Jurnal TeknikA Vol 8 No 2
September 2015
ISSN No. 2085 - 0859
PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK DENGAN MESIN GENERATOR BERBAHAN BIOGAS PADA MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 DENGAN VB.NET Kemal Farouq Mauladi1) 1)
Dosen Prodi Teknik Informatika Fakultas Teknik Universitas Islam Lamongan Email :
[email protected] ABSTRAK
Sumber energi listrik dengan bantuan mesin generator yang berbahan bakar dari kotoran hewan sapi yang sudah melalui tahapan proses fragmentasi dengan pemanfaatan suhu dan tegangan listrik dimana dari pada proses tersebut membutuhkan sebuah software dan aplikasi komputer sebagai pengotrol suhu dan tegangan arus listrik didalam satu ruangan. Mikrokontroler adalah suatu IC dimana terdapat mikroprosesor dan memori program read only memory (ROM) serta memory serba guna random access memory (RAM), bahkan ada beberapa jenis mikrokontroler yang memiliki fasilitas Digital to Analog Converter (ADC), PLL, dan Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory (EEPROM) dalam satu kemasan. Pengggunaan mikrokontroler dalam bidang kontrol sangat luas dan popular. Proses mikrokontoler arus tegangan listrik yang berasal dari mesin generator akan diproses dengan bantuan software visual basic Net 2010 untuk menentukan berapa persen tegangan yang masuk dan suhu didalam ruangan tersebut. Kata Kunci : Sel Surya, Mikrokontroler,Visual Basic Net 2010. ABSTRACT Sources of electrical energy with the aid of generator fuel from cow manure that has been through the stages of the fragmentation process by exploiting the temperature and voltage of the electricity where the process requires a software and computer applications as pengotrol temperature and voltage of electric current in one room. Microcontroller is an IC where there is a microprocessor and memory program read only memory (ROM) and memory versatile random access memory (RAM), even some of the microcontroller which has facilities Digital to Analog Converter (ADC), PLL, and Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory (EEPROM) in one package. microcontroller in the control field is very broad and popular. Mikrokontoler process flow of electrical voltage coming from the engine generator will be processed with the help of software Visual Basic .Net 2010 to determine what percentage of the incoming voltage and the temperature in the room. Keywords : Solar Cells, Microcontroller, Visual Basic .Net 2010. I. Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Perkembangan teknologi komputer dewasa ini semakin maju dan berkembang dengan sangat pesat, hal ini dapat kita lihat dengan semakin banyaknya penggunaan komputer dalam kehidupan sehari-hari, khususnya dalam membantu atau mempermudah suatu pekerjaan manusia, sehingga memungkinkan suatu pekerjaan dapat diselesaikan dengan lebih
cepat dan lebih efisien, dibandingkan jika tanpa menggunakan komputer. Mikrokontroler adalah suatu IC dimana terdapat mikroprosesor dan memori program read only memory (ROM) serta memory serba guna random access memory (RAM), bahkan ada beberapa jenis mikrokontroler yang memiliki fasilitas Digital to Analog Converter (ADC), PLL, dan Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory 835
Jurnal TeknikA Vol 8 No 2
September 2015
(EEPROM) dalam satu kemasan. Pengggunaan mikrokontroler dalam bidang kontrol sangat luas dan popular. Selain memiliki arti mikroprosesor dan memori juga memilih arti yang berbeda, misalnya mikrokontroler disebut juga dengan komputer keping tunggal (singel chip computer) yang memiliki kemampuan untuk diprogram dan digunakan untuk melakukan tugas yang berorientasi kontrol. Arus listrik merupakan besaran penting untuk mengetahui produktivitas panel sel surya menghasilkan daya listrik. Selain itu arus juga sangat penting untuk diamati karena panel sel surya hanya bekerja pada siang hari atau saat ada cahaya. Semakin besar intensitas cahaya matahari yang ditangkap oleh panel sel surya, semakin besar daya listrik yang dihasilkan. Oleh karena itu dibuat alat "Pembuatan Sistem Monitoring Optimasi Energi Cahaya Matahari Menggunakan Sensor Arus pada Antarmuka Personal Computer" yang semua sistemnya dikontrol oleh mikrokontroler AVR ATMega 8535. 1.2 Tujuan Penelitian Agar pengembangan sumber energi alternatif khususnya pembangkit listrik tenaga Surya dan tenaga Biogas berjalan dengan lancar, Maka tujuan dalam perancangan ini difokuskan pada : 1. Dari dua pembangkit tegangan listrik yang akan dihasilkan pada generator berbahan bakar Biogas (2,5KVA) dan Sel Surya (kapasitas2,4 KWH) 2. Karakteristik kualitas daya, perubahan frekuensi oleh beban dan stabilitas tegangan listrik 3. Mikrokontroler dan visualisasi program Visual Basic Net. II. Metodologi Penelitian 2.1 Mikrokontroler ATMega 8535 Mikrokontroler adalah suatu mikroprosesor plus. Mikrokontroler adalah pusat kerja dari suatu sistem elektronika seperti halnya mikroprosesor sebagai otak computer. Adapun nilai plus bagi mikrokontroler adalah terdapatnya memori dan port input / output dalam suatu kemasan IC yang kompak. Kemampuannya yang programmable, fitur yang lengkap seperti ADC internal, EEPROM internal, port I/O, komunikasi serial.
