KONTROL PENGISIAN BATERAI OTOMATIS PADA SISTEM PEMBANGKIT ... · KONTROL PENGISIAN BATERAI OTOMATIS...

TUGAS AKHIR

KONTROL PENGISIAN BATERAI OTOMATIS

PADA SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK

ALTERNATIF

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

disusun oleh :

MICHAEL ADITYA PUTRA PRADANA

NIM : 115114026

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2015

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

FINAL PROJECT

AUTOMATIC BATTERY CHARGING CONTROL

AT ALTERNATIVE POWER PLANT SYSTEM

In partial fullfil of the requirement to get

an academic title as Bachelor of Engineering of

Electrical Engineering Study Program

arranged by :

MICHAEL ADITYA PUTRA PRADANA

NIM : 115114026

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2015


iii


iv


v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya

atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar

pustaka sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 15 Oktober 2015

Michael Aditya Putra


vi

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO :

You Are What You Repeatedly Do.

Therefore Excellence Is A Habit, Not An Act.

Aristoteles

Skripsi ini kupersembahkan untuk

Yesus Kristus Pembimbingku yang setia

Dan Bapak Ibu yang tercinta


vii

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Michael Aditya Putra Pradana

Nomor Mahasiswa :115114026

Demi pengembangan lmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas

Sanata Dharma karya ilmiah yang berjudul :

SISTEM PENGISIAN BATERAI OTOMATIS

PADA SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK ALTERNATIF

Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Sanata Dharma hak untuk

menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan

data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikan di internet atau media lain

untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan

royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 10 November 2015

Michael Aditya Putra Pradana


viii

INTISARI

Energi listrik merupakan energi yang paling banyak digunakan karena

kemudahannya dikonversi ke energi lain semisal kalor atau cahaya. Pembangkit listrik

alternatif muncul seiring dengan kemajuan teknologi sebagai jawaban akan peningkatan

penggunaan energi listrik di masyarakat. Pembangkit listrik alternatif dinilai lebih ramah

lingkungan karena menggunakan energi yang tersedia di alam yang merupakan energi

terbarukan. Dalam pengaplikasiannya pembangkit listrik alternatif memerlukan suatu

kontroler yang mampu memanajemen energi yang dihasilkan. Kontroler ini bertugas

mengatur proses penyimpanan energi serta meregulasi daya keluaran sebelum disalurkan

ke pengguna.

Prinsip kerja alat ini yaitu mengatur proses penyimpanan energi listrik yang

dihasilkan oleh pembangkit alternatif. Media penyimpanannya berupa baterai yang akan

diisi secara bergantian sesuai urutannya. Baterai pertama akan diisi sampai penuh terlebih

dahulu baru kemudian beralih ke baterai selanjutnya. Metode ini digunakan supaya

memaksimalkan kapasitas media penyimpanan sehingga tidak akan menggangu suplai

keluarannya. Selain itu sistem ini memiliki kemampuan akan menonaktifkan proses

penggunaan baterai (discharging) pada saat proses pengisian (charging) sedang

berlangsung. Hal ini disebabkan karena pengisian baterai akan lebih cepat jika pada saat

bersamaan baterai sedang tidak digunakan dan juga dapat memperpanjang umur pakai dari

baterai tersebut.

Hasil dari penelitian ini adalah sistem yang mampu mengontrol proses pengisian dan

pengosongan media penyimpanan energi listrik dengan metode smart switching.

Kata kunci : energi listrik, pembangkit alternatif, charging, smart switching, baterai.


ix

ABSTRACT

Electrical is the energy of the most widely used because of its simplicity is

converted into another energy such as heat or light. Alternative power plant appear along

with advances in technology as the answer to the increased use of electrical energy in the

community. Alternative power plant considered more environmentally friendly because it

uses the available energy in the universe which is renewable energy. To apply alternative

power plant requires a controller that have ability to manage the energy produced. The

controller is responsible for managing the process of energy storage as well as regulate the

output power before they were distributed to the user.

The working principle of this tool is set up the process of storing electrical energy

generated by alternative power plant. Storage media in the form of batteries which will be

filled alternately in order. The first battery will charge fully first and then switch to the next

battery. This method is used in order to maximize the capacity of storage media so it will

not interfere with the supply output. Besides, the system will have the ability to disable the

use of the battery (discharging) during the charging process (charging) is underway. This is

because the battery charge will be faster if at the same time the battery is not in use and can

also extend the service life of the battery.

Results from this study is that the system is able to control the charging and

discharging electrical energy storage media with smart switching method.

Keyword : electrical energy, alternative power plant, charging, smart switching, battery.


x

KATA PENGANTAR

Penulis mengucapkan syukur dan terimakasih kepada Tuhan Yesus Kristus

karena atas, karunia, dan penyertaanNya sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan

dengan baik.

Penelitian yang merupakan tugas ahir ini merupakan salah satu syarat bagi

mahasiswa Jurusan Teknik Elektro untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Unversitas

Sanata Dharma Yogyakarta. Penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik atas bantuan,

gagasan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu peneliti ingin mengucapkan

kepada :

1. Ir. Tjendro M.Kom, selaku Dosen Pembimbing tugas akhir dengan sabar

membimbing dalam penelitian ini, dan juga sebagai sahabat yang telah banyak

meluangkan waktu untuk mendengar celotehan mahasiswanya.

2. Seluruh Dosen Teknik Elektro, Pak Petrus, Pak Djoko, Pak Martanto, Pak Yozy,

Pak Damar, Pak Iswanjono, Pak Linggo, Bu Wuri, Bu Prima, Bu Wiwien, atas

semua ilmu yang diberikan.

3. Bapak Agustinus dan Ibu Avrida, dek Putri, dek Anggi, dan Gabriella Anindita

yang telah setia mendukung setiap proses dalam penelitian.

4. Teman – teman elektro angkatan 2011, Yoel, Monic, Alex, Chacha, Jendra, Evan,

Yugo, Anton, dan semuanya, terimakasih buat cerita indah kita selama 4 tahun

ini. Adik - adik angkatan, Mei, Frendy, Hanung, Bram, Robert, Nathan, Pela,

Siska, Vio, Vincent, Elva, Febri, makasih buat semua dukungannya, love you!

5. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu atas bantuan,

bimbingan, kritik, dan saran yang diberikan.

Semoga Tuhan Yesus membalas kebaikan anda semuanya.

Peneliti sangat mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun. Semoga

tulisan ini dapat bermanfaat dan dikembangkan lebih lanjut.

Yogyakarta, 15 Oktober 2015

Peneliti,

Michael Aditya Putra


xi

DAFTAR ISI

Halaman Sampul (Bahasa Indonesia) ........................................................................................ i

Halaman Sampul (Bahasa Inggris) ............................................................................................. ii

Halaman Persetujuan ................................................................................................................ iii

Halaman Pengesahan ................................................................................................................ iv

Halaman Pernyataan Keaslian Karya ........................................................................................ v

Halaman Persembahan ............................................................................................................. vi

Halaman Pernyataan Persetujuan Publikasi ............................................................................. vii

Intisari ...................................................................................................................................... viii

Abstract ...................................................................................................................................... ix

Kata Pengantar ............................................................................................................................ x

Daftar Isi .................................................................................................................................... xi

Daftar Gambar ......................................................................................................................... xiv

Daftar Tabel ............................................................................................................................. xvi

BAB I : PENDAHULUAN

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

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

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

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

BAB II : DASAR TEORI

2.1.Mikrokontroler ATMega 8535 ................................................................................. 6

2.1.1 Arsitektur Mikrokontroler ATMega 8535 ............................................. 6

2.1.2 Deskripsi Mikrokontroler ATMga 8535 ................................................. 7

2.1.3 Organisasi Memori AVR ....................................................................... 8

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

2.1.3.2 SRAM .................................................................................... 8

2.1.3.3 EEPROM ................................................................................ 9

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

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

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

2.1.4.3 ADTS2:0 ................................................................................ 14


xii

2.2. Solar Cell PUL-10-P36 .................................................................................... 15

2.2.1 Prinsip Kerja Solar Cell ....................................................................... 15

2.2.2 Karakteristik Solar Cell ........................................................................ 16

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

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

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

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

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

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

2.2.2.7 Shading .................................................................................. 20

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

BAB III : RANCANGAN PENELITIAN

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

3.2 Perancangan Hardware .................................................................................... 35

3.2.1. Perancangan Rangkaian Sistem Minimum ATMega 8535 .................. 35

3.2.2. Perancangan Input Regulator ............................................................... 38

3.2.3. Perancangan Rangkaian Charge/Discharge ......................................... 39

3.2.4. Perancangan Rangkaian Output Regulator........................................... 41

3.2.5. Perancangan User Interface.................................................................. 43

3.2.5.1 LCD ....................................................................................... 43

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

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

3.3 Perancangan Software ....................................................................................... 45

3.3.1. Home Display ........................................................................................ 48


xiii

3.3.2. Menu Source .......................................................................................... 48

3.3.3. Menu Battery ......................................................................................... 49

3.3.4. Menu Charging ..................................................................................... 50

3.3.5. Menu Load ............................................................................................ 54

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

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

4.2. Cara Pengoperasian Alat dan Cara Kerja Sistem ............................................. 56

4.2.1. Cara Pengoperasian Alat ....................................................................... 56

4.2.2. Cara Kerja Sistem ................................................................................. 57

4.2.2.1. InputRegulator ....................................................................... 57

4.2.2.2. Charge Discharge Controler ................................................. 58

4.2.2.3. Output Regulator ................................................................... 59

4.2.2.4. Interface ................................................................................. 60

4.3. Pengujian dan Analisis ..................................................................................... 60

4.3.1. Sumber Alternatif .................................................................................. 60

4.3.2. Sistem Kontrol Otomatis ....................................................................... 64

4.3.3. Output Regulator ................................................................................... 67

4.3.4. Menu ..................................................................................................... 69

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

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ....................................................................................................... 76

5.2. Saran ................................................................................................................. 76

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................... 77

LAMPIRAN ............................................................................................................................. 78


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Diagram Blok Sistem .............................................................................................. 5

Gambar 2.1 Konfigurasi Pin ATMega 8535 .............................................................................. 7

Gambar 2.2 Memori Program AVR ATMega 853 ..................................................................... 8

Gambar 2.3 Peta Memori Data AVR ATMega 853 ................................................................... 9

Gambar 2.4 Blok ADC ............................................................................................................. 10

Gambar 2.5 Struktur Solar Cell P-N Junction .......................................................................... 15

Gambar 2.6 Prinsip Kerja Solar Cell ....................................................................................... 16

Gambar 2.7 Spektrum Cahaya .................................................................................................. 16

Gambar 2.8 I-V Curve .............................................................................................................. 17

Gambar 2.9 Karakteristik I-V Curve Terhadap Cahaya Matahari ............................................ 19

Gambar 2.10 Karakteristik I-V Curve Terhadap Temperatur .................................................. 19

Gambar 2.11 Karakteristik I-V Curve Terhadap Shading ........................................................ 20

Gambar 2.12 Konfigurasi Kincir Angin Sederhana ................................................................. 22

Gambar 2.13 Baterai Lithium-Ion Polimer (Li-Po) .................................................................. 24

Gambar 2.14 Konfigurasi Baterai ............................................................................................. 25

Gambar 2.15 Modul Sensor Arus ACS712-5A ........................................................................ 26

Gambar 2.16 Modul Relay 4 Channel ...................................................................................... 27

Gambar 2.17 IC LM317 ........................................................................................................... 28

Gambar 2.18 Konfigurasi Dasar LM 317 ................................................................................. 29

Gambar 2.19 LCD Character 16x2 .......................................................................................... 29

Gambar 2.20 Kolom dan Baris Karakter pada LCD 16x2 ....................................................... 30

Gambar 2.21 Konfigurasi Pin LCD 16x2 ................................................................................. 31

Gambar 2.22 Simbol dan Bentuk Saklar Push Button .............................................................. 32

Gambar 2.23 Rangkaian Pembagi Tegangan ........................................................................... 32

Gambar 2.24 Rangkaian Pembatas Arus .................................................................................. 33

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem ............................................................................................ 34

Gambar 3.2 Rangkaian Reset dan Osilator ............................................................................... 35

Gambar 3.3 Rangkaian Sistem Minimum ................................................................................ 37

Gambar 3.4 Rangkaian Input Regulator ................................................................................... 38

Gambar 3.5 Rangkaian Charge Discharge ............................................................................... 40

Gambar 3.6 Rangkaian Output Regulator ................................................................................ 41


xv

Gambar 3.7 Rangkaian LCD dan Pengatur Contrast ............................................................... 43

Gambar 3.8 Rangkaian LED dan Push Button ......................................................................... 44

Gambar 3.9 Sistem Kerja Menu Program ................................................................................ 46

Gambar 3.10 Flowchart Menu Program ................................................................................... 47

Gambar 3.11 Tampilan Home Diplay ....................................................................................... 48

Gambar 3.12 Tampilan Menu Source ....................................................................................... 48

Gambar 3.13 Flowchart Menu Source ..................................................................................... 49

Gambar 3.14 Tampilan Menu Battery ...................................................................................... 49

Gambar 3.15 Flowchart Menu Battery ..................................................................................... 50

Gambar 3.16 Tampilan Menu Charging ................................................................................... 50

Gambar 3.17 Flowchart Menu Charging ................................................................................. 52

Gambar 3.18 (Lanjutan) Flowchart Menu Charging ............................................................... 53

Gambar 3.19 Tampilan Menu Load .......................................................................................... 54

Gambar 3.20 Flowchart Menu Load ........................................................................................ 54

Gambar 4.1 Bentuk Fisik Hardware (Tampak Atas, Depan, dan Belakang) ........................... 55

Gambar 4.2 Sub Sistem Input Regulator .................................................................................. 57

Gambar 4.3 Sub Sistem Charge Discharge.............................................................................. 59

Gambar 4.4 Sub Sistem Output Regulator ............................................................................... 59

Gambar 4.5 User Interface ....................................................................................................... 60

Gambar 4.6 Pengujian Kincir Angin dengan Beban Kipas DC ............................................... 61

Gambar 4.7 Grafik Tegangan terhadap Waktu ......................................................................... 62

Gambar 4.8Grafik Arus terhadap Waktu .................................................................................. 62

Gambar 4.9 Grafik Daya terhadap Waktu ................................................................................ 63

Gambar 4.10 Simulator Kincir Angin dengan Beban Kipas DC .............................................. 64

Gambar 4.11 Listing Program ADC ......................................................................................... 65

Gambar 4.12 Listing Program Sistem Kontrol Otomatis ......................................................... 66

Gambar 4.13 Rangkaian Pembatas Arus .................................................................................. 68

Gambar 4.14 Listing Program Menu ........................................................................................ 71

Gambar 4.15 Alur Pengujian 1 ................................................................................................. 72



Gambar 4.18 Tampilan Warning .............................................................................................. 75


xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Register ADMUX ..................................................................................................... 11

Tabel 2.2 Pengaturan Tegangan Referensi ADC ...................................................................... 11

Tabel 2.3 Format Data ADCH-ADCL jika ADLAR=0 ........................................................... 12

Tabel 2.4 Format Data ADCH-ADCL jika ADLAR=1 ........................................................... 12

Tabel 2.5 ADCSRA .................................................................................................................. 12

Tabel 2.6 Skala Clock ADC ..................................................................................................... 13

Tabel 2.7 ADTS2:0................................................................................................................... 14

Tabel 2.8 Pemicu ADC ............................................................................................................. 14

Tabel 2.9 Efek Shading pada Satu Sel Panel Surya ................................................................. 21

Tabel 2.10 Karakteristik Tegangan Keluaran terhadap Masukan Arus .................................... 26

Tabel 2.11 Konfigurasi Pin LCD 16x2 ..................................................................................... 30

Tabel 3.1 Penggunaan Port Mikrokontroler ............................................................................. 36

Tabel 3.2 Spesifikasi Port Output Regulator ............................................................................ 42

Tabel 3.3 LED Indikator ........................................................................................................... 44

Tabel 3.4 Spesifikasi Menu ...................................................................................................... 46

Tabel 4.1 Data Pengujian Solar Cell ........................................................................................ 61

Tabel 4.2 Pengujian Simulator Kincir Angin ........................................................................... 64

Tabel 4.3 Pengujian Sistem Kontrol Otomatis ......................................................................... 67

Tabel 4.4 Pengujian Output Regulator ..................................................................................... 69

Tabel 4.5 Instruksi pada Masukan Tombol .............................................................................. 70

Tabel 4.6 Kode Kombinasi Menu ............................................................................................. 70


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Energi listrik merupakan salah satu sumber energi yang paling banyak digunakan

dalam keseluruhan kegiatan manusia [1]. Hal yang paling mudah dijadikan contoh yaitu

peralatan rumah tangga, seperti televisi, kulkas, atau bahkan charger hp. Peralatan tersebut

membutuhkan energi listrik supaya dapat beroperasi. Energi listrik dipilih karena paling

mudah ditransfer ke dalam bentuk energi yang lain, sebagai contoh lampu pijar mengubah

energi listrik menjadi energi cahaya atau heater yang berguna untuk mengubah energi listrik

menjadi energi panas. Kemudahan inlah yang menjadikan energi listrik mendominasi

kebutuhan energi secara umum di masyarakat.

Pembangkit listrik alternatif muncul seiring dengan majunya teknologi power plant

masa kini. Hal ini semakin didukung dengan isu global warming yang berpengaruh juga

terhadap perkembangan teknologi agar semakin ramah lingkungan. Pembangkit listrik

alternatif dianggap lebih ramah ingkungan jika dibandingkan dengan pembangkit listrik

konvensional yang menggunakan minyak bakar atau batu bara. Selain menyandang predikat

ramah lingkungan, pembangkit listrik alternatif juga merupakan sumber daya terbarukan,

karena memanfaatkan alam sebagai sumber energinya. Saat ini, penggunaan energi alternatif

sebagai penghasil energi listrik bukan hal asing lagi di telinga masyarakat. Namun hal ini

menjadi kurang populer karena jarang diaplikasikan, mengingat pembangunannya lebih

mahal dbandingkan pembangunan pembangkit listrik konvesional. Solar cell atau panel surya

contohnya, masyarakat mungkin sering melihatnya pada lampu APILL (Alat Penunjuk

Instruksi Lalu Lintas) atau lebih dikenal dengan sebutan traffic light. Melihat fakta tersebut,

solar cell menjadi tidak asing lagi di pikiran masyarakat.

Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) atau lebih dikenal dengan sebutan Solar cell

merupakan salah satu jenis pembangkit energi listrik yang menggunakan panel sel

photovoltaic sebagai pembangkitnya. Sel photovoltaic merupakan bahan yang sangat peka

terhadap cahaya, jika mendapat paparan cahaya maka akan mengakibatkan terjadinya beda

potensial di kedua kutubnya [6]. Listrik yang dihasilkan dari solar cell biasanya memiliki

daya yang kecil, maka dalam penggunaannya digunakan beberapa solar cell yang di rangkai

seri untuk menghasilkan daya yang diinginkan. Salah satu energi alternatif lain


2

yang juga mulai dilirik adalah pembangkit listrik tenaga Bayu/Angin(PLTB) [2].

