Pengisian Baterai Handphone dengan Solar Cell · PDF filetegangan dari tegangan maksimal 5.5...

i

TUGAS AKHIR

Pengisian Baterai Handphone dengan Solar Cell

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Disusun oleh :

Joelius Kierby

NIM : 105114043

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2012

i

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

FINAL PROJECT

Solar Cell Battery Charger

Presented as a Partial Fulfillment of the Requirements for S1 Degree in Electrical

Engineering Department, Faculty of Science and Technology, Sanata Dharma University

By:

Joelius Kierby

NIM : 105114043

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2012

ii


iii


iv


vi

Halaman Persembahan

Tugas akhir ini kupersembahkan untuk…..

Bapak di Surga yang telah membimbingku selalu membimbingku

Orang tua dan adik-ku yang terkasih

vi


vii

Halaman Motto Hidup

Segala sesuatu yang dilakukan dengan sebaik – baiknya

pasti akan menemukan keberhasilan.

vii


ix

Intisari

Handphone pada saat ini adalah suatu kebutuhan yang cukup penting bagi setiap

orang yang memiliki mobilitas tinggi, namun handphone sering terkena kendala baterai

yang harus diisi ulang. Untuk mengisi ulang baterai handphone tidak bisa dilakukan di

sembarang tempat, karena membutuhkan sumber listrik. Sekarang ini sumber dari PLN

hanya bisa ditemukan di dalam ruangan, bagi orang yang sering berada di luar ruangan

tentu akan sangat kesulitan. Sumber listrik dari cahaya matahari/solar cell adalah salah

satu solusinya.

Pada penelitian ini penulis menggunakan solar cell sebagai komponen utama.

Tenaga matahari akan diubah menjadi tenaga listrik dengan solar cell. Selanjutnya akan

dimasukkan kedalam rangkaian astable multivibrator dan DC to DC converter untuk

menaikkan arus dari solar cell. Karena arus dari solar cell yang masih sangat kecil, hanya

100 mA dengan rangkaian ini arus akan dinaikkan menjadi 176 mA dengan menurunkan

tegangan dari tegangan maksimal 5.5 volt menjadi 5.11 volt. Data yang diperoleh disimpan

dalam bentuk excel sehingga dapat diolah dalam bentuk grafik.

Dari hasil pengujian dan analisa, alat ini dapat berkerja menaikan arus dari 100

mAhm menjadi 176 mAhm.

Kata kunci: Solar cell, astable multivibrator, DC to DC converter

ix


x

Abstract

Handphone is a fairly important requirement for any person who has a high

mobility, but mobile phones are often hit obstacles batteries to be recharged. To recharge

the phone battery can not be done in any place, as it requires a power source. Now this

source of PLN could only be found in the indoors, for people who has outdoors activity

would be very difficult to recharge the handphone. The power source of the sun / solar cell

is one solution.

In this research, the authors use a solar cell as a major component. Solar energy is

converted into electricity by solar cell. And then, it will be inserted into the astable

multivibrator circuit and DC to DC converter to increase the flow of the solar cell. Because

the current of the solar cell is still very small, only 100 mA the currents will be increased

to 176 mA by lowering the voltage from 5.5 volts to a maximum voltage 5.11 volts. The

data obtained is stored in the form of excel so it can be processed in the form of graphs.

From the test results and analysis, it can work by increasing the flow from 100 to

176 mAhm mAhm.

Keywords: Solar cell, astable multivibrator, DC to DC converter

x


xi

KATA PENGANTAR

Ucapan syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala penyertaan

dan bimbingannya sehingga tugas akhir dengan judul “SOLAR CELL CHARGER

BATTERY” ini dapat diselesaikan dengan baik.

Selama menulis tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa ada begitu banyak pihak

yang telah memberikan bantuan dengan cara masing-masing, sehingga tugas akhir ini bisa

diselesaikan. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada :

1. Orangtua dan adik-ku tercinta atas doa dan kesabarannya.

2. Ibu Bernadeta Wuri Harini S.T., M.T. selaku pembimbing yang penuh kesabaran

memberikan saran dan kritik yang membantu penulis menyelesaikan tulisan ini.

3. Bapak Martanto S.T., M.T. selaku pembimbing akademik Teknik Elektro yang telah

banyak memberikan saran dalam pembuatan tulisan ini.

4. Bapak Petrus Setiyo Prabowo sebagai ketua jurusan Teknik Elektro yang telah

banyak memberikan saran dalam pembuatan tulisan ini.

5. Teman-temanku sekalian, Pernandes Raja Guk Guk S.T., Stefanus Abi Christian,

Gregoryo Tattit Cahyono, Yefta Redy Setyawan, dan Mareza Sentosa yang telah

bersama – sama dalam membantu penulis dalam segala hal.

6. Seluruh Dosen dan Laboran Teknik Elektro yang memberikan ilmu dan pengetahuan

selama kuliah, dan pihak-pihak lain yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang

telah membantu penulis.

Dengan rendah hati penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna,

oleh karena itu berbagai kritik dan saran untuk perbaikan tugas akhir ini sangat diharapkan.

Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Terima Kasih

Yogyakarta, 10 Desember 2012

Penulis

xi


xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL dalam BAHASA INDONESIA .......................................................... i

HALAMAN JUDUL dalam BAHASA INGGRIS ...................................................………ii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................................ iii

HALAMAN PENGESAHAN……………………………………………………………...iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................................................v

HALAMAN PERSEMBAHAN ...........................................................................................vi

HALAMAN MOTO HIDUP ............................................................................................. vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS ........................................................................................ viii

INTISARI .............................................................................................................................ix

ABSTRACT ..........................................................................................................................x

KATA PENGANTAR ......................................................................................................... xi

DAFTAR ISI .......................................................................................................................xii

DAFTAR GAMBAR.........................................................................................................xiii

DAFTAR TABEL...............................................................................................................xiv

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

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

1.2 Tujuan dan Manfaat .......................................................................................2

1.3 Batasan masalah.............................................................................................3

1.4 Metodologi Penelitian....................................................................................3

BAB II DASAR TEORI.........................................................................................................4

2.1 Solar Cell........................................................................................................4

2.1.1 Performasi Solar Cell.........................................................................4

2.1.2 Maximum power point........................................................................5

2.1.3 Open circuit voltage...........................................................................6

2.1.4 Short circuit current...........................................................................6

2.1.5 Label spesifikasi solar cell.................................................................7

2.1.6 Faktor – faktor yang mempengaruihi solar cell panel.......................7

xii


xiii

2.1.7 Resistansi beban.................................................................................7

2.1.8 Intensitas cahaya matahari..................................................................8

2.1.9 Suhu solar cell....................................................................................8

2.1.10 Shading/Teduh/Bayangan..................................................................9

2.2 Astable Multivibrator..................................................................................10

2.3 Battery Handphone.......................................................................................11

2.4 Transistor......................................................................................................12

2.5 DC to DC converter.....................................................................................13

2.6 LED..............................................................................................................14

2.7 USB port.......................................................................................................15

2.8 Soket charger baterai...................................................................................15

BAB III PERANCANGAN ALAT......................................................................................17

3.1 Diagram Blok Rangkaian.............................................................................17

3.2 Rangkaian Astable Multivibrator.................................................................19

3.3 DC to DC converter step up.........................................................................21

3.4 Perancangan untuk soket baterai..................................................................21

3.5 Perancangan LED sebagai indikator............................................................22

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN…………………………………………………..23

4.1 Gambar Fisik Hardware…...………………………………………………23

4.2 Cara Kerja dan Penggunaan Alat…………...……………………………..24

4.3 Pengujian Output Alat………..……………………………………………26

4.4 Perhitungan Harga Ekonomis...…………………………………………....32

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN…………………………………………………...33

DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................................32

LAMPIRAN.........................................................................................................................33

xiii


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Solar cell yang sudah ada di pasaran..............................................................2

Gambar 1.2 Diagram blok perancangan.............................................................................3

Gambar 2.1 I-V Curve........................................................................................................5

Gambar 2.2 Module I-V Curve (12 Vdc)............................................................................6

Gambar 2.3 I-V Curve terhadap suhu.................................................................................9

Gambar 2.4 I-V Curve terhadap shading..........................................................................10

Gambar 2.5 Rangkaian astable multivibrator..................................................................11

Gambar 2.6 Baterai Handphone.......................................................................................12

Gambar 2.7 Macam transistor..........................................................................................13

Gambar 2.8 DC to DC converter step up.........................................................................14

Gambar 2.9 Light emitting diode......................................................................................15

Gambar 2.10 USB port.......................................................................................................16

Gambar 2.11 Port USB to handphone charger..................................................................17

Gambar 3.1 Diagram blok rancangan..............................................................................18

Gambar 3.2 Perancangan bentuk charger........................................................................19

Gambar 3.3 Rancangan Rangkaian Astable multivibrator...............................................19

Gambar 3.4 Rancangan DC to DC converter...................................................................21

Gambar 3.5 Rancangan Soket baterai..............................................................................22

Gambar 3.6 Rancangan Rangkaian Led indikator baterai................................................22

Gambar 4.1 Bentuk jadi dari alat…………………………………………………..…...24

Gambar 4.2 Proses pengisian ulang baterai handphone………………………………...26

Gambar 4.3 Multimeter digital dan lux meter…………………………………………..27

Gambar 4.4 Grafik tegangan terhadap intensitas cahaya……………………………………………29

Gambar 4.5 Grafik arus terhadap intensitas cahaya……………………………………………………29

Gambar 4.6 Perbandingan nyala LED dan daya pada baterai………………………..…30

xiv


xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Efek shading pada satu sel panel surya........................................................10

Tabel 4.1 Hasil keluaran dari alat tanpa menggunakan baterai cadangan……………28

Tabel 4.2 Lama waktu pengisian baterai handphone………………………………...29

Tabel 4.3 Perbandingan nyala LED dengan daya pada baterai………………………30

Tabel 4.4 Daftar harga komponen yang digunakan dalam pembuatan alat………….32

xv


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kebutuhan akan energi yang terus meningkat dan semakin menipisnya cadangan

minyak bumi memaksa manusia untuk mencari sumber-sumber energi alternatif. Negara-

negara maju juga telah bersaing dan berlomba membuat terobosan-terobosan baru untuk

mencari dan menggali serta menciptakan teknologi baru yang dapat menggantikan minyak

bumi sebagai sumber energi utama. Oleh karena itu dibutuhkan sumber energi lain yang

dapat diperbaharui.