ISSN No. 2085 - 0859
Mikrokontroler ATMEGA8535 merupakan IC CMOS 8-bit yang memiliki daya rendah dalam pengoprasiannya dan berbasis pada arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) AVR. ATMEGA8535 dapat mengeksekusi satu instruksi dalam sebuah siklus clock, dan mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz, hal ini membuat ATMEGA8535 dapat bekerja dengan kecepatan tinggi walaupun dengan penggunaan daya rendah. 2.2 Rangkaian Suhu LM 35 Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika-elektronika yang diproduksi oleh diperoleh dari tenaga listrik genset yang berasal dari biogas dari kotoran hewan ternak. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan. Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 20 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 μA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC. 2.3 Pengembangan dan Pemanfaatan Kotoran Sapi Menjadi Energi Biogas Biogas merupakan gas campuran metana (CH4), karbondioksida (CO2) dan gas lainnya yang didapat dari hasil penguraian bahan organik (seperti kotoran hewan, kotoran manusia, dan tumbuhan) oleh bakteri metanogen. Untuk menghasilkan biogas, bahan organik yang dibutuhkan, ditampung dalam reaktor. Biogas dihasilkan apabila bahan-bahan organik terurai menjadi senyawasenyawa pembentuknya dalam keadaan tanpa oksigen. Proses fermentasi adalah penguraian bahan-bahan organik dengan bantuan 836
Jurnal TeknikA Vol 8 No 2
September 2015
ISSN No. 2085 - 0859
mikroorganisme. Fermentasi anaerob dapat menghasilkan gas yang mengandung sedikitnya 50% metana. Gas inilah yang biasanya disebut dengan biogas. III. Desain Sistem 3.1 Rancangan Analisa dan Desain Sistem Pada penelitian terdapat dua pembangkit tegangan listrik yang akan dihasilkan pada mesin generator berbahan bakar Biogas (2,5 KVA) dan Sel Surya (kapasitas 2,4 KWH) ditinjau dari karakteristik kualitas daya, dan perubahan frekuensi oleh beban, stabilitas, dan suhu tegangan listrik pada mikrokontroler dengan visualisasi program Visual Basic Net. Prinsip Kerja alat pengukur suhu ruang menggunakan mikrokontroler dengan Visual Basic Net, dari rancangan alat pengukur suhu ruangan pada mikrokontroler dan software visual basic net dengan mendeteksi sensor suhu dan perubahan suhu pada ruangan tersebut. Guna menghasilkan perubahan data kedalam sistem analog yang berupa level tegangan dari 1mV s/d 5mV yang berasal dari datasheet sensor yang dihasilkan. Dalam visualisasi program VB Net menghasilkan teganggan rata-rata 10mv dalam 1oC yang kemudian data tersebut akan dikonversi menjadi data digital melalui ADC, data digital yang dihasilkan ADC kemudian diolah mikrokontroler dan diubah dalam nilai besaranya suhu dalam satuan derajat Celsius (OC). nilai yang dihasilkan dari pengolahan data pada mikrokontroler kemudian ditampilkan kedalam data LCD dan yang akan dikirimkan pada aplikasi penampil suhu. Jika suhu ruang > 35 oC maka grafik pada tampilan program akan menurun. 3.2 Tahapan Penelitian Pada tahapan penelitian diperlukan beberapa komponen elektronika yang dibutuhkan diantaranya : 1. CPU Intel Pentium Dual Core 2 Ghz, Ram 512MB, support mode bi-directional dengan sistem operasi Windows XP 2. Sensor arus ACS712 3. Sensor tegangan 4. ADC 0804 5. Multimeter 6. Ampere meter 7. Sumber tegangan DC 5 V 8. Sumber tegangan Variabel