Belakangan ini, pemanfaatan kincir angin sebagai pembangkit listrik mulai digalakkan,

khususnya dikawasan pesisir pantai yang dinilai memiliki sumber angin berlimpah. PLTB

memanfaatkan kincir angin untuk menangkap energi angin yang bergerak. Ukuran kincir,

bentuk sudu, dan karakteristik kincir akan mempengaruhi daya listrik yang dihasilkan.

Putaran kincir akan disalurkan ke generator sehingga menghasilkan energi listrik. Daya yang

dihasilkan sangat bergantung pada karakteristik generator yang dipakai dan kecepatan angin

saat kincir berputar.

Pada sistem power plant, terdapat istilah Pembangkit Listrik Tenaga Hybrid (PLTH).

PLTH merupakan penggabungan dari dua atau lebih sub sistem pembangkit listrik yang

terkoneksi satu sama lain membentuk sistem pembangkit listrik yang lebih besar [3]. Contoh

pengaplikasian PLTH terdapat di di Pantai Baru, Ngentak, Poncosari, Srandakan, Kabupaten

Bantul, Yogyakarta yang menggabungkan dua pembangkit energi alternatif yaitu solar cell

dan kincir angin. Penggabungan dua pembangkit alternatif ini menciptakan suatu sistem

hybrid yang bekerja menopang satu sama lain. Instalasi yang diperlukan pun dapat digunakan

bersamaan, hal inilah yang membuat biaya pembangunan PLTH lebih murah jika

dibandingkan dengan jenis pembangkit listrik lainnya yang berdiri mandiri.

PLTH menggunakan baterai sebagai media penyimpanan energi listrik. Terdapat

sekitar 60 buah baterai yang terdapat pada PLTH Pantai Baru. Energi yang dihasilkan oleh

PLTH akan langsung disimpan ke baterai – baterai tadi secara bersamaan. Metode

penyimpanan ini akan menyimpan energi listrik secara merata ke semua baterai. Namun

metode ini dinilai memiliki kelemahan yaitu tidak dapat memaksimalkan kapasitas

penyimpanan baterai sehingga kurang optimal dalam menyimpan energi listrik. Dapat

dijelaskan pada saat proses penyimpanan tiba – tiba sumber berhenti menghasilkan energi

listrik maka baterai hanya akan terisi setengah dari kapasitas maksimalnya. Hal ini akan

berdampak pada suplai daya keluaran yang dihasilkan oleh baterai.

Melihat permasalahan di atas, maka dibuatlah alat yang mampu mengoptimalkan

kapasitas penyimpanan energi listrik pada baterai. Alat ini akan bertugas memanajemen

energi yang dihasilkan oleh pembangkit listrik menggunakan metode smart switching. Smart

switching sendiri merupakan sistem yang bekerja memaksimalkan kapasitas penyimpanan

energi listrik pada baterai. Sistem akan menyimpan energi pada baterai hingga mencapai

kapasitas maksimalnya. Setelah dicapai nilai maksimal maka sistem akan beralih ke baterai

selanjutnya. Kelebihan lain dari sistem ini yaitu mampu mengatur proses pengisian dan

pengosongan (charge/discharge) energi pada baterai. Pada saat proses pengisian baterai


3

sedang berlangsung (charging), baterai otomatis tidak dapat digunakan (discharging). Hal ini

dikarenakan jika baterai mengalami proses charging dan discharging pada waktu yang

bersamaan maka akan memperpendek umur pakai dari baterai tersebut. Metode smart

switching diharapkan selain mampu mengoptimalkan kapasitas penyimpanan energi listrik

juga dapat memperpanjang umur pakai pada baterai.

Smart switching dikontrol oleh suatu sistem kontrol elektro mekanik yang terdiri dari

relai dan mikrokontroler ATmega 8535 dengan bahasa C sebagai bahasa pemrogamannya.

Mikrokontroler ATMega 8535 bertindak sebagai otak dari alat ini dan relai sebagai

aktuatornya. Kombinasi dari keduanyalah yang kemudian dinamakan smart switching. Pada

dasarnya prototype ini dibuat untuk mengatasi persoalan tentang manajemen energi pada

PLTH, khususnya yang menggunakan baterai sebagai media penyimpanan energi listriknya.

Kebanyakan dari sistem pembangkit listrik alternatif yang ada di Indonesia masih

menggunakan kontrol manual yang menggunakan sistem rangkaian analog yang hanya

mampu mengoontrol proses – proses sederhana saja. Kekurangan lain dari kontrol manual

adalah kontrol ini membutuhkan operator untuk mengoperasikannya, hal inilah yang

mendasari pembuatan kontrol otomatis berbasis mikrokontroleruntuk mempermudah kinerja

operator PLTH dalam melaksanakan tugasnya.

Perlunya suatu kontrol yang baik dalam proses manajemen energi diharapkan mampu

mengatasi masalah yang terkadang timbul seperti alat yang gagal bekerja atau operator yang

salah mengoperasikan sistem kontrol sehingga dapat meminimalkan akibat buruk yang dapat

terjadi pada sistem pembangkit llistrik alternatif.

1.2. Tujuan dan Manfaat

Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan sistem smart switching pada proses

kontrol dan manajemen pembangkit listrik tenaga hybrid (PLTH) guna meningkatkan

efisiensi penyimpanan daya listrik.

Manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Mempermudah operator PLTH dalam memanajemen energi yang dihasilkan

pembangkit listrik.

2. Menjadi acuan dan rujukan dalam mengaplikasikan sistem smart switching pada

pembangkit listrik tenaga hybrid (PLTH).

3. Sebagai bahan referensi mahasiswa dalam mempelajari pembangkit listrik alternatif

khususnya kincir angin dan solar cell.


4

1.3. Batasan Masalah

Penelitian akan dibatasi pada pembuatan sistem otomatis pengisian dan

pengosongan baterai pada proses penyimpanan energi listrik pembangkit listrik tenaga angin

dan solar cell. Spesifikasi alat yang digunakan yaitu :

1. Solar Cell PUL-10-P36.

2. Prototype Kincir Angin 12 Volt.

3. Baterai Li-Po 1000mAh

4. Mikrokontroler AVR ATmega8535

5. Modul Sensor Arus ACS712-5A

6. Modul Relay 4 Channel.

7. Liquid Crystal Display (LCD) Character 2x16.

8. Push Button.

1.4. Metodologi Penelitian

1. Studi Pustaka.

Langkah awal dari penelitian ini yaitu mencari sumber sumber referensi dan

materi pendukung yang berkaitan langsung dengan alat yang akan dibuat.

2. Perancangan dan Pembuatan Alat.

Tahap kedua yaitu merancang alat yang akan dibuat yang disesuaikan

dengan spesifikasi yang telah ditentukan sebelumnya. Pada tahap ini bertujuan

mencari bentuk yang paling optimal dan efisien yang akan dibuat dengan

mempertimbangkan faktor – faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah

ditentukan.

Cara kerja alat ini ditunjukkan pada gambar 1.1. Sumber daya yang aan

digunakan adalah panel surya dan kincir angin. Panel surya berguna untuk

mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik, sedangkan kincir angin

berguna untuk mengubah energi kinetik angin menjadi energi listrik. Energi yang

dihasilkan sumber akan diteruskan ke bagian switching. Di bagian ini akan terjadi

dua proses pada baterai yaitu charge dan discharge. Proses charging adalah proses

pengisian baterai dengan energi yang dihasilkan oleh sumber, sedangkan proses

discharging adalah proses penggunaan baterai dimana energi yang tersimpan pada

baterai ditransfer ke beban. Bagian beban merupakan bagian eksternal dari alat.

Pada prototype ini, beban akan terhubung sistem pengisian baterai handphone atau

beban lain yang masih bisa diakomodir oleh alat. Seluruh proses pada bagian


5

switcing akan dikontrol oleh mikrokontroler Atmega 8535, dimana sebagai input

perintah menggunakan tombol dan keluaran berupa tampilan pada lcd.

Gambar 1.1 Diagram Blok Sistem

3. Pengambilan Data.

Tahap ketiga yaitu pengambilan data dari alat yang telah dibuat. Data yang

akan diambil adalah data keakuratan alat dalam mengukur tegangan dan arus serta

kemampuan alat untuk memaksimalkan penggunaan energi listrik sehingga

mendapatkan efisiensi maksimal. Jika dalam pengambilan belum didapat hasil yang

diinginkan maka akan dilakukan koreksi dengan merevisi rancangan sehingga

didapatkan alat yang memenuhi tujuan yang telah ditentukan sebelumnya.

4. Pembuatan Analisa dan Kesimpulan.

Tahap- terakhir adalah pembuatan analisa dan kesimpulan dari alat yang

telah dibuat. Analisa bertujuan untuk melihat lebih seksama apakah alat yang

dihasilkan sudah sesuai dengan perancangan atau belum. Jika terdapat error atau

hasil yang tidak sesuai lainnya juga akan dibahas di analisa. Sedangkan keimpulan

akan membahas keseluruhan dari awal perancangan hingga analisis alat. Diharapkan

dengan adanya kesimpulan ini pembaca dapat membantu mengembangkan lebih

lanjut berkaitan dengan penelitian ini.


6

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Mikrokontroler ATmega 8535

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

yang diproduksi oleh Atmel berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) [4].

Chip AVR yang digunakan pada tugas akhir ini adalah ATmega8535. Semua instruksi yang

ada dalam mikrokontroler ini dieksekusi dalam satu siklus clock dan memiliki 32 register

general-purpose, analog to digital converter(ADC), timer/counter fleksibel dengan mode

compare, interupsi internal dan eksternal, serial USART, Progammable Watchdog Timer, dan

power saving mode.

2.1.1 Arsitektur Mikrokontroler ATmega8535

Mikrokontroler ATmega8535 memiliki arsitektur sebagai berikut :

1. 8 bit AVR berbasis RISC dengan performa tinggi dan konsumsi daya rendah.

2. Kecepatan maksimal 16 MHz.

3. Port IO sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D.

4. Memori :

a. 8 KB Flash,

b. 512 byte SRAM,

c. 512 byte EEPROM.

5. Tiga buah Timer/Counter :

a. 2 buah 8 bit timer/counter,

b. 1 buah 16 bit timer/counter,

c. 4 kanal PWM.

6. 8 kanal ADC 8/10 bit.

7. Port USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter).

8. Port SPI (Serial Pheripheral Interface).

9. Komparator analog.

10. Watchdog Timer dengan osilator internal.

11. Enam pilihan sleep mode untuk penghematan daya.

12. Internal dan eksternal interupsi.


7

2.1.2 Deskripsi Mikrokontroler ATmega8535

Pin Mikrokontroler ATmega8535 terkonfigurasi dengan kemasan 40-pin DIP

(dual in-line package). Untuk memaksimalkan performa dan pararelisme, AVR

menggnakan arsitektur Harvard (dengan memori dan bus terpisah untuk program dan

data). Ketika sebuah instruksi sedang dikerjakan maka instruksi berikutnya diambil dari

memori program. Konfigurasi pin dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1. Konfigurasi Pin ATmega8535 [4]

Mikrokontroler ATmega 8535 memiliki konfigurasi Pin sebagai berikut [5]:

1. Power, VCC dan GND.

2. Port A (PA0-7) merupakan pin IO dua arah dan berfungsi khusus sebagai pin

masukan ADC.

3. Port B (PB0-7) merupakan pin IO dua arah dan berfungsi khusus sebagai pin

Timer/Counter, komparator analog dan SPI.

4. Port C (PC0-7) merupakan pin IO dua arah dan berfungsi khusus.

5. Port D (PD0-7) merupakan pin IO dua arah dan berfungsi khusus.

6. RESET adalah pin untuk mereset mikrokontroler.

7. XTAL1 dan XTAL2 adalah pin untuk external clock.

8. AVCC adalah pin pengelola tegangan untuk ADC.

9. AREF adalah pin masukan untuk tegangan referensi eksternal ADC.

Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D converter dan Port I/O 8-bit dua

arah. Port B, Port C, Port D adalah suatu port I/O dua arah dengan resistor internal pull-


8

up(yang dipilih untuk beberapa bit). Pada Rangkaian reset, waktu pengosongan kapasitor

dapat dihitung dengan persamaan :

T = R x C (2.1)

2.1.3 Organisasi Memori AVR

Mikrokontroler ATmega 8535 memiliki 3 jenis memori yaitu memori program

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

Only Memory(EEPROM).

2.1.3.1 Flash Memory

Atmega8535 memiliki kapasitas sebesar 8Kbytes untuk memori program. Karena

semua instruksi AVR menggunakan 16 atau 32 bit, maka AVR memiliki organisasi

memori 4 Kbyte x 16 bit dengan alamat dari $000 hingga $FFF. Untuk keamanan software,

memori flash dibagi menjadi dua bagian, yaitu bagian Boot Program dan bagian

Application Program. AVR tersebut memiliki 12 bit Program Counter (PC) sehingga

mampu mengalamati isi flash memory [5].

Gambar 2.2. Memori Program AVR ATmega8535

2.1.3.2 SRAM

ATmega8535 memiliki 608 alamat memori data yang terbagi menjadi 3 bagian

utama. Bagian pertama yaitu 32 buah General Purpose Register (GPR). GPR merupakan

register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program oleh Arithmetic Logic

Unit (ALU). Bagian kedua yaitu 64 buah I/O register yang difungsikan khusus untuk


9

mengendalikan berbagai peripheral dalam mikrokontroler antara lain pin, port,

timer/counter, dan USART. Bagian ketiga adalah internal SRAM dengan kapasitas 512

byte.

Gambar 2.3. Peta Memori Data AVR ATmega8535

Tampak pada peta memori data bahwa alamat ($0000-$001F) ditempati oleh

register file. I/O register menempati alamat dari ($0020-$005F). sedangkan sisanya sebagai

internal SRAM ($0060-$025F).

2.1.3.3 EEPROM

EEPROM merupakan memori data yang akan menyimpan ketika chip mati (off).

Sifat EEPROM, tetap dapat menyimpan data saat tidak ada suplai dan juga dapat diubah

saat program sedang berjalan. Atmega8535 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8

bit sebesar 512 byte di alamat ($000-$1FF) [5].

2.1.4 Analog to Digital Converter (ADC)

Mikrokontroler ATmega8535 menyediakan fitur ADC yang sudah ter-built-in

dalam chipnya. Spesifikasi ADC pada ATmega8353 yaitu terdapat 8 jalur ADC 8/10 bit

yang mendukung 16 macam penguat beda. Selain itu waktu konversinya berkisar di antara

65 – 260us. Masukan analog yang diijinkan berada pada level 0V-VCC, jika masukannya

lebih dari VCC (5V) maka IC tidak dapat menterjemahkan nllai masukan yang diterimanya

dan IC bisa rusak. Terdapat tiga jenis nilai referensi ADC yaitu VCC (5V), internal

referensi (2.56V), dan dengan menggunakan pin Vref.


10

Data hasil konversi dapat dihitung dengan persamaan :

a. Konversi tunggal

(2.2)

dengan :

Vin : tegangan masukan pada pin yang dipilih

Vref : tegangan referensi

b. Penguat beda

( )

(2.3)

Dengan :

Vpos : tegangan masukan pada pin positif

Vneg : tegangan masukan pada pin negatif

Gain : faktor penguatan

Vref : tegangan referensi

Gambar 2.4 Blok ADC


11

2.1.4.1 ADC Multiplexer Selection Register (ADMUX)

Tabel 2.1. Register ADMUX

Bit 7 6 5 4 3 2 1 0

REFS1 REFS0 ADLAR MUX4 MUX3 MUX2 MUX1 MUX0 ADMUX

Read/Write R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W Initial

Value 0 0 0 0 0 0 0 0

a. Bit 7:6 – REFS1:0 : References Selection Bits

Bit REF0-1 adalah bit – bit pengatur mode tegangan referensi ADC. Referensi ini

tidak dapat dirubah saat konversi sedang berlangsung. Mode tegangan referensi

dapat dilihat di tabel 2.2.

Tabel 2.2. Pengaturan Tegangan Referensi ADC

REFS1 REFS0 Tegangan Referensi

0 0 Pin AREF, internal referensi tidak aktif

0 1 Pin AVCC, dengan pin AREF diberi kapasitor

1 0 Tidak digunakan

1 1 Internal Vref 2.56V, dengan pin AREF diberi kapasitor

keterangan :

‟00‟ : tegangan referensi menggunakan tegangan yang terhubung ke pin AREF.

„01‟ : tegangan referensi menggunakan tegangan AVCC dan pin AREF diberi

kapasitor.

„10‟ : tidak digunakan.

„11‟ : tegangan referensi menggunakan tegangan referensi internal dan pin AREF

diberi kapasitor.

b. Bit 5 – ADLAR : ADC Left Adjust Result

Bit ADLAR berfungsi untuk mengatur format penyimpanan data ADC pada

ADCL dan ADCH. Dua jenis penyimpanan data ADC bergantung pada nilai bit


12

yang diberikan pada register ADLAR seperrti ditunjukkan pada tabel 2.2 dan

tabel 2.3.

Tabel 2.3. Format data ADCH – ADCL jika ADLAR = 0

Bit 15 14 13 12 11 10 9 8

~ ~ ~ ~ ~ ~ ADC9 ADC8 ADCH

ADC7 ADC6 ADC5 ADC4 ADC3 ADC2 ADC1 ADC0 ADCL

7 6 5 4 3 2 1 0

Read/Write R R R R R R R R

R R R R R R R R

Initial Value 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

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

Bit 15 14 13 12 11 10 9 8

ADC9 ADC8 ADC7 ADC6 ADC5 ADC4 ADC3 ADC2 ADCH

ADC1 ADC0 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ADCL

7 6 5 4 3 2 1 0

Read/Write R R R R R R R R Initial Value 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0

c. Bit 4:0 – MUX4:0 : Analog Channel and Gain Selection Bit

Bit MUX berfungsi memilih kanal input yang terhubung dengan ADC. Bit MUX

juga befungsi memilih besarnya penguatan pada kanal penguat beda. Jika terjadi

perubahan nilai pada bit ini saat proses konversi sedang berlangsung, perubahan

tersebut tidak akan berpengaruh sampai seluruh konversi selesai (ADIF pada

ADCSRA bernilai 1/Set).