Dalam upaya pencarian sumber energi baru sebaiknya memenuhi syarat yaitu

menghasilkan jumlah energi yang cukup besar, biaya ekonomis dan tidak berdampak

negatif terhadap lingkungan. Salah satu sumber energi yang memenuhi syarat tersebut

adalah energi matahari. Dengan menggunakan solar cell, energi matahari dapat dirubah

menjadi energi listrik.

Solar cell merupakan suatu panel yang terdiri dari beberapa sel dan beragam jenis.

Penggunaan solar cell ini telah banyak digunakan di negara-negara berkembang dan

negara maju di mana pemanfaatan solar cell tidak hanya pada lingkup kecil tetapi sudah

banyak digunakan untuk keperluan industri. Oleh karena itu energi matahari dapat

dijadikan sebagai sumber energi alternatif.

Energi matahari mempunyai banyak keuntungan dibandingkan dengan energi lain.

Keuntungan yang dapat diperoleh adalah jumlahnya tidak terbatas, kontinyu, dan tidak

menimbulkan polusi.

Pada saat ini Handphone merupakan alat komunikasi yang cukup penting. Hampir

setiap orang menggunakan Handphone. Namun handphone membutuhkan energi listrik

dari baterai dalam pengoprasiannya. Sering pengguna lupa untuk men-charge baterai, dan

akhirnya handphone tidak dapat digunakan. Untuk orang – orang yang memiliki mobilitas

tinggi dan sering berada di luar ruangan tentu sangat sulit untuk mencari sumber listrik

untuk men-charge baterai handphone. Dengan menggunakan charger handphone dari

solar cell tentu masalah itu akan dapat diatasi.

1


2

Pada saat ini sudah ada solar cell battery charger yang dijual di pasaran seperti

pada gambar 1.1, namun harga dari charger tersebut masih terlalu mahal, dengan harga Rp

475.000,- dan kecepatan pengisian juga terlalu lama, sekitar 5 jam. Jadi penulis ingin

mencoba membuat yang lebih murah dengan harga sekitar Rp 100.000,- dengan kecepatan

pengisian yang lebih cepat sekitar 2-3 jam.

Spesifikasi dari alat tersebut :

Solar energi : 5.5 v / 80 mA

High Capacity battery : 1350 mA

Output voltage : 5.5 v

Output current : 1000mA

Waktu charge : 5 jam

Gambar 1.1 Solar cell yang sudah ada di pasaran[1]

1.2 Tujuan dan Manfaat

Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan suatu alat yang dapat mengisi ulang

baterai handphone secara portable dalam ukuran yang kecil dan dapat dengan mudah

dibawa kemana – mana dengan sumber listrik dari solar cell.

Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mempermudah setiap pengguna

handphone dalam mengisi ulang baterai tanpa harus mencari sumber listrik dari PLN. Jadi

kendala yang sering ditemukan para pengguna handphone seperti low-battery dapat

dihindari, karena dengan menggunakan charger handphone ini, handphone dapat diisi

ulang dimana saja tanpa harus mencari sumber listrik dari PLN.


3

1.3 BatasanMasalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :

a. Solar Cell dengan kapasitas 5,5 volt dan 350 mA.

b. Kegunaan Charger untuk segala macam jenis handphone.

c. Penggunaan 10 led sebagai indikator ketersediaan tegangan di baterai

cadangan.

1.4 MetodologiPenelitian

Penulisan ini menggunakan metode:

a. Pengumpulan refrensi dari website, buku-buku dan jurnal-jurnal

b. Perancangan subsistem berupa hardware. Pada tahap ini bertujuan mencari

bentuk model yang optimal dan efisien dari sistem yang akan dibuat dengan

mempertimbangkan dari berbagai faktor-faktor permasalahan dan

kebutuhan yang telah ditentukan. Cara kerja dari alat ini ditunjukan seperti

pada gambar 1.2, solar cell akan mengubah tenaga matahari menjadi tenaga

listrik, lalu tegangan yang diterima dari solar cell akan dikuatkan melalui

rangkaian penguat, kemudian masuk ke baterai cadangan, lalu tegangan

yang ada di baterai cadangan digunakan untuk men-charge baterai

handphone

Gambar 1.2 blok model perancangan

c. Proses pengambilan data. Teknik pengambilan data dengan cara mengubah

intensitas cahaya yang diterima pada solar cell dan mengamati output yang

dihasilkan.

d. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan. Analisa data dilakukan dengan

membandingkan data hasil percobaan dengan perhitungan teori dan

spesifikasi yang telah ditentukan terlebih dahulu. Penyimpulan hasil

percobaan dilakukan dengan menghitung presentase error yang terjadi.

Solar cell

Rankaian

penguat

Baterai

cadangan

Baterai

handphone


4

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Solar Cell

Solar cell adalah suatu alat yang bisa mengkoversi tenaga matahari menjadi tenaga

listrik. Perbedaan utama dari solar cell panel adalah bahan produksi dari solar cells

panel[2]. Bahan solar cells panel yang paling umum adalah crystalline silicon. Bahan

crystalline dapat terdiri dari single crystal, mono atau single-crystalline, dan poly atau

multi-crystalline. Selain itu solar cells panel ada yang terbuat dari lapisan tipis amorphous

silicon. Sel Crystalline silicon mempunyai 2 tipe yang hampir serupa, meskipun sel single

crystalline lebih efisien dibandingkan dengan poly-crystalline karena poly-crystalline

merupakan ikatan antara sel-sel. Keunggulan dari amorphous silicon adalah harga yang

terjangkau tetapi tidak seefisien crystalline silicon solar cell.

2.1.1 Performansi Solar Cell Panel

Total pengeluaran listrik (wattage) dari solar cell panel adalah sebanding dengan

voltase/ tegangan operasi dikalikan dengan arus operasi saat ini[2]. Solar cell panel dapat

menghasilkan arus dari voltase yang berbeda-beda. Hal ini berbeda dengan baterai, yang

menghasilkan arus dari voltase yang relatif konstan.

Karakteristik output dari solar cell panel dapat dilihat dari kurva performansi, disebut I-V

curve. I-V curse menunjukkan hubungan antara arus dan voltase. Seperti yang dijelaskan

pada gambar 2.1. Gambar dibawah menunjukkan tipikal kurva I-V. Voltase (V) adalah

sumbu horizontal. Arus (I) adalah sumbu vertikal. Kebanyakan kurva I-V diberikan dalam

Standar Test Conditions (STC) 1000 watt per meter persegi radiasi (atau disebut satu

matahari puncak/ one peak sun hour) dan 25 derajat Celcius/ 77 derajat Fahrenheit suhu

solar cell panel. Sebagai informasi STC mewakili kondisi optimal dalam lingkungan

laboratorium.

4


5

Gambar 2.1 I-V curve[2]

Kurva I-v terdiri dari 3 hal yang penting:

1. Maximum Power Point (Vmp dan Imp)

2. Open Circuit Voltage (Voc)

3. Short Circuit Current (Isc)

2.1.2 Maximum Power Point (Vmp&Imp)

Pada kurva I-V, Maximum Power Point Vmp dan Imp, adalah titik operasi, dimana

maksimum pengeluaran/ output yang dihasilkan oleh solar cell panel saat kondisi

operasional[2]. Dengan kata lain, Vmp dan Imp dapat diukur pada saat solar cell panel

diberi beban pada 25 derajat Celcius dan radiasi 1000 watt per meter persegi. Pada kurva di

atas voltase 17 volts adalah Vmp, dan Imp adalah 2,5 ampere. Jumlah watt pada batas

maksimum dengan mengalikan Vmp dan Imp, maksimum jumlah watt pada STC adalah 43

watt.

Output berkurang sebagaimana voltase menurun. Arus dan daya output dari

kebanyakan modul solar cell panel menurun sebagaimana tegangan/ voltase meningkat

melebih maximum power point.


6

Gambar 2.2 Module I-V curve (12Vdc)[2]

2.1.3 Open Circuit Voltage (Voc)

Open Circuit Voltage Voc, adalah kapasitas tegangan maksimum yang dapat

dicapai pada saat tidak adanya arus (current)[2]. Pada kurva I-V, Voc adalah 21 volt. Daya

pada saat Voc adalah 0 watt. Voc solar cell panel dapat diukur dilapangan dalam berbagai

macam keadaan. Saat membeli modul, sangat direkomendasikan untuk menguji voltase

untuk mengetahui apakah cocok dengan sepisifikasi pabrik. Open Circuit Voltage (Voc)

dapat diukur pada pagi hari dan sore hari.

2.1.4 Short Circuit Current (Isc)

Short Circuit Current Isc, adalah maksimum output arus dari solar cell panel yang

dapat dikeluarkan (output) di bawah kondisi dengan tidak ada resistansi atau short

circuit[2]. Pada kurva I-V diatas menunjukkan perkiraan arus 2,65 Ampere. Daya pada Isc

adalah 0 watt.

Short circuit current dapat diukur hanya pada saat membuat koneksi langsung

terminal positif dan negatif dari modul solar cell panel.


