i

HALAMAN JUDUL

MODUL PRAKTIKUM MIKROHIDRO BERBASIS

MODUL MIKROKONTROLER

Microhydro Lab Module Based On Microcontroller Module

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi D3 Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro

Oleh Nafia Kurnisari

141311023

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2017

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iii

“Saya yang bertandatangan dssibawah ini menyatakan bahwa laporan Proyek Akhir ini adalah murni hasil

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iii

pekerjaan saya.

“Dan bahwasanya seorang manusia tidak akan memperoleh selain apa yang

telah diusahakannya." (QS An Najm: 39)

“Sesungguhnya bersama kesukaran itu ada keringanan. Karena itu bila kau

sudah selesai (mengerjakan yang lain). Dan berharaplah kepada Tuhanmu.”

(Q.S Al Insyirah : 6-8)

Alhamdulillahirabbilalamin...

Puji dan syukur ku panjatkan kepada Allah SWT karena berkat limpahan

rahmat, karunia, dan ridho-Nya tugas akhir dan karya tulis ini dapat diselesaikan.

Puji dan syukur ku kepada Allah swt yang telah menghadirkan orang-orang yang

selalu memberikan semangat, bantuan, dan doa dalam keadaan tersulit sekalipun.

Secara khusus karya tulis ilmiah ini ku persembahkan untuk kedua orang

tua ku yang selalu memberikan dukungan, kasih sayang, dan doa yang tiada

henti-hentinya. Beserta kakak-kakak dan adik ku yang selalu memberikan

semagat, motivasi, dukungan dalam segi moril ataupun materil.

Teima kasih juga ku ucapkan kepada teman-teman seperjuangan dan

semua orang yang telah banyak memberikan bantuan, hiburan, motivasi dalam

menyelesaikan proyek akhir ini.

Alhamdulillah, Jazakumullahkhairankatsir..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

ABSTRAK

Pembangkit listrik tenaga air memiliki potensi yang cukup besar di Indonesia, namun pemanfaatannya belum dilakukan secara optimal karena kurangnya pengetahuan mengenai hal tersebut. Proyek akhir ini bertujuan untuk membuat modul praktikum pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) yang dapat mensimulasikan proses Pembangkit Listrik Tenaga Air Skala Kecil (Mikrohidro) yang dapat mendukung pemahaman mahasiswa mengenai PLTMH. Proses pembangkit listrik dapat dimonitor melalui aplikasi mobile berbasis android dengan menggunakan bluetooth sebagai sarana komunikasi jarak jauh. Variabel yang dipantau adalah besarnya flow dan output generator berupa tegangan dan arus. Hasil pembacaan flow, tegangan, dan arus dapat diketahui dan diamati secara realtime melalui smartphone android. Hasil uji modul menunjukkan, modul mikrohidro ini menghasilkan daya maksimal sebesar 0,56 Watt yang dapat digunakan untuk menyalakan lampu 12 VDC.

Kata Kunci : Modul PLTMH, Pemantauan, Android.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ii

ABSTRACT

The hydroelectric power plant has considerable potential in Indonesia, but its utilization has not been optimally done because of the lack of knowledge about it. The final project aims to create a microhydro power plant (PLTMH) practical module that can simulate small-scale hydroelectric power plants that can support students' understanding of MHP. The process of generating electricity can be monitored through android-based mobile applications using bluetooth as a means of remote communication. The monitored variable is the amount of flow and output generator in the form of voltage and current. The results of flow, voltage and current readings can be known and observed in realtime via android smartphone. Module test results show, this microhydro module produces a maximum power of 0.56 Watt that can be used to turn on 12 VDC lights.

Keywords: PLTMH Lab Module, Monitoring, Monitoring module, Android

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena berkat limpahan

rahmat, taufik serta hidayah-Nya laporan proyek akhir yang berjudul “Modul

Praktikum Mikrohidro Berbasis Modul Mikrokontroler” dapat diselesaikan.

Laporan proyek akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan

pendidikan Diploma III di Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik

Elektro, Politeknik Negeri Bandung.

Dalam penyelesaian proyek akhir penulis banyak mendapatkan bantuan,

bimbingan, dorongan dan saran dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan

segala hormat dan kerendahan hati penulis ingin mengucapkan terimakasih

kepada:

1. Bapak Malayusfi, BSEE., M.Eng., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

Politeknik Negeri Bandung.