2.1.4.2 ADC Control and Status Register A (ADCSRA)

Tabel 2.5. ADC Control and Status Register A (ADCSRA)

Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 ADEN ADSC ADATE ADIF ADIE ADPS2 ADPS1 ADPS0 ADCSRA

Read/Write R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W Initial Value 0 0 0 0 0 0 0 0


13

a. Bit 7 – ADEN : ADC Enable

Bit ADEN digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan fasilitas ADC. Jika

bit ADEN = 1 maka ADC aktif dan jika bit ADEN = 0 maka ADC tidak aktif.

b. Bit 6 – ADSC : ADC Start Conversion

Bit ADSC digunkan untuk mengetahui proses konversi yang sedang

berlangsung.ADSC akan bernilai satu saat konversi sedang berjalan, saat konversi

berakhir maka akan bernilai nol. Memberi nilai inisialisasi nol pada bit ini tidak

akan memberikan efek apapun. Pada mode konversi tunggal, mengubah nilai bit

ini menjadi satu untuk memulai setiap konversi. Sedangkan pada mode free

running, mengubah nilai bit ini menjadi satu untuk memulai konversi pertama.

c. Bit 5 – ADATE : ADC Auto Trigger Enable

Bit ADATE berfungsi untuk mengaktifkan pemicu konversi ADC sesuai dengan

bit – bit ADTS pada register SFIOR. Jika bit ADATE = 1 maka pemicu ADC

aktif.

d. Bit 4 – ADIF : ADC Interrupt Flag

Bit ADIF adalah bendera interupsi ADC yang digunakan untuk menunjukkan ada

tidaknya permintaan interupsi ADC. Bit ADIF akan bernilai “1” jika proses

konversi ADC telah selesai.

e. Bit 3 - ADIE : ADC Interrupt Enable

Bit ADIE digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan interupsi ADC.

f. Bit2:0 – ADPS2:0 : ADC Prescaler Select Bit

Bit ADPS2, ADPS1, dan ADPS0 digunakan untuk menentukan faktor pembagi

frekuensi kristal yang hasilnya akan digunakan sebagai clock ADC.

Tabel 2.6. Skala Clock ADC

ADPS2 ADPS1 ADPS0 Faktor Pembagi

0 0 0 2

0 0 1 2

0 1 0 4

0 1 1 8

1 0 0 16

1 0 1 32

1 1 0 64


14

2.1.4.3 ADTS2:0

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

Bit 7 6 5 4 3 2 1 0 ADTS2 ADTS1 ADTS0 ~ ACME PUD PSR2 PSR10 ADTS2:0

Read/Write R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W Initial Value 0 0 0 0 0 0 0 0

Bit – bit pada ADTS2:0 berada pada register SFIOR digunakan untuk mengatur

pemicu proses konversi ADC seperti ditunjukkan pada tabel 2.8.

Tabel 2.8. Pemicu ADC

ADTS2 ADTS1 ADTS0 Sumber Pemicu Konversi ADC

0 0 0 Free Running Mode

0 0 1 Analog Comparator

0 1 0 External Interrupt Request 0

0 1 1 Timer/Counter0 Compare Match

1 0 0 Timer/Counter0 Overflow

1 0 1 Timer/Counter1 Compare Match B

1 1 0 Timer/Counter1 Overflow

1 1 1 Timer/Counter1 Capture Event

Keterangan :

„000‟ : Mode Free-Running, konversi ADC akan dimulai saat bit ADSC pada

register ADCSRA diset „1‟.

„001‟ : Konversi ADC akan dimulai sesuai dengan pengaturan output Analog

Comparator.

„010‟ : Konversi ADC akan dimulai saat terjadi interupsi eksternal 0.

„011‟ : Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/Counter0Compare

Match.

„100‟ : Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/Counter0 Overflow.

„101‟ : Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/Counter1 Compare

Match B.

„110‟ : Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/Counter1 Overflow.

„111‟ : Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/Counter1 Capture

Event.


15

2.2. Solar CellPUL-10-P36

Solar Cell adalah salah satu jenis sensor cahaya photovoltaic, yaitu sensor yang

dapat mengubah intensitas cahaya menjadi perubahan tegangan pada outputnya [6].

Apabila “solar cell” menerima pancaran cahaya maka pada kedua terminal outputnya akan

mengeluar tegangan DC yang nilainya bergantung dari banyaknya sel dalam satu panel.

Banyaknya sel dalam satu panel tergantung pada kebutuhan energi yang ingin dihasilkan

oleh panel surya tersebut, semakin banyak sel dalam suatu panel akan menghasilkan

tegangan keluaran yang semakin besar pula.

2.2.1 Prinsip Kerja Solar Cell[7]

Prinsip kerja sel surya silikon yaitu berdasarkan pada konsep semikonduktor p-n

junction. Sel terdiri dari lapisan semikonduktor doping-n dan doping-p yang membentuk p-

n junction, lapisan antirefleksi, dan substrat logam sebagai tempat mengalirnya arus dari

lapisan tipe- n (elektron) dan tipe-p (hole). Semikonduktor tipe-n didapat dengan

mendoping silikon dengan unsur dari golongan V sehingga terdapat kelebihan elektron

valensi dibanding atom sekitar. Pada sisi lain semikonduktor tipe-p didapat dengan doping

oleh golongan III sehingga electron valensinya defisit satu dibanding atom sekitar seperti

terlihat pada gambar 2.5. Ketika dua tipe material tersebut mengalami kontak maka

kelebihan elektron dari tipe-n berdifusi pada tipe-p. Sehingga area doping-n akan

bermuatan positif sedangkan area doping-p akan bermuatan negatif. Medan elektrik yan

terjadi antara keduanya mendorong elektron kembali ke daerah-n dan hole ke daerah-p.

Pada proses ini terlah terbentuk p-n junction. Dengan menambahkan kontak logam pada

area p dan n maka telah terbentuk dioda.

Gambar 2.5. Struktur Solar Cell P-N Junction


16

Ketika junction tersebut disinari, photon atau cahaya yang mempunyai energi yang

sama atau lebih besar dari pada lebar pita energi material tersebut akan menyebabkan

eksitasi elektron dari pita valensi ke pita konduksi dan akan meninggalkan hole pada pita

valensi.Elektron dan hole ini dapat bergerak dalam materialsehingga menghasilkan

pasangan elektron-hole.Apabila ditempatkan hambatan pada terminal selsurya, maka

elektron dari area-n akan kembali kearea-p sehingga menyebabkan perbedaan potensial dan

arus akan mengalir, seperti ditunjukkan pada gambar 2.6.

Gambar 2.6. Prinsip Kerja Solar Cell

2.2.2 Karakteristik Solar Cell

Ditunjukkan pada gambar 2.7, tegangan yang dihasilkan oleh sel photovoltaic

pada solar cell sebanding dengan frekuensi gelombang cahaya. Sesuai dengan konstanta

Plank :

(2.4)

dengan :

E : Energi Solar cell (Watt)

h : Konstanta Plank ( 6.6261.10-34

Js)

f : Frekuensi cahaya (Hertz)

Gambar 2.7. Spektrum Cahaya


17

Semakin kearah warna cahaya biru, maka semakin tinggi tegangan yang

dihasilkan. Tingginya intensitas cahaya akan berpengaruh terhadap arus listrik. Jika

photovoltaic diberi beban maka arus listrik yang timbul akan tergantung pada intensitas

cahaya yang mengenai permukaan semikonduktor.

Total daya yang dihasilkan oleh solar cell adalah tegangan operasi dikalikan

dengan arus operasi saat ini. Solar cell dapat menghasilkan arus dari voltase yang berbeda

– beda dikarenakan pengaruh dari intensitas cahaya yang diterima. Berbeda dengan baterai

yang cenderung menghasilkan arus dari voltase yang konstan.

Gambar 2.8.I–V Curve

Gambar diatas merupakan tipikal kurva I-V pada solar cell. Sumbu X adalah

tegangan output (Vo) dan sumbu Y adalah arus output (Io). Penentuan kurva I-V diatur

dalam Standar Test Condition (STC) dimana harus memenuhi beberapa variabel tertentu

yaitu dalam pengujiannya solar cell harus mendapatkan sinar matahari 1000 watt per meter

persegi radiasi atau disebut satu jam matahari puncak (one peak sun hour). Serta suhu solar

cell harus berada pada titik 25 derajat celcius atau 77 derajat fahrenheit. STC mewakili

kondisi optimal dalam lingkungan laboratorium.

Solar cell memiliki beberapa karkteristik yang berpengaruh terhadap kinerja dari

solar cell itu sendiri, diantaranya adalah :

2.2.2.1 Maximum Power Point (Vmp dan Imp)[6]

Maximum Power Operation(Vmp dan Imp) adalah titik dimana daya yang

dihasilkan oleh solar cell mencapai nilai maksimum saat berada pada kondisi

operasionalnya. Vmp dan Impdiukur saat solar cell diberi beban pada kondisi temperatur 25


18

derajat celcius dan radiasi 1000 Watt per meter persegi. Pada gambar 2.8, Vmp bernilai 17,9

V dan Imp beernilai 0.56 A. jumlah daya pada batas maksmum ditentukan dengan

mengkalikan Vmp dan Imp, jadi nilai daya maksimum yang dapat dihasilkan oleh solar cell

adalah 10 Watt pada STC.

Daya pada solar cell akan menurun seiring dengan kenaikan voltase, hal ini

dikarenakan arus akan menurun jika voltase pada keluaran melebihi nilai maximum power

point.

2.2.2.2 Open Circuit Voltage (Voc)[6]

Open Circuit Voltage adalah maksimum tegangan yang dapat dihasilkan solar

cell pada saat daya sama dengan nol atau arusnya minimum mendekati nol. Voc diukur

dengan cara menghubungkan terminal positif dan negatif ke multitester tanpa diberi

beban.

2.2.2.3 Short Circuit Current (Isc)[6]

Short Circuit Current adalah arus yang melalui solar cell pada saat tegangannya

sama dengan nol (yaitu ketika solar cell terhubung singkat). Arus ini merupakan arus

maksimum solar cell yang dapat dikeluarkan oleh output di bawah kondisi tidak berbeban.

Daya pada saat Isc adalah nol Watt. Short circuit current dapat diukur dengan membuat

koneksi langsung terminal positif dan negatif pada modul solar cell.

2.2.2.4 Resistansi Beban[6]

Hambatan beban turut berpengaruh juga terhadap karakteristik solar cell. Sebagai

contoh adalah baterai yang akan digunakan sebagai beban. Baterai 2 cell (7,4 Volt)

umumnya memiliki tegangan antara 7 sampai 9 Volt. Untuk dapat mengisi baterai, solar

cell harus beroperasi lebih tinggi daripada voltase baterai. Efisiensi tertinggi terjadi saat

solar cell beroperasi di daerah maximum power point. Pada contoh diatas, tegangan baterai

harus mendekati Vmp. Apabila tegangan baterai menurun di bawah Vmp, atau meningkat di

atas Vmp, maka efisiensinya akan berkurang.

2.2.2.5 Intensitas Cahaya Matahari[6]

Semakin besar intensitas cahaya matahari yang mengenai permukaan solar cell

maka secara proporsional akan menghasilkan arus yang besar. Gambar 2.9 menunjukkan

bahwa saat intensitas cahaya menurun maka tegangan yang dihasilkan pun juga cenderung

menurun. Hal ini dipengaruhi oleh arus yang berubah sesuai dengan intensitas cahaya,

sedangkan voltase tidak mengalami banyak perubahan karena pengaruh intensitas cahaya.


19

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

2.2.2.6 Solar Cell Temperature[6]

Seperti semua perangkat semikonduktor lainnya, solar cell juga sensitif terhadap

perubahan suhu. Peningkatan suhu akan mempengaruhi hambatan pada semikonduktor,

sehingga mempengaruhi sebagian besar parameternya. Panas akan mengakibatkan aliran

elektron terganggu sehingga daya yang dihasilkan akan menurun seiring dengan

peningkatan suhu solar cell. Gambar 2.10 mengilustrasikan bahwa saat suhu sel meningkat

diatas 25 derajat celcius (suhu solar cell, bukan suhu udara) bentuk kurva I-Vnya tetap

sama namun bergeser ke kiri. Dalam solar cell, parameter yang paling terpengaruh oleh

peningkatan suhu adalah Open Circuit Voltage Voc sedangkan Short Circuit Current Isc

akan cenderung stabil.

Gambar 2.10. Karakteristik I-V Curve terhadap Temperatur


20

2.2.2.7 Shading/Bayangan[6]

Solar cell merupakan gabungan dari beberapa silikon yang dirangkai seri untuk

menghasilkan daya yang diingnkan. Satu silikon menghasilkan 0.46 Volt, maka untuk

membentuk solar cell panel 12 volt diperlukan 32 silikon yang dirangkai serial, hasilnya

adalah 0,46 x 32 = 14,72.

Shading adalah keadaan dimana satu atau lebih sel silikon dari solar cell panel

terhalang sesuatu sehingga sinar matahari menjadi terhalang. Shading akan mengurangi

keluaran daya dari solar cell. Sel yang tidak menerima cahaya matahari akan

meningkatkan hambatan pada sel tersebut. Tentunya pada sistem yang dirangkai serial, jika

ada satu sel yang meningkat resistansinya maka akan menurunkan tegangan keluaran dari

solar cell. Shading dapat datasi dengan memasang bypass diode yang harus diasang searah

dengan arah arus. Bypass diode berfungsi meneruskan arus pada saat sel terkena shading

sehingga hambatan yang meningkat pada sell tidak akan berpengaruh pada tegangan

keluaran solar cell panel. Gambar 2.11 menunjukkan karakteristik solar cell terhadap

pengaruh shading, terlihat saat kondisi shading 100% maka daya keluaran solar cell sangat

berkurang jika dibandingkan dengan kondisi unshaded.

Gambar 2.11. Karakteristik I-V Curve terhadap Shading

Tabel 2.9 menunjukkan efek yang sangat ekstrim pengaruh shading pada satu sel

dari modul solar cell single crystalline yang tidak memiliki internal bypass diode. Hal

yang perlu diperhatikan dalam pemasangan adalah solar cell tidak boleh terhalang oleh

shading.


21

Tabel 2.9. Efek Shading Pada Satu Sel Panel Surya

Presentase bayangan pada satu sel Presentase power loss solar cell

0% 0%

25% 45%

50% 50%

75% 66%

100% 75%

3 sel terkena bayangan 93%

2.2.3 Spesifikasi Solar Cell PUL-10-P36

Solar cell yang digunakan pada alat ini memiliki spesifikasi sebagai berikut:

1. Solar Cell Type : PUL 10-P36

2. Rated Maximum Power (Pmax) : 10 W

3. Voltage at Pmax (Vmp) : 17.9 V

4. Current at Pmax (Imp) : 0.56 A

5. Open - Circuit Voltage (Voc) : 21.8 V

6. Sort - Circuit Current (Isc) : 0.61 A

7. Maximum System Voltage : 1000 Vdc

8. Operation Temperature : - 40° C to 85° C

9. Size per cells : 62.5mm x 27mm

10. Panel Area : 607,5 cm2

11. Cell Configuration : Serial, 9 x 4

12. Weight : 0.91 Kg

13. Dimension : 280mm x 280mm x 23mm

2.3. Kincir Angin

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

memanfaatkan kekuatan angin kemudian mengubah energi angin tersebut menjadi energi

mekanik [8]. Energi mekanik yang dihasilkan kincir angin kemudian dimanfaatkan untuk

menggerakkan generator yang kemudian dapat menghasilkan energi listrik.

Konsep kincir angin sederhana yaitu dengan menghubungkan poros generator

dengan baling – baling. Saat baling – baling berputar karena pergerakan angin, poros

generator juga akan ikut berputar. Ada juga kincir angin yang menggunakan gearbox untuk


22

menghasilkan putaran generator yang lebih cepat daripada putaran baling – balingnya.

Bagian – bagian pada kincir angin sederhana dapat dilihat pada gambar 2.12 di bawah ini.

Gambar 2.12 Konfigurasi Kincir Angin Sederhana

Energi listrik yang dihasilkan oleh koncir angin sepenuhnya sangat tergantung

dari spesifikasi generator yang digunakan. Generator DC dengan spesifikasi 12V/2A akan

menghasilkan tegangan keluaran maksimal 12 Volt, dan arus maksimalnya 0,5 Ampere.

Daya maksimal yang dapat dihasilkan oleh generator tersebut yaitu 12V x 0,5A = 6 Watt.

Tegangan keluaran berbanding lurus dengan kecepatan putar generator atau Rotation Per

Minute (RPM), semakin cepat putarannya maka tegangannya semakin meningkat.

Sedangkan arus keluaran tergantung pada beban yang dihubungkan dengan generator,

semakin besar beban yang terhubung maka arus dihasilkan akan semakin besar juga.

Namun jika arus yang ditarik beban melebihi kapasitas yang dihasilkan generator, maka

akan mengakibatkan panasnya kumparan dan dapat membakar generator.

Spesifikasi kincir angin yang digunakan dalam alat ini yaitu :

1. Tegangan Keluaran (Vo) : 12 Volt

2. Arus Keluaran (Io) : 0.5 Ampere


23

3. Daya Maksimal (P) : 6 Watt

4. RPM Maksimal : 450

5. Jumlah Sudu : 3 Buah

6. Daerah Tangkapan Angin : 100 cm2/sudu

2.4. Baterai LiPo 2 Cell 7.4 Volt

Baterai adalah perangkat elektronika yang dapat merubah energi kimia menjadi

energi listrik. Setiap baterai memiliki terminal positif (Anoda) dan terminal negatif

(Katoda) serta elektrolit yang berfungsi sebagai penghantar. Output arus listrik dari baterai

adalah arus searah atau disebut juga dengan arus DC (Direct Current) [9]. Jika anoda dan

katoda dihubungkan ke beban, maka akan ada arus yang mengalir dari anoda ke beban

kemudian ke katoda. Aliran arus dari anoda ke katoda disebabkan oleh beda potensial

antara anoda dan katoda. Sesuai dengan prinsip arus listrik dimana arus listrik akan

mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Jika diantara anoda tidak terdapat

perbedaan potensial lagi maka arus tidak dapat mengalir. Kondisi ini dinamakan dengan

habisnya energi yang tersimpan pada baterai.

Pada umumnya, baterai terdiri dari dua jenis utama yaitu baterai primer yang

hanya dapat digunakan sekali (single use battery) dan baterai sekunder yang dapat diisi

ulang (rechargeable battery). Salah satu baterai yang dapat diisi ulang adalah jenis baterai

Lithium-ion Polimer (Li-Po). Baterai Li-Po merupakan jenis baterai terbaru jika

dibandingkan dengan jenis – jenis baterai rechargeable sebelumnya seperti Nikel-

Cadmium (Ni-Cd), Nikel-Metal Hydride (Ni-MH), atau Lithium-Ion (Li-Ion). Li-Po

merupakan pengembangan dari Li-ion yang didasarkan pada pengembangan elektrokimia.

Li-Po mengandung elektrolit polimer yang berbentuk gel bukan cairan elektrolit yang

umum. Hasilnya berupa sel “plastik” yang secara teoritis bisa lebih fleksibel, dapat dibuat

dalam berbagai bentuk tanpa resiko kebocoran elektrolit. Kelebihan dari LI-Po jika

dibandingkan dengan Ni-Cd dan Ni-MH adalah ukurannya yang relatif kecil namun

kapasitasnya penyimpanannya besar. Serta mampu men-discharge arus yang besar yang

umumnya digunakan untuk supply motor.

