Prosiding Teknoin 2012 Teknik Elektro

ISBN No. 978-979-96964-3-9

Prosiding

Seminar Nasional Teknoin 2012

Pengembangan Teknologi Manufaktur untuk Menunjang Penguatan Daya Saing Bangsa

Yogyakarta, 10 November 2012

Bidang Teknik Elektro

diselenggarakan oleh:

Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Indonesia

Yogyakarta

Prosiding Seminar Nasional Teknoin 2012 ISBN No. 978-979-96964-3-9

i

Prosiding Seminar Nasional Teknoin 2012 ISBN: 979-978-96964-9-8 Diterbitkan oleh:

Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Indonesia Jl. Kaliurang Km 14,5 Yogyakarta 55584 T. 0274-895287, 0274-895007 Ext 110/200 F. 0274-895007 E. [email protected], [email protected] W. seminarteknoin.fit.uii.ac.id

Hak Cipta 2012 ada pada penulis Artikel pada prosiding ini dapat digunakan, dimodifikasi, dan disebarkan secara bebas untuk tujuan bukan komersil (non profit), dengan syarat tidak menghapus atau mengubah atribut penulis. Tidak diperbolehkan melakukan penulisan ulang kecuali mendapatkan izin terlebih dahulu dari penulis.

Bidang Teknik Elektro Yogyakarta, 10 November 2012

ii

Organisasi Penyelenggara

Penanggung Jawab : Ir. Gumbolo Hadi Susanto, M.Sc. Dekan Pengarah : Wahyudi Budi Pramono, ST., M.Eng Wakil Dekan Dr. Sri Kusumadewi, S.Si., MT. Direktur Pascasarjana MTI Dra. Kamariah, MS. Ketua Jurusan Teknik Kimia Drs. Mohammad mastur, MSIE Ketua Jurusan Teknik Industri Yudi Prayudi, S.Si, M.Kom Ketua Jurusan Teknik Informatika Tito Yuwono, ST., M.Sc Ketua Jurusan Teknik Elektro Agung Nugroho Adi, ST., MT. Ketua Jurusan Teknik Mesin Ketua Pelaksana : Risdiyono, ST., M.Eng., D.Eng. Bendahara : 1. Yustiasih Purwaningrum, ST., MT. 2. Erawati Lestari, A.Md. Reviewer : 1. Prof. Dr. Ir. Mauridhi Hery Purnomo, M.Eng. 2. Dr. Ir. Rila Mandala, M.Eng. 3. Ir. Muhammad Waziz Wildan, M.Sc., Ph.D. 4. Risdiyono, ST., M.Eng., D.Eng. 5. Dr. Ir. Paryana Puspaputra, M.Eng. 6. Ir. Erlangga Fausa, M.Cis 7. Ridwan Andi Purnomo, ST., M.Sc., Ph.D. 8. Asmanto Subagyo, M.Sc. 9. Izzati Muhaimmah, ST., M.Sc. Ph.D. 10. Hendra Setiawan, ST., MT. D.Eng. 11. Muhammad Ridlwan, ST., MT. Makalah & Prosiding: Koordinator Purtojo, ST., M.Sc.

1. Khamdan Cahyari, ST., M.Sc. 2. Firdaus, ST., MT. 3. Hanson Prihantoro, ST., MT. 4. Jerri Irgo, SE., MM. 5. Heri Suryantoro, A.Md. 6. Bagus Prabawa Aji, ST. 7. Adi Swandono, A.Md.

Sekretariat: Koordinator M. Faizun, ST., M.Sc.

1. Indah Kurniasari, SP 2. Muhammad Susilo Atmodjo 3. Pangesti Rahman, SE.

Sie. Acara dan Publikasi: Koordinator Arif Hidayat, ST., MT.

1. Dyah Retno Sawitri, ST. 2. Agus Sumarjana, ST. 3. Suwati, S.Sos.


iii

Kata Pengantar

Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh Segala puji dan syukur hanyalah milik Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga Seminar Nasional Teknoin 2012 dapat terselenggara.

Seminar Nasional Teknoin merupakan seminar tahunan yang diselenggarakan oleh Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Indonesia Yogyakarta bekerja sama dengan Jurnal Teknologi Industri (TEKNOIN). Sejak pertama kali diselenggarakan pada tahun 2004, seminar ini telah menjadi sarana terjalinnya kerjasama, transfer pengalaman dan pengetahuan di antara berbagai pihak dari kalangan akademisi, peneliti, pelaku industri dan elemen masyarakat lainnya baik dari unsur pemerintah maupun swasta. Sejalan dengan visi Universitas Islam Indonesia yang berkomitmen pada kesempurnaan (keunggulan) serta risalah Islamiyah di bidang pendidikan, penelitian, pengabdian masyarakat dan dakwah, seminar ini diharapkan mampu memberikan manfaat dan kontribusi nyata bagi kemajuan bangsa. Di usianya yang ke 9, Seminar Nasional Teknoin 2012 kali ini mengambil tema : Pengembangan Teknologi Manufaktur untuk Menunjang Penguatan Daya Saing Bangsa. Tema ini dipilih berdasarkan pertimbangan bahwa peningkatan daya saing bangsa merupakan sebuah keniscayaan yang harus dilakukan dalam menghadapi era globalisasi. Usaha ini akan berhasil jika seluruh elemen masyarakat memberikan kontribusi yang optimal sesuai bidangnya masing-masing. Di sektor industri, parameter-parameter yang sering dipakai dalam mengukur daya saing bangsa biasanya lebih ditentukan oleh kualitas sumber daya manusia (SDM) daripada kualitas sumber daya alam (SDA) sebuah negara. Kerjasama multidisiplin yang melibatkan berbagai pihak, baik pemerintah maupun swasta mutlak diperlukan. Untuk itu, Seminar Nasional Teknoin dikemas menjadi forum diseminasi berbagai disiplin ilmu diantaranya bidang ilmu Teknik Kimia, Teknik Industri, Teknik Informatika, Teknik Elektro dan Teknik Mesin. Dalam seminar ini, alhamdulillah terdapat 143 buah makalah (dari 260 abstrak yang diterima) dan yang telah direview oleh tim serta layak untuk masuk ke dalam Prosiding Seminar Nasional Teknoin 2012 (ISBN No. 978-979-96964-3-9) dan dipresentasikan. Adapun tiap bidang ilmu terdiri atas : 21 makalah bidang Teknik Kimia dan Tekstil, 35 makalah bidang Teknik Industri, 29 makalah bidang Teknik Informatika, 20 makalah bidang Teknik Elektro, serta 38 makalah bidang Teknik Mesin.

Pada kesempatan ini, kami selaku ketua pelaksana menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Pimpinan Fakultas Teknologi Industri UII, segenap Pimpinan Jurusan dan Pimpinan Program Pascasarjana di lingkungan FTI UII, tim reviewer, dan seluruh panitia pelaksana yang telah berusaha maksimal dan bekerjasama dengan baik hingga terlaksananya acara ini. Ucapan terima kasih kami sampaikan juga kepada Assoc. Prof. Dr. Pisut Komsaap yang telah berkenan menjadi keynote speaker dalam seminar ini. Kepada seluruh peserta dan pemakalah serta semua pihak yang telah berpartisipasi, kami sampaikan terima kasih dan permohonan maaf atas kekurangsempurnaan kami.

Wassalamualaikum warahmatullah wabarakatuh Yogyakarta, 10 November 2012 Ketua Panitia, Risdiyono, ST, M.Eng, D.Eng


iv


v

Sambutan Dekan Fakultas Teknologi Industri

Universitas Islam Indonesia

Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh Rendahnya daya saing bangsa Indonesia akibat belum kondusifnya kinerja perekonomian nasional merupakan salah satu persoalan yang perlu dicermati bersama. Di sektor industri, berbagai hal yang berkaitan dengan sistem produksi, pemanfaatan tenaga kerja, akses ke sumber daya keuangan, manajerial, infrastruktur, teknologi, standarisasi, perlindungan konsumen dan analisa pasar merupakan contoh faktor yang mempengaruhi daya saing suatu bangsa. Tidak bisa dipungkiri bahwa peningkatan daya saing merupakan sebuah keniscayaan yang harus dilakukan dalam menghadapi era globalisasi. Usaha ini akan berhasil jika seluruh elemen masyarakat memberikan kontribusi yang optimal sesuai bidangnya masing-masing. Daya saing bangsa biasanya lebih ditentukan oleh kualitas sumber daya manusia (SDM) daripada kualitas sumber daya alam (SDA) sebuah negara. Kerjasama multidisiplin yang melibatkan berbagai pihak, baik pemerintah maupun swasta mutlak diperlukan. Berkenaan dengan hal itu, Fakultas Teknologi Industri Universitas Islam Indonesia Yogyakarta menyelenggarakan Seminar Nasional Teknoin yang pada kesempatan ini telah menginjak usia yang ke 9. Di seminar ini kami mengundang para akademisi, peneliti, pelaku industri dan seluruh elemen masyarakat untuk berperan serta baik sebagai pemakalah maupun peserta. Beragam konsep, hasil pemikiran, dan hasil riset tentang teknologi akan disajikan dan dibahas pada Seminar Nasional ini. Sebagai sebuah forum ilmiah, seminar ini diharapkan menjadi media diseminasi informasi hasil penelitian dan perkembangan mutakhir antar pihak dengan berbagai latar belakang, mulai dari kalangan perguruan tinggi, lembaga penelitian, pemerintah/pengambil kebijakan, dan pihak industri. Diskusi antarpihak dengan berbagai perspektif ini diharapkan dapat memperluas social networking dan menghadirkan visualisasi yang lebih lengkap atas berbagai perkembangan penelitian di bidang teknologi industri, dan pada gilirannya diharapkan dapat memberikan kontribusi bagi perkembangan teknologi dan pemanfaatannya di Indonesia. Atas nama Fakultas Teknologi Industri, Universitas Islam Indonesia, saya menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah berkontribusi atas terselenggaranya Seminar Nasional Teknoin 2012 ini. Seminar ini dapat berlangsung karena usaha terbaik dari panitia pelaksana. Akhir kata, selamat berseminar. Wassalamualaikum warahmatullah wabarakatuh Dekan, Ir. Gumbolo Hadi Susanto, M.Sc.


vi


vii

Executive Summary of Keynote Speech

Manufacturing Technology Development for Customer Involvement in Value Creation

Assoc. Prof. Dr. Pisut Koomsap A-Cube Research Group,

Industrial and Manufacturing Engineering, School of Engineering and Technology,

Asian Institute of Technology, Km. 42 Paholyothin Rd. Klong Luang, Pathumthani 12120, Thailand,

Tel: (662) 524-5678; Fax: (662) 524-5697; Email: [email protected]

Advancement of technology has opened up a competitive market that led to the change of product development fundamental from manufacturer-oriented to customer-oriented. The competitive environment has powered customers to demand for better responsiveness, and has forced manufacturers to timely deliver quality products and service to satisfy customer expectations. Design of manufacturer in the early days has been replaced by design for customer at the present time.

However, customer involvement has been limited to expressing their voices until the debut of mass customization concept which each product is aimed to be made to meet a specific customers need. Customers can take a proactive role in their needs and negotiate to meet their requirements. Manufacturers allow them to involve reconfiguring products during assembly stage. They can mix and match parts to form their own products. Nevertheless, the concept has some limitations when it comes down to implementation. To serve individual needs that quite vary from one person to another, exponential increase of variety will occur and lead to high cost and long lead time. With rigid manufacturing system, manufacturers are required to build up the inventory of variety of components to be ready. As a result, mass customization, in practice, remains at a group of customers with similar preference, not yet reached to individual customer.

