terai yang telah habis dipakai diisi dengan menggunakan listrik dari PLN, tapihan akan menghasilkan gas emisi sulfur dioksida, oksida nitrogen, dan karbond terhadap lingkungan, karena suhu lingkungan akan meningkat, sehingga dapat lobal warming).[1]

itu pengisi baterai otomatis dengan tenaga fosil (minyak bumi) diganti dengan matahari. Keunggulan dari tenaga surya bila dibanding dengan tenaga fosil (minyak polusi atau mencemarkan lingkungan. Sehingga disebut juga sebagai energi ramah li utama dari alat ini adalah solar cell (sebagai masukan dengan mengubah energi su aian pengisi baterai (sebagai pengontrol), led indikator (sebagai indikator pengisian ngan 12 V dengan arus 1,2 Ah).n alat ini sangat sederhana, rangkaian ini akan berfungsi apabila ada suplai dari e udian energi ini diubah menjadi energi listrik melalui solar cell. Rangkaian ini m da saat pengisian baterai, dan indikator dari alat ini menggunakan sebuah alat a pat menunjukkan baterai sedang diisi atau sudah penuh.l pengujian didapatkan bahwa alat tersebut berfungsi dengan baik, di apat diselesaikan dalam waktu 20 jam. Dan menyimpulkan bahwa alat ini sanglam setiap pengisian baterai.

N menyebabkan pergantian musim yang te alah daya atau kekuatan yang menentu.danya pergesekan atau melalui Bisa dipastikan pemanasan glo t digunakan untuk menghasilkan tidak bisa dihindari, tapi para m tau bisa juga, untuk menyalakan meminimalisir dampak yang sudah

mencegah, atau setidaknya memperlamb ertian listrik di atas, dapat dampak yang lebih berbahaya.rik sangat bermanfaat bagi hidup Oleh karena itu, sudah sehar

a, untuk menyalakan lampu, penduduk bumi menyadari terjadinyaTV, komputer, dan sebagainya. pemanasan global dan melakukan suat

PENGGUNAAN SOLAR CELL UNTUK SUMBER ENERGI PENGISIAN BATERAI SECARA OTOMATIS

Tanggal Pembuatan : 8 Januari 2010

Dalam penggunaan alat elektonika sering kali disebut-sebut membutuhkan sebuah baterai sebagai tenaganya, tetapi ba penggunaan listrik yang berlebi ioksida yang banyak berpengaruh menyebabkan pemanasan global (g

Maka dari enggunakan tenaga surya atau m bumi) adalah tidak menimbulkan ngkungan.

Komponen rya menjadi energi listrik), rangk baterai), dan baterai charge (tega

Penggunaa nergi cahayamatahari yang kem enggunakan kontrol tegangan pa vometer dan ampermeter yang da

Dari hasi mana setiap pengisian baterai d at aman dan mudah digunakan da

1. PENDAHULUA Listrik ad

ditimbulkan oleh a proses kimia. Dapa panas atau cahaya a mesin.

Dari peng diketahui bahwa listmanusia. Misalnypendingin ruangan,Dapat dikatakan manusia sudah tidak dapat lagi hidup tanpa adanya listrik.

Listrik memang sangat berguna, tapi penggunaan listrik yang berlebihan akan menghasilkan gas emisi sulfur dioksida, oksida nitrogen, dan karbondioksida yang banyak berpengaruh terhadap lingkungan, karena suhu lingkungan akan meningkat, sehingga dapat menyebabkan pemanasan global (global warming).

Seperti yang diketahui oleh banyak khalayak umum, akibat dari pemanasan global, cairan gletser banyak yang mencair di daerah pegunungan yang tinggi, di kutub utara maupun di kutub selatan. Hal ini tentu saja menyebabkan debit air di bumi ini meningkat, buktinya semakin banyaknya banjir danpulau-pulau kecil yang menghilang karenatenggelam. Selain itu pemanasan global juga

mponya tidak

bal memang anusia bisa terjadi, dan at terjadinya

usnya para

u perubahandan suatu perubahan itu tidak harus besar, semisalnya hal-hal kecil seperti alat pengisi baterai otomatis.

