yang diingnkan. Satu silikon menghasilkan 0.46 Volt, maka untuk membentuk solar cell panel 12 volt diperlukan 32 silikon yang dirangkai serial, hasilnya adalah 0,46 x 32 = 14,72. Shading adalah keadaan dimana satu atau lebih sel silikon dari solar cell panel terhalang sesuatu sehingga sinar matahari menjadi terhalang. Shading akan mengurangi keluaran daya dari solar cell. Sel yang tidak menerima cahaya matahari akan meningkatkan hambatan pada sel tersebut. Tentunya pada sistem yang dirangkai serial, jika ada satu sel yang meningkat resistansinya maka akan menurunkan tegangan keluaran dari solar cell. Shading dapat datasi dengan memasang bypass diode yang harus diasang searah dengan arah arus. Bypass diode berfungsi meneruskan arus pada saat sel terkena shading sehingga hambatan yang meningkat pada sell tidak akan berpengaruh pada tegangan keluaran solar cell panel. Gambar 2.11 menunjukkan karakteristik solar cell terhadap pengaruh shading, terlihat saat kondisi shading 100% maka daya keluaran solar cell sangat berkurang jika dibandingkan dengan kondisi unshaded.

Gambar 2.11. Karakteristik I-V Curve terhadap Shading

Tabel 2.9 menunjukkan efek yang sangat ekstrim pengaruh shading pada satu sel dari modul solar cell single crystalline yang tidak memiliki internal bypass diode. Hal yang perlu diperhatikan dalam pemasangan adalah solar cell tidak boleh terhalang oleh shading.


21

Tabel 2.9. Efek Shading Pada Satu Sel Panel Surya

2.2.3

Presentase bayangan pada satu sel

Presentase power loss solar cell

0% 25% 50% 75% 100% 3 sel terkena bayangan

0% 45% 50% 66% 75% 93%

Spesifikasi Solar Cell PUL-10-P36 Solar cell yang digunakan pada alat ini memiliki spesifikasi sebagai berikut:

2.3.

1. Solar Cell Type

: PUL 10-P36

2. Rated Maximum Power (Pmax)

: 10 W

3. Voltage at Pmax (Vmp)

: 17.9 V

4. Current at Pmax (Imp)

: 0.56 A

5. Open - Circuit Voltage (Voc)

: 21.8 V

6. Sort - Circuit Current (Isc)

: 0.61 A

7. Maximum System Voltage

: 1000 Vdc

8. Operation Temperature

: - 40° C to 85° C

9. Size per cells

: 62.5mm x 27mm

10. Panel Area

: 607,5 cm2

11. Cell Configuration

: Serial, 9 x 4

12. Weight

: 0.91 Kg

13. Dimension

: 280mm x 280mm x 23mm

Kincir Angin Kincir angin adalah sebuah alat yang di desain sedemikian rupa sehingga mampu

memanfaatkan kekuatan angin kemudian mengubah energi angin tersebut menjadi energi mekanik [8]. Energi mekanik yang dihasilkan kincir angin kemudian dimanfaatkan untuk menggerakkan generator yang kemudian dapat menghasilkan energi listrik. Konsep kincir angin sederhana yaitu dengan menghubungkan poros generator dengan baling – baling. Saat baling – baling berputar karena pergerakan angin, poros generator juga akan ikut berputar. Ada juga kincir angin yang menggunakan gearbox untuk


22

menghasilkan putaran generator yang lebih cepat daripada putaran baling – balingnya. Bagian – bagian pada kincir angin sederhana dapat dilihat pada gambar 2.12 di bawah ini.

Gambar 2.12 Konfigurasi Kincir Angin Sederhana

Energi listrik yang dihasilkan oleh koncir angin sepenuhnya sangat tergantung dari spesifikasi generator yang digunakan. Generator DC dengan spesifikasi 12V/2A akan menghasilkan tegangan keluaran maksimal 12 Volt, dan arus maksimalnya 0,5 Ampere. Daya maksimal yang dapat dihasilkan oleh generator tersebut yaitu 12V x 0,5A = 6 Watt. Tegangan keluaran berbanding lurus dengan kecepatan putar generator atau Rotation Per Minute (RPM), semakin cepat putarannya maka tegangannya semakin meningkat. Sedangkan arus keluaran tergantung pada beban yang dihubungkan dengan generator, semakin besar beban yang terhubung maka arus dihasilkan akan semakin besar juga. Namun jika arus yang ditarik beban melebihi kapasitas yang dihasilkan generator, maka akan mengakibatkan panasnya kumparan dan dapat membakar generator. Spesifikasi kincir angin yang digunakan dalam alat ini yaitu : 1. Tegangan Keluaran (Vo)

: 12 Volt

2. Arus Keluaran (Io)

: 0.5 Ampere

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI 3. Daya Maksimal (P)

: 6 Watt

4. RPM Maksimal

: 450

5. Jumlah Sudu

: 3 Buah

23

6. Daerah Tangkapan Angin : 100 cm2/sudu

2.4.

Baterai LiPo 2 Cell 7.4 Volt Baterai adalah perangkat elektronika yang dapat merubah energi kimia menjadi

energi listrik. Setiap baterai memiliki terminal positif (Anoda) dan terminal negatif (Katoda) serta elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar. Output arus listrik dari baterai adalah arus searah atau disebut juga dengan arus DC (Direct Current) [9]. Jika anoda dan katoda dihubungkan ke beban, maka akan ada arus yang mengalir dari anoda ke beban kemudian ke katoda. Aliran arus dari anoda ke katoda disebabkan oleh beda potensial antara anoda dan katoda. Sesuai dengan prinsip arus listrik dimana arus listrik akan mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Jika diantara anoda tidak terdapat perbedaan potensial lagi maka arus tidak dapat mengalir. Kondisi ini dinamakan dengan habisnya energi yang tersimpan pada baterai. Pada umumnya, baterai terdiri dari dua jenis utama yaitu baterai primer yang hanya dapat digunakan sekali (single use battery) dan baterai sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery). Salah satu baterai yang dapat diisi ulang adalah jenis baterai Lithium-ion Polimer (Li-Po). Baterai Li-Po merupakan jenis baterai terbaru jika dibandingkan dengan jenis – jenis baterai rechargeable sebelumnya seperti NikelCadmium (Ni-Cd), Nikel-Metal Hydride (Ni-MH), atau Lithium-Ion (Li-Ion). Li-Po merupakan pengembangan dari Li-ion yang didasarkan pada pengembangan elektrokimia. Li-Po mengandung elektrolit polimer yang berbentuk gel bukan cairan elektrolit yang umum. Hasilnya berupa sel “plastik” yang secara teoritis bisa lebih fleksibel, dapat dibuat dalam berbagai bentuk tanpa resiko kebocoran elektrolit. Kelebihan dari LI-Po jika dibandingkan dengan Ni-Cd dan Ni-MH adalah ukurannya yang relatif kecil namun kapasitasnya penyimpanannya besar. Serta mampu men-discharge arus yang besar yang umumnya digunakan untuk supply motor. Seperti halnya baterai Ni-MH, baterai Li-Po lebih ramah lingkungan karena tidak mengandung zat berbahaya Cadmium. Akan tetapi baterai Li-Ion tidak berbahaya, melainkan tetap mengandung sedikit zat berbahaya yang dapat merusak kesehatan manusia dan lingkungan hidup jika dibuang tanpa didaur ulang (recycle) terlebih dahulu. Hal ini


24

dikarenakan baterai Li-Po mudah terbakar jika tersulut api. Perawatan baterai Li-Po tidak jauh berbeda dengan baterai Li-Ion. Penanganannya harus ekstra hati – hati mengingat sifatnya yang "liquid" dengan tekanan yang cukup keras bisa menyebabkan bentuk baterai berubah.

Gambar 2.13 Baterai Lithium-ion Polimer (Li-Po)

Baterai Li-Po memiliki beberapa istilah umum yang menggambarkan spesifikasi dari baterai tersebut. Misalkan pada baterai Li-Po tertulis : “ 7.4V / 1800mAh / 20C / 2S1P “ keterangan : a. V (Voltage) Menunjukkan tegangan keluaran baterai. b. mAH (mili Ampere hours) Menunjukkan kemampuan baterai dalam mensuplai arus dalam satu jam. c. C (Capacity) Menunjukan nilai kapasitas baterai. d. 2S1P (2 Sel 1 Pararel) Menunjukkan jumlah sel dan konfigurasi susunan sel dalam pak baterai.

Baterai Li-Po yang memiliki spesifikasi seperti yang tertulis diatas dapat mensuplai dengan tegangan keluaran 7.4V dan arus maksimal 1800mAh atau dengan daya 13.32 Watt selama satu jam. Jika arus yang dikeluarkan kurang dari nilai suplai arus (mAh) maka daya tahan baterai akan lebih lama. Sebagai contoh jika baterai hanya mensuplai arus 500mAh maka baterai dapat bertahan selama 3 jam 36 menit (1800mAh/500mA = 3.6H).


25

sedangkan nilai 20C menunjukkann kemampuan melepas arus sesaat yaitu sebesar 20Cx1800mAh = 36.000mA = 36A.Arus tersebut ini dapat dikeluarkan oleh baterai dalam waktu sesaat dan setelah itu energi yang tersimpan dalam baterai akan habis. Dengan demikian daya sesaat yang dapat dikeluarkan baterai adalah 7.4V x 36A= 266.4 Watt.

Gambar 2.14 Konfigurasi Baterai

Konfigurasi baterai biasanya dikelompokkan menjadi dua yaitu serial dan paralel. Susunan serial digunakan untuk meningkatkan tegangan dan susunan paralel digunakan untuk meningkatkan arus [10]. Gambar 2.14 di atas menunjukkan dua pengaturan tersebut. Gambar konfigurasi baterai atas menunjukkan susunan paralel. Empat baterai yang disusun secara paralel bersama-sama akan menghasilkan tegangan satu sel, tetapi arus yang mereka suplai akan menjadi empat kali lipat dari satu sel. Arus adalah tingkat dimana muatan listrik melewati sirkuit dan diukur dalam satuan ampere. Baterai memiliki nilai dalam amp-hours, yaitu kemampuan baterai mensuplay arus dalam satu jam. Gambar konfigurasi bawah menunjukkan susunan serial. Empat baterai secara seri bersama-sama akan menghasilkan arus satu sel, tetapi tegangan yang mereka suplai akan empat kali lipat dari satu sel. Tegangan adalah ukuran energi per satuan muatan dan diukur dalam volt. Dalam baterai, tegangan menentukan seberapa kuat elektron didorong melalui sirkuit, seperti tekanan menentukan seberapa kuat air didorong melalui selang. Bayangkan baterai yang ditunjukkan pada gambar yang memiliki nilai sebesar 1,5 volt dan 500 milliamp-hours. Empat baterai susunan paralel akan menghasilkan 1,5 volt dan 2.000 milliamp-hours. Empat baterai disusun secara seri akan menghasilkan 6 volt di 500 milliamp-hours. Pada umumnya baterai yang memiliki nilai amps-hours lebih tinggi memiliki kapasitas yang lebih besar.


26

Spesifikasi baterai yang digunakan pada alat ini yaitu :

2.5.

1. Tegangan Keluaran (V)

: 7.4 Volt

2. Arus keluaran maksimal (mAh)

: 1800 mAh

3. Jumlah sel dan konfigurasi

: 2 Sel / Paralel

Modul Sensor Arus Sensor arus merupakan alat yang digunakan untuk mengetahui besaran arus yang

melewati suatu konduktor tertentu, dalam hal ini digunakan untuk mendeteksi arus yang dihasilkan oleh sumber. Besaran arus ini nanitnya akan digunakan dalam perhitungan daya sumber. Bentuk sensor arus ditunjukkan pada gambar 2.15 dibawah ini.

Gambar 2.15. Modul Sensor Arus ACS712-5A

Sensor arus ACS712-5A memiliki spesifikasi sebagai berikut : 1. Sensor dapat mendeteksi arah arusnya, positif atau negatif. 2. Memiliki ketelitian 66mV setiap perubahan arus 1 Ampere. 3. Membutuhkan suplai tegangan masukan sebesar 5 Volt DC. 4. Keluaran sensor pada saat arus sama dengan nol adalah setengah nilai VCC yaitu 2,5 Volt. 5. Arah arus ditunjukkan oleh nilai keluaran sensor. Jika arusnya positif maka keluaran sensor akan lebih dari 2,5 Volt, dan jika arah arusnya negatif maka keluaran sensor akan kurang dari 2,5 Volt. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat di tabel 2.10 dibawah ini. Tabel 2.10 Karakteristik Tegangan Keluaran Terhadap Masukan Arus Arus Masukan (A)

Tegangan Keluaran (V)

5

2.83

4

2.764

3

2.698

2

2.632

1

2.566


27

Tabel 2.10 (Lanjutan) Karakteristik Tegangan Keluaran Terhadap Masukan Arus

2.6.