2. Bapak Ir. Edi Rahman M.Eng., selaku Ketua Program Studi D3 Teknik

Elektronika

3. Bapak Supriyadi, SST, M.Eng selaku ketua panitia tugas akhir program studi

D3 Teknik Elektronika.

4. Bapak Dodi Budiman Margana, ST, MT dan Bapak Trisno Yuwono Putro, St,

M.Eng selaku dosen pembimbing I dan pembimbing II yang banyak

memberikan bimbingan dan arahannya dalam penyelesaian proyek akhir.

5. Bapak Drs. Suyanto, ST., M.Eng dan Ibu Dr. Dra. Peni Handayani, ST, MT.

selaku penguji yang menyempatkan waktunya untuk menghadiri sidang

proyek akhir

6. Rekan-rekan program studi Teknik Elektronika 2014 yang saling membantu

dan memberikan motivasi.

7. Semua pihak yang banyak membantu dalam penyelesaian proyek akhir yang

tidak dapat disebutkan satu persatu.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iv

Penulis berharap semoga penulisan proyek akhir ini dapat digunakan dan

menjadi ilmu yang bermanfaat khususnya bagi penulis dan umumnya bagi

pembaca. Masih terdapat banyak kekurangan pada hasil ataupun penulisan proyek

akhir ini, semoga segala kekurangan dari hasil proyek akhir ini dapat

disempurnakan di masa yang akan datang.

Bandung, Agustus 2017

Penulis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

DAFTAR ISI

ABSTRAK ........................................................................................................... i

ABSTRACT..............................................................................................................ii

KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii

DAFTAR ISI............................................................................................................v

DAFTAR TABEL ............................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... ix

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. I-1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................ I-1

1.2 Rumusan Masalah.......................................................................................I-1

1.3 Batasan Masalah ..................................................................................... I-2

1.4 Tujuan ..................................................................................................... I-2

1.5 Sistematika Penulisan .............................................................................. I-2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI .......................... II-1

2.1 Tinjauan Pustaka .................................................................................... II-1

2.2 Dasar Teori ........................................................................................... II-2

2.2.1 Microhydro...................................................................................... II-2

2.2.2 Prinsip Kerja Mikrohidro ................................................................. II-2

2.2.3 Turbin/Kincir................................................................................... II-2

2.2.4 Turbin Pelton ................................................................................... II-4

2.2.5 Generator......................................................................................... II-5

2.2.6 Mikrokontroler ................................................................................ II-6

2.2.7 Sensor ............................................................................................. II-8

2.2.8 Catu Daya dan Rangkaian Penyearah ............................................... II-9

2.2.9 Driver Relay .................................................................................. II-12

2.2.10 Komunikasi Data ......................................................................... II-13

2.2.11 Bluetooth ..................................................................................... II-14

2.2.12 Android ....................................................................................... II-14

2.2.13 MIT App Inventor 2 .................................................................... II-15

BAB III METODA DAN PROSES PENYELESAIAN ................................... III-1

3.1 Alur Pelaksanaan ................................................................................... III-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vi

