MOIJllf lAMPl! LED YANG DICATU OLEH SEI_ Sl!RYA F Dahl Sei!O/l. lhestha D1oll Purnomu, Deddy 5,'us!lo
MODlJL LAMPlJ LEIJ YANG DICA TU OLEH SEL SURY A F. Dalu Setiaji , Diestha Djati Purnomo, Deddy Susilo e-mail: sotdagrt/:yahoo.com, diesthali(;gmail.com, sp_tech_engrlt;yahoo.co.id Pro!:!ram Studi Teknik Elektro. Fa.l. ultas Teknik Elektronika dan Komputer- UKSW .lalan Diponegoro 52
60. Salattga 507ll
Intisari Mokalah ini membal1as tentang perancangan dan pembuatan sebuah perangkat penerangan ruangan menggunakan modul lampu LED yang dibuat dari
s~iumlah
LED. yang dicatu sel surya. Modullampu LED (Light-Emitting Diode)yang dibuat dibandingkan
m~juk
kerjanya dengan lampu pijar dan lampu CFL (compact
.tluorescents lamp). Orientasi set surya dapat diatur secara manual (pasit). atau secara otomatis (a.l"tif) menyesuaikan pergerakan matahari. untuk mendapatkan energt cahaya yang maksimal. Hasil pengujian menuqjukkan modul Jampu LED yang dibuat. pancarannya reJatif terfokus dibandingkan lampu pijar dan lampu CFL. Sedangkan pengaturan sel surya secara aktif man1pu memberikan peningkatan energi listrik yang disimpan oki sebesar 24% dalam rentang waktu penb"UJian 10 harL dibandingkan dengan menggunakan pengaturan pasif
Kata kunci: lampu LED. kendali aral1 seJ surya. mikrokontroler. DC to DC Converter.
I. PENDAHlJLUAN Masyarakat masih banyak yang menggunakan lampu pUar dan lampu neon atau compact fluorescents lamp (CFL). Kedua jenis lampu tersebut mempunyai banyak keterbatasan.. terutan1a dari segi daya penerangan (luminous effil. 'a(1') . yang rendah dan umur hidup (lifetime) yang pendek. Rata
rata. lan1pu pijar mempunyai
daya penerangan h1rang dari 22 lm/W (lumens per watr) dengan umur hidup h.ingga 1000 jam. sedangkan lampu neon rata - rata mempunyat day a penerangan antara 45
lm/W hingga 60 lnvW dan umur hidup hingga 6000 jam Daya penerangan yang .fl
Techn.~
Jmnal Jlmiah EleJ..:lrotekniJ,;n Vol. ()No 1 April ?0 10 Hal -f I -- (J3
dihasilkan oleh kedua lampu ini masih jauh dari daya terang cahaya putih ideal. yang mempunyai daya terang hingga 242.5 lm/W. Penggunaan LED untuk penerangan mangan mempunyai banyak keuntungan hila dibandingkan dengan kedua jenis lampu di atas. antara lain: awet karena tidak
caha) a dengan daya
~
ang lebih kecil. serta umur hidup lebih dari l oo
ooo Jam.
Perkembangan teknologi LED sangat pesat bila dibandingkan dengan jenis lampu lainnya Salah satu
contohn~·a
adaJah dengan diproduksinYa LED putih dengan daya
terang 131 lm/W pada tahun 200(}Pl Perkembangan teknolog.i LED yang pesat tersebut akan mendorong masyarakat memilihnya sebagai lampu penerangan dimasa yang akan datang. Di daerah tanpa jaJur distribusi listrik.
energi sinar matahari dapat
dimanfaatkan untuk menghidupkan lampu LED sebagai penerangan rumah. Salah satu caranya adalah mengkonYersi energi calmya matalmri
menjadi
listrik
menge,'l.makan sel surya. Meski pun saat ini sel surya masih relatif mahal. dimasa depan teknologi akan dapat bertahan pada saat ketersediaan sumber energi Jainnya sudah men.ipis. Berdasarkan Jatar belakang tersebut akru1 dirancang modul lampu LED yru1g ditenagai oleh sel sur) a Pergerakan sel surya akan diatur agar dapat menru1gkap energi surya secara maksimal.
II. PERANCANGAN Dwgrrun kotak aJat yang dtrru1cang ditu11iukh.ru1 pada Grunbar 1. Perru1gkat ini tidak menggunakru1 catu daya PLN tetapi hru1ya memrulfaatkan energi matal1ari sebagai sumber tenaganya. Energi matahari yru1g telaJ1 dikom ersi oleh panel sel su~ a
men.iadi energi Jistrik disimpru1 terlebih dahulu di dalam aki (accu). lemudian
digunakp.n tmtuk mencatu modul lampu LED dru1 semua komponen penu11iang alat. Untul memaksinmlkan fungsi pru1el sel suf)·a dalrun menerima cahaya matal1ru·i. maka pru1el set surya dtgerakkru1 agm menghadap ke arah matal1an.