Arus Masukan (A)

Tegangan Keluaran (V)

0

2.5

-1

2.434

-2

2.368

-3

2.302

-4

2.236

-5

2.17

Modul Relay 4 Channel Relay merupakan komponen yang berfungsi sebagai saklar dalam berbagai

macam sistem kontrol. Keunggulan relay adalah dapat mengontrol proses switching dari jarak jauh. Hal ini dimungkinkan karena penyaklaran relay bukan bersifat langsung, namun menggunakan koil atau biasa disebut dengan Contactor Relay (CR) yang menggunakan sifat elektromagnetis untuk menggerakkan saklar. Relay dapat digunakan untuk proses switching tegangan AC maupun DC. Modul relay yang digunakan pada alat ini memiliki spesifikasi sebagai berikut : 1. Memilliki 4 Channel Relay dengan masukan 5 volt DC dan arus 15 – 20 mA. 2. Dapat digunakan pada tegangan AC (250V dan 10A) serta DC (30V dan 10A). 3. LED Indicator Relay Status. 4. Dapat dikontrol langsung oleh mikrokontroler tanpa memerlukan driver penguat lagi. 5. Memiliki saklar Normally Open (NO) dan Normally Close (NC) pada setiap channel.

Gambar 2.16. Modul Relay 4 Channel


28

IC LM317T Adjustable Voltage Regulator[11] Voltage Regulator atau Pengatur Tegangan adalah salah satu rangkaian yang

sering

dipakai

dalam

peralatan

elektronika.

Voltage

regulatorberfungsi

untuk

mempertahankan atau memastikan tegangan pada level tertentu secara konstan. Artinya, tegangan output DC pada voltage regulator tidak dipengaruhi oleh perubahan tegangan input, beban pada output dan juga temperatur. Tegangan stabil yang bebas dari segala gangguan seperti noise ataupun fluktuasi (naik turun) sangat dibutuhkan untuk mengoperasikan peralatan elektronika terutama yang memiliki sifat digital seperti mikrokontroler. IC jenis adjustable voltage regulator adalah jenis IC pengatur tegangan DC yang memiliki range tegangan output tertentu sehingga dapat disesuaikan kebutuhan rangkaiannya. Terdapat dua jenis IC adjustable voltage regulator yaitu

positive

adjustablevoltage regulator dan negative adjustable voltage regulator. Contoh IC jenis positive adjustable voltage regulator diantaranya adalah LM317T yang memiliki range tegangan dari 1.2 Volt DC sampai pada 37 Volt DC dan arus keluaran maksimalnya dapat mencapai 1.5 Ampere. Sedangkan contoh IC jenis negative adjustable voltage regulator adalah LM337 yang memiliki range atau jangkauan tegangan yang sama dengan LM317. Pada dasarnya desain, konstruksi dan cara kerja pada kedua jenis IC adjustable voltage regulator adalah sama, yang membedakannya adalah polaritas pada output tegangan dcnya. IC LM317 memiliki tiga buah pin yang konfigurasi dan fungsinya dijelaskan pada gambar 2.17 di bawah ini :

Gambar 2.17. IC LM317


29

Pin nomor satu (Adj) merupakan pin yang digunakan untuk mengatur tegangan keluaran pada output. Tegangan output yang telah diregulasi dikeluarkan melalui pin nomer dua (Vout). Sedangkan pin nomor 3 (Vin) merupakan pin masukan tegangan yang belum teregulasi. Gambar 2.18 menunjukkan konfigurasi dasar voltage regulator LM317.

Gambar 2.18. Konfigurasi dasar IC LM317 perhitungan nilai Voutpada rangkaian diatas disajikan dengan rumus :

(

)

(2.5)

dengan : (2.6) IC LM317 juga dapat membatasi arus keluaran dari rangkaian regulator dengan menempatkan resistor limiter (RLIM) pada pin Vout secara serial. Nilai hambatan RLIM ditentukan dengan rumus : (2.7)

2.8.

Liquid Crystal Display (LCD)[12] Liquid Crystal Display (LCD) merupakan salah satu komponen display elektronik

yang berfungsi menampilkan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan cara tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit.

Gambar 2.19. LCD Character 16x2


30

Jenis LCD yang umum digunakan yaitu LCD karakter dan LCD Grafik. LCD karakter adalah LCD yang hanya bisa menampilkan karakter, khususnya karakter ASCII seperti karakter yang terdapat pada keyboard komputer. Sedangkan LCD grafik adalah LCD yang tidak terbatas tampilannya, bahkan dapat menampilkan foto. LCD grafik inilah yang nantinya berkembang menjadi LCD yang biasa dilihat pada layar komputer. LCD karakter yang beredar dipasaran umumnya dituliskan dalam bilangan matriks dari jumlah karakter yang dapat dituliskan dalam LCD tersebut, yaitu jumlah kolom dikalikan dengan jumlah baris. Sebagai contoh LCD 16x2 memiliki 16 kolom dan 2 baris, jadi total karakter yang dapat dituliskan berjumlah 32 karakter. Konfigurasi LCD dapat dilihat pada gambar 2.20 di bawah ini.

Gambar 2.20. Kolom dan Baris Karakter pada LCD 16x2 Untuk dapat mengendalikan LCD harus memiliki koneksi yang benar dengan mengetahui konfigurasi pin – pin pada modul LCD seperti yang ditampilkan pada tabel 2.11 dan gambar 2.21di bawah ini. Tabel 2.11 Konfigurasi Pin LCD 16x2 Nomor Pin

Pin

Keterangan

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

VSS VDD Vo RS R/W EN DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 -

GND 5V Kontras Register Select Read/Write Enable Data 0 Data 1 Data 2 Data 3 Data 4 Data 5 Data 6 Data 7 -


31

Gambar 2.21. Konfigurasi Pin LCD 16x2

LCD 16x2 memiliki mikrokontroler yang berfungsi sebagai pengendali tampilan LCD. Mikrokontroler ini dilengkapi dengan tiga buah memori dan tiga buah register. Setiap memori dan register yang ada memiliki fungsinya masing – masing berikut ini : 1. DDRAM (Display Data Random Access Memory) : merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada. 2. CGRAM (Character Generator Random Acces Memory) : merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah – ubah sesuai dengan keinginan. 3. CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD sehingga user tinggal

mengambil sesuai alamat memorinya dan tidak dapat

merubah karakter dasar yang ada di CGROM. 4. Register Perintah : yaitu register yang berisi perintah – perintah dari mikrokontroler ke panel LCD pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD yang dapat dibaca saat instruksi pembacaan data dijalankan. 5. Register Data : yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau ke DDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut ke DDRAM sesua dengan alamat yang telah diatur sebelumnya Selain itu, pada modul LCD juga terdapat pin yang digunakan sebagai kontrol atau masukan data diantaranya adalah : 1. Pin Data (DB0 - DB7) : merupakan jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan pada LCD. Pin ini dapat dihubungkan dengan bus data dar rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit. 2. Pin RS (Register Select) : berfungsi sebagai indikator atau penentu jenis data yang masuk, apakah merupaan data atau perintah. Logika low menunjukkan ada perintah yang masuk seperti clear screen dan posisi kursor, sedangkan logika high menunjukkan data text yang akan ditampilkan pada LCD.


32

3. Pin R/W (Read/Write) : berfungsi sebagai instruksi pada modul LCD. Jika berlogika low maka modul akan menulis data sedangkan jika high maka modul akan membaca data. Pada aplikasi umum pin R/W dihubungkan dengan logika low atau dihubungkan langsung ke pin GND. 4. Pin EN (Enable) : diigunakan untuk mengaktifan atau menonaktifkan LCD. 5. Pin Vo (Contrast) : berfungsi untuk mengatur kecerahan tampilan (kontras) pada LCD.

2.9.

Push Button Saklar merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk menghubungkan

atau memutuskan dua jalur atau lebih dalam suatu rangkainan elektronik. Salah satu jenis saklar adalah push button/push on yaitu saklar yang hanya akan menghubungkan jalur pada saat ditekan dan saat tombolnya tidak ditekan maka saklar akan memutus jalur. Simbol dan bentuk dari saklar push button atau push on ditunjukkan pada gambar 2.24 di bawah ini.

Gambar 2.22 Simbol dan Bentuk Saklar Push Button Salah satu contoh penggunaan saklar push button adalah pada keyboard komputer, keypad handphone, matrik keypad, dan tombol interaktif pada sebagian alat elektronik.

2.10.

Rangkaian Pembagi Tegangan Rangkaian pembagi tegangan merupakan salah satu rangkaian elektronis, terdiri

dari dua buah resistor yang dirangkai secara serial untuk menghasilkan keluaran tegangan yang sesuai dengan keinginan perancang sehingga dapat digunakan sesuai kebutuhan. Konfigurasi resistor ditunjukkan oleh gambar 2.25 berikut.

Gambar 2.23 Rangkaian Pembagi Tegangan


33

Keluaran dari rangkaian pembagi tegangan selalu akan lebih kecil jika dibandingkan dengan masukannya, pada gambar diatas masukannya adalah VCC. Perhitungan nilai keluaran disajikan dalam rumus : (2.8)

Rangkaian Pembatas Arus[13]

2.11.

Salah satu rangkaian proteksi short circuit atau overload addalah rangkaian pembatas arus, seperti yang ditunjukkn pada gambar 2.24. Saat arus IL meningkat, tegangan pada Rsc juga akan meningkat seiring dengan peningkatan IL. Jika tegangan Rsc telah mencukupi, maka akan mengaktifkan transistor Q2 dan mengalihkan arus dari basis transistor Q1, dengan demikian akan mengurangi arus IL yang melewati transistor Q1 sehingga mengurangi arus yang menuju beban. Konfigurasi antara Rsc dan Q2 inilah yang menentukan batasan arus maksimal yang dapat digunakan oleh beban.

Gambar 2.24 Rangkaian Pembatas Arus Rangkaian ini terdiri dari 2 buah transistor NPN yaitu 2n2222 dan 2n3055, 1 buah OpAmp LM741, serta 3 buah resistoryaitu Rsc, RA, dan RB.Rsc digunakan untuk membatasi arus maksimal yang dapat digunakan oleh beban, sedangkan R A dan RB merupakan rangkaian pembagi tegangan yang akan digunakan sebagai tegangan referensi OpAmp.

oleh


BAB III RANCANGAN PENELITIAN 3.1.

Perancangan Sistem Secara Keseluruhan

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem

Diagram blok sistem penelitian pada gambar 3.1. diatas menunjukkan urutan cara kerja sistem secara keseluruhan. Sistem ini terdiri dari beberapa bagian diantaranya : 1. Panel surya dan kincir angin sebagai sumber masukan utama 2. Input regulator berfungsi untuk mengkondisikan daya yang akan disimpan pada baterai, juga melakukan perhitungan daya yang dihasilkan sumber. 3. Relay berfungsi untuk mengatur proses charge/discharge switching pada baterai. 4. Baterai sebagai tempat menyimpan daya yang dihasilkan oleh sumber. 5. Output Regulator berfungsi untuk mengkondisikan daya yang dibutuhkan oleh beban, juga melakukan perhitungan daya yang digunakanoleh beban. 6. Mikrokontroler berfungsi untuk memproses sistem kerja alat. 7. Button sebagai masukan untuk mengatur proses kerja sistem. 8. LCD sebagai penampil. 9. Beban berupa beban resistif. 34


35

Daya yang dihasilkan oleh solar cell dan kincir angin akan diregulasi dan dihitung besaran dayanya oleh input regulator. Daya yang telah teregulasi tersebut akan digunakan untuk mengisi baterai penyimpanan (Charge). Jika ada beban yang terpasang, maka daya yang tersimpan pada baterai akan digunakan untuk mensuplai beban (Discharge). Proses Charge/Discharge ini dilakukan oleh relay dengan ketentuan baterai yang sedang dalam proses pengisian tidak dapat digunakan/dikosongkan, begitu juga sebaliknya. Daya dari baterai yang tersalur ke beban terlebih dahulu akan disesusuaikan dengan kebutuhan beban dan dihitung besaran dayanya oleh output regulator. Besaran daya hasil perhitungan input regulator dan output regulator akan dikirimkan ke mikrokontroler untuk ditampilkan pada LCD. Push button digunakan uuntuk memilih menu tampilan pada LCD diantaranya tampilan daya yang dihasilkan sumber, tampilan status pengisian baterai, tampilan daya yang tersimpan dalam baterai, dan tampilan daya yang dipakai oleh beban.