3.2 Konsep Dasar ........................................................................................ III-4

3.3 Diagram Blok dan Prinsip Kerja ............................................................ III-4

3.3.1 Diagram Blok ................................................................................. III-4

3.3.2 Prinsip Kerja Sistem ....................................................................... III-4

3.4 Spesifikasi sistem ................................................................................. III-5

3.5 Prasyarat Sistem ................................................................................... III-6

3.6 Bahan dan Alat Perancangan ................................................................ III-7

3.6.1 Bahan Perancangan ........................................................................ III-7

3.6.2 Alat Perancangan ............................................................................ III-8

3.7 Perancangan Sistem .............................................................................. III-8

3.7.1 Perancangan Aspek Elektronik (Hardware) ..................................... III-9

3.7.1.1 Merancang Rangkaian Power Supply ....................................... III-9

3.7.1.2 Memilih/Merancang Modul Mikrokontroler ........................... III-10

3.7.1.3 Merancang Rangkaian Driver Relay ...................................... III-12

3.7.1.4 Merancang Sensor Tegangan ................................................. III-13

3.7.1.5 Memilih/Merancang Modul Sensor Arus ................................ III-14

3.7.1.6 Memilih/Merancang Rangkaian Sensor Aliran ....................... III-15

3.7.1.7 Merancang/Memilih Modul Display LCD I2C ....................... III-16

3.7.1.8 Memilih/Merancang Modul Bluetooth HC 05 ....................... III-17

3.7.1.8 Merancang Rangkaian Penyearah ........................................... III-18

3.7.2 Perancangan Elektronik (Software) ............................................... III-19

3.7.2.1 Merancang Program Arduino ................................................ III-19

3.7.2.2 Merancang Program dan Interface Android ........................... III-24

3.7.3 Merancang Aspek Mekanik .......................................................... III-25

3.8 Metodologi Pengujian ......................................................................... III-28

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................ IV-1

4.1 Realisasi ................................................................................................ IV-1

4.1.1 Realisasi Elektronik (Hardware).................................................... IV-1

4.1.2 Realisasi Elektronik (Software) ....................................................... IV-3

4.1.3 Realisasi Mekanik .......................................................................... IV-8

4.2 Pengujian dan Pembahasan.................................................................. IV-11

4.2.1 Pengujian Bagian Elektronika ...................................................... IV-11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vii

4.2.2 Menguji Koneksi Bluetooth .......................................................... IV-20

4.2.3 Menguji Pembacaan Sensor .......................................................... IV-21

4.2.4 Menguji Generator........................................................................ IV-24

4.2.5 Menguji Sistem Mikrohidro .......................................................... IV-25

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN............................................................ V-1

5.1 Kesimpulan ............................................................................................ V-1

5.2 Saran ...................................................................................................... V-1

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... xi

LAMPIRAN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

viii

DAFTAR TABEL

Tabel II. 1 Konfigurasi dan Fungsi Pin Bluetooth HC-05. ............................... I-14

Tabel III. 1 Spesifikasi Sistem......................................................................... III-5

Tabel III. 2 Bahan-Bahan Perancangan ........................................................... III-7

Tabel III. 3 Software Perancangan ................................................................... III-8

Tabel III. 4 Hardware Perancangan ................................................................ III-8

Tabel III. 5 Spesifikasi Mikrokontroler Arduino Uno .................................... III-11

Tabel IV. 1 Data Pengujian Rangkaian Power Supply ................................... IV-12

Tabel IV. 2 Konfigurasi Relay ...................................................................... IV-13

Tabel IV. 3 Data Pengujian Relay ................................................................. IV-13

Tabel IV. 4 Data Pengujian Sensor Tegangan ............................................... IV-14

Tabel IV. 5 Data Pengujian Sensor Arus ....................................................... IV-15

Tabel IV. 6 Data pengujian rangkaian penyearah .......................................... IV-17

Tabel IV. 7 Data Pengujian Sensor Aliran ..................................................... IV-18

Tabel IV. 8 Data Pengujian Jarak Koneksi Bluetooth .................................... IV-20

Tabel IV. 9 Data Pengujian Pembacaan Sensor Tegangan ............................ IV-21

Tabel IV. 10 Data Pengujian Pembacaan Sensor Arus ................................... IV-22

Tabel IV. 11 Data Hasil Pembacaan Sensor Aliran ........................................ IV-24

Tabel IV. 12 Data Pengujian Motor sebagai Generator .................................. IV-25

Tabel IV. 13 Data Pengujian Output Mikrohidro Tanpa Beban ..................... IV-25

Tabel IV. 14 Pengujian Mikrohidro Menggunakan Beban ............................. IV-26

Tabel IV. 15 Pengujian Mikrohidro Menggunakan Beban Lampu ................. IV-27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar II. 1 Prinsip Turbin Impuls.................................................................. II-3

Gambar II. 2 Contoh Turbin Impuls: a. Pelton dan b. Cross-Flow .................... II-3

Gambar II. 3 Prinsip Turbin Reaksi .................................................................. II-4

Gambar II. 4 Contoh Turbin Reaksi : Turbin Francis ........................................ II-4

Gambar II. 5 Turbin Pelton .............................................................................. II-5

Gambar II. 6 Konversi Elektromekanik ............................................................ II-5

Gambar II. 7 Penampang stator dan Rotor pada generator ................................ II-6

Gambar II. 8 Diagram Blok sebuah Mikrokontroler. ........................................ II-7

Gambar II. 9 Rangkaian pembagi tegangan ...................................................... II-8

Gambar II. 10 Diagram Blok Catu Daya .......................................................... II-9

Gambar II. 11 Penyearah setengah gelombang ............................................... II-10

Gambar II. 12 Penyearah gelombang penuh dengan 4 buah dioda .................. II-11

Gambar II. 13 Rangkaian Penyearah dengan 2 buah dioda ............................. II-12

Gambar II. 14 Konfigurasi Relay ................................................................... II-12