Recently, we have proposed design by customer concept to satisfy individual customers by letting them to flexibly involve in defining product of their personal requirements at any stages of value chain, and framework has been established to assist manufacturers on realizing the concept. To encourage customer involvement, maximum possible channels in the value chain should be opened for ease of access, but the level of involvement that can vary from design from scratch to select available items is depended upon customers interests as well as manufacturers readiness. Therefore, product attribute analysis that takes key customer needs, manufacturers capability and constraints has been developed as a tool for determining the level of involvement, and crowd screening process has also been introduced to manage product variety.

Presented in this talk is our ongoing research on manufacturing technology development to support customer involvement in design by customer concept. The research includes the development of hardware, software, algorithm, and their integration to form an intelligent manufacturing system that allows manufacturers to respond rapidly to individual customers. The system is customer-oriented. It has been developed to accommodate customer interest which maybe expressed in various formats such as CAD model, drawing, physical object, sketch or photograph. The system composes of three parts: input transformation, toolpath generation and fabrication technology, and can serve both 2D and 3D applications. It transforms these inputs to be a general form of contour images for 2D product or a stack of contour images for 3D product. Topological hierarchy contour tracing algorithm has been developed for automatic toolpath generation. This algorithm can trace a set of one-pixel wide closed contours that may appear as nested contours, interconnected contours or their combination. It is applied on the images to obtain coordinates on all contours. The ordered sequences of coordinates are then used to generate commands for fabrication a product.

Contour cutting and screen printing are examples of 2D application. Zero G-code two axes servo table has been developed for abrasive waterjet machining. It allows inexperience users to complete cutting any complicated contours in very short period of time without writing a single G-code. Its integration with contour tracing algorithm makes it possible for rapid contour cutting from a contour image. Multi-color screen printing system has also been developed to illustrate design by customer concept. The system is capable of creating screen quickly from customer design and used on a flat screen printing machine that is capable of adjusting screen automatically for multi-color printing.


viii

Additive manufacturing has been our focus on 3D application. A few rapid prototyping techniques have been developed in house. Direct slicing approach has been researched for transforming 3D CAD model to be a stack of contours. However, it is quite often that customers do not come with 3D CAD models; instead they may bring physical objects, or rough sketches. Therefore, interfacing between rapid prototyping (RP) with reverse engineering (RE), geometric reconstruction (GR), and 3D sketch-based modeling have been researched also to transform rapidly those inputs to be physical prototypes.

For RE-RP interface, unlike all existing interface approaches which acquire entire surface data from an object and perform data reduction, our adaptive reverse engineering acquires data selectively and locally layer by layer according to the complexity of the object. Structure light system has been applied to induce feature on the object surface to appear explicitly for selective data acquisition algorithm that applies image processing to analyze the complexity of the object before recommending the scanning positions. The output is a stack of contours that can be used directly for toolpath generation. Similarly, GR-RP interface has been developed for direct fabrication of a physical prototype from an orthographic views drawing without reconstruction of its 3D CAD model. This success has led us to another development on direct fabrication of a prototype from a paper-based freehand sketch which is a natural communication channel used for expressing idea.

In conclusion, several manufacturing technologies have been being developed to support customer involvement in our design by customer concept but the development has not been completed yet. There is still big room for improvement to make these technologies more robust. Also, full implementation of design by customer is still waiting to be explored.


ix

Daftar Isi

Organisasi Penyelenggara .. i Kata Pengantar iii Sambutan Dekan FTI UII v Executive Summary of Keynote Speech vii Daftar Isi ix Makalah Bidang Teknik Elektro D-1

01 Studi Penjadwalan Beban Puncak pada PT.PLN Cabang Manokwari dengan Metode Iterasi Lamda . D-3 Adelhard Beni Rehiara

02 Perancangan Prototype Telemetri Suhu dan Kelembaban Udara Berbasis Arduino Menggunakan Xbee .. D-9 Andi Adriansyah 03 Supervisory Control for Hybrid Power System Using Smart Relay .. D-15 Aryuanto Soetedjo, Yusuf Ismail Nakhoda, Abraham Lomi, Misbahul Huda Yulinda

04 Aplikasi Penampil Parameter Cuaca pada Stasiun Cuaca Berbasis Embedded PC dengan Menggunakan Java . D-21 Bambang Sugiarto, Akbari Indra Basuki 05 Maximum Power Point Tracker Melalui Deteksi daya dan Tegangan . D-29 Damar Budi Laksono , Leonardus. H. Pratomo

06 Simulasi PLTS dan PLTA (Hybrid) Berbasis Sistem Otomasi untuk Penanggulangan Kekurangan Daya Listrik di Daerah Pesisir ... D-37 Doddy Irawan, Endi Sahrial 07 Desain dan Implementasi Maximum Power Point Tracker Melalui Deteksi Arus D-43 Edoe Arieska Aprilyanto, Leonardus. H. Pratomo 08 Transmisi Video Telemedicine Menggunakan H.264/SVC dan IEEE 802.11e . D-51 Emansa Hasri Putra 09 Mobile Cloud Berbasis Virtual Smartphone Over IP . D-59 Ferrianto Gozali dan Rizki Abrar

10 Perancangan Sensor Gas Co Berbasis Zno dengan Metode Solgel Menggunakan Teknologi Thick Film . D-65 I Dewa Putu Hermida, Parlindungan Sinaga, Yuyu R. Tayubi, Untung H. Pramono

11 Optimasi Kontroler PID pada Pengaturan Suhu Heater Pabrik Gula Menggunakan Algoritma Genetika Berbasis Scilab . D-79 Muhammad Aziz Muslim, Retnowati, Riski Tri Rosana


x

12 Metoda Pembacaan Lebar Pulsa Sinyal PWM Motor Servo dengan Timer 16 bit pada Mikrokontroler AVR D-85 Oka Mahendra

13 Purwarupa Kontrol Temperatur Ruang Pembakaran Tegel Menggunakan Metode Fuzzy Logic D-91 Richa Watiasih, Ahmad Nurhuda

14 Sistem Pengisi Baterai Berbasis Daya Maksimal Melalui Deteksi Arus dan Tegangan .. D-103 Ronal C. Manik, Leonardus. H. Pratomo

15 Rancang Bangun Sistem Pelabelan Botol Kemasan Oval Terotomatisasi Dengan Programmable Logic Control D-111 Slamet Pambudi, Rahmat, Tri Rahayu K.L. 16 Analisis Kointegrasi Trafik Internet Spasial D-119 Sis Soesetijo

17 Perancangan dan Implementasi Pengendali Beban Elektronik Generator Induksi Split Phase Eksitasi Sendiri dengan Metoda Logika Fuzzy .. D-125 Sofian Yahya, Dedi Nono Suharno

18 Penanganan Noise Pada Perancangan Prototipe Alat Penangkap Sinyal Mioelektrik Menggunakan Surface Electrode tanpa External Electric Stimulator ... D-133

Susy Susmartini, Azizah Aisyati, Ilham Priadythama

19 Perancangan dan Pembuatan Sistem Pendeteksi Suhu Menggunakan Arduino dan Visual Basic .. D-137 Yudhi Gunardi

20 Korektor Faktor Daya Otomatis Sebagai Alat Untuk Mengoptimalkan Pemakaian Energi Listrik Pada Instalasi Listrik Rumah Tangga . D-145 Yuniarto, Priyo Sasmoko 21 Analisa Sistem Scada Pada Sinkronisasi 2 Unit Genset Dengan Trafo PLN D-149 Agus kiswantono, Sugiyantoro


D-1

Makalah Bidang Teknik Elektro

Seminar Nasional Teknoin 2012

Pengembangan Teknologi Manufaktur untuk Menunjang Penguatan Daya Saing Bangsa

Yogyakarta, 10 November 2012


D-2


D-3

Studi Penjadwalan Beban Puncak pada PT.PLN Cabang Manokwari dengan Metode Iterasi

Lamda

Adelhard Beni Rehiara Jurusan Teknik, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Papua

Jl. Gunung Salju Amban Manokwari E-mail : [email protected]

Abstract Economic dispatch has been used in many power plants to optimize these power plants operation. As one of method in economic dispatch, lambda iteration method has been utilized for calculating the economic operation of peak load in power system of PT. PLN branch Manokwari which is the electrical company working in area of Manokwari. Based on the investigation in the time of peak load which had been calculated with Lambda iteration method, diesel power plant units in the company system had not worked in optimal operation while handle the peak load. This condition has increased the operation cost of the generating system. Keywords : Economic dispatch; lambda iteration; diesel power plant; optimize; peak load.

Pendahuluan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) merupakan salah satu jenis pembangkit listrik yang mengkonversikan bahan bahan bakar diesel menjadi energi listrik. Sebagaimana diketahui, efisiensi terbaik dari sebuah mesin konversi kira-kira sebesar 60% [12]. Hal ini menunjukkan bahwa proses konversi energi pada sebuah PLTD mungkin tidak akan mencapai efisiensi sebesar 60% dan sebagai akibat dari proses tersebut akan dihasilkan polusi. Walaupun demikian, karena mudah untuk dipindahkan dan juga mudah untuk di pasang, PLTD seringkali dijadikan pilihan untuk memenuhi kebutuhan listrik secara mudah dan cepat. Kekurangan PLTD dapat terletak pada biaya operasi yang tinggi untuk bahan bakar dan untuk perawatan. Beban puncak merupakan beban tertinggi yang harus disuplai oleh unit-unit pembangkit. Waktu beban puncak dapat berlangsung mulai sore sampai tengah malam, dimana pada saat tersebut pemakaian energi listrik meningkat secara signifikan. Menurut PLN [13], waktu beban puncak dimulai sejam jam 18.00 22.00 waktu setempat, walaupun pada kenyataannya mungkin dapat terjadi dan selesai lebih cepat berdasarkan pada perilaku konsumen. Untuk meningkatkan efisiensi dan untuk mereduksi biaya pembangkitan, PLN akan mengoperasikan mesin PLTD yang paling ekonomis dan seiring dengan semakin meningkatnya beban, mesin PLTD yang kurang efisien dan yang tidak efisien mulai di operasikan secara bertahap. Dengan mengoperasikan PLTD secara ekonomis, sebuah PLTD dapat menjadi optimal dalam membangkitkan energi sehingga polusi dan biaya operasi dapat direduksi. Telah banyak penelitian yang dilakukan untuk mengoptimalkan unit pembangkit listrik dalam bentuk yang berbeda [1-9], tetapi penelitian-penelitian tersebut hampir selalu mengacu pada formulasi economic dispatch (ED) yang merupakan metode pembagian pembebanan pada pembangkit-pembangkit pada suatu sistem secara optimal. Dalam tulisan ini akan di bahas optimalisasi mesin pembangkit yang digunakan pada beban puncak di PT. PLN (Persero) Cabang Manokwari dengan metode iterasi lamda.

Metodologi Penelitian Beberapa tahapan yang dikerjakan pada penelitian ini adalah pengambilan data, pemodelan biaya bahan bakar, penentuan biaya bahan bakar tambahan dan analisis data. Pengambilan data Data yang diperoleh merupakan data sekunder yang diperoleh dari PT. PLN (Persero) cabang Manokwari. Data bahan bakar serta keluaran sistem diperlukan untuk memodelkan sistem dengan metode regresi kuadratik, sedangkan data beban puncak dibutuhkan sebagai studi kasus yang diambil pada tanggal 12 April 2012. Pemodelan biaya bahan bakar Biaya bahan bakar sistem diperoleh dengan memodelkan unit-unit pembangkit berdasarkan data bahan bakar serta keluaran sistem. Model matematis biaya bahan bakar akan diformulasikan pada persamaan kuadratis seperti pada persamaan berikut[1-10]:


D-4

)()( 2 cPbPaPF iiiiii (1) dengan mengacu pada R

n

ii PP

1

(2)

dan batasan iii PPP maxmin (3) Penentuan biaya bahan bakar tambahan Biaya bahan bakar tambahan dapat diperoleh dengan menentukan biaya bahan bakar yang meningkat untuk suatu selang waktu tertentu saat keluaran daya ditingkatkan. Saat keluaran pembangkit dinaikkan, biaya bahan bakar tambahan pada masing-masing unit yang bekerja juga akan naik. Biaya bahan bakar merupakan turunan pertama dari fungsi biaya bahan bakar sehingga biaya bahan bakar tambahan setiap unit adalah [9-11] :

iiii

i bPaPF

2 (4)

Analisis data Data di analisis dengan menggunakan metode iterasi lamda dengan diagram alir sebagaimana disajikan pada gambar 1.