42
MUDUI LAMPU LED YANG J)/CATU OLEH .\'EI. SURYA 1·. fJoht ,\Ctiall. JJu:Yfha D!illl l'urnomo. lJedf(\' .'l'us!lo
Gambar 1. Diagram Kotak Sistem Alat yang dirancang ini mempunyai dua mode pengendalian yaitu pasif dan aktif Jika perangkat dijalankan dengan mode pasif. hanya deteksi kapasitas aki yang d~jatankan
secara aktif. Sistem akan berusaha menggerakkan panel sel surya untuk
dis~jqjarkan
dengan bidang datar saat proses pengisian kapasitas aki. Jika aki habis.
maka pru1el set surya tidak digerakkan dan menunggu hingga kapasitas aki memungkinkan untuk menggerakkan panel set sul}a Pengontrolan aktif-tidaknya pengisian aki. driver lampu LED. dan lampu LED diatur secara manual melalui saklar. Jika perru1gkat dijalankan dengan mode akti[ maka pengontrolilll aki. pergerakru1 pru1el sel sul}a. dru1 lrunpu LED sepenuhnya d1kendalikan oleh mikrokontroler.
Pengontrolru1 aki berupa deteksi kapasitas aki.
penghentian
pengisiru1 aki _1ika kapasitas aki penuh. dan penghentiilll penggunaan aki jika kapasitasnya hampir habis. Pengontrolan pergerakan panel sel sul}·a dilakukan dengan menghadapkan panel set sul}a secara ak1if ke arab matahari saat pengisian aki. Sedangkan pengontrolan lampu LED adaJah dengan menghidupkan lampu LED
jika mangan gelap dan mematikru1 lampu LED jika ruru1gru1 terru1g atau saat kapasitas aki hampir habis.
43
Techne Jurnalllmiah Eiektrotekmka Vol 9 No I April 21110 Hal -H
(>3
Modul Lampu LED (Light Emitting J)iode)
2.1.
Gambar 2 menunjukkan diagram kotak lampu LED. Lampu LED ini disusun dari
s~jmnlah
LED yang dihubungkaan secara seri/paralel
Penggunaan DC lo
J)('
l'onverler pada modul lampu LED dimaksudkan untuk mengubah tegangan aki
dapat beleQa sccara normal.
Gambar 2. Diaga·am kotak modullampu LED Lampu LED terdiri dari 48 buah LED yang disusun dengan menderetkan 8 LED sebanyak 6 deret kemudian memparalelkannya. untainya dapat dilihat pada GambaJ 3. Hambatan 180
n
digunakan pada lampu LED agar arus yang mengahr
pada LED sebesar 25 mA Jenis LED yang digunakan adalah super brighl >rhile LED dengan sudut pancaran 25". karena cahaya yang dipancarkan LED jenis ini cukup terang. selain itu LED .ienis ini mudal1 didapatkan.
Gambar 3. Untai Iampo LED J
t
Gambar 4
memH~Iukkan
penyusunan LED dan sudut kemiringan twp LED.
Cara penyusunan lampu LED seperti mi dimaksudkan agar cahaya yang dipancarkan tidak terfokus dan dapat menyebar ke seluruh penjum ruangan.
......
MOl){ !J. lAMPl/ LED YANG J>JCA TU Ol.EH SEI~ SURYA 1- Do/11 &twjl. })Jeslho/)JUIJ l'11rnomo. lkddy .\1/SJ/u
Gamb~u
2.2.
4. Peletakkan dan sudut kemiringan LED
Modul DC to DC Converter Topologi dasar kom erter yang diterapkan adalah topologi push-pull dengan
untai dasar sepet1i yang dituqjukkan Gambar 5. Pada gambar tersebut. terlihat tegangan masukan dan keluaJru1 dipisahkan oleh transformator
(lrun.~·f(Jrmator
isolated). Ol BCH
=-
r
Jat..:·
.J~t:....J ~ 1__At.