7

2.1.5 Label Spesifikasi Solar Cell Panel

Semua nilai pada kurva I-V digunakan untuk menciptakan label yang spesifik untuk setiap

modul solar cell panel[2]. Semua model ditera di bawah standar kondisi tes. Label

Spesifikasi dapat ditemukan di bagian belakang dari module solar cell panel:

Max. Power : 5.5 volt

Size : 118 x 63mm

Output : 5.5 volt ~ 0.8 watt

Convert ratio : 15% - 18%

2.1.6 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Solar Cells Panel

Lima hal utama yang mempengaruhi unjuk kerja/ performansi dari modul solar

cells panel[2]:

1. Bahan pembuat solar cells panel

2. Resistansi beban

3. Intensitas cahaya matahari

4. Suhu/ temperatur solar cells panel

5. Bayangan/ shading.

2.1.7 Resistansi Beban

Tegangan baterai adalah tegangan operasi dari solar cell panel module, apabila

baterai dihubungkan langsung dengan solar cell panel modul[2]. Sebagai contoh,

umumnya baterai 12 Volt, voltase/ tegangan baterai biasanya antara 11.5 sampai 15 Volts.

Untuk dapat mengisi baterai, solar cell panel harus beroperasi pada voltase yang lebih

tinggi daripada voltase baterai.

Effisiensi paling tinggi adalah saat solar cell panel beroperasi dekat pada maximum

power point. Pada contoh di atas, tegangan baterai harus mendekati tegangan Vmp.Apabila


8

tegangan baterai menurun di bawah Vmp, ataupun meningkat di atas Vmp, maka effisiensi

akan berkurang.

2.1.8 Intensitas Cahaya Matahari

Semakin besar intensitas cahaya matahari secara proposional akan menghasilkan

arus yang besar[2]. Seperti gambar 2.4, tingkatan cahaya matahari menurun, bentuk dari

kurva I-V menunjukkan hal yang sama, tetapi bergerak ke bawah yang mengindikasikan

menurunnya arus dan daya. Voltase tidak berubah oleh bermacam-macam intensitas

cahaya matahari.

2.1.9 Suhu solar cell panel

Sebagaimana suhu solar cell panel meningkat diatas standar suhu normal 25 derajat

Celcius, efisiensi solar cell panel modul dan tegangan akan berkurang[2]. Gambar 2.4

mengilustrasikan bahwa, sebagaimana, suhu sel meningkat diatas 25 derajat Celcius (suhu

solar cell panel module, bukan suhu udara), bentuk kurva I-V tetap sama, tetapi bergeser

ke kiri sesuai dengan kenaikan suhu solar cell panel, suhu solar cell panel akan

menghasilkan tegangan dan daya yang lebih kecil. Panas dalam kasus ini adalah hambatan

listrik untuk aliran elektron.

Untuk itu aliran udara di sekeliling solar cell panel module sangat penting untuk

menghilangkan panas yang menyebabkan suhu solar cell panel yang tinggi.

Gambar 2.3 I-V Curve terhadap suhu[2]


9

2.1.10 Shading/ Teduh/ Bayangan

Solar cell panel, terdiri dari beberapa silikon yang diserikan untuk menghasilkan

daya yang diinginkan[2]. Satu silikon menghasilkan 0.46 Volt. Untuk membentuk solar

cell panel 12 Volt, 32 silikon diserikan, hasilnya adalah 3246.072.14 v .

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

dari sinar matahari. Shading akan mengurangkan pengeluaran daya dari solar cell panel.

Beberapa jenis solar cell panel module sangat terpengaruh oleh shading dibandingkan

yang lain. Tabel 2.1 menunjukkan efek yang sangat ekstrim pengaruh shading pada satu

sel dari modul panel surya single crystalline yang tidak memiliki internal bypass diodes.

Untuk mengatasi hal tersebut solar cell panel dipasang bypass diode. Bypass diode untuk

arus mengalir ke satu arah, mencegah arus ke silikon yang kena bayangan

.Tabel 2.1 Efek shading pada satu sel panel surya [2]

Persentase dari bayangan pada satu sel Pesenttase dari loss solar panel module

0% 0%

25% 55%

50% 50%

75% 66%

100% 75%

3 sel terkena bayangan 93

* data diambil dari buku Photovoltaics Design and Installation Manual

Hal yang harus diperhatikan dalam pemasangan adalah agar solar cell panel tidak

terhalang/ shading.


10

Gambar 2.4 I-V Curve terhadap Shading[2]

2.2 Astable Multivibrator

Rangkaian astable multivibrator atau disebut freerunning multivibrator adalah

mutivibrator yang tidak mempunyai stable state yang permanen. Setiap transistor secara

bergantian saturasi dan cut off.

Gambar 2.5 Rangkaian Astable multivibrator[3]


11

Rumus untuk perhitungan pada rangkaian astable multivobrator adalah

sebagai berikut.

CRRt 211 692.0 (2.1)

CRt 22 692.0 (2.2)

t1 dan t2 untuk menentukan saat osilator chager dan discharge time.

21 ttT (2.3)

Rumus di atas untu menentukan Osilator charge time.

TF

1 (2.4)

Rumus di atas untuk menentukan Osilator frekuensi equation.

Duty cycle21

21

2RR

RR (2.5)

Rumus di atas untuk menentukan Osilator duty Cycle.

2.3 Battery Handphone

Baterai adalah suatu proses kimia listrik, dimana pada saat pengisian/cas/charge

energi listrik diubah menjadi kimia dan saat pengeluaran/discharge energi kimia diubah

menjadi energi listrik.

Gambar 2.6 Baterai Handphone[4]


12

2.4 Transistor

Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit

pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai

fungsi lainnya[5]. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan

arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang

sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Transistor through-hole (dibandingkan dengan

pita ukur sentimeter) Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus

yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal

lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern.

Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian

analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam

rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi.

Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic

gate, memori, dan komponen-komponen lainnya.

Gambar 2.7 Macam – macam transistor[6]

Cara kerja transistor Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada

dua tipe dasar transistor, bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-

effect transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda. Transistor bipolar

dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas

pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT, arus

listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan

ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur

aliran arus utama tersebut. FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan

satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET,


13

arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di

kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong

arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah dengan

perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut.

2.5 DC to DC converter step up

konverter dc ke dc dapat dipakai untuk menaikkan tegangan dc keluaran dari

tegangan dc masukan[7]. Susunan penaik tegangan ditunjukkan oleh gambar 2.8. Pada saat

saklar SW diaktifkan selama t1, arus induktor meningkat dan energi tersimpan di dalam

induktor L. Jika saklar SW dibuka untuk waktu t2, energi yang tersimpan di dalam

induktor akan ditransfer ke beban melalui D1, dan arus induktor mengecil. Dengan

menganggap aliran arus kontinyu, maka bentuk gelombang arus induktor dapat

digambarkan seperti pada gambar 2.8.

Gambar 2.8 DC to DC converter step up[7]


14

Rumus untuk perhitungan tegangan output pada rangkaian DC to DC converter adalah

sebagai berikut.

kVs

t

tVs

tLVsVo

1

1

2

11

2 (2.6)

2.6 Led

LED atau singkatan dari Light Emitting Diode adalah salah satu komponen

elektronik yang tidak asing lagi di kehidupan manusia saat ini[8]. LED saat ini sudah

banyak dipakai, seperti untuk penggunaan lampu permainan anak-anak, untuk rambu-

rambu lalu lintas, lampu indikator peralatan elektronik hingga ke industri, untuk lampu

emergency, untuk televisi, komputer, pengeras suara (speaker), hard disk eksternal,

proyektor, LCD, dan berbagai perangkat elektronik lainnya sebagai indikator bahwa sistem

sedang berada dalam proses kerja, dan biasanya berwarna merah atau kuning. LED ini

banyak digunakan karena komsumsi daya yang dibutuhkan tidak terlalu besar dan beragam

warna yang ada dapat memperjelas bentuk atau huruf yang akan ditampilkan. dan banyak

lagi

Pada dasarnya LED itu merupakan komponen elektronika yang terbuat dari bahan

semi konduktor jenis dioda yang mampu memencarkan cahaya. LED merupakan produk

temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan

ditemukan bahwa lektron yang menerjang sambungan P-N. Untuk mendapatkan emisi

cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus.

Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

Gambar 2.9 Light emitting diode[8]


15

2.7 USB port

Masalah pertama yang dibakukan adalah kabel penghubung yang dipakai. Selama

ini kabel penghubung dunia audio tidak banyak ragamnya dan sehingga peralatan -

perlatan audio bisa dengan mudah dihubungkan jadi satu, tidak seperti konektor dan kabel

computer[9].

Konektor USB hanya ada 2 macam, yakni konektor type A dan konektor type B

seperti terlihat dalam Gambar 1. Konektor type A dipakai untuk menghubungkan kabel

USB ke terminal USB yang ada pada bagian belakang komputer produksi berapa tahun

terakhir ini. Konektor type B dipakai untuk menghubungkan kabel USB ke terminal USB

yang ada pada peralatan, untuk peralatan USB yang sederhana, misalnya mouse, biasanya

tidak pakai konektor B, untuk menghemat biaya kabel langsung dihubungkan ke bagian

dalam mouse.

Gambar 2.10 USB port[9]

Untuk kasus ini yang type A yang akan digunakan sebagai soket untuk charger

baterai. Dengan menggunakan pin 1 dan 4 seperti yang terlihat pada gambar 2.10. Karena

sesuai dengan yang dibutuhkan pada proses pengisian baterai. Dalam proses pengisian atau

charging hanya dibutuhkan pin 1 dan pin 4 yang menyalurkan tegangan +5v pada pin 1 dan

ground yang disalurkan melalui pin 4.

2.8 Soket charger baterai

Soket ini yang akan digunakan untuk menyalurkan tegangan dari charger menuju

baterai handphone yang akan di-charge. Soket ini akan melalui port usb di ujung satunya

dan ujung satunya menuju ke soket handphone. Soket yang digunakan akan bermacam –

macam karena charger yang dibuat, diharapkan bisa berfungsi secara universal dan bisa

digunakan untuk segala macam jenis dan merk handphone.


http://3.bp.blogspot.com/_YF5WDLLK2nA/Rl1rd73oJcI/AAAAAAAABso/DRhit5eSo9I/s1600-h/IMAGE002.GIF

16

Gambar 2.11 Port USB to Handphone charger[10]


17

BAB III

PERANCANGAN ALAT

Dalam perancangan dan realisasi alat pengisian batere handphone dengan solar cell ini

diharapkan menghasilkan suatu sistem yang dapat mengisi baterai dengan waktu yg singkat.