Gambar 1. Desain Sistem Penelitian Keterangan : Pemrograman menggunakan Visua Basic Net dengan komunikasi mikrokontroller yang nantinya menggunakan komunikasi serial (USB to Serial) dengan memanfaatkan Com 1 pada VB Net dalam komunikasi project component. 3.3 Alur Flowchart Sistem Diagram Flowchart program pada Mikrokontroler di tunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 2. Flowchart Mikrokontroler
837
Jurnal TeknikA Vol 8 No 2
September 2015
3.4 Perencanaan Genset Biogas Hampir semua tenaga listrik yang dipergunakan saat ini bekerja pada sumber tegangan bolak balik (ac), karena generator ac adalah alat yang paling penting untuk menghasilkan tenaga listrik. Generator ac, umumnya disebut alternator, bervariasi ukurannya sesuai dengan beban yang akan disuplai. Generator yang akan dipakai dalam penelitian ini memiliki spesifikasi yaitu generator AC dengan merk SPICA Generator, tipe ET 1800 L berbahan bensin yang berkapasitas 2,5 KVA : Untuk bisa menghasilkan genset berbahan bakar gas metana harus dilakukan modifikasi pada calbulator dari genset berbahan bakar bensin dengan cara merubah diameter lubang nozzel hingga cukup besar. Yang berfungsi untuk memperbesar gas yang masuk dalam genset. 3.5 Desain Program Pada tahapan desain sistem untuk resistensi suhu digunakan sebagai pengukuran suhu yang diperoleh dari tegangan arus listrik yang didapat dari mesin generator. PC (Komputer) dalam perancangan ini berfungsi untuk memonitoring arus listrik dengan membaca port serial menggunakan Visual Basic Net Sebagai sistem monitoring yaitu menampilkan jumlah arus masukan dari mesin genset sebesar 2.5 KVA dan 2 ,4 KWH, jumlah arus listrik serta grafik arus yang digunakan, jumlah arus yang tidak digunakan beban dalam skala waktu pada layar monitor. Masukan 2,5 KVA dan 2,5 KWH dilakukan karena daya yang diatur pada masukan mesin generator biogas adalah menggunakan tegangan 220 volt. Masukan arus listrik dapat diganti langsung angka 4 menjadi angka 2 pada monitor. Adanya muncul “overload detected” jika arus yang digunakan beban melebihi dari arus masukan dari mesin genset, Start berfungsi untuk mereset dan menampilkan skala pada monitor, clear screen untuk mereset dan menampilkan grafik skala pada layar monitor, reset berfungsi untuk mereset jika muncul “overload detected”, close berfungsi untuk menutup program dan, Setting port serial digunakan untuk mereset ulang settingan arus tegangan yang berasal dari mesin genset. Sistem operasi yang digunakan pada komputer adalah Windows XP ataupun Windows 7.