Gambar II. 15 Diagram Blok Komunikasi Data .............................................. II-13

Gambar II. 16 Modul Bluetooth HC-05 .......................................................... II-14

Gambar II. 17 Logo Android .......................................................................... II-15

Gambar III. 1 Diagram Alir Alur Pelaksanaan Proyek Akhir ........................... III-1

Gambar III. 2 Diagram Blok Sistem ................................................................ III-4

Gambar III. 3 Diagram Blok Power Supply ..................................................... III-9

Gambar III. 4 Rangkaian Power Supply .......................................................... III-9

Gambar III. 5 Diagram Blok Mikrokontroler ................................................. III-10

Gambar III. 6 Pin Out Mikrokontroler Arduino Uno ..................................... III-11

Gambar III. 7 Diagram Blok Driver Relay .................................................... III-12

Gambar III. 8 Rangkaian Driver Relay .......................................................... III-13

Gambar III. 9 Diagram Blok Sensor Tegangan .............................................. III-13

Gambar III. 10 Rangkaian pembagi tegangan ............................................... III-13

Gambar III. 11 Diagram blok Sensor Arus ACS712 ..................................... III-14

Gambar III. 12 Pin out Sensor arus ACS712 ................................................. III-15

Gambar III. 13 Diagram Blok Sensor Aliran ................................................. III-15

Gambar III. 14 Waterflow Sensor YF-S201 ................................................... III-15

Gambar III. 15 Pin out dan Rangkaian Waterflow Sensor .............................. III-16

Gambar III. 16 Diagram Blok LCD I2C ........................................................ III-16

Gambar III. 17 Pinout dan Rangkaian LCD I2C ............................................ III-17

Gambar III. 18 Diagram Blok Bluetooth ....................................................... III-17

Gambar III. 19 Pin out dan Rangkaian Bluetooth HC-05 ............................... III-18

Gambar III. 20 Diagram Blok Rangkaian Penyearah ..................................... III-18

Gambar III. 21 Rangkaian Penyearah Output Generator ................................ III-19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

Gambar III. 22 Flowchart Program Arduino .................................................. III-20

Gambar III. 23 Flowchart Program Android .................................................. III-24

Gambar III. 24 Perancangan tampilan android............................................... III-25

Gambar III. 25 Diagram Blok Motor Pompa ................................................. III-25

Gambar III. 26 Diagram Blok Kincir ............................................................. III-26

Gambar III. 27 Diagram Blok Generator ....................................................... III-26

Gambar III. 28 Perancangan Rumah Kincir ................................................... III-27

Gambar III. 29 Perancangan Modul Praktikum Mikrohidro ........................... III-27

Gambar IV. 1 Realisasi Rangkaian Power Supply ........................................... IV-1

Gambar IV. 2 Realisasi Rangkaian Driver Relay ............................................. IV-2

Gambar IV. 3 Realisasi Rangkaian Penyearah ................................................. IV-2

Gambar IV. 4 Ralisasi Sensor Tegangan ......................................................... IV-3

Gambar IV. 5 Realisasi Sensor Arus ............................................................... IV-3

Gambar IV. 6 Penempatan Sensor Flow .......................................................... IV-3

Gambar IV. 7 Program On/Off Relay .............................................................. IV-4

Gambar IV. 8 Program Baca Sensor Tegangan ................................................ IV-5

Gambar IV. 9 Program Pembacaan Sensor Arus ............................................. IV-5

Gambar IV. 10 Program Pembacaan Sensor Kecepatan Aliran Air .................. IV-6

Gambar IV. 11 Tampilan Halaman Android .................................................... IV-8

Gambar IV. 12 Kincir Yang Digunakan .......................................................... IV-9

Gambar IV. 13 Realisasi Box Kincir ............................................................... IV-9

Gambar IV. 14 Realisasi Generator ............................................................... IV-10

Gambar IV. 15 Realisasi Modul Praktikum Mikrohidro ................................ IV-10

Gambar IV. 16 Realisasi Box Elektronik ....................................................... IV-11

Gambar IV. 17 Rangkaian Power Supply ...................................................... IV-11

Gambar IV. 18 Rangkaian i Relay ................................................................. IV-12

Gambar IV. 19 Rangkaian Sensor Tegangan ................................................. IV-13

Gambar IV. 20 Grafik Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan ...................... IV-14

Gambar IV. 21 Diagram Blok Perancangan Sensor Arus ............................... IV-15

