SOFTWARE) TRIYAS IKA WULANDARI NRP

PROYEK AKHIR

RANCANG BANGUN SISTEM PENGGERAK PINTU AIR DENGAN MEMANFAATKAN ENERGI ALTERNATIF MATAHARI (HARDWARE/SOFTWARE)

TRIYAS IKA WULANDARI NRP. 7306 040 015

Dosen Pembimbing: Ir. GIGIH PRABOWO, MT NIP. 19621205 199103 1 003 INDHANA SUDIHARTO,ST, MT NIP. 19660227 199403 1 001

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO INDUSTRI POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 1

2010

PROYEK AKHIR

RANCANG BANGUN SISTEM PENGGERAK PINTU AIR DENGAN MEMANFAATKAN ENERGI ALTERNATIF MATAHARI

(HARDWARE/SOFTWARE)

TRIYAS IKA WULANDARI NRP. 7306 040 015

Dosen Pembimbing: Ir. GIGIH PRABOWO, MT NIP. 19621205 199103 1 003 INDHANA SUDIHARTO,ST, MT NIP. 19660227 199403 1 001 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO INDUSTRI POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2010 2

RANCANG BANGUN SISTEM PENGGERAK PINTU AIR DENGAN MEMANFAATKAN ENERGI ALTERNATIF MATAHARI Oleh: Triyas Ika Wulandari NRP.7306.040.015 Proyek Akhir ini Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan (S.ST) Di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember Disetujui oleh : Dosen Pembimbing Tim Penguji Proyek Akhir

1. Ir. Joke Pratilastiarso, MT. NIP. 196209201988031002

1.

Ir. Gigih Prabowo, MT. NIP. 19621205 199103 1 003

2. Drs. Irianto, MT. NIP. 196405221991031003

2.

Indhana Sudiharto,ST, MT. NIP. 19660227 199403 1 001

Ir Abdul Nasi31 964 534 3. Renny Rachmawati, ST, MT NIP. 197210241999032001 Surabaya, 5 Agustus 2010 Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Elektro Industri

Ainur Rofiq Nansur, ST, MT NIP. 19640713198903 1 005 3

ABSTRAK Dalam proyek akhir ini telah dibuat simulator sistem penggerak pintu air menggunakan sumber solar cell. Solar cell mempunyai kelemahan sangat tergantung adanya sinar matahari. Untuk mengatasi masalah pada solar cell bila cuaca mendung supply energi listrik di catu melalui baterai backup untuk sistem penggerak pintu air. Cara ini dimaksudkan agar pintu air dapat bekerja sewaktu-waktu dalam segala kondisi secara otomatis. Untuk mendapatkan tegangan keluaran solar cell yang tetap, diberikan rangkaian battery charger sehingga output tegangan dari rangkaian battery charger dapat dijaga tetap 13,6V. Sistem buka tutup pintu air digerakkan oleh Motor DC berdasarkan sensor ketinggian air sungai. Sebagai sistem pengontrolan buka tutup pintu air menggunakan kontrol logika fuzzy untuk menggerakkan motor pada penggerak pintu air. Dari sistem ini didapatkan kondisi ideal dari otomatisasi sistem penggerak pintu air. Kata Kunci : Solar cell, battery charger, driver motor, sensor level.

4

ABSTRACT This final project has made driving simulator sluice system using solar cell source. Solar cell has a weakness depends on the existence of the sun. To overcome the problems of the solar cell when the weather was overcast in the supply of electrical energy through the battery backup power supply for propulsion systems sluice. This method is intended to sluice can work at any time in all conditions automatically. To get the solar cell output voltage is fixed, given a series battery charger so that the output voltage of the battery charger circuit can be kept fixed at 13,6V. Open and close the door of the water system is driven by DC motors based on river water level sensor. As a system of controlling opening and closing of water gates using fuzzy logic control to drive the motor at the driving gate. From this system obtained under ideal conditions of the driving gate automation system. Key Words Solar cell, battery charger, driver motor, sensor level.

5

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah kami panjatkan kepada Allah SWT karena hanya dengan rahmat, hidayah dan inayah-Nya kami dapatmenyelesaikan proyek akhir ini dengan judul : Rancang Bangun Sistem Penggerak Pintu Air Dengan Memanfaatkan Energi Alternatif Matahari Dalam menyelesaikan proyek akhir ini, kami berpegang pada teori yang pernah kami dapatkan dan bimbingan dari dosen pembimbing proyek akhir. Dan pihak – pihak lain yang sangat membantu hingga sampai terselesaikannya proyek akhir ini. Proyek akhir ini merupakan salah satu syarat akademis untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan (S.ST) di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Kami menyadari bahwa masih banyak kekurangan pada perancangan dan pembuatan buku proyek akhir ini. Oleh karena itu, besar harapan kami untuk menerima saran dan kritik dari para pembaca. Semoga buku ini dapat memberikan manfaaat bagi para mahasiswa Politeknik Elektronika Negeri Surabaya pada umumnya dan dapat memberikan nilai lebih untuk para pembaca pada khususnya.

Surabaya, Juli 2010 Penulis

6

UCAPAN TERIMA KASIH Alhamdulillah, atas berkah dan karunia Allah SWT penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini dan dalam pelaksanaan pembuatannya penulis banyak mendapatkan bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan kali ini Penulis mengucapkan terima kasih yang tulus dan ikhlas kepada : 1. Allah SWT, karena Perlindungan, Pertolongan, dan Ridho-Nya saya mampu menyelesaikan Tugas Akhir ini serta hambanya yang termulia Nabi Besar Muhammad SAW. 2. Bapak, Ibu, dan keluarga yang telah memberikan cinta dan kasih sayang baik itu berupa dorongan moral maupun material. Terima kasih bapak dan ibu, jangan pernah berhenti berdoa demi kesuksesan anakmu, AMIN. 3. Dr. Dadet Pramadiharto, M.Eng, selaku Direktur PENS-ITS. 4. Ainur Rofiq Nansur, ST. MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Industri 5. Ir. Gigih Prabowo, MT dan Indhana Sudihato, ST, MT selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya untuk membimbing kami setiap saat. 6. Bapak Darwis yang telah banyak membantu dan memberi nasehat selama pengerjaan Tugas Akhir. 7. Pak Eko PPNS yang telah membantu dalam pengerjaan mekanik dalam Tugas Akhir ini. 8. Seluruh dosen penguji yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk menguji dan mengoreksi hasil proyek akhir ini. 9. Teman-teman D4 Elin ’06, terima kasih atas segala bantuan dan doanya. 10. Seluruh rekan - rekan dan karyawan Politeknik Elektronika Negeri Surabaya ITS yang tercantum maupun tidak tercantum namanya semoga mendapat balasan kebaikan dari ALLAH SWT dan limpahan rahmat dan hidayat-NYA untuk kita semua. Akhir kata penulis berharap agar buku ini dapat bermanfaat bagi senua pihak dan mudah-mudahan dapat dikembangkan dan dapat berguna di masa yang akan datang.

7

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL......................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN .............................................................. ii ABSTRAK ........................................................................................ iii KATA PENGANTAR ...................................................................... v UCAPAN TERIMA KASIH ............................................................. vi DAFTAR ISI ..................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ........................................................................ xi DAFTAR TABEL ............................................................................. xiv BAB I PENDAHULUAN .............................................................. 1 1.1. Latar Belakang ............................................................. 1 1.2. Tujuan .......................................................................... 2 1.3. Permasalahan.................................................................. 2 1.4. Batasan Masalah .......................................................... 2 1.5. Tinjauan Pustaka .......................................................... 3 1.6. Metodologi ................................................................... 5 1.7. Sistematika Penulisan .................................................. 6

BAB II TEORI PENUNJANG........................................................ 2.1. Solar Cell ..................................................................... 2.2. Motor DC ..................................................................... 2.2.1. Prinsip kerja. ...................................................... 2.2.2. Konstruksi Motor DC. ....................................... 2.2.3. Rugi-rugi dan Efisiensi. ..................................... 2.2.4. Jenis-jenis Motor DC ......................................... 2.2.5. Karakteristik Motor DC. .................................... 2.2.6. Pengaturan Kecepatan Motor DC. ..................... 2.3. Boost Konverter ........................................................... 2.3.1. Prinsip Kerja ...................................................... 2.4. Battery Charger ............................................................ 2.5. Aki / Accumulator ....................................................... 2.6. Desain Induktor ........................................................... 2.6.1. Maxsimum fluk density. .................................... 2.6.2. Induktansi. ......................................................... 2.6.3. Winding area...................................................... 8

7 7 12 12 13 14 15 15 16 17 18 20 21 25 28 29 29

2.6.4. Winding Resistance. .......................................... 2.7. Rangkaian Snubber ...................................................... 2.8. The Metal Oxide Semiconductor FET (MOSFET). ..... 2.8.1. Mosfet sebagai switch. ...................................... 2.9. Pulse Width Modulation. ............................................ 2.10. H-Bridge Driver. ........................................................ 2.11. Optocoupler. .............................................................. 2.12. Sensor Level. ............................................................. 2.13. Mikrokontroller.......................................................... 2.13.1. Mikrokontroller AVR AT-Mega16. ................ 2.13.2. Port Sebagai Input/Output Digital. .................. 2.13.3. Rutin-rutin Standart. ........................................ 2.13.4. Port Sebagai Analog Digital Converter. .......... 2.13.5. Code Vision AVR 1.24.0.1. .............................

30 32 33 35 36 37 39 41 41 41 46 48 50 52

BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT ................ 3.1. Konfigurasi Sistem ...................................................... 3.2. Perancangan Hardware ................................................ 3.2.1. Desain Prototype Pintu Air ................................ 3.2.2. Perancangan dan Pemasangan Solar Cell .......... 3.2.3. Desain boost Converter...................................... 3.2.4. Desain Snubber .................................................. 3.2.5. Perencanaan dan Perancangan sistem Pengisian pada Battery Charger ........................................ 3.2.5.1. Komponen Kontrol battery charger ..... 3.2.5.2. Rangkaian Battery Charger .................. 3.2.6. Driver Motor ...................................................... 3.2.7. Sensor Level ...................................................... 3.3. Perancangan Perangkat Lunak (Software). .................. 3.3.1.Sistem Mikrokontroller ....................................... 3.3.2.Cara Penulisan CodeVision AVR ....................... 3.3.3.Pembacaan Tegangan oleh Mikrokontroller melalui ADC Channel......................................... 3.3.4.Perencanaan dan Pembuatan Hardware dan Program LCD ..................................................... 3.3.5.Pembuatan Program Fuzzy ................................. 3.3.6.Desain Crisp Input dan Crisp Output .................. 3.3.7.Fungsi Keanggotaan ........................................... 3.3.8.Proses Kuantisasi ................................................

55 55 56 56 58 59 64

9

65 65 67 68 68 71 71 73 74 75 76 77 79 81

3.3.9.Desain Rule Base ................................................ 82 3.3.10.Fuzzy Evaluation .............................................. 83 3.3.11.Defuzzyfikasi .................................................... 84

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA .......................................... 4.1. Metode Pengujian ........................................................ 4.2. Pengujian Parsial ......................................................... 4.2.1.Pengujian Tegangan Output Solar Cell............... 4.2.2.Pengujian Battery Charger .................................. 4.2.3.Pengukuran Nilai Induktor ................................. 4.2.4.Pengujian PWM .................................................. 4.2.5.Pengujian Boost Converter ................................. 4.2.6.Pengujian Sensor Level ...................................... 4.2.7.Pengujian Minimum Sistem Mikrokontroller ..... 4.2.8.Pengujian ADC ................................................... 4.2.9.Pengujian Program Fuzzy ................................... 4.3. Pengujian Integrasi ......................................................

87 87 87 87 88 90 91 92 93 94 95 98 100

BAB V PENUTUP........................................................................... 105 5.1. Kesimpulan .................................................................. 105 5.2. Saran-saran .................................................................. 105 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................... xv LAMPIRAN

10

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 2.8. 2.9. 2.10.a 2.10.b 2.11. 2.12.a 2.12.b 2.13. 2.14. 2.15. 2.16. 2.17. 2.18. 2.19. 2.20. 2.21. 2.22. 2.23. 2.24. 2.25. 2.26. 2.27. 2.28. 2.29. 2.30.a 2.30.b

Halaman Solar cell......................................................... 7 Grafik I-V curve ............................................ 9 Grafik arus terhadap temperatur ..................... 10 Grafik arus terhadap tegangan ........................ 11 Ekstra luasan panel PV dalam posisi datar ..... 12 Prinsip Kerja Motor DC. ................................ 13 Diagram Skematik Motor DC . ..................... 13 Konstruksi Motor DC ..................................... 14 Rangkaian Ekivalen Motor DC Penguat Terpisah. ........................................................ 16 Grafik Fungsi Torsi Terhadap Kecepatan. ...... 17 Karakteristik Torsi dan Kecepatan Saat Pembebanan. ................................................. 17 Rangkaian Boost Konverter ........................... 18 Motor Saklar ON ........................................... 18 Motor Saklar OFF.......................................... 18 Proses Charge dengan Arus Konstan ............. 21 Proses Discharge dengan Arus Konstan ......... 22 Proses Charge dengan Daya Konstan ............. 22 Proses Discharge dengan Daya Konstan ........ 23 Proses Charge dengan Arus Konstan atau Tegangan Konstan........................................... 23 Proses Discharge dengan Resistansi Konstan 23 Rangkaian Ekivalen Induktor ......................... 26 Bentuk Ekivalen Induktor .............................. 27 Rangkaian Ekivalen Magnetic ........................ 28 Winding Area ................................................. 30 Rangkaian snubber ......................................... 33 Simbol Mosfet ................................................ 34 Mosfet Sebagai Switch ................................... 35 Gelombang tegangan input dan output ........... 36 Rangkaian PWM ............................................ 36 Gelombang pulsa keluaran PWM ................... 37 Rangkaian H-Bridge ....................................... 38 Rangkaian H-Bridge Bergerak maju .............. 38 Rangkaian H-Bridge Bergerak mundur ......... 38

11

Gambar 2.31. 2.32. 2.33. 2.34. 2.35. 2.36. 2.37. 2.38. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10. 3.11. 3.12. 3.13. 3.14.a 3.14.b 3.15.a 3.15.b 3.16. 3.17. 3.18. 3.19. 3.20. 3.21. 3.22. 3.23. 3.24.

Halaman Arsitektur H-Bridge ........................................ 39 Optocoupler .................................................... 40 Pin-pin AT-Mega 16 Kemasan 40-pin ........... 44 Arsitektur CPU dari AVR .............................. 45 Alur Pemrograman AVR Menggunakan CodeVision AVR ............................................ 46 Code Vision AVR 1.24.0.1............................. 53 Blok Penginisialisasian Program .................... 54 Bagian Penulisan Program.............................. 54 Blok diagram sistem ....................................... 55 Prototype Pintu Air Tampak Keseluruhan...... 56 Desain Pintu Air ............................................. 57 Pemasangan Solar Cell ................................... 58 Boost Konverter .............................................. 59 Rangkaian Simulasi Boost Konverter ........... 63 Tegangan keluaran boost converter ................. 63 Rangkaian RCD dan RC Snubber ................... 65 Konfigurasi Rangkaian Dasar dari LM350 ..... 66 Konfigurasi Pin LM324................................... 66 Rangkian Battery Charger ............................... 67 Rangkaian Driver Motor DC ........................... 68 Potensiometer .................................................. 69 Gambar Skematik Potensiometer .................... 69 Potensiometer dengan Parameter Tegangan ... 69 Potensiometer sebagai Sensor Level Tampak Depan .............................................................. 70 Potensiometer sebagai Sensor Level Tampak Samping .......................................................... 70 Grafik Linieritas Sensor Ketinggian Level Air 70 Flowchart sistem ............................................. 72 Proses Menulis Program.................................. 73 Seting ADC pada AT-Mega 16 ....................... 75 Rangkaian LCD 2x16 ...................................... 75 Flowchart Logika Fuzzy .................................. 77 Proses Pemasuka Crisp input Error dan Delta Error ................................................................ 78 Proses Pemasukan Crisp Output ...................... 79 Fungsi Keanggotaan Error ............................... 80 12

Gambar 3.25. 3.26. 3.27. 3.28. 3.29. 3.30. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 4.7. 4.8. 4.9.

Halaman Fungsi Keanggotaan Delta Error ..................... 80 Fungsi Keanggotaan Output ............................ 81 Rule Base......................................................... 83 Membership Function Error dan Delta Error pada Program Fuzzy Evaluation ..................... 83 Rule Strength ................................................... 84 Fuzzy Output ................................................... 85 Gambar solar Cell............................................ 87 Rangkaian Battery Charger ............................. 89 Pengukuran Nilai Induktor .............................. 90 Pengujian Rangkaian PWM ............................ 91 Hasil Pengujian PWM ..................................... 91 Pengujian Boost Konverter. ............................ 92 Hasil Pengujian LCD....................................... 95 Hasil Pembacaan Input, Error dan Output Fuzzy ............................................................... 99 Simulasi Sistem Kerja dari Pintu Air .............. 101

13

DAFTAR TABEL Tabel 2.1. 2.2. 3.1. 3.2. 3.3. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 4.6. 4.7. 4.8. 4.9.