ISSN No. 2085 - 0859
Gambar 3 Desain Program IV Pengujian dan Analisis Alat 4.1 Pengujian Sensor Pada pegujian ini dilakukan pada saat beban menggunakan arus listrik. Sensor dapat mendeteksi arus sekitar 2,4 KVA dan apabila kurang dari 2,5 KVA tidak dapat dideteksi oleh sensor. Itu terjadi karena inti core yang dikelilingi kumparan jika di aliri arus listrik dibawah 2,5 KVA hanya sedikit mengalami perubahan gaya magnet sehingga tegangan sangat kecil dan terinduksi ke kumparan sekunder dimana pada tegangan yang kecil tidak akan bisa menembus ataupun melewati dioda tersebut. Didalam penelitian ini arus listrik yang sampai 2,5 KWH didalam pengujian sistem secara kesuluruhan akan dimunculkan kedalam aplikasi Vb Net dengan tampilan grafik. Apabila suhu dan tegangangan arus listrik mengalami Overload Detected atau beban yang akan melebihi arus msebesar 2,4 KVA maka dalam aplikasi akan menampilkan keterangan message box “Overload” 4.2 Pengujian Software Pada sistem yang digunakan, untuk dapat menerima data ADC dari mikrokontroler Atmega 8535 yang dikirim dari mesin generator, dengan bantuan program aplikasi yang dapat membaca data dari serial port tersebut, dan bahasa pemrograman visual basic net yang dipilih dalam penelitian ini. Program utama diawali dari proses default yang akan menampilkan nilai besaran suhu 838
Jurnal TeknikA Vol 8 No 2
September 2015
dan tegangan arus listrik. Sub program waktu akan mengambil sejumlah data tegangan serta arus dari comport pada menu program yang disediakan. Tombol menu ditekan maka menu besaran listrik akan ditampilkan yaitu tegangan, arus, dan suhu. Menu utama serta default programnya. Perancangan program aplikasi yang telah dibuat dengan visual basic net pada penelitian ini dapat dikelompokkan menjadi : Layout Form Login Form login adalah form yang pertama akan muncul pada saat sistem di jalankan. Hal ini bertujuan untuk mengantisipasi pengguna yang tidak bertanggung jawab menjalankan sistem tanpa izin dan menjaga kerahasiaan data-data didalamnya.
ISSN No. 2085 - 0859
dari sistem yang telah dibuat dan mengetahui kesalahan penghitungan oleh sistem.
1.
Gambar 4. Menu Login Sistem 2. Form Menu Utama Pada menu utama yang terdapat dalam sistem yang digunakan berbasis visual basic net dengan menggunakan comport yang terdiri dari tampilan digitalisasi data berupa grafik suhu dan tegangan arus listrik.
Gambar 5. Form Menu Utama 3. Form Pengujian Program Dalam pengujian perangkat lunak dan perangkat keras ini bertujuan untuk kinerja
Gambar 6. Layout Menu Utama Grafik Suhu V. Kesimpulan Dari hasil pengujian yang telah dilakukan monitoring arus listrik secara keseluruhan dapat diambil kesimpulan: 1. Alat yang dirancang pada penelitian ini dapat mengukur dari generator berbahan bakar Biogas (2,5 KVA) dan Sel Surya (kapasitas 2,4 KWH) ditinjau karakteristik kualitas daya, perubahan frekuensi. 2. Perubahan arus dapat ditampilkan di PC dalam bentuk grafik dan jika arus yang digunakan melebihi arus maka pada program akan tampil “Overload Detected”. Saran Dari hasil perancangan sistem monitoring tegangan listrik dan suhu ini masih terdapat beberapa kekurangan dan dimungkinkan untuk pengembangan lebih lanjut. Oleh karena itu peneliti merasa perlu memberikan saran sebagai berikut: 1. Dapat ditambahkan alat pada perancangan ini dengan menggunakan alat lcd untuk pendeteksian suhu dan tegangan listrik dengan layar monitor. 2. Stabilitas tegangan dengan berbasis mikrokontroler dan visualisasi bisa menggunakan software Bascom AVR untuk menghitung tegangan yang masuk dari mesin generator apabila tegangan arus listrik lebih dari 2,4 KWH. DAFTAR PUSTAKA 1. Energi alternatif biogas, Firdaus, I, U. 2009 http://www.migas indonesia.com/index.php 2. Junindar, 2006, Panduan Lengkap Menjadi Programmer, PT.Elex Media Komputindo 3. NET Framework SDK documentation, Microsoft Corporation 839
Jurnal TeknikA Vol 8 No 2
September 2015
4. Rancangan bangun pembangkit listrik tenaga biogas,Joko Purnomo, Laporan Tugas akhir, Universitas Sebelas Maret Surakarta, 2009. 5. Aplikasi Mikrokontroler atmega 8535 & Atmega 16 Menggunakan BascomAvr.Setiawan,Afrie.2011Yogyakarta: Penerbit Andi.
ISSN No. 2085 - 0859
6. Rancang Bangun Penggerak dan Sensor Arus Pada Panel Sel Surya Berbasis Mikrokontroler ATMega 8535 Zulfi, Muhammad Muqarrabin. 2010. Semarang: Universitas Diponegoro.
840