Perancangan alat pengisian baterai handphone dengan solar cell ini direalisasikan sesuai dengan

komponen yang mudah didapat.

Kerja dari rangkaian ini, solar cell akan mengubah tenaga matahari menjadi tenaga listrik

dengan kapasitas dari solar cell 5.5 volt dan 0.8 watt. Tegangan dari solar cell akan masuk ke

rangkaian astable multivibrator untuk menguatkan frekuensi. Frekuensi yang telah dikuatkan akan

disaklarkan atau proses swithcing melalui transistor 2n4403. Melalui rangkaian DC to DC

converter tegangan 5.5 volt dikuatkan menjadi 7.5 volt dengan begitu diharapakan proses pengisian

baterai menjadi lebih cepat.

3.1 Diagram blok rangkaian

Diagram blok alat Pengisian baterai handphone dengan solar cell dapat dilihat pada

gambar 3.1

Gambar 3.1 Diagram Blok Rancangan

Led

Indikator

Solar cell

Rangkaian

astable

multivibrator

DC to DC

converter

Baterai

cadangan

Baterai

handphone

17


18

Penjelasan untuk diagram blok rancangan diatas, solar cell sebagai sumber listrik akan

mengalirkan tegangan yang akan dikuatkan melalui rangkaian astable multivibrator dengan

menaikan frekuensinya, setelah frekuensi dinaikan lalu dikonversikan melalui rangkaian DC to DC

converter dengan arus yang sudah naik, arus akan digunakan untuk mengisi baterai cadangan.

Tegangan pada baterai cadangan akan ditampilkan melalui led indicator. Tegangan pada baterai

cadangan ini juga yang akan digunakan untuk mengisi ulang baterai handphone.

Gambar di bawah ini adalah gambar rancangan dari solar cell charger yang akan dibuat.

Besar dari dimensi charger ini adalah lebar = 7 cm, panjang = 18 cm, tebal = 2 cm.

Gambar 3.2 Perancangan bentuk Charger


19

3.1 Rangkaian Astable Multivibrator

Gambar 3.3 Rancangan Rangkaian Astable Multivibrator[2]

Dalam rangkaian astable multivibrator ini menggunakan IC 555. Untuk menghasilkan

frekuensi yang diinginkan. Frekuensi yang keluar pada kaki 3 IC 555 akan diteruskan ke kaki Base

transistor 2n4403 untuk proses switching pada induktor.

Untuk menghitung nilai komponen yang dibutuhkan, langkah pertama adalah menentukan

tegangan naik sebesar 7.5v. karena untuk tegangan yang dibutuhkan untuk mengisi ulang tegangan

pada baterai cadangan adalah 7.5v. Lalu mencari 1t dan 2t .

vVs 5.5

vVo 5.7

kR 22

nFC 10

2

11

t

tVsVo (3.1)

CRt 22 692.0 (3.2)


20

nFkt 102692.02

St 142

S

t

14

115.55.7 (3.3)

St 211

CRRt 211 692.0 (3.4)

nFkRS 102692.021 1

kR 11

21 ttT (3.5)

SST 1421

ST 35

TF

1 (3.6)

SF

35

1

KhzF 28

Duty Cycle21

21

2RR

RR

40001000

20001000%60 (3.7)


21

3.2 DC to DC converter step up

Pada bagian ini rangkaian berfungsi untuk menaikan tegangan dengan menggunakan

frekuensi yang didapatkan dari rangkaian astable mutlivibrator di atas. Dengan Vs = 5.5 volt

diharapakan tegangan dapat dinaikan sampai 7.5 volt dengan menggunakan rangkaian ini.

Gambar 3.4 Rancangan DC to DC Converter

2

11

t

tVsVo

S

SVo

14

2115.5

vVo 5.7

3.3 Perancangan untuk soket baterai

Untuk soket baterai akan menggunakan port usb. Dengan menghubungkan port usb dengan

tegangan keluaran dari rangkaian DC to DC converter step up. Pin 1 akan mendapatkan tegangan

+6 volt, pada pin 4 akan mendapatkan negatif. Pada pin 2 dan 3 tidak dipakai untuk proses charger.

Pada pin 2 dan 3 biasa digunakan untuk proses transfer data.

Gambar 3.5 Rancangan soket baterai


22

3.4 Perancangan Led indikator

Led indikator ini berfungsi untuk mengindikasi kondisi pada baterai cadangan. Dengan

menggunakan IC LM3914 yang merupakan ic bot bar display, yang bisa digunakan untuk

menampilkan kondisi baterai dengan divusualisasikan melalui led. Cara kerja dari LM3914, jika

tegangan yang ada pada baterai cadangan = 6v maka 10 led akan menyala. Jika tegangan pada

baterai cadangan = 3v maka hanya 5 led yang akan menyala. Jika kondisi low atau di bawah 3v

maka hanya 1 led yang akan menyala.

Gambar 3.6 Rancangan Led indikator baterai[11]


23

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi gambar fisik hardware yang dibuat, pembahasan perbagian alat yang

dirancang, pembahasan data hasil pengukuran pada rangkaian DC to DC converter dan

astable multivibrator, perhitungan perubahan resistor yang digunakan dalam pembuatan

rangkaian LED dan perhitungan ekonomis biaya yang dikeluarkan dalam proses

pembuatan alat. Data terdiri dari data pengujian tiap bagian alat, data hasil pengukuran

tegangan dan arus terhadap intensitas cahaya matahari. Melalui pengujian-pengujian

tersebut, akan diperoleh hasil berupa data-data yang dapat memperlihatkan bahwa

hardware yang dirancang telah bekerja dengan baik atau tidak. Berdasarkan data-data

tersebut dapat dilakukan analisis terhadap proses kerja alat yang kemudian dapat

digunakan untuk menarik kesimpulan akhir.

4.1 Gambar Fisik Hardware

Hardware terdiri dari 5 bagian yaitu rangkaian penguat arus yang terdiri dari

rangkaian astable multivibrator dan DC to DC converter, baterai cadangan, soket USB,

LED penampil tegangan pada baterai cadangan, dan solar cell sebagai sumber energi.

Keterangan gambar 4.1.

a. Tampak atas dari alat, yang berisi rangkaian astable multivibrator, DC to DC

converter dan LED penampil tegangan pada lingkaran B, serta baterai cadangan

pada lingkaran A.

b. Tampak depan dari alat, soket USB untuk melakukan proses pengisian ulang

pada lingkaran A.

c. Tampak bawah dari alat, Solar cell dengan kapasitas 5 volt 200 mA.

d. Tampak samping dari alat.

23


24

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 4.1 Bentuk jadi dari alat. (a) tampak atas. (b) tampak depan. (c) tampak

bawah. (d) tampak samping.

4.2 Cara Kerja dan Cara Penggunaan Alat.

4.2.1 Cara Kerja Alat.

Sistem terdiri dari 4 bagian utama, yaitu solar cell sebagai sumber tenaga listrik,

rangkaian sebagai penguat arus, baterai cadangan sebagai tempat pengisian daya pertama

dari solar cell dan sumber tenaga jika tidak ada cahaya matahari, dan soket USB sebagai

output tegangan dari rangkaian dan baterai cadangan yang akan menuju handphone.


25

Cara kerja alat.

1. Cahaya matahari akan diterima oleh solar cell.

2. Solar cell mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik.

3. Energi listrik akan diproses melalui rangkaian astable multivibrator untuk

proses switching untuk menaikkan arus.

4. Frekuensi yang keluar akan diproses melalui rangkaian DC to DC converter

untuk menaikkan arus.

5. Daya yang dihasilkan digunakan untuk mengisi energi pada baterai cadangan.

6. Energi atau daya yang tersimpan dalam baterai cadangan akan digunakan untuk

proses pengisian ulang baterai handphone.

4.2.2 Cara Penggunaan Alat.

Cara penggunaan alat ini cukup mundah, user friendly. Cara menggunakan charger

handphone ini sama dengan charger handphone yang biasa dipakai. Untuk mengisi ulang,

cukup menghubungkan soket dengan handphone. Jika cahaya matahari mencukupi atau

sekitar 2100lux, charger dapat langsung digunakan. Pada saat malam hari atau tidak ada

cahaya harus dipastikan apakah tegangan dalam baterai cadangan masih tersedia atau tidak

dengan menyalakan LED indikator tegangan pada alat. Jika LED indakator menyala

semua, tegangan yang tersedia dalam baterai cadangan dapat digunakan untuk proses

pengisian ulang.

Cara penggunaan alat.

1. Saat tidak ada cahaya matahari, cek daya yang terdapat dalam baterai cadangan

dengan menyalakan saklar pada LED indicator untuk melihat daya yang

tersedia pada baterai cadangan.

2. Jika LED menyala ≥ 6 LED, alat siap digunakan.

3. Hubungkan soket USB male ke soket female USB pada alat.

4. Hubungkan soket charger ke handphone.

5. Jika cahaya matahari mencukupi, seperti pada saat tengah hari dan cuaca cerah,

alat dapat langsung digunakan walaupun daya yang tersedia pada baterai

cadangan dalam keadaan kosong.


26

Gambar 4.2. Proses pengisian ulang baterai handphone.

Pada gambar 4.2. Proses pengisian ulang dilakukan dengan menggunakan daya yang

sudah tersimpan pada baterai cadangan. Berdasarkan pada pembahasan di sub BAB

selanjutnya, pengisian baterai handphone dapat berlangsung selama ±93 menit.

4.3 Pengujian Output Alat.

4.3.1 Pengujian Output pada Rangkaian DC to DC Converter dan Astable

Multivibrator.

Pengujian dilakukan dengan melakukan pengukuran terhadap output yang keluar dari

rangkaian astable multivibrator dan DC to DC converter. Pengukuran dilakukan dengan

menggunakan alat ukur multimeter digital untuk mengukur tegangan dan arus, dan lux

meter untuk mengukur intensitas cahaya matahari, pengukuran ini membandingkan

pegaruh intensitas cahaya matahari terhadap output yang dikeluarkan rangkaian astable

multivibrator dan DC to DC converter.