Halaman Kapasitas Aki ................................................... 24 Konfigurasi pin port ......................................... 47 Winding data .................................................... 62 Tabel Input/Output Mikro ................................. 71 Tabel Definisi Fungsi Keanggotaan .................. 82 Data pengujian solar cell ................................... 88 Data Pengujian Battery Charger ........................ 89 Data Pengukuran Nilai Induktor ....................... 90 Pengujian boost konverter ............................... 92 Pengujian Sensor Ketinggian Air ...................... 93 Tabel Data Pengujian ADC Internal Mikrokontroller ................................................. 97 Pengujian Output Fuzzy ..................................... 99 Pengujian Sistem Rangkaian Daya dengan Menggunakan Solar Cell .................................... 100 Respon Kecepatan buka Tutup Pintu air ............ 101

14

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang Pada saat ini penggunaan sistem penggerak pintu air di sebagian besar pintu air sungai di Indonesia masih secara manual. Pintu air dikendalikan oleh manusia, yang bertugas menjaga supaya air di hulu dan hilir tetap stabil. Dalam hal ini air di hulu tidak melebihi batas yang ditentukan. Oleh karena itu, petugas penjaga pintu air harus siap siaga setiap saat. Tapi sangat tidak mungkin petugas itu setiap saat ada untuk menjaga pintu air. Alat ini berguna sebagai pengganti sebagian atau bahkan seluruh kerja dari seorang operator. Fakta ini diperkuat dengan masih sering terjadinya banjir di sebagian besar daerah di Indonesia. Meskipun sebagian kota besar di Indonesia menggunakan motor AC sebagai sistem penggerak pintu air yang mendapatkan supply energi dari PLN. Akan tetapi sistem tersebut dianggap kurang efektif karena belum bisa bekerja secara otomatis. Dilain pihak, PLN sebagai penyedia sumber energi listrik di Indonesia masih banyak mengalami kesulitan dalam menyediakan listrik. PLN masih menggunakan bahan bakar minyak bumi, gas alam, batubara, energi hidro, panas bumi dan disel. Dapat kita ketahui bahwa minyak bumi, gas alam dan batubara adalah sumber energi yang semakin menipis dan mahal. Masalah lain adalah sering terjadinya pemadaman listrik sehingga menghambat sistem kerja dari penggerak pintu air yang sudah ada. Pada tugas akhir ini akan dirancang suatu sistem penggerak pintu air secara otomatis yang memanfaatkan energi matahari sebagai sumber utama, sehingga alat ini diharapkan dapat terealisasi di semua pintu air di Indonesia. Motor DC sebagai penggerak pintu air yang dikontrol berdasarkan level air sungai, sehingga dapat menggerakkan pintu air sungai secara otomatis. Sistem penggerak pintu air ini mendapatkan sumber energi dari solar cell dan aki. 1.2. Tujuan Tujuan dari proyek akhir ini adalah membuat perencanaan Sistem Penggerak Pintu Air dengan menggunakan Solar Cell dan Aki 15

sebagai sumber hybrid. Dengan menggunakan Solar cell diharapkan dapat menghemat energi listrik pada sistem penggerak pintu air. Alat ini juga dapat digunakan untuk pintu air yang jauh dari supply PLN. Dengan adanya sistem pengendalian ketinggian air secara otomatis, diharapkan akan menghasilkan efisiensi yang tinggi dan responsif. 1.3. Permasalahan Berikut rumusan masalah yang akan dihadapi dalam proses pengerjaan Proyek Akhir ini : a. Bagaimana mendesain boost konverter sebagai penggerak motor DC. b. Bagaimana mendesain rangkaian charge untuk baterai aki dengan masukan solar cell. c. Bagaimana mendesain rangkaian PWM untuk menyulut mosfet. d. Bagaimana membuat sensor level ketinggian air. 1.4. Batasan Masalah Adapun batasan masalah dalam proyek akhir ini adalah sebagai berikut : a. Penggunaan Boost Converter sebagai penaik tegangan dari Aki sebagai supply Motor DC. b. Penggunaan Rangkaian Regulator sebagai Charger Baterai ke Aki. c. Desain prototype ini untuk pintu air berskala kecil. d. Penggunaan sensor level air sebagai pembanding tinggi air sungai sehingga system penggerak pintu air dapat bekerja secara otomatis (diasumsikan daerah hulu merupakan daerah yang padat penduduk). 1.5. Tinjauan Pustaka Dalam sebuah artikel berlabel RAPI-Nusantara..NET memaparkan bahwa banjir bukan sekedar fenomena alam. Fenomena alamnya adalah hujan. Tetapi hujan belaka tidak otomatis menyebabkan banjir. Oleh sebab itu, untuk meminimalisasi terjadinya banjir, teknologi yang dapat dikembangkan adalah bagaimana mengendalikan pembuangan air. Air yang mengalir di permukaan harus dibuang ke laut dengan mengoptimalkan sistem kerja dari pintu air sungai. Perlu 16

diketahui, selama ini sistem penggerak pintu air yang sudah ada masih menggunakan sistem manual. Walaupun sebagian sistem penggerak pintu air di kota-kota besar sudah menggunakan motor listrik sebagai penggerak pintu air, namun cara kerja dari sistem tersebut masih dilakukan dengan sistem on/off secara manual. Serta sistem yang sudah ada tersebut menggunakan sumber energi listrik dari PLN. Untuk mengatasi permasalahan yang dikemukakan diatas banyak cara yang dapat dilakukan. Salah satunya dengan perancangan sistem penggerak pintu air secara otomatis dengan memanfaatkan energi matahari yaitu menggunakan solar cell sebagai supply utama. solar cell bekerja untuk menyuplai seluruh beban pada sistem penggerak pintu air dan sebagian energinya diisi ke Aki sebagai cadangan daya. Solar Cell mempunyai beberapa kelemahan ketika dia bekerja menyuplai beban dan mengisi ke Aki. Solar Cell akan lebih banyak menyuplai ke beban yang mempunyai kebutuhan energi yang besar daripada beban selainnya, akibatnya apabila daya dalam Aki telah habis maka energi dari Solar Cell lebih tersupply ke Aki daripada ke beban yaitu motor DC. Selain itu juga karakteristik dari Solar Cell hanya mempunyai daya maksimum pada waktu-waktu tertentu saja dan tidak setiap waktu mempunyai daya yang besar. Hal ini seperti juga yang dikemukakan dalam buku tugas akhir Surya Darma Adi mengenai Penerangan Jalan Umum (PJU) dengan menggunakan Tenaga Surya (PENS-ITS), dalam artikel tersebut salah satunya menjelaskan bahwa kemampuan Solar Cell dalam mengisi dayanya ke Aki. Daya dari Solar Cell tersebut mengalir melalui battery charger yang berfungsi untuk rangkaian charge ke aki. Dengan battery charger ini sumber yang dikeluarkan oleh Solar Cell dapat diisi ke Aki sesuai dengan daya yang dibutuhkan,apabila daya dari aki sudah penuh maka battery charger akan memutuskan sumber ke Aki dan mengalirkannya daya itu ke beban. Aki tersebut bekerja ketika sumber dari Solar Cell tersebut tidak mendapatkan energi cahaya dari matahari. Pada kondisi itu battery charger akan menutup kontak dari sumber Aki sehingga sumber akan dialiri oleh Aki. Dalam tugas akhir ini, dirancang suatu sistem penggerak pintu air dengan menggunakan solar cell sebagai sumber utama. Dengan mengoptimasi Solar cell dan Aki sebagai supply, sistem penggerak pintu air akan tetap terjaga, sehingga dapat meminimalisasi penggunaan energi listrik dari PLN. Sistem penggerak pintu air ini menggunakan mikrokontroller sebagai pembanding data ketinggian air yang dibaca 17

oleh sensor dengan seting data yang telah ditentukan. Sensor yang dipakai yaitu sensor level karena memiliki keakuratan yang bagus dengan harga yang relatif murah. Output dari sensor level akan masuk sebagai data input dari sensor pada komparator yaitu mikrokontroler. 1.6. Metodologi Untuk mencapai tujuan diatas maka perlu ditempuh langkahlangkah sebagai berikut : 1. Studi literatur tentang teori penunjang proyek akhir. Mengumpulkan dan mempelajari literatur sehubungan dengan permasalahan yang dihadapi seperti rangkaian PWM, mosfet, desain boost konverter, serta desain battery charger. 2. Perencanaan sistem Melakukan perencanaan sistem proyek akhir secara umum, yaitu boost konverter serta desain battery charger. 3. Pengujian alat Melakukan pengujian dan analisa terhadap hasil output PWM, boost converter, serta battery charger yang telah dirancang. 4. Penyempurnaan alat Perbaikan terhadap kerusakan dan penyempurnaan dari sistem yang telah dibuat. 5. Penyusunan buku Menyimpulkan hasil perencanan, dan pengujian alat dengan hasil pengujian dan analisa sehingga tersusunlah buku proyek akhir ini.

1.7. Sistematika Penulisan Sistematika pembahasan direncanakan sebagai berikut :

penyusunan

proyek

akhir

BAB I : PENDAHULUAN Bab ini membahas pendahuluan yang terdiri dari latar belakang, tujuan, metodologi, batasan masalah, sistematika pembahasan proyek akhir dan tinjauan pustaka. BAB II : TEORI PENUNJANG Bab ini membahas teori-teori yang menunjang dan berkaitan dengan penyelesaian proyek akhir, antara lain teori mengenai

18

motor DC, desain boost converter, solar cell , rangkaian mosfet, rangkaian PWM, aki, dll. BAB III: PERENCANAAN DAN PEMBUATAN Bab ini membahas tahap perencanaan dan proses pembuatan perangkat keras proyek akhir. BAB IV: PENGUJIAN DAN ANALISA Bab ini membahas secara keseluruhan dari sistem dan dilakukan pengujian serta analisa pada setiap percobaan modul praktikum serta, Mengintegrasikan seluruh sistem dan pengujian, kemudian berdasarkan data hasil pengujian dan dilakukan analisa terhadap keseluruhan sistem. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini membahas kesimpulan dari pembahasan, perencanaan, pengujian dan analisa berdasarkan data hasil percobaan. Untuk meningkatkan hasil akhir yang lebih baik diberikan saran-saran terhadap hasil pembuatan proyek akhir.

19

‖Halaman Ini Sengaja Dikosongkan‖

20

BAB II TEORI PENUNJANG 2.1 Solar Cell1 Suatu sumber energi listrik yang memanfaatkan cahaya matahari sebagai sumber energi diubah menjadi listrik. Pada kenyataanya solar cell juga sebagai sumber energi yang ramah lingkungan dan sangat menjanjikan pada masa yang akan datang, karena tidak ada polusi yang dihasilkan selama proses konversi energi dan berlimpahnya sumber energi matahari yang berasal dari alam, terlebih di negeri tropis semacam Indonesia yang menerima sinar matahari sepanjang tahun. Cara kerja solar cell sendiri sebenarnya identik dengan piranti semikonduktor dioda. Ketika cahaya bersentuhan dengan solar cell dan diserap oleh bahan semikonduktor bertipe p dan n (p-n junction semiconductor), sehingga terjadi pelepasan elektron.

Gambar 2.1. Solar cell

Apabila elektron tersebut dapat menempuh perjalanan menuju bahan semi-konduktor pada lapisan yang berbeda maka akan terjadi perubahan sigma gaya-gaya pada bahan. Gaya tolakan antar bahan semikonduktor akan menyebabkan aliran medan listrik dan menyebabkan elektron dapat disalurkan ke saluran awal dan akhir untuk digunakan pada perabot listrik. Gambar 2.1 merupakan bentuk dari solar sel. 1

‖Strategi Aplikasi Sel Surya (Photovoltaic Cell) Pada Perumahan dan Bangunan Komersial‖, hal 129-130, Diakses 20 Desember 2009 http://puslit.petra.ac.id/journals/architecture/aplikasisolar cellpada perumahan.pdf 21

Perkembangan pembuatan solar cell atau sel surya mengalami kemajuan dari berbagai jaman dan dipengaruhi oleh bahan-bahan pembuatan cellcell tersebut. Bahan-bahan yang dipakai antara lain sebagai berikut : a. Mono-crystalline (Si) Dibuat dari silikon kristal tunggal yang didapat dari peleburan silikon dalam bentuk bujur. Sekarang mono-crystalline dapat dibuat setebal 200 mikron, dengan nilai effisiensi sekitar 24%. b. Poly-crystalline/Multi-crystalline (Si) Dibuat dari peleburan silikon dalam tungku keramik, kemudian pendinginan perlahan untuk mendapatkan bahan campuran silikon yang akan timbul diatas lapisan silikon. Sel ini kurang efektif dibanding dengan sel polycrystalline( efektivitas 18% ), tetapi biaya lebih murah. c. Gallium Arsenide (GaAs) Sel surya III-V semikonduktor yang sangat efisien sekitar 25%. Karakteristik kerja dari solar cell ketika sinar matahari jatuh pada diode silikon(silikon cell) yang menghasilkan photon, secara konstan yang akan menghasilkan energi berkisar ± 0.5 volt — max. 600 mV pada 2 ampere, dengan kekuatan radiasi solar matahari 1000 W/m2 = ‖1 sun‖ akan menghasilkan arus listrik (I) sekitar 30 mA/cm2 per sel surya. Pada grafik I-V curve gambar 2.2 yang menggambarkan keadaan sebuah sel surya beroperasi secara normal. Sel surya akan menghasilkan energi maximum jika nilai Vm dan Im juga maximum. Sedangkan Isc adalah arus listrik maximum pada nilai volt = nol; Isc berbanding langsung dengan tersedianya sinar matahari. Voc adalah volt maximum pada nilai arus nol; Voc naik secara logaritma dengan peningkatan sinar matahari, karakter ini yang memungkinkan sel surya untuk mengisi accu

Gambar 2.2. Grafik I-V curve2 2

ibid, hal. 131

22

Keterangan Gambar 2.2 : Isc = Arus hubung singkat. Vsc = Tegangan tanpa beban. Vm = Tegangan maksimum. Im = Arus maksimum. Pm = Daya maksimum. Faktor pengoperasian maximum solar cell sangat tergantung pada : a. Ambient air temperature b. Radiasi solar matahari (insolation) c. Kecepatan angin bertiup d. Keadaan atmosfir bumi e. Orientasi panel atau array PV f. Posisi letak sel surya (array) terhadap matahari (tilt angle ) Sebuah Sel surya dapat beroperasi secara maximum jika temperatur sel tetap normal (pada 25 derajat celsius), kenaikan temperatur lebih tinggi dari temperatur normal pada PV sel akan melemahkan voltage (Voc). Setiap kenaikan temperatur sel surya 1 derajat celsius (dari 25 derajat) akan berkurang sekitar 0.4 % pada total tenaga yang dihasilkan 8 atau akan melemah 2x lipat untuk kenaikkan temperatur sel per 10 derajad C. Gambar 2.3 merupakan grafik pengaruh temperatur pada solar cell dalam oC.

Gambar 2.3. Grafik arus terhadap temperatur

23

Radiasi solar matahari di bumi dan berbagai lokasi bervariable, dan sangat tergantung keadaan spektrum solar ke bumi. Insolation solar matahari akan banyak berpengaruh pada current (I) sedikit pada volt. Gambar 2.4 merupakan grafik pengaruh temperatur pada solar cell dalam W/m2.

Gambar 2.4. Grafik arus terhadap tegangan3 Kecepatan tiup angin disekitar lokasi PV array dapat membantu mendinginkan permukaan temperatur kaca-kaca PV array. Keadaan atmosfir bumi—berawan, mendung, jenis partikel debu udara, asap, uap air udara (Rh), kabut dan polusi sangat mementukan hasil maximum arus listrik dari deretan PV. Orientasi dari rangkaian PV (array) ke arah matahari secara optimum adalah penting agar panel/deretan PV dapat menghasilkan energi maximum. Selain arah orientasi, sudut orientasi (tilt angle) dari panel/deretan PV juga sangat mempengaruhi hasil energi maximum (lihat penjelasan tilt angle). Sebagai guidline: untuk lokasi yang terletak di belahan utara latitude, maka panel/deretan PV sebaiknya diorientasikan ke Selatan, orientasi ke timur—barat walaupun juga dapat menghasilkan sejumlah energi dari panel-panel/deretan PV, tetapi tidak akan mendapatkan energi matahari optimum. Pada gambar 2.5 tilt angle (sudut orientasi matahari) mempertahankan sinar matahari jatuh ke sebuah permukaan panel PV secara tegak lurus akan mendapatkan energi maximum ± 1000 W/m2 atau 1 kW/m2. 3

ibid, hal. 132

24

Kalau tidak dapat mempertahankan ketegak lurusan antara sinar matahari dengan bidang PV, maka extra luasan bidang panel PV dibutuhkan (bidang panel PV terhadap sun altitude yang berubah setiap jam dalam sehari).

Gambar 2.5. Ekstra luasan panel PV dalam posisi datar 2.2. Motor DC Untuk pembahasan teori tentang motor dc akan dibahas mengenai prinsip kerja, karakteristik motor dc, konstruksi motor dc, rugi-rugi dan efisiensi serta pengaturan kecepatan pada motor. 2.2.1. Prinsip Kerja Motor DC atau motor arus searah adalah suatu mesin yang berfungsi untuk mengubah tenaga listrik searah menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik berupa putaran dari rotor. Prinsip kerja motor dc hampir sama dengan generator dc. Kecuali pada konversi daya yang dihasilkan. Prinsip dasar motor dc yaitu: ―Apabila suatu kawat berarus diletakkan diantara kutub-kutub magnet Utara dan selatan (U-S), maka pada kawat itu akan bekerja suatu gaya yang menggerakkan kawat tersebut‖ seperti ditunjukkan pada gambar 2.6.

U

S Gambar 2.6. Prinsip kerja Motor DC

25

Bila sebuah lilitan terletak dalam medan magnet yang homogen arah gerakanditunjukkan seperti gambar diatas, karena kedua sisi belitan mempunyai arah arus yang berlawanan. 2.2.2. Konstruksi Motor DC Bagian-bagian penting dari motor dc ditunjukkan seperti pada Gambar 2.7 berikut :

Gambar 2.7. Diagram Skematik Motor DC Stator mempunyai kutub menonjol dan diteral oleh satu atau lebih kumparan medan. Pembagian fluks celah udara yang dihasilkan oleh lilitan medan secara simetris berada disekitar garis tengah kutub medan. Sumbu ini dinamakan sumbu medan atau sumbu langsung. Gambar 2.8 menunjukkan gambar konstruksi motor dc.