3.2.

Perancangan Hardware

3.2.1. Perancangan Rangkaian Sistem Minimum ATmega8535 Rangkaian sistem minimum berfungsi sebagai I/O untuk mengolah data dari input/output regulator, baterai dan push button. Mikrokontroler memerlukan sistem minimum yang terdiri dari rangkaian eksternal yaitu rangkaian reset dan rangkaian osilator.

Gambar 3.2 Rangkaian Reset dan Osilator


36

Rangkaian reset dan osilator pada ATmega 8535 ditunjukan pada gambar 3.2 diatas. Rangkaian reset bertujuan untuk memaksa mikrokontroler mengulang proses kerja dari awal. Jika tombol reset ditekan maka pin reset akan mendapatkan logika rendah dan mikrokontroler mengulang eksekusi program dari awal. Perancangan rangkain reset menggunakan resistor 470 Ohm dan kapasitor 10uF. Rangkaian osilator berfungsi memberikan pulsa clock pada mikrokontroler yang digunakan untuk mengeksekusi program. Perancangan osilator menggunakan kristal 12 MHz dan kapasitor 22pF (datasheet) pada pin XTAL1 dan XTAL2 pada mikrokontroler. Penggunaan port pada mikrokontroler disesuaikan dengan kebutuhan alat. Port yang digunakan yaitu PortA, PortB, PortC, dan PortD. Port A digunakan sebagai ADC untuk mengukur masukan dari input/output regulator dan baterai. PortB digunakan sebagai port masukan dari push button sekaligus port keluaran ke led indikator. PortC digunakan sebagai pengatur interface pada LCD. PortD digunakan untuk mengatur proses switcing pada relay. Penggunaan Port I/O dapat dilihat pada tabel 3.1. Tabel 3.1 Penggunaan Port Mikrokontroler No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Nama Port PortA.0 PortA.1 PortA.2 PortA.3 PortA.4 PortA.5 PortB.0 PortB.1 PortB.2 PortB.3 PortB.4 PortB.5 PortB.6 PortB.7 PortC.0 PortC.1 PortC.2 PortC.3 PortC.4 PortC.5 PortC.6 PortC.7 PortD.0

Keterangan ADC 0 (i/p Voltage) ADC 1 (i/p Current) ADC 2 (Battery 1) ADC 3 (Battery 2) ADC 4 (Battery 3) ADC 5 (o/p Current) Button "Back" Button " Home" Button "Ok" LED White (Active) LED Blue (Charge) LED Green (Discharge) LED Red (Warning) Buzzer Pin RS Pin RD Pin EN Pin DB4 Pin DB5 Pin DB6 Pin DB7 C/D Battery 1 (Relay1)


37

Tabel 3.1 (Lanjutan) Penggunaan Port Mikrokontroler No 24 25 26

Nama Port PortD.1 PortD.2 PortD.3

Keterangan C/D Battery 2 (Relay2) C/D Battery 3 (Relay3) Bypass Output (Relay4)

Secara keseluruhan rangkaian sistem minimum ATmega8535 ditunjukkan pada gambar 3.3. di bawah ini.

Gambar 3.3 Rangkaian Sistem Minimum


38

3.2.2. Perancangan Input Regulator Alat kontrol otomatis ini dirancang dengan spesifikasi yang dapat menggunakan dua atau lebih sumber pembangkit listrik alternatif, dalam penelitian ini pembangkit listrik yang digunakan yaitu panel surya dan kincir angin. Pembangkit yang dipakai adalah pembangkit yang menghasilkan tegangan DC langsung tanpa harus menggunakan konverter. Daya yang dhasilkan oleh masing – masing sumber akan disatukan dalam rangkaian voltage tapping. Sesuai dengan rancangan awal bahwa dalam pembangkitan daya disini tidak mencari amplitudo yang tinggi dari tegangan yang dihasilkan oleh sumber, maka dari masing – masing sumber akan disatukan terminal positifnya, sehingga tegangan yang masuk ke alat merupakan tegangan tertinggi di antara kedua sumber tersebut. Sedangkan arus yang masuk merupakan arus hasil penambahan dari sumber pertama dan sumber kedua. Rangkaian ini tak ubahnya seperti dua buah baterai yang dihubungkan secara pararel. Sebelum sumber masuk ke rangkaian voltage tapping, masing – masing sumber diberi pengaman dioda untuk menghalangi arus balik yang dapat merusak pembangkit listrik.

Gambar 3.4 Rangkaian Input Regulator

Penentuan nilai daya yang dihasilkan sumber diperoleh dari perkalian nilai arus dan nilai tegangan yang terukur pada sumber. Pengukuran tegangan dilakukan menggunakan port ADC (Analog to Digital Converter) yang sudah tersedia pada mikrokontroler ATmega8535. Tegangan input maksimal pada port ADC adalah 5V dan


39

tegangan yang dihasilkan oleh sumber bisa mencapai 25V, maka untuk mengamankan IC mikrokontroler digunakanlah rangkaian pembagi tegangan untuk mengkondisikan tegangan masukan ADC

tersebut.

Rangkaian pembagi

tegangan

menggunakan

potensiometer, dimana pada ujung kiri dihubungkan dengan terminal positif sumber dan pada ujung kanan dihubungkan dengan ground. Masukan ke port ADC di-tap-kan pada kaki tengahpotensiometer tersebut. Dengan begitu perbandingan antara tegangan yang masuk ke ADC dengan tegangan riil pada sumber yaitu 1:5. Jika tegangan pada sumber 0V maka tegangan yang masuk ADC juga 0V, namun jika tegangan pada sumber mencapai nilai maksimalnya yaitu 25V, maka tegangan yang akan masuk ke ADC adalah 5V. Sedangkan untuk pengukuran arus, alat ini menggunakan modul current sensor IC ACS-712-05B dengan batasan arus maksimal 5A. Modul tersebut memerlukan suplai tegangan 5 Volt agar dapat bekerja dengan baik, sensor ini memiliki kepekaan 185mV/A, artinya setiap perubahan 1 ampere keluaran dari modul berubah 185mV. Pengggunaan sensor arus ini yaitu dengan cara merangkai secara serial antara terminal sumber dan rangkaian beban. Terminal postif sumber dihubungkan dengan port 1 dan 2 dan keluarannya melalui port 3 dan 4. Port 5 dihubungkan dengan GND port 6 merupakan filter dengan kapasitor, port 7 merupakan port keluaran tegangan hasil pengukuran arus dan yang terakhir port 8 dihubungkan ke VCC 5V untuk mencatu IC agar bekerja. Pengukuran tegangan menggunakan ADC 1 yang dihubungkan pada port PA0 dan pengukuran arus akan menggunakan ADC 2 yang dihubungkan pada port PA1. Tegangan keluaran dari input regulator yang akan digunakan pada proses selanjutnya terlebih dahulu akan diregulasi sesuai dengan kebutuhan proses pengisian baterai, oleh sebab itu digunakan voltage regulator sebelum daya masuk ke baterai. Voltage regulator berguna untuk mengkondisikan tegangan berada pada level 10V. Tegangan 10V adalah tegangan yang digunakan pada proses pengisian baterai, karena jika tegangan pengecasan lebih dari 10V maka dapat merusak inti baterai. Jika tegangan sumber kurang dari 10V maka input regulator akan “off”, artinya tidak ada daya yang ditransfer ke rangkaian charge/discharge.

3.2.3. Perancangan Rangkaian Charge/Discharge Rangkaian Charge/Discharge dapat dikatakan rangkaian terpenting dari alat ini. Proses otomatisasi pengisian dan pemakaian baterai dikontrol dari sini. Charge/Dscharge terdiri dari rangkaian modul relay dan satu rangkaian lagi dengan beberapa port yang akan


40

dihubungkan dengan rangkaian lain seperti input/output regulator dan baterai. Penyaklaran pada proses Charge dan proses Discharge dilakukan oleh modul relay. Pengisian baterai dihubungkan dengan dengan Port Normally Close (NC), Pengosongan baterai dihubungkan dengan Port Normally Open (NO), sedangkan Port COM dihubungkan dengan baterai. Dengan demikian, pada keadaan normal baterai akan diisi jika sumber menghasilkan daya yang akan berpengaruh pada pada waktu pengisian baterai. Relay dikontrol langsung dari mikrokontroler, saat mikro memberikan masukan “0” atau logika rendah maka Port COM akan terhubung dengan Port NC, sedangkan saat mikrokontroler memberkan masukan “1” maka relay akan terhubung ke Port NO. Channel K1 – K3 terhubung dengan Batt 1 – Batt 3, sedangkan channel K4 digunakan untuk menghubungkan sumber dengan beban dummy jika baterai sudah terisi penuh. Beban dummy dipasang di port unregulated output.

Gambar 3.5 Rangkaian Charge/Discharge

Gambar 3.5 diatas merupakan rangkaian yang akan bekerja sama dengan modul relay untuk melakukan tugasnya. Port K1-4 akan terhubung dengan masing – masing channel pada modul relay dan Port Batt1-3 dihubungkan dengan terminal baterai. Proses pengukuran tegangan pada baterai dilakukan oleh ADC mkrokontroler melalui Port V Batt. Tegangan pengisian baterai yang dikeluarkan input regulator bernilai 10V, oleh sebab itu perlu diberi pembagi tegangan sebelum masuk ke pin ADC.


41

3.2.4. Perancangan Rangkaian Output Regulator Output regulator merupakan bagian akhir yang mengatur penggunaan daya yang terdapat pada baterai. Rangkaian ini termasuk digunakan saat proses discharging berlangsung. Daya dari baterai akan diregulasi terebih dahulu oleh output regulator dan disesuaikan dengan kebutuhan beban.

Gambar 3.6 Rangkaian Output Regulator Rangkaian output regulator akan memiliki 3 keluaran yang bervariasi. Hal ini dimaksudkan untuk mengatasi kebutuhan daya pada beban yang berbeda – beda. Pengaturan tegangan pada OutputA-C menggunakan dioda zener IN4735 yang memiliki tegangan referensi 6.2 V dan potensiometer. Jika output regulator menggunakan zener dengan tegangan referensi 5.1V maka output regulator akan bernilai 4.72 V dan bukan 5V, hal ini dikarenakan ada drop tegangan akibat penggunaan transistor 2n3055, oleh karena itu digunakanlah zener 6.2V yang tegangan keluarannya dapat diatur sedemikian rupa oleh potensiometer agar keluaran output regulator tetap bernilai 5 V. Sub sistem output regulator menggunakan pembatas arus yang rangkaiannya terdiri dari transistor 2N2222, transistor 2N3055, dan sebuah resistor Rsc. Rangkaian ini akan membatasi besar arus yang dapat ditarik oleh beban. Jika beban berlebih maka arus meningkat, maka tegangan keluarannya akan menurun seiring dengan peningkatan arus


42

keluarannya. Hal ini dimaksudkan untuk menjaga level daya pada port keluaran output regulator tetap sesuai dengan spesifikasi yang dirancang. Daya pada masing – masing port ditunjukkan pada tabel di bawah ini. Tabel 3.2 Spesifikasi Port Output Regulator Output

Vo (V) 5 5 5 5 ~ 15

A B C D

Io max (A) 0.5 0.5 1 3

P (W) 2.5 2.5 5 ~

Daya yang digunakan oleh beban dapat dimonitor melaui tegangan dan arus yang keluar melewati output regulator. Tegangan diukur dengan cara men-tap-kan pin ADC pada kaki tengah trimpot yang berlaku sebagai rangkaian pembagi tegangan. Hal ini dimaksudkan karena tegangan yang melalui output regulator bisa mencapai 10V lebih, maka untuk menghindari kerusakan pada Port ADC digunakanlah rangkaian pembagi tegangan dengan trimpot tersebut. Pengukuran Arus menggunakan modul sensor arus yang memerlukan suplai tegangan 5V untuk dapat bekerja dengan baik. Keluaran dari sensor arus yang berupa tegangan yang akan dikirimkan ke ADC untuk dikalibrasi dan dikalikan dengan tegangan output regulator sehingga menghasilkan daya yang digunakan oleh beban. Output

A-C

lebih ditujukan untuk mengisi baterai handphone dan powerbank,

sedangkan pada Output

D

dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan lainnya. Variasi

Output A, Output B, dan Output C memberikan keluaran tegangan 5 VDC, disesuaikan dengan kebanyakan tegangan charger handphone dan powerbank pada umumnya. Arus yang dihasilkan oleh tiga varian pertama tersebut juga disesuaikan dengan arus keluaran charger, dikarenakan setiap merk handphone memiliki spesifikasi arus yang berbeda – beda, maka disediakan 2 pilihan yang sangat umum digunakan yaitu 0.5A dan 1A. Output D memberikan tegangan dan arus yang berbeda – beda sesuai dengan kondisi sumber saat itu. Tegangan minimal pada Output D adalah 7.4 V sedangkan arus keluarannnya merupakan arus maksimal pada baterai, ditambah dengan arus yang dihasilkan oleh sumber secara langsung tanpa diregulasi terlebih dahulu sehingga Output D menghasilkan banyak variasi tegangan dan arus. Ketiga baterai yang dirangkai pararel akan menghasilkan tegangan yang tetap yaitu 7.4V, namun arusnya menjadi tiga kali dari arus maksimal yang dimiliki masing –


43

masing baterai. Jika satu baterai memiliki arus keluaran maksimal 1A, maka ketiga baterai akan menghasilka arus maksimal 3A. Hal inilah yang menyebabkan tegangan dan arus minimal pada Output D. Saat kondisi ter-bypass maka tegangan keluarannya bisa mencapai 15 V dengan arus yang berbeda – beda tergantung sumber mana yang mensuplai. Solar Cell akan menghasilkan arus maksimal sebesar 0.6A, sedangkan kincir angin menghasilkan arus maksimal 0.5A. arus dari sumber tersebut akan ditambahkan dengan arus keluaran baterai.