Dapat dibayangkan berapa besar gas emisi yang dihasilkan negara Indonesia hanya untuk mengisi ulang baterai. Belum juga ditambah pemakaian alat-alat yang membutuhkan listrik lainnya. Itu hanya negara Indonesia, belum ditambah China, Amerika, bahkan seluruh negara di dunia.

Oleh karena itu, ada salah satu cara yang dapat menanggulangi atau meminimalisir dampak pemanasan global yaitu pemanfaatan energi surya yang dapat dijadikan alternatif pengganti sumber tenaga listrik. Energi surya tersebut dapat digunakan untuk mengisi ulang baterai, sehingga diharapkan dapat mengurangi emisi gas yang dapat menyebabkan pemanasan global.

Namun alat ini banyak sekali kekurangannya yaitu apabila berada di musim penghujan sehingga alat ini tidak berfungsi secara mestinya serta tidak adanya supply dari energi surya.

2. LANDASAN TEORI[2]

Prinsip kerja sel surya silikon adalah berdasarkan konsep semikonduktir 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).

Gambar 2.1. Struktur Sel Surya Silikon pn-junction.

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. 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 2.2. Cara kerja Sel Surya Silikon.

Ketika junction disinari, photon yang mempunyai energi sama atau lebih besar dari lebar pita energi materia 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 material sehingga menghasilkan pasangan elektron-hole. Apabila ditempatkan hambatan pada terminal sel surya, maka elektron dari area-n akan kembali ke area-p sehingga menyebabkan perbedaan potensial dan arus akan mengalir. Skema cara kerja sel surya silikon ditunjukkan pada Gambar 2.2.

3. PERANCANGAN ALATPada prinsipnya pengisian muatan baterai

adalah dengan cara mengaliri baterai dengan arus listrik secara terus menerus.

Pengisian dihentikan ketika tegangan baterai telah sampai pada tegangan maksimumnya (muatan penuh). Jika baterai telah mencapai tegangan maksimumnya tetapi tetap dilakukan pengisian maka akan menimbulkan kerugian yaitu pemborosan energi listrik serta akan terjadi pemanasan berlebihan pada baterai yang akan memperpendek umurnya.

Untuk menghindari kerugian tersebut, maka akan lebih baik jika charger dapat bekerja secara otomatis untuk mengisi baterai jika baterai itu kosong muatannya (tegangan dibawah nilai nominalnya) serta berhenti mengisi jika baterai telah penuh.

Gambar 3.3 Rangkaian Pengisi Baterai Otomatis

Gambar 3.3 berikut adalah contoh sederhana dari rangkaian pengisisi baterai otomatis. Prinsip kerja dari rangkaian ini adalah pembandingan tegangan baterai dengan tegangan penuh dan kosong. Pembandingan dilakukan oleh OpAmp1dan OpAmp2.Jika hasil pembandingan menyatakan tegangan baterai kosong, maka pengisian akan berlangsung ( yaitu dengan men-set D Flip-Flop). Ketika hasil pembandingan menyatakan tegangan baterai adalah penuh, maka pengisian dihentikan ( yaitu, dengan meng-clear D Flip-flop ). Besarnya tegangan penuh adalah dengan mengatur VR1 dan VR2.

Rangkaian Pewaktu

Rangkaian ini berfungsi untuk pembangkitkan waktu pada rangkaian pengisi baterai yang menghasilkan tegangan output terus - menerus

dan otomatis di-switch dari kondisi tinggi ke rendah kemudian dari rendah ke tinggi dan seterusnya.

Rangkaian pewaktu ini menggunakan rangkaian pewaktu jenis multivibrator astable yaitu menggunakan IC timer 555 yang dapat ditentukan durasi waktunya untuk masing masing state (kondisi 1 dan 0) sesuai dengan nilai resistor dan kapasitansi external. Rangkaian ini memanfaatkan osilasi tegangan pada kapasitor disekitar 1/3 Vcc sampai 2/3 Vcc. Komponen eksternal yang diperlukan adalah sebuah kapasitor (C1) dan dua buah resistor (RA dan RB).