Gambar 2.8. Konstruksi motor dc 26

Kumparan penguat dihubungkan seri. Jangkar merupakan besi berlaminasi yang bergerak untuk mengurangi arus Eddy. Letak kumparan jangkar pada slot besi disebelah luar permukaan jangkar. Pada kumparan jangkar terdapat komutator yang berbentuk silinder dan terisolasi. Sisi kumparan dihubungkan dengan segmen komutator pada beberapa bagian yang berbeda, sesuai dengan jenis belitan motor itu sendiri. 2.2.3. Rugi-rugi dan Efisiensi Sebagian tenaga listrik (input) motor dc hilang atau berubah menjadi panas. Rugi-rugi lain yang terjadi dalam mesin arus searah atau motor dc adalah : 1. Rugi besi, yang terdiri atas rugi histerisis dan rugi arus Eddy 2. Rugi listrik, yang dikenal sebagai rugi tembaga (I²R) 3. Rugi mekanik yang terdiri atas rugi geser pada sikat, pada sumbu dan rugi angin efisiensi didefinisikan sebagai perbandingan daya output dengan daya input. Effisiensi=

DayaOutput x100%………………(2.1) DayaInput

2.2.4. Jenis-jenis Motor DC Berdasarkan sumber arus penguat magnet motor dc dapat dibedakan menjadi : 1. Motor DC Penguat Terpisah, jika arus penguat magnet diperoleh dari sumber dc di luar motor. 2. Motor DC Penguat Sendiri, bila arus penguat magnet berasal dari motor itu sendiri. 2.2.5. Karakteristik Motor DC Untuk menentukan karakteristik motor dc hal yang harus diingat adalah 2 persamaan dasar yaitu : 1. Kecepatan n =

V  Ia.Ra ……………………….. (2.2) C. 27

2. Torsi T = K . Ia . Ф…………………………………(2.3) Keterangan : n T

: Kecepatan dalam rotasi per menit (rpm) : Torsi dalam Newton Meter (Nm)

Berdasarkan persamaan diatas, dapat dilihat bahwa kecepatan (n), dapat diatur dengan merubah besaran Ф, Ra atau Vt. 2.2.6. Pengaturan Kecepatan Motor DC Salah satu pengaturan kecepatan motor dc adalah dengan mengatur tegangan Vt, pada pengaturan kecepatan motor dc dengan penguat sendiri yang diatur adalah tegangan jepit pada kumparan jangkar Vt atau Va. Hampir sama dengan motor dc penguat terpisah hanya saja pada motor dc penguat sendiri pada proyek akhir ini adalah menggunakan magnet permanen, ditunjukkan pada gambar 2.9.

Gambar 2.9. Rangkaian ekivalen motor dc penguat terpisah Pada saat start, motor dc penguat sendiri pertama kali berputar pada kecepatan (ω) rendah dan torsi (τ) pada motor sangat tinggi. Kondisi seperti ini berlanjut apabila kecepatan motor dc semakin tinggi maka torsi pada motor akan semakin rendah. Hal ini sesuai dengan persamaan, bahwa : T=

P



……………………………………… (2.4)

dimana : T = Torsi motor P = Daya motor 28

ω = Kecepatan motor Sesuai persamaan diatas bahwa kecepatan dan torsi saling berbanding terbalik. Artinya semakin besar kecepatan motor maka torsi motor semakin kecil dan apabila kecepatan motor semakin kecil maka torsi motor semakin besar. Gambar 2.10 menunjukkan garfik fungsi torsi terhadap tegangan.

a.

b.

Gambar 2.10.(a) Grafik fungsi torsi terhadap kecepatan (b)Karakteristik Torsi dan Kecepatan saat pembebanan 2.3. Boost Converter Konverter boost adalah konverter DC- DC jenis penaik tegangan atau step up. Konverter boost mampu menghasilkan nilai tegangan output sama atau lebih besar dari tegangan inputnya. Konverter boost dapat menaikkan tegangan tanpa membutuhkan trafo. Karena hanya menggunakan satu buah semikonduktor, konverter boost memiliki efisiensi yang tinggi. Gambar 2.11. Rangkaian dasar Konverter boost memiliki 2 mode, yaitu mode switch on dan switch off. Pada mode 1 ( transistor on ), arus masukan meningkat mengalir melalui induktor L dan switch 1. Pada mode 2 saat switch 1 dimatikan arus mengalir melalui resistor yang berasal dari induktor L dan difilter oleh kapasitor C.

29

V d Gambar 2.11. Rangkaian Boost Converter 2.3.1. Prinsip kerja Boost converter memiliki 2 mode, yaitu mode switch on dan switch off. Pada mode 1 ( transistor on ), arus masukan meningkat mengalir melalui induktor L dan switch 1,seperti gambar 2.12.a. Pada mode 2 saat switch 1 dimatikan arus mengalir melalui resistor yang berasal dari induktor L dan difilter oleh kapasitor C, seperti pada gambar 2.12.b.

L Vd

L

+

D C

R

V0

Vd

+

D C

R

Gambar 2.12.a. Mode saklar On

V0 -

-

Gambar 2.12.b. Mode saklar Off

Boost converter memiliki 5 komponen utama, yaitu: 1. PWM generator, yaitu pembangkit pulsa berfrekuensi tinggi (diatas 20 KHz) yang duty cycle-nya dapat diubah-ubah bergantung besar tegangan output yang diinginkan dan tegangan input yang ada. Output dari PWM generator ini digunakan untuk men-drive MOSFET yang berfungsi sebagai saklar elektronik. Besar duty cycle untuk mengeluarkan tegangan output yang diinginkan dapat dihitung dengan rumus:

V0 

Vd ………………………………(2.5) D 30

Dimana: V0 = tegangan output yang diinginkan D = duty cycle PWM Vd = tegangan input. 2. MOSFET 3. Diode freewheel 4. Induktor digunakan untuk menyimpan arus untuk sementara waktu yang menyebabkan tegangan output bisa menjadi lebih besar dari inputnya. Untuk perhitungan nilai Induktor dapat dihitung dengan rumus :

L

D  Vd f  i L

…………………………(2.6)

Dimana: L = Induktor (H) Vo = tegangan output yang diinginkan (V) d = duty cycle PWM Vd = tegangan input (V) f = frekuensi switching ΔIL= delta arus 5. Kapasitor sebagai filter tegangan untuk mengurangi ripple tegangan. Untuk perhitungan nilai Induktor dapat dihitung dengan rumus :

C Dimana: C = Vo = f = ΔVo =

ID ………………..............(2.7) f  Vo

kapasitor (H) tegangan output yang diinginkan (V) frekuensi switching riple tegangan

31

2.4. Battery Charger4 Pengertian dari battery charger adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengisi battery dengan tegangan konstan hingga mencapai tegangan yang ditentukan. Bila level tegangan yang ditentukan itu telah tercapai, maka arus pengisian akan turun secara otomatis sesuai dengan settingan dan menahan arus pengisian hingga menjadi lebih lambat sehingga indikator menyala menandakan battery telah terisi penuh. Didalam rangkaian battery charger terdapat rangkaian regulator dan rangkaian komparator. Rangkaian regulator berfungsi untuk mengatur tegangan keluaran agar tetap konstan, sedangkan rangkaian comparator berfungsi untuk menurunkan arus pengisian secara otomatis pada battery pada saat tegangan pada battery penuh dan menahan arus pengisian hingga menjadi lebih lambat sehingga menyebabkan indikator aktif menandakan battery telah terisi penuh. 2.5. Aki / Accumulator Baterry (accumulator) merupakan salah satu komponen yang sangat penting untuk memberikan supply tenaga terutama pada kendaraan bermotor, akan tetapi dalam tugas proyek akhir ini yang berjudul Sistem Penggerak Pintu Air Dengan Memanfaatkan Energi Alternatif Matahari, accumulator digunakan untuk menyimpan energi listrik yang berasal dari solar cell karena cahaya matahari yang berubah-ubah sehingga tegangan keluaran dari solar cell juga berubah-ubah. Penelitian atau percobaan tentang charge discharge telah menghasilkan banyak sekali metode yaitu antara lain: 2.5.1. Proses Charge Discharge dengan Arus Konstan. Proses Charge dan Proses Discharge dengan arus konstan yang ditunjukkan pada Gambar 2.13 dan Gambar 2.14 dapat diambil kesimpulan bahwa, proses charge discharge akan berakhir.

4

http://www.eouguelph.ca/‖antoon-pemanfaatan rangkaian baterry charger‖ , diakses pada tanggal 28 Januari 2009.

32

Ketika waktu yang telah diset terlampaui atau apabila kapasitas baterry (accumulator) yang ditentukan telah terpenuhi.

Gambar 2.13. Proses Charge dengan Arus Konstan

Gambar 2.14. Proses Discharge dengan Arus Konstan 2.5.2. Proses Charge Discharge dengan Daya Konstan. Proses Charge dengan daya konstan yang ditunjukkan pada Gambar 2.15 dilakukan ketika tegangan naik dan arus turun, proses ini berakhir ketika set time terpenuhi atau tegangan pada battery terpenuhi. Sedangkan Proses Discharge dengan daya konstan yang ditunjukkan pada Gambar 2.16 dilakukan ketika tegangan baterry turun dan arus naik dan discharge berakhir saat set time terlampaui atau tegangan beban terpenuhi.

33

Gambar 2.15. Proses Charge dengan Daya Konstan

Gambar 2.16. Proses Discharge dengan Daya Konstan 2.5.3. Gambar 2.17 menunjukkan Proses Charge dengan arus konstan ketika tegangan terminal lebih rendah dari pada tegangan charge.

Gambar 2.17. Proses Charge dengan arus konstan atau tegangan konstan 2.5.4. Gambar 2.18 menunjukkan Proses Discharge dengan resistansi konstan ketika tegangan baterry turun dan arus juga turun.

34

Gambar 2.18. Proses Discharge dengan Resistansi Konstan Pada aki biasanya tertera angka yang menunjukan kemampuannya, disini akan kita gunakan ..Ah misalnya 50Ah. Hal ini berarti aki tersebut akan benar2 habis dalam 30 jam jika digunakan pada beban 1 Ampere. Untuk mendapatkan umur yang panjang aki tidak boleh digunakan pada beban yang melebihi nilai Ah-nya di bagi 10. Biasanya beban yang digunakan berada pada kisaran Ah/3 atau 4 atau 6. Misalnya aki dengan kapasitas 50 Ah penggunaan beban maksimum yang dapat digunakan adalah 5 Ampere agar tidak merusak aki. Selain dengan mengukur berat jenis atau densiti dari air aki, aki dapat di uji dengan menggunakan Volt meter. Seperti kita ketahui aki yang baik adalah aki yang menunjukkan voltase 12,6Volt. Namun pada saat setelah pengisian penuh aki biasanya dapat mencapai 13,8Volt, apabila pengisian dihentikan maka voltase13,8 V itu akan turun dengan cepat ke 13 dan perlahan-lahan turun hingga 12,6 volt. Berikut merupakan data dari kapasitas aki pada saat kosong sampai pada kondisi aki terisi penuh dengan menggunakan aki GS 70Ah. Tabel 2.1. Kapasitas Aki Kapasitas Aki (%) 0%

Tegangan (Volt) 11

10 %

11,2

20 %

11,4

30 % 40 %

11,6 11,8 35

50 %

12

60 %

12,2

70 %

12,4

80 % 90 %

12,6 12,8

100 %

13

Untuk mengetahui waktu dalam proses pengisian accumulator, dapat menggunakan perhitungan dibawah ini : 1. Lamanya pengisian Arus : Ta =

Ah A

………………………………...(2.8)

Keterangan : Ta = Lamanya pengisian arus (jam). Ah = Besarnya kapasitet accumulator (Ampere hours). A = Besarnya arus pengisian ke accumulator(Ampere). 2. Lamanya pengisian Daya : Td =

dayaAh dayaA

…………………………..(2.9)

Keterangan : Td

= Lamanya pengisian Daya (jam).

daya Ah

= Besarnya daya yang didapat dari perkaliAh dengan besar tegangan accumulator (Watt hours).

daya A

= Besarnya daya yang didapat dari perkaliA dengan besar tegangan accumulator (Watt).

36

2.6. Desain Induktor5 Banyak faktor yang mempengaruhi dalam mendesain peralatan magnetik. Puncak flux density inti tidak boleh saturasi. Puncak ac flux density juga harus cukup kecil, untuk memenuhi jumlah banyak putaran pada inti. Pokok bahasan ini yang sangat berpengaruh adalah area untuk menggulung kawat (wire cross section area) harus seluas mungkin, untuk mengurangi gulungan resistor dc dan rugi tembaga. Tetapi apabila kawat terlalu padat sehingga tidak dapat diterima karena dapat menyebabkan efek permukaan kawat (proximity effect). Celah udara dibutuhkan untuk peralatan yang menyimpan energi seperti induktor pada rangkaian buck boost converter. Induktor dapat dimodelkan seperti rangkaian ekivalen pada Gambar 2.19 merupakan resistansi dc kumparan. Maka induktor dapat menghasilkan induktansi dan resistansi R pada kumparan. Induktor tidak saturasi apabila menggunakan worstcase arus puncak Imax. Sebagai catatan hubungan antara R ekivalen dan rugi tembaga Pcu ditunjukkan pada persamaan berikut :

Pcu  I 2 rms R ...........................................................(2.10) Keterangan :

Pcu Irms R

= Daya output pada Tembaga. = Arus Maksimum dibagi akar 2. = Tahanan. R

L

i(t)

Gambar 2.19. Rangkaian Ekuivalen Induktor Resistansi kumparan induktor mempengaruhi efisiensi dan tegangan keluaran konverter. Maka pada desain konverter diperlukan konstruksi induktor dengan resistansi kumparan yang kecil. 5

Ir. Moh. Zaenal Efendi, MT,‖Design of Inductance 2008’, Mata Kuliah Desain Komponen & Elektromagnetik,2008.

37

Bentuk induktor dapat diasumsikan bahwa ukuran induktor yang ditunjukkan sebagai bentuk pengganti ditunjukkan pada Gambar 2.20 untuk rangkaian ekivalen magnetik ditunjukkan pada Gambar 2.21 Untuk besar nilai reluktansi inti Rc dan reluktansi celah udara Rg ditunjukkan pada persamaan berikut :

Rc 

lc  o Ac

Rg 

lg

Dimana :

o Ac lc Ac c lg



...........................................................(2.11)

.........................................................(2.12)

= Lebar bagian Inti Magnetik. = Inti cross section area. = Permeabilitas Udara. = Lebar Celah Udara.

Reluktansi inti dan reluktansi celah udara dapat diasumsikan bahwa inti dan celah udara mempunyai luas penampang yang sama. Persamaan untuk Gambar 2.20 adalah

ni  Rc  Rg  ...............................................(2.13) Biasanya, Rc << Rg disederhanakan sebagai berikut:

dan

persamaan

(2.13)

ni  Rg  .............................................................(2.14)

38

dapat

Gambar 2.20. Bentuk ekivalen induktor6

Gambar 2.21. Rangkaian ekivalen magnetic7 2.6.1 Maximum flux density Dengan memberikan arus puncak Imax, diharapkan inti dapat bekerja pada nilai puncak fluk density Bmax. Besar dari Bmax dipilih yang lebih kecil dari pada worst-case saturasi flux density bahan dari inti. Subtitusikan Φ = BAc pada persamaan (2.13) diperoleh persamaan berikut:

ni  BAc Rg ...........................................................(2.15) 6 7

ibid, hal.13 ibid, hal.21

39

Apabila max I = I max dan B max = B , maka diperoleh :

nI maks  Bmaks Ac Rg  Bmaks Keterangan :

n Imaks Bmaks Ac Rg

Lg

o

……..(2.16)

= Jumlah Lilitan. = Arus Maksimum pada Induktor. = Nilai kerapatan Fluks. = Luas Penampang Induktor. = Tahanan Air gap.

2.6.2 Induktansi Nilai induktansi L harus ditentukan. Induktansi dapat diperoleh dengan persamaan berikut :

L 

2  o Ac n.........................................(2.17) n2  Rg lg

Keterangan :

L n µ0 Ac

= Nilai Induktansi. = Jumlah Lilitan. = Permeabilitas Udara. = Luas Penampang Lilitan.

2.6.3 Winding area Winding area ditunjukkan pada Gambar 2.22 Gulungan kawat harus tersusun rapi dan rapat pada inti yang merupakan lubang tengah daripada inti. Cross section area konduktor, luas penampang konduktor AW. Apabila gulungan mempunyai n putaran, maka area untuk konduktor tembaga adalah nAw ...............................................................(2.18) Apabila inti mempunyai window area WA, kemudian dapat dinyatakan area untuk gulungan konduktor sebagai berikut :

W A KU ............................................................(2.19)

40

Ku merupakan window utilization factor atau fill factor. Maka desain selanjutnya dapat dinyatakan sebagai berikut : W A KU  nAw ................................(2.20) Keterangan :

WA AW KU

= Inti Wilayah Kumparan. = Luas Wilayah Kumparan. = Faktor Kerapatan Kumparan.

Nilai Ku untuk inti dengan gulungan pada bobbin adalah 0,5 untuk induktor tegangan rendah, 0,25-0,3 untuk off-line transformator, 0,050,2 untuk transformator tegangan tinggi untuk supplai berkisar kV, dan 0,65 untuk transformator foil dan induktor tegangan rendah.

Gambar 2.22. Winding area8 2.6.4 Winding resistance Besar nilai resistansi pada gulungan adalah

R 

lW ...........................................................(2.21) AW

ρ adalah tahanan jenis dai bahan induktor, W l adalah panjang kawat dan W A adalah luas penampang kawat. Tahanan jenis tembaga pada suhu ruangan adalah 1,724 x 10-6 Ohm-cm. 8

ibid, hal.13

41

Panjang kawat terdiri dari n putaran gulungan dapat dinyatakan sebagai berikut : lW  n(MLT ) ......................................................(2.22) MLT (mean-length-per-turn) adalah panjang kawat dalam satu putaran. Panjang kawat dalam satu putaran (MLT) merupakan fungsi geometri inti. Subtitusikan persamaan (2.21) ke persamaan (2.22) diperoleh persamaan berikut :

R 

n( MLT ) .................................................(2.23) AW

Parameter yang harus diperhatikan dalam pembuatan komponen L adalah sebagai berikut : a. Resistansi penghantar ρ= 1,74.10-6 (Ω-cm) b. Arus maksimum I=I+ΔI(A) c. Induktansi L(H) d. Resistansi kumparan R(Ω) e. Faktor kerapatan kumparan Ku = 0,5 f. Kerapatan fluk maksimum Bmax = 0,25(tesla) g. Kerugian kumparan Pcu = 10mw-1,5w h. Permeabilitas dari bahan μo=4π.10-7 i. Dimensi inti besi yang meliputi (bisa dilihat di manual book) Untuk dimensi inti dalam pembuatan induktor mempunyai parameter sebagai berikut : a. Luas wilayah inti = Ac (cm2) b. Luas wilayah kumparan = Aw (cm2) c. Panjang kawat per satu putaran = MLT (cm2) Prosedur mendesain induktor dapat diikuti dengan langkahlangkah berikut : A. Menentukan ukuran inti besi(core size) Ditentukan oleh faktor konstanta geometri inti (the core geometri constant Kg)

Kg 

  L2  I 2 maks B

2

maks

 R  Ku

5 108 (Cm.........(2.24) )

42

Dimana:

R

Pcu ....................(2.25) , Pcu  1,5W  0,75W I 2 maks

Pilih inti yang mempunyai Kg yang lebih besar dari yang dihitung. B. Menentukan panjang celah udara(air gap length)

lg 

 o  L  I 2 max B 2 max  Ac

.....................(2.26) 104 ( mm )

Ac dalam cm2 C. Menentukan jumlah lilitan

n

L  I max 4 ........................................(2.27) 10 Bmax  Ac Ac dalam cm2

D. Menentukan ukuran kawat

Aw 

K u  WA (cm 2 )....................(2.28) n

2.7. Rangkaian Snubber Pada rangkaian converter DC-DC sangat dibutuhkan sekali rangkaian snubber untuk memotong tegangan Vds yang mempunyai spike yang tinggi atau melampaui tegangan Vds pada MOSFET. Untuk rangkaian flyback converter setelah disupply tegangan pada sisi input, tegangan spike yang ditimbulkan oleh leakage inductance (induktansi bocor) cukup tinggi. Untuk itu digunakan rangkaian snubber yng berfungsi meredam tegangan spike tersebut. Pada rangkaian snubber semakin besar nilai kapasitor yang digunakan, semakin besar tegangan yang dipotong. Tetapi nilai kapasitor kapasitor yang digunakan harus

43

menyesuaikan dengan resistor yang diseri dengan kapasitor dan fast diode yang dipasang parallel.