<>------::-'(j::iV V'}:l~·~
Gambar 5. Rangkaian Konve11e1· Topologi push-pull converter mempunyai
lima bagiru1 utama. yaitu
transformator step-up center tap (CT). kontrol PWM (Pnlse Width Modulation) untuk mengatur pensaklaran (swttchmg). MOSFET sebagai saklar (SWitch). Dioda schottky atau .k1st-recovery dan kapasttor ftlter. (·enter wp kumparan primer (NP) digunakan untuk tegru1gan masukan DC. Sim al masukan pad a pm gate ledua -+5
Techne Jmnnl Ilminh Elektroteknikn Vol
l)
No I April
~ill
0 Hnl
~I
- (,-;
MOSFET (VGS 1 dan VGS2) mempak.an gelombang kotak dengan bed a fase 180° dan amplitudo serta Iebar pulsa yang sama besar. Perbedaan fase ini menyebabkan pada suatu \\aktu hanya satu MOSFET saja yang on dan yang lainnya dalam keadaan
ott." Un1uk k.l1mparan sekunder. bagian center tap digunakan sebagai ground dan ked ua ujung kumparan Yang lain merupakan tegangan keluaran hasil kom ers1
'
disearahkan dengan dioda schottky. Secm·a garis besar cara ke1ja dari untai pnsh-pn/1 converter adalah sebagai berih1t saat MOSFET aktif maka arus listrik mengalir pada kumparan primer sehingga timbul medan magnetik dalam kumparan tersebut. Medan magnetik dalam kumpar::m tersebut menyebabkan terjadinya fluks magnetik dalam inti besi lunak pada trafo. Karena terdapat dua kondisi pada MOSFET yaitu on dan
(~tl.
maka
besarnya arus listrik yang mengalir pada kumparan primer bembal1 terhadap \Yakh1 demikian pula fluks magnetik yang ditimbul.kannya. Pada trafo terdapat gandengan magnet antara kumparan primer dan sekunder yaitu bempa inti besi lunak sebagai tempat melalukan fluks bersan1a. Gandengan magnet ini menyebabkan fluks magnetik yang dihasilkan oleh kumparan primer dapat memotong kumparan sekunder sehingga pada ujung - ujung kumparan sekunder timbul gaya gerak listrik (ggl) induksi. Jika pada ujung - ujung kumparan ini diberikan suatu beban. maka arus listrik dapat mengalir ke beban. Bentuk sinyal keluaran pada anoda dari kedua dioda mempakan sinyal gelombang kotak dengan bed a fase 180° Besarnya tegangan keluaran konYerter dapat dicari dengan menggunakan Persamaan (1) diba" al1 ini:
(1)
clengan Yot'T = tegangan keluaran konYerter (V).
Np
= tegangan cahJ (V). = jumlah lilitan primer.
Nm
= jumlah lilitan sektmder.
Vn
= tegangan buka dioda (V).
ToN
=
Vnc J l
46
\\·akh1 MOSFET sah1ras1 (j.!s).
~OT>Ul
lAMPl! I.E{) YANfi DIC4TU ULEH SEL SURYA F lJo/11 Se/f(!fi. !Jil:silw IJ;o11 l'urnomn. lledt~J-\1/sl/t,
T
= 1 periode gelombang swlfching (f.!S)
Bila dalam untai digunakan dioda schottky maka tegangan buka dioda (VD) sebesar 0.5
2.3.
v_
dan 1 v bila di!;,'1.111akan diodafusl-recuvely_
Modul Panel Sel Surya f'hu/0\'ulruJL l!jf('cl\ adalah l~qadm:a becl:t poknsial elektrik antma dua
bahan silikon ~ ang berbeda (tipe-p dan tipe-n) ketika sambungan pada kedua bahan tersebut dikenai foton Sedangkan sel sun a atau phofovolfLiic cell adalah suatu alat yang berfungs1 untuk mengubah energi cahaya menjadi memanfaatkan photovoltwc effects Lapisan pad a Gambar 6. Konstruks1 dasar
s~l
pen~
~nergi
listrik dengan
usun sel surya ditunjukkan seperti
sm: a secara umum terdm dan. kaca penutup.
bahan perekat transparan. lapisan anti-pantuL silikon tipe-p dan tipe-fl serta kontak konduktor.
llnli&fll
illi-fdteeli•• Coelilf Tl8lpl!lll MIIKirt
!HH
r-TJpt Selimfnttr p-TJpt Selic•ili•l11
Gambai" 6. Lapisan penyusun sel sm-ya Ketika bahan s1likon tipe-p dan tipe-n disambungkan. akan terdapat medan listrik dan potensial kontak di sekitar persambungannya. Medan listrik ini terjadi ketika eleliron yang berada dalam silikon tipe-n bergerak mengisi lubang (hole) pada silikon tipe-p. Peristi\Ya mi menyebabkan te1:jadinya tegangan halang (horner) di sekitar persambungan.
47
Technc .lurnnl Ilminh Elek:trotcknik:n Vol 9 No I April ?O Io Hal
~I
·- r)'
Ketika cahaya mengenru pennukaan sel surya. energmya membru1gkitkan elektron dan hole di sekitru· persambungan yang segera disapu melintasi persambungan karena adanya medru1 listrik. Pergerakan hole dru1 elektron tersebut 111enimbulkan arus listrik yang dapat diberikan ke bebru1.
1.
t
\1ekanik penggerak panel sel sur) a Mekanik penggerak panel sel surya dibuat sepe1ii meja berbentuk T dengan
tinggi 540 nun. Papan bes1 sebagai tempat peletakan panel sel surya mempunyai ukuran sekitar 520 · 520 111m Grunbar mekanik ini dituqjukkan Gambar 7. Mekru1ik panel sel surya dapat bergerak maksi111um dari -75° hingga +75° dari bidang datar (sumbu horisontal). tetapi pergerakan panel sel surya dibatast dari r,o" hingga Hlfl
0
dari bidang datar.