27

(a) (b)

Gambar 4.3. (a) Multimeter Digital, (b) Lux meter.

Alat pada gambar 4.3 digunakan dalam proses pengambilan data. Multimeter

digunakan untuk mengukur arus dan tegangan yang keluar dari output, dan lux meter

digunakan untuk mengukur intensitas cahaya matahari yang masuk ke dalam solar cell

yang selanjutnya akan diubah menjadi tegangan dan arus yang akan masuk ke dalam

rangkaian astable multivibrator.

Pada rangkaian DC to DC converter dalam perancangan di BAB III gambar 3.4.

terjadi kesalahan pada penamaan karena pada BAB III rangkaian dinamakan DC to DC

converter step up yang berguna untuk menaikkan tegangan dan menurunkan arus,

sedangkan rangkaian yang terdapat pada gambar 3.4 sebenarnya adalah rangkaian DC to

DC converter Step down, karena yang dibutuhkan untuk mempercepat proses pengisian

ulang baterai handphone adalah menaikan arus bukan menaikan tegangan. Jadi rangkaian

DC to DC converter yg digunakan adalah rangkaian step down, yaitu menaikan arus dah

menurunkan tegangan. Tegangan yang dibutuhkan untuk proses pengisian ulang baterai

cukup sebesar 5v. Dengan tegangan masukan dari solar cell yang sebesar 5.5 v, diturunkan

menjadi 5.11v untuk menaikan arus dari 100mA menjadi 176mA. Dengan perhitungan

pada rangkaian.

Iout

Iin

Vout

Vin

10011.5

5.5 IoutIout 92.0Iout

Iout

100

11.5

5.5

10011.5

5.5 IoutIout 92.0100Iout

mAIout 192


28

Tabel 4.1 hasil keluaran dari Alat tanpa menggunakan baterai cadangan,

No Intensitas Cahaya

(lux)

Tegangan (Volt) Arus (mA) Waktu (jam)

1 3960 5.11 176 9

2 3250 4.82 156 11

3 2750 4.26 103 13

4 2100 3.97 97 14

5 1560 3.65 89 Arus terlalu kecil






Tabel 4.1 menjelaskan hubungan antara intensitas cahaya yang diterima oleh solar

cell dan output yang dihasilkan rangkaian astable multivibrator dan DC to DC converter,

serta lama waktu pengisian ulang baterai cadangan dengan output yang dihasilkan pada

intensitas cahaya tertentu. Berdasarkan data yang didapatkan, tegangan yang dibutuhkan

untuk melakukan proses pengisian ulang baterai handphone bisa didapatkan pada intensitas

cahaya lebih dari 2100 lux. Proses pengisian bisa dilakukan pada saat keadaan siang hari

dan cuaca tidak mendung. Arus yang dihasilkan untuk proses pengisian memang masih

terlalu kecil sehingga proses pengisian bisa terjadi selama 9-14 jam. Hal ini dikarenakan

daya dari solar cell yang masih belum cukup besar untuk menaikan arus, karena jika arus

dinaikkan maka tegangan akan turun arus. Arus dinaikan hanya sampai 176 mA dari 100

mA keluaran maksimum dari solar cell, dan tegangan maksimum 5.5 volt dari solar cell d

turunkan menjadi 5.11 volt.

Berdasarkan table 4.2. pada 3 kali percobaan dengan menggunakan daya yang

terdapat pada baterai cadangan, waktu yang dibutuhkan untuk pengisian ulang baterai

handphone sudah bisa dilakukan dengan rata – rata waktu ±93 menit. Baterai dari hasil

pengisian ulang menggunakan alat ini bisa berfungsi normal dengan lama waktu 24-48 jam

pada kondisi stand by.


29

Tabel 4.2. lama waktu pengisian baterai handphone dari baterai cadangan pada 3 kali

percobaan

Percobaan Ke- Lama waktu pengisian baterai handphone

1 98 menit

2 88 menit

3 102 menit

Gambar 4.4 grafik tegangan terhadap intensitas cahaya.

Gambar 4.5 grafik arus terhadap intensitas cahaya.


30

Dalam gambar 4.4 dan 4.5 ditunjukan bahwa arus dan tegangan yang dihasilkan

solar cell semakin besar intensitas cahaya matahari yang diterima solar cell semakin besar.

Intensitas cahaya mulai dari 2100 lux bisa didapatkan mulai dari jam 10 pagi, sampai jam 3

sore jika cuaca tidak mendung. Pada saat itu solar cell akan terus berkerja untuk mengisi

daya pada baterai cadangan.

4.3.2 Pengujian pada Rangkaian LED

Tabel 4.3 Perbandingan nyala LED dengan daya yang tersedia pada baterai.

LED yang menyala Daya (W) Tegangan (V) Arus (A)

10 5 5.11 1.022

9 4.8 4.7 0.97

8 4.7 4.3 0.93

7 4.6 3.8 0.82

6 4.1 3.3 0.79

5 3.8 2.8 0.73

4 3.3 2.3 0.68

3 3.2 1.8 0.56

Pada bagian ini akan menjelaskan cara kerja dari LED penampil daya yang tersimpan

pada baterai cadangan. Rangkaian ini menggunakan IC LM 3914 untuk menampilkan

tegangan yang tersimpan dengan visualisasi melalui LED bargraph yang terdiri dari 10

LED.

Berdasarkan data yang terdapat pada tabel 4.3. dapat ditarik kesimpulan kesepuluh

led akan menyala jika daya yang tersimpan dalam baterai cadangan adalah 5 Watt(5 V, 1

A). Jika 6 led yang menyala menandakan baterai dalam kondisi low, arus yang tersedia

dalam baterai cadangan tidak mencukupi untuk proses pengisian ulang dan alat tidak dapat

digunakan untuk pengisian ulang karena untuk beberapa jenis baterai handphone pada

umumnya memiliki tegangan output 3.7v dan arus 700mA, membutuhkan tegangan diatas

3.7v dan arus diatas 700mA untuk melakukan proses pengisian ulang. Jadi pada saat


31

kondisi LED menyala 5 daya yang terdapat dalam baterai cadangan dalam kondisi low, dan

proses pengisian ulang tidak dapat dilakukan. karena untuk proses pengisian ulang

membutuhkan tegangan yang lebih besar atau sama dengan tegangan pada baterai itu

sendiri, dan arus berpengaruh dalam lama waktu proses pengisian ulang pada baterai,

semakin besar arus yang dihasilkan akan semakin cepat proses pengisian ulang.

.

(a) (b)

(c)

Gambar 4.8. a. 7 LED menyala=4v, b. 3 LED menyala=2v, c. 10 LED menyala=5v

Analisis LED, pada bab III resistor yang digunakan sebesar 10kΩ, namun pada alat

yang telah dibuat resistor yang digunakan sebesar 100Ω, karena daya yang terdapat dalam

baterai sebesar 5 watt, 5volt 1A. Jadi jika menggunakan resistor sebesar 10kΩ, hambatan

akan terlalu besar dan tidak dapat menyalakan LED. Resistor yang digunakan ditentukan

dengan perhitungan,

R =(Vs-Vd) / I

Vs = tegangan sumber(battery,accu,power suply).

Vd = jatuh tegangan.

Vs = 5v


32

Vd = 3.5v

R = (5 – 3,5)/ 1= 1.5Ω

Resistor yang dibutuhkan untuk rangkaian adalah 1.5Ω, namun karena di pasaran

tidak ada LED dengan hambatan 1.5Ω, maka digunakan resistor dengan hambatan terkecil

yaitu sebesar 100Ω, yang digunakan dalam rangkaian.

4.4 Perhitungan Harga Ekonomis

Harga keseluruhan yang dibutuhkan untuk membuat alat ini ± 100.000rupiah.

Untuk pembelian komponen dan acrylic untuk casing alat. Komponen yang terdiri dari,

resistor, capasitor, IC 555, LM 3914, diode, soket, PCB, kabel jumper, LED bargraph,

Solar panel, inductor, pin, usb port, serta kabel penghubung USB port dengan Handphone.

Tabel 4.4 daftar harga komponen yang digunakan dalam pembuatan alat

Bahan/Komponen Jumlah Harga satuan Total

Resitor 12 100 1200

Capasitor 3 500 1500

Soket 2 500 1000

IC 555 1 2000 2000

LM 3914 1 2000 2000

Acrylic 50cm 20.000 20.000

PCB 1 5000 5000

Kabel 1m 3000 3000

LED bargraph 1 2500 2500

Diode 1 500 500

Solar panel 1 45.000 45000

Induktor 1 3000 3000

USB port 1 5000 5000

Pin Connector 1 1000 1000

Total : Rp 92.700.-


33

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil perancangan dan pengamatan selama pengerjaan tugas

akhir ini dapat diambil beberapa kesimpulan :

1. Solar cell yang digunakan tidak bisa menghasilkan daya yang besar,

sehingga proses pengisian ulang pada baterai cadangan menjadi lama

dengan waktu pengisian mencapai 9-14 jam dalam intensitas cahaya

lebih dari 2100 lux.

2. Rangkaian yang digunakan sudah bekerja dengan baik, karena sudah

bisa menaikkan arus dari 100mA menjadi 176mA

3. Rangkaian LED yang digunakan sebagai indikator daya yang tersedia

pada baterai dapat berkerja, 10 LED saat tegangan dalam baterai 5v.

4. Proses pengisian ulang pada saat baterai cadangan dalam keadaan penuh

berlangsung selama ±93 menit. Baterai dapat berfungsi dengan normal

dengan lama waktu 24-48 jam dalam keadaan stand by.

5. Harga lebih murah dari yang sudah terjual di pasaran yang berkisar Rp

250.000,-. Harga pembuatan alat hanya Rp 100.000.-

5.2 Saran

Dari pengalaman membuat tugas akhir ini, penulis ingin menyarankan

beberapa hal sebagai berikut :

a. Solar cell yang digunakan harus memiliki daya yang lebih tinggi, agar

proses pengisian ulang menjadi lebih cepat.

b. Pemilihan nilai komponen yang benar untuk memperkecil tingkat

kesalahan dalam pembuatan setiap subsistem rangkaian.