Seperti halnya baterai Ni-MH, baterai Li-Po lebih ramah lingkungan karena tidak

mengandung zat berbahaya Cadmium. Akan tetapi baterai Li-Ion tidak berbahaya,

melainkan tetap mengandung sedikit zat berbahaya yang dapat merusak kesehatan manusia

dan lingkungan hidup jika dibuang tanpa didaur ulang (recycle) terlebih dahulu. Hal ini


24

dikarenakan baterai Li-Po mudah terbakar jika tersulut api. Perawatan baterai Li-Po tidak

jauh berbeda dengan baterai Li-Ion. Penanganannya harus ekstra hati – hati mengingat

sifatnya yang "liquid" dengan tekanan yang cukup keras bisa menyebabkan bentuk baterai

berubah.

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

Baterai Li-Po memiliki beberapa istilah umum yang menggambarkan spesifikasi

dari baterai tersebut. Misalkan pada baterai Li-Po tertulis :

“ 7.4V / 1800mAh / 20C / 2S1P “

keterangan :

a. V (Voltage)

Menunjukkan tegangan keluaran baterai.

b. mAH (mili Ampere hours)

Menunjukkan kemampuan baterai dalam mensuplai arus dalam satu jam.

c. C (Capacity)

Menunjukan nilai kapasitas baterai.

d. 2S1P (2 Sel 1 Pararel)

Menunjukkan jumlah sel dan konfigurasi susunan sel dalam pak baterai.

Baterai Li-Po yang memiliki spesifikasi seperti yang tertulis diatas dapat

mensuplai dengan tegangan keluaran 7.4V dan arus maksimal 1800mAh atau dengan daya

13.32 Watt selama satu jam. Jika arus yang dikeluarkan kurang dari nilai suplai arus (mAh)

maka daya tahan baterai akan lebih lama. Sebagai contoh jika baterai hanya mensuplai arus

500mAh maka baterai dapat bertahan selama 3 jam 36 menit (1800mAh/500mA = 3.6H).


25

sedangkan nilai 20C menunjukkann kemampuan melepas arus sesaat yaitu sebesar

20Cx1800mAh = 36.000mA = 36A.Arus tersebut ini dapat dikeluarkan oleh baterai dalam

waktu sesaat dan setelah itu energi yang tersimpan dalam baterai akan habis. Dengan

demikian daya sesaat yang dapat dikeluarkan baterai adalah 7.4V x 36A= 266.4 Watt.

Gambar 2.14 Konfigurasi Baterai

Konfigurasi baterai biasanya dikelompokkan menjadi dua yaitu serial dan paralel.

Susunan serial digunakan untuk meningkatkan tegangan dan susunan paralel digunakan

untuk meningkatkan arus [10]. Gambar 2.14 di atas menunjukkan dua pengaturan tersebut.

Gambar konfigurasi baterai atas menunjukkan susunan paralel. Empat baterai

yang disusun secara paralel bersama-sama akan menghasilkan tegangan satu sel, tetapi arus

yang mereka suplai akan menjadi empat kali lipat dari satu sel. Arus adalah tingkat dimana

muatan listrik melewati sirkuit dan diukur dalam satuan ampere. Baterai memiliki nilai

dalam amp-hours, yaitu kemampuan baterai mensuplay arus dalam satu jam.

Gambar konfigurasi bawah menunjukkan susunan serial. Empat baterai secara

seri bersama-sama akan menghasilkan arus satu sel, tetapi tegangan yang mereka suplai

akan empat kali lipat dari satu sel. Tegangan adalah ukuran energi per satuan muatan dan

diukur dalam volt. Dalam baterai, tegangan menentukan seberapa kuat elektron didorong

melalui sirkuit, seperti tekanan menentukan seberapa kuat air didorong melalui selang.

Bayangkan baterai yang ditunjukkan pada gambar yang memiliki nilai sebesar 1,5

volt dan 500 milliamp-hours. Empat baterai susunan paralel akan menghasilkan 1,5 volt

dan 2.000 milliamp-hours. Empat baterai disusun secara seri akan menghasilkan 6 volt di

500 milliamp-hours. Pada umumnya baterai yang memiliki nilai amps-hours lebih tinggi

memiliki kapasitas yang lebih besar.


26

Spesifikasi baterai yang digunakan pada alat ini yaitu :

1. Tegangan Keluaran (V) : 7.4 Volt

2. Arus keluaran maksimal (mAh) : 1800 mAh

3. Jumlah sel dan konfigurasi : 2 Sel / Paralel

2.5. Modul Sensor Arus

Sensor arus merupakan alat yang digunakan untuk mengetahui besaran arus yang

melewati suatu konduktor tertentu, dalam hal ini digunakan untuk mendeteksi arus yang

dihasilkan oleh sumber. Besaran arus ini nanitnya akan digunakan dalam perhitungan daya

sumber. Bentuk sensor arus ditunjukkan pada gambar 2.15 dibawah ini.

Gambar 2.15. Modul Sensor Arus ACS712-5A

Sensor arus ACS712-5A memiliki spesifikasi sebagai berikut :

1. Sensor dapat mendeteksi arah arusnya, positif atau negatif.

2. Memiliki ketelitian 66mV setiap perubahan arus 1 Ampere.

3. Membutuhkan suplai tegangan masukan sebesar 5 Volt DC.

4. Keluaran sensor pada saat arus sama dengan nol adalah setengah nilai VCC yaitu

2,5 Volt.

5. Arah arus ditunjukkan oleh nilai keluaran sensor. Jika arusnya positif maka

keluaran sensor akan lebih dari 2,5 Volt, dan jika arah arusnya negatif maka

keluaran sensor akan kurang dari 2,5 Volt. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat di

tabel 2.10 dibawah ini.

Tabel 2.10 Karakteristik Tegangan Keluaran Terhadap Masukan Arus

Arus Masukan (A) Tegangan Keluaran (V)

5 2.83

4 2.764

3 2.698

2 2.632

1 2.566


27

Tabel 2.10 (Lanjutan) Karakteristik Tegangan Keluaran Terhadap Masukan Arus

Arus Masukan (A) Tegangan Keluaran (V)

0 2.5

-1 2.434

-2 2.368

-3 2.302

-4 2.236

-5 2.17

2.6. Modul Relay 4 Channel

Relay merupakan komponen yang berfungsi sebagai saklar dalam berbagai

macam sistem kontrol. Keunggulan relay adalah dapat mengontrol proses switching dari

jarak jauh. Hal ini dimungkinkan karena penyaklaran relay bukan bersifat langsung, namun

menggunakan koil atau biasa disebut dengan Contactor Relay (CR) yang menggunakan

sifat elektromagnetis untuk menggerakkan saklar. Relay dapat digunakan untuk proses

switching tegangan AC maupun DC. Modul relay yang digunakan pada alat ini memiliki

spesifikasi sebagai berikut :

1. Memilliki 4 Channel Relay dengan masukan 5 volt DC dan arus 15 – 20 mA.

2. Dapat digunakan pada tegangan AC (250V dan 10A) serta DC (30V dan 10A).

3. LED Indicator Relay Status.

4. Dapat dikontrol langsung oleh mikrokontroler tanpa memerlukan driver penguat

lagi.

5. Memiliki saklar Normally Open (NO) dan Normally Close (NC) pada setiap

channel.

Gambar 2.16. Modul Relay 4 Channel


28

2.7. IC LM317T Adjustable Voltage Regulator[11]

Voltage Regulator atau Pengatur Tegangan adalah salah satu rangkaian yang

sering dipakai dalam peralatan elektronika. Voltage regulatorberfungsi untuk

mempertahankan atau memastikan tegangan pada level tertentu secara konstan. Artinya,

tegangan output DC pada voltage regulator tidak dipengaruhi oleh perubahan tegangan

input, beban pada output dan juga temperatur. Tegangan stabil yang bebas dari segala

gangguan seperti noise ataupun fluktuasi (naik turun) sangat dibutuhkan untuk

mengoperasikan peralatan elektronika terutama yang memiliki sifat digital seperti

mikrokontroler.

IC jenis adjustable voltage regulator adalah jenis IC pengatur tegangan DC yang

memiliki range tegangan output tertentu sehingga dapat disesuaikan kebutuhan

rangkaiannya. Terdapat dua jenis IC adjustable voltage regulator yaitu positive

adjustablevoltage regulator dan negative adjustable voltage regulator. Contoh IC jenis

positive adjustable voltage regulator diantaranya adalah LM317T yang memiliki range

tegangan dari 1.2 Volt DC sampai pada 37 Volt DC dan arus keluaran maksimalnya dapat

mencapai 1.5 Ampere. Sedangkan contoh IC jenis negative adjustable voltage regulator

adalah LM337 yang memiliki range atau jangkauan tegangan yang sama dengan LM317.

Pada dasarnya desain, konstruksi dan cara kerja pada kedua jenis IC adjustable voltage

regulator adalah sama, yang membedakannya adalah polaritas pada output tegangan dc-

nya.

IC LM317 memiliki tiga buah pin yang konfigurasi dan fungsinya dijelaskan

pada gambar 2.17 di bawah ini :

Gambar 2.17. IC LM317


29

Pin nomor satu (Adj) merupakan pin yang digunakan untuk mengatur tegangan

keluaran pada output. Tegangan output yang telah diregulasi dikeluarkan melalui pin

nomer dua (Vout). Sedangkan pin nomor 3 (Vin) merupakan pin masukan tegangan yang

belum teregulasi. Gambar 2.18 menunjukkan konfigurasi dasar voltage regulator LM317.

Gambar 2.18. Konfigurasi dasar IC LM317

perhitungan nilai Voutpada rangkaian diatas disajikan dengan rumus :

(

) (2.5)

dengan :

(2.6)

IC LM317 juga dapat membatasi arus keluaran dari rangkaian regulator dengan

menempatkan resistor limiter (RLIM) pada pin Vout secara serial. Nilai hambatan RLIM

ditentukan dengan rumus :

(2.7)

2.8. Liquid Crystal Display (LCD)[12]

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

yang berfungsi menampilkan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD dibuat

dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan cara tidak menghasilkan cahaya tetapi

memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan

cahaya dari back-lit.

Gambar 2.19. LCD Character 16x2


30

Jenis LCD yang umum digunakan yaitu LCD karakter dan LCD Grafik. LCD

karakter adalah LCD yang hanya bisa menampilkan karakter, khususnya karakter ASCII

seperti karakter yang terdapat pada keyboard komputer. Sedangkan LCD grafik adalah

LCD yang tidak terbatas tampilannya, bahkan dapat menampilkan foto. LCD grafik inilah

yang nantinya berkembang menjadi LCD yang biasa dilihat pada layar komputer.

LCD karakter yang beredar dipasaran umumnya dituliskan dalam bilangan

matriks dari jumlah karakter yang dapat dituliskan dalam LCD tersebut, yaitu jumlah

kolom dikalikan dengan jumlah baris. Sebagai contoh LCD 16x2 memiliki 16 kolom dan 2

baris, jadi total karakter yang dapat dituliskan berjumlah 32 karakter. Konfigurasi LCD

dapat dilihat pada gambar 2.20 di bawah ini.

Gambar 2.20. Kolom dan Baris Karakter pada LCD 16x2

Untuk dapat mengendalikan LCD harus memiliki koneksi yang benar dengan

mengetahui konfigurasi pin – pin pada modul LCD seperti yang ditampilkan pada tabel

2.11 dan gambar 2.21di bawah ini.

Tabel 2.11 Konfigurasi Pin LCD 16x2

Nomor

Pin Pin Keterangan

1 VSS GND

2 VDD 5V

3 Vo Kontras

4 RS Register Select

5 R/W Read/Write

6 EN Enable

7 DB0 Data 0

8 DB1 Data 1

9 DB2 Data 2

10 DB3 Data 3

11 DB4 Data 4

12 DB5 Data 5

13 DB6 Data 6

14 DB7 Data 7

15 - -

16 - -


31

Gambar 2.21. Konfigurasi Pin LCD 16x2

LCD 16x2 memiliki mikrokontroler yang berfungsi sebagai pengendali tampilan

LCD. Mikrokontroler ini dilengkapi dengan tiga buah memori dan tiga buah register.

Setiap memori dan register yang ada memiliki fungsinya masing – masing berikut ini :

1. DDRAM (Display Data Random Access Memory) : merupakan memori tempat

karakter yang akan ditampilkan berada.

2. CGRAM (Character Generator Random Acces Memory) : merupakan memori

untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat

diubah – ubah sesuai dengan keinginan.

3. CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk

menggambarkan pola sebuuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter

dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD

sehingga user tinggal mengambil sesuai alamat memorinya dan tidak dapat

merubah karakter dasar yang ada di CGROM.

4. Register Perintah : yaitu register yang berisi perintah – perintah dari

mikrokontroler ke panel LCD pada saat proses penulisan data atau tempat status

dari panel LCD yang dapat dibaca saat instruksi pembacaan data dijalankan.

5. Register Data : yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau ke

DDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut ke

DDRAM sesua dengan alamat yang telah diatur sebelumnya

Selain itu, pada modul LCD juga terdapat pin yang digunakan sebagai kontrol

atau masukan data diantaranya adalah :

1. Pin Data (DB0 - DB7) : merupakan jalur untuk memberikan data karakter yang

ingin ditampilkan pada LCD. Pin ini dapat dihubungkan dengan bus data dar

rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.

2. Pin RS (Register Select) : berfungsi sebagai indikator atau penentu jenis data

yang masuk, apakah merupaan data atau perintah. Logika low menunjukkan ada

perintah yang masuk seperti clear screen dan posisi kursor, sedangkan logika high

menunjukkan data text yang akan ditampilkan pada LCD.


32

3. Pin R/W (Read/Write) : berfungsi sebagai instruksi pada modul LCD. Jika

berlogika low maka modul akan menulis data sedangkan jika high maka modul

akan membaca data. Pada aplikasi umum pin R/W dihubungkan dengan logika

low atau dihubungkan langsung ke pin GND.

4. Pin EN (Enable) : diigunakan untuk mengaktifan atau menonaktifkan LCD.

5. Pin Vo (Contrast) : berfungsi untuk mengatur kecerahan tampilan (kontras) pada

LCD.

2.9. Push Button

Saklar merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk menghubungkan

atau memutuskan dua jalur atau lebih dalam suatu rangkainan elektronik. Salah satu jenis

saklar adalah push button/push on yaitu saklar yang hanya akan menghubungkan jalur pada

saat ditekan dan saat tombolnya tidak ditekan maka saklar akan memutus jalur. Simbol dan

bentuk dari saklar push button atau push on ditunjukkan pada gambar 2.24 di bawah ini.

Gambar 2.22 Simbol dan Bentuk Saklar Push Button

Salah satu contoh penggunaan saklar push button adalah pada keyboard

komputer, keypad handphone, matrik keypad, dan tombol interaktif pada sebagian alat

elektronik.

2.10. Rangkaian Pembagi Tegangan

Rangkaian pembagi tegangan merupakan salah satu rangkaian elektronis, terdiri

dari dua buah resistor yang dirangkai secara serial untuk menghasilkan keluaran tegangan

yang sesuai dengan keinginan perancang sehingga dapat digunakan sesuai kebutuhan.

Konfigurasi resistor ditunjukkan oleh gambar 2.25 berikut.

Gambar 2.23 Rangkaian Pembagi Tegangan


33

Keluaran dari rangkaian pembagi tegangan selalu akan lebih kecil jika

dibandingkan dengan masukannya, pada gambar diatas masukannya adalah VCC.

Perhitungan nilai keluaran disajikan dalam rumus :

(2.8)

2.11. Rangkaian Pembatas Arus[13]

Salah satu rangkaian proteksi short circuit atau overload addalah rangkaian

pembatas arus, seperti yang ditunjukkn pada gambar 2.24. Saat arus IL meningkat,

tegangan pada Rsc juga akan meningkat seiring dengan peningkatan IL. Jika tegangan Rsc

telah mencukupi, maka akan mengaktifkan transistor Q2 dan mengalihkan arus dari basis

transistor Q1, dengan demikian akan mengurangi arus IL yang melewati transistor Q1

sehingga mengurangi arus yang menuju beban. Konfigurasi antara Rsc dan Q2 inilah yang

menentukan batasan arus maksimal yang dapat digunakan oleh beban.

Gambar 2.24 Rangkaian Pembatas Arus

Rangkaian ini terdiri dari 2 buah transistor NPN yaitu 2n2222 dan 2n3055, 1 buah

OpAmp LM741, serta 3 buah resistoryaitu Rsc, RA, dan RB.Rsc digunakan untuk membatasi

arus maksimal yang dapat digunakan oleh beban, sedangkan RA dan RB merupakan

rangkaian pembagi tegangan yang akan digunakan sebagai tegangan referensi oleh

OpAmp.


34

BAB III

RANCANGAN PENELITIAN

3.1. Perancangan Sistem Secara Keseluruhan

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem

Diagram blok sistem penelitian pada gambar 3.1. diatas menunjukkan urutan cara

kerja sistem secara keseluruhan. Sistem ini terdiri dari beberapa bagian diantaranya :

1. Panel surya dan kincir angin sebagai sumber masukan utama

2. Input regulator berfungsi untuk mengkondisikan daya yang akan disimpan pada

baterai, juga melakukan perhitungan daya yang dihasilkan sumber.

3. Relay berfungsi untuk mengatur proses charge/discharge switching pada baterai.

4. Baterai sebagai tempat menyimpan daya yang dihasilkan oleh sumber.

5. Output Regulator berfungsi untuk mengkondisikan daya yang dibutuhkan oleh

beban, juga melakukan perhitungan daya yang digunakanoleh beban.

6. Mikrokontroler berfungsi untuk memproses sistem kerja alat.

7. Button sebagai masukan untuk mengatur proses kerja sistem.

8. LCD sebagai penampil.

9. Beban berupa beban resistif.


35

Daya yang dihasilkan oleh solar cell dan kincir angin akan diregulasi dan

dihitung besaran dayanya oleh input regulator. Daya yang telah teregulasi tersebut akan

digunakan untuk mengisi baterai penyimpanan (Charge). Jika ada beban yang terpasang,

maka daya yang tersimpan pada baterai akan digunakan untuk mensuplai beban

(Discharge). Proses Charge/Discharge ini dilakukan oleh relay dengan ketentuan baterai

yang sedang dalam proses pengisian tidak dapat digunakan/dikosongkan, begitu juga

sebaliknya. Daya dari baterai yang tersalur ke beban terlebih dahulu akan disesusuaikan

dengan kebutuhan beban dan dihitung besaran dayanya oleh output regulator. Besaran

daya hasil perhitungan input regulator dan output regulator akan dikirimkan ke

mikrokontroler untuk ditampilkan pada LCD. Push button digunakan uuntuk memilih

menu tampilan pada LCD diantaranya tampilan daya yang dihasilkan sumber, tampilan

status pengisian baterai, tampilan daya yang tersimpan dalam baterai, dan tampilan daya

yang dipakai oleh beban.