).le:jape:nyangga--.
~{otorDC
l+-------==-=-============~ -----~ Gam bar 7. Mekanik panel sel surya Pada poros motor DC dipasru1g besi ulir dengan paqjang 520 111111 dru1 diruneter lO mm. sedangkan pada ujung yang lain dipasru1gi mur dan dikaitkan pada suatu poros di tepi papan besi tempat pru1el sel surya. Tujuan penggunaan besi ulir ·'
adalah agar pru1el sel surya dapat bergerak lambat sehingga memudahkan pengontrolan dalam menggerakkan panel sel sun a. Mekru1ik panel sel sun·a dibuar dengan sistem knock-Jm,rn atau dapat dibongkar-pasang agar mudah dipindahkan 48
MOOllr TAMPU LED YANG DICA Tll OLEH SEL .\' URYA F JJolu ,\'t:liofl, lJn'.llhu i>Jafll'urnomo. I >cdd)· SIIS!Io
2.5.
Modul kontrol panel sel surya
2.5.1. Untai pendeteksi posisi matahari Untai ini terdiri dari lima buah LDR yang berfungsi untuk mendeteksi posisi mat:-~hari
P:-~d:1 namh:1r X dapat dilihat pencuplikan tegangan llllluk masukan
ADCORW> diambil di antara sambungan resistor I (J kO dan potensin. sehtngga
didapatkan n.mms pembagian tegangan sebagai berikut: 2)
Maksud dan penggunaan potensio dalam untm LOR mt adalah umuk mengatur agar tegangan cuplik yang dihubungkan pada masukan ADC0809 sama besar pad a saat intensitas cahaya yang diterima masing- masing LDR sama besar.
Gambar 8 Untai LDR penjejak posisi matahari.
Gambar 9. Pen,usunan LOR
Techne Jurnal Jlmiah Elektroteknika Vol (J No I April 2010 Hal41 -- 6)
Sepe1ii ditunjukkan pada Gambar 9. masing-masing LDR diletakkan di dalam pipa paralon yang telah dipotong dengan panjang lO em. Kedalaman peletakkan LDR adalal1 8 em dari permukaan pipa paralon_ hal ini dimaksudkan agar penenmaan cahaya matal1ari yang paling besar hanya tet]adi pada salal1 satu LDR saia. dm1 tegangan LOR
~
ang menerima cahaya maksimum akan berbeda jauh
dengan teganga11 pad a empal
buah LOR
~
ang lamnya.
Hal
1111
DertuJUail
mempermudah pembandmgan data dtgital hasd kom ersi tegangan oleh ADC0:{09 pada keluna LOR tersebut.
2.5.2. Untai optokopler Untai optokopler dan busur demjat yang telah d1lubangi digunakan untuk membantu pergerakan panel sel surya agar dapat bergerak hingga sudut kemiringan tertentu dari bidang datar sesuai dengan posisi matal1ari. Optokopler yang digunakan adalal1 :. ang berbentuk U dengan untai lengkap ditunjukkan Gambar 10. sedangkan gambar konfigurasi busur derajat yang digunakan
ditu~jukkan
seperti pada Gambar
11. Busur der'\jat dibuat tidak tembus pandang dan diberi lima lubang pada sudut
30". 60", 90°. 120". dan 150" yang digunakan sebagai penghalang pada optokopler dan sebagai acuan besarnya sudut kemiringan panel sel surya.
P3.3 u-cbn ..,
Gambar 10 Untai optokopler. j
!
50
MOIWL LA.I\IPU LED YANG I>ICA TU 0/,"Ell SEL SURYA F Dalu ,\'efiOJI. Du:srha L>Jaft P11momo. lh:d1(l Sustlo
')()C
150°
..J luhau12
I Area t1dak temhu~ JlttllLiiillg
Gambar 11 Pelubangan pada busur derajat.
2.5.3. l'ntai driver motor DC Untai dther motor DC yang di,!;,\l.l11akan
ditm~jukkan
sepe11i pada Gambar 12.
DriYer motor ini digunakan untuk mengontrol motor DC yang dipakai sebagai penggerak panel sel surya. Komponen utama dari driYer motor in.i adalah dua buah relay yaitu Kl dan K2 se11a sebuah transistor TIP3IC sebagai kontrol PWM (Pulse Width Modulation). Tabel kebenaran driYer motor DC dinu1iukkan pada Tabel 1. Tabell Tabel kebenaran driver motor DC. ····---···
····-
P3.0 u-Con P3. 1 1.1-Con P3.2 u-Con I 1 0 ()
I X
I 1 0
I l !