33


34

DAFTAR PUSTAKA

[1] http://Katalog Produk SOLAR CELL CHARGER PORTABLE - SURVIVAL

GEAR - Indonesia.htm diakses pada 20 April 2012.

[2] http://www.panelsurya.com/index.php/id/panel-surya-solar-cells/solar-cells-panel-

guide diakses pada 10 Februari 2012.

[3] http://www.electronics-tutorials.ws/waveforms/555_oscillator.html diakses pada 17

April 2012.

[4] http://oloanking.wordpress.com/2011/04/15/cara-hidupkan-baterai-hp-mati/ diakses

pada 10 April 2012.

[5] http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor diakses pada 8 April 2012.

[6] http://www.sisilain.net/2010/11/macam-macam-transistor.html diakses pada 16

Maret 2012.

[7] Diktat kuliah Elektronika Daya.

[8] http://rasapas.wordpress.com/2011/03/04/8/ diakses pada 19 Februari 2012.

[9] http://elektronika-elektronika.blogspot.com/2007/05/usb-universal-serial-bus.html

diakses pada 19 Februari 2012.

[10] http://www.broadenedhorizons.com/usbport diakses pada 10 Februari 2012.

[11] http://rancoindia.org/-/ diakses pada 18 April 2012.

34


http://www.panelsurya.com/index.php/id/panel-surya-solar-cells/solar-cells-panel-guide

http://www.panelsurya.com/index.php/id/panel-surya-solar-cells/solar-cells-panel-guide

http://www.electronics-tutorials.ws/waveforms/555_oscillator.html

http://oloanking.wordpress.com/2011/04/15/cara-hidupkan-baterai-hp-mati/

http://id.wikipedia.org/wiki/Transistor

http://www.sisilain.net/2010/11/macam-macam-transistor.html

http://rasapas.wordpress.com/2011/03/04/8/

http://elektronika-elektronika.blogspot.com/2007/05/usb-universal-serial-bus.html

http://www.broadenedhorizons.com/usbport

http://rancoindia.org/-/

xxxv

35


LM3914Dot/Bar Display DriverGeneral DescriptionThe LM3914 is a monolithic integrated circuit that sensesanalog voltage levels and drives 10 LEDs, providing a linearanalog display. A single pin changes the display from a mov-ing dot to a bar graph. Current drive to the LEDs is regulatedand programmable, eliminating the need for resistors. Thisfeature is one that allows operation of the whole system fromless than 3V.

The circuit contains its own adjustable reference and accu-rate 10-step voltage divider. The low-bias-current inputbuffer accepts signals down to ground, or V−, yet needs noprotection against inputs of 35V above or below ground. Thebuffer drives 10 individual comparators referenced to theprecision divider. Indication non-linearity can thus be heldtypically to 1⁄2%, even over a wide temperature range.

Versatility was designed into the LM3914 so that controller,visual alarm, and expanded scale functions are easily addedon to the display system. The circuit can drive LEDs of manycolors, or low-current incandescent lamps. Many LM3914scan be “chained” to form displays of 20 to over 100 seg-ments. Both ends of the voltage divider are externally avail-able so that 2 drivers can be made into a zero-center meter.

The LM3914 is very easy to apply as an analog meter circuit.A 1.2V full-scale meter requires only 1 resistor and a single3V to 15V supply in addition to the 10 display LEDs. If the 1resistor is a pot, it becomes the LED brightness control. Thesimplified block diagram illustrates this extremely simple ex-ternal circuitry.

When in the dot mode, there is a small amount of overlap or“fade” (about 1 mV) between segments. This assures that atno time will all LEDs be “OFF”, and thus any ambiguous dis-play is avoided. Various novel displays are possible.

Much of the display flexibility derives from the fact that alloutputs are individual, DC regulated currents. Various effectscan be achieved by modulating these currents. The indi-vidual outputs can drive a transistor as well as a LED at thesame time, so controller functions including “staging” controlcan be performed. The LM3914 can also act as a program-mer, or sequencer.

The LM3914 is rated for operation from 0˚C to +70˚C. TheLM3914N-1 is available in an 18-lead molded (N) package.

The following typical application illustrates adjusting of thereference to a desired value, and proper grounding for accu-rate operation, and avoiding oscillations.

Featuresn Drives LEDs, LCDs or vacuum fluorescentsn Bar or dot display mode externally selectable by usern Expandable to displays of 100 stepsn Internal voltage reference from 1.2V to 12Vn Operates with single supply of less than 3Vn Inputs operate down to groundn Output current programmable from 2 mA to 30 mAn No multiplex switching or interaction between outputsn Input withstands ±35V without damage or false outputsn LED driver outputs are current regulated,

open-collectorsn Outputs can interface with TTL or CMOS logicn The internal 10-step divider is floating and can be

referenced to a wide range of voltages

January 2000LM

3914D

ot/Bar

Display

Driver

© 2000 National Semiconductor Corporation DS007970 www.national.com


Typical Applications

0V to 5V Bar Graph Meter

DS007970-1

Note: Grounding method is typical of all uses. The 2.2 µF tantalum or 10 µF aluminum electrolytic capacitor is needed if leads to the LED supply are 6" orlonger.

LM39

14

www.national.com 2


Absolute Maximum Ratings (Note 1)

If Military/Aerospace specified devices are required,please contact the National Semiconductor Sales Office/Distributors for availability and specifications.

Power Dissipation (Note 6)Molded DIP (N) 1365 mW

Supply Voltage 25VVoltage on Output Drivers 25VInput Signal Overvoltage (Note 4) ±35VDivider Voltage −100 mV to V+

Reference Load Current 10 mAStorage Temperature Range −55˚C to +150˚CSoldering Information

Dual-In-Line PackageSoldering (10 seconds) 260˚C

Plastic Chip Carrier PackageVapor Phase (60 seconds) 215˚CInfrared (15 seconds) 220˚C

See AN-450 “Surface Mounting Methods and Their Effecton Product Reliability” for other methods of solderingsurface mount devices.

Electrical Characteristics (Notes 2, 4)

Parameter Conditions (Note 2) Min Typ Max Units

COMPARATOR

Offset Voltage, Buffer and FirstComparator

0V ≤ VRLO = VRHI ≤ 12V,ILED = 1 mA

3 10 mV

Offset Voltage, Buffer and Any OtherComparator

0V ≤ VRLO = VRHI ≤ 12V,ILED = 1 mA

3 15 mV

Gain (∆ILED/∆VIN) IL(REF) = 2 mA, ILED = 10 mA 3 8 mA/mV

Input Bias Current (at Pin 5) 0V ≤ VIN ≤ V+ − 1.5V 25 100 nA

Input Signal Overvoltage No Change in Display −35 35 V

VOLTAGE-DIVIDER

Divider Resistance Total, Pin 6 to 4 8 12 17 kΩAccuracy (Note 3) 0.5 2 %

VOLTAGE REFERENCE

Output Voltage 0.1 mA ≤ IL(REF) ≤ 4 mA,V+ = VLED = 5V

1.2 1.28 1.34 V

Line Regulation 3V ≤ V+ ≤ 18V 0.01 0.03 %/V

Load Regulation 0.1 mA ≤ IL(REF) ≤ 4 mA,V+ = VLED = 5V

0.4 2 %

Output Voltage Change withTemperature

0˚C ≤ TA ≤ +70˚C, IL(REF) = 1 mA,V+ = 5V

1 %

Adjust Pin Current 75 120 µA

OUTPUT DRIVERS

LED Current V+ = VLED = 5V, IL(REF) = 1 mA 7 10 13 mA

LED Current Difference (BetweenLargest and Smallest LED Currents)

VLED = 5V ILED = 2 mA 0.12 0.4mA

ILED = 20 mA 1.2 3

LED Current Regulation 2V ≤ VLED ≤ 17V ILED = 2 mA 0.1 0.25mA

ILED = 20 mA 1 3

Dropout Voltage ILED(ON) = 20 mA, VLED = 5V,∆ILED = 2 mA

1.5 V

Saturation Voltage ILED = 2.0 mA, IL(REF) = 0.4 mA 0.15 0.4 V

Output Leakage, Each Collector (Bar Mode) (Note 5) 0.1 10 µA

Output Leakage (Dot Mode)(Note 5)

Pins 10–18 0.1 10 µA

Pin 1 60 150 450 µA

SUPPLY CURRENT

Standby Supply Current(All Outputs Off)

V+ = 5V,IL(REF) = 0.2 mA

2.4 4.2 mA

V+ = 20V,IL(REF) = 1.0 mA

6.1 9.2 mA

Note 1: Absolute Maximum Ratings indicate limits beyond which damage to the device may occur. Operating Ratings indicate conditions for which the device is func-tional, but do not guarantee specific performance limits. Electrical Characteristics state DC and AC electrical specifications under particular test conditions which guar-antee specific performance limits. This assumes that the device is within the Operating Ratings. Specifications are not guaranteed for parameters where no limit isgiven, however, the typical value is a good indication of device performance.

LM3914

www.national.com3


Electrical Characteristics (Notes 2, 4) (Continued)

Note 2: Unless otherwise stated, all specifications apply with the following conditions:

3 VDC ≤ V+ ≤ 20 VDC VREF, VRHI, VRLO ≤ (V+ − 1.5V)

3 VDC ≤ VLED ≤ V+ 0V ≤ VIN ≤ V+ − 1.5V

−0.015V ≤ VRLO ≤ 12 VDC TA = +25˚C, IL(REF) = 0.2 mA, VLED = 3.0V, pin 9 connected to pin 3 (Bar Mode).

−0.015V ≤ VRHI ≤ 12 VDC

For higher power dissipations, pulse testing is used.

Note 3: Accuracy is measured referred to +10.000 VDC at pin 6, with 0.000 VDC at pin 4. At lower full-scale voltages, buffer and comparator offset voltage may addsignificant error.

