Solar Cell Pint u Air

1

PROYEK AKHIR

RANCANG BANGUN SISTEM PENGGERAK PINTU AIR DENGAN MEMANFAATKAN ENERGI

ALTERNATIF MATAHARI

(HARDWARE/SOFTWARE)

TRIYAS IKA WULANDARI NRP. 7306 040 015

Dosen Pembimbing: Ir. GIGIH PRABOWO, MT

NIP. 19621205 199103 1 003

INDHANA SUDIHARTO,ST, MT NIP. 19660227 199403 1 001

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO INDUSTRI POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

2

2010

PROYEK AKHIR

RANCANG BANGUN SISTEM PENGGERAK PINTU

AIR DENGAN MEMANFAATKAN ENERGI ALTERNATIF MATAHARI

(HARDWARE/SOFTWARE)

TRIYAS IKA WULANDARI NRP. 7306 040 015

Dosen Pembimbing: Ir. GIGIH PRABOWO, MT

NIP. 19621205 199103 1 003

INDHANA SUDIHARTO,ST, MT NIP. 19660227 199403 1 001

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO INDUSTRI

POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA 2010

3

RANCANG BANGUN SISTEM PENGGERAK PINTU AIR

DENGAN MEMANFAATKAN ENERGI ALTERNATIF

MATAHARI

Oleh:

Triyas Ika Wulandari

NRP.7306.040.015

Proyek Akhir ini Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk

Memperoleh Gelar Sarjana Sains Terapan (S.ST)

Di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Disetujui oleh :

Tim Penguji Proyek Akhir Dosen Pembimbing

1. Ir. Joke Pratilastiarso, MT.

NIP. 196209201988031002

1. Ir. Gigih Prabowo, MT.

NIP. 19621205 199103 1 003

2. Drs. Irianto, MT.

NIP. 196405221991031003

Ir

Abdul Nasi31 964 534

2. Indhana Sudiharto,ST, MT.

NIP. 19660227 199403 1 001

3. Renny Rachmawati, ST, MT

NIP. 197210241999032001

Surabaya, 5 Agustus 2010

Mengetahui

Ketua Jurusan

Teknik Elektro Industri

Ainur Rofiq Nansur, ST, MT

NIP. 19640713198903 1 005

4

ABSTRAK

Dalam proyek akhir ini telah dibuat simulator sistem penggerak

pintu air menggunakan sumber solar cell. Solar cell mempunyai

kelemahan sangat tergantung adanya sinar matahari. Untuk mengatasi

masalah pada solar cell bila cuaca mendung supply energi listrik di catu

melalui baterai backup untuk sistem penggerak pintu air. Cara ini

dimaksudkan agar pintu air dapat bekerja sewaktu-waktu dalam segala

kondisi secara otomatis. Untuk mendapatkan tegangan keluaran solar

cell yang tetap, diberikan rangkaian battery charger sehingga output

tegangan dari rangkaian battery charger dapat dijaga tetap 13,6V. Sistem

buka tutup pintu air digerakkan oleh Motor DC berdasarkan sensor

ketinggian air sungai. Sebagai sistem pengontrolan buka tutup pintu air

menggunakan kontrol logika fuzzy untuk menggerakkan motor pada

penggerak pintu air. Dari sistem ini didapatkan kondisi ideal dari

otomatisasi sistem penggerak pintu air.

Kata Kunci : Solar cell, battery charger, driver motor, sensor level.

5

ABSTRACT

This final project has made driving simulator sluice system

using solar cell source. Solar cell has a weakness depends on the

existence of the sun. To overcome the problems of the solar cell when

the weather was overcast in the supply of electrical energy through the

battery backup power supply for propulsion systems sluice. This method

is intended to sluice can work at any time in all conditions

automatically. To get the solar cell output voltage is fixed, given a series

battery charger so that the output voltage of the battery charger circuit

can be kept fixed at 13,6V. Open and close the door of the water system

is driven by DC motors based on river water level sensor. As a system of

controlling opening and closing of water gates using fuzzy logic control

to drive the motor at the driving gate. From this system obtained under

ideal conditions of the driving gate automation system.

Key Words Solar cell, battery charger, driver motor, sensor level.

6

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah kami panjatkan kepada Allah

SWT karena hanya dengan rahmat, hidayah dan inayah-Nya

kami dapatmenyelesaikan proyek akhir ini dengan judul :

Rancang Bangun Sistem Penggerak Pintu Air Dengan

Memanfaatkan Energi Alternatif Matahari

Dalam menyelesaikan proyek akhir ini, kami berpegang pada teori

yang pernah kami dapatkan dan bimbingan dari dosen pembimbing

proyek akhir. Dan pihak – pihak lain yang sangat membantu hingga

sampai terselesaikannya proyek akhir ini.

Proyek akhir ini merupakan salah satu syarat akademis untuk

memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan (S.ST) di Politeknik

Elektronika Negeri Surabaya, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya.