3.2.5. Perancangan User Interface 3.2.5.1 LCD LCD memegang peranan penting karena digunakan untuk menampilkan data yang terdapat pada keseluruhan alat ini. Data tersebut berupa hasil monitoring pada beberapa bagian alat ini seperti daya yang dihasilkan sumber, status pengisian baterai, status kapasitas baterai, hingga daya keluaran yang digunakan beban. LCD juga menampilkan menu – menu yang dapat dipilih oleh user untuk dapat dieksekusi oleh alat.

Gambar 3.7 Rangkaian LCD dan Pengatur Contrast

3.2.5.2 Perancangan LED indikator dan Push Button LED digunakan untuk menyatakan proses yang sedang terjadi pada alat. Setiap led memiliki pernyataan yang berbeda - beda, warna putih menunjukkan alat sedang aktif bekerja, atau bisa juga dikatakan sebagai power indicator. Led warna putih juga dijadikan backlight pada push button untuk mengantisipasi penggunaan alat di tempat dengan kondisi pencahayaannya kurang. Led warna biru menunjukkan proses charging sedang berlangsung. Led warna hijau menunjukkan proses discharging atau penggunaan daya oleh


44

beban. Led warna merah hanya menyala jika ada peringatan tertentu, yaitu saat proses charging akan dimulai namun sumber tidak menghasilkan daya atau saat proses charging sedang berlangsung dan secara tiba – tiba sumber tidak menghasilkan daya maka Led merah akan menyala. Tabel 3.3 LED Indikator LED Putih Biru Hijau Merah

Status Active Charging Discharging Warning

Gambar 3.8 Rangkaian LED dan Push Button Push button digunakan untuk memberikan perintah tertentu pada mikrokontroler. Push button dirangkai dengan resistor pull-up sehingga pada saat kondisi tidak ditekan maka akan memberikan logika high pada pin mikrokontroler, sedangkan pada saat push button ditekan maka dia akan memberikan logika low pada pin mikrokontroler. Terdapat tiga tombol yang memiliki fungsinya masing – masing diantaranya adalah : a. Tombol Back

: digunakan untuk kembali ke tampilan menu sebelumnya.

b. Tombol Home

: digunakan untuk memilih tampilan menu.

c. Tombol OK

: digunakan untuk mengeksekusi pilihan menu.

Rangkaian Led dan Push Button ini terbagi menjadi dua yaitu rangkaian bawah dan rangkaian atas. Rangkaian bawah akan tergabung dengan rangkaian lain seperti mikrokontroler, input regulator, dll, sedangkan rangkaian atas akan menempel pada bagian chasing atas yang berhubungan langsung dengan user. Antara rangkaian minimum sistem


45

dan rangkaian Button & LED dihubungkan menggunakan kabel jumper melalui Port B seperti tampak pada gambar 3.8 diatas.

3.2.5.3 Perancangan Casing Chasing berbentuk kotak dari bahan kayu berukuran 20cmx 25cm x 10cm dengan beberapa panel masukan dan keluaran di bagian depan dan belakang, serta user interface di bagian atas untuk memudahkan user dalam mengoperasikan alat ini. Alat dirancang dalam bentuk portable sehingga mudah dibawa – bawa atau dipindahkan sesuai keperluan. Berikut penjelasan bentuk alat dan bagian – bagiannya : a. Atas : terdapat tombol Power LCD, LED, dan Push Button. Merupakan bagian yang akan berhubungan langsung dengan user. b. Depan : terdapat empat Output keluaran yaitu o/p A, o/p B, o/p C, dan o/p D. c. Belakang : terdapat Port untuk menghubungkan alat dengan sumber pembangkit listrik, Port USB ISP untuk mendownload pogram ke mikro, potensiometer untuk mengatur kontras LCD dan tombol reset untuk mereset eksekusi program pada mikrokontroler.

3.3.

Perancangan Software Software

merupakan

sekumpulan

instruksi

yang

harus

diproses

oleh

mikrokontroler untuk mengatur sistem kerja alat ini secara keseluruhan. Dapat diartikan bahwa software merupakan jalan pikiran alat ini seadangkan mikrokontroler merupakan otaknya. Perancangan software menggunakan program CV AVR dengan bahasa pemograman C. Software akan menghasilkan tampilan yang berbeda – beda pada LCD sesuai dengan menu instruksi yang dijalankan. Terdapat empat menu utama yang terdapat pada software ini yaitu menu “Source”, “Battery”, “Charging”, dan “Load”. Setiap menu memiliki spesifikasi tugas yang sesuai dengan namanya. Keempat menu dapat dioperasikan oleh user melalui LCD dan push button. Spesifikasi tugas dari masing masing menu ditunjukkan pada tabel 3.4 di bawah ini.


46

Tabel 3.4 Spesifikasi Menu Menu

Keterangan

Source

Merupakan menu yang menampilkan parameter pada sumber seperti tegangan arus dan daya yang dihasilkan sumber.

Battery

Merupakan menu yang menampilkan kapasitas daya yang terdapat pada baterai 1, baterai 2, dan baterai 3.

Battery

Merupakan menu pengisian baterai, untuk memulai proses pengisian baterai harus dioperasikan oleh user terlebih dahulu.

Load

Merupakan menu yang menampilkan parameter keluaran seperti tegangan, arus, dan daya yang dikeluarkan atau yang digunakan oleh beban.

Gambar 3.9 Sistem Kerja Menu Program

Menu dioperasikan oleh user melalui push button sebagai masukan untuk menjalankan instruksi program dan keluaran atau hasil dari proses instruksi program akan ditampilkan melalui LCD. Diluar dari keempat menu diatas terdapat tampilan “home display” atau tampilan yang akan muncul di LCD jika user tidak masuk ke dalam menu tertentu. Home Display juga berfungsi sebagai tampilan homescreen pada LCD. Jika user menekan tombol menu, maka tampilan menu akan ditampilkan pada LCD dengan urutan “Source”, “Battery”, “Charging”, kemudian “Load”. Jika user ingin kembali ke menu “Home Display” maka tinggal menekan tombol kembali untuk menjalankan instruksinya. Proses operasi menu disajikan dalam flowchart di bawah ini.


Gambar 3.10 Flowchart Menu Program

47


48

3.3.1. Home display

Gambar 3.11 Tampilan Home Display

Home display berfungsi sebagai tampilan default pada LCD saat alat tidak masuk ke dalam salah satu menu tertentu. Home display juga menunjukan bahwa alat sedang aktif bekerja. Pada tampilan home display terdapat pilihan “[menu]” yang terletak di tengah LCD. Tampilan ini menunjukkan kepada user bahwa terdapat berbagai menu yang dapat dipilih, selain itu tulisan menu juga terdapat tepat di atas push button yang jika ditekan akan masuk ke menu program.

3.3.2. Menu Source

Gambar 3.12 Tampilan Menu Source

Menu source merupaka menu yang menampilkan parameter yang terdapat pada sumber seperti daya, tegangan, dan arus. Tegangan yang tertampil merupakan tegangan tertinggi antara panel surya atau kincir angin. Hal ini dikarenakan tegangan yang dihasilkan oleh sumber di-tap menjadi satu sehingga tegangan yang tertinggi akan menjadi tegangan sumber. Arus akan muncul saat sumber terbebani pada proses pengisian baterai. Pengukuran tegangan dilakukan melalui Port ADC0 sedangkan pengukuran arus dilakukan modul sensor arus yang menghasilkan keluaran tegangan untuk kemudian dikirimkan ke Port ADC1. Hasil pengukuran ADC tadi kemudian dikonversi terlebih dahulu untuk kemudian ditampilkan melalui LCD. Perkalian antara nilai tegangan dan nilai arus digunakan untuk menentukan daya yang dihasilkan sumber. Sistem kerja menu source disajikan pada flowchart dibawah ini.


49

Gambar 3.13 Flowchart Menu Source

3.3.3. Menu Battery

Gambar 3.14 Tampilan Menu Battery

Menu ini menyatakan kondisi kapasitas baterai yang digunakan sebagai penyimpan daya yang dihasilkan sumber. Terdapat tiga buah baterai yang digunakan yaitu Baterai 1, Baterai 2, Baterai 3. Kapasitas baterai dinyatakan dalam persen (%) dengan range 0% (baterai kosong) - 100% (baterai penuh). Penentuan kapasitas baterai dilakukan dengan mengukur tegangan baterai dengan asumsi bahwa tegangan akan meningkat seiring dengan meningkatnya kapasitas baterai. Saat kapasitas menurun tegangan juga akan drop. Tegangan masing – masing baterai akan di-sensing oleh ADC2 – ADC4 untuk kemudian dikonversi dalam persen dan kemudian ditampilkan pada LCD. Sistem kerja menu battery disajikan pada flowchart dibawah ini.


50

Gambar 3.15 Flowchart Menu Battery

3.3.4. Menu Charging

Gambar 3.16 Tampilan Menu Charging

Menu battery charging merupakan menu pengisian baterai yang menggunakan sistem smart switching pada proses pengisiannya. Smart switching sendiri merupakan sistem yang mengutamakan pengisian pada satu baterai saja sampai penuh baru kemudian beralih ke baterai berkutnya. Urutan prioritas pengisian baterai dimulai dari baterai 1, baterai 2, kemudian yang terakhir adalah baterai 3. Jika kondisi ketiga baterai kosong maka baterai 1 akan diprioritaskan untuk diisi pertama kali, saat baterai 1 penuh maka pengisian


51

beralih ke baterai 2, dan begitu seterusnya hingga baterai 3. Sistem smart switching digunakan untuk mengoptimalkan pengisian baterai disaat sumber menghasilkan daya yang terbatas sehingga paling tidak terdapat satu baterai yang terisi penuh. Waktu yang diperlukan untuk mengisi satu baterai hingga penuh akan lebih cepat daripada jika harus mengisi ketiga baterai secara bersamaan. Jika ketiga baterai diisi secara bersama dan disaat yang bersamaan sumber berhenti menghasilkan daya maka kapasitas ketiga baterai tersebut hanya terisi setengahnya saja, hal inilah yang nantinya berpengaruh terhadap suplai daya ke beban. Sebagai contoh, tegangan pada saat kapasitas baterai terisi penuh yaitu 7,4V, jika kapasitas baterai baru terisi setengah maka tegangan pada baterai hanya sebesar 3,7V. Tegangan 3,7V ini tidak akan mampu mensuplai daya ke beban yang mengharuskan tegangan keluarannya berada pada level tegangan 5V. pada saat user memilih untuk memulai pengisian baterai, sistem akan mengecek sumber terlebih dahulu, apakah menghasilkan daya atau tidak. Jika ternyata sumber tidak menghasilkan daya, maka akan muncul peringatan “Sources Is Not Available!”. Peringatan tersebut juga akan muncul saat pengisian sedang berlangsung dan sumber tidak menghasilkan daya. Sistem pendeteksi kapasitas baterai dilakukan dengan cara mengukur tegangan yang terdapat pada masing – baterai. Tegangan pada baterai saat kapasitasnya penuh adalah 7,4 Volt. Nilai tersebut jika dikonversikan dalam persen maka akan bernilai 100%. Sedangkan tegangan baterai saat kondisi kosong yaitu mendekati 0 Volt. Dari persen kapasitas baterai tersebut dibuatlah logika kapasitas baterai. Jika kapasitas baterai kurang dari 20% maka akan dianggap berlogika “L” (low), hal ini didasarkan pada standar kapasitas minimum baterai yang harus dicharge ulang. Baterai jenis Li-Po sebaiknya diisi ulang pada saat kapasitas baterai tinggal 20%, jika pengisian dilakukan saat baterai benar – benar habis maka berpotensi dapat memperpendek umur baterai. Saat kapasitas baterai lebih dari 99% maka akan dianggap berlogika “H” (high), saat kapasitas baterai mencapai logika H maka pengisian dihentikan. Jika pengisian tetap dilanjutkan maka berpotensi merusak internal baterai karena overcharging. Pada dasarnya baterai tidak dapat diisi 100% karena pola pengisian – pengosongan yang berulang – ulang mengakibatkan menurunnya kapasitas baterai. Pengisian baterai dilakukan saat baterai berlogika “L” sampai mencapai logika “H”. jika semua baterai telah berlogika “H” maka daya dari sumber akan langsung di-bypass ke beban. Smart switching diharapkan mampu meningkatkan efisiensi penyimpanan daya yang dihasilkan oleh sumber. Sistem kerja menu charging disajikan pada flowchart dibawah ini.