Note 4: Pin 5 input current must be limited to ±3 mA. The addition of a 39k resistor in series with pin 5 allows ±100V signals without damage.

Note 5: Bar mode results when pin 9 is within 20 mV of V+. Dot mode results when pin 9 is pulled at least 200 mV below V+ or left open circuit. LED No. 10 (pin10 output current) is disabled if pin 9 is pulled 0.9V or more below VLED.

Note 6: The maximum junction temperature of the LM3914 is 100˚C. Devices must be derated for operation at elevated temperatures. Junction to ambient thermalresistance is 55˚C/W for the molded DIP (N package).

Definition of TermsAccuracy: The difference between the observed thresholdvoltage and the ideal threshold voltage for each comparator.Specified and tested with 10V across the internal voltage di-vider so that resistor ratio matching error predominates overcomparator offset voltage.

Adjust Pin Current: Current flowing out of the reference ad-just pin when the reference amplifier is in the linear region.

Comparator Gain: The ratio of the change in output current(ILED) to the change in input voltage (VIN) required to pro-duce it for a comparator in the linear region.

Dropout Voltage: The voltage measured at the currentsource outputs required to make the output current fall by10%.

Input Bias Current: Current flowing out of the signal inputwhen the input buffer is in the linear region.

LED Current Regulation: The change in output currentover the specified range of LED supply voltage (VLED) asmeasured at the current source outputs. As the forward volt-age of an LED does not change significantly with a smallchange in forward current, this is equivalent to changing thevoltage at the LED anodes by the same amount.

Line Regulation: The average change in reference outputvoltage over the specified range of supply voltage (V+).

Load Regulation: The change in reference output voltage(VREF) over the specified range of load current (IL(REF)).

Offset Voltage: The differential input voltage which must beapplied to each comparator to bias the output in the linear re-gion. Most significant error when the voltage across the in-ternal voltage divider is small. Specified and tested with pin6 voltage (VRHI) equal to pin 4 voltage (VRLO).

Typical Performance Characteristics

Supply Current vsTemperature

DS007970-2

Operating Input BiasCurrent vs Temperature

DS007970-20

Reference Voltage vsTemperature

DS007970-21

LM39

14

www.national.com 4


Typical Performance Characteristics (Continued)

Reference Adjust PinCurrent vs Temperature

DS007970-22

LED Current-RegulationDropout

DS007970-23

LED Driver SaturationVoltage

DS007970-24

Input Current BeyondSignal Range (Pin 5)

DS007970-25

LED Current vsReference Loading

DS007970-26

LED Driver CurrentRegulation

DS007970-27

Total Divider Resistancevs Temperature

DS007970-28

Common-Mode Limits

DS007970-29

Output Characteristics

DS007970-30

LM3914

www.national.com5


Block Diagram (Showing Simplest Application)

DS007970-3

LM39

14

www.national.com 6


Functional DescriptionThe simplifed LM3914 block diagram is to give the generalidea of the circuit’s operation. A high input impedance bufferoperates with signals from ground to 12V, and is protectedagainst reverse and overvoltage signals. The signal is thenapplied to a series of 10 comparators; each of which is bi-ased to a different comparison level by the resistor string.

In the example illustrated, the resistor string is connected tothe internal 1.25V reference voltage. In this case, for each125 mV that the input signal increases, a comparator willswitch on another indicating LED. This resistor divider canbe connected between any 2 voltages, providing that theyare 1.5V below V+ and no less than V−. If an expanded scalemeter display is desired, the total divider voltage can be aslittle as 200 mV. Expanded-scale meter displays are moreaccurate and the segments light uniformly only if bar mode isused. At 50 mV or more per step, dot mode is usable.

INTERNAL VOLTAGE REFERENCE

The reference is designed to be adjustable and develops anominal 1.25V between the REF OUT (pin 7) and REF ADJ(pin 8) terminals. The reference voltage is impressed acrossprogram resistor R1 and, since the voltage is constant, aconstant current I1 then flows through the output set resistorR2 giving an output voltage of:

Since the 120 µA current (max) from the adjust terminal rep-resents an error term, the reference was designed to mini-mize changes of this current with V+ and load changes.

CURRENT PROGRAMMING

A feature not completely illustrated by the block diagram isthe LED brightness control. The current drawn out of the ref-erence voltage pin (pin 7) determines LED current. Approxi-mately 10 times this current will be drawn through eachlighted LED, and this current will be relatively constant de-spite supply voltage and temperature changes. Currentdrawn by the internal 10-resistor divider, as well as by the ex-ternal current and voltage-setting divider should be includedin calculating LED drive current. The ability to modulate LEDbrightness with time, or in proportion to input voltage andother signals can lead to a number of novel displays or waysof indicating input overvoltages, alarms, etc.

MODE PIN USE

Pin 9, the Mode Select input controls chaining of multipleLM3914s, and controls bar or dot mode operation. The fol-lowing tabulation shows the basic ways of using this input.Other more complex uses will be illustrated in the applica-tions.

Bar Graph Display: Wire Mode Select (pin 9) directly to pin3 (V+ pin).

Dot Display, Single LM3914 Driver: Leave the Mode Selectpin open circuit.

Dot Display, 20 or More LEDs: Connect pin 9 of the firstdriver in the series (i.e., the one with the lowest input voltagecomparison points) to pin 1 of the next higher LM3914 driver.Continue connecting pin 9 of lower input drivers to pin 1 ofhigher input drivers for 30, 40, or more LED displays. Thelast LM3914 driver in the chain will have pin 9 wired to pin 11.All previous drivers should have a 20k resistor in parallel withLED No. 9 (pin 11 to VLED).

Mode Pin Functional DescriptionThis pin actually performs two functions. Refer to the simpli-fied block diagram below.

DOT OR BAR MODE SELECTION

The voltage at pin 9 is sensed by comparator C1, nominallyreferenced to (V+ − 100 mV). The chip is in bar mode whenpin 9 is above this level; otherwise it’s in dot mode. The com-parator is designed so that pin 9 can be left open circuit fordot mode.

Taking into account comparator gain and variation in the100 mV reference level, pin 9 should be no more than 20 mVbelow V+ for bar mode and more than 200 mV below V+ (oropen circuit) for dot mode. In most applications, pin 9 is ei-ther open (dot mode) or tied to V+ (bar mode). In bar mode,pin 9 should be connected directly to pin 3. Large currentsdrawn from the power supply (LED current, for example)should not share this path so that large IR drops are avoided.

DOT MODE CARRY

In order for the display to make sense when multipleLM3914s are cascaded in dot mode, special circuitry hasbeen included to shut off LED No. 10 of the first device when

DS007970-4

Block Diagram of Mode Pin Description

DS007970-5

*High for bar

LM3914

www.national.com7


Mode Pin Functional Description(Continued)

LED No. 1 of the second device comes on. The connectionfor cascading in dot mode has already been described and isdepicted below.

As long as the input signal voltage is below the threshold ofthe second LM3914, LED No. 11 is off. Pin 9 of LM3914No. 1 thus sees effectively an open circuit so the chip is indot mode. As soon as the input voltage reaches the thresh-old of LED No. 11, pin 9 of LM3914 No. 1 is pulled an LEDdrop (1.5V or more) below VLED. This condition is sensed bycomparator C2, referenced 600 mV below VLED. This forcesthe output of C2 low, which shuts off output transistor Q2, ex-tinguishing LED No. 10.

VLED is sensed via the 20k resistor connected to pin 11. Thevery small current (less than 100 µA) that is diverted fromLED No. 9 does not noticeably affect its intensity.

An auxiliary current source at pin 1 keeps at least 100 µAflowing through LED No. 11 even if the input voltage riseshigh enough to extinguish the LED. This ensures that pin 9 ofLM3914 No. 1 is held low enough to force LED No. 10 offwhen any higher LED is illuminated. While 100 µA does notnormally produce significant LED illumination, it may be no-ticeable when using high-efficiency LEDs in a dark environ-ment. If this is bothersome, the simple cure is to shunt LEDNo. 11 with a 10k resistor. The 1V IR drop is more than the900 mV worst case required to hold off LED No. 10 yet smallenough that LED No. 11 does not conduct significantly.

OTHER DEVICE CHARACTERISTICS

The LM3914 is relatively low-powered itself, and since anynumber of LEDs can be powered from about 3V, it is a veryefficient display driver. Typical standby supply current (all

LEDs OFF) is 1.6 mA (2.5 mA max). However, any referenceloading adds 4 times that current drain to the V+ (pin 3) sup-ply input. For example, an LM3914 with a 1 mA reference pinload (1.3k), would supply almost 10 mA to every LED whiledrawing only 10 mA from its V+ pin supply. At full-scale, theIC is typically drawing less than 10% of the current suppliedto the display.

The display driver does not have built-in hysteresis so thatthe display does not jump instantly from one LED to the next.Under rapidly changing signal conditions, this cuts downhigh frequency noise and often an annoying flicker. An “over-lap” is built in so that at no time between segments are allLEDs completely OFF in the dot mode. Generally 1 LEDfades in while the other fades out over a mV or more ofrange (Note 3). The change may be much more rapid be-tween LED No. 10 of one device and LED No. 1 of a seconddevice “chained” to the first.

The LM3914 features individually current regulated LEDdriver transistors. Further internal circuitry detects when anydriver transistor goes into saturation, and prevents other cir-cuitry from drawing excess current. This results in the abilityof the LM3914 to drive and regulate LEDs powered from apulsating DC power source, i.e., largely unfiltered. (Due topossible oscillations at low voltages a nominal bypass ca-pacitor consisting of a 2.2 µF solid tantalum connected fromthe pulsating LED supply to pin 2 of the LM3914 is recom-mended.) This ability to operate with low or fluctuating volt-ages also allows the display driver to interface with logic cir-cuitry, opto-coupled solid-state relays, and low-currentincandescent lamps.