3.2. Perancangan Hardware

3.2.1. Perancangan Rangkaian Sistem Minimum ATmega8535

Rangkaian sistem minimum berfungsi sebagai I/O untuk mengolah data dari

input/output regulator, baterai dan push button. Mikrokontroler memerlukan sistem

minimum yang terdiri dari rangkaian eksternal yaitu rangkaian reset dan rangkaian osilator.

Gambar 3.2 Rangkaian Reset dan Osilator


36

Rangkaian reset dan osilator pada ATmega 8535 ditunjukan pada gambar 3.2

diatas. Rangkaian reset bertujuan untuk memaksa mikrokontroler mengulang proses kerja

dari awal. Jika tombol reset ditekan maka pin reset akan mendapatkan logika rendah dan

mikrokontroler mengulang eksekusi program dari awal. Perancangan rangkain reset

menggunakan resistor 470 Ohm dan kapasitor 10uF. Rangkaian osilator berfungsi

memberikan pulsa clock pada mikrokontroler yang digunakan untuk mengeksekusi

program. Perancangan osilator menggunakan kristal 12 MHz dan kapasitor 22pF

(datasheet) pada pin XTAL1 dan XTAL2 pada mikrokontroler.

Penggunaan port pada mikrokontroler disesuaikan dengan kebutuhan alat. Port

yang digunakan yaitu PortA, PortB, PortC, dan PortD. Port A digunakan sebagai ADC

untuk mengukur masukan dari input/output regulator dan baterai. PortB digunakan sebagai

port masukan dari push button sekaligus port keluaran ke led indikator. PortC digunakan

sebagai pengatur interface pada LCD. PortD digunakan untuk mengatur proses switcing

pada relay. Penggunaan Port I/O dapat dilihat pada tabel 3.1.

Tabel 3.1 Penggunaan Port Mikrokontroler

No Nama Port Keterangan

1 PortA.0 ADC 0 (i/p Voltage)

2 PortA.1 ADC 1 (i/p Current)

3 PortA.2 ADC 2 (Battery 1)



6 PortA.5 ADC 5 (o/p Current)

7 PortB.0 Button "Back"

8 PortB.1 Button " Home"

9 PortB.2 Button "Ok"

10 PortB.3 LED White (Active)

11 PortB.4 LED Blue (Charge)

12 PortB.5 LED Green (Discharge)

13 PortB.6 LED Red (Warning)

14 PortB.7 Buzzer

15 PortC.0 Pin RS

16 PortC.1 Pin RD

17 PortC.2 Pin EN

18 PortC.3 -

19 PortC.4 Pin DB4

20 PortC.5 Pin DB5

21 PortC.6 Pin DB6

22 PortC.7 Pin DB7

23 PortD.0 C/D Battery 1 (Relay1)


37

Tabel 3.1 (Lanjutan) Penggunaan Port Mikrokontroler

No Nama Port Keterangan



26 PortD.3 Bypass Output (Relay4)

Secara keseluruhan rangkaian sistem minimum ATmega8535 ditunjukkan pada

gambar 3.3. di bawah ini.

Gambar 3.3 Rangkaian Sistem Minimum


38

3.2.2. Perancangan Input Regulator

Alat kontrol otomatis ini dirancang dengan spesifikasi yang dapat menggunakan

dua atau lebih sumber pembangkit listrik alternatif, dalam penelitian ini pembangkit listrik

yang digunakan yaitu panel surya dan kincir angin. Pembangkit yang dipakai adalah

pembangkit yang menghasilkan tegangan DC langsung tanpa harus menggunakan

konverter. Daya yang dhasilkan oleh masing – masing sumber akan disatukan dalam

rangkaian voltage tapping. Sesuai dengan rancangan awal bahwa dalam pembangkitan

daya disini tidak mencari amplitudo yang tinggi dari tegangan yang dihasilkan oleh

sumber, maka dari masing – masing sumber akan disatukan terminal positifnya, sehingga

tegangan yang masuk ke alat merupakan tegangan tertinggi di antara kedua sumber

tersebut. Sedangkan arus yang masuk merupakan arus hasil penambahan dari sumber

pertama dan sumber kedua. Rangkaian ini tak ubahnya seperti dua buah baterai yang

dihubungkan secara pararel. Sebelum sumber masuk ke rangkaian voltage tapping, masing

– masing sumber diberi pengaman dioda untuk menghalangi arus balik yang dapat merusak

pembangkit listrik.

Gambar 3.4 Rangkaian Input Regulator

Penentuan nilai daya yang dihasilkan sumber diperoleh dari perkalian nilai arus

dan nilai tegangan yang terukur pada sumber. Pengukuran tegangan dilakukan

menggunakan port ADC (Analog to Digital Converter) yang sudah tersedia pada

mikrokontroler ATmega8535. Tegangan input maksimal pada port ADC adalah 5V dan


39

tegangan yang dihasilkan oleh sumber bisa mencapai 25V, maka untuk mengamankan IC

mikrokontroler digunakanlah rangkaian pembagi tegangan untuk mengkondisikan

tegangan masukan ADC tersebut. Rangkaian pembagi tegangan menggunakan

potensiometer, dimana pada ujung kiri dihubungkan dengan terminal positif sumber dan

pada ujung kanan dihubungkan dengan ground.

Masukan ke port ADC di-tap-kan pada kaki tengahpotensiometer tersebut.

Dengan begitu perbandingan antara tegangan yang masuk ke ADC dengan tegangan riil

pada sumber yaitu 1:5. Jika tegangan pada sumber 0V maka tegangan yang masuk ADC

juga 0V, namun jika tegangan pada sumber mencapai nilai maksimalnya yaitu 25V, maka

tegangan yang akan masuk ke ADC adalah 5V.

Sedangkan untuk pengukuran arus, alat ini menggunakan modul current sensor

IC ACS-712-05B dengan batasan arus maksimal 5A. Modul tersebut memerlukan suplai

tegangan 5 Volt agar dapat bekerja dengan baik, sensor ini memiliki kepekaan 185mV/A,

artinya setiap perubahan 1 ampere keluaran dari modul berubah 185mV. Pengggunaan

sensor arus ini yaitu dengan cara merangkai secara serial antara terminal sumber dan

rangkaian beban. Terminal postif sumber dihubungkan dengan port 1 dan 2 dan

keluarannya melalui port 3 dan 4. Port 5 dihubungkan dengan GND port 6 merupakan

filter dengan kapasitor, port 7 merupakan port keluaran tegangan hasil pengukuran arus

dan yang terakhir port 8 dihubungkan ke VCC 5V untuk mencatu IC agar bekerja.

Pengukuran tegangan menggunakan ADC 1 yang dihubungkan pada port PA0 dan

pengukuran arus akan menggunakan ADC 2 yang dihubungkan pada port PA1.

Tegangan keluaran dari input regulator yang akan digunakan pada proses

selanjutnya terlebih dahulu akan diregulasi sesuai dengan kebutuhan proses pengisian

baterai, oleh sebab itu digunakan voltage regulator sebelum daya masuk ke baterai.

Voltage regulator berguna untuk mengkondisikan tegangan berada pada level 10V.

Tegangan 10V adalah tegangan yang digunakan pada proses pengisian baterai, karena jika

tegangan pengecasan lebih dari 10V maka dapat merusak inti baterai. Jika tegangan

sumber kurang dari 10V maka input regulator akan “off”, artinya tidak ada daya yang

ditransfer ke rangkaian charge/discharge.

3.2.3. Perancangan Rangkaian Charge/Discharge

Rangkaian Charge/Discharge dapat dikatakan rangkaian terpenting dari alat ini.

Proses otomatisasi pengisian dan pemakaian baterai dikontrol dari sini. Charge/Dscharge

terdiri dari rangkaian modul relay dan satu rangkaian lagi dengan beberapa port yang akan


40

dihubungkan dengan rangkaian lain seperti input/output regulator dan baterai. Penyaklaran

pada proses Charge dan proses Discharge dilakukan oleh modul relay. Pengisian baterai

dihubungkan dengan dengan Port Normally Close (NC), Pengosongan baterai

dihubungkan dengan Port Normally Open (NO), sedangkan Port COM dihubungkan

dengan baterai. Dengan demikian, pada keadaan normal baterai akan diisi jika sumber

menghasilkan daya yang akan berpengaruh pada pada waktu pengisian baterai. Relay

dikontrol langsung dari mikrokontroler, saat mikro memberikan masukan “0” atau logika

rendah maka Port COM akan terhubung dengan Port NC, sedangkan saat mikrokontroler

memberkan masukan “1” maka relay akan terhubung ke Port NO. Channel K1 – K3

terhubung dengan Batt 1 – Batt 3, sedangkan channel K4 digunakan untuk

menghubungkan sumber dengan beban dummy jika baterai sudah terisi penuh. Beban

dummy dipasang di port unregulated output.

Gambar 3.5 Rangkaian Charge/Discharge

Gambar 3.5 diatas merupakan rangkaian yang akan bekerja sama dengan modul

relay untuk melakukan tugasnya. Port K1-4 akan terhubung dengan masing – masing

channel pada modul relay dan Port Batt1-3 dihubungkan dengan terminal baterai. Proses

pengukuran tegangan pada baterai dilakukan oleh ADC mkrokontroler melalui Port V

Batt. Tegangan pengisian baterai yang dikeluarkan input regulator bernilai 10V, oleh sebab

itu perlu diberi pembagi tegangan sebelum masuk ke pin ADC.


41

3.2.4. Perancangan Rangkaian Output Regulator

Output regulator merupakan bagian akhir yang mengatur penggunaan daya yang

terdapat pada baterai. Rangkaian ini termasuk digunakan saat proses discharging

berlangsung. Daya dari baterai akan diregulasi terebih dahulu oleh output regulator dan

disesuaikan dengan kebutuhan beban.

Gambar 3.6 Rangkaian Output Regulator

Rangkaian output regulator akan memiliki 3 keluaran yang bervariasi. Hal ini

dimaksudkan untuk mengatasi kebutuhan daya pada beban yang berbeda – beda.

Pengaturan tegangan pada OutputA-C menggunakan dioda zener IN4735 yang memiliki

tegangan referensi 6.2 V dan potensiometer. Jika output regulator menggunakan zener

dengan tegangan referensi 5.1V maka output regulator akan bernilai 4.72 V dan bukan 5V,

hal ini dikarenakan ada drop tegangan akibat penggunaan transistor 2n3055, oleh karena

itu digunakanlah zener 6.2V yang tegangan keluarannya dapat diatur sedemikian rupa oleh

potensiometer agar keluaran output regulator tetap bernilai 5 V.

Sub sistem output regulator menggunakan pembatas arus yang rangkaiannya

terdiri dari transistor 2N2222, transistor 2N3055, dan sebuah resistor Rsc. Rangkaian ini

akan membatasi besar arus yang dapat ditarik oleh beban. Jika beban berlebih maka arus

meningkat, maka tegangan keluarannya akan menurun seiring dengan peningkatan arus


42

keluarannya. Hal ini dimaksudkan untuk menjaga level daya pada port keluaran output

regulator tetap sesuai dengan spesifikasi yang dirancang. Daya pada masing – masing port

ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

Tabel 3.2 Spesifikasi Port Output Regulator

Output Vo (V) Io max (A) P (W)

A 5 0.5 2.5

B 5 0.5 2.5

C 5 1 5

D 5 ~ 15 3 ~

Daya yang digunakan oleh beban dapat dimonitor melaui tegangan dan arus yang

keluar melewati output regulator. Tegangan diukur dengan cara men-tap-kan pin ADC

pada kaki tengah trimpot yang berlaku sebagai rangkaian pembagi tegangan. Hal ini

dimaksudkan karena tegangan yang melalui output regulator bisa mencapai 10V lebih,

maka untuk menghindari kerusakan pada Port ADC digunakanlah rangkaian pembagi

tegangan dengan trimpot tersebut. Pengukuran Arus menggunakan modul sensor arus yang

memerlukan suplai tegangan 5V untuk dapat bekerja dengan baik. Keluaran dari sensor

arus yang berupa tegangan yang akan dikirimkan ke ADC untuk dikalibrasi dan dikalikan

dengan tegangan output regulator sehingga menghasilkan daya yang digunakan oleh

beban.

Output A-C lebih ditujukan untuk mengisi baterai handphone dan powerbank,

sedangkan pada Output D dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan lainnya. Variasi

Output A, Output B, dan Output C memberikan keluaran tegangan 5 VDC, disesuaikan

dengan kebanyakan tegangan charger handphone dan powerbank pada umumnya. Arus

yang dihasilkan oleh tiga varian pertama tersebut juga disesuaikan dengan arus keluaran

charger, dikarenakan setiap merk handphone memiliki spesifikasi arus yang berbeda –

beda, maka disediakan 2 pilihan yang sangat umum digunakan yaitu 0.5A dan 1A. Output

D memberikan tegangan dan arus yang berbeda – beda sesuai dengan kondisi sumber saat

itu. Tegangan minimal pada Output D adalah 7.4 V sedangkan arus keluarannnya

merupakan arus maksimal pada baterai, ditambah dengan arus yang dihasilkan oleh sumber

secara langsung tanpa diregulasi terlebih dahulu sehingga Output D menghasilkan banyak

variasi tegangan dan arus.

Ketiga baterai yang dirangkai pararel akan menghasilkan tegangan yang tetap

yaitu 7.4V, namun arusnya menjadi tiga kali dari arus maksimal yang dimiliki masing –


43

masing baterai. Jika satu baterai memiliki arus keluaran maksimal 1A, maka ketiga baterai

akan menghasilka arus maksimal 3A. Hal inilah yang menyebabkan tegangan dan arus

minimal pada Output D. Saat kondisi ter-bypass maka tegangan keluarannya bisa mencapai

15 V dengan arus yang berbeda – beda tergantung sumber mana yang mensuplai. Solar

Cell akan menghasilkan arus maksimal sebesar 0.6A, sedangkan kincir angin

menghasilkan arus maksimal 0.5A. arus dari sumber tersebut akan ditambahkan dengan

arus keluaran baterai.

3.2.5. Perancangan User Interface

3.2.5.1 LCD

LCD memegang peranan penting karena digunakan untuk menampilkan data

yang terdapat pada keseluruhan alat ini. Data tersebut berupa hasil monitoring pada

beberapa bagian alat ini seperti daya yang dihasilkan sumber, status pengisian baterai,

status kapasitas baterai, hingga daya keluaran yang digunakan beban. LCD juga

menampilkan menu – menu yang dapat dipilih oleh user untuk dapat dieksekusi oleh alat.

Gambar 3.7 Rangkaian LCD dan Pengatur Contrast

3.2.5.2 Perancangan LED indikator dan Push Button

LED digunakan untuk menyatakan proses yang sedang terjadi pada alat. Setiap

led memiliki pernyataan yang berbeda - beda, warna putih menunjukkan alat sedang aktif

bekerja, atau bisa juga dikatakan sebagai power indicator. Led warna putih juga dijadikan

backlight pada push button untuk mengantisipasi penggunaan alat di tempat dengan

kondisi pencahayaannya kurang. Led warna biru menunjukkan proses charging sedang

berlangsung. Led warna hijau menunjukkan proses discharging atau penggunaan daya oleh


44

beban. Led warna merah hanya menyala jika ada peringatan tertentu, yaitu saat proses

charging akan dimulai namun sumber tidak menghasilkan daya atau saat proses charging

sedang berlangsung dan secara tiba – tiba sumber tidak menghasilkan daya maka Led

merah akan menyala.

Tabel 3.3 LED Indikator

LED Status

Putih Active

Biru Charging

Hijau Discharging

Merah Warning

Gambar 3.8 Rangkaian LED dan Push Button

Push button digunakan untuk memberikan perintah tertentu pada mikrokontroler.

Push button dirangkai dengan resistor pull-up sehingga pada saat kondisi tidak ditekan

maka akan memberikan logika high pada pin mikrokontroler, sedangkan pada saat push

button ditekan maka dia akan memberikan logika low pada pin mikrokontroler. Terdapat

tiga tombol yang memiliki fungsinya masing – masing diantaranya adalah :

a. Tombol Back : digunakan untuk kembali ke tampilan menu sebelumnya.

b. Tombol Home : digunakan untuk memilih tampilan menu.

c. Tombol OK : digunakan untuk mengeksekusi pilihan menu.

Rangkaian Led dan Push Button ini terbagi menjadi dua yaitu rangkaian bawah

dan rangkaian atas. Rangkaian bawah akan tergabung dengan rangkaian lain seperti

mikrokontroler, input regulator, dll, sedangkan rangkaian atas akan menempel pada bagian

chasing atas yang berhubungan langsung dengan user. Antara rangkaian minimum sistem


45

dan rangkaian Button & LED dihubungkan menggunakan kabel jumper melalui Port B

seperti tampak pada gambar 3.8 diatas.

3.2.5.3 Perancangan Casing

Chasing berbentuk kotak dari bahan kayu berukuran 20cmx 25cm x 10cm dengan

beberapa panel masukan dan keluaran di bagian depan dan belakang, serta user interface di

bagian atas untuk memudahkan user dalam mengoperasikan alat ini. Alat dirancang dalam

bentuk portable sehingga mudah dibawa – bawa atau dipindahkan sesuai keperluan.

Berikut penjelasan bentuk alat dan bagian – bagiannya :

a. Atas : terdapat tombol Power LCD, LED, dan Push Button. Merupakan

bagian yang akan berhubungan langsung dengan user.

b. Depan : terdapat empat Output keluaran yaitu o/p A, o/p B, o/p C, dan o/p D.

c. Belakang : terdapat Port untuk menghubungkan alat dengan sumber

pembangkit listrik, Port USB ISP untuk mendownload pogram ke mikro,

potensiometer untuk mengatur kontras LCD dan tombol reset untuk mereset

eksekusi program pada mikrokontroler.

3.3. Perancangan Software

Software merupakan sekumpulan instruksi yang harus diproses oleh

mikrokontroler untuk mengatur sistem kerja alat ini secara keseluruhan. Dapat diartikan

bahwa software merupakan jalan pikiran alat ini seadangkan mikrokontroler merupakan

otaknya. Perancangan software menggunakan program CV AVR dengan bahasa

pemograman C. Software akan menghasilkan tampilan yang berbeda – beda pada LCD

sesuai dengan menu instruksi yang dijalankan. Terdapat empat menu utama yang terdapat

pada software ini yaitu menu “Source”, “Battery”, “Charging”, dan “Load”. Setiap menu

memiliki spesifikasi tugas yang sesuai dengan namanya. Keempat menu dapat

dioperasikan oleh user melalui LCD dan push button. Spesifikasi tugas dari masing -

masing menu ditunjukkan pada tabel 3.4 di bawah ini.