X
-x·
Arab putar motor DC Kekanan Ke kiri Tidak bergerak -Tidak bergerak
don't care.
Untuk setiap relay digunakan sebuah transistor NPN C828 unt1.1k men-dnvenya. Dtode 1N4002 berfungsi sebagat diode jree--vvheei. DriYer motor mi juga dilengkapi dengan kapasitor C L C2. dan C3 untuk mengurangi
te~jadinya
bunga api
saat motor yang digunakan diberi catu daya.
51
Technt; Jurn<Jlllmiah Elektroteknika Vol
tJ
No I Apnl J()JO Hal-!1 - r,l
Gambar 12 Untai dnver motor.
2.6. I\tlodul Minimum Mode Mikrokontroler AT89S52 Modul
IIU
menjalankan fungsi pengolahan data digital dari ADC0809.
pengontrolan baterai. mekanik penggerak panel sel surya. modul lampu LED dan
relay- relay yang digunakan sebagai saklar otomatis. Gambar untai minimnm mode mikrokontroler AT89S52 beserta konfigurasi masing- masingport dituqjukkan pada Gambar 13. 02
.. c:
l~Ou1
100
Sl Ruet -=-
,JC
!OK~
Gambar· J3 Untai mmnnznn mode mikrokontroler AT89S52. 52
MODl'L LAMPll LED t:4N(z' J>J(A Tl' OrEHSEI Sl'RYA F Do/11 ,\'eftO}l. J)fesrha Dtatt l'urnomo. /)edt!) Sus!lo
2.7. Modul ADC0809 Modul ADC0809 berfungsi untuk mengkonYersi tegangan analog dari LDR dan tegangan baterai meqjadi data digital yang kemudian diolah oleh mikrokontroler d::m digunakan untuk mengontrol kerja sistem Untai modul ADCOXOlJ 'ang unan~:ang
dan h.untlgUJast dau masmg
llli.t.Sllig j.illl UllUHILih..t>
vee
11
START
E<X!
INO INl IN2
CE DO
IN3
Dl
IN4 INS
Dl D3
04 D~
ADD A ADDB ADDC ALE
06 07
VREP+
Y.REF· GND
-
Gambar 14 Untai modul ADC0809.
2.8. Modul Baterai Modul baterai pada makalah ini terdiri dari media penyimpan energi listrik yaitu aki dan untai pemantap tegangan sederhana. Pada modul baterai ini juga ditambahkan dioda sebagai pengaman sel surya terhadap an.1s balik dari aki. relay sebagai saklar pada sel surya ke untai pemantap tegangan. dan untai pencuplik tegangan baterai. Gambar untai modul baterai ditunjukkan Gambar 15. Fungsi relay S I adalah untuk menghentikan pengisian aki jika sudah penuh Sedru1gkan fungsi dru·i relay S2 adalal1 untuk melakukan pencuplikan tegangan aki oleh ADC.
53
Techne Jurnal Ilnuah Elektrotekni ka Vol. Y No. I Apnl 20 lO Hal ~ l -
()3
Gamba .. 15 Untai modul baterai.
Pemantap tegangan menggunakan IC 7815. agar tegangan catu untuk pengisHm daya baterai stabil pada I 5 V. hal mi diperlukan dikarenakan tegangan keluaran dari sel surya yang berkisar antara 17 V - 21 V. Transistor PNP MJ2955 digunakan agar selumh arus yang dihasilkan sel surya dapat dialirkan ke baterai sehingga secara maksimal. Untai pencuplik tegangan aki terdiri dari beban cuplik yang besarnya 4
n. dan hambatan pembagi tegangan R4 dan R5.
masing- masing
besarnya I 00 kO. dan 68 ill. Tujuan dari penggunaan beban cuplik 4
n.
ini menarik
arus aki yang cukup besar (3 A) sehingga dapat digunakan untuk mendeteksi apakah
aki akan habis (tldak dapat mengeluarkan arus yang besar). Sedangkan tujuan dari penggtmaan hambatan pembagi tegangan adalah agar didapatkan tegangan cuplik maksimum 5 V.
2.9. Perancangan Perangkat Lunak pada Mikrokontroler AT89S52 Diagram alir program \·ang digunakan pada alat ini secru·a keselumhan ditunjukkan pada Gambar 16.
J I
54
,~fOI>lT/.
I.AMPU I.E!> YANf; f>TCATV fnEH SEI. Sl!RYA F lJulu .)'eUUfl. lhes!ha DJall P11rnomo Ved1(1 ,)'us1/u
I
M:~ ~ ~>· ~···~M~~----~ l Matikan Semun
·
L~_!ki~1 ">' ... I
~~r1
-Gelap--1
.
.