Gambar 3.17 Flowchart Menu Charging

52


Gambar 3.18 (Lanjutan) Flowchart Menu Charging

53


54

3.3.5. Menu Load

Gambar 3.19 Tampilan Menu Load

Menu load menampilkan parameter yang terdapat pada load seperti daya, tegangan, dan arus yang digunakan oleh load. Parameter yang ditampilkan disini tergantung dari ada tidaknya beban yang terpasang, jika tidak ada beban yang terpasang maka tidak ada arus yang mengalir keluar (ke beban) sehingga daya keluarannya sama dengan nol. Poses penentuan daya disajikan dalam flowchart dibawah ini.

Gambar 3.20 Flowchart Menu Load


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini membahas mengenai hasil pengamatan dari kontrol otomatis pada pembangkit listrik alternatif. Hasil pengamatan dimulai dari data pengujian ADC dalam melakukan pembacaan dan konversi nilai, pengujian sistem kontrol otomatis (smart switching) dalam operasi charge/discharge, serta pengujian keakuratan output regulator dalam menyediakan daya keluaran. Analisis akan dilakukan pada data daya yang dihasilkan sumber melalui pengujian secara langsung supaya menghasilkan data yang real. Sumber yang digunakan yaitu satu buah panel surya dan satu buah generator dc yang diimplementasikan menggunakan motor dc yang diputar.

4.1.

Bentuk Fisik Hardware

Gambar 4.1 Bentuk Fisik Hardware (tampak atas, depan, dan belakang) Alat yang dibuat berbentuk kotak dengan ukuran panjang 25 cm, lebar 20 cm, serta tinggi 8 cm. terbuat dari bahan kayu untuk menegaskan kesan ramah lingkungan pada alat tersebut. Pada bagian atas atau interface terdapat lcd untuk menampilkan menu serta parameter kondisi sumber, baterai dan beban. LED digunakan sebagai indikator proses charging, discharging dan warning. Bagian muka atau depan terdapat port usb yang

55


56

menyediakan 3 jenis output arus yang berbeda – beda mulai yaitu 0.5 A dan 1A dengan tegangan keluaran 5 V. Ketiga port ini memang diperuntukkan untuk mengisi baterai handphone, sedangkan port ke empat digunakan untuk meletakkan dummy load. Dummy load yang dimaksud berupa kipas angin atau lampu pijar. Bagian belakang terdapat terminal masukan bagi sumber, pengatur kontras lcd, tombol reset bagi mikrokontroler, port USB ISP, serta buzzer. Pengguna akan banyak berinteraksi dengan bagian atas dari alat saja dimana komponen interface seperti lcd dan tombol berada. Hardware dirancang portabel agar memudahkan untuk dibawa atau dipindahkan ke tempat lain tanpa mengurangi esensi alat dan nilai artistik dari hardware itu sendiri.

4.2.

Cara PengoperasianAlat dan Cara Kerja Sistem

4.2.1. Cara Pengoperasian Alat Alat ini memiliki satu tombol saklar serta tiga tombol tekan yang diperuntukkan mengoperasikan alat yaitu tombol “back”, “menu/next”, dan “ok”. Setiap operasi yang dilakukan akan tertampil pada LCD. Penggunaan alat akan dijelaskan pada langkah – langkah dibawah ini. 1. Pastikan sumber kincir angin dan atau solar cell telah tersambung dengan baik. 2. Tekan tombol “on” di pojok kanan atas, tunggu beberapa saat agar program booting dan LCD menampilkan home display. 3. Dari home display, tekan tombol

“menu” untuk masuk ke dalam menu – menu

yang tersedia, tekan kembali tombol “next” untuk lanjut ke menu berikutnya. Untuk masuk ke dalam menu yang diinginkan, tekan tombol “ok”. Jika ingin keluar dari menu tertentu tekan tombol “back”. 4. Hubungkan kabel ke port usb untuk menggunakan daya yang dihasilkan sumber alternatif. 5. Untuk mengatur kontras lcd, putar potensiometer pada bagian belakang casing sampai mendapat tampilan lcd yang diinginkan. 6. Jika program hang atau error, dapat direset dengan menggunakan tombol reset yang terdapat di bagian belakang casing atau merestart alat dengan menekan tombol on/off di pojok kanan atas.


57

Dari hasil pengujian disimpulkan bahwa sub sistem interface telah mampu merespons masukan dari luar (user) dan menampilkannya ke lcd. Terdapat salah satu bug dalam program yang membuat tombol back terkadang kurang responsif terhadap masukan. Hal ini dikarenakan program pembacaan masukan tombol back tersebut berada di akhir program dan pada pertengahan terdapat program delay penampil lcd. Jika user menekan tombol pada saat program sedang mengeksekusi program delay maka masukan pada tombol back tidak akan mendapat respon dari program atau program tidak dieksekusi.

4.2.2. Cara Kerja Sistem Sistem bekerja menyimpan energi listrik yang dihasilkan oleh kincir angin dan solar cell ke dalam baterai. Proses penyimpanan dikontrol secara otomatis oleh mikrokontroler. Jika semua baterai telah terisi sampai pada batas maksimum maka otomatis daya yang dihasilkan sumber akan disalurkan menuju dummy load. Sistem ini terbagi atas beberapa sub sistem yang masing – masing memiliki fungsi dan tugasnya tersendiri. Tugas dan fugsi dari masing – masing sub sistem akan dijelaskan pada poin berikut ini.

4.2.2.1. Input Regulator Input regulator bertugas menerima daya dari pembangkit listrik, daya yang dihasilkan oleh kincir angin dan solar cell akan “disatukan” dengan cara men-tap-kan jalur positif dari kedua sumber alternatif tersebut. Tegangan keluaran yang dihasilkan oleh input regulator merupakan tegangan tertinggi antara sumber solar cell atau kincir angin. Input regulator berrfungsi seperrti “pemilih” mana tegangan yang paling tinggi untuk dapat diproses menuju bagian charge/discharge. Namun arus yang dihasilkan sumber akan ditambahkan agar dapat mengalir menuju baterai penyimpanan.

Gambar 4.2 Sub Sistem Input Regulator (Bagian Kotak Hijau)


58

Sub sistem input regulator telah mampu menjalankan fungsinya dengan baik. Input regulator dapat memilih tegangan tertinggi antara solar cell atau kincir angin untuk kemudian disalurkan ke rangkaian charge/discharge. Pembacaan tegangan dan arus dapat terukur dengan tepat.

4.2.2.2. Charge Discharge Controler Rangkaian ini merupakan rangkaian besar yang terdiri dari tiga rangkaian berbeda yaitu minsis ATMega 8535, charge/discharge, dan yangg terakhir adalah modul relai 4 channel 5V. Ketiga rangkaian ini bertindak menjadi suatu sistem yang akan mengontrol proses charge/discharge pada sistem. Mikrokontroler berfungsi mengatur kinerja dari keseluruhan alat ini dimana dari proses pembacaan oleh ADC, proses konversi, hingga pengaturan beban dilakukan oleh mikrokontroler. Pada sub sistem charge/discharge ini, daya dari input regulator akan diterima oleh rangkaian charge/discharge. Daya tersebut kemudian diregulasi terlebih dahulu sebelum disimpan ke dalam baterai. Regulasi ini berfungsi menyesuaikan daya yang dibutuhkan oleh baterai pada saat proses pengisian. Pada alat ini digunakan baterai dua sel 7.4 volt maka daya masukan yang diperlukan pada saat charging berkisar pada range tegangan 8 volt, oleh karena itu digunakan IC Voltage Regulator 7808 yang memiliki keluaran 8 Volt DC. Tegangan yang telah diregulasi tersebut kemudian masuk ke relay untuk kemudian disalurkan ke baterai. Proses switcing pada relay dikontrol langsung oleh mikrokontroler. Relay akan “menyalurkan” daya dari rangkaian charge/discharge ke baterai setelah mendapat perintah dari mikrokontroler. Port Normally Close (NC) pada relay menghubungkan baterai dengan beban, sehingga daya yang terdapat pada baterai dapat langsung digunakan oleh beban. Sedangkan Port Normally Open (NO) terhubung ke rangkaian charge/discharge untuk proses pengisian baterai. Sedangkan baterai terhubung ke Port Command (COM). Perbedaan peletakan port pada relay ini menciptakan logika saat baterai berada pada posisi charging, otomatis daya yang terdapat pada baterai tidak dapat digunakan oleh beban atau kondisi discharging. Logika ini selain membuat proses pengisian baterai bisa lebih cepat karena tidak terjadi intervensi oleh beban juga dapat memperpanjang umur pakai baterai karena siklus charge/discharge pada baterai tidak terjadi di waktu yang bersamaan.


59

Gambar 4.3 Sub Sistem Charge/Discharge (Bagian Kotak Kuning) Rangkaian sub sistem charge/discharge bekerja bersama dengan modul relay untuk melakukan proses konntrol otomatis. Proses pengujian kontrol otomatis telah berjalan dengan baik. Pengukuran nilai kapasitas baterai tidak jauh berbeda dengan pengukuran dengan menggunakan multimeter, jika terdapat perbedaan hal ini dikarenakan resolusi bit ADC yang belum mampu merespons perubahan nilai yang sangat kecil.

4.2.2.3. Output Regulator Output regulator merupakan rangkaian terakhir dari sistem yang dilewati oleh daya. Fungsi utama dari rangkaian ini adalah mengkondisikan kebutuhan daya yang akan digunakan oleh beban. Output regulator menerima pasokan daya dari baterai penyimpanan yang proses penyalurannya dikontrol oleh rangkaian charge/discharge. Daya keluaran yang disediakan oleh output regulator terbagi dalam tiga port keluaran yaitu Port A, Port B, dan Port C. Port A dan Port B menyediakan keluaran tegangan 5V/0.5A sedangkan Port C mempunyai keluaran 5V/1A. Port D merupakan port yang keluarannya tidak teregulasi seperti ketiga port sebelumnnya. Port ini nantinya akan digunakan untuk meletakkan dummy load. Letak keempat port ini terletak di bagian depan dari alat dengan maksud agar user lebih mudah untuk mengaksesnya.

Gambar 4.4 Output Regulator (Bagian Kotak Merah)


60

4.2.2.4. Interface Interface merupakan bagian yang akan lebih banyak berinteraksi dengan pengguna daripada bagian sub sistem lainnya. Bagian ini berfungsi menginformasikan keadaan terkini dari sistem kepada

pengguna sehingga pengguna dapat mengetahui

kondisi sistem. Melalui bagian interface juga pengguna mampu mengatur atau mengendalikan kinerja sistem. Pengguna dapat membaca kondisi pada sistem melalui LCD dan LED indikator, sedangkan tombol disediakan bagi pengguna untuk berinteraksi dengan menu yang tertampil pada LCD.

Gambar 4.5 User Interface Interface dinilai sangat user friendly, dimana pengguna akan dengan mudah mengoperasikan alat melalui tombol – tombol yang tersedia. Simbol yang digunakan juga mudah dimengerti oleh user, seperti tombol back yang menggunakan simbol anak panah kembali, tombol home atau menu yang menggunakan simbol rumah, dan tombol ok yang menggunakan tanda centang. Untuk tombol on/off digunakan simbol universal yaitu I/0 yang memudahkan pengguna untuk mulai mengoperasikan alat.