46

Tabel 3.4 Spesifikasi Menu

Menu Keterangan

Source Merupakan menu yang menampilkan parameter pada sumber seperti tegangan

arus dan daya yang dihasilkan sumber.

Battery Merupakan menu yang menampilkan kapasitas daya yang terdapat pada

baterai 1, baterai 2, dan baterai 3.

Battery Merupakan menu pengisian baterai, untuk memulai proses pengisian baterai

harus dioperasikan oleh user terlebih dahulu.

Load Merupakan menu yang menampilkan parameter keluaran seperti tegangan,

arus, dan daya yang dikeluarkan atau yang digunakan oleh beban.

Gambar 3.9 Sistem Kerja Menu Program

Menu dioperasikan oleh user melalui push button sebagai masukan untuk

menjalankan instruksi program dan keluaran atau hasil dari proses instruksi program akan

ditampilkan melalui LCD. Diluar dari keempat menu diatas terdapat tampilan “home

display” atau tampilan yang akan muncul di LCD jika user tidak masuk ke dalam menu

tertentu. Home Display juga berfungsi sebagai tampilan homescreen pada LCD. Jika user

menekan tombol menu, maka tampilan menu akan ditampilkan pada LCD dengan urutan

“Source”, “Battery”, “Charging”, kemudian “Load”. Jika user ingin kembali ke menu

“Home Display” maka tinggal menekan tombol kembali untuk menjalankan instruksinya.

Proses operasi menu disajikan dalam flowchart di bawah ini.


47

Gambar 3.10 Flowchart Menu Program


48

3.3.1. Home display

Gambar 3.11 Tampilan Home Display

Home display berfungsi sebagai tampilan default pada LCD saat alat tidak masuk

ke dalam salah satu menu tertentu. Home display juga menunjukan bahwa alat sedang aktif

bekerja. Pada tampilan home display terdapat pilihan “[menu]” yang terletak di tengah

LCD. Tampilan ini menunjukkan kepada user bahwa terdapat berbagai menu yang dapat

dipilih, selain itu tulisan menu juga terdapat tepat di atas push button yang jika ditekan

akan masuk ke menu program.

3.3.2. Menu Source

Gambar 3.12 Tampilan Menu Source

Menu source merupaka menu yang menampilkan parameter yang terdapat pada

sumber seperti daya, tegangan, dan arus. Tegangan yang tertampil merupakan tegangan

tertinggi antara panel surya atau kincir angin. Hal ini dikarenakan tegangan yang

dihasilkan oleh sumber di-tap menjadi satu sehingga tegangan yang tertinggi akan menjadi

tegangan sumber. Arus akan muncul saat sumber terbebani pada proses pengisian baterai.

Pengukuran tegangan dilakukan melalui Port ADC0 sedangkan pengukuran arus dilakukan

modul sensor arus yang menghasilkan keluaran tegangan untuk kemudian dikirimkan ke

Port ADC1. Hasil pengukuran ADC tadi kemudian dikonversi terlebih dahulu untuk

kemudian ditampilkan melalui LCD. Perkalian antara nilai tegangan dan nilai arus

digunakan untuk menentukan daya yang dihasilkan sumber. Sistem kerja menu source

disajikan pada flowchart dibawah ini.


49

Gambar 3.13 Flowchart Menu Source

3.3.3. Menu Battery

Gambar 3.14 Tampilan Menu Battery

Menu ini menyatakan kondisi kapasitas baterai yang digunakan sebagai

penyimpan daya yang dihasilkan sumber. Terdapat tiga buah baterai yang digunakan yaitu

Baterai 1, Baterai 2, Baterai 3. Kapasitas baterai dinyatakan dalam persen (%) dengan

range 0% (baterai kosong) - 100% (baterai penuh). Penentuan kapasitas baterai dilakukan

dengan mengukur tegangan baterai dengan asumsi bahwa tegangan akan meningkat seiring

dengan meningkatnya kapasitas baterai. Saat kapasitas menurun tegangan juga akan drop.

Tegangan masing – masing baterai akan di-sensing oleh ADC2 – ADC4 untuk kemudian

dikonversi dalam persen dan kemudian ditampilkan pada LCD. Sistem kerja menu battery

disajikan pada flowchart dibawah ini.


50

Gambar 3.15 Flowchart Menu Battery

3.3.4. Menu Charging

Gambar 3.16 Tampilan Menu Charging

Menu battery charging merupakan menu pengisian baterai yang menggunakan

sistem smart switching pada proses pengisiannya. Smart switching sendiri merupakan

sistem yang mengutamakan pengisian pada satu baterai saja sampai penuh baru kemudian

beralih ke baterai berkutnya. Urutan prioritas pengisian baterai dimulai dari baterai 1,

baterai 2, kemudian yang terakhir adalah baterai 3. Jika kondisi ketiga baterai kosong maka

baterai 1 akan diprioritaskan untuk diisi pertama kali, saat baterai 1 penuh maka pengisian


51

beralih ke baterai 2, dan begitu seterusnya hingga baterai 3. Sistem smart switching

digunakan untuk mengoptimalkan pengisian baterai disaat sumber menghasilkan daya

yang terbatas sehingga paling tidak terdapat satu baterai yang terisi penuh. Waktu yang

diperlukan untuk mengisi satu baterai hingga penuh akan lebih cepat daripada jika harus

mengisi ketiga baterai secara bersamaan. Jika ketiga baterai diisi secara bersama dan disaat

yang bersamaan sumber berhenti menghasilkan daya maka kapasitas ketiga baterai tersebut

hanya terisi setengahnya saja, hal inilah yang nantinya berpengaruh terhadap suplai daya

ke beban. Sebagai contoh, tegangan pada saat kapasitas baterai terisi penuh yaitu 7,4V, jika

kapasitas baterai baru terisi setengah maka tegangan pada baterai hanya sebesar 3,7V.

Tegangan 3,7V ini tidak akan mampu mensuplai daya ke beban yang mengharuskan

tegangan keluarannya berada pada level tegangan 5V. pada saat user memilih untuk

memulai pengisian baterai, sistem akan mengecek sumber terlebih dahulu, apakah

menghasilkan daya atau tidak. Jika ternyata sumber tidak menghasilkan daya, maka akan

muncul peringatan “Sources Is Not Available!”. Peringatan tersebut juga akan muncul saat

pengisian sedang berlangsung dan sumber tidak menghasilkan daya.

Sistem pendeteksi kapasitas baterai dilakukan dengan cara mengukur tegangan

yang terdapat pada masing – baterai. Tegangan pada baterai saat kapasitasnya penuh

adalah 7,4 Volt. Nilai tersebut jika dikonversikan dalam persen maka akan bernilai 100%.

Sedangkan tegangan baterai saat kondisi kosong yaitu mendekati 0 Volt. Dari persen

kapasitas baterai tersebut dibuatlah logika kapasitas baterai. Jika kapasitas baterai kurang

dari 20% maka akan dianggap berlogika “L” (low), hal ini didasarkan pada standar

kapasitas minimum baterai yang harus dicharge ulang. Baterai jenis Li-Po sebaiknya diisi

ulang pada saat kapasitas baterai tinggal 20%, jika pengisian dilakukan saat baterai benar –

benar habis maka berpotensi dapat memperpendek umur baterai. Saat kapasitas baterai

lebih dari 99% maka akan dianggap berlogika “H” (high), saat kapasitas baterai mencapai

logika H maka pengisian dihentikan. Jika pengisian tetap dilanjutkan maka berpotensi

merusak internal baterai karena overcharging. Pada dasarnya baterai tidak dapat diisi

100% karena pola pengisian – pengosongan yang berulang – ulang mengakibatkan

menurunnya kapasitas baterai. Pengisian baterai dilakukan saat baterai berlogika “L”

sampai mencapai logika “H”. jika semua baterai telah berlogika “H” maka daya dari

sumber akan langsung di-bypass ke beban. Smart switching diharapkan mampu

meningkatkan efisiensi penyimpanan daya yang dihasilkan oleh sumber. Sistem kerja

menu charging disajikan pada flowchart dibawah ini.


52

Gambar 3.17 Flowchart Menu Charging


53

Gambar 3.18 (Lanjutan) Flowchart Menu Charging


54

3.3.5. Menu Load

Gambar 3.19 Tampilan Menu Load

Menu load menampilkan parameter yang terdapat pada load seperti daya,

tegangan, dan arus yang digunakan oleh load. Parameter yang ditampilkan disini

tergantung dari ada tidaknya beban yang terpasang, jika tidak ada beban yang terpasang

maka tidak ada arus yang mengalir keluar (ke beban) sehingga daya keluarannya sama

dengan nol. Poses penentuan daya disajikan dalam flowchart dibawah ini.

Gambar 3.20 Flowchart Menu Load


55

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini membahas mengenai hasil pengamatan dari kontrol otomatis pada

pembangkit listrik alternatif. Hasil pengamatan dimulai dari data pengujian ADC dalam

melakukan pembacaan dan konversi nilai, pengujian sistem kontrol otomatis (smart

switching) dalam operasi charge/discharge, serta pengujian keakuratan output regulator

dalam menyediakan daya keluaran.

Analisis akan dilakukan pada data daya yang dihasilkan sumber melalui pengujian

secara langsung supaya menghasilkan data yang real. Sumber yang digunakan yaitu satu

buah panel surya dan satu buah generator dc yang diimplementasikan menggunakan motor

dc yang diputar.

4.1. Bentuk Fisik Hardware

Gambar 4.1 Bentuk Fisik Hardware (tampak atas, depan, dan belakang)

Alat yang dibuat berbentuk kotak dengan ukuran panjang 25 cm, lebar 20 cm, serta tinggi

8 cm. terbuat dari bahan kayu untuk menegaskan kesan ramah lingkungan pada alat

tersebut. Pada bagian atas atau interface terdapat lcd untuk menampilkan menu serta

parameter kondisi sumber, baterai dan beban. LED digunakan sebagai indikator proses

charging, discharging dan warning. Bagian muka atau depan terdapat port usb yang


56

menyediakan 3 jenis output arus yang berbeda – beda mulai yaitu 0.5 A dan 1A

dengan tegangan keluaran 5 V. Ketiga port ini memang diperuntukkan untuk mengisi

baterai handphone, sedangkan port ke empat digunakan untuk meletakkan dummy load.

Dummy load yang dimaksud berupa kipas angin atau lampu pijar. Bagian belakang

terdapat terminal masukan bagi sumber, pengatur kontras lcd, tombol reset bagi

mikrokontroler, port USB ISP, serta buzzer. Pengguna akan banyak berinteraksi dengan

bagian atas dari alat saja dimana komponen interface seperti lcd dan tombol berada.

Hardware dirancang portabel agar memudahkan untuk dibawa atau dipindahkan ke tempat

lain tanpa mengurangi esensi alat dan nilai artistik dari hardware itu sendiri.

4.2. Cara PengoperasianAlat dan Cara Kerja Sistem

4.2.1. Cara Pengoperasian Alat

Alat ini memiliki satu tombol saklar serta tiga tombol tekan yang diperuntukkan

mengoperasikan alat yaitu tombol “back”, “menu/next”, dan “ok”. Setiap operasi yang

dilakukan akan tertampil pada LCD. Penggunaan alat akan dijelaskan pada langkah –

langkah dibawah ini.

1. Pastikan sumber kincir angin dan atau solar cell telah tersambung dengan baik.

2. Tekan tombol “on” di pojok kanan atas, tunggu beberapa saat agar program

booting dan LCD menampilkan home display.

3. Dari home display, tekan tombol “menu” untuk masuk ke dalam menu – menu

yang tersedia, tekan kembali tombol “next” untuk lanjut ke menu berikutnya.

Untuk masuk ke dalam menu yang diinginkan, tekan tombol “ok”. Jika ingin

keluar dari menu tertentu tekan tombol “back”.

4. Hubungkan kabel ke port usb untuk menggunakan daya yang dihasilkan sumber

alternatif.

5. Untuk mengatur kontras lcd, putar potensiometer pada bagian belakang casing

sampai mendapat tampilan lcd yang diinginkan.

6. Jika program hang atau error, dapat direset dengan menggunakan tombol reset

yang terdapat di bagian belakang casing atau merestart alat dengan menekan

tombol on/off di pojok kanan atas.


57

Dari hasil pengujian disimpulkan bahwa sub sistem interface telah mampu

merespons masukan dari luar (user) dan menampilkannya ke lcd. Terdapat salah satu bug

dalam program yang membuat tombol back terkadang kurang responsif terhadap masukan.

Hal ini dikarenakan program pembacaan masukan tombol back tersebut berada di akhir

program dan pada pertengahan terdapat program delay penampil lcd. Jika user menekan

tombol pada saat program sedang mengeksekusi program delay maka masukan pada

tombol back tidak akan mendapat respon dari program atau program tidak dieksekusi.

4.2.2. Cara Kerja Sistem

Sistem bekerja menyimpan energi listrik yang dihasilkan oleh kincir angin dan

solar cell ke dalam baterai. Proses penyimpanan dikontrol secara otomatis oleh

mikrokontroler. Jika semua baterai telah terisi sampai pada batas maksimum maka

otomatis daya yang dihasilkan sumber akan disalurkan menuju dummy load.

Sistem ini terbagi atas beberapa sub sistem yang masing – masing memiliki

fungsi dan tugasnya tersendiri. Tugas dan fugsi dari masing – masing sub sistem akan

dijelaskan pada poin berikut ini.

4.2.2.1. Input Regulator

Input regulator bertugas menerima daya dari pembangkit listrik, daya yang

dihasilkan oleh kincir angin dan solar cell akan “disatukan” dengan cara men-tap-kan jalur

positif dari kedua sumber alternatif tersebut. Tegangan keluaran yang dihasilkan oleh input

regulator merupakan tegangan tertinggi antara sumber solar cell atau kincir angin. Input

regulator berrfungsi seperrti “pemilih” mana tegangan yang paling tinggi untuk dapat

diproses menuju bagian charge/discharge. Namun arus yang dihasilkan sumber akan

ditambahkan agar dapat mengalir menuju baterai penyimpanan.

Gambar 4.2 Sub Sistem Input Regulator (Bagian Kotak Hijau)


58

Sub sistem input regulator telah mampu menjalankan fungsinya dengan baik.

Input regulator dapat memilih tegangan tertinggi antara solar cell atau kincir angin untuk

kemudian disalurkan ke rangkaian charge/discharge. Pembacaan tegangan dan arus dapat

terukur dengan tepat.

4.2.2.2. Charge Discharge Controler

Rangkaian ini merupakan rangkaian besar yang terdiri dari tiga rangkaian berbeda

yaitu minsis ATMega 8535, charge/discharge, dan yangg terakhir adalah modul relai 4

channel 5V. Ketiga rangkaian ini bertindak menjadi suatu sistem yang akan mengontrol

proses charge/discharge pada sistem. Mikrokontroler berfungsi mengatur kinerja dari

keseluruhan alat ini dimana dari proses pembacaan oleh ADC, proses konversi, hingga

pengaturan beban dilakukan oleh mikrokontroler. Pada sub sistem charge/discharge ini,

daya dari input regulator akan diterima oleh rangkaian charge/discharge. Daya tersebut

kemudian diregulasi terlebih dahulu sebelum disimpan ke dalam baterai. Regulasi ini

berfungsi menyesuaikan daya yang dibutuhkan oleh baterai pada saat proses pengisian.

Pada alat ini digunakan baterai dua sel 7.4 volt maka daya masukan yang diperlukan pada

saat charging berkisar pada range tegangan 8 volt, oleh karena itu digunakan IC Voltage

Regulator 7808 yang memiliki keluaran 8 Volt DC. Tegangan yang telah diregulasi

tersebut kemudian masuk ke relay untuk kemudian disalurkan ke baterai. Proses switcing

pada relay dikontrol langsung oleh mikrokontroler. Relay akan “menyalurkan” daya dari

rangkaian charge/discharge ke baterai setelah mendapat perintah dari mikrokontroler. Port

Normally Close (NC) pada relay menghubungkan baterai dengan beban, sehingga daya

yang terdapat pada baterai dapat langsung digunakan oleh beban. Sedangkan Port

Normally Open (NO) terhubung ke rangkaian charge/discharge untuk proses pengisian

baterai. Sedangkan baterai terhubung ke Port Command (COM).

Perbedaan peletakan port pada relay ini menciptakan logika saat baterai berada

pada posisi charging, otomatis daya yang terdapat pada baterai tidak dapat digunakan oleh

beban atau kondisi discharging. Logika ini selain membuat proses pengisian baterai bisa

lebih cepat karena tidak terjadi intervensi oleh beban juga dapat memperpanjang umur

pakai baterai karena siklus charge/discharge pada baterai tidak terjadi di waktu yang

bersamaan.


59

Gambar 4.3 Sub Sistem Charge/Discharge (Bagian Kotak Kuning)

Rangkaian sub sistem charge/discharge bekerja bersama dengan modul relay

untuk melakukan proses konntrol otomatis. Proses pengujian kontrol otomatis telah

berjalan dengan baik. Pengukuran nilai kapasitas baterai tidak jauh berbeda dengan

pengukuran dengan menggunakan multimeter, jika terdapat perbedaan hal ini dikarenakan

resolusi bit ADC yang belum mampu merespons perubahan nilai yang sangat kecil.

4.2.2.3. Output Regulator

Output regulator merupakan rangkaian terakhir dari sistem yang dilewati oleh

daya. Fungsi utama dari rangkaian ini adalah mengkondisikan kebutuhan daya yang akan

digunakan oleh beban. Output regulator menerima pasokan daya dari baterai penyimpanan

yang proses penyalurannya dikontrol oleh rangkaian charge/discharge.

Daya keluaran yang disediakan oleh output regulator terbagi dalam tiga port

keluaran yaitu Port A, Port B, dan Port C. Port A dan Port B menyediakan keluaran

tegangan 5V/0.5A sedangkan Port C mempunyai keluaran 5V/1A. Port D merupakan port

yang keluarannya tidak teregulasi seperti ketiga port sebelumnnya. Port ini nantinya akan

digunakan untuk meletakkan dummy load. Letak keempat port ini terletak di bagian depan

dari alat dengan maksud agar user lebih mudah untuk mengaksesnya.

Gambar 4.4 Output Regulator (Bagian Kotak Merah)


60

4.2.2.4. Interface

Interface merupakan bagian yang akan lebih banyak berinteraksi dengan

pengguna daripada bagian sub sistem lainnya. Bagian ini berfungsi menginformasikan

keadaan terkini dari sistem kepada pengguna sehingga pengguna dapat mengetahui

kondisi sistem. Melalui bagian interface juga pengguna mampu mengatur atau

mengendalikan kinerja sistem. Pengguna dapat membaca kondisi pada sistem melalui LCD

dan LED indikator, sedangkan tombol disediakan bagi pengguna untuk berinteraksi dengan

menu yang tertampil pada LCD.