..~ .. ~
' f 1 kHr
1·-----·-·-
Daya Bflterai '
'
t
t~
·Daya Ba~li Ya
~y)~ya
Maksimum? ·,··--....._;'"·-·-
}latL'fill
M1runtwn? _
I
"iJaya l~era1
ndak
Minimum?
i
Yo
,...... -l .... ~. ,
Ya
lli duplam Lampu LED
Ruz7er
'·-----·
Ttdak
I ..__
Rctum
i4
'--~---J
Gambar 16 Diagram alir program
2.9.1. Konversi sinyal analog ke digital dengan ADC0809 KonYersi
tegangan
analog
menjadi
data
digital
dilakukan
dengan
menge,'lmakan ADCOR09 sehingga algoritma program yang dibuat mengacu pada diagram wa1.iu yang terdapat pada datusheet ADCOR09.
2.9.2. Mengontrol panel sel surya Pada saat pengendali panel sel surya dihidupkan dari kondisi qtf'dengan mode aktif atau saat berpindal1 mode kontrol dari mode pasif menjadi mode aktif maka sistem kontrol akan menghadapkan (me-reset posisi) panel sel
su~
a ke arah posisi
JD.11l l o. Setelal1 itu mikrokontroler meminta ADCOSO':J untuk mencuph1. tegangan kelima LDR yang terdapat pada sistem kontrol pru1el sel surya dan mengkonwrsinya menjadi data digital. Proses selanjutnya adalah membru1dingkru1 kelima data digital tersebut untuk mencari nilai terbesar sehingga panel sel surya sejajar dapat diaral1ken menghadap posisi matahari. Jika panel sel surya telal1 menghadap kearah matal1ar1 proses selanjutnya adalah kembali ke progrrun utruna. Limrr swach 2 di&,'l.makan sebagm mdtkator ,Jika pru1el sel surya telal1 bergerak lebih dari 150" alau panel sel su~a
menghadap lebih dari aralljrun l-4. Jika lnn11 'wth.h 2 lerpicu maka sistcm akan 55
Tcchnc Jurnal Ilmiah Elcktroteknib Vol 'J No I April 2!110 Hal t I ...
r11
kembali melakukan tahap yang ke-2 hingga ke-5. Diagram alirnya dittmjukkan seperti pada Gambar 17.
I
Ya
[_~> Ya
CR!;;) Gamba•· 17 Diagram alir kontrol panel sel surya.
III. PENGUJIAN 3.1. Pengujian Lampu LED Pengujian lampu LED dan lampu pembanding lainnya dilakukan dengan mengukur intensitas cahaya masing Pen~:,•1.1kuran
masing lampu menggunakan lux-meter.
intensitas calmya dilakukan pada jarak 1 m dari permukaan lampu dan
dengan empat sudut pengukuran yang berbeda. yaitu 10°. 30°. 60°. dan 90°. Besarnya intensitas cal1aya ruangan sebelum dilakukan pengujian lampu adalal1 o
lux. Hasil pengujian lampu LED. yang dibuat sebanyak tiga bual1. dan karakteristik elebrik lampu LED masing-masing ditunjukkan pada Tabel 2 dan Tabel 3. ;/
Sedrufgkan hasil pengujian lrunpu pembru1ding dru1 karakteristik elektrik lampu pembru1ding masing - masing ditunjukkan seperti pada Tabel 4 dru1 Tabel 5 Untuk lampu pembru1ding. pengujian dilakukan menggunakan dua jenis lampu pembru1ding 56
.".fOIJUL IAMPU LED YANf; DIC4 TU Ol.EH SEI. S URYA F lJalu .'-.'ef{(lji. />lestho L?;oll Purnomo J>edr6· .\'usilo
yaitu lampu pijar 15 W. 25 W. dan 45 W serta lampu CFL 5 W dan X W Semua merk lampu pembanding yang
di~'llnakan
adalah Philips.
Tabel 2 Hasil pengujian lampu LED.
r··1
!
I Intensitas cahaya iampu (lux) I
'l.!llP,1 1~i;
l)( I" ----!----··
c-·----··---·-·-t--~--r--·-
Lampu LED J
13.2
2(l,6
511_7
49.1
Lampu LED2
13.1
25.7
50.1
47.3
Lampu LED 3
15.7
33.5
52.9
49.5
Rata- rata
14.0
28.6
51.2
48Ji
I I
--
-·
TabeiJ K.arakteristik elelirik lampu LED. I
Karalieristik elelirik Lampu uji Tegangan (V)
Arus (A) Daya (W)
f
12.2
0.501
6.11
Lampu LED 2!
12.2
0.501
6.11
Lampu LED 3
12.2
0.503
6.14
12.2
0.502
6.12
Lampu LED l
Rata- rata
I I
Tabel4 Intensitas cahaya lampu pembanding. Lampu uji --------
Pijar 15 W
Intensitas cahaya lampu (lux) : 10°
3()0
· - --·
12.4
12.9
()00
90°
12.9
11.5
..