4.3.

Pengujian dan Analisis

4.3.1. Sumber Alternatif Sistem ini menggunakan dua sumber alternatif yaitu solar cell dan kincir angin. Solar cell yang digunakan memiliki daya keluaran 10 watt. Pengujian dilakukan dengan cara menaruh solar cell diatas genting selama satu hari penuh dari jam 06.00 hingga 18.00. Beban yang digunakan yaitu dua buah kipas angin bernilai 12V/0.3A dan 12V/0.2A yang dirangkai secara pararel supaya dapat menghasilkan beban dengan daya 6 Watt. Beban ini dirasa cukup untuk menguji karakteristik solar cell.


61

Gambar 4.6 Pengujian Solar Cell Dengan Beban Kipas DC Hasil pengujian selama satu hari penuh dari pukul 06.00 hingga 18.00 ditampilkan pada tabel di bawah ini.

Tabel 4.1 Data Pengujian Solar Cell 30 Menit ke

Jam

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

6:00:00 AM 6:30:00 AM 7:00:00 AM 7:30:00 AM 8:00:00 AM 8:30:00 AM 9:00:00 AM 9:30:00 AM 10:00:00 AM 10:30:00 AM 11:00:00 AM 11:30:00 AM 12:00:00 PM 12:30:00 PM 1:00:00 PM 1:30:00 PM 2:00:00 PM 2:30:00 PM 3:00:00 PM 3:30:00 PM 4:00:00 PM 4:30:00 PM 5:00:00 PM 5:30:00 PM 6:00:00 PM

Voltage Current Power Cuaca 0.29 0.53 1.04 1.27 1.52 1.93 2.32 2.66 5.47 15.4 15.7 15.8 15.8 15.5 14.9 4.74 14.3 7.4 11.6 8.87 4.35 2.36 1.18 0.83 0.04

0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.4 0.4 0.4 0.5 0.6 0.6 0.1 0.5 0.2 0.3 0.3 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1

0.029 0.053 0.104 0.127 0.152 0.193 0.232 0.266 1.094 6.16 6.28 6.32 7.9 9.3 8.94 0.474 7.15 1.48 3.48 2.661 0.87 0.236 0.118 0.083 0.004

cerah cerah cerah cerah cerah cerah cerah cerah cerah cerah cerah cerah cerah cerah cerah mendung cerah berawan cerah cerah cerah cerah cerah cerah cerah

Dari data pengujian diatas tersaji dalam bentuk grafik pada gambar – gambar di bawah ini.


Voltage

Voltage 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

Voltage

0

5

10

15

20

25

30

30 Menit ke -

Gambar 4.7 Grafik Tegangan Terhadap Waktu

Current 0.7 0.6 Current

0.5 0.4 0.3

Current

0.2 0.1 0 0

5

10

15

20

25

30 Menit ke -

Gambar 4.8 Grafik Arus Terhadap Waktu

30

62


63

Power 12 10 Power

8 6 Power

4 2 0 0

5

10

15

20

25

30

30 Menit ke -

Gambar 4.9 Grafik Daya Terhadap Waktu

Dari tabel 4.1 diatas dapat disimpulkan bahwa arus akan keluar pada saat kipas mulai berputar. Pada menit ke-1 sampai dengan menit ke-9 arus yang mengalir hanya sebesar 0,1A, hal ini dikarenakan tegangan yang disuplai ke beban belum mampu untuk memutar kipas. Arus yang mengalir melalui kumparan kipas belum mampu membangkitkan medan magnet sehingga kipas tidak berputar. Namun pada saat tegangan suplai mendekati setengah tegangan kerja kipas, kipas mulai berputar dan arus yang mengalir lebih besar dari yang sebelumnya yaitu 0,2A. arus akan terus meningkat seiring kenaikan tegangan yang mendekati tegangan kerja kipas yaitu berkisar 12V. Data pengujian pada menit ke-13 sampai menit ke-17 menunjukkan arus keluaran maksimal dari solar cell yaitu 0,56A yang merupakan arus short circuit (Isc) dari solar cell. Jika beban ditambah, maka arus tidak akan naik melebihi Isc tersebut, imbasnya tegangan akan menurun sebanding dengan penambahan beban yang diberikan. Daya maksimal yang dapat dihasilkan oleh solar cell dalam percobaan ini mencapai 9,3 Watt dengan kondisi intensitas cahaya maksimal atau 10000 lux. Pada rencana awal pengujian kincir angin, pengujian disimulasikan dengan menggunakan dua buah motor DC 12V yang dihubungkan menggunakan belt, dengan sebuah motor diberi tegangan agar dapat memutar motor yang lain. Daya yang dihasilkan oleh motor tersebut digunakan sebagai data pengujian kincir angin. Setelah melalui proses uji coba, didapatkan hasil yang kurang memuaskan. Saat dilakukan pengujian motor mampu menghasilkan tegangan open circuit sampai dengan 12V dc, namun dengan arus


64

yang kecil yaitu hanya sebesar 15 mA. Artinya simulator kincir angin ini hanya memiliki daya keluaran sebesar 0,18 W. Daya sebesar ini dinilai tidak akan mampu menunjang sistem pembangkit listrik alternatif yang akan digunakan untuk mengisi baterai. Oleh karena itu dalam pengambilan data kincir angin digunakan variable voltage regulator (adaptor) yang memiliki tegangan maksimal 12 V dan arus keluaran maksimal 1A.

Gambar 4.10 Simulator Kincir Angin dengan Beban Kipas DC Pengujian dilakukan dengan mengkondisikan tegangan keluaran voltage regulator dan beban yang digunakan sama dengan beban pada pengujian solar cell yaitu dua buah kipas angin bernilai 12V/0.3A dan 12V/0.2A yang dirangkai secara pararel supaya dapat menghasilkan beban dengan daya 6 Watt. Data pengujian simulasi kincir angin disajikan pada tabel dibawah ini. Tabel 4.2 Pengujian Simulator Kincir Angin Step

Tegangan (V)

Arus (A)

Daya (W)

Kondisi Kipas

1 2 3 4 5 6 7

0.864 2.121 3.716 5.202 6.620 7.850 10.08

0 0.052 0.077 0.115 0.153 0.189 0.258

0.001728 0.110292 0.286132 0.59823 1.01286 1.48365 2.60064

off off on 1 on 2 on 2 on 2 on 2

4.3.2. Sistem Kontrol Otomatis Pengujian Sistem Kontrol Otomatis (smart switcing) dilakukan saat sumber alternatif menghasilkan daya. Daya yang dihasilkan tersebut akan disimpan ke dalam baterai yang proses penyimpanannya dikontrol oleh sistem smart switching. Pengujian dilakukan dengan mengatur kapasitas awal baterai sampai kondisinya hampir penuh sekitar 95%, baru setelah itu baterai digunakan untuk pengujian. Smart switching memprioritaskan


65

pengisian dengan uruutan prioritas pertama adalah baterai 1, kemudian baterai 2, dan prioritas terakhir adalah baterai 3. //source checking dtadc0=((float)read_adc(0))*5/1023; if (dtadc0<1) {b=3;} //battery 1 dtadc2=27.027*(((float)read_adc(2))*5/1023); ftoa(dtadc2,0,temp3); if (dtadc2>=100) {lb1=1;}; if (dtadc2<=70) {lb1=0;}; if (dtadc2>70&&dtadc2<98) {lb1=2;}; ftoa(lb1,0,temp6)

Gambar 4.11 Listing Program ADC

Listing program diatas merupakan program pembacaan kondisi sumber alternatif. Jika sumber tersedia maka proses charging tidak dapat dilakukan dan akan muncul peringatan bahwa sumber tidak menghasilkan daya listrik. Selanjutnya program akan membaca kapasitas tiap baterai, contoh diatas menggunakan baterai pertama. Proses ini sama pada setiap baterai yaitu membaca kapasitas baterai dan memberikan status atas kondisi tersebut. Jika baterai terisi 100% maka statusnya “1”, saat kurang dari 70% maka statusnya “0”, dan saat kondisi baterai berada diantara 70% - 100% maka statusnya “2”.


66

Status inilah yang akan digunakan untuk menentukan baterai mana yang akan diisi pertama kali. Di dalam program, setiap baterai sudah memiliki prioritas pengisiannya masing – masing dan status baterai tersebut digunakan untuk memulai pengisian baterai. Baterai yang akan diisi adalah baterai yang memiliki status “0”, jika kondisi baterai masih berstatus “2” maka baterai belum akan diisi. Status “2” ini menciptakan logika histerisis dimana setiap baterai belum akan diisi jika batas bawahnya belum terpenuhi, begitu juga baterai belum akan berhenti diisi jika batas atasnya belum terpenuhi. //charging battery 1 if (lb1==0&&lb2==0&&lb3==0) {PORTD=0x09;}; if (lb1==0&&lb2==0&&lb3==1) {PORTD=0x09;}; if (lb1==0&&lb2==1&&lb3==0) {PORTD=0x09;}; if (lb1==0&&lb2==1&&lb3==1) {PORTD=0x09;}; //charging battery 2 if (lb1==1&&lb2==0&&lb3==0) {PORTD=0x0A;}; if (lb1==1&&lb2==0&&lb3==1) {PORTD=0x0A;}; //charging battery 3 if (lb1==1&&lb2==1&&lb3==0) {PORTD=0x0C;}; //bypass to dummy load if (lb1==1&&lb2==1&&lb3==1) {PORTD=0x00;};

Gambar 4.12 Listing Program Sistem Kontrol Otomatis


67

Saat ketiga baterai kosong, maka baterai 1 akan diisi terlebih dahulu sesuai dengan prioritas pengisiannya. Jika baterai 1 sudah penuh maka pengisian beralih ke baterai 2, begitu juga jika baterai 2 penuh maka akan beralih mengisi baterai 3. Jika ketiga baterai telah penuh maka sistem akan mem-bypass daya ke dummy load. Listing program diatas berfungsi untuk melakukan instruksi prioritas pengisian baterai. Tabel pengujian smart switching disajikan pada tabel di bawah ini. Tabel 4.3 Pengujian Sistem Kontrol Otomatis No.

Baterai 1

Baterai 2

Baterai 3

Baterai yang di-charging

1 2 3 4 5 6 7 8

0 0 0 0 1 1 1 1

0 0 1 1 0 0 1 1

0 1 0 1 0 1 0 1

Baterai 1 Baterai 1 Baterai 1 Baterai 1 Baterai 2 Baterai 2 Baterai 3 Bypass to Dummy Load

Keterangan : 0 : baterai kosong 1 : baterai penuh

4.3.3. Output Regulator Output regulator merupakan rangkaian akhir yang akan menyediakan

daya

keluaran bagi beban. Output keluaran berjumlah empat buah, yaitu Output A , Output B, dan Output C merupakan output yang teregulasi sedangkan Output D merupakan output yang tidak teregulasi. Output keempat didesain untuk meletakkan dummy load sehingga tidak perlu diregulasi tegangannya. Pada output yang teregulasi, memiliki daya keluaran yang berbeda – beda. Output A dan Output B memiliki daya maksimal 2,5Watt dengan tegangan keluaran 5Volt. Dengan demikian arus maksimal yang dapat diberikan oleh Output A dan Output B adalah 0,5A. Pada Output C daya maksimal yang dikeluarkan adalah 5Watt dengan tegangan keluaran sama seperti Output A dan Output B yaitu 5V, dengan demikian arus maksimal yang dikeluarkan sebesar 1A. jika beban menarik arus lebih besar dari yang diperbolehkan (beban berlebih) maka otomatis tegangan akan turun menyesuaikan dengan daya


68

maksimalnya. Diambil contoh jika beban pada Output A menarik arus hingga 0.7A, maka sesuai dengan daya maksimalnya yaitu 2,5 W, output tersebut hanya akan menyediakan tegangan 3,57V saja. Arus

keluaran

dibatasi

menggunakan

rangkaian

pembatas

arus

yang

kofigurasinya tersusun atas transistor 2N2222, 2N3055, Rsc, serta sebuah OpAmp. Nilai Rsc digunakan sebagai adjustment untuk menentukan arus keluaran maksimal.