Gambar 4.5 User Interface

Interface dinilai sangat user friendly, dimana pengguna akan dengan mudah

mengoperasikan alat melalui tombol – tombol yang tersedia. Simbol yang digunakan juga

mudah dimengerti oleh user, seperti tombol back yang menggunakan simbol anak panah

kembali, tombol home atau menu yang menggunakan simbol rumah, dan tombol ok yang

menggunakan tanda centang. Untuk tombol on/off digunakan simbol universal yaitu I/0

yang memudahkan pengguna untuk mulai mengoperasikan alat.

4.3. Pengujian dan Analisis

4.3.1. Sumber Alternatif

Sistem ini menggunakan dua sumber alternatif yaitu solar cell dan kincir angin.

Solar cell yang digunakan memiliki daya keluaran 10 watt. Pengujian dilakukan dengan

cara menaruh solar cell diatas genting selama satu hari penuh dari jam 06.00 hingga 18.00.

Beban yang digunakan yaitu dua buah kipas angin bernilai 12V/0.3A dan 12V/0.2A yang

dirangkai secara pararel supaya dapat menghasilkan beban dengan daya 6 Watt. Beban ini

dirasa cukup untuk menguji karakteristik solar cell.


61

Gambar 4.6 Pengujian Solar Cell Dengan Beban Kipas DC

Hasil pengujian selama satu hari penuh dari pukul 06.00 hingga 18.00

ditampilkan pada tabel di bawah ini.

Tabel 4.1 Data Pengujian Solar Cell

30 Menit

ke Jam Voltage Current Power Cuaca

1 6:00:00 AM 0.29 0.1 0.029 cerah

2 6:30:00 AM 0.53 0.1 0.053 cerah

3 7:00:00 AM 1.04 0.1 0.104 cerah

4 7:30:00 AM 1.27 0.1 0.127 cerah

5 8:00:00 AM 1.52 0.1 0.152 cerah

6 8:30:00 AM 1.93 0.1 0.193 cerah

7 9:00:00 AM 2.32 0.1 0.232 cerah

8 9:30:00 AM 2.66 0.1 0.266 cerah

9 10:00:00 AM 5.47 0.2 1.094 cerah

10 10:30:00 AM 15.4 0.4 6.16 cerah

11 11:00:00 AM 15.7 0.4 6.28 cerah

12 11:30:00 AM 15.8 0.4 6.32 cerah

13 12:00:00 PM 15.8 0.5 7.9 cerah

14 12:30:00 PM 15.5 0.6 9.3 cerah

15 1:00:00 PM 14.9 0.6 8.94 cerah

16 1:30:00 PM 4.74 0.1 0.474 mendung

17 2:00:00 PM 14.3 0.5 7.15 cerah

18 2:30:00 PM 7.4 0.2 1.48 berawan

19 3:00:00 PM 11.6 0.3 3.48 cerah

20 3:30:00 PM 8.87 0.3 2.661 cerah

21 4:00:00 PM 4.35 0.2 0.87 cerah

22 4:30:00 PM 2.36 0.1 0.236 cerah

23 5:00:00 PM 1.18 0.1 0.118 cerah

24 5:30:00 PM 0.83 0.1 0.083 cerah

25 6:00:00 PM 0.04 0.1 0.004 cerah

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

bawah ini.


62

Gambar 4.7 Grafik Tegangan Terhadap Waktu

Gambar 4.8 Grafik Arus Terhadap Waktu

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15 20 25 30

Vo

ltag

e

30 Menit ke -

Voltage

Voltage

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 5 10 15 20 25 30

Cu

rre

nt

30 Menit ke -

Current

Current


63

Gambar 4.9 Grafik Daya Terhadap Waktu

Dari tabel 4.1 diatas dapat disimpulkan bahwa arus akan keluar pada saat kipas

mulai berputar. Pada menit ke-1 sampai dengan menit ke-9 arus yang mengalir hanya

sebesar 0,1A, hal ini dikarenakan tegangan yang disuplai ke beban belum mampu untuk

memutar kipas. Arus yang mengalir melalui kumparan kipas belum mampu

membangkitkan medan magnet sehingga kipas tidak berputar. Namun pada saat tegangan

suplai mendekati setengah tegangan kerja kipas, kipas mulai berputar dan arus yang

mengalir lebih besar dari yang sebelumnya yaitu 0,2A. arus akan terus meningkat seiring

kenaikan tegangan yang mendekati tegangan kerja kipas yaitu berkisar 12V.

Data pengujian pada menit ke-13 sampai menit ke-17 menunjukkan arus keluaran

maksimal dari solar cell yaitu 0,56A yang merupakan arus short circuit (Isc) dari solar

cell. Jika beban ditambah, maka arus tidak akan naik melebihi Isc tersebut, imbasnya

tegangan akan menurun sebanding dengan penambahan beban yang diberikan. Daya

maksimal yang dapat dihasilkan oleh solar cell dalam percobaan ini mencapai 9,3 Watt

dengan kondisi intensitas cahaya maksimal atau 10000 lux.

Pada rencana awal pengujian kincir angin, pengujian disimulasikan dengan

menggunakan dua buah motor DC 12V yang dihubungkan menggunakan belt, dengan

sebuah motor diberi tegangan agar dapat memutar motor yang lain. Daya yang dihasilkan

oleh motor tersebut digunakan sebagai data pengujian kincir angin. Setelah melalui proses

uji coba, didapatkan hasil yang kurang memuaskan. Saat dilakukan pengujian motor

mampu menghasilkan tegangan open circuit sampai dengan 12V dc, namun dengan arus

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25 30

Po

we

r

30 Menit ke -

Power

Power


64

yang kecil yaitu hanya sebesar 15 mA. Artinya simulator kincir angin ini hanya memiliki

daya keluaran sebesar 0,18 W. Daya sebesar ini dinilai tidak akan mampu menunjang

sistem pembangkit listrik alternatif yang akan digunakan untuk mengisi baterai. Oleh

karena itu dalam pengambilan data kincir angin digunakan variable voltage regulator

(adaptor) yang memiliki tegangan maksimal 12 V dan arus keluaran maksimal 1A.

Gambar 4.10 Simulator Kincir Angin dengan Beban Kipas DC

Pengujian dilakukan dengan mengkondisikan tegangan keluaran voltage

regulator dan beban yang digunakan sama dengan beban pada pengujian solar cell yaitu

dua buah kipas angin bernilai 12V/0.3A dan 12V/0.2A yang dirangkai secara pararel

supaya dapat menghasilkan beban dengan daya 6 Watt. Data pengujian simulasi kincir

angin disajikan pada tabel dibawah ini.

Tabel 4.2 Pengujian Simulator Kincir Angin

Step Tegangan (V) Arus (A) Daya

(W)

Kondisi

Kipas

1 0.864 0 0.001728 off

2 2.121 0.052 0.110292 off

3 3.716 0.077 0.286132 on 1

4 5.202 0.115 0.59823 on 2

5 6.620 0.153 1.01286 on 2

6 7.850 0.189 1.48365 on 2

7 10.08 0.258 2.60064 on 2

4.3.2. Sistem Kontrol Otomatis

Pengujian Sistem Kontrol Otomatis (smart switcing) dilakukan saat sumber

alternatif menghasilkan daya. Daya yang dihasilkan tersebut akan disimpan ke dalam

baterai yang proses penyimpanannya dikontrol oleh sistem smart switching. Pengujian

dilakukan dengan mengatur kapasitas awal baterai sampai kondisinya hampir penuh sekitar

95%, baru setelah itu baterai digunakan untuk pengujian. Smart switching memprioritaskan


65

pengisian dengan uruutan prioritas pertama adalah baterai 1, kemudian baterai 2, dan

prioritas terakhir adalah baterai 3.

Gambar 4.11 Listing Program ADC

Listing program diatas merupakan program pembacaan kondisi sumber alternatif.

Jika sumber tersedia maka proses charging tidak dapat dilakukan dan akan muncul

peringatan bahwa sumber tidak menghasilkan daya listrik. Selanjutnya program akan

membaca kapasitas tiap baterai, contoh diatas menggunakan baterai pertama. Proses ini

sama pada setiap baterai yaitu membaca kapasitas baterai dan memberikan status atas

kondisi tersebut. Jika baterai terisi 100% maka statusnya “1”, saat kurang dari 70% maka

statusnya “0”, dan saat kondisi baterai berada diantara 70% - 100% maka statusnya “2”.

//source checking

dtadc0=((float)read_adc(0))*5/1023;

if (dtadc0<1)

b=3;

//battery 1

dtadc2=27.027*(((float)read_adc(2))*5/1023);

ftoa(dtadc2,0,temp3);

if (dtadc2>=100)

lb1=1;;

if (dtadc2<=70)

lb1=0;;

if (dtadc2>70&&dtadc2<98)

lb1=2;;

ftoa(lb1,0,temp6)


66

Status inilah yang akan digunakan untuk menentukan baterai mana yang akan

diisi pertama kali. Di dalam program, setiap baterai sudah memiliki prioritas pengisiannya

masing – masing dan status baterai tersebut digunakan untuk memulai pengisian baterai.

Baterai yang akan diisi adalah baterai yang memiliki status “0”, jika kondisi baterai masih

berstatus “2” maka baterai belum akan diisi. Status “2” ini menciptakan logika histerisis

dimana setiap baterai belum akan diisi jika batas bawahnya belum terpenuhi, begitu juga

baterai belum akan berhenti diisi jika batas atasnya belum terpenuhi.

Gambar 4.12 Listing Program Sistem Kontrol Otomatis

//charging battery 1

if (lb1==0&&lb2==0&&lb3==0)

PORTD=0x09;;

if (lb1==0&&lb2==0&&lb3==1)

PORTD=0x09;;

if (lb1==0&&lb2==1&&lb3==0)

PORTD=0x09;;

if (lb1==0&&lb2==1&&lb3==1)

PORTD=0x09;;


if (lb1==1&&lb2==0&&lb3==0)

PORTD=0x0A;;

if (lb1==1&&lb2==0&&lb3==1)

PORTD=0x0A;;


if (lb1==1&&lb2==1&&lb3==0)

PORTD=0x0C;;

//bypass to dummy load

if (lb1==1&&lb2==1&&lb3==1)

PORTD=0x00;;


67

Saat ketiga baterai kosong, maka baterai 1 akan diisi terlebih dahulu sesuai

dengan prioritas pengisiannya. Jika baterai 1 sudah penuh maka pengisian beralih ke

baterai 2, begitu juga jika baterai 2 penuh maka akan beralih mengisi baterai 3. Jika ketiga

baterai telah penuh maka sistem akan mem-bypass daya ke dummy load. Listing program

diatas berfungsi untuk melakukan instruksi prioritas pengisian baterai. Tabel pengujian

smart switching disajikan pada tabel di bawah ini.

Tabel 4.3 Pengujian Sistem Kontrol Otomatis

No. Baterai 1 Baterai 2 Baterai 3 Baterai yang di-charging

1 0 0 0 Baterai 1

2 0 0 1 Baterai 1

3 0 1 0 Baterai 1

4 0 1 1 Baterai 1

5 1 0 0 Baterai 2

6 1 0 1 Baterai 2

7 1 1 0 Baterai 3

8 1 1 1 Bypass to Dummy Load

Keterangan :

0 : baterai kosong

1 : baterai penuh

4.3.3. Output Regulator

Output regulator merupakan rangkaian akhir yang akan menyediakan daya

keluaran bagi beban. Output keluaran berjumlah empat buah, yaitu Output A , Output B,

dan Output C merupakan output yang teregulasi sedangkan Output D merupakan output

yang tidak teregulasi. Output keempat didesain untuk meletakkan dummy load sehingga

tidak perlu diregulasi tegangannya.

Pada output yang teregulasi, memiliki daya keluaran yang berbeda – beda. Output

A dan Output B memiliki daya maksimal 2,5Watt dengan tegangan keluaran 5Volt.

Dengan demikian arus maksimal yang dapat diberikan oleh Output A dan Output B adalah

0,5A. Pada Output C daya maksimal yang dikeluarkan adalah 5Watt dengan tegangan

keluaran sama seperti Output A dan Output B yaitu 5V, dengan demikian arus maksimal

yang dikeluarkan sebesar 1A. jika beban menarik arus lebih besar dari yang diperbolehkan

(beban berlebih) maka otomatis tegangan akan turun menyesuaikan dengan daya


68

maksimalnya. Diambil contoh jika beban pada Output A menarik arus hingga 0.7A, maka

sesuai dengan daya maksimalnya yaitu 2,5 W, output tersebut hanya akan menyediakan

tegangan 3,57V saja.

Arus keluaran dibatasi menggunakan rangkaian pembatas arus yang

kofigurasinya tersusun atas transistor 2N2222, 2N3055, Rsc, serta sebuah OpAmp. Nilai

Rsc digunakan sebagai adjustment untuk menentukan arus keluaran maksimal.

Gambar 4.13 Rangkaian Pembatas Arus

Cara kerja rangkaian ini adalah sebagai berikut. Tegangan keluaran pada saat

tidak ada beban (open circuit) adalah 5V. untuk mengatur batasan arus maksimal, maka

nilai Rsc harus ditentukan, nilai hambatan Rsc dibuat sedemikian rupa sehingga saat arus

keluaran maksimal tercapai tegangan di Rsc mampu mengaktifkan transistor Q2, sehingga

tegangan keluaran Opamp akan terbagi sehingga oleh rangkaian Ra dan Rb tegangan

referensi bagi Opamp akan berubah dan mengakibatkan OpAmp akan cut-off secara

berulang kali sehingga tegangan output akan menurun. Hal inilah yang menyebabkan efek

penurunan tegangan saat beban menarik arus berlebih.

Pengujian output regulator dilakukan dengan memberikan variasi beban pada

port keluaran. Setiap beban akan menarik arus yang berbeda – beda dari port keluaran.

Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah sistem pembatas arus telah bekerja sesuai

dengan perancangan awal atau belum. Data pengujian merupakan data keluaran output

regulator dengan beban yang bervariasi seperti ditunjukkan pada tabel di bawah ini.


69

Tabel 4.4 Pengujian Output Regulator

Load

(Ω)

Output A Output B Output C Output D

Vo (V) Io (mA) Vo (V) Io (mA) Vo (V) Io (mA) Vo (V) Io (mA)

50 5 100 5 98 ~ ~ 7.26 140

25 5 198 5 201 ~ ~ 6.59 282

15 5 333 5 330 ~ ~ 6.35 473

10 4.98 498 4.98 500 5 502 6.09 720

8 4 622 4.96 624 5 626 5.95 854

6 ~ ~ ~ ~ 5 835 5.53 978

5 ~ ~ ~ ~ 4.97 997 5.24 1086

4 ~ ~ ~ ~ 4.02 1245 4.94 1165

Output A dan B (5V/0,5A) dirancang memiliki daya keluaran maksimal sebesar

2,5 Watt. Artinya tegangan akan tetap bernilai 5V selama keluarannya tidak lebih dari

0,5A. Jika arus yang ditarik lebih dari 0,5A maka otomatis tegangan akan menurun. Hal ini

didasarkan pada rumus daya P = V . I dengan nilai daya yang tetap, jika arus berebih maka

tegangan menurun. Seperti terlihat pada tabel diatas pada saat beban bernilai 50 Ohm

sampai 15 ohm tegangan masihg tetap bernilai 5V. Baru kemudian saat beban diperkecil

supaya menarik arus lebih besar tegangan mulai berkurang, pada saat beban 10 Ohm

tegangan berkurang 0.02V dan saat beban bernilai 8 Ohm, tegangan menurun menjadi 4V

karena arus yang ditarik telah melebihi batasan maksimalnya.

Output C (5V/1A) memiliki daya keluaran maksimal 5 Watt, dua kali lebih besar

jika dibandingkan dengan Port A dan Port B yang hanya memiliki keluaran daya maksimal

2,5 Watt. Port C dirancang jika arus yang ditarik beban melebihi 1A maka otomatis

tegangan akan menurun sebanding dengan kenaikan arusnya. Sama seperti dua port

sebelumnya, terlihat bahwa pada saat beban bernilai 10 Ohm sampai 6 Ohm tegangan

keluarannya tetap bernilai 5 V. Namun pada saat diberi beban 5 Ohm tegangannya turun

0.03V menjadi 4.97V. Penurunan tegangan yang ekstrim terjadi pada saat beban 4 Ohm,

karena arus keluaran yang ditarik telah melebihi batasan maksimal 1A, maka tegangan

akan menurun menjadi 4.02V.

4.3.4. Menu

Seperti halnya pada smartphone, alat ini juga memiliki beragam menu yang

memiliki fungsi dan tugasnya masing – masing. Menu dikontrol oleh masukan dari user

terhadap tombol. Jika user menekan tombol, maka tombol akan memberikan masukan pada

Port B mikrokontroler untuk kemudian diterjemahkan menjadi instruksi tertentu. Tombol


70

“back” terhubung pada pin PB.0, tombol “menu/next” terhubung pada pin PB.1, dan

tombol “ok” terhubung pada pin PB.2. Setiap masukan yang diterima oleh pin – pin

tersebut akan diterjemahkan menjadi instruksi seperti yang tersaji pada tabel 4.5 di bawah

ini.

Tabel 4.5 Instruksi pada Masukan Tombol

Input Instruksi Keterangan

PB.0 a=0 kembali ke tampilan sebelumnya

PB.1 a++ ke menu selanjutnya

PB.2 b=1 masuk ke sub menu

Setiap tampilan menu memiliki kode kombinasinya masing – masing, kode inilah

yang digunakan oleh program untuk menjalankan instruksi dalam satu waktu tertentu. Jadi

alat ini hanya bisa menjalankan satu menu tertentu saja, namun teradapat pengecualian

dimana proses charging akan tetap berlangsung saat user masuk ke menu – menu lain

diluar menu charging. Artinya proses charging akan menjadi background procces jika

telah diaktifkan terlebih dahulu. Berikut kode kombinasi tiap menu disajikan dalam tabel

4.6 dibawah ini.

Tabel 4.6 Kode Kombinsi Menu

Kondisi Menu yang Dieksekusi

oleh Program a b

0 0 Home Display

1 0 Source Display

1 1 Source Menu

2 0 Battery Display

2 1 Battery Menu

3 0 Charging Display

3 1 Start Charging

3 2 Charging Menu

3 3 Warning

4 0 Load Display

4 1 Load Menu

Program akan menterjemahkan perintah – perintah diatas lalu mengeksekusinya,

hasil dari eksekusi program akan tertampil pada LCD. Dengan begitu kita dapat

mengetahui proses apa yang berjalan pada alat ini melalui LCD di bagian inteface.


71

Gambar 4.14 Listing Program Menu

Pengujian menu diperlukan untuk mengetahui apakah user interface dari alat

dapat menerima dan memproses masukan yang diinputkan oleh user. Pengujian dilakukan

dengan memberikkan perintah atau kondisi tertentu kepada alat dan dilihat apakah sudah

sesuai dengan perancangan atau belum. Pengujian dilakukan dengan cara memberikan

masukan pada tombol dan melihat respons alat melalui LCD.