!---···---·--
Pijar 25 W
22.0
22.0
23.9
23.4
Phil IpS Pijar 45 W
40.3
44.4
42.2
38.5
CFL 5W
37.5
38.0
32.0
~).)
CFL 8W
61.7
63.3
50.3
37.0
L
I !'
i
,., - -
·- _____ _ L _ _ _ j I
57
Technc Jurnalllmiah Elektroteknika Vol 9 No I April 20 Io Hal ..J.I
(,3
Tabel5 Karakteristik elektrik lampu pembanding. -.
----~
--""--
--
---"
Karakteristik elektrik Lampu uji Tegangan Lampu pijar I 5 W
219
Jampu pijar ?." W .
I Lampu pijar ..J.S w ~--21 ()--~~,;:-17o
37.23
f Lampu C'FL 5 W
Jlampu CFL 8
--·- 219
0J)35
7.() 7
W-- --- . 2llJ
0.052
1 J .39
I
'
Hasll pengu,11atl di atas memH\JUkkan balmu lampu LED yang d1buat. pancaran cahayanya relatif lebih terfokus dibandingkan lampu pijar atau CFL Sednngkan intensitas cahaya maksimum yang dihasilkan lampu LED yang dibuat. melebilu yang dihasilkan lampu pijar 45W atau lampu CFL 5W. dengan konsums1 daya hstrik yang lebih rendah.
3.2. Pengujian Panel Sel Surya Pengujian panel sel surya dilak11kan dengan mengukur tegangan drm arus pengisian aki pada jam -jam tertentu disaat kondisi cuaca cerah. baik dengan sistem kontrol mekruuk pasif maupun akiif Tujurumya untuk mengetahui unjuk kerja panel sel surya terhadap penggunaan sistem kontrol mekanik pasif maupun aktif Gambru· l R menuqjukkan grafik hubungru1 rultara besru·nya daya listrik pengisian ak1 terhadap waktu. Tabel 6 menunjukkan energi ltstrik yru1g diterima aki setiap I jam pada pukul 08.00 WIB hingga 16.00 WIB saat cuaca cerah.
MODl!L IAMPU l-ED YANG /JJC4 TU lH-EH SET_ Sl!RYA F IJalu ,\cfla/1. lhestlw nfoll l'urnomu. lJedc~\' .\us1lo
:30 25 20
..,._Kontrol
15
-B~~~L.
ok•··
10
5 0 08.0009 001 0. 00 11.0012.0013 0014.0015 0016.00
Gambar 18 Grafik pengujian modul panel sel surya (cuaca cerah)
Tabel 6 Energi listrik pengisian aki setiap I jam (cuaca cerah). Jam (WIB)
Energi listrik pengisian aki (Wh) Sistem kontrol pasif Sistem kontrol ak1 if 1
08.00- 09.00
15.16
20.72
10.00
17.89
22.65
10.00
11.00
21.95
24.33
11.00
12.00
25.89
25.89
12.00
13.00
23.63
26.04
13.00
14.00
19.42
24.05
14.00
15.00
15.58
20.66
I
8.72
14.66
!
15 .00 - 16. 00 -·--·-I
I
Jumlah
r· Rata - rata
183.95
14R.24 ...
18.53
22.99
Berdasarkan Tabel 6. kenaikan energi hstrik yang dihasilkan oleh panel sel surya saat menggunakan sistem kontrol mekanik ak1if terhadap sistem kontrol mekanik pasif dapat dihitung sebagai benkut:
(3) 59
Tcchnc Junwlllminh Elcktrotcknika Vol ')No
Kenaikan
=
J
April 20 I0 Hal -ll
183,95 - 148,24 148,24
X
100%
(,,
= 24.09 ~
(4)
3.2 Pengujian Keseluruhan Alat Pengujian leseluruhan perangkat alat dilakukan dengan mengoperasilan alat 24 .Jam per han selama 20 han berturut-turut Perangkat dwpera.•:;1kan dengan s1stem kontrol pasif selama 10 hari dan I 0 hari berikutnya perangkat dioperasikan dengan sistem kontrol aktif. Pengoperasian perangkat ini dilakukan dari pulul 08.00 WIB hingga kapasitas aki mencapai batas minimum untuk menyalakan ketiga lampu LED pada malam hari. Sebelum dilakukan pengujian. aki dikosongkan terlebih dahulu hingga mencapai batas minimum. dengan demikian energi 'ang tersimpan di dalam aki selumlmya berasal dari panel sel surya saat pengujian siang harinya Pengujian pada siang hari dilak-ukan untuk mengetahui apakah sistem kontrol panel set surya. pengisJan aki. dan perangkat lunak dapat belefJa dengan baik atau tidal. Sedanglan pengujian pada malam hari dilah1kan untuk mengetalmi lamanya ketiga lampu LED dapat menyala sampai kapasitas aki mencapai batas minimum. Dari basil pengujian siang hari dengan sistem lontrol pasif didapatkan bahwa bila pada mYal pengujian panel sel surya tidak menghadap ke arah jam 12. maka sistem kontrol dapat menghadapkan panel sel surya ke arah jam 12. Hingga pengujian keselumhan sistem selesai. panel sel surya tetap menghadap ke aral1 jam 12. Aki juga diisi mulai pukul 08.00 WIB - 16.00 WIB. Pengisian aki dan lampu
LED sepenuhnya dikontrol oleh pengguna. Hasil pengujian malam hari dengan sistem lontrol pasif ditunjukkan seperti pada Tabel 7.