Gambar 2.23. Rangkaian snubber Pada Gambar 2.23 (a) menunjukkan rangkaian RCD snubber, dimana untuk penggunannya dipasang secara paralel terhadap tranformator, sedangkan Gambar 2.23 (b) adalah menunjukkan rangkaian RC snubber, dimana penggunannya dilakukan dengan memasangkan secara paralel terhadap MOSFET. Walaupun konfigurasi rangkaianya berbeda akan tetapi fungsi dari kedua rangkaian snubber tersebut adalah sama yaitu untuk mengurangi tegangan Vds dengan nilai spike yang tinggi. Pada rangkaian snubber gambar 2.23 (b), nilai R diperoleh melalui rumus :

Rs 

ton D.T ............................................................(2.29)  5C 5C

Dan untuk menghitung nilai Cs adalah :

C

I Lt f 2V f

...................................................................(2.30)

2.8.

Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) Dalam JFET, besar keefektifan pada channel dikontrol oleh medan listrik yang diberikan ke channel melalui P-N junction. Bentuk lain dari piranti pengaruh medan dicapai dengan penggunaan bahan elektroda gate yang dipisahkan oleh lapisan oxide dari channel semikonduktor. Pengaturan metal oxide semikonduktor (MOS) mengijinkan 44

karakteristik channel dikontrol oleh medan listrik dengan memberikan tegangan diantara gate dan body semikonduktor dan pemindahan melalui lapisan oxide. Seperti halnya piranti yang disebut dengan mosfet atau MOS transistor. Hal ini penting digaris bawahi dengan kenyataan bahwa IC lebih banyak dibuat dengan piranti MOS dari pada jenis piranti semikonduktor lain. Ada dua tipe mosfet. Deplesi mosfet mempunyai tingkah laku yang sama dengan JFET pada saat tegangan gate nol dan tegangan drain tetap, arus akan maksimum dan kemudian menurun dengan diberikan potensial gate dengan polaritas yang benar (piranti normally on). Jenis yang lain dari piranti ini disebut dengan Enhancement mosfet yang menunjukkan tidak ada arus pada saat tegangan gate nol dan besar arus keluaran besar dengan bertambah besar potensial gate (normally off). Kedua tipe dapat berada dalam salah satu jenis channel P atau N. Terdapat 4 simbol yang digunakan untuk mosfet yang ditunjukkan pada Gambar 2.24. Simbol-simbol pada Gambar (a) dan (b) merupakan mosfet tipe N yang digunakan untuk enhancement dan depletion device. Simbol pada Gambar (c) dan (d) merupakan mosfet tipe P yang digunakan pada mode enhancement dan depletion device .

Gambar 2.24. Simbol mosfet Pengertian positif untuk semua terminal arus menuju ke dalam piranti. Kemudian mosfet chanel N, Id adalah positif dan Is adalah negatif. Ketika Id = Is, Ig sebenarnya berharga nol. Tegangan drop diantara drain dan source didesain oleh Vds, Vds digunakan untuk menunjukkan tegangan drop dari gate ke source. Untuk mosfet channel P digunakan dengan arah reverse. Terminal arus dan terminal tegangan adalah negatif sebanding dengan kualitas mosfet channel N. Source dan substrate dihubung singkatkan di dalam mosfet channel P yang standard.

45

2.8.1 MOSFET Sebagai Switch9 MOSFET digunakan secara ekstensif dalam rangkaian digital yang mana piranti ini memiliki karakteristik switch. Rangkaian yang ditunjukkan pada gambar 2.25. berikut menampilkan pengoperasian switch pengendali Bentuk gelombang tegangan masukan dan keluaran rangkaian seperti terlihat pada Gambar 2.26. Untuk t
Gambar 2.25. Mosfet Sebagai Switch Arus pada rangkaian ID1 adalah nol. Karakteristik switch open ini seperti tegangan yang melewati switch cukup besar, sedangkan arus adalah nol. Untuk t>T, tegangan masukan adalah 5 Volt, Vo = 1,5 Volt dan ID1 = 250 μA. Bentuk gelombang output ditampilkan pada Gambar 2.26 (b). Untuk t>T, tegangan masukan adalah 5 Volt, Vo = 1,5 Volt dan ID1 = 250 μA. Bentuk gelombang output ditampilkan pada Gambar 2.26 (b).

Gambar 2.26. Gelombang Tegangan Input dan Output 9

Issa Batarseh,‖ Power Electronics Handbook”, Academic Press, 2001, hal 75-78 46

2.9. Pulse Width Modulation10 PWM merupakan pulsa yang mempunyai lebar pulsa (duty cycle) yang dapat diubah-ubah. Pada Gambar 2.27 merupakan proses pembuatan PWM yang terdiri dari gelombang segitiga, tegangan referensi dan komparator. Komparator merupakan piranti yang digunakan untuk membandingkan dua buah sinyal masukan. Dua sinyal masukan yang dibandingkan adalah gelombang segitiga dengan tegangan referensi yaitu tegangan DC.

Gambar 2.27 Rangkaian PWM Pada Gambar 2.28 adalah hasil perbandingan gelombang segitiga dengan tegangan DC yang menghasilkan gelombang kotak dengan lebar pulsa yang dapat diatur. Pengaturan lebar pulsa dapat dilakukan dengan cara mengubah-ubah nilai tegangan DC referensi.

Gambar 2.28 Gelombang pulsa keluaran PWM11 10

Yahya Shakweh,‖ Power Electronics Handbook”, Academic Press, 2001, hal 650 11 ibid, hal. 652 47

Apabila menginginkan gelombang kotak yang mempunyai waktu ON dan OFF berkebalikan maka diperlukan tegangan DC referensi yang negatif. Untuk memperoleh tegangan DC negatif adalah dengan memasukkan tegangan DC positif ke rangkaian pembalik (inverting). 2.10. H-Bridge Driver12 H-Bridge atau yang diterjemahkan secara kasar sebagai ―Jembatan H‖, adalah sebuah rangkaian dimana motor menjadi titik tengahnya dengan dua jalur yang bisa dibuka tutup untuk melewatkan arus pada motor tersebut, persis seperti huruf ―H‖ (dengan motor berada pada garis horizontal), seperti gambar 2.29 berikut:

Gambar 2.29 Rangkaian H-Bridge Dua terminal motor a dan b dikontrol oleh 4 saklar (1 s/d 4). Ketika saklar satu dan dua diaktifkan (saklar 3 dan 4 dalam keadaan off), maka terminal motor a akan mendapatkan tegangan (+) dan terminal b akan terhubung ke ground (-), hal ini menyebabkan motor bergerak maju (atau searah jarum jam), sedangkan sebaliknya, bila saklar 1 dan 2 dalam keadaan off, saklar 3 dan 4 dalam keadaan aktif,

12‖

H-Bridge Driver Kontrol Arah Motor‖, diakses 20 Agustus 2009 http://blogstats.blogspot.com/ihsan sains project/H-bridge driver kontrol arah motor.htm

48

maka terminal a akan terhubung ke ground (-) dan terminal b akan mendapatkan tegangan (+), dan tentunya hal ini dapat menyebabkan motor berubah arah putarnya, menjadi bergerak mundur (atau berlawanan dengan arah jarum jam), ditunjukkan pada gambar 2.30.

(a)

(b)

Gambar 2.30.(a) Rangkaian H-Bridge bergerak maju (b) Rangkian H-Bridge bergerak mundur Untuk mengimplementasikan H-Bridge ini, tidak bisa langsung dihuhubungkan ke output yang diambil dari pin I/O mikrokontroler. Sebab output dari mikrokontroler hanya mempunyai daya yang sangat kecil. Sedangkan untuk motor sendiri, kadang-kadang membutuhkan daya yang tidak kecil (misalnya 200 mA, 1 A atau bahkan lebih). Jika kita memaksakan menghubungkan output digital dari mikrokontroler langsung ke motor, bisa jadi merusak mikrokontroler itu sendiri. Untuk itu kita membutuhkan sebuah rangkaian penguat yang dapat dikontrol dari input digital. Arsitektur dari half H-Bridge ini sebenarnya terdiri dari 2 amplifier, seperti terlihat pada gambar 2.31

Gambar 2.31. arsitektur H-Bridge 49

Untuk membuat motor berhenti ada 2 cara: 1. Memberikan logic yang sama pada x dan y 2. Tidak memberikan speed (speed=0) 2.11. Optocoupler13 Optocoupler merupakan piranti elektronika yang berfungsi sebagai pemisah antara rangkaian power dengan rangkaian control. Optocoupler merupakan salah satu jenis komponen yang memanfaatkan sinar sebagai pemicu on/off-nya. Opto berarti optic dan coupler berarti pemicu. Sehingga bisa diartikan bahwa optocoupler merupakan suatu komponen yang bekerja berdasarkan picu cahaya optic opto-coupler termasuk dalam sensor, dimana terdiri dari dua bagian yaitu transmitter dan receiver. Dasar rangkaian dapat ditunjukkan seperti pada gambar 2.32 dibawah ini:

Gambar 2.32. Optocoupler Bagian pemancar atau transmitter dibangun dari sebuah led infra merah untuk mendapatkan ketahanan yang lebih baik daripada menggunakan led biasa. Sensor ini bisa digunakan sebagai isolator dari rangkaian tegangan rendah kerangkaian tegangan tinggi. Selain itu juga bisa dipakai sebagai pendeteksi adanya penghalang antara transmitter dan receiver dengan memberi ruang uji dibagian tengah antara led dengan photo transistor. Penggunaan ini bisa diterapkan untuk mendeteksi putaran motor atau mendeteksi lubang penanda disket pada disk drive computer. Tapi pada proyek akhir ini optocoupler untuk mendeteksi putaran. 13‖

Sensor Optocoupler‖, diakses 20 Agustus 2009 http://elektronika-elektronika.blogspot.com/ sensor optocoupler.htm 50

Penggunaan dari optocoupler tergantung dari kebutuhannya. Ada berbagai macam bentuk, jenis, dan type. Seperti MOC 3040 atau 3020, 4N25 atau 4N33dan sebagainya. Pada umumnya semua jenis optocoupler pada lembar datanya mampu dibebani tegangan sampai 7500 Volt tanpa terjadi kerusakan atau kebocoran. Biasanya dipasaran optocoupler tersedianya dengan type 4NXX atau MOC XXXX dengan X adalah angka part valuenya. Untuk type 4N25 ini mempunyai tegangan isolasi sebesar 2500 Volt dengan kemampuan maksimal led dialiri arus fordward sebesar 80 mA. Namun besarnya arus led yang digunakan berkisar antara 15mA - 30 mA dan untuk menghubungkannya dengan tegangan +5 Volt diperlukan tahanan pembatas. 2.12. Sensor Level Rangkaian sensor level yang digunakan pada Proyek Akhir ini menggunakan sebuah pelampung yang terhubung dengan potensiometer. Sensor ini dipasang untuk mendeteksi tinggi air sungai pada daerah sebelum pintu air (diasumsikan daerah hulu), maka bila terjadi perubahan level air , sensor akan terkoneksi dengan mikrokontroller sehingga mikrokontroller akan memberi output pada driver untuk membuka pintu air sesuai dengan level yang terbaca pada sensor dengan pembukaan pintu diatas dari level yang terbaca oleh sensor, proses ini diatur dengan menggunakan kontrol fuzzy. Dan begitupun sebaliknya bila level air turun sampai dengan batas level nominal pembukaan pintu air. 2.13. Mikrokontroller Sistem pemrograman pada proyek akhir ini menggunakan mikrokontroller AT-Mega 16 seperti yang dijelaskan sebaagi berikut: 2.13.1. Mikrokontroller AVR AT-Mega 1614 AVR merupakan seri mikrokontroller CMOS 8-bit buatan Atmel, betbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/ counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. Beberapa diantaranya mempunyai ADC dan PWM internal. 14

Atmel,‖ Data Sheet 8-bit AVR Microkontroller ATmega16‖, Atmel 1

Corporation, 2002, hal.

51

AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. Chip AVR yang digunakan adalah Atmega16. Atmega16 adalah mikrokontroller CMOS 8-bit daya-rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan intruksi dikerjakan pada satu siklus clock, Atmega16 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz membuat disainer sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses. Beberapa keistimewaan dari AVR Atmega16 antara lain: A. Advanced RISC Architecture 1. 130 Powerful Instructions – Most Single Clock Cycle Execution 2. 32 x 8 General Purpose Working Registers 3. Fully Static Operation 4. Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz 5. On-chip 2-cycle Multiplier B. Nonvolatile Program and Data Memories 6. 8K Bytes of In-System Self-Programmable Flash  Endurance: 10,000 Write/ Erase Cycles 7. Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits  In-System Programming by On-Chip Boot Program  True Read-While-Write Operati 8. 512 Bytes EEPROM  Endurance: 100,000 Write/Erase Cycles 9. 512 Bytes Internal SRAM 10. Programming Lock C. Peripheral Features 11. Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Modes 12. One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and Capture Mode 13. Real Time Counter with Separate Oscillator 4. Four PWM Channels 52

5.

D.

E.

F.

G.

8-Channel, 10-bit ADC  8 Single-ended Channels  7 Differential Channels for TQFP Package Only  2 Differential Channels with Programmable Gain at 1x, 10x, or 200x for TQFP Package Only 6. Byte-oriented Two-wire Serial Interface 7. Programmable Serial USART 8. Master/Slave SPI Serial Interface 9. Programmable Watchdog Timer with Separate Onchip Oscillator 10. On-chip Analog Comparator Special Microcontroller Features 1. Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection 2. Internal Calibrated RC Oscillator 3. External and Internal Interrupt Sources 4. Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Powersave, Power-down, Standby and Extended Standby I/O and Packages 1. 32 Programmable I/O Lines 2. 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-lead PLCC, and 44pad MLF Operating Voltages 1. 2.7 - 5.5V for ATmega16L 2. 4.5 - 5.5V for ATmega16 Speed Grades 1. 0 - 8 MHz for ATmega16L 2. 0 - 16 MHz for ATmega16

53

Gambar 2.33. Pin-pin ATmega16 kemasan 40-pin15 Pin-pin pada ATmega16 dengan kemasan 40-pin DIP (dual inline package) ditunjukkan oleh gambar 2.33. Guna memaksimalkan performa dan paralelisme, AVR menggunakan arsitektur Harvard (dengan memori dan bus terpisah untuk program dan data). Arsitektur CPU dari AVR ditunjukkan oleh gambar 2. Instruksi pada memori program dieksekusi dengan pipelining single level. Selagi sebuah instruksi sedang dikerjakan, instruksi berikutnya diambil dari memori program, seperti pada gambar 2.34.

15

ibid, hal. 4

54

Gambar 2.34. Arsitektur CPU dari AVR16 Program ditulis menggunakan tool CodeVisionAVR. CodeVisionAVR merupakan crosscompiler. Program cukup ditulis menggunakan bahasa-C. Alur pemrograman ditunjukkan pada gambar 2.35.

16

ibid, hal. 6

55

Gambar 2.35. Alur pemrograman AVR menggunakan CodeVisionAVR 17 2.13.2 Port sebagai input/output digital ATmega16 mempunyai empat buah port yang bernama PortA, PortB, PortC, dan PortD. Keempat port tersebut merupakan jalur bidirectional dengan pilihan internal pull-up. Tiap port mempunyai tiga buah register bit, yaitu DDxn, PORTxn, dan PINxn. Huruf ‗x‘mewakili nama huruf dari port sedangkan huruf ‗n‘ mewakili nomor bit. Bit DDxn terdapatpada I/O address DDRx, bit PORTxn terdapat pada I/O address PORTx, dan bit PINxn terdapat pada I/O address PINx. Bit DDxn dalam regiter DDRx (Data Direction Register) menentukan arah pin. Bila DDxn diset 1 maka Px berfungsi sebagai pin output. Bila DDxn diset 0 maka Px berfungsi sebagai pin input. Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin input, maka resistor pull-up akan diaktifkan. Untuk mematikan resistor pull-up, PORTxn harus diset 0 atau pin dikonfigurasi sebagai pin output. Pin port adalah tri-state setelah kondisi reset. Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port akan berlogika 1. Dan bila PORTxn diset 0 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port akan berlogika 0. Saat mengubah kondisi port dari kondisi tri-state (DDxn=0, PORTxn=0) ke kondisi output high (DDxn=1, PORTxn=1) maka harus ada kondisi peralihan apakah itu kondisi pull-up enabled (DDxn=0, PORTxn=1)atau kondisi output low (DDxn=1, PORTxn=0). 17

ibid, hal. 6

56

Biasanya, kondisi pull-up enabled dapat diterima sepenuhnya, selama lingkungan impedansi tinggi tidak memperhatikan perbedaan antara sebuah strong high driver dengan sebuah pull-up. Jika ini bukan suatu masalah, maka bit PUD pada register SFIOR dapat diset 1 untuk mematikan semua pull-up dalam semua port. Peralihan dari kondisi input dengan pull-up ke kondisi output low juga menimbulkan masalah yang sama. Kita harus menggunakan kondisi tri-state (DDxn=0, PORTxn=0) atau kondisi output high (DDxn=1, PORTxn=0) sebagai kondisi transisi. Lebih detil mengenai port ini dapat dilihat pada manual datasheet dari IC ATmega16, ditunjukkan pada tabel 2.2. Tabel 2.2. Konfigurasi pin port18

Bit 2 – PUD : Pull-up Disable Bila bit diset bernilai 1 maka pull-up pada port I/O akan dimatikan walaupun register DDxn dan PORTxn dikonfigurasikan untuk menyalakan pull-up (DDxn=0, PORTxn=1).