Sehingga dapat dicari, Untukmenghasilkan frekuensi osilasi sebesar 1 KHz, dengan menggunakan komponen Ra = 470 Ω dan nilai Rb 5K6 Ω maka nilai kapasitor yang dibutuhkan adalah sebagai berikut :

Baterai ini bisa memberikan kuat arus sebesar 1,2 Ampere dalam satu jam artinya memberikan daya rata-rata sebesar 14,4 Watt (Watt= V x I = Voltase x Ampere = 12 V x 1,2 A). Secara hitungan kasar dapat menyuplai alat berdaya14,4 Watt selama satu jam atau alat berdaya 1,44Watt selama 10 jam, walaupun pada kenyataannya tidak seperti itu.3.4 Indikator

Indikator dipergunakan sebagai tampilan dari suatu masukan dan outputan, sehingga dapat diketahui suatu alat atau suatu sistem bekerja. Indikator level tegangan ini menggunakan voltmeter analog sebagai penunjuk tegangan, indikator ini akan bekerja seiring apabila ada pengisian baterai dilihat pada gambar 3.5.

F (frekuensi)

1 KHz =

1=

0,693 x ( RA+2xR

B )

C1

0,693 x ( 470 + 2 x 56 K ) C

1 C = 0,693 x ( 470 + 2 x 56 K ) 1KH

z

1C =

77941710

Gambar 3.5. Rangkaian Indikator levelTegangan

C = 0,00000001283 = 0,01283 µ F

Karena nilai kapasitor tidak ada yang bernilai 0,01283 µ F maka dalam perancangan akan digunakan kapasitor yang nilainya mendekati yakni0,01 µ F.3.3. Baterai charge

Baterai charge berfungsi sebagai media penyimpan dan penyedia energi listrik. Sumber listrik yang digunakan sebagai pembangkit power dalam bentuk arus searah (DC). Alat ini digunakan di dunia elektronika untuk menjalankan fungsi dari alat-alatelektronika itu sendiri. Di bawah ini adalah gambarbaterai charge yang dipakai pada penulisan ini.

Gambar 3.4. Baterai 12 Volt / 1,2 Ah

Gambar 3.6. Rangkaian Indikator Arus

Sedangkan indikator arus menggunakan ampermeter analog berfungsi untuk mengetahui besarnya arus yang ditimbulkan pada saat pengisian baterai.

4. UJI COBA4.1 Pengujian Modul Solar cell

Pengujian ini dilakukan langsung dibawah sinar matahari dengan cuaca cerah pada saat pagi, siang maupun sore dengan menggunakan multimeter digital, pengujian ini tidak hanya mengambil 1 hari saja tetapi 3 hari dengan waktu dari jam 9 pagi hingga jam 4 sore. Tujuan pengujian modul solar cell untuk mengetahui apakah alat ini bekerja atau tidak. Pengujian modul solar cell dapat dilihat pada Gambar4.1 dibawah ini.

JAM

Tegangan Solar Cell

Hari Pertama

(V)

Tegangan Solar Cell

Hari Kedua

(V)

Tegangan Solar Cell

Hari Ketiga

(V)09.00 WIB 19,73 V 19,56 V 18,41 V10.00 WIB 19,76 V 19,56 V 19,02 V11.00 WIB 19,83 V 19,79 V 19,13 V12.00 WIB 20,02 V 19,81 V 20,08 V13.00 WIB 21,13 V 20,36 V 20,19 V14.00 WIB 21,04 V 20,32 V 20,83 V15.00 WIB 20,81 V 20,34 V 20,23 V16.00 WIB 19 , 9 5 V 19 , 6 6 V 19,89 V Nilai Tahanan Variabel

Tegangan Input(Volt)

Tahanan minimum= 0 KΩ

Dititik A = 0,41 VDititik B = 0,21 V

Tahanan Midle (tengah)= 5 KΩ

Dititik A = 4,31 VDititik B = 4,07 V

Tahanan Maksimal= 10 KΩ

Dititik A = 7,89 VDititik B = 7,58 V

Gambar 4.2. Grafik Tegangan Solar Cell

Gambar 4.1. Pengujian Modul Solar Cell

Sistem kerja keseluruhan dari alat pengisi baterai menggunakan solar cell dengan tegangan sebesar 21,13 volt. Tegangan 21,13 V dibutuhkan untuk tegangan masukkan rangkaian pengisi baterai, indikator, dan baterai charge.