Gambar IV. 22 Rangkaian Pengujian Sensor Arus ........................................ IV-15

Gambar IV. 23 Grafik Pengujian Sensor Arus ............................................... IV-16

Gambar IV. 24 Grafik Pengujian Rangkaian Penyearah ................................ IV-17

Gambar IV. 25 Rangkaian Sensor Flow ........................................................ IV-18

Gambar IV. 26 Grafik Pengujian Sensor Aliran............................................. IV-19

Gambar IV. 27 Program Pengujian LCD ....................................................... IV-19

Gambar IV. 28 Hasil Tampilan Pada Layar LCD .......................................... IV-20

Gambar IV. 29 Grafik Pengujian Sensor Tegangan ....................................... IV-22

Gambar IV. 30 Grafik Pengujian Pembacaan Sensor Arus ............................ IV-23

Gambar IV. 31 Pengujian Pembacaan Sensor Aliran ..................................... IV-24

Gambar IV. 32 Grafik Pengujian Debit terhadap Tegangan Output ............... IV-26

Gambar IV. 33 Grafik Pengujian Debit terhadap Daya Output ...................... IV-27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi

DAFTAR PUSTAKA

1. Hesty Sholihah F, Pratilastiarso J. Rancang Bangun Prototype Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLMTH).

2. M Rizal Fachri IDS. Pemantauan Parameter Panel Surya Berbasis Arduino Secara Real Time. Jurnal Rekayasa Elektrika. 2015 Agustus; 11.

3. Hardianto R, Bakri F. Rancang Bangun Prototipe Mikrohidro Menggunakan Turbin Tipe Cross Flow. Seminar Nasional Fisika. 2013 Juni.

4. Prayatmo W. Turbin Air. 1st ed. Yogyakarta: Graha Ilmu; 2007.

5. Dachi I. Academia. [Online]. [cited 2017 Februari 11. Available from: https://www.academia.edu/11661248/Turbin_Air_Dan_Turbin_Uap_.

6. Zuhal PD. Prinsip Dasar Elektroteknik Jakarta: Gramedia Pustaka Utama; 2004.

7. Eko Putra A. Belajar Mikrokontroller. 1st ed. Yogyakarta: Gaya Media; 2004.

8. Boylestad, Robert. Electronics Device And Circuit Theory. USA:Prenteice Internasional Editions. 1992

9. Aminullah A. Perencanaan dan Fabrikasi Rangkaian Elektronika "Power Supply". Malang: Politeknik Negeri Malang; 2011.

10. Tooley MB. Rangkaian Elektronik Prinsip dan Aplikasi. 2nd ed. Jakarta: ERLANGGA.

11. Widawati A. Rancang Bangun Sistem Smarthome Berbasis Arduino Dilengkapi Monitoring Pada Gadget Android Bandung: Laporan Proyek Akhir Politeknik Negeri Bandung; 2016.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DATA PRIBADI

Nama Lengkap : Nafia Kurnisari Nama Panggilan : Nafia Tempat, tanggal lahir : Cimahi, 24 Mei 1996 Jenis Kelamin : Perempuan Agama : Islam Status : Belum Menikah Alamat : Jl. Bina Warga No 8 RT 03 RW 16 Komp. BUCIPER Citeureup,

Cimahi Utara No. Handphone : 08953334858378 Alamat Email : nafiakurnisari24@gmail.com Universitas : Politeknik Negeri Bandung Program Studi : D3 Teknik Elektronika BAB I PENDIDIKAN FORMAL

2001 - 2002 : TK An-Nur 2002 – 2008 : SDN Karsawinaya 2008 – 2011 : SMP Negeri 3 Cimahi 2011 – 2014 : SMA Negeri 3 Cimahi 2014 – 2017 : D3 Teknik Elektronika, Jurusan Elektro, Politeknik Negeri Bandung PENGALAMAN ORGANISASI

2015 – 2017 : Ketua Divisi Dana Usaha Di Departemen Keuangan Himpunan

Mahasiswa Elektronika (HME) 2011- 2014 : Anggota Kegiatan Ekstrakulikuler Pramuka SMAN 3 CIMAHI 2011-2014 : Anggota Aktif Rohani Islam (IKPIM) SMAN 3 CIMAHI 2011-2014 : Anggota Kader Kesehatan Remaja di SMAN 3 CIMAHI PENGALAMAN KERJA

1. PT. Graha Sumber Prima Elektronik : Divisi Project Manajemen dan

Produksi

RIWAYAT HIDUP