18

ibid, hal. 8

57

2.13.3 Rutin-rutin standar Pada software CodeVisionAVR telah disediakan beberapa rutin standar yang dapat langsung digunakan. Anda dapat melihat lebih detil pada manual dari CodeVisionAVR. Beberapa contoh fungsi yang telah disediakan antara lain adalah: Fungsi LCD Berada pada header lcd.h yang harus di-include-kan sebelum digunakan. Sebelum melakukan include terlebih dahulu disebutkan pada port mana LCD akan diletakkan. Hal ini juga dapat dengan mudah dilakukan dengan menggunakan CodeWizardAVR. /* modul LCD dihubungkan dengan PORTC */ #asm .equ __lcd_port=0x15 #endasm /* sekarang fungsi LCD dapat di-include*/ #include Fungsi-fungsi untuk mengakses LCD diantaranya adalah : • unsigned char lcd_init(unsigned char lcd_columns) Untuk menginisialisasi modul LCD, menghapus layar dan meletakkan posisi karakter pada baris ke-0 kolom ke-0. Jumlah kolom pada LCD harus disebutkan(misal, 16). Kursor tidak ditampakkan. Nilai yang dikembalikan adalah 1 bila modul LCD terdeteksi, dan bernilai 0 bila tidak terdapat modul LCD. Fungsi ini harus dipanggil pertama kali sebelum menggunakan fungsi yang lain. • void lcd_clear(void) Menghapus layar LCD dan meletakkan posisi karakter pada baris ke-0 kolom ke-0. • void lcd_gotoxy(unsigned char x, unsigned char y) Meletakkan posisi karakter pada kolom ke-x baris ke-y. Nomor baris dan kolom dimulai dari nol. • void lcd_putchar(char c) Menampilkan karakter c pada LCD. • void lcd_puts(char *str) Menampilkan string yang disimpan pada SRAM pada LCD.

58

Fungsi Delay Menghasilkan delay dalam program-C. Berada pada header delay.h yang harus di-includekan sebelum digunakan. Sebelum memanggil fungsi, interrupsi harus dimatikan terlebih dahulu, bila tidak maka delay akan lebih lama dari yang diharapkan. Juga sangat penting untuk menyebutkan frekuensi clock chip IC AVR yang digunakan pada menu Project- Configure-C Compiler-Code Generation. Fungsi delay yang disediakan adalah: • void delay_us(unsigned int n) menghasilkan delay selama n µ-detik, n adalah nilai konstan • void delay_ms(unsigned int n) menghasilkan delay selama n mili-detik, n adalah nilai konstan. Kedua fungsi tersebut secara otomatis akan me-reset watchdog-timer setiap 1 milidetik dengan mengaktifkan instruksi wdr. 2.13.4 Port sebagai Analog Digital Converter (ADC) ATMega 16 memiliki kelebihan berupa 10 bit internal ADC. ADC ini terhubung p3ada 8 channel multiplexer analog yang melewatkan 8 jenis masukan dari pin-pin pada port A. Piranti ini juga dilengkapi 16 kombinasi masukan tegangan differensial. Dua dari masukan differensial (ADC 1, ADC 0 dan ADC 2, ADC 3) juga dilengkapi dengan programmable gain stage. Pin-pin ADC ini juga memiliki rangkaian sample dan hold, yang membuat nilai masukan menjadi konstan hingga berakhir konversi. Waktu yang diperlukan ADC untuk menyelesaikan konversi adalah 60 –260 uS. Internal ADC dapat diaktifkan dengan cara mengatur ADC enable bit, ADEN didalam ADCSRA. Tegangan referensi dan pemilihan channel masukan tidak akan berjalan sampai ADEN telah diset. Hasil berupa 10 bit data disimpan didalam register-register khusus, yaitu ADC Data Registers (ADCH dan ADCL). Ketika konversi telah selesai maka ADC dapat menginterupt diri sendiri. Saat ADC berada dalam posisi antara membaca register ADCH dan ADCL, maka interupsi akan aktif meskipun data yang telah dihasilkan hilang. Hal-hal yang berhubungan dengan internal ADC pada ATMega 16 sebagai berikut : 1. Channel masukan ADC Single Conversion Mode. Pada saat menggunakan mode Single Conversion Mode, harus selalu dipastikan telah memilih salah satu channel sebagai masukan. Untuk memindahkan channel masukan harus 59

menunggu hingga ADC selesai melakukan konversi. Free Running Mode: Sama seperti pada Single Conversion Mode, namun karena masukan ADC telah dimulai secara otomatis, maka hasil konversi ini merupakan cerminan dari hasil konversi yang lalu pada channel tersebut. Ketika memindah ke channel penguatan differensial, hasil dari konversi pertama memiliki akurasi yang buruk, sehingga disarankan untuk tidak menggunakan hasil konversi yang pertama.

2. Tegangan Referensi Tegangan Referensi dari ADC (VREF) menunjukkan range konversi dari ADC. VREF dapat dipilih mulai dari AVCC, internal 2.56 V referensi, atau melalui pin AREF. AVCC terhubung dengan ADC melalui switch pasif, sementara internal 2.56 V dihasilkan dari internal bandgap (VBG) penguat internal dan pin AREF langsung terhubung ke ADC. Ketika menggunakan tegangan referensi eksternal (AREF) maka tidak diperbolehkan untuk menggunakan tegangan referensi internal. 3. Akurasi ADC n-bit single-ended ADC mengkonversi tegangan secara linear antara GND dan VREF dalam tingkat 2n (LSB). Kode terendah dibaca sebagai 0 dan kode tertinggi dibaca 2n – 1. 4. Offset: Penyimpangan dari perpindahan pertama (0x000 ke 0x001) dibandingkan dengan perpindahan ideal (pada 0.5 LSB). Nilai adalah 0 LSB. 5. Gain Error: Setelah menaikkan nilai offset, gain error ada sebagai penyimpangan pada saat perpindahan terakhir (0x3FE ke 0x3FF) dibandingkan dengan perpindahan yang ideal (pada 1.5 LSB dibawah maksimum). Dengan nilai ideal 0 LSB. 6. Integral Non-Linearity (INL) : Setelah Offset dan Gain error, INL adalah penyimpangan maksimum dari perpindahan aktual dibandingkan dengan perpindahan ideal untuk semua kode. Dengan nilai idealnya adalah 0 LSB. 60

7. Differential Non-Linearity(DNL) : Penyimpangan maksimum pada lebar perpindahan actual (jarak antara dua batas perpindahan) terhadap lebar perpindahan ideal (1 LSB). Nilai idealnya adalah 0 LSB. 8. Hasil Konversi ADC Setelah konversi selesai (ADIF dalam posisi high), hasil dari konversi ini dapat ditemukan di ADC Result Registers (ADCH, ADCL). Untuk Single-Ended Conversion, menghasilkan

ADC 

V in1024 ……………………………(2.31) Vref

Keterangan: Vin = tegangan pada pin masukan Vref = tegangan referensi yang dipilih Jika menggunakan penguatan differensial, maka:

ADC 

(Vpos  Vneg)  Gain  512 ………(2.32) Vref

Keterangan : Vpos = tegangan pada masukan pin positif Vneg = tegangan pada masukan pin negatif Gain = faktor penguatan yang dipilih Vref = tegangan referensi yang dipilih

2.13.5. Code Vision AVR 1.24.0.1 Merupakan suatu software yang digunakan dalam penulisan program yang nantinya akan di download pada microcontroller AVR ATmega 16. Dapat dilihat seperti struktur program pada gambar 2.36 dibawah ini :

61

Gambar 2.36. Code Vision AVR 1.24.0.1 Dalam penggunaan microcontroller AVR menggunakan software CodeVision AVR. Seperti umumnya microcontroller, program untuk microcontroller AVR ditulis menggunakan bahasa assembly. CodeVision AVR merupakan software C-cross compiler, dimana program dapat ditulis menggunakan bahasa-C. dengan menggunakan pemrograman bahasa-C diharapkan waktu desain (deleloping time) akan menjadi lebih singkat. Setelah program dalam bahasa-C ditulis dan dilakukan kompilasi tidak terdapat kesalahan (error) maka proses download dapat dilakukan. Microcontroller AVR mendukung system download secara ISP (In-System Programming) Dalam menggunakan program ini terlebih dahulu diperlukan inisialisasi chip yang digunakan, clock, I/O port, dan segala hal diperlukan dalam mendesain suatu pemrograman pada umumnya. Blok inisialisasi dapat dilihat pada gambar 2.37 di bawah ini:

62

Gambar 2.37. Blok Penginisialisasian Program Setelah penginisialisasian chip maka selanjutnya ―Generate, Save and Exit”. Selanjutnya yaitu penulisan program pada blok bagian yang telah tersedia, seperti ditunjukkan pada gambar 2.38 berikut:

Gambar 2.38. Bagian Penulisan Program

63

‖Halaman ini sengaja dikosongkan‖

64

BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT

3.1 Konfigurasi Sistem Secara garis besar perencanaan dan pembuatan seluruh sistem proyek akhir ini ditunjukkan dalam gambar 3.1. Hal ini dimaksudkan untuk mempermudah proses perbaikan alat dan analisa. Secara umum blok diagram terdebut terdiri atas : 1. 2. 3. 4. 5.

Perancangan Prototype Pintu Air. Perancangan Kapasitas Aki dan Solar Cell. Desain Boost Converter. Desain Battery Charger. Perancangan sensor pada system penggerak pintu air.

Gambar 3.1. Blok diagram system Pada blok diagram diatas dijelaskan bahwa untuk mengetahui kapasitas dari solar cell maka diperlukan total daya yang dipakai beban. Dalam perhitungan digunakan solar cell dengan kapasitas 50 Wp(Watt Peak). Solar cell tersebut akan mengeluarkan daya yang kemudian disimpan dalam aki. Sebelum solar cell yang mempunyai V maks =20 Volt dan Vmin = 1 Volt mengisi energinya ke aki terlebih dahulu masuk ke 65

rangkaian battery charger. Output dari battery charger yang disetting sekitar 13,8 - 14,7 Volt digunakan untuk mengisi aki dengan kapasitas 12 V.

3.2. Perancangan Hardware Dalam perancangan hardware pada tugas akhir ini, ialah dengan menggunakan sebuah prototype pintu air beserta saluran air serta rangkaian-rangkaian pendukung lainnya. 3.2.1. Desain Prototype Pintu Air Prototype saluran air pada tugas akhir ini ditunjukkan pada gambar 3.2. Dengan panjang saluran 200 cm, lebar saluran 10 cm dan tinggi saluran 15 cm.

Gambar 3.2. Prototype Pintu Air Tampak keseluruhan Sedangkan pada prototype pintu air ditunjukkan pada gambar 3.3. sebagai berikut:

66

Gambar 3.3. Desain Pintu Air Untuk mengetahui berapa daya motor yang diperlukan agar mampu menggerakkan pintu air, yaitu dengan langkah-langkah perhitungan sebagai berikut: Lebar : 10 cm Panjang : 15 cm Tebal : 0.3 cm Berat jenis besi : 8,76 cm3/gr 3 Berat pintu air : Volume  45cm  5,14gr Brtjenis 8,76cm 3 / gr Langkah selanjutnya adalah mencari kekuatan angkat dari ulir yaitu: Diameter ulir : 8 mm σt (kekuatan tarik ulir) : 40kg/mm2 w (beban maksimum ulir): 6,37 kg = 63,7 Newton sehingga dari berat 63,7 N dapat diperoleh nilai Torsi yang diperlukan agar mampu menggerakkan pintu air, yaitu dengan cara mengalikan jarijari dari gear yang terpasang pada ulir sebesar 5.10-2 m, didapatkan nilai Torsi yaitu: 3,2 Nm. Dengan demikian besarnya daya motor yang diperlukan untuk menggerakkan pintu air dapat diketahui dengan cara sebagai berikut: n : 60 rpm T : 3,2 Nm P = ώT = 2πfT = 2  n  T  2  3,14  60  3,2  20,1W 60 60 67

Dalam perencanaan desain prototype pintu air menggunakan motor DC dengan kapasitas 24 Volt-1,2 Ampere dengan daya 28,8 W. 3.2.2. Perancangan dan Pemasangan Solar Cell Untuk merencanakan kapasitas besar daya solar cell yang dipakai dalam sistem penggerak pintu air, terlebih dulu harus diketahui total daya yang dipakai pada beban. Setelah diketahui total beban yang dipakai dalam system penggerak pintu air barulah dapat diketahui besar kapasitas solar cell yang akan dipakai. Solar Cell yang dipakai dalam proyek akhir ini terdapat pada gambar 3.4.

Gambar 3.4. Pemasangan Solar Cell Total Beban : 1 Motor DC 24 V

= 29 W / 1.2A

1 Mikrokontroller 9 V

= 4 W/ 0.4 A

2 Relay 12 V

= 10 W

1 sensor level CD 4066

=2W

Total Daya

= 45 W

*Jadi Solar Cell Yang diperlukan : P total = 45 W atau ± 50 Wp dengan I total output dari Solar Cell

= 45 / 12 V = 3.75 A

68

3.2.3. Desain Boost Converter Perencanaan dan pembuatan rangkaian boost converter secara lengkap ditunjukkan pada Gambar 3.5. sebagai berikut:

Gambar 3.5. Boost Konverer Pada Gambar 3.5. merupakan rangkaian dasar dari boost konverter dengan PWM yang digunakan sebagai penyulut mosfet pada rangkaian tersebut. PWM untuk penyulutan mosfet boost converter dirancang dengan frekuensi 25 kHz. Rangkaian snubber didalam rangkaian ini digunakan untuk melindungi mosfet dari arus kejut pada saat switching berlangsung. Boost konverter memperoleh masukan dari aki sebesar 12 Volt dan dirancang menghasilkan tegangan keluaran sebesar 24 Volt. Boost ini digunakan untuk menaikkan tegangan aki agar tegangan output dari aki tersebut dapat digunakan untuk mendrive motor DC. Pada proyek akhir ini didesain untuk boost conventer dengan ketentuan sebagai berikut: Paramater : Vin min = 12 V Vin max = 13 V Vout = 24 V Iout =2A Switching frequency (fs) = 25 KHz Ac ferrit core = 2,545 x 10-6 cm2 Penyelesaian :

69

a. Duty cycle : D  (1 

Vinmin 12 )  100%  (1  )  100%  50% Vout 24

b. Nilai Induktor : I L  0,4  I in  0,4  I out  [

Vout  Vf 24  0,7 1,6A ]  0,4  2  [ ] Vin min 12

V 1 1 L  ( )  [Vout  Vf  Vinmin ]  ( inmin )  ( ) f Vout  Vf I L 1 12 1 )  [24  0,7  12]  ( )( ) 25000 24  0,7 1,65 1 1 L  6,17   25000 1,65 0,15 mH

L(

c. Arus maksimum induktor: I in  I out  [

Vout  VF 24  0,7 4,12 A ]  2 [ ] V in 12

I maks  I in 

I L 1,65 4,945 A  4,12   2 2

d. Arus Rms Inductor 2

2

 I / 2   1,65 / 2  2 Irms  I in   L   4,12 2     4,15 A 3  3   

e. Arus puncak dioda : I D, peak 

Io 2   4A D 0,5

f. Arus RMS diode :

I D,rms  I D, peak  D  4  0,5  2,83 A g. Arus RMS kapasitor : I C ,rms  I 2 D , RMS  Io 2  2,832  2 2  8  4  4  2 A

h. Ripel tegangan output : Q I C , RMS  D  T Vo   C C

Vo  0,1%  Vo  0,001 24  0,024 Volt

i. Kapasitansi output

70

Q I C , RMS  D  T 2  0,5  25.10 6 10,42 mF    Vo Vo 0,0024 Jumlah Lilitan L  Im ax  104 n B max Ac C

n

0,15  103  4,945  104 0,25  1,3

n =22,8=23 lilitan Panjang Kawat Lg =2 x π x r x n + (40% x 2 x π x r x n) Lg = 2 x 3,14 x 0,65 x 23 + (40% x 2 x 3,14 x 0,65 x 23) Lg = 131,44 cm Lg = 132 cm Setelah kita menentukan arus maksimum sehingga kita bisa menentukan nilai KHA dan AWG dari kawat sehingga bisa menentukan diamenter kawat yang akan dipakai atau dipilih seperti dalam tabel 3.1 :

71

Tabel 3.1. Winding Data

Didapatkan dari hitungan diatas yaitu I maks = 4,15 A. Dalam datasheet 4,15 A menunjukkan AWG 17 dengan diameter kawat 1,15 mm . Berdasarkan hasil perhitungan untuk rancangan boost konverter maka dapat disimulasikan menggunakan Psim diperoleh hasil simulasi pulsa penyulutan mosfet, tegangan keluaran boost konverter yang ditunjukkan pada Gambar 3.6 dan Gambar 3.7, sebagai berikut :

72

Gambar 3.6. Rangkaian simulasi Boost Converter

Gambar 3.7. Tegangan keluaran Boost Converter

3.2.4. Desain Snubber Pada rangkaian converter DC-DC sangat dibutuhkan sekali rangkaian snubber yang ditempatkan pada mosfet yang bertujuan untuk melindungi mosfet dari arus spike yang sangat tinggi ketika penyulutan pada pertama pada mosfet. Arus spike tersebut dapat merusak mosfet yang berfungsi sebagai switch atau penyulutan untuk boost konverter. Komponen pada snubber ini terdiri dari Rs (Resisor), Cs (Capasitor), dan Ds (Diode). Cara kerja rangkaian snubber ini adalah pada waktu penyulutan mosfet dalam keadaan on arus spike pada mosfet akan mengalir ke Rs dan kemudian disimpan ke Kapasitor. Ketika penyulutan 73

mosfet dalam keadaan off arus yang disimpan kapasior tadi akan dibuang ke dalam beban sedangkan fungsi dari Ds adalah sebagai pelindung apabila terdapat arus balik yang masuk ke dalam subber. Desain rangkaian Snubber Boost Konverter : -

Desain Capasitor Snubber (Cs) : Tf 1MBH60-100= 0.85 uS. Ion  Tfall Cs  2  Voff

Cs  -

4,12  0,85  106 =72,96 nF 2  24

Desain Resistor Snubber (Rs) :

Rs  0,5 

-

Dt  T 0,5  25  10 6 = 0,5  =42,8Ω 2  Cs 2  72,96  10 9

Desain Diode Snubber (Ds) :

Besar diode snubber yang dipakai adalah sesuai dengan arus input yang mengalir pada boost konverter. Dalam proyek akhir ini type diode snubber yang dipakai adalah FR-307 dengan Imaks = 4,945 A. Pada gambar 3.8 merupakan gambar rangkaian snubber yang terdiri dari komponen Rs (Resistor Snubber), Cs (Kapasitor Snubber), dan Ds (Diode Snubber).