Tegangan pada solar cell mempunyai tegangan nominal dan tegangan open circuit. Jika dilihat tabel dibawah ini tegangan nominal solar cell yaitu pada saat pengukuran hari ke-3 adalah sekitar18,41 V terjadi pada jam 09.00 WIB sedangkan tegangan open circuit solar cell yaitu pada saat pengukuran hari pertama adalah sekitar 21,13 V terjadi pada jam 13.00 WIB. Hasil uji coba solar cell terdapat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1 Hasil Uji Coba Solar Cell

4.2 Pengujian Rangkaian Pengisi Baterai

Pengujian yang pertama yaitu mengukur tegangan input (+) op-amp 1 (titik A) dan tegangan input (-) op-amp 2 (titik B) dengan masing-masing nilai tahanan yang berbeda. Tegangan penuh berada pada op-amp 1 dengan mengatur VR1 sedangkan tegangan kosong berada pada op-amp 2 dengan mengatur VR2, sesuai pada gambar 4.2 di bawah ini.

Gambar 4.2. Pengujian Rangkaian PengisiBaterai

Hasil pengujian 1:Tabel 4.2.Hasil Pengujian Tegangan input Op-

amp dititik A dan dititik B

Sedangkan perbandingan tegangan antara hari pertama, kedua dan ketiga dapat dilihat pada Gambar grafik dibawah ini.

Sedangkan pengujian yang kedua yaitu mengukur tegangan output op-amp 1 dititik C dan output op-amp 2 dititik D dengan masing-masing tegangan inverting tahanan variabel yang berbeda.

Tujuan pengukuran ini untuk mengetahui keluaran dari masing–masing op-amp dibandingkan terhadap perubahan level teganga

Hasil pengujian 2 :Tabel 4.3.Hasil Tegangan Output Op-Amp 1 dan 2

(dititik C dan D)

Tegangan Inverting

(Volt)

Tahanan Variabel

(Ω)

TeganganOutput

Op-Amp 1 dititik C (Volt)

TeganganOutput Op-

Amp 2 dititik D (Volt)

5,25 Volt0 KΩ 0,03 V 0,01 V5 KΩ 0,14 V 0,12 V10 KΩ 0,34 V 0,31 V

5,5 Volt0 KΩ 0,26 V 0,21 V5 KΩ 0,63 V 0,59 V10 KΩ 0,97 V 0,88 V

6,24 Volt0 KΩ 0,98 V 0, 93 V5 KΩ 1,14 V 1,12 V

1 0 K Ω 1 , 5 7 V 1,45 V

Rangkaian pengujian pewaktu astable dapat dilihat pada Gambar 4.4 di bawah ini.

Gambar 4.4. Hasil Pengukuran Rangkaian PewaktuAstable

4.3 Pengujian indikator level tegangan dan arusPengujian ini dilakukan pada saat pengisian

baterai secara bertahap, dengan cara mengamati setiap pergerakan arah jarum yang terdapat pada voltmeter. Sehingga alat ini akan menunjukkan angka dimana pada saat pengisian baterai berlangsung. Seperti terlihat pada gambar 4.5.

Tujuan dari pengujian ini untuk mengetahui apakah indikator level tegangan berfungsi ketika pada saat pengisian baterai berlangsung.

21,15V

OSILOSCOP

100 O R1

470 O RA 8 4

BC549

7

56K

RB

6

C1

LM 3555

2 1

Q2

BC549

0,01 µF

Gambar 4.5.Pengujian Indikator Level Tegangan

Gambar 4.3. Pengujian Rangkaian Pewaktu Astable

Pengukuran ini dilakukan adalah untuk mengukur frekuensi gelombang keluaran dari IC 555. alat ukur yang digunakan dalam pengujian ini adalah Oscilloscope. Pada pengujian ini didapatkan hasil pengukuran sebesar 1 KHz, didapat dari persamaan sebagai berikut :Time/Div = 0,2 mS Volt/Div= 5 VoltPerioda = 0,2 mS x 5 Volt = 1 mS

Sehingga frekuensinya :

Gambar hasil pengukuran pada oscilloscope dapat dilihat pada Gambar 4.4 dibawah ini.