Gambar 1. Diagram alir

Hasil dan Pembahasan Unit Pembangkitan Beban pada jala-jala PLN di wilayah Manokwari terhubung langsung dengan sistem pembangkitan yang terpusat pada sebuah lokasi yang berkedudukan di Sanggeng. Sistem pembangkitan di PT. PLN (persero) cabang Manokwari terdiri dari unit-unit PLTD milik sendiri dengan daya maksimum 7610 kW dan unit rental swasta sebesar maksimum 10000 kW. Unit PLTD milik PLN terdiri dari 9 unit mesin pembangkit dengan spesifikasi sebagaimana pada tabel 1.

Tabel 1. Spesifikasi unit pembangkit NO TIPE MESIN NO. SERI DAYA KELUARAN (kW) MINIMUM MAKSIMUM 1 DEUTZ BV8M 628 180 1100 2 DEUTZ BV8M 628 180 1100 3 MAN 6L 26/32 H 150 900 4 MAN 6L 26/32 H 150 900 5 DAIHATSU 6DL - 28 180 1000 6 MITSUBISHI S12 R -PTA 150 800 7 MITSUBISHI S12 H -PTA 120 600 8 MITSUBISHI S16 R -PTA 150 900 9 KOMATSU SAA 6D 170-P800 75 460

i

ii a

bP2

Rbeban PP


Pada tanggal 12 April 2012 terdapat 5 unit generator yang dipakai untuk menyuplai beban puncak dengan data-data sebagaimana ditampilkan pada tabel 2. Data beban puncak sengaja diambil antara jam 17.00-23.00 atau 1 jam dari waktu beban puncak yang ditetapkan PLN [13] untuk mengamati masa transisi antara sebelum, selama dan setelah beban puncak.

Tabel 2. Data beban puncak

WAKTU BEBAN (KW) DAYA KELUARAN MESIN (KW) UNIT 1 UNIT 2 UNIT 3 UNIT 4 UNIT 7 17.00 1310 - - - 810 500 18.00 1420 - - - 820 600 19.00 4470 930 930 830 830 600 20.00 3950 910 910 810 810 500 21.00 3440 900 900 820 820 - 22.00 2600 900 900 800 - 23.00 1860 930 930 - - -

Dengan data beban pada tabel 2, tersebut maka biaya operasi dari mesin-mesin pada beban puncak pada tanggal tersebut dapat dihitung sebagaimana ditampilkan pada tabel 3.

Tabel 3. Biaya operasi beban puncak

WAKTU BIAYA OPERASI (US$) UNIT 1 UNIT 2 UNIT 3 UNIT 4 UNIT 7 TOTAL 17.00 0,0000 0,0000 0,0000 0,3369 0,3800 0,7169 18.00 0,0000 0,0000 0,0000 0,3417 0,5800 0,9217 19.00 0,0798 0,4176 0,4820 0,3464 0,5800 1,9059 20.00 0,0855 0,4129 0,4420 0,3369 0,3800 1,6573 21.00 0,0883 0,4106 0,4620 0,3417 0,0000 1,3026 22.00 0,0883 0,4106 0,4220 0,0000 0,0000 0,9209 23.00 0,0798 0,4176 0,0000 0,0000 0,0000 0,4974

Gambar 2. Fungsi bahan bakar unit 1, 2, 3, 4 (a-d) dan unit 7 (e)

(b)(a)

(d)

(e)

(c)


D-6

Fungsi Biaya Bahan Bakar Pada tabel 2, terlihat bahwa ada 5 unit generator yang bekerja pada saat beban puncak dengan variasi yang di seting oleh operator. Dari data bahan bakar yang digunakan serta keluaran daya yang dihasilkan maka dapat dihasilkan fungsi bahan bakar dengan persamaan regresi kuadratik dengan bentuk grafik diperlihatkan pada gambar 2. Persamaan bahan bakar untuk mesin-mesin yang digunakan dapat ditulis ulang dengan mengganti variabel y dan x pada gambar 2 dengan F dan P sebagaimana diperlihatkan pada persamaan (5).

F1 = -1.42e-4P12+0.343P1-1.994

F2 = 1.17e-4P22+0.200P2+15.800

F3 = 0.001P32-1.178P3+554.8

F4 = 2.38e-4P42-4.90e-2P4+118

F7 = 0.001P72-0.62P7+187

(5)

Lamda atau biaya bahan bakar tambahan dapat diperoleh dengan menyelesaikan turunan pertama dari persamaan bahan bakar pada persamaan (5) sehingga turunan pertama persamaan bahan bakar untuk tiap mesin pembangkit dapat diperlihatkan pada persamaan (6).

= -0.000283P1 + 0.3434

= 0.0002344P2 + 0.1996

= 0.002P3 + 1.178

= 0.0004764P4 - 0.04898

= 0.002P7 - 0.62

(6)

Studi Kasus Penjadwalan Hasil perhitungan penjadwalan sistem pembangkitan beban puncak di PT. PLN (Persero) cabang Manokwari dengan metode iterasi lamda dapat diperlihatkan pada tabel 4. Pada saat perhitungan terdapat beberapa mesin yang memasuki konstrainnya sehingga mesin dimaksud harus di set pada batasannya dan kemudian dilakukan perhitungan ulang dengan melepaskan sistem tersebut dari perhitungan. Biaya operasi di hitung dengan persamaan (6) berdasarkan daya keluaran dari hasil perhitungan dengan iterasi lamda.

Tabel 4. Perhitungan dengan ED

WAKTU DAYA KELUARAN (KW) DAN BIAYA OPERASI (US$) UNIT 1 UNIT 2 UNIT 3 UNIT 4 UNIT 7 TOTAL KW US$ KW US$ KW US$ KW US$ KW US$ KW US$

17.00 - - - - - - 827.51 0,3452 482.45 0,3449 1310 0,6901 18.00 - - - - - - 900 0,3798 520 0,4200 1420 0,7998 19.00 1100 0,0317 1100 0,4574 824.53 0,4711 900 0,3798 545.53 0,4711 4470 1,8110 20.00 1100 0,0317 711.60 0,3664 772.26 0,3665 872.93 0,3669 493.26 0,3665 3950 1,4980 21.00 1100 0,0317 701.15 0,3639 771.04 0,3641 867.79 0,3644 - - 3440 1,1241 22.00 1100 0,0317 726.11 0,3698 773.96 0,3699 - - - - 2600 0,7714 23.00 1100 0,0317 760 0,3777 - - - - - - 1860 0,4094

Dari hasil studi operasi sistem pada beban puncak tanggal 12 April 2012 terlihat bahwa bila mesin-mesin dioperasikan dengan economic dispatch (ED) maka ada penghematan biaya operasi sebesar US$ 0,8188 atau 0,82 liter solar. Hal ini menunjukkan bahwa penjadwalan operasi PLTD di PT. PLN (Persero) cabang Manokwari hampir mendekati efektifitas maksimum. Namun demikian perlu diperhatikan bahwa walaupun penghematan yang dilakukan dengan ED cukup sedikit, hal itu hanya didasari oleh studi selama satu hari. Dengan asumsi bahwa tidak terjadi fluktuasi beban puncak harian dalam bulan April 2012 maka akan PLN dapat menghemat biaya operasi sebesar US$ 24,57 atau sekitar 24,68 liter solar. Jumlah ini akan cukup signifikan jika dilakukan pada jangka panjang dan dengan optimasi tersebut biaya produksi dan polusi yang dihasilkan dapat diminimalkan.

Kesimpulan Berdasarkan studi yang telah dilakukan pada operasi beban puncak di PT. PLN (Persero) cabang Manokwari, dapat disimpulkan bahwa operasi penjadwalan pada saat beban puncak sudah cukup efektif menekan biaya produksi. Hal ini terbukti dengan adanya sedikit perbedaan antara data beban puncak pada tanggal 12 April 2012 dan hasil perhitungan dengan metode iterasi lamda.


D-7

Operasi penjadwalan beban puncak pada tanggal tersebut diatas dapat lebih efektif dengan menerapkan economic dispatch (ED) pada unit-unit pembangkit selama beban puncak terjadi. Hasil perhitungan dengan metode iterasi lamda menunjukkan bahwa dengan menerapkan ED, PLN dapat menekan biaya produksi sebesar US$ 0,8188 atau 0,82 liter atau sekitar US$ 24,57 atau sekitar 24,68 liter solar per bulan.

Daftar Notasi i no unit pembangkit a,b koefisien biaya bahan bakar unit c ekivalen konsumsi bahan bakar tanpa daya keluaran n jumlah unit pada sistem Fi fungsi biaya bahan bakar unit-i Pi daya keluaran unit-i PR total beban sistem Pmin,i batas daya minimum unit-i Pmax,i batas daya maksimum unit-i biaya bahan bakar tambahan.

Ucapan Terima Kasih Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Kepala PT. PLN (Persero) cabang Manokwari dan juga staf PLTD Sanggeng atas segala kerjasama selama penelitan berlangsung. Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu pelaksanaan penelitian ini.

Daftar Pustaka [1] T. Yalcinoz, H. Altun, M. Uzam, "Economic Dispatch Solution Using A Genetic Algorithm Based on Arithmetic

Crossover," 2001 IEEE Porto Power Tech Conference, 10-13 September 2001. [2] C. L. Chen,S. L. Chen, "Short-term Unit Commitment with Simplified Economic Dispatch," Electric Power

Systems Research, 1991, vol 21, pp. 115 120. [3] M. Zarei, A. Roozegar, R. Kazemzadeh, J.M. Kauffmann, "Two Area Power Systems Economic Dispatch Problem

Solving Considering Transmission Capacity Constraints," World Academy of Science, Engineering and Technology, 2007, vol. 33, pp. 147-152.

[4] Jong-Bae Park, Ki-Song Lee, Joong-Rin Shin, and Kwang Y. Lee, "A Particle Swarm Optimization for Economic Dispatch With Nonsmooth Cost Functions," IEEE Transactions on Power Systems, February 2005, vol. 20, pp. 34-42.

[5] Shi Yao Lim, Mohammad Montakhab, Hassan Nouri, "Economic Dispatch of Power System Using Particle Swarm Optimization with Constriction Factor," International Journal of Innovations in Energy Systems and Power, October 2009, vol. 4, pp. 29-34.

[6] X. S. Han, H. B. Gooi, Daniel S. Kirschen, "Dynamic Economic Dispatch: Feasible and Optimal Solutions," IEEE Transactions On Power Systems, February 2001, vol. 16, pp. 22-28.

[7] A. K. Al-Othman, F. S. Al-Fares, and K. M. EL-Nagger, " Power System Security Constrained Economic Dispatch Using Real Coded Quantum Inspired Evolution Algorithm," World Academy of Science, Engineering and Technology, 2007, vol.29, pp. 7-14.

[8] K. Sathish Kumar, V. Tamilselvan, N. Murali, R. Rajaram, N. ShanmugaSundaram, T. Jayabarathi, "Economic Load Dispatch with Emission Constraints using Various PSO Algorithms," Wseas Transactions on Power Systems, September 2008, vol. 9.