Gambar 3.8. Rangkaian RCD dan RC Snubber 74

3.2.5. Perencanaan dan Perancangan sistem pengisian pada Battery Charger Perencanaan dan perancangan sistem pengisian pada battery charger yang dibahas pada proyek akhir ini terdiri dari komponenkomponen yang dijelaskan sebagai berikut: 3.2.5.1. Komponen Kontrol Battery Charger Dalam Sistem ini akan menggunakan dua buah kontrol untuk mengatur pengisian battery pada rangkaian sistem pengisian battery charger, yang meliputi:

1. Regulator LM350 Rangkaian Regulator ini merupakan regulator pengatur tegangan yang mampu mengatur atau menjaga tegangan agar tetap berada pada nilai tegangan yang ditentukan. Konfigurasi dari Rangkaian dasar LM350 ditunjukkan pada Gambar 3.9

Gambar 3.9. Konfigurasi Rangkaian Dasar dari LM350. 2.

Comparator LM 324 Rangkaian Comparator ini berfungsi untuk membandingkan tegangan antara Vref pada pin 3 dengan tegangan pengisian ke aki pada pin 2 sehingga bila tegangan pada aki sudah sama dengan tegangan pada Vref maka relay akan putus dan led akan mati yang berarti bahwa aki sudah penuh. Gambar 3.10 menunjukkan Konfigurasi Pin dari LM324.

75

Gambar 3.10. Konfigurasi Pin LM324 3.2.5.2.

Rangkaian Battery Charger Battery Charger adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengisi battery dengan arus konstan hingga mencapai tegangan yang ditentukan. Bila level tegangan yang ditentukan itu telah tercapai, maka arus pengisian akan turun secara otomatis ke level yang aman tepatnya yang telah ditentukan dan menahan arus pengisian hingga menjadi lebih lambat sehingga indicator led mati menandakan battery telah terisi penuh. Rangkaian Battery Charger yang digunakan dalam Proyek Akhir ini ditunjukkan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11. Rangkaian Battery Charger 76

Terdapat dua kondisi pada rangkaian baterai charger, sebagai berikut: a. Kondisi pertama, yaitu saat rangkaian aktif tapi tidak terhubung dengan aki, maka LED mati. b. Kondisi kedua, yaitu saat rangkaian terhubung dengan aki dan aki belum terisi penuh diindikasikan dengan kontak ON, relay aktif dan LED nyala, ketika aki sudah terisi penuh maka rangkaian ini akan secara otomatis menonaktifkan pangisianke aki. LED mati mengindikasikan bahwa aki sudah terisi penuh. 3.2.6.

Driver Motor Pada proyek akhir ini digunakan motor DC 24 volt sebagai penggerak buka tutup pintu air. Maka dari itu diperlukan suatu rangkaian yang bisa digunakan untuk mendrive motor DC tersebut. Dalam hal ini rangkaian motor yang dibutuhkan adalah rangkaian motor DC bolak-balik karena motor bergerak bolak-balik yaitu menggerakkan buka tutup pintu air. Dalam rangkaian ini digunakan rangkaian H-Bridge dan optocoupler yang berfungsi sebagai protektor agar tidak terjadi arus balik dari supply motor yang sebesar 24 volt ke mikrokontroller. Rangkaian H-Bridge ditunjukkan pada gambar 3.12 berikut:

Gambar 3.12. Rangkaian driver motor dc 3.2.7. Sensor Level Sensor yang digunakan dalam penentuan level air adalah sensor mekanik yang berupa potensiometer. Potensiometer adalah sebuah variable resistor yang nilai hambatannya bisa diubah – ubah dengan cara memutar potensiometer. Dalam alat ini potensiometer digunakan sebagai sensing tegangan. Pada prototype pintu air ini digunakan sebuah besi ulir yang akan menggerakkan sebuah pitu air dimana terdapat 77

resistor geser yang dikopel dengan pintu air serta sebuah potensiometer yang terhubung dengan pelampung pada sisi sebelum pintu air . Bila terjadi perubahan level air maka potensiometer yang berfungsi sebagai sensor ini akan mengalami perubanhan tegangan Maka dari itu bisa kita gunakan potensiometer sebagai sensornya, karena pergerakan kekanan dan kekiri batang tersebut bisa digunakan untuk memutar potensio sehingga terjadi perubahan resistansi, konfigurasi kaki pada potensiometer ditunjukkan pada gambar 3.13. berikut:

Gambar 3.13. Potensiometer Gambar 3.14 dan gambar 3.15 berikut ini merupakan gambar rangkaian dari potensiometer serta gambar desai dari potensio yang terhubung dengan pelampung sebagai sensor level. VCC VCC

Data

ADC MIKRO

ADC MIKRO

V GND

GND

(a) (b) Gambar 3.14. (a)Gambar Skematik Potensiometer (b)Potensiometer dengan parameter tegangan

78

(a) (b) Gambar 3.15. (a)Potensiometer sebagai sensor level tampak depan (b)Potensiometer sebagai sensor level tampak samping

Gambar 3.16. Grafik Linieritas sensor ketinggian level air 3.3 Perancangan perangkat lunak (Software) Perancangan perangkat lunak pada proyek akhir ini menggunakan pemrograman CodeVision AVR dengan mikrokontroller AT-Mega 16 yang dijelaskan sebagai berikut:

79

3.3.1. Sistem Mikrokontroller Mikrokontroler yang digunakan dalam sistem ini adalah Mikrokontroler ATmega16 dengan memori program internal 512 Kbyte. Mikrokontroler ATmega16 dipilih karena mempunyai ADC internal di dalam chip-nya dengan tingkat kestabilan yang cukup presisi, mempunyai compiler canggih dengan bahasa pemrograman tingkat tinggi yaitu bahasa C sehingga lebih memudahkan programmer. Selain itu juga karena mikrokontroler jenis ini memiliki memori, jumlah timer/counter, serta jumlah port yang cukup untuk digunakan dalamproyek akhir ini. Dengan mengunakan ATmega16 pengontrolan sistem lebih mudah. Mikrokontroler dipergunakan untuk mengontrol system dengan acuan pembacaan data tegangan dari sensor level dan sebagai pengolah data dari sensor level. Pembacaan dari sensor berupa level tegangan yang langsung dimasukkan ke dalam mikrokontroler dan kemudian diproses untuk dijadikan acuan dalam pengambilan keputusan oleh fuzzy logic controller. Berikut ini merupakan pemakaian Port pada mikrokontroller. Tabel 3.1. Tabel Input/Output Mikro PORT

BIT

PORT A

0 2 3 0 1 0-7 0-7

PORT B PORT C PORT D

INPUT/ OUTPUT INPUT INPUT INPUT INPUT INPUT OUTPUT INPUT

KETERANGAN Data ADC Data ADC Data ADC Driver Motor Driver Motor LCD Data DAC

Gambar 3.17 berikut merupakan gambar flowchart sistem dari perancangan software.

80

START

INISIALISASI PROGRAM

SET POINT LEVEL AIR

YA LEVEL AIR > SETPOINT?

MOTOR PUTAR KANAN

TAMPILKAN KE LCD

MOTOR PUTAR KIRI

TAMPILKAN KE LCD

TIDAK

YA LEVEL AIR < SETPOINT?

TIDAK YA MOTOR BERHENTI

LEVEL AIR == SETPONT?

TIDAK

TAMPILKAN KE LCD

SETPOINT BERUBAH?

YA

TIDAK

Gambar 3.17. Flowchart system Pembuatan software pada proyek akhir ini meliputi, bagian program ADC internal untuk sensor, PWM serta tampilan di LCD. 3.3.2. Cara Penulisan Code Vision AVR Penulis menggunakan tool atau program CodeVision AVR untuk menuliskan program ADC ke flash memori ATMega 16. Buka program Code Vision AVR dengan langkah-langkah sebagai berikut :

81

1. Buka program Code Vision AVR dengan cara klik Start Menu All Programs Code Vision AVR (namun program ini harus diinstal terlebih dahulu ke komputer). 2. Membuat proyek baru dengan cara klik Create New New Project. 3. Sebelum menuliskan program, terlebih dahulu menentukan jenis mikrokontroler apa yang akan dipergunakan dengan men-setting fasilitas yang diberikan berupa Code Vision Wizard (jenis mikrokontroler, serial, parallel, clock frekuensi kristal dsb). 4. Setelah itu menuliskan program seperti gambar 3.18.

Gambar 3.18. Proses Menulis Program

Secara garis besar algoritma dari program utama dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Proses Inisialisasi Dalam tahap ini meliputi proses inisialisasi dari mikrokontroler ATMega16 yang meliputi pin-pin ATMega16 untuk internal ADC, LCD, PWM dan alamat input/output. 2. Tampilan Menu LCD

82

Setelah proses inisialisasi selesai, pada LCD ditampilkan menumenu yang memudahkan untuk membaca set point logika fuzzy dan melihat semua parameter-parameter logika fuzzy yang ada. 3. Proses Eksekusi Setelah semua program selesai maka proses selanjutnya program di compile sehingga dapat ditampilkan pada LCD dan untuk semua parameter-parameternya.

3.3.3. Pembacaan tegangan oleh mikrokontroler melalui ADC channel Pembacaan nilai tegangan-tegangan yang diinginkan melalui 10 bit ADC 8 channel yang terdapat pada mikrokontroler AT MEGA16. Tegangan-tegangan yang dibaca yaitu tegangan pada sensor level. Nilai tegangan yang terbaca pada potensio sebagai sensor level digunakan sebagai umpan balik bagi kontroler untuk dapat mempertahankan nilai tegangan output sesuai dengan setting yang diinginkan. Hal pertama yang dilakukan dalam menggunakan ADC channel pada AT MEGA16 adalah membuat setting terhadap ADC. Setting yang dilakukan adalah pada panjang data apakah 8 atau 10 bit. Kemudian setting trigger yang terdapat banyak pilihan. Setting ADC dapat menggunakan wizard pada CV AVR seperti yang terlihat pada Gambar 3.19.

Gambar 3.19. Setting ADC pada AT MEGA 16

83

3.3.4. Perencanaan dan pembuatan hardware dan program LCD Pada proyek akhir ini LCD digunakan sebagai tampilan monitoring output dari system fuzzy pada proses buka tutup pintu air. LCD yang digunakan adalah jenis Liquid Cristal 16 x 2. Proses pembuatan program LCD sangatlah mudah, ini dikarenakan sudah tersedianya wizard dari LCD pada software C compiler CodeVision AVR.

Gambar 3.17. Rangkaina LCD 2x16 Berikut ini adalah inisialisasi LCD pada mikrokontroler ATmega16 dengan menggunakan Code Wizart AVR Automatic Program Generator pada software CodeVision AVR. // Alphanumeric LCD Module functions #asm .equ __lcd_port=0x1b #endasm #include // LCD module initialization lcd_init(16);

84

3.3.5. Pembuatan Program Fuzzy Dalam proses perancangan perangkat lunak (software) program fuzzy logic controller memerlukan program development yang digunakan untuk membangun parameter-parameter yang dibutuhkan dalam proses penulisan program fuzzy. Berikut ini adalah flowchart proses pengendali logika fuzzy secara lengkap beserta blok diagram kontroler secara lengkap ditunjukkan pada gambar 3.20 sebagai berikut: START

PROSES KUANTISASI

CRISP INPUT

INPUT MEMBERSHIP FUNCTION

FUZZYFICATION

FUZZY INPUT

RULE BASE

RULE EVALUATION

FUZZY OUTPUT

OUTPUT MEMBERSHIP FUNCTION

DEFUZZYFICATION

CRISP OUTPUT

Gambar 3.20. Flowchart Logika Fuzzy 3.3.6. Desain Crisp Input dan Crisp Output Langkah pertama dalam proses pembuatan sistem logika fuzzy diawali dengan penentuan dan pembuatan crisp input dan crisp output. Langkah pertama dalam proses logika fuzzy mengandung transformasi domain yang dinamakan fuzzyfikasi. Masukan crisp ini berupa besaran 85

numerik yang nantinya akan diubah menjadi besaran linguistic pada proses fuzzyfikasi. Sebagai contoh, masukan crisp 100 derajat akan ditransformasikan dalam variable linguistik berupa ‗low‘. Untuk mengubah bentuk masukan crisp menjadi besaran linguistic sebagai masukan fuzzy, fungsi keanggotaan pertama kali harus ditentukan untuk setiap masukan. Sekali fungsi keanggotaan ditentukan, nilai tersebut akan diproses menggunakan fuzzyfikasi secara realtime. Setelah itu nilai tersebut akan dibandingkan dengan informasi fungsi keanggotaan yang tersimpan untuk menghasilkan nilai masukan fuzzy. Pada proyek akhir ini menggunakan dua input dan satu output. Input yang digunakan adalah error (error = setting point - preset value) dan delta error (delta error = Error – (Error-1)). Range masukan yang digunakan adalah ketinggian dengan setting point 10 cm. Jumlah membership function yang digunakan adalah sebanyak 3 buah dengan jenis segitiga. Sedangkan Output range sebesar 0 –5 volt. Langkah langkah pertama dalam merancang fuzzy sistem adalah menentukan nilai crisp input dan crisp output, proses tersebut ditunjukan seperti pada Gambar 3.21 dan gambar 3.22 sebagai berikut:

Gambar 3.21. Proses pemasukan nilai crisp input error dan delta error

86

Gambar 3.22. Proses pemasukan nilai crisp output

3.3.7. Fungsi Keanggotaan Fungsi keanggotaan (membership function) digunakan untuk menyatakan fungsi secara keseluruhan dari sistem yang akan dibangun dalam proyek akhir ini. Untuk menyatakan derajat keanggotaan (membership function) bagi masing -masing variable adalah error, delta error dan output. Bentuk fungsi keanggotaan yang digunakan adalah berbentuk segi tiga dengan jumlah label sebanyak 5 buah untuk input dan output. Nama label untuk masing – masing input dan output dijelaskan pada gambar 3.23 dan gambar 3.24. Setiap masukan crisp kedalam sistem fuzzy dapat memiliki banyak label yang mengacu padanya. Secara umum besarnya jumlah label menunjuk pada variable masukan yang digambarkan, semakin tinggi resolusi resultan system control fuzzy akan memberikan hasil dalam respon yang lebih baik. Berikut ini adalah bentuk membership function untuk error dan delta error :

87

Gambar 3.23. Fungsi keanggotaan Error

Gambar 3.24. Fungsi keanggotaan delra Error Pada proses pembuatan bentuk dari membership function output sama dengan langkah memasukan membersip function input, akan tetapi titik yang dimasukan hanya satu, karena bentuk dari membership function output adalah singleton. Bentuk dari membership function output dapat dilihat pada gambar 3.25 dibawah ini:

88

Gambar 3.25. Fungsi keanggotaan Output Ketika singleton digunakan untuk menggambarkan fungsi keanggotaan keluaran, defuzzyfikasi COA mereduksi ke perhitungan rata-rata secara sederhana. Menggambarkan singleton adalah merupakan aksi keluaran resultan yang mungkin tidak mewakili respon terdekat yang dituju.

3.3.8. Proses Kuantisasi Untuk memulai proses fuzzifikasi, terlebih dahulu diawali dengan proses kuantitasi, yaitu suatu proses pengambilan masukan suatu masukan numerik yaitu error dan delta error kemudian mengubahnya menjadi tingkat kuantitasi dengan berdasarkan pada Tabel kuantitasi yang telah dibuat sebelumnya. Kebalikan dari proses kuantitasi adalah proses penentuan sinyal kontrol, yaitu Pada proses defuzzyfikasi. Pada proses ini nilai numerik sinyal kontrol yang masih berupa tingkat kuantitasi dirubah menjadi nilai yang sesungguhnya sebagai nilai keluaran. Proses kuantitasi bekerja berdasarkan Tabel kuantitasi yang telah ditentukan sebelumnya. Jumlah tingkat kuantitasi biasanya selalu ganjil misalnya tiga, lima, tujuh , sembilan, dan seterusnya. Semakin banyak jumlah tingkat kuantisasi yang digunakan, maka semakin rumit 89

perhitungannya dan kompleks sistem kontrolnya, demikian juga sebaliknya. Dengan demikian jumlah tingkat kuantitasi ikut menentukan ketelitian dalam pengambilan keputusan. Pada proyek akhir ini direncanakan menggunakan tiga belas tingkat kuantitasi, yaitu dimulai dari 0 sampai dengan 12. Sebagai inputnya adalah error berupa level air, delta error berupa delta level air dan sinyal kontrol dari posisi pintu air . Tabel 3.2. Tabel definisi fungsi keanggotaan

NB Z PB

0 1 0 0

1 1 0 0

2 0,9 0,1 0

3 0,9 0,1 0

4 0 0.8 0,2

5 0 0,8 0,2

6 0 0,8 0,2

7 0 0 0.7

8 0 0 0.7

9 0 0 0

10 0 0 0

3.3.9. Desain Rule Base Rule base adalah kumpulan aturan fuzzy dalam berhubungan dengan keadaan sinyal masukan dan sinyal keluaran. Rule base merupakan dasar dari pengambilan keputusan atau inference proses untuk mendapatkan aksi keluaran sinyal kontrol dari suatu kondisi masukan yaitu error dan delta error dengan berdasarkan rule-rule yang telah ditetapkan. Pendefinisian rule base tergantung dari sinyal kontrol. Pendefinisian rule - rule tergantung dari kebutuhan dan sesuaikan dengan data yang telah didefinisikan pada tabel kuantisasi. Pada tugas ini digunakan rule base yang ditulis pada table rule – rule matrik dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 3.26. Rule Base 90

3.3.10. Fuzzy Evaluation Langkah berikutnya dalam proses fuzzy adalah evaluasi rule, yaitu mengevaluasi hubungan atau derajat keanggotaan antecedent setiap aturan. Untuk mengetahui hubungan tiap antecedent, perpanjang garis referensi vertical melalui masukan crisp (nilai sumbu X) dan dapatkan nilai Y simana keduanya berpotongan pada fungsi keanggotaan. Sebagai contoh ditunjukan pada gambar 3.27 dibawah ini, misalnya masukan Error adalah 7 cm ditemukan pada titik 0,9 set fuzzy ―Negatif small‖ dan di titik 0,1 set fuzzy ―Zero‖. Masukan Delta Error adalah 6 cm akan didapatkan pada perpotongan pada titik 0,9 set fuzzy ―Zero‖ dan pada titik 0,1 set fuzzy ―Positif‖ .