Gambar 4.13 Rangkaian Pembatas Arus Cara kerja rangkaian ini adalah sebagai berikut. Tegangan keluaran pada saat tidak ada beban (open circuit) adalah 5V. untuk mengatur batasan arus maksimal, maka nilai Rsc harus ditentukan, nilai hambatan Rsc dibuat sedemikian rupa sehingga saat arus keluaran maksimal tercapai tegangan di Rsc mampu mengaktifkan transistor Q2, sehingga tegangan keluaran Opamp akan terbagi sehingga oleh rangkaian Ra dan Rb tegangan referensi bagi Opamp akan berubah dan mengakibatkan OpAmp akan cut-off secara berulang kali sehingga tegangan output akan menurun. Hal inilah yang menyebabkan efek penurunan tegangan saat beban menarik arus berlebih. Pengujian output regulator dilakukan dengan memberikan variasi beban pada port keluaran. Setiap beban akan menarik arus yang berbeda – beda dari port keluaran. Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah sistem pembatas arus telah bekerja sesuai dengan perancangan awal atau belum. Data pengujian merupakan data keluaran output regulator dengan beban yang bervariasi seperti ditunjukkan pada tabel di bawah ini.


69

Tabel 4.4 Pengujian Output Regulator Load (Ω) 50 25 15 10 8 6 5 4

Output A Vo (V) Io (mA) 5 100 5 198 5 333 4.98 498 4 622 ~ ~ ~ ~ ~ ~

Output B Vo (V) Io (mA) 5 98 5 201 5 330 4.98 500 4.96 624 ~ ~ ~ ~ ~ ~

Output C Vo (V) Io (mA) ~ ~ ~ 5 5 5 4.97 4.02

~ ~ ~ 502 626 835 997 1245

Output D Vo (V) Io (mA) 7.26 140 6.59 282 6.35 473 6.09 720 5.95 854 5.53 978 5.24 1086 4.94 1165

Output A dan B (5V/0,5A) dirancang memiliki daya keluaran maksimal sebesar 2,5 Watt. Artinya tegangan akan tetap bernilai 5V selama keluarannya tidak lebih dari 0,5A. Jika arus yang ditarik lebih dari 0,5A maka otomatis tegangan akan menurun. Hal ini didasarkan pada rumus daya P = V . I dengan nilai daya yang tetap, jika arus berebih maka tegangan menurun. Seperti terlihat pada tabel diatas pada saat beban bernilai 50 Ohm sampai 15 ohm tegangan masihg tetap bernilai 5V. Baru kemudian saat beban diperkecil supaya menarik arus lebih besar tegangan mulai berkurang, pada saat beban 10 Ohm tegangan berkurang 0.02V dan saat beban bernilai 8 Ohm, tegangan menurun menjadi 4V karena arus yang ditarik telah melebihi batasan maksimalnya. Output C (5V/1A) memiliki daya keluaran maksimal 5 Watt, dua kali lebih besar jika dibandingkan dengan Port A dan Port B yang hanya memiliki keluaran daya maksimal 2,5 Watt. Port C dirancang jika arus yang ditarik beban melebihi 1A maka otomatis tegangan akan menurun sebanding dengan kenaikan arusnya. Sama seperti dua port sebelumnya, terlihat bahwa pada saat beban bernilai 10 Ohm sampai 6 Ohm tegangan keluarannya tetap bernilai 5 V. Namun pada saat diberi beban 5 Ohm tegangannya turun 0.03V menjadi 4.97V. Penurunan tegangan yang ekstrim terjadi pada saat beban 4 Ohm, karena arus keluaran yang ditarik telah melebihi batasan maksimal 1A, maka tegangan akan menurun menjadi 4.02V.

4.3.4. Menu Seperti halnya pada smartphone, alat ini juga memiliki beragam menu yang memiliki fungsi dan tugasnya masing – masing. Menu dikontrol oleh masukan dari user terhadap tombol. Jika user menekan tombol, maka tombol akan memberikan masukan pada Port B mikrokontroler untuk kemudian diterjemahkan menjadi instruksi tertentu. Tombol


70

“back” terhubung pada pin PB.0, tombol “menu/next” terhubung pada pin PB.1, dan tombol “ok” terhubung pada pin PB.2. Setiap masukan yang diterima oleh pin – pin tersebut akan diterjemahkan menjadi instruksi seperti yang tersaji pada tabel 4.5 di bawah ini. Tabel 4.5 Instruksi pada Masukan Tombol Input PB.0 PB.1 PB.2

Instruksi a=0 a++ b=1

Keterangan kembali ke tampilan sebelumnya ke menu selanjutnya masuk ke sub menu

Setiap tampilan menu memiliki kode kombinasinya masing – masing, kode inilah yang digunakan oleh program untuk menjalankan instruksi dalam satu waktu tertentu. Jadi alat ini hanya bisa menjalankan satu menu tertentu saja, namun teradapat pengecualian dimana proses charging akan tetap berlangsung saat user masuk ke menu – menu lain diluar menu charging. Artinya proses charging akan menjadi background procces jika telah diaktifkan terlebih dahulu. Berikut kode kombinasi tiap menu disajikan dalam tabel 4.6 dibawah ini. Tabel 4.6 Kode Kombinsi Menu Kondisi a b 0 0 1 0 1 1 2 0 2 1 3 0 3 1 3 2 3 3 4 0 4 1

Menu yang Dieksekusi oleh Program Home Display Source Display Source Menu Battery Display Battery Menu Charging Display Start Charging Charging Menu Warning Load Display Load Menu

Program akan menterjemahkan perintah – perintah diatas lalu mengeksekusinya, hasil dari eksekusi program akan tertampil pada LCD. Dengan begitu kita dapat mengetahui proses apa yang berjalan pada alat ini melalui LCD di bagian inteface.


//home display while (a==0)

//charging menu //keep charging if c=1

//source display

//keep charging if c=1

//charging flag

//source menu

c=1;

while (a==1&&b==1)

//warning if sources is not available


//battery display

while (a==3&&b==3) warning();

while (a==2&&b==0)


//load display

//battery menu battery();

while (a==3&&b==2) charging();

while (a==1&&b==0)

source();

71

while (a==4&&b==0) //keep charging if c=1

//charging display while (a==3&&b==0)

//load menu while (a==4&&b==1) load();


//start charging? while (a==3&&b==1)

Gambar 4.14 Listing Program Menu

Pengujian menu diperlukan untuk mengetahui apakah user interface dari alat dapat menerima dan memproses masukan yang diinputkan oleh user. Pengujian dilakukan dengan memberikkan perintah atau kondisi tertentu kepada alat dan dilihat apakah sudah sesuai dengan perancangan atau belum. Pengujian dilakukan dengan cara memberikan masukan pada tombol dan melihat respons alat melalui LCD.


72

Pengujian 1 : Keseluruhan Menu

Gambar 4.15 Alur Pengujian 1

Keterangan : Tampilan awal adalah home display, saat tombol “menu” ditekan maka akan masuk ke tampilan menu source. Jika tombol “next” ditekan lagi maka akan masuk ke tampilan menu battery. Tombol dengan simbol rumah merupakan tombol “menu” sekaligus tombol “next”. Saat mencapai menu terakhir yaitu menu load, jika tombol “next” ditekan lagi maka akan kembali ke tampilan menu source. Namun jika tombol “back” ditekan maka akan kembali ke home display.


73

Pengujian 2 : Masuk ke Sub Menu

Gambar 4.16 Alur Pengujian 2

Keterangan : Dari tampilan home display, tombol “menu“ ditekan. Kemudian tetap menggunakan tombol yang sama yaitu tombol “next”, tombol ditekan lagi sampai menemukan menu yang diinginkan. Setelah sampai pada menu yang diinginkan, pada pengujian kali ini yaitu menu charging, tombol “ok” ditekan, maka akan masuk ke sub menu charging.


74

Pengujian 3 : Parameter

Gambar 4.17 Alur Pengujian 3 Keterangan : Pengujian 3 dilakukan untuk mengetahui apakah indikator pada output regulator dapat bekerja sesuai dengan perancangan atau tidak. Sama seperti pengujian 2, dari home display tombol menu ditekan hingga menemuan menu load. Kemudian tombol “ok” ditekan dan masuk ke sub menu load yang menampilkan parameter output regulator.


75

Pengujian 4 : Warning

Gambar 4.18 Tampilan Warning Pengujian 4 dilakukan saat proses charging sedang berlangsung dan kemudian sumber berhenti menghasilkan daya. Maka lampu indikator warna merah akan berkedip dan buzzer juga akan berbunyi.

4.4.

Analisis Keseluruhan Alat Dari beberapa pngujian diatas dapat disimpulkan bahwa alat telah berhasil dan

mampu berfungsi sesuai dengan perancangan yang telah dibuat. Masing – masing sub sistem dapat bekerja dengan baik sehingga mendukung kinerja alat secara menyeluruh.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.

Kesimpulan Berdasarkan

proses

penelitian

ini,

dapat

disimpulkan

bahwa

dengan

menggunakan metode smart switching dihasilkan sistem kontrol dan manajemen pembangkit listrik alternatif solar cell dan kincir angin yang dapat meningkatkan efisiensi penyimpanan daya listrik dengan ditunjang oleh beberapa fasilitas yaitu : 1. Fasilitas monitoring daya pada sumber. Alat mampu memonitor parameter tegangan, arus, dan daya yang dihasilkan sumber serta memberikan peringatan disaat sumber berhenti menghasilkan daya. 2. Fasilitas monitoring daya pada beban. Alat mampu memonitor penggunaan daya oleh beban yang meliputi parameter tegangan dan arus. 3. Monitoring kapasitas baterai. Alat mampu memonitor kapasitas baterai penyimpanan dan menampilkannya ke LCD.

5.2.

Saran Penelitian ini dapat dikembangkan lebih lanjut guna meningkatkan kemampuan

alat tersebut dengan mempertimbangkan saran – saran berikut : 1. Sistem ini dapat dikembangkan pada pembangkit listrik yang lebih besar dayanya dengan menambah kapasitas penyimpanan energi listrik. 2. Sistem ini dapat dimonitor menggunakan perangkat personal computer (PC) atau laptop dengan menggunakan fasilitas USART yang terdapat pada mikrokontroler ATMega 8535. 3. Pengembangan sistem ini sebaiknya dirancang seminimalis dan seergonomis mungkin tanpa mengurangi fungsi utama dari alat tersebut supaya mendukung sifat mobile device sehingga tetap mudah dibawa atau dipindahkan ke tempat lain (portable).

76

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI DAFTAR PUSTAKA [1]

[2]

[3]

[4] [5] [6] [7]

[8] [9] [10] [11] [12] [13]

Saepudin, Aep., 2015, Langkah Strategis Mengatasi Krisis Energi Listrik, http://www.alpensteel.com/article/131-225-pemadaman-listrik/1329-langkahstrategis-mengatasi-krisis-energi-listrik, diakses pada 5 April 2015. Zein, Ridlwan., 2014, Proses Pembangkitan Energi Listrik Tenaga Angin Grup Barat PLTH Pandansimo, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang. Purnamasari, Ratih., 2013, Listrik Tenaga Angin Dan Surya Menghidupi Pantai Ini, http://teknologi.kompasiana.com/terapan/2013/11/06/listrik-tenaga-angin-dansurya-menghidupi-pantai-ini-605650.html, diakses pada 5 April 2015. _____, 2015,Datasheet Mikrokontroler ATmega8535. USA: ATMEL. Hal 3 M. Ary Heryanto, Wisnu Adi P., 2008, Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler Atmega8535. Penerbit Andi. Yogyakarta. Luque, Antonio. and Hegedus Steven., 2010,Handbook of Photovoltaic Science and Engineering Second Edition, A John Wiley and Sons Ltd, USA. Purnomo, Wahyu., 2010,Pengisian Baterai Otomatis Dengan menggunakan Solar Cell, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadarma, Depok. Anneahira, _____, Penemu kincir Angin, http://www.anneahira.com/penemukincir-angin.htm, diakses pada 10 April 2015. Linden, David. And B. Reddy, Thomas. 2001, Handbook of Batteries Third Edition, McGraw-Hill, New York. Faizal, 2014, Prinsip Kerja Baterai, http://birulinc.com/, diakses pada 26 Maret 2015. _____, 2014, Datasheet LM317 3-Terminal Adjustable Regulator, Texas Instruments, USA. _____, 2012,LCD (Liquid Crystal Display),http://elektronika-dasar.web.id/teorielektronika/lcd-liquid-cristal-display/, diakses pada 9 April 2015. Boylestad, Robert., 1992, Electronic Devices And Circuit Teory : Fifth Edition, Prentice-Hall International, Inc. USA.