[9] William D. Stevenson Jr., Element of Power System Analysis, 4rd ed. New York, McGraw-Hill, 1983. [10] H. Saadat, Power System Analysis, 2rd ed. New York, McGraw-Hill, 1999. [11] Allen J. Wood, Bruce F Wollenberg, Power Generation, Operation, and Control, 2rd ed. New York, Wiley-

Interscience, 1996. [12] Giancolly, Physics, 4rd ed. New York, PrenticeHall, 2001. [13] PT. PLN, Istilah Kelistrikan, PT. PLN (Persero), 2011 diambil dari http://www.pln.co.id/?p=85 tanggal 8/7/2012.


D-8


D-9

Perancangan Prototype Telemetri Suhu dan Kelembaban Udara Berbasis Arduino Menggunakan Xbee

Andi Adriansyah

Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana Jl. Raya Meruya Selatan, Kembangan, Jakarta 11650, Indonesia, Tlp/Fax : 06221-5871335

Email: [email protected]

Abstrak Ancaman terhadap bencana yang diakibatkan oleh perubahan iklim dapat terjadi dalam intensitas yang besar dan secara langsung dirasakan oleh masyarakat. Contoh gejala perubahan iklim yang paling merisaukan adalah terjadinya pemanasan global. Salah satu upaya untuk mengurangi dampak pemanasan global adalah dengan cara memantau perubahan suhu dan faktor-faktor perubahan iklim lainnya secara terus menerus dan berkesinambungan. Penelitian ini mencoba untuk merancang sebuah protoype telemetri pemantau perubahan suhu dan kelembaban udara yang dapat melaporkan hasilnya dari jarak tertentu. Proses pembacaan suhu dan kelembaban menggunakan sistem minimum mikrokontroler ATMega 328 yang telah dipaket dalam bentuk Sistem Arduino. Pelaporan hasil pemantauan menggunakan sistem Radio Frekuensi dengan menggunakan komponen yang disebut dengan Xbee. Hasil pemantauan diharapkan dapat ditampilkan pada Personal Computer (PC) berbasis Visual Basic, sehingga dapat disimpan dalam waktu tertentu dan dapat pula dianalisa secara lebih sistematis. Kata Kunci: Sistem Telemetri, Arduino, XBee

Pendahuluan

Sebagai negara kepulauan, Indonesia sangat rentan terhadap perubahan iklim yang menyebabkan bencana seperti banjir, longsor, kemarau panjang, angin kencang, dan gelombang tinggi. Ancaman terhadap bencana iklim di Indonesia ini bahkan dapat terjadi dalam intensitas yang lebih besar lagi dan secara langsung dirasakan oleh masyarakat petani, nelayan, pesisir, perdesaan, dan perkotaan. Dampak yang lebih luas tidak hanya merusak lingkungan akan tetapi juga membahayakan kesehatan manusia, keamanan pangan, kegiatan pembangunan ekonomi, pengelolaan sumberdaya alam dan infrastruktur fisik [1].

Perubahan iklim merupakan perubahan unsur-unsur iklim, seperti suhu, tekanan, kelembaban, hujan, angin, dan lain-lain, secara global terhadap nilai-nilai normalnya. Salah satu gejala perubahan iklim yang paling merisaukan adalah terjadinya pemanasan global. Pemanasan global adalah indikasi naiknya suhu muka bumi secara global terhadap nilai normal atau rata-rata pada kurun waktu standard. Pemanasan global tersebut mempengaruhi juga perubahan pada tekanan udara, kelembaban dan faktor-faktor penentu iklim lainnya. Gambar 1 memperlihatkan kenaikan suhu rata-rata bumi selama 157 tahun terakhir yaitu 0.050C per tahun dan memperlihatkan adanya kenaikan yang signifikan,terutama pada masa 20 tahun terakhir ini hingga mencapai 0.180C per tahun [2].

Gambar 1. Kenaikan suhu rata-rata bumi selama 157 tahun terakhir

Salah satu upaya untuk mengurangi dampak pemanasan global adalah dengan cara memantau perubahan suhu dan faktor-faktor perubahan iklim lainnya secara terus menerus dan berkesinambungan. Pemantauan faktor-faktor perubahan iklim ini tidak hanya pada tempat-tempat yang mudah dipantau, bahkan banyak diperlukan data pada tempat-tempat yang sulit, berbahaya dan jauh dari kantor pemantauan. Oleh karena itu diperlukan sistem pemantauan suhu,


D-10

tekanan, kelembaban dan lainnya yang dapat melaporkan hasil pemantauan dari jarak tertentu,dapat disimpan dalam waktu tertentu dan dapat pula dianalisa serca lebih sistematis, yang disebut dengan telemetri.

Penelitian ini mencoba untuk merancang sebuah protoype telemetri pemantau perubahan suhu dan kelembaban udara yang dapat melaporkan hasilnya dari jarak tertentu. Proses pembacaan suhu dan kelembaban menggunakan sistem minimum mikrokontroler ATMega 328 yang telah dipaket dalam bentuk Sistem Arduino. Pelaporan hasil pemantauan menggunakan sistem Radio Frekuensi dengan menggunakan komponen yang disebut dengan Xbee. Hasil pemantauan ditampilkan pada Personal Computer (PC) berbasis Visual Basic, sehingga dapat disimpan dalam waktu tertentu dan dapat pula dianalisa secara lebih sistematis. Tinjauan Pustaka 1. Latar belakang Sistem Telemetri

Telemetri adalah sebuah teknologi yang membolehkan pengukuran parameter fisik dari jarak jauh dan pelaporan informasi hasil pengukuran tersebut kepada perancang atau operator sistem. Telemetri biasanya diterapkan pada pemantauan kondisi gunung berapi, pemantauan suhu di peleburan baja, pemantauan cuaca yang tidak memungkinkan manusia untuk melakukan pengukuran secara langsung pada jarak yang dekat. Selain itu sistem telemetri sering digunakan pada program luar angkasa untuk mengukur parameter fisik permukaan suatu planet, sehingga keadaan cuaca pada suatu planet dapat diperkirakan [3]. [4].

Pengiriman informasi pada telemetri dapat dilakukan secara wireline (seperti telepon, jaringan komputer, jaringan kabel serat optik atau bahkan kabel biasa) maupun wireless (seperti menggunakan Radio Frekuensi, Telepon Bergerak, Bluetooth atau Web Browser). Teknik pengiriman informasi merupakan salah satu yang menentukan kehandalan sistem telemetri, apalagi jika pengiriman informasi dilakukan secara wireless. Untuk itu teknik akuisisi data, pengolahan awal sinyal dan teknik modulasi yang dipilih sangat menentukan kehandalan sistem telemetri tersebut [5].

Secara umum, pada sebuah sistem telemetri terdapat dua bagian besar, yaitu bagian pada sisi pengukuran dan bagian pada sisi penampilan. Pada bagian pengukuran terdapat sistem pengukuran, yang terdiri dari sistem pemindai dan sistem akuisisi data. Kemudian, hasil pengukuran tersebut diproses sedemikian rupa sehingga dapat ditransimisikan pada sebuah sistem telekomunikasi tertentu oleh sebuah sistem mikrokontroler. Sebaliknya, pada bagian penampilan, data tersebut diolah lagi, sehingga pada akhirnya dapat ditampilkan dalam sebuah peralatan display, misalnya PC. Blok diagram sistem telemetri diperlihatkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Blok diagram sistem telemetri

2. Sensor Suhu dan Kelembaban SHT11

Untuk mendapatkan sebuah parameter fisik atau parameter kimia diperlukan suatu komponen tertentu. Komponen ini mengubah parameter fisik atau kimia tersebut menjadi parameter listrik, seperti tegangan atau arus. Karena terjadi perubahan parameter, dari parameter fisik atau kimia menjadi parameter lain, seperti tegangan atau arus, maka sensor sering juga disebut dengan transduser.

Pada penelitian ini, untuk mendapatkan harga suhu dan kelembaban digunakan sensor SHT11 [6]. Sensor ini digunakan karena secara fisik merupakan sebuah rangkaian terintegrasi (IC) surface mountable yang berukuran mini dan dapat mengukur kedua parameter tersebut secara bersamaan. SHT11 mengintegrasikan sensor dengan sistem penkondisian sinyal sekaligus dan menghasilkan keluaran dalam bentuk sinyal digital yang telah terkalibrasi. Bentuk fisik dan arsitektur sensor SHT11 diperlihatkan pada Gambar 3(a).

3. Sistem Mikrokontroler dengan Arduino

Proses akuisisi data dan pengendalian sistem, direncanakan menggunakan sistem minimum mikrokontrolerberbasis ATMega 328 yang telah dipaket dalam bentuk Sistem Arduino. Arduino ini memiliki 19 pin Input/Output digital dan 6 pin Input Analog. Tegangan yang dioperasikan terhadap sistem adalah 5 volt. Secara perangkat lunak, sistem memiliki Integrated Development Environment (IDE) tersendiri, sehingga dapat diprogram dengan bahasa seperti Bahasa C++ dalam bentuk sketches dan dapat diunduh langsung ke IC melalui transmisi USB. Perangkat lunak ini tersedia secara bebas karena berbasisiskan sistem terbuka (open source software) [7]. [8]. Bentuk fisik dan struktur Sistem Arduino diperlihatkan pada Gambar 3(b).

4. Sistem Komunikasi XBee

Proses komunikasi dan pengiriman data pengukuran sensor dengan bagian penampilan menggunakan media tanpa kabel (wireless). Media tanpa kabel yang diaplikasikan adalah menggunakan sistem berbasis Radio Frekuensi (RF), yaitu Xbee atau juga disebut ZigBee (Valdastri, dkk., 2008). Xbee adalah sebuah modul kompak yang disediakan untuk sistem tanpa kabel berbasis RF dan hubungan titik ke titik. Modul ini menggunakan sistem jaringan dengan protokol


D-21

Aplikasi Penampil Parameter Cuaca pada Stasiun Cuaca Berbasis Embedded PC dengan Menggunakan Java

Bambang Sugiarto1), Akbari Indra Basuki2)

Pusat Penelitian Informatika LIPI 1,2) Jl. Sangkuriang Komplek LIPI Bandung 40135

Telepon (022) 2504711 Fax (022) 2504712 [email protected]), [email protected])

Abstrak Pada penelitian sebelumnya telah dikembangkan metode komunikasi single master-multi slave dengan menggunakan mikrokontroler. Sebagai kelanjutan penelitiannya, paper ini akan menjelaskan aplikasi perangkat lunak penampil parameter cuaca dengan menggunakan Embedded PC pada master dalam sebuah sistem stasiun cuaca. Embedded PC yang digunakan sebagai master dalam pembangunan stasiun cuaca ini adalah NISE 103 dari Nexcom. Pada penelitian ini parameter cuaca yang digunakan adalah suhu, kelembaban, kecepatan angin, arah angin, tekanan udara, radiasi matahari dan curah hujan. Aplikasi ini mempunyai fungsi sebagai penampil hasil monitoring parameter cuaca secara on-line yang dilakukan oleh setiap sensor cuaca pada setiap slave melalui port RS-232. Selain fungsi tersebut, aplikasi ini juga bertugas menangani komunikasi single master-multi slave khususnya untuk pertukaran data. Dengan menggunakan perancangan berorientasi objek dengan pemodelan visual Unified Modelling Language (UML) dan pemograman java, maka dihasilkan suatu aplikasi perangkat lunak yang dapat menampilkan parameter cuaca dari setiap slave pada stasiun cuaca tersebut. Kata Kunci : embedded PC, master, slave, stasiun cuaca, RS-232, java.