Gambar 3.27. Membership Function Error dan Delta Error pada Proses Fuzzy Evaluation Setelah setiap hubungan dari tiap antecedent telah ditentukan, langkah berikutnya adalah mendapatkan derajat kebenaran (rule strenght) untuk setiap rule. Saat antecedent dihubungkan melalui Operator ―AND‖, rule strength akan mengasunsikan nilai-nilai strength terkecil dari antecedent rule. Nilai minimum inilah yang akan menjadi nilai kebenaran bagi rule base tersebut. Berikut ini adalah contoh rule strength yang didapat dari contoh pada keadaan diatas: Error = 5 cm ; Derror = 11 cm Rule strenght dari rule yang terseleksi dari sistem control adalah sebagai berikut: If Zero (0,6) AND Positif (0,8) THEN Zero => Rule Strength(0,2)

91

If Positif small (0,4) AND Negatif small (0,2) THEN Positif 1 => Rule Strength(0,6) Keluaran Fuzzy (Fuzzy output ) adalah 0,1 untuk Zero, 0,9 untuk Negatif 1 dan 0,1 untuk Positif 1, seperti terlihat pada gambar 3.28 dibawah ini:

Gambar 3.28. Rule Strength

3.3.11. Defuzzyfikasi Dalam proses deffuzifikasi semua keluaran fuzzy yang signifikan akan dikombinasikan ke dalam bentuk variabel keluaran yang spesifik. Dalam proses ini seluruh nilai keluaran fuzzy secara efektif akan mengubah fungsi keanggotaan keluarannya. Seperti halnya pada proses evaluasi rule, dengan menyimpan rule strength yang terbesar untuk tiap consequent, maka rule yang paling benar akan mendominasi. Gambar 3.29 merupakan hasil dari fuzzy output.

92

Gambar 3.29. Fuzzy Output

93

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

94

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Metode Pengujian Pengujian terhadap seluruh sistem rangkaian yang telah dibuat dilakukan setelah semua rangkaian disusun secara keseluruhan berdasarkan perencanaan pada blok diagram sistem. Pengujian dimaksudkan untuk mendapatkan evaluasi terhadap setiap rangkaian dalam sistem agar diperoleh kinerja yang lebih baik. Kinerja yang lebih baik didapatkan dengan melakukan perbaikan terhadap setiap komponen rangkaian yang mengalami kekeliruan yang diketahui saat melakukan pengujian. Metode pengujian dari proyek akhir ini dilakukan menjadi dua tahap, yaitu pengujian parsial dan pengujian integrasi. Dalam pengujian parsial dilakukan beberapa pengujian untuk panel surya, rangkaian baterai charger, Boost konverter, sensor level dan driver motor. Sedangkan untuk pengujian integrasi, pengujian meliputi keseluruhan dari sistem kerja buka tutup pada pintu air. 4.2 Pengujian Parsial Pada Proyek akhir ini dilakukan pengujian per bagian dari rangkaian yaitu seperti yang dijelaskan sebagai berikut: 4.2.1.

Pengujian Tegangan Output Solar Cell

Gambar 4.1. Gambar Solar Cell Pada gambar 4.1 pengujian solar cell yang dilakukan untuk mengetahui tegangan ouput dari solar cell. Pengujian ini dilakukan untuk mengambil data karakteristik dari solar cell tersebut. Hasil output dari solar cell tersebut sebagai masukan pada rangkaian baterai charger

95

sebagai regulator pengisian ke aki. Hasil pengujian solar cell dapat dilihat pada tabel 4.1 di bawah ini : Tabel 4.1. Data pengujian solar cell No. Jam V-open V-short I (A) (Volt) (Volt) 1 07.00 19,2 7,72 0,79 2

08.00

18,5

13

1,13

3

09.00

18,34

15,5

1,62

4

10.00

18,3

15,12

1,38

5

11.00

18,65

16,53

1,67

6

12.00

18.55

16,5

1,64

7

13.00

18,7

16,19

1,65

8

14.00

18,91

12,62

1,26

9

15.00

18,94

12,75

1,29

10

16.00

18

3,45

0,34

4.2.2.

Pengujian Baterai Charger

Pengujian digunakan untuk mengetahui kemampuan rangkaian baterai charger (gambar 4.2) dalam proses pengisian dari solar cell dengan tegangan yang berubah-ubah mampu mengisi aki dengan tegangan konstan. Diperoleh data hasil pengukuran pada Rangkaian Baterai Charger pada tabel 4.2.

96

Gambar 4.2. Rangkaian Baterai Charger Tabel 4.2. Data pengujian Baterai Charger No

Tegangan input (Vin)

1 2 3 4 5 6 7

15 volt 16 volt 17 volt 18 volt 19 volt 20 volt 21 volt

Tegangan output (Vout) (sebelum terhubung dengan aki) 13,67 volt 14,07 volt 14.07 volt 14.07 volt 14.07 volt 14.07 volt 14.07 volt

Tegangan Output (Vout)(terhubung dengan aki) 12,95 volt 13,01 volt 13,01 volt 13,01 volt 13,01 volt 13,01 volt 13,01 volt

Pengujian pertama battery charger dilakukan pukul 11.02, dengan menggunakan resistor 20Watt10ΩJ. dengan hasil pengukuran : Tegangan pengisian : 12.3 Volt Arus pengisian : 0,94 Ampere Pengujian berikutnya dengan aki 12 Volt 70 Ah dengan hasil : Tegangan pengisian : 12.95 Volt Arus pengisian : 0,75 Ampere Sehingga lamanya waktu pengisian sesuai dengan persamaan 2.8 adalah :

Ta 

Ah 12   16 jam A 0,75 97

4.2.3.

Pengukuran Nilai Induktor

Pengukuran nilai inductor dimaksudkan untuk mengetahui induktansi yang telah dibuat. Hal ini dilakukan untuk mengetahui apabila nilai induktansi inductor terlalu kecil atau atau lebih kecil dari desain yang direncanakan maka hal ini akan menyebabkan converter tidak dapat maksimal. Pengukuran induktansi inductor menggunakan LCR meter didapatkan hasil seperti gambar 4.3. dan table 4.3. berikut:

Gambar 4.3. Pengukuran nilai induktor Tabel 4.3. Data pengukuran nilai inductor Perhitungan Teori

Pengukuran dengan LCR

Keterangan

0,2 mH

0.212 mH

Boost

4.2.4.

Pengujian PWM

Pengujian rangkaian PWM yang ditunjukkan Gambar 4.4. pengujian rangkaian PWM yang dilakukan untuk mengetahui output gelombang kotak yang dihasilkan oleh rangkaian tersebut. Ditunjukkan pada gambar 4.4. dan hasil pengujian rangkaian PWM ditunjukkan pada gambar 4.5 dengan duty cycle 50%.

98

Gambar 4.4. Pengujian rangkaian PWM

Gambar 4.5. Hasil pengujian PWM 4.2.5.

Pengujian Boost Converter

Pengujian boost konverter dilakukan pada keluaran rangkaian. boost konverter memperoleh tegangan masukan sebesar Vmin=11 Vdc dan Vmaks=12 Vdc, dan di sisi keluaran diberi beban berupa electronic load. Pada saat tidak ada penyulutan maka besar tegangan 0 Vdc. Apabila mosfet pada boost konverter diberi frekuensi penyulutan sebesar 25 kHz dengan duty cycle 0,5, maka dipadatkan hasil pengukuran seperti tabel 4.4. Rangkaian Boost Konverter yang dipakai dalam proyek akhir ini seperti pada gambar 4.6. 99

Gambar 4.6. Pengujian Boost Converter Tabel 4.4. Pengujian boost konverter Vin (V) 12

Iin (A) 0,5

Vout (V) 23,3

Iout (A) 0,2

Effisiensi (%) 77,66

12

1,2

21,9

0,5

76,04

12

1,8

20

0,8

74,07

Vin (V) 12

Iin (A) 2,32

Vout (V) 19,9

Iout (A) 1,02

Effisiensi (%) 72,9

12

2,8

19,64

1,24

72,48

12

3,43

18,8

1,54

70,34

12

3,69

18,2

1,64

67,4

12

4,12

17,4

1,84

64,76

12

4,55

16,6

2,02

61,41

100

Pada tabel 4.4. pengujian boost dilakukan untuk mengambil parameter nilai tegangan input dan outputnya. Pengambilan data ini dengan nilai PWM disetting duty cycle sebesar 0,5 dengan frekuensi 25 Khz. Maka didapatkan niai tegangan output seperti pada table 4. 4.2.6.

Pengujian Sensor Ketinggian Air

Untuk menentukan kelayakan dari potensio yang digunakan sebagai sensor memerlukan beberapa pengujian output hasil dari potensio itu sendiri. Pengujian dilakukan setiap kenaikan 1 cm, hasil yang didapatkan berupa data ADC seperti pada table 4.5 sebagai berikut: Tabel 4.5. Pengujian sensor level Jarak (cm) 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4,5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10

Output Potensio (ADC) 26 37 55 73 85 90 112 128 135 149 165 179 190 204 216 228 241 247 255

101

4.2.7. Pengujian Minimum Sistem Mikrokontroller Tujuan dari pengujian rangkaian ini adalah untuk mengetahui apakah rangkaian sistem minimum ATmega 16 sudah dapat berfungsi dengan baik atau tidak. Pengujian dilakukan dengan cara melakukan pengetesan pada jalur port–port yang dimiliki oleh mikrokontroller ATmega 16. Port-Port tersebut dihubungkan dengan perangkat input dan perangkat output yang digunakan dalam proyek akhir ini. Perangkatperangkat tersebut diantaranya adalah: LCD dan pembacaan ADC. Cara pengujiannya yaitu terlebih dahulu IC mikrokontroler di isi program menggunakan software CodeVisionAVR V1.25.3 Standard. Setelah itu program di-compile dengan tujuan untuk mengetahui apakah program masih terdapat error atau tidak. Untuk men-download program, dilakukan dengan cara menghubungkan langsung mikrokontroler dengan PC menggunakan komunikasi pararel dan menggunakan rangkaian ISP downloader sebagai rangkaian buffer. Peralatan yang digunakan dalam proses pengujian rangkaian sistem minimum ini adalah: modul rangkaian mikrokontroler ATmega 16 beserta modul LCD sebagai indikator keluaran port, rangkaian power supply sebagai catu daya, kabel konektor, rangkaian ISP downloader dan seperangkat PC beserta software CodeWizardAVR V1.25.3 Standard. Listing program yang di-download-kan ke mikrokontroler dibuat untuk menyalakan PortA yang dihubungkan dengan potensio sebagai pembacaan ADC, PortC yang dihubungkan dengan LCD dan PortD yang dihubungkan dengan driver putar balik motor. Program pengujian dapat dilihat pada lampiran di akhir buku ini. Setelah program selesai didownload ke mikrokontroler, perangkat-perangkat yang terhubung dengan sistem minimum mikrokontroler tersebut dapat berfungsi dengan baik. Potensio yang terhubung dengan port A dapat terbaca. LCD yang terhubung dengan PortC dapat menampilkan pesan sesuai dengan yang dituliskan pada program. Driver putar balik motor yang terkoneksi dengan PortD juga bisa membaca masukan dengan baik pada system minimum mikrokontroler. Hasil pengujian dapat dilihat pada gambar 4.7 dibawah ini.

102

Gambar 4.7. Hasil Pengujian LCD 4.2.8. Pengujian ADC Pengujian analog to digital converter (ADC) internal mikrokontroler ini bertujuan untuk mengetahui kinerja dari ADC dalam mengkonversi tegangan analog ke tegangan digital. ADC yang digunakan adalah 8 bit internal ADC pada channel 0 (PORTA.0). Tegangan referensi (Vreff) yang digunakan adalah pada Pin Areff dimana tegangan sama dengan tegangan sumber dari mikrokontroler, yaitu sebesar 5 volt. Setting ADC menggunakan clock sebesar 691.200 Khz dengan menggunakan automatic scant Input. Pengujian ini dilakukan dengan cara memberikan masukan pada ADC internal mikrokontroler ATmega16 pada channel nol berupa tegangan analog dengan nilai maksimal sama dengan Vreff yaitu sebesar 5 Volt DC. Tegangan analog berasal dari keluaran sensor tekanan menggunakan rangkaian potensiometer yang berfungsi untuk mengatur level tegangan analog yang masuk ke Port ADC channel 0. Untuk mengetahui nilai konversi yang terbaca oleh mikrokontroler digunakan LCD sebagai display. Dalam proses perhitungan pembacaan konversi tegangan analog ke tegangan digital secara teori dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan 4.2. sebelum menghitung nilai rata-rata 1 Heksadesimal dapat dihitung menggunakan persamaan 4.1 dibawah ini.

1h 

Vreff 5   0.0195volt ………………..…(4.1) Max FF

Vadc 

Vin Vin x 28  x256 ………………....(4.2) Vreff Vreff

Dimana: Vadc = tegangan terstruktur yang masuk ke mikrokontroller 103

Vin Vreff 28

= tegangan analog yang masuk ke pin ADC = tegangan referensi sebesar 5 volt = setting ADC yang digunakan yaitu sebanyak 8 bit

Untuk membandingkan hasil pembacaan teori dengan pembacaan praktek menggunakan persamaan 4.3 dibawah ini.

% Error _ Vadc 

Vpengujian Vteori x100% …(4.3) Vteori

Berikut ini adalah contoh perhitungan ADC secara teori, dengan tegangan VREFF = 5 Volt dan dengan tegangan Vin yang berubah-ubah. a. Perhitungan dengan tegangan Input Vin sebesar 1 volt adalah sebagai berikut:

1 Vadc  x256  51,2volt 5 Dengan perhitungan diatas, setelah dibandingkan dengan hasil pengujian maka didapatkan prosentase error sebagai berikut:

% Error _ Vadc  b.

51,2  50 x100%  2,34% 50

Perhitungan dengan tegangan Input Vin sebesar 2.5 volt adalah sebagai berikut:

Vadc 

2,5 x256  128volt 5

Dengan perhitungan diatas, setelah dibandingkan dengan hasil pengujian maka didapatkan prosentase error sebagai berikut:

% Error _ Vadc  c.

128  128 x100%  0% 128

Perhitungan dengan tegangan Input Vin sebesar 4.5 volt adalah sebagai berikut:

Vadc 

4,5 x256  230,4volt 5

Dengan perhitungan diatas, setelah dibandingkan dengan hasil pengujian maka didapatkan prosentase error sebagai berikut:

104

% Error _ Vadc 

230,4  227 x100%  1,48% 227

Data hasil pengujian ADC dapat dilihat pada tabel 4.6 berikut ini:

Tabel 4.6. Tabel Data Pengujian ADC Internal Mikrokontroller

NO.

Teg.

Output ADC

Output ADC

%

Input

(praktek)

(teori)

Error

ADC

Dec.

(Volt)

Teg.

Dec.

(Volt)

Teg.

Dec.

Teg.

(Volt)

(%)

(%)

1.

1

50

0,98

51.2

1,00

2,34

2,00

2.

2

102

2,00

102,4

2,00

0,39

0,00

3.

3

151

2,98

153,6

3,00

1,69

0,67

4.

4

204

4,00

204,8

4,00

0,39

0,00

5.

5

255

4,98

256

5,00

0,39

0,40

4.2.9. Pengujian Program Fuzzy Tujuan dari pengujian program control logika fuzzy ini adalah untuk mengetahui kerja dari kontroler tersebut apakah sudah bekerja dengan baik atau belum. Yang dimaksud baik disini adalah sesuai dengan perencanaan yang dilakukan pada bab sebelumnya. Untuk melihat hasil pengujian program control logika fuzzy pada masingmasing proses digunakan LCD, seperti pada gambar 4.8 dan tabel 4.7 berikut:

105

Gambar 4.8. Hasil Pembacaan Input, Error dan Output Fuzzy Tabel 4.7. Pengujian Output Fuzzy Error

D_Error

0 3 8 8 13 18 23 27 32 37 42 47

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10

106

Output Fuzzy System 1,67 1,75 1,84 1,97 2,05 2,12 2,20 2,27 2,43 2,5 2,58 2,67

4.3 .Pengujian Integrasi Pengujian integrasi yang dilakukan pada proyek akhir ini meliputi pengujian dari keseluruhan sistem yaitu proses pengisian solar cell ke aki serta sistem kerja dari pintu air. Sistem kerja dari pintu air disimulasikan seperti keadaan sebenarnya yaitu bila terjadi kenaikan air maka sensor level ketinggian air akan mendeteksi kenaikan air sehingga pintu air akan membuka sesuai dengan set point pada pembukaan pintu. Proses ini dilakukan dengan kontrol logika fuzzy. Pada pengujian terakhir ini kita akan mendapatkan data dari keseluruhan sistem pada rangkaian daya untuk sistem penggerak pintu air. Proses pengisian dari solar cell ke battery charger untuk mengisi ke aki. Pada tabel 4.8 di bawah ini akan menunjukkan data-data hasil pengujian keseluruhan sistem rangkaian daya pada sistem penggerak pintu air dengan membandingkan daya dari sumber solar cell dengan pemakaian daya dari beban motor DC. Tabel 4.8. Pengujian sistem rangkaian daya dengan menggunakan solar cell Jam

Solar Cell

Arus

Batery

17

Batery Charg er 14.75

Arus (A)

13.6

Boost Konver ter 24

08.00 08.30

0,4

17

14.75

0,3

13.6

23,9

1,5

09.00 09.30 10.00

18 18 19

14.75 14.75 14.75

0,3 0,5 0.3

13.6 13.6 13.6

23,9 23,9 23,8

1,5 1,5 1,5

10.30

19.5

14.75

0,5

13.6

23,8

1,54

11.00 12.00 13.00

20 20 18.9

14.75 14.75 14.75

0,5 0,5 0,3

13.6 13.6 13.6

23,9 23,9 23,8

1,5 1,52 1,52

14.00

18.9

14.75

0,3

13.6

23,8

1,52

15.00

18.6

14.75

0,3

13.6

23,8

1,52

1,54

Proses simulasi pada buka tutup pintu air ditunjukkan pada gambar 4.9. Sistem kerja pada buka tutup pintu air ini dapat bekerja 107

dengan baik sesuai dengan setiap kenaikan atau penurunan level air dari pembacaan sensor.