//charging menu

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

charging(); //keep charging if c=1

//charging flag

c=1;

//warning if sources is not available

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

warning(); //keep charging if c=1

//load display

while (a==4&&b==0)

//load menu

while (a==4&&b==1)

load(); //keep charging if c=1

//home display

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

//source display

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

//source menu

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

source(); //keep charging if c=1

//battery display

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

//battery menu

battery(); //keep charging if c=1

//charging display

while (a==3&&b==0)

//start charging?

while (a==3&&b==1)


72

Pengujian 1 : Keseluruhan Menu

Gambar 4.15 Alur Pengujian 1

Keterangan :

Tampilan awal adalah home display, saat tombol “menu” ditekan maka akan

masuk ke tampilan menu source. Jika tombol “next” ditekan lagi maka akan masuk ke

tampilan menu battery. Tombol dengan simbol rumah merupakan tombol “menu” sekaligus

tombol “next”. Saat mencapai menu terakhir yaitu menu load, jika tombol “next” ditekan

lagi maka akan kembali ke tampilan menu source. Namun jika tombol “back” ditekan

maka akan kembali ke home display.


73

Pengujian 2 : Masuk ke Sub Menu


Keterangan :

Dari tampilan home display, tombol “menu“ ditekan. Kemudian tetap

menggunakan tombol yang sama yaitu tombol “next”, tombol ditekan lagi sampai

menemukan menu yang diinginkan. Setelah sampai pada menu yang diinginkan, pada

pengujian kali ini yaitu menu charging, tombol “ok” ditekan, maka akan masuk ke sub

menu charging.


74

Pengujian 3 : Parameter


Keterangan :

Pengujian 3 dilakukan untuk mengetahui apakah indikator pada output regulator

dapat bekerja sesuai dengan perancangan atau tidak. Sama seperti pengujian 2, dari home

display tombol menu ditekan hingga menemuan menu load. Kemudian tombol “ok”

ditekan dan masuk ke sub menu load yang menampilkan parameter output regulator.


75

Pengujian 4 : Warning

Gambar 4.18 Tampilan Warning

Pengujian 4 dilakukan saat proses charging sedang berlangsung dan kemudian

sumber berhenti menghasilkan daya. Maka lampu indikator warna merah akan berkedip

dan buzzer juga akan berbunyi.

4.4. Analisis Keseluruhan Alat

Dari beberapa pngujian diatas dapat disimpulkan bahwa alat telah berhasil dan

mampu berfungsi sesuai dengan perancangan yang telah dibuat. Masing – masing sub

sistem dapat bekerja dengan baik sehingga mendukung kinerja alat secara menyeluruh.


76

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan proses penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa dengan

menggunakan metode smart switching dihasilkan sistem kontrol dan manajemen

pembangkit listrik alternatif solar cell dan kincir angin yang dapat meningkatkan efisiensi

penyimpanan daya listrik dengan ditunjang oleh beberapa fasilitas yaitu :

1. Fasilitas monitoring daya pada sumber.

Alat mampu memonitor parameter tegangan, arus, dan daya yang dihasilkan

sumber serta memberikan peringatan disaat sumber berhenti menghasilkan daya.

2. Fasilitas monitoring daya pada beban.

Alat mampu memonitor penggunaan daya oleh beban yang meliputi parameter

tegangan dan arus.

3. Monitoring kapasitas baterai.

Alat mampu memonitor kapasitas baterai penyimpanan dan menampilkannya ke

LCD.

5.2. Saran

Penelitian ini dapat dikembangkan lebih lanjut guna meningkatkan kemampuan

alat tersebut dengan mempertimbangkan saran – saran berikut :

1. Sistem ini dapat dikembangkan pada pembangkit listrik yang lebih besar dayanya

dengan menambah kapasitas penyimpanan energi listrik.

2. Sistem ini dapat dimonitor menggunakan perangkat personal computer (PC) atau

laptop dengan menggunakan fasilitas USART yang terdapat pada mikrokontroler

ATMega 8535.

3. Pengembangan sistem ini sebaiknya dirancang seminimalis dan seergonomis

mungkin tanpa mengurangi fungsi utama dari alat tersebut supaya mendukung

sifat mobile device sehingga tetap mudah dibawa atau dipindahkan ke tempat lain

(portable).


77

DAFTAR PUSTAKA

[1] Saepudin, Aep., 2015, Langkah Strategis Mengatasi Krisis Energi Listrik,

http://www.alpensteel.com/article/131-225-pemadaman-listrik/1329-langkah-

strategis-mengatasi-krisis-energi-listrik, diakses pada 5 April 2015.

[2] Zein, Ridlwan., 2014, Proses Pembangkitan Energi Listrik Tenaga Angin Grup

Barat PLTH Pandansimo, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas

Diponegoro, Semarang.

[3] Purnamasari, Ratih., 2013, Listrik Tenaga Angin Dan Surya Menghidupi Pantai Ini,

http://teknologi.kompasiana.com/terapan/2013/11/06/listrik-tenaga-angin-dan-

surya-menghidupi-pantai-ini-605650.html, diakses pada 5 April 2015.

[4] _____, 2015,Datasheet Mikrokontroler ATmega8535. USA: ATMEL. Hal 3

[5] M. Ary Heryanto, Wisnu Adi P., 2008, Pemrograman Bahasa C untuk

Mikrokontroler Atmega8535. Penerbit Andi. Yogyakarta.

[6] Luque, Antonio. and Hegedus Steven., 2010,Handbook of Photovoltaic Science and

Engineering Second Edition, A John Wiley and Sons Ltd, USA.

[7] Purnomo, Wahyu., 2010,Pengisian Baterai Otomatis Dengan menggunakan Solar

Cell, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadarma,

Depok.

[8] Anneahira, _____, Penemu kincir Angin, http://www.anneahira.com/penemu-

kincir-angin.htm, diakses pada 10 April 2015.

[9] Linden, David. And B. Reddy, Thomas. 2001, Handbook of Batteries Third

Edition, McGraw-Hill, New York.

[10] Faizal, 2014, Prinsip Kerja Baterai, http://birulinc.com/, diakses pada 26 Maret

2015.

[11] _____, 2014, Datasheet LM317 3-Terminal Adjustable Regulator, Texas

Instruments, USA.

[12] _____, 2012,LCD (Liquid Crystal Display),http://elektronika-dasar.web.id/teori-

elektronika/lcd-liquid-cristal-display/, diakses pada 9 April 2015.

[13] Boylestad, Robert., 1992, Electronic Devices And Circuit Teory : Fifth Edition,

Prentice-Hall International, Inc. USA.


http://www.alpensteel.com/article/131-225-pemadaman-listrik/1329-langkah-strategis-mengatasi-krisis-energi-listrik

http://www.alpensteel.com/article/131-225-pemadaman-listrik/1329-langkah-strategis-mengatasi-krisis-energi-listrik

http://teknologi.kompasiana.com/terapan/2013/11/06/listrik-tenaga-angin-dan-surya-menghidupi-pantai-ini-605650.html

http://teknologi.kompasiana.com/terapan/2013/11/06/listrik-tenaga-angin-dan-surya-menghidupi-pantai-ini-605650.html

http://www.anneahira.com/penemu-kincir-angin.htm

http://www.anneahira.com/penemu-kincir-angin.htm

http://birulinc.com/

http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/lcd-liquid-cristal-display/

http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/lcd-liquid-cristal-display/

LAMPIRAN


L1

LAMPIRAN I

LISTING PROGRAM

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

This program was produced by the

CodeWizardAVR V2.04.4a Advanced

Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2009 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.

http://www.hpinfotech.com

Project : Automatic Control System for Alternative Power Plant

Version :

Date : 21-Jul-2015

Author : Michael Aditya

Company :

Comments:

Chip type : ATmega8535

Program type : Application

AVR Core Clock frequency: 11.059200 MHz

Memory model : Small

External RAM size : 0

Data Stack size : 128

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


L2

#include <mega8535.h>

#include <delay.h>

// Alphanumeric LCD Module functions

#asm

.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC

#endasm

#include <lcd.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

//menu

int a;

int b;

//source

char voltip[4], arusip[4], dayaip[16];

float dtadc0, dtadc1, dayasumber;

//battery

char temp3[4], temp4[4], temp5[4], temp6[4], temp7[4], temp8[4];

float dtadc2, dtadc3, dtadc4, lb1, lb2, lb3;

//charging

int c, cs;

char cstat[33];

//load

char voltop[4], arusop[4], dayaop[4];


L3

float dtadc5, dtadc6, dayakeluar;

#define ADC_VREF_TYPE 0x40

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage

delay_us(10);

// Start the AD conversion

ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete

while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10;

return ADCW;

void source()

//volt

dtadc0=5*(((float)read_adc(0))*5/1023);

ftoa(dtadc0,2,voltip);

lcd_gotoxy(6,0);

lcd_putsf("Volt");

lcd_gotoxy(6,1);


L4

lcd_puts(voltip);

lcd_gotoxy(10,1);

lcd_putsf("V");

delay_ms(25);

//arus

dtadc1=5.405*((((float)read_adc(1))*5/1023)-2.5);

ftoa(dtadc1,1,arusip);

lcd_gotoxy(12,0);

lcd_putsf("Arus");

lcd_gotoxy(12,1);

lcd_puts(arusip);

lcd_gotoxy(15,1);

lcd_putsf("A");

delay_ms(25);

//daya

dayasumber=dtadc0*dtadc1;

ftoa(dayasumber,2,dayaip);

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Daya");

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_puts(dayaip);

lcd_gotoxy(4,1);

lcd_putsf("W ");

delay_ms(25);


L5

void battery()

//battery 1



lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Bat1");

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_puts(temp3);

lcd_gotoxy(3,1);

lcd_putsf("%");

//battery 2



lcd_gotoxy(6,0);

lcd_putsf("Bat2");

lcd_gotoxy(6,1);

lcd_puts(temp4);

lcd_gotoxy(9,1);

lcd_putsf("%");

//battery 3



L6


lcd_gotoxy(12,0);

lcd_putsf("Bat3");

lcd_gotoxy(12,1);

lcd_puts(temp5);

lcd_gotoxy(15,1);

lcd_putsf("%");

delay_ms(75);

lcd_clear();;

void charging()

//source checking


if (dtadc0<1)

b=3;

//battery 1



if (dtadc2>=95)

lb1=1;;

if (dtadc2<=70)

lb1=0;;


L7


lb1=2;;

ftoa(lb1,0,temp6);

//battery 2



if (dtadc3>=95)

lb2=1;;

if (dtadc3<=70)

lb2=0;;


lb2=2;;

ftoa(lb2,0,temp7);

//battery 3



if (dtadc4>=95)

lb3=1;;

if (dtadc4<=70)

lb3=0;;


lb3=2;;

ftoa(lb3,0,temp8);


L8


if (lb1==0&&lb2==0&&lb3==0)

PORTD=0x09;;

if (lb1==0&&lb2==0&&lb3==1)

PORTD=0x09;;

if (lb1==0&&lb2==1&&lb3==0)

PORTD=0x09;;

if (lb1==0&&lb2==1&&lb3==1)

PORTD=0x09;;


if (lb1==1&&lb2==0&&lb3==0)

PORTD=0x0A;;

if (lb1==1&&lb2==0&&lb3==1)

PORTD=0x0A;;


if (lb1==1&&lb2==1&&lb3==0)

PORTD=0x0C;;

//bypass to dummy load

if (lb1==1&&lb2==1&&lb3==1)

PORTD=0x00;;

if (PORTD==0x09)

cs=1;;


L9

if (PORTD==0x0A)

cs=2;;

if (PORTD==0x0C)

cs=3;;

if (PORTD==0x00)

cs=0;;

//indicator charging

if (PORTD==0x09||PORTD==0x0A||PORTD==0x0C)

PORTB.4=1;

else

PORTB.4=0;;

void load()

//volt

dtadc5=5*((float)read_adc(5))*5/1023;

ftoa(dtadc5,2,voltop);

lcd_gotoxy(6,0);

lcd_putsf("Volt");

lcd_gotoxy(6,1);

lcd_puts(voltop);

lcd_gotoxy(10,1);

lcd_putsf("V");

delay_ms(25);


L10

//arus


ftoa(dtadc6,1,arusop);

lcd_gotoxy(12,0);

lcd_putsf("Arus");

lcd_gotoxy(12,1);

lcd_puts(arusop);

lcd_gotoxy(15,1);

lcd_putsf("A");

delay_ms(25);

//daya

dayakeluar=dtadc5*dtadc6;

ftoa(dayakeluar,2,dayaop);

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Daya");

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_puts(dayaop);

lcd_gotoxy(4,1);

lcd_putsf("W ");

delay_ms(25);

if (dtadc6>0)

PORTB.5=1;

else


L11

PORTB.5=0;;

void warning()

PORTD=0xF0; //discharging all battery

lcd_gotoxy(3,0);

lcd_putsf("Sources Is Not Available!");

PORTB.6=1;

PORTB.7=1;

delay_ms(25);

PORTB.4=0;

PORTB.5=0;

PORTB.6=0;

PORTB.7=0;

delay_ms(25);

if (PINB.0==0||PINB.2==0)

PORTB.7=0;

b=0;

lcd_clear();

;

// Declare your global variables here


L12

void main(void)

PORTA=0x00; DDRA=0x00;

PORTB=0x00; DDRB=0xF8;

PORTC=0x00; DDRC=0xFF;

PORTD=0x00; DDRD=0x0F;

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

TCCR1A=0x00; TCCR1B=0x00;

TCNT1H=0x00; TCNT1L=0x00;

ICR1H=0x00; ICR1L=0x00;

OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00;

OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;

ASSR=0x00; TCCR2=0x00; TCNT2=0x00;

OCR2=0x00; MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00;

TIMSK=0x00; ACSR=0x80; SFIOR=0x00;

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;

ADCSRA=0x84; SFIOR&=0xEF;

// LCD module initialization

lcd_init(16);


L13

a=0; b=0; c=0;

PORTD=0x00;

PORTB.3=1;

//greeting message

lcd_gotoxy(1,0);

lcd_putsf("Welcome To The Green Technology");

delay_ms(150);

lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" Michael Aditya -1126-");

delay_ms(150);

lcd_clear();

while (1)

PORTB.7=0;

//keep the process if charging was activated

if (c==1)

charging();

//source checking


if (dtadc0<=2)

lcd_clear();


L14

a=3; b=3; c=0;

;

;

//home display

while (a==0)

lcd_gotoxy(4,0);

lcd_putsf("-Active-");

lcd_gotoxy(5,1);

lcd_putsf("[menu]");

if (PINB.1==0)

a++;

delay_ms(25);

lcd_clear();

;

//keep charging

if (c==1)

charging();

//source checking


if (dtadc0<=2)

lcd_clear();


L15

a=3; b=3; c=0;

;

;

//load status


if (dtadc6>0)

PORTB.5=1;

else

PORTB.5=0;;

;

//source display

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

lcd_gotoxy(5,0);

lcd_putsf("Source");

if (PINB.0==0)

a=0; b=0;

delay_ms(25);

;

if (PINB.1==0)

a++;b=0;

delay_ms(25);


L16

lcd_clear();

;

if (PINB.2==0)

b=1;

delay_ms(25);

lcd_clear();

;

//keep charging

if (c==1)

charging();

//source checking


if (dtadc0<=2)

lcd_clear();

a=3; b=3; c=0;

;

;

;

//source menu

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

source();

if (PINB.0==0)


L17

b=0;

delay_ms(25);

lcd_clear();

;

//keep charging

if (c==1)

charging();

//source checking


if (dtadc0<=2)

lcd_clear();

a=3; b=3; c=0;

;

;

//battery dispalay

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

lcd_gotoxy(4,0);

lcd_putsf("Battery");

if (PINB.0==0)

a=0;


L18

delay_ms(25);

;

if (PINB.1==0)

a++;b=0;

delay_ms(25);

lcd_clear();

;

if (PINB.2==0)

b=1;

delay_ms(25);

lcd_clear();

;

//keep charging

if (c==1)

charging();

//source checking


if (dtadc0<=2)

lcd_clear();

a=3; b=3; c=0;

;

;


L19

//battery menu

while (a==2&&b==1)

battery();

if (PINB.0==0)

b=0;

delay_ms(25);

lcd_clear();

;

//keep charging

if (c==1)

charging();

//source checking


if (dtadc0<=2)

lcd_clear();

a=3; b=3; c=0;

;

;

//charging display

while (a==3&&b==0)


L20

lcd_gotoxy(4,0);

lcd_putsf("Charging");

if (PINB.0==0)

a=0;

delay_ms(25);

;

if (PINB.1==0)

a++;b=0;

delay_ms(25);

lcd_clear();

;

if (PINB.2==0)

b=1;

delay_ms(25);

lcd_clear();

;

//keep charging

if (c==1)

charging();

//source checking


if (dtadc0<=2)


L21

lcd_clear();

a=3; b=3; c=0;

;

;

//start charging?

while (a==3&&b==1)

lcd_gotoxy(5,0);

lcd_putsf("Start");

lcd_gotoxy(3,1);

lcd_putsf("Charging ?");

if (PINB.2==0)

b=2;

delay_ms(25);

lcd_clear();

;

if (PINB.0==0)

b=0;

delay_ms(25);

lcd_clear();

;


L22

//charging menu

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

charging();

lcd_gotoxy(4,0);

lcd_putsf("Charging");

lcd_gotoxy(3,1);

sprintf(cstat,"Battery 0%d",cs);

lcd_puts(cstat);

if (PINB.0==0)

b=0;

delay_ms(25);

lcd_clear();

;

c=1; //charging flag

//warning if sources is not available

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

warning();

//load display

while (a==4&&b==0)


L23

lcd_gotoxy(6,0);

lcd_putsf("Load");

if (PINB.0==0)

a=0;

delay_ms(25);

;

if (PINB.1==0)

a=1;b=0;

delay_ms(25);

lcd_clear();

;

if (PINB.2==0)

b=1;

delay_ms(25);

lcd_clear();

;

//keep charging

if (c==1)

charging();

//source checking


if (dtadc0<=2)


L24

lcd_clear();

a=3; b=3; c=0;

;

;

;

//load menu

while (a==4&&b==1)

load();

if (PINB.0==0)

b=0;

delay_ms(25);

lcd_clear();

//keep charging

if (c==1)

charging();

//source checking


if (dtadc0<=2)

lcd_clear();


L25

a=3; b=3; c=0;

;

;


KONTROL PENGISIAN BATERAI OTOMATIS PADA SISTEM PEMBANGKIT ... · KONTROL PENGISIAN BATERAI OTOMATIS...

Documents

Transcript of KONTROL PENGISIAN BATERAI OTOMATIS PADA SISTEM PEMBANGKIT ... · KONTROL PENGISIAN BATERAI OTOMATIS...