Pendahuluan Pemantauan cuaca baru dapat dilaksanakan jika tersedia banyak data dari berbagai macam parameter cuaca sehingga keberadaan stasiun pemantau sangat diperlukan untuk mendapatkan data-data pemantauan cuaca. Untuk menunjang keberadaaan stasiun pemantau tersebut maka telah dirancang dan diimplementasikan sebuah stasiun cuaca pada penelitian sebelumnya dengan menggunakan metode komunikasi single master-multi slave [1][2]. Dalam sebuah stasiun cuaca terdapat sebuah Remote Terminal Unit (RTU) yang berfungsi untuk mengambil data-data parameter cuaca dari sensor dan peralatan lain di lokasi, mengubah data tersebut menjadi format yang diinginkan dan mengirim data tersebut ke bagian stasiun pusat. Gambar 1 merupakan sebuah blok diagram dari sebuah RTU pada stasiun cuaca.

Gambar 2. Blok diagram RTU pada stasiun cuaca

Dari Gambar 1 terlihat bahwa data parameter cuaca yang diambil dari sensor diakuisisi datanya di slave SBC dengan menggunakan mikrokontroler ATMega8535 [2]. Data hasil akuisisi ini kemudian dikirimkan melalui port komunikasi RS-232/RS-485 ke bagian master. Karena bagian master mempunyai kinerja yang lebih tinggi dibanding slave SBC, maka digunakan embedded PC sebagai pengganti dari master SBC. Pada dasarnya embedded PC adalah sebuah PC, tetapi perangkat ini telah tertanam dalam peralatan yang akan kita gunakan. Berbeda dengan PC desktop, embedded PC


D-22

ini disesuaikan dan digunakan khusus untuk perancangan mekanik tertentu, konsumsi power, product lifetime, kustomisasi perangkat lunak dan dukungan profesional [3]. Agar data-data parameter cuaca yang dikirimkan oleh slave SBC dapat diterima dengan baik maka di bagian master perlu adanya suatu perangkat lunak antar muka (user interface) yang memperlihatkan bagaimana data tersebut diterima dan ditampilkan agar dapat diketahui oleh pengguna. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membangun sebuah aplikasi penampil parameter cuaca yang bersifat on-line pada bagian master. Diharapkan dengan adanya aplikasi penampil parameter ini data-data parameter cuaca yang dikirimkan oleh setiap slave dapat ditampilkan melalui port serial RS-232/485. Pada penelitian ini parameter cuaca yang digunakan adalah suhu, kelembaban, kecepatan angin, arah angin, tekanan udara, radiasi matahari dan curah hujan. Agar aplikasi ini dapat dibangun maka digunakan pemograman Java sebagai bahasa pemograman perangkat lunaknya, sedangkan perancangan aplikasi menggunakan pemodelan visual Unified Modelling Language (UML).

Analisis dan Perancangan Sistem Perancangan Perangkat Lunak Dalam membangun sebuah aplikasi perangkat lunak antar muka, prinsip-prinsip perancangan yang harus diperhatikan adalah sebagai berikut [4]: User compatibility, artinya kita harus mengetahui siapa yang menjadi pengguna. Akan ada perbedaan antar muka

untuk tipe pengguna yang berbeda. Product compatibility, ada beberapa antar muka yang sama melewati beberapa produk yang berbeda atau dirilis

pada saat yang berbeda. Task compatibility, struktur dan aliran sistem harus sesuai dan mendukung terhadap task (tugas) yang akan

dikerjakan Work flow compatibility, sistem harus dapat diorganisasikan untuk memfasilitasi masa transisi diantara task dan

memudahkan untuk pen-switching-an diantara task. Consistency, beberapa antar muka yang sama untuk beberapa aksi atau objek yang sama pula. Familiarity, artinya konsep, terminologi dan perjanjian ruang bagi pengguna harus bersifat familiar sehingga akan

tergabung dalam satu antar muka. Simplicity, membuat suatu fungsi yang kompleks melalui antar muka yang simple. Direct manipulation, merupakan antar muka yang secara langsung pengguna dapat menampilkan aksinya pada objek

yang terlihat. Control, pengguna dapat memilih dan mengendalikan banyak perangkat sesuai dengan keinginannya. What you see is what you get (WYSIWYG), hal ini umumnya berhubungan dengan apa yang dilihat dan apa yang

akan didapatkan. Flexibility, aplikasi harus fleksibel memberikan beberapa pilihan. Responsiveness, harus ada umpan balik ke pengguna. Invisible technology, pengguna harus mengetahui tentang bagaimana sistem diimplementasikan dan dioperasikan

dengan tujuan untuk kontruksi kembali. Robustness, sistem tidak pernah crash. Protection, melindungi pengguna dari hasil drastis terhadap kesalahan-kesalahan umum. Ease of learning and ease of use, mudah dalam pembelajaran serta mudah dalam pemakaiannya.

Sesuai dengan prinsip-prinsip di atas, maka dalam membangun sebuah perangkat lunak antar muka untuk aplikasi penampil parameter cuaca maka langkah awalnya adalah melakukan analisis sistem. Langkah selanjutnya adalah bagaimana membangun perangkat lunak dari hasil analisis sistem tadi, menjadi sebuah perangkat lunak yang siap untuk menerima data dan menampilkan hasilnya di monitor display. Analisis merupakan tahapan penting dalam pembuatan aplikasi perangkat lunak ini karena pada tahap ini akan dilakukan pemrosesan awal ide dasar yang telah dikemukakan sebelumnya melalui data fisik, melakukan percobaan dan akhirnya menggabungkan bagian-bagian tersebut menjadi suatu rangkaian program. Dengan menggunakan pemograman berorientasi objek maka dihasilkan kegiatan-kegiatan yang berkonsentrasi untuk menghasilkan model-model solusi terhadap masalah yang akan diselesaikan. Perancangan perangkat lunak aplikasi penampil parameter cuaca dengan menggunakan metode perancangan berorientasi objek dan pemodelan UML adalah sebagai berikut: 1. Diagram use case memperlihatkan fungsi-fungsi sistem dan interaksinya dengan lingkungan. Dalam kasus stasiun

cuaca yang dirancang, lingkungan adalah pengguna yang berada di bagian master. Gambar 2 menunjukkan diagram use case bagian master yang disusun berdasarkan daftar spesifikasi yang telah dibuat sebelumnya. Pada bagian master terdapat tiga kasus penggunaan yaitu membuka port, melihat data on-line dan melihat data historis.


D-23

Gambar 2. Diagram use case untuk aplikasi penampil parameter cuaca

2. Diagram sekuen merupakan salah satu diagram interaksi yang menjelaskan bagaimana suatu operasi itu dilakukan, pesan apa yang dikirim dan kapan pelaksanaannya. Diagram ini diatur berdasarkan waktu. Objek-objek yang berkaitan dengan tahap simulasi diurutkan dari kiri ke kanan berdasarkan waktu terjadinya dalam pesan yang terurut. Bentuk-bentuk interaksi antara objek-objek yang terlibat dalam sistem digambar oleh tiga buah diagram sekuen sesuai dengan Gambar 3 sampai Gambar 5 di bawah ini.

Gambar 3. Diagram sekuen untuk membuka port serial


D-24

Gambar 4. Diagram sekuen untuk melihat data on-line

Gambar 5. Diagram sekuen untuk melihat data historis 3. Diagram kelas dilakukan dengan menganalisisi dan mengidentifikasi objek-objek yang diperlukan oleh sistem

dengan memperhatikan konteks sistem dan fungsi sistem. Dari hasil identifikasi objek-obyjk yang terlibat dalam sistem melalui lima diagram sekuen, maka dapat dibentuk kelas diagramnya. Kelas-kelas ini diakses secara tidak langsung oleh pengguna melalui kelas-kelas antar muka (kelas-kelas GUI), seperti yang digambarkan pada ketiga diagram sekuen di atas. Gambar 6 merupakan diagram kelas dari aplikasi perancangan perangkat lunak penampil parameter cuaca.

Gambar 6. Diagram kelas untuk aplikasi penampil parameter cuaca


D-25

Perancangan Perangkat Keras Agar data pemantauan cuaca dapat diterima oleh aplikasi penampil parameter cuaca ini, maka diperlukan suatu masukan data yang berasal dari perangkat keras stasiun cuaca. Data ini berupa paket data yang berupa deretan karakter-karakter hasil pengiriman dari slave SBC sebagai berikut :

a;ID;SUHU;KECEPATAN ANGIN;KELEMBABAN;ARAH ANGIN;TEKANAN UDARA;RADIASI MATAHARI;CURAH HUJAN;b Karakter ID menyatakan identitas untuk setiap slave SBC sedangkan karakter a dan b merupakan karakter sebagai tanda paket data dimulai dan diakhiri. Paket data tersebut kemudian dikirimkan oleh slave SBC melalui komunikasi RS-232. Dalam komunikasi data secara serial, ada beberapa komponen yang perlu diperhatikan antara lain : Port name, yaitu nama pembacaan port serial. Pada perangkat komputer biasanya tersedia beberapa port serial

misalnya COM1, COM2 dan seterusnya. Baud rate, merupakan kecepatan pengiriman data. Pada komunikasi data serial, baud rate dari kedua alat yang

berhubungan harus diatur pada kecepatan yang sama agar terjadi komunikasi yang selaras sehingga menghasilkan pengiriman data yang diinginkan.

Data bit, merupakan panjang data dimana ketika pengiriman data terjadi harus diawali dengan bit yang paling rendah sampai bit yang tertinggi.

Parity, yaitu pengecekan pengiriman data dimana bit parity disisipkan sebagai bit yang terakhir. Biasanya bernilai none, odd atau even.

Stop bit, menunjukkan pulsa stop bit. Transmisi serial asynchronous untuk pulsa stop bit umumnya mempunyai lebar 1,5 bit, tidak seperti kode ASCII menggunakan 1 atau 2 bit.

Flow control, merupakan pengontrolan jalur pengiriman data. Jika kecepatan transfer data dari Data Terminal Equipment (DTE) ke Data Comunication Equipment (DCE) lebih cepat dari pada transfer data dari DCE ke DCE, cepat atau lambat kehilangan data akan terjadi karena buffer pada DCE akan mengalami overflow. Untuk itu diperlukan flow control untuk mengatasi masalah tersebut.

Dalam penelitian ini akan dirancang bahwa bagian master akan mempunyai kinerja yang lebih tinggi dibanding slave SBC maka digunakan embedded PC sebagai pengganti dari master SBC. Embedded PC yang digunakan adalah NISE 103 dari Nexcom. Gambar 7 merupakan wujud dari NISE 103 ini.

Gambar 7. Embedded PC NISE 103 [5] Adapun fitur dari Embedded PC NISE 103 adalah sebagai berikut [5]: On-board Intel Atom D425 Processor, 1.8 GHz. Intel ICH8M chipsets. Dual Intel 10/100/1000 Mbps LAN Ports. Mempunyai 4 x USB2.0 Mempunyai 1 x RS232/ 422/ 485 dan 3x RS232. Mempunyai 1 x Mini PCIe dengan dua Antenna Holes dan satu SIM Card Holder. Mempunyai 1 x DB15 Digital Input dan Output. Mendukung Power Input +12V DC. Mendukung ATX Power Mode, WOL, LAN Teaming dan PXE Function. Dengan adanya fitur-fitur di atas maka PC NISE 103 cocok digunakan sebagai embedded PC sebagai bagian dari master terutama pada bagian input untuk komunikasi serial RS-232. Agar pengiriman data terjadi maka dilakukan instalasi kedua bagian perangkat keras antara slave SBC dan bagian master dengan melalui sebuah komunikasi serial RS-232 seperti pada Gambar 8 di bawah ini. Adapun setting komunikasi yang digunakan menggunakan COM1, baud rate sebesar 9600 Kbps, Data Bit sebesar 8, Parity bernilai none dan Stop Bit sama dengan 1.