Gambar 4.9. Simulasi Sistem Kerja dari Pintu Air

Pada Proses Simulasi sistem penggerak pintu air diperoleh respon kecepatan buka tutup pintu air terhadap setiap kenaikan level air, seperti ditunjukkan pada tabel 4.9 berikut: Tabel 4.9. Respon Kecepatan Buka Tutup Pintu Air Kenaikan Level air (cm) 1 2 3 4 5 6 7

Respon Pintu air (s) 3 5 8 10 12 15 17 108

Posisi Pintu Air (cm) 1,1 2,1 3,1 4,1 5 5,9 6,8

8 9

19 20

7,8 8,7

Daya dari sumber Solar Cell :

P V  I P  20  2 P  40Watt Daya dari sumber baterai yang telah dinaikkan tegangannya menggunakan rangkaian Boost Konverter:

P V  I P  24  1,54 P  36,96watt Daya dari beban motor DC :

P V  I P  24  1,2 P  28,8watt Efisiensi Daya dari sumber Solar Cell :

Pefisiensi 

Ppercobaan PsolarCell

 100%

40  100% 50 P  80% P

Efisiensi Daya dari sumber Baterai:

Pefisiensi 

Ppercobaan Pbaterai

36,96  100% 840 P  4,4%

 100%

P

109

Efisiensi Daya dari sumber baterai terhadap beban motor DC :



Pbeban  100% Pbaterai

28,8  100% 36,96   77,9%





Data Perhitungan Daya yang dibangkitkan dari solar cell ( rating 20 V 2 A ) P = 20 x 2 = 40 W Arus pengisian accu I = P/tegangan pengisian = 40/12,5 = 3,2 A Lama pengisian ACCU 1. Untuk aki 35 Ah Waktu yang dibutuhkan pengisian = 35/3,2 = 11 jam 2. Untuk aki 70 Ah Waktu yang dibutuhkan pengisian = 70/3,2= 22 jam Lama pemakaian a. Beban penggerak pintu air (20 W) Daya pada aki (35 Ah) = 35 x 12 = 420 Wh Lama pemakaian = 420/20 = 21 jam Daya pada aki (70 Ah) = 70 x 12 = 840 Wh Lama pemakaian = 840/20 = 42 jam



Data lapangan Tegangan keluaran solar cell yang dibangkitkan = 20 Vdc Arus pengisian pada ACCU = 1 A Energi yang dihasilkan solar cell perhari 8jam x 50W = 0,4 KWH. Kapasitas Aki = 2 x 3 x kebutuhan listrik Faktor pengali 3 untuk mengantisipasi bila hujan/mendung terus menerus selama 3 hari. Faktor pengali 2 disebabkan baterai tidak boleh lebih dari 50% kehilangan kapasitasnya bila ingin baterai tahan lama.

110

Waktu pengisian untuk ACCU 70 Ah = 70 jam pada kondisi matahari maksimum Lama pemakain aki 1. Untuk beban penggerak pintu air (max 20 W) Pemakaian 8 jam/ hari ACCU habis dalam 9 hari

111

BAB V KESIMPULAN

5.1

KESIMPULAN Setelah melalui proses perencanaan dan pembuatan alat yang kemudian dilanjutkan pada tahap pengujian alat secara keseluruhan, maka dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Tegangan keluaran solar cell yang dapat digunakan untuk pengisian arus battery atau aki melalui Rangkaian Battery Charger rata-rata sebesar 18,6 volt. 2.

Daya dari solar cell sebesar 0,4 KWH perhari dapat digunakan untuk mensuply beban penggerak pintu air dengan daya 20W , pemakaian 8jam/hari aki 70 Ah habis dalam 9 hari, sehingga sistem ini dapat bekerja secara efektif dalam proses pengisian ke aki meskipun waktu pengisiannya relatif lama, karena dalam sistem penggerak pintu air ini keseluruhan sistem tidak bekerja secara terus menerus selama 24 jam.

3.

Sistem kerja pada buka tutup pintu air ini dapat bekerja dengan baik sesuai dengan setiap kenaikan atau penurunan level air dari pembacaan sensor ketinggian level air.

5.2

SARAN Dari hasil tugas akhir ini, masih terdapat beberapa kekurangan yang dapat ditambahkan dalam proses penyempurnaan alat yang ada, dan yang dapat ditambahkan yaitu: 1. Pada sistem penggerak pintu air sebaiknya ditambahkan mekanik agar dapat bekerja secara manual atau otomatis. 2.

Sistem dapat dimonitoring melalui PC sehingga system kerjanya dapat dilihat setiap saat. .

112

1.

DAFTAR PUSTAKA DESDM (2007), PLN Targetkan Pemakaian Energi Listrik Terbarukan 10 %, Jakarta. diakses tanggal : 13/01/2009 21:09 dari DESDM (2007). http://www.esdm.go.id/berita/listrik/39-listrik/129-pln-targetkanpemakaian-energi-listrik-terbarukan-10.html

2.

Rashid, Muhammad H., ―Power Electronic Circuit, Devices, and Apllications,‖ Second Edition, Prentice-Hall International, Inc, 1993.

3.

Bagus Mahendrawan, ― DESAIN PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK HYBRID UNTUK SISTEM PENERANGAN DI TAMBAK ―, Proyek Akhir 2008.

4.

Fani Bagus, ―OPTIMASI MANAJEMEN PENGGUNAAN ENERGI LISTRIK DARI BEBERAPA SUMBER PADA PEDESTRIAN TRAFFIC LIGHT‖, Proyek Akhir 2009.

5.

Surya Darma Adi,―PENERANGAN JALAN UMUM (PJU) DENGAN MENGGUNAKAN TENAGA SURYA‖, Proyek Akhir PENS-ITS, 2009.

6.

Fandi Budiawan, ―RANCANG BANGUN ALAT PENYIRAM TAMAN DENGAN MENGGUNAKAN MATAHARI SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF (BUCK KONVERTER)‖, Proyek Akhir 2009.

7.

Ridwan Arif, ―RANCANG BANGUN SISTEM PENGATURAN TEKANAN POMPA AIR MENGGUNAKAN SISTEM KONTROL LOGIKA FUZZY‖, Proyek Akhir 2009.

8.

Datasheet of LM350 3.0 A, Adjustable Output, Positive Voltage Regulator. diakses tanggal : 9/06/2009 08:20 dari Uoguelph. http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=LM350

9.

Iklanum, Cara kerja baterai aki, Jakarta diakses tanggal : 15/06/2009 20:15 dari iklanum. http://www.iklanumum.com/forum/index.php/topic,30.0.html 113

10.

Datasheet of ATmega16 8-bit Microcontroller with 16K Bytes InSystem Programmable Flash diakses tanggal : 9/06/2009 08:38 dari alldatasheet. http://www.alldatasheet.com/datasheet pdf/pdf/78532/ATMEL/ATMEGA16.html

11.

Datasheet of IRF540 N-CHANNEL 100V - 0.055 W - 22A TO220 LOW GATE CHARGE STripFET™ II POWER MOSFET. diakses tanggal : 9/06/2009 08:25 dari alldatasheet. http://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/17799/PHILIPS/IRF540.html

114

LAMPIRAN LISTING PROGRAM MIKROKONTROLER /**************************************************** This program was produced by the CodeWizardAVR V1.25.3 Professional Automatic Program Generator © Copyright 1998-2007 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com Project : Version : Date : 1/12/2006 Author : F4CG Company : F4CG Comments:

Chip type : ATmega16 Program type : Application Clock frequency : 11.059200 MHz Memory model : Small External SRAM size : 0 Data Stack size : 256 *****************************************************/ #include <mega16.h> #include <delay.h> // Alphanumeric LCD Module functions #asm .equ __lcd_port=0x15 ;PORTC #endasm #include #define ADC_VREF_TYPE 0x20 // Read the 8 most significant bits // of the AD conversion result unsigned char read_adc(unsigned char adc_input) { 115

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Start the AD conversion ADCSRA|=0x40; // Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10; return ADCH; } void nilaitegangan2(float fnilai,int x,int y,int tanda) { int satuan,ribuan,ratusan,puluhan,inilai; lcd_gotoxy(x,y); if (tanda==1) {if (fnilai<0) { fnilai = -fnilai; lcd_putchar('-'); } else { lcd_putchar('+'); } } inilai = fnilai *100; ribuan = inilai/1000; if (ribuan!=0) lcd_putchar(ribuan+0x30); else lcd_putchar(' '); ratusan = (inilai - (ribuan*1000))/100; lcd_putchar(ratusan+0x30); lcd_putchar('.'); puluhan = (inilai - (ribuan*1000)-(ratusan*100))/10; lcd_putchar(puluhan+0x30); satuan = inilai - (ribuan*1000)- (ratusan*100)-(puluhan*10); lcd_putchar(satuan+0x30); } struct rulex { int input1; 116

int input2; float finput1; float finput2; int output; float strengthx; } rulext[9]; flash float error[3,4]= {{-49,-49,-49,0},{-49,0,0,49},{0,49,49,49}}; flash float derror[3,4]= {{-10,-10,-10,0},{-10,0,0,10},{0,10,10,10}}; flash float outputx[7]= {0,0.83,1.67,2.5,3.33,4.17,5}; flash int rule[9,3]= {{0,0,0},{0,1,1},{0,2,2},{1,0,1},{1,1,2},{1,2,3},{2,0,2},{2,1,3},{2,2,4} }; //****************main program here ******************************************* void main(void) { float ferror[3]; float fderror[3]; float foutput[7]; ///////////////parameter////////////////// /* float seting = 10.0; float rinput = 98.0; int resolusi = 255; float routput = 5.0; int jumError = 3; int jumdError = 3; int jumOutput = 7; float rasioin; rasioin = rinput/resolusi; */ int i; unsigned char outalat; 117

unsigned char teginput; int s,t; // float keluaran; float err1,err2,derr,jum,pembagi; // float rasioin = 98.0/255; // float rasiout = 5.0/255; // Port Init PORTA=0x00; DDRA=0x00; PORTB=0xc0; DDRB=0x3f; //Port B sebagai Output kecuali 2 bit terakhir, bit 6 n bit 7 PORTC=0x00; DDRC=0x00; PORTD=0x00; DDRD=0xff; //Port D sebagai Output // Timer/Counter 0 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 11059.200 kHz // Mode: Fast PWM top=FFh // OC0 output: Non-Inverted PWM TCCR0=0x69; TCNT0=0x00; OCR0=0x37; //pwm duty cycle 50% // ADC initialization // ADC Clock frequency: 172.800 kHz // ADC Voltage Reference: AREF pin // ADC High Speed Mode: On // ADC Auto Trigger Source: Free Running // Only the 8 most significant bits of // the AD conversion result are used ADMUX=ADC_VREF_TYPE; ADCSRA=0xA6; SFIOR&=0x1F; 118

// LCD module initialization lcd_init(16); PORTD=0; PORTB=0xc0; for(i=0;i<=8;i++) { rulext[i].input1 = rule[i,0]; rulext[i].input2 = rule[i,1]; rulext[i].output = rule[i,2]; } // 12345678901234567890 lcd_putsf("AVR Fuzzy ver1.0"); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("Copyright by YZ"); delay_ms(1000); lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("Err: "); lcd_putchar(51); lcd_putchar(' '); lcd_putsf("dErr: "); lcd_putchar(51); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("Output: "); lcd_putchar(55); delay_ms(1000); lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0); // 12345678901234567890 lcd_putsf("I:00.00 "); lcd_putsf("E:00.00"); lcd_gotoxy(0,1); // 12345678901234567890 lcd_putsf("Out:00.00V"); 119

err2= 0; while(1) { teginput = read_adc(0); nilaitegangan2 (teginput*(98.0/255),2,0,0); err1=(teginput*(98.0/255))-10.0; nilaitegangan2 (err1,10,0,1); derr= err1-err2; //nilaitegangan2 (derr,12,2,1); err2 = err1; // fuzifikasi error and get membership value for (i=0 ;i<3; i++) { if (err1 < error[i][0]) {ferror[i]= 0; goto terus;} if (err1 > error[i][3]) {ferror[i]= 0; goto terus;} if (err1 <= error[i][1]) { if (error[i][0] == error[i][1]) {ferror[i]= 1; goto terus;} else {ferror[i]= ((err1 - error[i][0]) / (error[i][1] error[i][0])); goto terus;} } if (err1 >= error[i][2]) { if (error[i][2] == error[i][3]) {ferror[i] =1; goto terus;} else {ferror[i] =((error[i][3] - err1) /(error[i][3] error[i][2])); goto terus;} } ferror[i]= 1; terus: }

120

//nilaitegangan2(ferror[0],x,y,0); //x dan y diisi sesuai selera untuk posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(ferror[1],x,y,0); //x dan y diisi sesuai selera untuk posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(ferror[2],x,y,0); //x dan y diisi sesuai selera untuk posisi tampilan di lcd // fuzifikasi derror and get membership value for (i=0 ;i<3; i++) { if (derr < derror[i][0]) { fderror[i]= 0; goto terus2;} if (derr > derror[i][3]) { fderror[i]= 0; goto terus2;} if (derr <= derror[i][1]) { if (derror[i][0] == derror[i][1]) {fderror[i]= 1; goto terus2;} else {fderror[i]= ((derr - derror[i][0]) / (derror[i][1] - derror[i][0])); goto terus2;} } if (derr >= derror[i][2]) { if (derror[i][2] == derror[i][3]) {fderror[i] =1; goto terus2;} else {fderror[i] =((derror[i][3] derr) /(derror[i][3] - derror[i][2])); goto terus2;} } fderror[i]= 1; terus2: } //nilaitegangan2(fderror[0],x,y,0); //x dan y diisi sesuai selera untuk posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(fderror[1],x,y,0); //x dan y diisi sesuai selera untuk posisi tampilan di lcd

121

//nilaitegangan2(fderror[2],x,y,0); //x dan y diisi sesuai selera untuk posisi tampilan di lcd // evaluation rule for (i=0 ;i<9; i++) { rulext[i].finput1 = ferror[rulext[i].input1]; rulext[i].finput2 = fderror[rulext[i].input2]; if (rulext[i].finput1 < rulext[i].finput2) rulext[i].strengthx = rulext[i].finput1; else rulext[i].strengthx = rulext[i].finput2; } //nilaitegangan2(rulext[0].strengthx,x,y,0); untuk posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(rulext[1].strengthx,x,y,0); untuk posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(rulext[2].strengthx,x,y,0); untuk posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(rulext[3].strengthx,x,y,0); untuk posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(rulext[4].strengthx,x,y,0); untuk posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(rulext[5].strengthx,x,y,0); untuk posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(rulext[6].strengthx,x,y,0); untuk posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(rulext[7].strengthx,x,y,0); untuk posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(rulext[8].strengthx,x,y,0); untuk posisi tampilan di lcd // find max for each membership output for (i=0 ;i<7; i++) { foutput[i]=0; }

122

//x dan y diisi sesuai selera //x dan y diisi sesuai selera //x dan y diisi sesuai selera //x dan y diisi sesuai selera //x dan y diisi sesuai selera //x dan y diisi sesuai selera //x dan y diisi sesuai selera //x dan y diisi sesuai selera //x dan y diisi sesuai selera

for (i=0 ;i<9; i++) { // d=rulext[i].output; if (rulext[i].strengthx > foutput[rulext[i].output]) foutput[rulext[i].output]=rulext[i].strengthx; } //nilaitegangan2(foutput[0],x,y,0); posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(foutput[1],x,y,0); posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(foutput[2],x,y,0); posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(foutput[3],x,y,0); posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(foutput[4],x,y,0); posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(foutput[5],x,y,0); posisi tampilan di lcd //nilaitegangan2(foutput[6],x,y,0); posisi tampilan di lcd

//x dan y diisi sesuai selera untuk //x dan y diisi sesuai selera untuk //x dan y diisi sesuai selera untuk //x dan y diisi sesuai selera untuk //x dan y diisi sesuai selera untuk //x dan y diisi sesuai selera untuk //x dan y diisi sesuai selera untuk

// fuzifikasi output jum=0; pembagi=0; for (i=0 ;i<7; i++) { jum=jum + (foutput[i] * outputx[i]); pembagi=pembagi + foutput[i]; } // keluaran = jum/pembagi; // outalat = keluaran/rasiout; if ((jum!=0) && (pembagi!=0)) { outalat = (jum/pembagi)/(5.0/255); // } PORTD= outalat; nilaitegangan2((jum/pembagi),4,1,0); 123

s=read_adc(2); // pintu air t=read_adc(5); //setting /* if (t<3) { PORTB=0x00; } else { if (t>253) PORTB=0x00; // limit max else {*/ if (st+5) // mundur { if(PINB.7==0) { PORTB=0xc2; lcd_gotoxy(11,1); lcd_putsf("DW "); } else {PORTB=0xc0; lcd_gotoxy(11,1); 124

lcd_putsf("STPDW"); } } if ((s<=t+5)&&(s>=t+5)) // stop { PORTB=0xc0; lcd_gotoxy(11,1); lcd_putsf("STP "); delay_ms(500); } // } // } } } }

125

Biodata Penulis

Nama TTL Alamat Hp Email

: Triyas Ika Wulandari : Kediri, 27 Juli 1987 : Ds. Seketi-Ngadiluwih-Kediri : 085648812487 : [email protected]

Penulis terlahir sebagai anak ketiga dari 3 bersaudara dari pasangan Sukarji dan Mudawaroh termasuk sosok yang periang dan mudah bersosialisasi. Dan memiliki motto ―man jadda wa jadda‖. Riwayat pendidikan formal yang ditempuh:  SDN Jambean 1 lulus tahun 2000  MTsN Kediri 2 lulus tahun 2003  SMA Negeri 1 Kediri lulus tahun 2006  Diploma 4 Jurusan Teknik Elektro Industri Politeknik Elektronika Negeri Surabaya (PENS) Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Pada tanggal 22 Juli 2010 mengikuti Seminar Proyek Akhir sebagai salah satu persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains Terapan (S.ST.) di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya - Institut Teknologi Sepuluh Nopember (PENS - ITS).

126