60
r t:
MODFl l.AMPF LED Y.4N(,' DJCA Tl' OLEI/ .\'Ef. Sf/RY4 F: Du/11 .~ctw;t. Du.:sthu !>;all l'urnomo. lJetltly S11.1tlo
Tabel 7 Hasil pengujian malam hari (pasit). Hari ke -
Lama lampu LED hidup 3 jam 30 menit 6 jam 0 menit
2
.'
~
. .
-~·
4
()jam 40 menit
5
7 jam 0 menit
--~
I !
6
7 jam I 0 men it ~
7
4 jam 30 menit
8
7 jam 30 menit
1.)
7 Jam 40 menit
·-
--·---1
10 Rata- rata
-
-- ---
5 jam 30 menit 6 jam 15 menit
Dari hasil pengujian siang hari dengan sistem kontrol aktif didapatkan bahwa pada pukul 08.00 WIB h.ingga pukul 16.00 WIB panel set surya bergerak sesum posisi matahari dan panel sel
su~
tte~jadi
pengisian aki. Jika kondisi mangan gelap. sistem kontrol
a dan pengisian aki dihentikan. kemudian sistem menyalakan ketiga
lampu LED. Tabel 8 menu11iukkan hasil pengujian malam hari dengan sistem kontrol aktif.
Tt:chn0 Jurnal flmiah Elt!ktroteknika Vol ')No l April2010 llal.fl
(,l
Tabel8 Hasil pengujian malam hari (aktiO. Hari ke-
Lama lampu LED hid up
11
R jam 45 menit 9 jam 0 menit
12
...
~
'·~ ~nn1 11 ' !Hen:~
1 '
~·
14
-1------------i 6 jam 5 men it____ -~
15 16
I
17
9 jam 5 menit
9 Jam 10 menit X jam 20 menit
18 f-.·-----
~
7 jam 30 menit
I
~----
19
5 Jam 5 menit
20
7 jam 10 menit
Rata- rata
7 jam 52 menit
:
----~~----··_
..
____
___j
Dengan asumsi bahwa kondisi cuaca secara rata-rata adalah sama pada saat pengujian. didapatkan balm a pengaturan panel sel surya secru·a ak"tif meningkatkan energi yru1g disimpan aki sebesar 24%.
IV. KESIMPlJLAN Berdasarkan analisis basil pengu_jian didapatkru1 bahwa lrunpu LED yang dibuat Jebih terang 1.56 kali dan dan daya yang dibutuhkan hanya 26% dibandingkan lampu pijar 25 W Bila dibandingkan dengan lampu C'FL 5 W. lampu LED lcbih terru1g L07 kali dan daya yang diserap hanya !.\0%. Namun demikian cal1aya yang dihasilkan oleh lampu LED yang dibuat relatif terfokus dibandingkan lampu pijar dru1 C'FL Selru1jutnya. dengan menggunakan perangkat
pen,j~jak
posis1 matal1ru·i
secara aktif penyimpru1an energi listrik pada aki meningkat lebih dari 241Yu selama 10 hanfpenb'lljian.
62
MODUI~
lA MPU LED YANG DJCA TV OLEH SEL SURt'A 1· l>a/11 Se!tC!fl. lhesrha l>1afl Purnomo. lJed((r Sllsilo
Daftar Pustaka [ 1] http://ww\Y.cree.com/press/press_detail.asp?i= ll508349537l2
[2] Kasap. S. 2001. pn Junction Device.v and Light .t'mming Dmde. Canada Electrical Engineering Depru1ment UniYersih of Saskatchewan. i _,: J
"'' ' .,.-\ 1 tup~u lil..l.
'
'-'~~i
1,
t
--I_!_~,-~-;,;!~(~
• ·,..
http //en." 1kipedta.org/" ikJi'Light-enuttmg_dtode [~~
Pressman. A. I. 199R. ,\\!'itching Pm·wr Supply York McGrmY
ncsi~n
Second Edition. New
Hill Companies. Inc
l51
PateL M.R l999. Wind and Solur /)ower Systems. New York: CRC Press.
[()]
Putra. AE. 2002. He/ajar Mtkmkontrolcr ATRYCjf jJ j5. Teori dan Aplilat.l'l Yogyakarta: Gm a Medm.
63