D-26

Gambar 8. Instalasi perangkat keras untuk pengujian

Hasil dan Implementasi Aplikasi penampil parameter cuaca ini dibuat dengan menggunakan pemograman Java. Salah satu keunggulan menggunakan Java adalah tidak bergantung pada platform. Artinya, Java dapat dijalankan pada sebarang komputer dan bahkan pada sebarang sistem operasi. Java juga merupakan bahasa pemograman berorientasi objek dimana pada pemograman Java digunakan kelas untuk membentuk sebuah objek dan konsep pewarisan yang memungkinkan sifat-sifat suatu objek diturunkan dengan mudah ke objek lain [6]. Sesuai dengan perancangan di atas maka contoh implementasi dari aplikasi penampil parameter cuaca untuk membuka port serial dapat dilihat pada Gambar 8. Pada gambar tersebut terlihat bahwa kita dapat memilih port serial yang telah diaktifkan oleh embedded PC. Pada tampilan tersebut terlihat ada dua menu yang dapat kita pilih yaitu refresh dan connect. Refresh berfungsi untuk menampilkan port serial yang diaktifkan oleh komputer, sedangkan connect digunakan untuk membuka port serial yang telah dipilih sebelumnya.

Gambar 8.Contoh tampilan untuk membuka port serial


D-27

Sedangkan contoh implementasi untuk melihat data cuaca secara on-line dapat dilihat pada Gambar 9 berikut ini.

Gambar 9. Contoh tampilan untuk melihat data cuaca on-line Pada Gambar 9 terlihat bahwa tampilan ketujuh parameter cuaca telah menampilkan nilai-nilai hasil pengukuran sensor secara on-line. Terlihat juga bahwa terdapat ID Stasiun menampilkan suatu nilai yang artinya menunjukkan alamat slave SBC. Sedangkan status Serial Port diperlukan untuk melihat bahwa komunikasi antara slave SBC dengan embedded PC berjalan dengan baik melalui komunikasi RS-232. Contoh implementasi untuk melihat data cuaca secara historis dapat dilihat pada Gambar 10 berikut ini.

Gambar 10. Contoh tampilan untuk melihat data cuaca historis Agar terlihat data-data hasil pengukuran sensor cuaca sebelumnya, maka digunakan data-data cuaca historis sehingga akan terlihat grafik yang menggambarkan bagaimana pengukuran cuaca berlangsung dalam satuan waktu tertentu. Pada Gambar 9 terlihat juga nilai maksimum dan minimum data hasil pengukuran cuaca dalam satuan waktu tersebut sehingga memudahkan kita dalam pengamatan cuaca lebih lanjut.

Kesimpulan Berdasarkan hasil dan implementasi dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Karena data-data parameter cuaca yang dikirimkan oleh setiap slave dapat ditampilkan di bagian master melalui port

serial RS-232 maka informasi yang dihasilkan dapat membantu pengguna dalam memantau cuaca sehingga dapat membantu proses selanjutnya terutama di bagian stasiun pusat cuaca.

2. Dengan menggunakan pemodelan visual Unified Modelling Language (UML) maka akan memudahkan kita dalam melakukan perancangan perangkat lunak sehingga akan dihasilkan aplikasi yang sesuai dengan keinginan kita. Dan dengan menggunakan pemograman Java, aplikasi penampil parameter cuaca dapat dibangun sesuai dengan perancangan yang berorientasi objek.


D-28

Daftar Pustaka [1] Krisnandi, Dikdik, Perancangan dan Analisa Output Rangkaian Signal Conditioning Analog Melalui

Mikrokontroler ATMega8535 untuk Stasiun Cuaca. Jurnal INKOM, Volume V Nomor 1 tahun 2011, ISSN : 1979-8059, 2011.

[2] Khotimah, P. Husnul, Dikdik Krisnandi, Bambang Sugiarto, Design and Implementation of Remote Terminal Unit On Mini Monitoring Weather Station Based On Microcontroller, Proceeding International Conference on Telecommunication Systems, Services, and Applications (TSSA), Denpasar Bali, ISBN : 978-1-4673-0180-0, 2011.

[3] DSP Design, What is Embedded PC, Diakses dari : http://www.dspdesign.com/products/ product_detail?product_id=95, 2012.

[4] Mayhew, Deborah J., Principles and Guidlines in Software User Interface Design, PTR Prentice Hall, New Jersey, 1992.

[5] _______, Datasheet : NISE103 Intel Atom D425 1.8 GHz Fanless System, Nexcom, 2012 [6] Kadir, Abdul, Dasar Pemograman Java 2, Yogyakarta, Penerbit Andi, 2005.


D-29

Maximum Power Point Tracker Melalui Deteksi daya dan Tegangan

Damar Budi Laksono 1) , Leonardus. H. Pratomo 2) Prog.Di Teknik Elektro- Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranana Semarang 1,2)

Jl. Pawiyatan Luhur IV/1 Bendan Duwur Semarang E-mail : [email protected] 1) , [email protected] 2)

Abstrak Energi matahari yang terpancar setiap hari belum dimanfaatkan secara maksimal. Modul surya adalah alat yang merubah besaran energi sinar matahari ke energi listrik dalam besaran arus searah. Modul surya memiliki karakteristik yang unik untuk mendapatkan daya maksimal. Dalam merancang sistem kendali untuk memaksimalkan daya ini harus sesuai dengan kurva karakteristikya. Pada makalah ini dikaji suatu teknik kendali untuk memaksimalkan daya pada modul surya dengan teknik deteksi daya dan tegangan sumber. Konverter yang dipakai dalam percobaan ini adalah DC-DC tipe step down yang dianggap sebagai variable resistor untuk mendapatkan daya maksimal. Berdasarkan hasil dari percobaan laboratorium alat dapat bekerja dengan baik dan memiliki effisiensi 94%. Kata Kunci : Maksimum Power Point Tracker, Daya, Tegangan dan Modul Surya.

Pendahuluan Pemanfaatan energi listrik dewasa ini berkembang sangat pesat, hal ini terlihat makin berkembangnya

perumahan, industri dan perkantoran. Di sisi lain, terjadinya krisis bahan bakar fossil secara global telah mempengaruhi penyediaan energi listrik secara nasional. Sektor industri dan perkantoran sebagai penopang perekonomian bangsa juga terpengaruh. Pemerintah telah menekankan usaha penghematan dan pencarian sumber energi alternatif.

Modul surya adalah suatu alat yang mengubah sinar matahari menjadi energi listrik dalam bentuk tegangan searah sehingga hanya peralatan-peralatan yang memiliki spesifikasi tertentu yang dapat disuplai. Modul surya juga dapat dikombinasikan dengan suatu konverter untuk menghasilkan tegangan bolak-balik sehingga mampu mensuplai peralatan dengan spesifikasi sama seperti peralatan pada umumnya setuai dengan sistem kelistrikan milik PT. PLN.

Indonesia yang secara geografis terletak di katulistiwa memiliki keuntungan dalam pemanfaatan modul surya. Dewasa ini, pemakaian modul surya di Indonesia masih terbatas di daerah yang belum terjangkau oleh listrik dari PLN. Aplikasinya masih secara langsung dengan tegangan searah yang dihasilkan. Sedangkan di daerah di mana tersedia energi listrik dari PLN, masyarakat masih sepenuhnya menggantungkan kebutuhan energi listrik dari suplai PLN.

Modul surya memiliki kurva karakteristik yang unik sehingga perlu penanganan yang unik pula untuk mendapatkan daya maksimal. Pada aplikasi sederhana modul surya dapat langsung dihubungkan dengan baterai, tetapi hal ini tidak akan terjadi konversi energi yang maksimal. Penelitian lain menyebutkan untuk mendapatkan daya maksimal dapat dilakukan dengan cara manual tracker. Terlebih cara-cara moderm menggunakan alogaritma fuzzy logic[7] untuk mentelesaikan masalah ini, tetapi alogaritma ini sangat susah dan membutuhkan implementasi perangkat keras yang mahal. Penyelesaian yang laian yaitu dengan sistem kendali korelasi riak[3], hal ini juga membutuhkan alogaritma yang sulit dan implementasi yang mahal.

Pada makalah ini dikembangkan suatu metode konversi energi dengan deteksi daya dan tegangan untuk mendapatkan Maxcimum Power Point Tracker sesuai kurva karakteristiknya. Besaran daya didapatkan dengan cara mengalikan besaran arus masukan dan tegangan masukan. Besaran daya ini dideferensialkan kemudian dibagi dengan diferensial tegangan sebagai referensi kurva. Besaran ini kemudian dimodulasi untuk mendapatkan sinyal kendali lereng daya dan tegangan.

Sistem Maxcimum Power Point Tracker ini menggunakan suatu sistem pengkonversi DC-DC konverter tipe step down yang digunakan untuk mengkompensasi besaran beban yang terpasang, sehingga beban yang terpasang akan dilihat oleh suatu seumber bebagai beban yang akan mengakhibatkan kurma memiliki daya maksimal.

Metodologi Penelitian Metode yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan ini adalah dengan studi literatur, analisis, simulasi komputasi dan implementasi skala laboratorium. Berikut ini akan diuraikan tentang analisis modul surya, konverter DC-DC tipe step down.


D-30

A. Modul Surya Modul surya merupakan alat yang dapat mengkonversi energi sinar matahari secara langsung. Solar cell adalah

suatu sambungan bahan semikonduktor jenis P (positif) dan N (negatif) akan menghasilkan tegangan jika ada suatu energi foton yang mengenai sambungan tersebut, dan jika dihubungkan ke beban akan menghasilkan suatu aliran arus listrik. Berikut adalah gambar 1 illustrasi fenomena perubahan energi

Gambar 1. Ilustrasi fenomena perubahan energi [www.ece.rochester.edu]

Modul surya memiliki karakteristik arus terhadap tegangan, maka untuk mempermudah dibuat suatu model rangkaian ekivalen. Suatu sel modul surya dapat digantikan dengan photodioda dan dengan adanya radiasi cahaya akan mengahkibatkan arus yang mengalir Iph (photo current). Arus bercabang menuju dioda, tahanan shunt (Ish) dan keluar ke beban (IL), seperti pada gambar 2.

Gambar 2. Rangkaian ekivalen sel modul surya

Besarnya persamaan arus adalah :

shdphL IIII (1)

Jika

1exp

c

sod Tkm

RIVeII

dan

sh

ssh R

IRVI

Maka :

sh

s

c

sophd R

IRVTkm

RIVeIII

1exp

(2)

Keterangan :

m = Idealizing fagtor k = Konstanta Boltzman (1.381 x 10-23) Rs = Tahanan seri

Rsh = Tahanan parallel

irradiance

Rs

LOA

DRsh

IL

IphIshId


D-31

Iph = Arus akhibat photon e = Muatan elektron (1.602 x 10-19) ID = Arus dioda normal Io = Arus saturasi pada saat gelap

Modul surya memiliki kurva karakteristik seperti pada gambar 3.

Gambar 3. Kurva karakteristik modul surya

Sedangkan kurva pembebanan suatu modul surya seperti pada gambar 4.

Gambar 4. Kurva pembebanan modul surya

B. Konverter DC-DC

Suatu besaran DC dapat diubah kedalam suatu besaran DC yang lain, hal ini dikenal dengan konverter DC ke DC, jika tegangan keluaran lebih kecil dari tegangan masukan disebut sebagai buck (step down) chopper, jika tegangan keluaran lebih besar dari tegangan masukan dikenal dengan boost (step up) chopper, dan jika sistem keduanya digabungkan, maka dinamakan buck-boost (step up-down) chopper. Metoda pengubahan besaran tegangan DC konstan menjadi tegangan DC variabel dilakukan dengan menggunakan saklar elektronik (dapat berupa BJT, MOSFET, IGBT dll). Pada Gambar 5 ditunjukkan suatu konverter jenis step down dengan mengimplementasikan BJT sebagai saklar elektroniknya

Gambar 5. Konverter jenis step down

LOADC

L

D

T

Vs

+

Vo

-

i-L

i-c

i-o


D-32

Konverter DC-D tipe step down ini memiliki dua mode operasi, yaitu pada mode pertama saklar elektronik yang diiplementasi dengan transistor BJT menutup, maka akan mengalir arus seperti pada gambar 6.