Cascading LM3914s in Dot Mode

DS007970-6

LM39

14

www.national.com 8


Typical Applications

Zero-Center Meter, 20-Segment

DS007970-7

LM3914

www.national.com9


Typical Applications (Continued)

Application Example:Grading 5V Regulators

Highest No.LED on

Color V OUT(MIN)

10 Red 5.54

9 Red 5.42

8 Yellow 5.30

7 Green 5.18

6 Green 5.06

5V

5 Green 4.94

4 Green 4.82

3 Yellow 4.7

2 Red 4.58

1 Red 4.46

Expanded Scale Meter, Dot or Bar

DS007970-8

*This application illustrates that the LED supply needs practically no filteringCalibration: With a precision meter between pins 4 and 6 adjust R1 for voltage VD of 1.20V. Apply 4.94V to pin 5, and adjust R4 until LED No. 5 just lights.The adjustments are non-interacting.

LM39

14

www.national.com 10



“Exclamation Point” Display

DS007970-9

LEDs light up as illustrated with the upper lit LED indicating the actual input voltage. The display appears to increase resolution and provides an analogindication of overrange.

Indicator and Alarm, Full-Scale Changes Display from Dot to Bar

DS007970-10

*The input to the Dot-Bar Switch may be taken from cathodes of other LEDs. Display will change to bar as soon as the LED so selected begins to light.

LM3914

www.national.com11



Bar Display with Alarm Flasher

DS007970-11

Full-scale causes the full bar display to flash. If the junction of R1 and C1 is connected to a different LED cathode, the display will flash when that LED lights,and at any higher input signal.

Adding Hysteresis (Single Supply, Bar Mode Only)

DS007970-12

Hysteresis is 0.5 mV to 1 mV

LM39

14

www.national.com 12



Operating with a High Voltage Supply (Dot Mode Only)

DS007970-13

The LED currents are approximately 10 mA, and the LM3914 outputs operate in saturation for minimum dissipation.*This point is partially regulated and decreases in voltage with temperature. Voltage requirements of the LM3914 also decrease with temperature.

LM3914

www.national.com13



Application HintsThree of the most commonly needed precautions for usingthe LM3914 are shown in the first typical application drawingshowing a 0V–5V bar graph meter. The most difficult prob-lem occurs when large LED currents are being drawn, espe-cially in bar graph mode. These currents flowing out of theground pin cause voltage drops in external wiring, and thuserrors and oscillations. Bringing the return wires from signalsources, reference ground and bottom of the resistor string(as illustrated) to a single point very near pin 2 is the best so-lution.

Long wires from VLED to LED anode common can cause os-cillations. Depending on the severity of the problem 0.05 µFto 2.2 µF decoupling capacitors from LED anode common topin 2 will damp the circuit. If LED anode line wiring is inac-cessible, often similar decoupling from pin 1 to pin 2 will besufficient.

If LED turn ON seems slow (bar mode) or several LEDs light(dot mode), oscillation or excessive noise is usually the prob-lem. In cases where proper wiring and bypassing fail to stoposcillations, V+ voltage at pin 3 is usually below suggestedlimits. Expanded scale meter applications may have one orboth ends of the internal voltage divider terminated at rela-

tively high value resistors. These high-impedance endsshould be bypassed to pin 2 with at least a 0.001 µF capaci-tor, or up to 0.1 µF in noisy environments.

Power dissipation, especially in bar mode should be givenconsideration. For example, with a 5V supply and all LEDsprogrammed to 20 mA the driver will dissipate over 600 mW.In this case a 7.5Ω resistor in series with the LED supply willcut device heating in half. The negative end of the resistorshould be bypassed with a 2.2 µF solid tantalum capacitor topin 2 of the LM3914.

Turning OFF of most of the internal current sources is ac-complished by pulling positive on the reference with a cur-rent source or resistance supplying 100 µA or so. Alternately,the input signal can be gated OFF with a transistor switch.

Other special features and applications characteristics willbe illustrated in the following applications schematics. Noteshave been added in many cases, attempting to cover anyspecial procedures or unusual characteristics of these appli-cations. A special section called “Application Tips for theLM3914 Adjustable Reference” has been included withthese schematics.

20-Segment Meter with Mode Switch

DS007970-14

*The exact wiring arrangement of this schematic shows the need for Mode Select (pin 9) to sense the V+ voltage exactly as it appears on pin 3.Programs LEDs to 10 mA

LM39

14

www.national.com 14


Application Hints (Continued)

APPLICATION TIPS FOR THE LM3914 ADJUSTABLEREFERENCE

GREATLY EXPANDED SCALE (BAR MODE ONLY)

Placing the LM3914 internal resistor divider in parallel with asection (≅230Ω) of a stable, low resistance divider greatlyreduces voltage changes due to IC resistor value changeswith temperature. Voltage V1 should be trimmed to 1.1V firstby use of R2. Then the voltage V2 across the IC divider stringcan be adjusted to 200 mV, using R5 without affecting V1.LED current will be approximately 10 mA.

NON-INTERACTING ADJUSTMENTS FOR EXPANDEDSCALE METER (4.5V to 5V, Bar or Dot Mode)

This arrangement allows independent adjustment of LEDbrightness regardless of meter span and zero adjustments.

First, V1 is adjusted to 5V, using R2. Then the span (voltageacross R4) can be adjusted to exactly 0.5V using R6 withoutaffecting the previous adjustment.

R9 programs LED currents within a range of 2.2 mA to 20 mAafter the above settings are made.

ADJUSTING LINEARITY OF SEVERAL STACKEDDIVIDERS

Three internal voltage dividers are shown connected in se-ries to provide a 30-step display. If the resulting analog meteris to be accurate and linear the voltage on each divider mustbe adjusted, preferably without affecting any other adjust-ments. To do this, adjust R2 first, so that the voltage acrossR5 is exactly 1V. Then the voltages across R3 and R4 canbe independently adjusted by shunting each with selectedresistors of 6 kΩ or higher resistance. This is possible be-cause the reference of LM3914 No. 3 is acting as a constantcurrent source.

The references associated with LM3914s No. 1 and No. 2should have their Ref Adj pins (pin 8) wired to ground, andtheir Ref Outputs loaded by a 620Ω resistor to ground. Thismakes available similar 20 mA current outputs to all theLEDs in the system.

If an independent LED brightness control is desired (as inthe previous application), a unity gain buffer, such as theLM310, should be placed between pin 7 and R1, similar tothe previous application.

Greatly Expanded Scale (Bar Mode Only)

DS007970-15

LM3914

www.national.com15


Application Hints (Continued)

Other Applications• “Slow” — fade bar or dot display (doubles resolution)

• 20-step meter with single pot brightness control

• 10-step (or multiples) programmer

• Multi-step or “staging” controller

• Combined controller and process deviation meter

• Direction and rate indicator (to add to DVMs)

• Exclamation point display for power saving

• Graduations can be added to dot displays. Dimly light ev-ery other LED using a resistor to ground

• Electronic “meter-relay” — display could be circle orsemi-circle

• Moving “hole” display — indicator LED is dark, rest of barlit

• Drives vacuum-fluorescent and LCDs using added pas-sive parts

Non-Interacting Adjustments for Expanded Scale Meter (4.5V to 5V, Bar or Dot Mode)

DS007970-16

Adjusting Linearity of Several Stacked Dividers

DS007970-17

LM39

14

www.national.com 16


Connection Diagrams

Plastic Chip Carrier Package

DS007970-18

Top ViewOrder Number LM3914V

See NS Package Number V20A

Dual-in-Line Package

DS007970-19

Top ViewOrder Number LM3914N-1

See NS Package Number NA18AOrder Number LM3914N *

See NS Package Number N18A* Discontinued, Life Time Buy date 12/20/99

LM3914

www.national.com17


Physical Dimensions inches (millimeters) unless otherwise noted

Note: Unless otherwise specified.

1. Standard Lead Finish:

200 microinches /5.08 micrometer minimum

lead/tin 37/63 or 15/85 on alloy 42 or equivalent or copper

2. Reference JEDEC registration MS-001, Variation AC, dated May 1993.

Dual-In-Line Package (N)Order Number LM3914N-1

NS Package Number NA18A

Plastic Chip Carrier Package (V)Order Number LM3914V

NS Package Number V20A

LM39

14

www.national.com 18


Physical Dimensions inches (millimeters) unless otherwise noted (Continued)

LIFE SUPPORT POLICY

NATIONAL’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORTDEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT AND GENERALCOUNSEL OF NATIONAL SEMICONDUCTOR CORPORATION. As used herein:

1. Life support devices or systems are devices orsystems which, (a) are intended for surgical implantinto the body, or (b) support or sustain life, andwhose failure to perform when properly used inaccordance with instructions for use provided in thelabeling, can be reasonably expected to result in asignificant injury to the user.

2. A critical component is any component of a lifesupport device or system whose failure to performcan be reasonably expected to cause the failure ofthe life support device or system, or to affect itssafety or effectiveness.

National SemiconductorCorporationAmericasTel: 1-800-272-9959Fax: 1-800-737-7018Email: [email protected]

National SemiconductorEurope

Fax: +49 (0) 1 80-530 85 86Email: [email protected]

Deutsch Tel: +49 (0) 1 80-530 85 85English Tel: +49 (0) 1 80-532 78 32Français Tel: +49 (0) 1 80-532 93 58Italiano Tel: +49 (0) 1 80-534 16 80

National SemiconductorAsia Pacific CustomerResponse GroupTel: 65-2544466Fax: 65-2504466Email: [email protected]

National SemiconductorJapan Ltd.Tel: 81-3-5639-7560Fax: 81-3-5639-7507

www.national.com

Dual-In-Line Package (N)Order Number LM3914N *NS Package Number N18A

* Discontinued, Life Time Buy date 12/20/99

LM3914

Dot/B

arD

isplayD

river

National does not assume any responsibility for use of any circuitry described, no circuit patent licenses are implied and National reserves the right at any time without notice to change said circuitry and specifications.


Pengisian Baterai Handphone dengan Solar Cell · PDF filetegangan dari tegangan maksimal 5.5...

Documents

Transcript of Pengisian Baterai Handphone dengan Solar Cell · PDF filetegangan dari tegangan maksimal 5.5...