Gambar 4.6. Pengujian Indikator Arus

Berikut tabel 4.5 adalah hasil dari pengujian level tegangan beserta indikator arus sesuai penunjuk jarum pada Voltmeter dan Ampermeter.

Hasil Pengujian :

Tabel 4.4. Hasil dari Pengujian Indikator LevelTegangan dan Indikator Arus

Tegangan Yang

diperoleh (V)

10.5V

11V

11.5V

12V

12.5V

Arus Yang

diperoleh (mA)

0,5 mA

0,5 mA

10 mA

10,05 mA

10,6 mA

4.4. Pengujian lama waktu pengisian bateraiPengujian lamanya waktu pengisian baterai

dilakukan padasaat pengisian berlangsung yaitu baterai pada saat mendapatkan tegangan nominal hingga pada saat tegangan baterai penuh.

Tujuan dari pengujian ini untuk mengetahui lama waktu yang dibutuhkan untuk mengisi baterai hingga penuh dengan besar arus tertentu.

Hasil pengujian :Tabel 4.5. Hasil dari pengujian lama waktu pengisian

baterai 12 V / 1,2 Ah

Waktu pengisian

baterai

2 jam

4 jam

6 jam

8 jam

10 jam

12 jam

Tegangan baterai per jam

(V)

10,67Volt

10,86Volt

10,95Volt

11,07Volt

11,36Volt

11,58Volt

Jika di lihat dari tabel 4.5 diatas bahwa pada setiap 2 jam sekali baterai pada saat pengisian menghasilkan tegangan sekitar 0,22 V s/d 1,54 V.

Gambar 4.7. Grafik Pengisian Baterai

5.1. Kesimpulan

Bardasarkan pengujian alat dan hasil analisa terhadap data yang telah diperoleh maka pada Bab ini dapat ditarik kesimpulan :

1. Solar cell memanfaatkan cahaya langsung dari matahari yang dirubah menjadi energi listrik. Apabila dalam keadaan digunakan, salah satu cell ditutup maka daya akan turun.

2. Tegangan dan arus akan mulai meningkat pada pagi hari, kemudian akan mencapai level yang maksimum pada siang hari, dan turun pada saat matahari mulai terbenam.

3. Semakin bertambahnya waktu pengisian baterai maka tegangan baterai pun akan meningkat.

5.2. SaranDaya yang di hasilkan solar cell selain

disimpan ke baterai, ke depannya digunakan langsung menggerakkan beban misalnya sepeda motor bahkan mobil.

DAFTAR PUSTAKA

[1] h tt p :/ / ww w . p r o g r o si r.c o .cc / 2008 / 10 /list r i k - t e n a g a - s u r y a - p r a k ti s - r a m a h . h t m l , m ei 2009.

[2] h tt p :// e n . w i k i p e d i a. o r g / w i k i / So l ar _ ce ll , mei2009

[3] Hughes, Fredrick W. Panduan Op - Amp, ElexMedia Komputindo, Jakarta, 1990.

[4] h tt p :/ / k i m i a u n s p s 2 . w o r dp re ss . c o m / 2008 / 12 /

1 5 /t era p a n / , juni 2009.[5] h tt p :/ / w w w . u n ti r t ar obo ti cc l u b .c o .cc /i n d e x . p h

p / a r ti c l e - s ec ti o n / 4 4 - p e n g is i b a t ere- o t o m a t i s , mei 2009.

[6] Malvino dan Hanapi Gunawan Diktat Kuliah, Prinsip-Prinsip Elektronik, Edisi Kedua, PT. Gelora Aksara Pratama, Jakarta, 1981.

[7] Muhammad Muhsin, Elektronika Digital-Teori Dan Soal Penyelesaian, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2004.

[8] ww w . a ll d a t a s h ee ts .c o m , april 2009.[9] ww w . k p s ec . f ree u k .c o m 555 ti m er. h t m , juni 2009 [10] Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik Dan

Elektronika Daya, Gramedia pustakaUtama, Jakarta, Desember 1988.