Gambar 6. Mode pertama

Maka akan memiliki persamaan :

onos tVVLdi (3) Mode yang kedua adalah saat saklar elektronik yang diiplementasi dengan transistor BJT membuka, akan

memiliki rangkaian ekivalen seperti pada gambar 7.

Gambar 7. Mode kedua

Maka akan memiliki persamaan :

offo tVLdi (4) jika persamaan (3) dan (4) dieliminasi, maka diperoleh

Tt

VV on

s

o

dVV

s

o (5)

Berikut adalah gelombang arus terhadap waktu suatu konverter DC-Dc tipe step down :

Vs D

L

CR

IL

IC

IO

Vs D

L

CR

IL

IC

IO


V

GGdV

Pd 0

GGdV

Pd 0 GG

dVPd

0

P

Gambar 8. Gelombang arus dan tegangan terhadap waktu

Hasil dan Perancangan Perancangan suatu kendali berdasarkan kurva karakteristik dan daya akan maksimum jika memenuhi suatu

persamaan sebagai berikut :

0

MPPdVdP

(6)

Sehinga proses kendali yang dibuat berdasarkan kurva adalah sebagai berikut :

Gambar 9. Kurva kendali daya maksimal Sehingga di dapat sistem kendali sebagai berikut :

1. GGjikadVdP

,0

2. GGjikadVdP

,0

3. GGjika

dVdP

,0

(7)

Berikut ini adalah struktur kendali yang dibuat dan diimplementasi, gambar 10.

V(be)

V(D)

i(L)

i(T)

i(D)

t

t

t

t

t


LOAD

Persamaan daya maksimum Modulator

Gambar 10. Diagram blok kendali daya maksimal Berikut ini akan disajikan beberapa pengujian antara lain kurva karakteristik modul surya, pengujian kendali secara simulasi dengan menggunakan software Psim.

Gambar 11. Pengujian parameter modul surya 50 WP

Gambar 12. Pengujian sistem kendali dengan modul surya 50 WP Berikut adalah pengujian yang dilakukan pada saat matahari bersinar terang, tabel 1.

Tabel 1. Pengujian sistemm kendali Loads Vpv Ipv Ppv Vout Iout Pout %

2,5 12,7 2,6 33,02 12,5 2,5 31,25 94,6

3 12,75 2,6 33,15 12,5 2,5 31,25 94,3

3,5 12,8 2,6 33,28 12,6 2,5 31,5 94,7

4 12,8 2,6 33,28 12,6 2,47 31,122 93,5

4,5 12,8 2,6 33,28 12,6 2,45 30,87 92,8 Dari pengujian yang telah dilakukan sistem memiliki effisiensi konversi energi sebesar 94%


D-35

Ucapan Terima Kasih Kami ucapkan terima kasih kepada Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional,

karena telah membiayai penelitian dalam skema penelitian hibah bersaing 2011/2012 Kesimpulan

Dari hasil ujicoba yang dilakukan dengan simulasi komputasi menggunakan software Psim dan implementasi skala laboratorium sistem yang dirancang dapat berjalan dengan baik dan memiliki effisiensi sebesar 94%. Daftar Pustaka

[1] Dedy. P, Pratomo H.L dan Tejo. Y, 2010 Pemanfaatan Mikrokontroler Tipe AT89S52 Sebagai Pengendalian Daya Maksimum Pada CITEE, UGM Yogyakarta

[2] Eridanus dan Pratomo H.L, 2010, Metode Pengendali Daya Panel Surya dengan Kendali Adaptif, CITEE, UGM Yogyakarta

[3] Felix. Y dan Pratomo, H. L, 2009 Memaksimalkan Daya Photovoltaic dengan Korelasi Riak, IES-ITS Surabaya

[4] Pratomo, H. L, 2009 Implementasi Multilevel Inverter Jenis DC Terpisah dengan Kendali Hysterisis sebagai Antarmuka Photovoltaic Module, SITIA, ITS Surabaya

[5] Pratomo, H. L, 2009 Pemanfaatan Mikrokontroller Tipe 89S52 sebagai Pengendali Multilevel Inverter, CITEE, UGM Yogyakarta

[6] Pratomo, H. L, 2005 , Buck DC-DC Konverter Dengan Kendali One Cycle, MILLENIUM, Vol 1. No 3 [7] Rinovi. A. D , Pratomo H.L dan Tejo. Y, 2010 Maximum Power Point Tracker pada Photovoltaic

Module dengan Menggunakan Fuzzy Logic Controller, , CITEE, UGM Yogyakarta


D-36


D-37

Simulasi PLTS dan PLTA (Hybrid) Berbasis Sistem Otomasi untuk Penanggulangan Kekurangan Daya Listrik di Daerah Pesisir

Doddy Irawan1) Endi Sahrial2)

Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Pontianak1,2) Jl. Ahmad Yani No.111 Pontianak Kal-Bar

Telepon (0274) 764571 E-mail : [email protected])

Perencanaan PLTA atau PLTS sebelumnya hanya memanfaatkan energi dari satu arah saja. Dari masing masing alat pembangkit energi listrik tersebut, PLTA misalnya, itu hanya mengandalkan angin dari satu arah saja sebagai sumber pembangkitnya. Sedangkan untuk PLTS dibuat dalam bentuk tidak bergerak sehingga hanya bisa mensuplai energi matahari secara maksimal hanya jika berhadapan dengan matahari. Melihat permasalahan diperlukan komponen pendukung untuk memaksimalkan kerja dari kedua pembangkit tersebut yaitu dengan menambahkan komponen elektronik dan microcontroller. Panel surya yang ada akan kita buat mengikuti kemana arah sinar matahari sehingga bisa mendapatkan lebih banyak suplai panas dan cahaya matahari, dalam hal ini akan mengunakan microcontroller serta sensor cahaya. Sedangkan untuk PLTA kita akan memanfaatkan angin darat dan angin laut, dimana ketika pada siang hari baling-baling akan menghadap ke laut sedangkan pada malam hari menghadap ke darat, dan tetntunya dengan bantuan sistem otomasi berupa microcontroller dan sensor tekanan. Kedua pembangkit ini akan di gabung (combine) agar suplai listrik lebih besar., untuk mengatur aliran listrik dari PLN dan kedua pembangkit akan dipasang swicth controller yang fungsinya mengganti secara otomatis aliran listrik apabila salah satu dari sumber listrik (PLN atau kedua pembangkit) mati. Kata kunci : PLTS, Energi alternatif, PLTA, Microcontroller, Sensor cahaya

1. Pendahuluan a. Latar belakang

Minyak mentah yang ada di bumi semakin hari kian menipis hal ini disebabkan penggunaan bahan bakar yang tidak henti-hentinya. Sehingga pada akhirnya akan menimbulkan dampak yang yang sangat krusial bagi kelanjutan hidup manusia jika tidak di imbangi dengan penanggulangan terhadap alam. Salah satu akibat yang ditimbulkan yaitu masalah global warming. Selain itu banyak lagi bencana alam yang akan ditimbulkan oleh pengaruh global warming. Pada gas buang hasil pembakaran terdapat dua gas berbahaya jika jumlahnya sangat besar dan tidak seimbang dengan jumlah gas yang lainnya di udara gas itu adalah CO2 (karbondioksida) dan CO (karbonmonoksida).

Selain masalah di atas pengaruh pemakaian bahan bakar tidak henti-hentinya akan mengakibatkan krisis minyak bumi pada suatu hari nanti, bahkan akan menimbulkan kekosongan minyak mentah di bumi apabila tidak sesegera mungkin ilmuan di bidang sains bergerak untuk menemukan sumber energi baru.

Seiring dengan merosotnya minyak mentah yang ada di bumi maka harga jual untuk minyak jadi akan terus meningkat. Masalah inilah yang dihadapi oleh perusahaan listrik Negara (PLN). Ketidak setabilan bahan bakar untuk pengoperasian mesin diesel, mengakibatkan PLN mengambil langkah dengan melakukan pemadaman bergilir.

Maka dari itu melihat permasalahan di atas penulis memiliki sebuah ide untuk menanggulangi permasalahan tersebut, yaitu dengan memanfaatkan beberapa energi alternatif yang ada. Seperti halnya energi matahari dan energi angin. Energi tersebut akan dimanfaatkan untuk pembangkit listrik yaitu berupa PLTA (pembangkit listrik teanaga Angin) dan PLTS (pembangkit listrik tenaga surya). Kemampuan kedua pembangkit energi tersebut akan ditambah, yaitu dengan cara menambah sistem otomasi dan generator modifikasi. Untuk PLTA akan memanfaatkan hembusan angin darat dan angin laut. Pada siang hari baling-baling akan menghadap ke pantai untuk menangkap angin laut, sedangkan pada malam hari akan menghadap ke darat untuk memperoleh hembusan angin darat, maka dari itu perlu bantuan microcontroller dan beberapa sensor dan timer. Sedangkan pada PLTS sistem yang sama akan digunakan hanya saja panel surya akan digerakkan sesuai dengan gerakan matahari. Arus listrik yang dihasilkan akan disimpan di sebuah batre dan selanjutnya akan disalurkan ke pelanggan.

b. Tujuan penelitian/teknologi Ada dua macam tujuan yang diharapkan bisa tercapai dengan terealisasinya teknologi ini yaitu tujuan untuk

masyarakat dan konsep pengembangan teknologi. 1) Tujuan untuk masyarakat.

Melihat kondisi real di lapangan yaitu masih banyaknya daerah-daerah pesisir yang belum tersentuh listrik serta memiliki potensi sumber energi surya dan angin yang cukup melimpah. Maka diharapkan dengan


D-38

terciptanya pembangkit listrik energi alternatif dengan sistem microcontroller ini. Potensi tersebut bisa diolah menjadi listrik yang tentunya sangat menguntungkan bagi masyarakat sekitar.

2) Tujuan untuk pengembangan konsep teknologi alat Pembangkit listrik energi angin dan surya sebelumnya dirancang dengan memaksimalkan keadaan

energi setempat tanpa komponen-komponen pendukung untuk memaksimalkan efisiensi kedua pembangkit tersebut. Maka dari itu dalam penelitian ini akan dilakuan penambahan komponen berupa sistem otomasi menggunakan microcontroller dengan tujuan untuk memaksimalkan kerja dari kedua pembangkit sehingga keluaran listrik yang dihasilkan akan lebih besar. Untuk pembangkit listrik energi surya (panel) akan dirancang agar beroperasi dalam detektor sensor cahaya untuk mengikuti pergerakan matahari. Sistem yang sama juga akan dipasang pada komponen pemangkit listri energi angin, dengan menambahkan sensor tekanan, dimana pembangkit listrik energi angin akan mencari secara otomatis arah pergerakan angin.

c. Review penelitian terdahulu Pengembangan teknologi pemanfaatan energi alternatif khususnya untuk pembangkit listrik energi surya

dan angin telah banyak dilakukan, mulai dari pengembangan komponen dasar, material penyuusun komponen, dan ketelitian perancangan komponen demi mendapatkan efisiensi yang maksimal dari alat pembangkit tersebut.

Adapaun pengembangan pembangkit listrik energi surya (solar cell) dari segi proses dan bahan seperti yang telah dilakukan oleh Ika Ismet, Erlita Septa Rosa dan Shobih (Puslit Elektronika dan Komunikasi, LIPI) dengan melakukan proses teksturing isotrofik yang dilanjutkan dengan pembersihan wafer silicon (Si) dalam larutan asam flourida (HF). Proses tersebut dilakukan dalam tahap pra difusi dan pra oksidasi.