77


LAMPIRAN

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI LAMPIRAN I LISTING PROGRAM

/***************************************************** This program was produced by the CodeWizardAVR V2.04.4a Advanced Automatic Program Generator © Copyright 1998-2009 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com

Project : Automatic Control System for Alternative Power Plant Version : Date

: 21-Jul-2015

Author : Michael Aditya Company : Comments:

Chip type

: ATmega8535

Program type

: Application

AVR Core Clock frequency: 11.059200 MHz Memory model

: Small

External RAM size

:0

Data Stack size

: 128

*****************************************************/

L1

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI #include <mega8535.h>

#include <delay.h>

// Alphanumeric LCD Module functions #asm .equ __lcd_port=0x15 ;PORTC #endasm #include #include <stdio.h> #include <stdlib.h>

//menu int a; int b; //source char voltip[4], arusip[4], dayaip[16]; float dtadc0, dtadc1, dayasumber; //battery char temp3[4], temp4[4], temp5[4], temp6[4], temp7[4], temp8[4]; float dtadc2, dtadc3, dtadc4, lb1, lb2, lb3; //charging int c, cs; char cstat[33]; //load char voltop[4], arusop[4], dayaop[4];

L2

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI float dtadc5, dtadc6, dayakeluar;

#define ADC_VREF_TYPE 0x40

// Read the AD conversion result unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) { ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10); // Start the AD conversion ADCSRA|=0x40; // Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10; return ADCW; }

void source() { //volt dtadc0=5*(((float)read_adc(0))*5/1023); ftoa(dtadc0,2,voltip); lcd_gotoxy(6,0); lcd_putsf("Volt"); lcd_gotoxy(6,1);

L3

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI lcd_puts(voltip); lcd_gotoxy(10,1); lcd_putsf("V"); delay_ms(25);

//arus dtadc1=5.405*((((float)read_adc(1))*5/1023)-2.5); ftoa(dtadc1,1,arusip); lcd_gotoxy(12,0); lcd_putsf("Arus"); lcd_gotoxy(12,1); lcd_puts(arusip); lcd_gotoxy(15,1); lcd_putsf("A"); delay_ms(25);

//daya dayasumber=dtadc0*dtadc1; ftoa(dayasumber,2,dayaip); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Daya"); lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts(dayaip); lcd_gotoxy(4,1); lcd_putsf("W "); delay_ms(25);

L4

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI }

void battery() { //battery 1 dtadc2=27.027*(((float)read_adc(2))*5/1023); ftoa(dtadc2,0,temp3); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Bat1"); lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts(temp3); lcd_gotoxy(3,1); lcd_putsf("%");

//battery 2 dtadc3=27.027*(((float)read_adc(3))*5/1023); ftoa(dtadc3,0,temp4); lcd_gotoxy(6,0); lcd_putsf("Bat2"); lcd_gotoxy(6,1); lcd_puts(temp4); lcd_gotoxy(9,1); lcd_putsf("%");

//battery 3 dtadc4=27.027*(((float)read_adc(4))*5/1023);

L5

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI ftoa(dtadc4,0,temp5); lcd_gotoxy(12,0); lcd_putsf("Bat3"); lcd_gotoxy(12,1); lcd_puts(temp5); lcd_gotoxy(15,1); lcd_putsf("%");

delay_ms(75); lcd_clear();; }

void charging() { //source checking dtadc0=((float)read_adc(0))*5/1023; if (dtadc0<1) {b=3;}

//battery 1 dtadc2=27.027*(((float)read_adc(2))*5/1023); ftoa(dtadc2,0,temp3); if (dtadc2>=95) {lb1=1;}; if (dtadc2<=70) {lb1=0;};

L6

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI if (dtadc2>70&&dtadc2<98) {lb1=2;}; ftoa(lb1,0,temp6);

//battery 2 dtadc3=27.027*(((float)read_adc(3))*5/1023); ftoa(dtadc3,0,temp4); if (dtadc3>=95) {lb2=1;}; if (dtadc3<=70) {lb2=0;}; if (dtadc3>70&&dtadc3<98) {lb2=2;}; ftoa(lb2,0,temp7);

//battery 3 dtadc4=27.027*(((float)read_adc(4))*5/1023); ftoa(dtadc4,0,temp5); if (dtadc4>=95) {lb3=1;}; if (dtadc4<=70) {lb3=0;}; if (dtadc4>70&&dtadc4<98) {lb3=2;}; ftoa(lb3,0,temp8);

L7

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI //charging battery 1 if (lb1==0&&lb2==0&&lb3==0) {PORTD=0x09;}; if (lb1==0&&lb2==0&&lb3==1) {PORTD=0x09;}; if (lb1==0&&lb2==1&&lb3==0) {PORTD=0x09;}; if (lb1==0&&lb2==1&&lb3==1) {PORTD=0x09;};

//charging battery 2 if (lb1==1&&lb2==0&&lb3==0) {PORTD=0x0A;}; if (lb1==1&&lb2==0&&lb3==1) {PORTD=0x0A;};

//charging battery 3 if (lb1==1&&lb2==1&&lb3==0) {PORTD=0x0C;};

//bypass to dummy load if (lb1==1&&lb2==1&&lb3==1) {PORTD=0x00;};

if (PORTD==0x09) {cs=1;};

L8

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI if (PORTD==0x0A) {cs=2;}; if (PORTD==0x0C) {cs=3;}; if (PORTD==0x00) {cs=0;};

//indicator charging if (PORTD==0x09||PORTD==0x0A||PORTD==0x0C) {PORTB.4=1;} else {PORTB.4=0;}; }

void load() { //volt dtadc5=5*((float)read_adc(5))*5/1023; ftoa(dtadc5,2,voltop); lcd_gotoxy(6,0); lcd_putsf("Volt"); lcd_gotoxy(6,1); lcd_puts(voltop); lcd_gotoxy(10,1); lcd_putsf("V"); delay_ms(25);

L9


//arus dtadc6=5.405*((((float)read_adc(6))*5/1023)-2.5); ftoa(dtadc6,1,arusop); lcd_gotoxy(12,0); lcd_putsf("Arus"); lcd_gotoxy(12,1); lcd_puts(arusop); lcd_gotoxy(15,1); lcd_putsf("A"); delay_ms(25);

//daya dayakeluar=dtadc5*dtadc6; ftoa(dayakeluar,2,dayaop); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Daya"); lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts(dayaop); lcd_gotoxy(4,1); lcd_putsf("W "); delay_ms(25);

if (dtadc6>0) {PORTB.5=1;} else

L10

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI {PORTB.5=0;}; }

void warning() { PORTD=0xF0;

//discharging all battery

lcd_gotoxy(3,0); lcd_putsf("Sources Is

Not Available!");

PORTB.6=1; PORTB.7=1; delay_ms(25); PORTB.4=0; PORTB.5=0; PORTB.6=0; PORTB.7=0; delay_ms(25);

if (PINB.0==0||PINB.2==0) { PORTB.7=0; b=0; lcd_clear(); }; }

// Declare your global variables here

L11


void main(void) {

PORTA=0x00; DDRA=0x00; PORTB=0x00; DDRB=0xF8; PORTC=0x00; DDRC=0xFF; PORTD=0x00; DDRD=0x0F;

TCCR0=0x00; TCNT0=0x00; OCR0=0x00;

TCCR1A=0x00; TCCR1B=0x00; TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;

ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00; MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00; TIMSK=0x00; ACSR=0x80; SFIOR=0x00;

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x84; SFIOR&=0xEF;

// LCD module initialization lcd_init(16);

L12


a=0; b=0; c=0; PORTD=0x00; PORTB.3=1;

//greeting message lcd_gotoxy(1,0); lcd_putsf("Welcome To The Green Technology"); delay_ms(150); lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" Michael Aditya

-1126-");

delay_ms(150); lcd_clear();

while (1) { PORTB.7=0; //keep the process if charging was activated if (c==1) {charging(); //source checking dtadc0=((float)read_adc(0))*5/1023; if (dtadc0<=2) { lcd_clear();

L13

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI a=3; b=3; c=0; }; };

//home display while (a==0) { lcd_gotoxy(4,0); lcd_putsf("-Active-"); lcd_gotoxy(5,1); lcd_putsf("[menu]"); if (PINB.1==0) { a++; delay_ms(25); lcd_clear(); };

//keep charging if (c==1) {charging(); //source checking dtadc0=((float)read_adc(0))*5/1023; if (dtadc0<=2) { lcd_clear();

L14

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI a=3; b=3; c=0; }; };

//load status dtadc6=5.405*((((float)read_adc(6))*5/1023)-2.5); if (dtadc6>0) {PORTB.5=1;} else {PORTB.5=0;}; };

//source display while (a==1&&b==0) { lcd_gotoxy(5,0); lcd_putsf("Source"); if (PINB.0==0) { a=0; b=0; delay_ms(25); }; if (PINB.1==0) { a++;b=0; delay_ms(25);

L15

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI lcd_clear(); }; if (PINB.2==0) { b=1; delay_ms(25); lcd_clear(); }; //keep charging if (c==1) {charging(); //source checking dtadc0=((float)read_adc(0))*5/1023; if (dtadc0<=2) { lcd_clear(); a=3; b=3; c=0; }; }; };

//source menu while (a==1&&b==1) { source(); if (PINB.0==0)

L16

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI { b=0; delay_ms(25); lcd_clear(); }; //keep charging if (c==1) {charging(); //source checking dtadc0=((float)read_adc(0))*5/1023; if (dtadc0<=2) { lcd_clear(); a=3; b=3; c=0; }; }; }

//battery dispalay while (a==2&&b==0) { lcd_gotoxy(4,0); lcd_putsf("Battery"); if (PINB.0==0) { a=0;

L17

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI delay_ms(25); }; if (PINB.1==0) { a++;b=0; delay_ms(25); lcd_clear(); }; if (PINB.2==0) { b=1; delay_ms(25); lcd_clear(); }; //keep charging if (c==1) {charging(); //source checking dtadc0=((float)read_adc(0))*5/1023; if (dtadc0<=2) { lcd_clear(); a=3; b=3; c=0; }; }; }

L18


//battery menu while (a==2&&b==1) { battery(); if (PINB.0==0) { b=0; delay_ms(25); lcd_clear(); }; //keep charging if (c==1) {charging(); //source checking dtadc0=((float)read_adc(0))*5/1023; if (dtadc0<=2) { lcd_clear(); a=3; b=3; c=0; }; }; }

//charging display while (a==3&&b==0)

L19

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI { lcd_gotoxy(4,0); lcd_putsf("Charging"); if (PINB.0==0) { a=0; delay_ms(25); }; if (PINB.1==0) { a++;b=0; delay_ms(25); lcd_clear(); }; if (PINB.2==0) { b=1; delay_ms(25); lcd_clear(); }; //keep charging if (c==1) {charging(); //source checking dtadc0=((float)read_adc(0))*5/1023; if (dtadc0<=2)

L20

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI { lcd_clear(); a=3; b=3; c=0; }; }; }

//start charging? while (a==3&&b==1) { lcd_gotoxy(5,0); lcd_putsf("Start"); lcd_gotoxy(3,1); lcd_putsf("Charging ?"); if (PINB.2==0) { b=2; delay_ms(25); lcd_clear(); }; if (PINB.0==0) { b=0; delay_ms(25); lcd_clear(); };

L21

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI }

//charging menu while (a==3&&b==2) { charging(); lcd_gotoxy(4,0); lcd_putsf("Charging"); lcd_gotoxy(3,1); sprintf(cstat,"Battery 0%d",cs); lcd_puts(cstat); if (PINB.0==0) { b=0; delay_ms(25); lcd_clear(); }; c=1;

//charging flag

}

//warning if sources is not available while (a==3&&b==3) {warning();}

//load display while (a==4&&b==0)

L22

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI { lcd_gotoxy(6,0); lcd_putsf("Load"); if (PINB.0==0) { a=0; delay_ms(25); }; if (PINB.1==0) { a=1;b=0; delay_ms(25); lcd_clear(); }; if (PINB.2==0) { b=1; delay_ms(25); lcd_clear(); }; //keep charging if (c==1) {charging(); //source checking dtadc0=((float)read_adc(0))*5/1023; if (dtadc0<=2)

L23

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI { lcd_clear(); a=3; b=3; c=0; }; }; };

//load menu while (a==4&&b==1) { load(); if (PINB.0==0) { b=0; delay_ms(25); lcd_clear(); } //keep charging if (c==1) {charging(); //source checking dtadc0=((float)read_adc(0))*5/1023; if (dtadc0<=2) { lcd_clear();

L24

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI a=3; b=3; c=0; }; }; }

} }

L25

KONTROL PENGISIAN BATERAI OTOMATIS PADA SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK ALTERNATIF

Recommend Documents