Untuk pengembangkit listrik energi angin telah dikembangkan menggunakan metode modifikasi komponen yaitu baling-baling yang dilakukan oleh Hery Alamsyah (Treknik Elektro, UNS) dengan menggunakan dua sudu, adapun momen yang dihasilkan digunakan untuk memutar alternator.

2. Metodeologi penelitian

Ada beberap tahap yang dilakukan dalam proses penelitian ini yaitu: a. Perencanaan komponen mekanik

Pembangkit listrik energi angin Perencanaan komponen mekanik pembangkit listrik energi angin (PLTS) meliputi - Perencanaan baling-baling (bahan, dimensi,) - Perencanan tiang - Perencanaan ketinggian - Pemilihan gear box

Gambar 1. Perencanan pembangkit listrik energi angin

Dalam perencanan pembangkit listrik energi angin, ada beberapa point yang harus di perhatikan yaitu: 1) Daya yang terdapat di dalam angin dapat ditentukan dengan rumus :

P =.v2.R2 (1)

2) Energi kinetik dari satu m2 udara yang bergerak, ditentukan dengan rumus : E=.v2 (2)


D-39

Pembangkit listrik energi surya

Gambar 2. Perencanan pembangkit listrik energi surya

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan PLTS antara lain. 1) Pada umumnya PLTS hanya mampu mensuplai energi sebesar 30 % dari energi keseluruahan. Maka

- Maka besar energi yang harus di suplai oleh PLTS adalah EA= 30%. EB (3)

- Sedangkan untuk rugi-rugi sistemnya yaitu Asumsi rugi-rugi (losses) pada sistem dianggap sebesar 15%, karena keseluruhan komponen

sistem yang digunakan masih baru : Et = EA + rugi rugi sistem (4)

2) Perhitungan daya modul sel surya Kapasitas daya modul =

x Faktor penyesuaian (5) 3) Perhitungan kapasitas baterai

=

(6) 4) Besarnya deep of discharge pada baterai adalah 80 % (Mark Hankins, 1991)

= .

(7)

5) Perhitungan BCR (battery charge regulator) =

(8)

6) Inverter Berfungsi untuk meningkatkan tegangan listrik yang berasal dari baterai

7) Baterai Kapasitas baterai yang digunakan adalah 290 AH atau sesuai dengan jumlah heliostat yang dipakai.

8) Beban yang mampu disuplai =

(9) 9) Energi yang dihasilkan oleh heliostat

= (10)

b. Perencanaan komponen elektronika Perencanaan komponen elektronika meliputi 1) Pembuatan rangkaian elektronika dalam bentuk PCB 2) Pemasangan swithcontroller 3) Pemrograman microcontroller 4) Download program menggunakan microcontroller fort USB 5) Uji coba

Berikut merupakan gambaran umum sistem elektronika


Gambar 3. Gambaran umum sistem elektronika

Sesuai dengan penjelasan sebelumnya bahwa kedua pembangkit akan digabungkan dengan komponen elektronika dan control untuk memaksimalken kerja dari kedua pembangkit.

- Untuk pembangkit listrik energi angin (PLTA) akan dipasang komponen elektronika dengan sensor cahaya agar panel surya mengikuti pergeakan matahari sehingga akan memperbesar suplai listrik.

- pembangkit listrik energi angin akan dipasang sensor tekanan untuk megarahkan secara otomatis kemana arah sudu sesuai dengan arah tekanan angin.

- Hasil keluaran kedua pembangkit akan digabungkan dalam satu baterai sharger dan dipasangkan swithcontroller untuk mengatur daya listrik yang masuk ke beban (load). Adapun fungsi dari swithcontroller adalah mengganti secara otomatis ketika sumber daya listrik yang lain mati. Dalam hal ini bisa dari pembangkit listrik energi surya yang tidak bisa berkerja pada malam hari dan sumber dari PLN yang terkadang mengalami gangguan.

Gambar 4. Bagan sistem aliran listrik kebeban

BATERAI

Swithcontroller Beban


Gambar 5. Diagram blok sistem aliran listrik menuju ke beban

3. Hasil dan rancangan

Gambar 6. Hasil rancangan PLTS dan PLTA dengan system microcontroller dan dynamo modifikasi

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan didapatkan hasil sebagai berikut:

Table 1. Pengukuran tegangan dan arus kedua pembangkit dengan penggabungan komponen Elektronika

Pembangkit Tegangan (V) Arus (A) PLTA 0.50 0.020 PLTS 0.10 0.016

Table 2. Pengukuran tegangan dan arus kedua pembangkit tanpa penggabungan

komponen Elektronika Pembangkit Tegangan (V) Arus (A)

PLTA 0.30 0.013 PLTS 0.08 0.010


D-42

Table 3. Pengukuran tegangan dan arus kedua pembangkit dengan penggabungan komponen elektronika dan dynamo modifikasi pada PLTA


Table 4. Pengukuran tegangan dan arus kedua pembangkit dengan dynamomodifikasi pada PLTA dan tanpa

penggabungan komponen Elektronika


4. Kesimpulan Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa: a. Panel surya dapat beroperasi sesuai dengan yang direncanakan yaitu mampu mengikuti gerakan matahari

terhadap permukaan dengan bantuan sensor cahaya. b. Baling-baling secara otomatis dapat mencari arah angin dengan bantuan sensor tekanan. c. Switchcontroller dapat mengatur suplai listrik yang masuk kebeban, apabila listrik dari PLN mati maka

secara otomatis akan menghubungkan kesumber pembangkit yang terdapat arus, dengan bantuan sensor arus. d. Terjadi perbedaan arus dan tegangan antara PLTS atau PLTA yang digabungkan dengan komponen

elektronika dan tanpa penggabungan. e. Bila diaplikasikan ke skala normal pembangkit listrik dengan sistem kombinasi, dapat mensuplai listrik

secara kontinyu yaitu siang dan malam selama 24 jam.

Daftar pustaka

[1]. Elex Media Komputindo 2008. Membuat robot sederhana. http://www. robot pintar/co.html diakses pada tanggal 14 Juni 2012

[2]. Geg P. Smestad, 2002, Optoelectronics of Solar Cells, SPIE PRESS. [3]. Green, M. A., 2001, Solar Cell Efficiency Tables (Version 18), Prog.Photovolt. Res. Appl., 9, 287-93 [4]. Hery Alamsyah, 2007. Turbin Angin Dua Sudu , Universitas Negeri Semarang [5]. Shah, A., et al., 1999, Photovoltaic Technology: The Case for Thin-Film Solar Cells, Science, 30 July, 285,

692-8 [6]. Sudjadi, 2005, Teori dan Aplikasi Mikrokontroler. Graha Ilmu Yogyakarta. [7]. Suharismi, arikunto, 1993. Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktik.Jakarta :Rineka Cipta. [8]. Sutrisno, 1986, Elektronika Teori dan Penerapannya 1, Penerbit ITB, Bandung [9]. Tokheim, R., 1995, Elektronika Digital, Erlangga, Jakarta


D-43

Desain dan Implementasi Maximum Power Point Tracker Melalui Deteksi Arus

Edoe Arieska Aprilyanto1), Leonardus. H. Pratomo2) Prodi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranana Semarang1,2)

Jl. Pawiyatan Luhur IV/1 Bendan Duwur Semarang E-mail : [email protected]) , [email protected])

Abstrak Krisis Energi yang melanda Indonesia perlu diperhatikan dan dicarikan solusinya. Energi matahari sebagai salah satu jawabanya. Tetapi energi jenis ini memerlukan penanganan yang baik sesuai dengan karakteristiknya. Pada makalah ini dikaji suatu teknik kendali untuk memaksimalkan daya pada modul surya dengan teknik deteksi arus hubung pendek yang diimplementasi dengan DC-DC konverter tipe step down. Tahap penelitian dilakukan dengan memodelkan konverter sebagai suatu penyesuai impedansi sehingga didapat pembebanan dan konverter akan dilihat sumber sebagai RMPP. Berdasarkan hasil dari percobaan laboratorium alat dapat bekerja dengan baik dan memiliki effisiensi 84%. Kata Kunci : Modul Surya, Arus hubung singkat, energi, DC DC konverter, RMPP

Pendahuluan Pemanfaatan energi sinar matahari menjadi energi listrik berkembang sangat pesat dengan menggunakan modul

surya, hal ini di dukung oleh adanya penelitian-penelitian modul surya yang memiliki nilai konversi energi yang tinggi. Energi sinar matahari merupakan sumber energi yang ramah lingkungan, tersedia dalam jumlah yang besar, di dapat dengan cuma-cuma, dan bersih. Pemanfaaan modul surya kebanyakan digunakan secara langsung dengan nilai keluaran listrik arus searah dan membutuhkan baterai untuk menyimpannya. Kenyataanya konversi energi modul surya yang digunakan secara langsung memiliki efisiensi yang rendah.

Metoda untuk mendapatkan nilai konversi energi maksimal suatu modul surya di dapat dilakkan dengan teknik mendeteksi suatu tegangan dan atau arus yang dikenal dengan nama alogaritma tegangan terbuka dan alogaritma arus hubung pendek[4,6]. Sistem kendali tegangan memiliki keuntungan antara lain pemakaian sensor lebih sedikit, tidak menggunakan sistem pengali yang rumit. Kendali daya dan tegangan membutuhkan sensor arus dan tegangan kemudian dikalikan untuk membentuk besaran daya. Sistem ini lebih rumit walaupun menghasilkan nilai konversi yang baik.

Pengendalian untuk mendapatkan daya maksimal modul surya dilakukan dengan beberapa teknik antara fuzzy logic, lembah dan bukit, korelasi riak, dan kendali PI (proporional integral) dan lain-lain.Kekurangngan dari sistem ini adalah banyaknya sensor, alogaritma yang sulit, sehingga rangkaian menjadi rumit, maka dijual dengan harga yang mahal[3,9,10,12].

Pada makalah ini akan dibahas suatu teknik memaksimalkan konversi daya sinar matahari menjadi energi listrik dengan menggunakan deteksi arus yang dikendalikan dan menggunakan sistem pengkonversi besaran DC ke DC tipe step down. Dengan teknik yang dikembangkan ini struktur rangkaian kendali konversi daya maksimal menjadi sederhana dan mampu menghasilkan daya maksimal yang baik. Sistem ini diturunkan berdasarkan karakteristik hubungan arus dan tegangan keluaran yang ada.

Metodologi Penelitian Metode yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan ini adalah dengan studi literatur, analisis, simulasi

komputasi dan implementasi skala laboratorium. Berikut ini akan diuraikan tentang analisis modul surya, konverter DC-DC tipe step down.

C. Modul Surya Modul surya memiliki karakteristik arus terhadap tegangan, maka untuk mempermudah dibuat suatu

model rangkaian ekivalen. Suatu sel modul surya dapat digantikan dengan photodioda dan dengan adanya radiasi cahaya akan mengahkibatkan arus yang mengalir Iph (photo current). Arus bercabang menuju dioda, tahanan shunt (Ish) dan keluar ke beban (IL), seperti pada gambar 1.


D-44

irradiance

Rs

LOA

DRsh

IL

IphIshId

Gambar 1.Rangkaian ekivalen sel modul surya Besarnya persamaan arus adalah :

shdphL IIII (1)

Besarnya arus dioda adalah

1exp

c

sod Tkm

RIVeII

(2) Jika potensial modul surya dihubung singkat akan mengakhibatkan tegangan sebesar nol volt,

Prosiding Teknoin 2012 Teknik Elektro

Documents

Transcript of Prosiding Teknoin 2012 Teknik Elektro