Kami menyadari bahwa masih banyak kekurangan pada

perancangan dan pembuatan buku proyek akhir ini. Oleh karena itu,

besar harapan kami untuk menerima saran dan kritik dari para pembaca.

Semoga buku ini dapat memberikan manfaaat bagi para mahasiswa

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya pada umumnya dan dapat

memberikan nilai lebih untuk para pembaca pada khususnya.

Surabaya, Juli 2010

Penulis

7

UCAPAN TERIMA KASIH

Alhamdulillah, atas berkah dan karunia Allah SWT penulis dapat

menyelesaikan Proyek Akhir ini dan dalam pelaksanaan pembuatannya

penulis banyak mendapatkan bimbingan dan dukungan dari berbagai

pihak. Oleh karena itu pada kesempatan kali ini Penulis mengucapkan

terima kasih yang tulus dan ikhlas kepada :

1. Allah SWT, karena Perlindungan, Pertolongan, dan Ridho-Nya

saya mampu menyelesaikan Tugas Akhir ini serta hambanya yang

termulia Nabi Besar Muhammad SAW.

2. Bapak, Ibu, dan keluarga yang telah memberikan cinta dan kasih

sayang baik itu berupa dorongan moral maupun material. Terima

kasih bapak dan ibu, jangan pernah berhenti berdoa demi

kesuksesan anakmu, AMIN.

3. Dr. Dadet Pramadiharto, M.Eng, selaku Direktur PENS-ITS.

4. Ainur Rofiq Nansur, ST. MT, selaku Ketua Jurusan Teknik

Elektro Industri

5. Ir. Gigih Prabowo, MT dan Indhana Sudihato, ST, MT selaku

dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya untuk

membimbing kami setiap saat.

6. Bapak Darwis yang telah banyak membantu dan memberi nasehat

selama pengerjaan Tugas Akhir.

7. Pak Eko PPNS yang telah membantu dalam pengerjaan mekanik

dalam Tugas Akhir ini.

8. Seluruh dosen penguji yang telah bersedia meluangkan waktunya

untuk menguji dan mengoreksi hasil proyek akhir ini.

9. Teman-teman D4 Elin ’06, terima kasih atas segala bantuan dan

doanya.

10. Seluruh rekan - rekan dan karyawan Politeknik Elektronika Negeri

Surabaya ITS yang tercantum maupun tidak tercantum namanya

semoga mendapat balasan kebaikan dari ALLAH SWT dan

limpahan rahmat dan hidayat-NYA untuk kita semua.

Akhir kata penulis berharap agar buku ini dapat bermanfaat

bagi senua pihak dan mudah-mudahan dapat dikembangkan dan dapat

berguna di masa yang akan datang.

8

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL......................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................. ii

ABSTRAK ........................................................................................ iii

KATA PENGANTAR ...................................................................... v

UCAPAN TERIMA KASIH ............................................................. vi

DAFTAR ISI ..................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................ xi

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

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

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

1.2. Tujuan .......................................................................... 2

1.3. Permasalahan.................................................................. 2

1.4. Batasan Masalah .......................................................... 2

1.5. Tinjauan Pustaka .......................................................... 3

1.6. Metodologi ................................................................... 5

1.7. Sistematika Penulisan .................................................. 6

BAB II TEORI PENUNJANG ........................................................ 7

2.1. Solar Cell ..................................................................... 7

2.2. Motor DC ..................................................................... 12

2.2.1. Prinsip kerja. ...................................................... 12

2.2.2. Konstruksi Motor DC. ....................................... 13

2.2.3. Rugi-rugi dan Efisiensi. ..................................... 14

2.2.4. Jenis-jenis Motor DC ......................................... 15

2.2.5. Karakteristik Motor DC. .................................... 15

2.2.6. Pengaturan Kecepatan Motor DC. ..................... 16

2.3. Boost Konverter ........................................................... 17

2.3.1. Prinsip Kerja ...................................................... 18

2.4. Battery Charger ............................................................ 20

2.5. Aki / Accumulator ....................................................... 21

2.6. Desain Induktor ........................................................... 25

2.6.1. Maxsimum fluk density. .................................... 28

2.6.2. Induktansi. ......................................................... 29

2.6.3. Winding area. ..................................................... 29

9

2.6.4. Winding Resistance. .......................................... 30

2.7. Rangkaian Snubber ...................................................... 32

2.8. The Metal Oxide Semiconductor FET (MOSFET). ..... 33

2.8.1. Mosfet sebagai switch. ...................................... 35

2.9. Pulse Width Modulation. ............................................ 36

2.10. H-Bridge Driver. ........................................................ 37

2.11. Optocoupler. .............................................................. 39

2.12. Sensor Level. ............................................................. 41

2.13. Mikrokontroller .......................................................... 41

2.13.1. Mikrokontroller AVR AT-Mega16. ................ 41

2.13.2. Port Sebagai Input/Output Digital. .................. 46

2.13.3. Rutin-rutin Standart. ........................................ 48

2.13.4. Port Sebagai Analog Digital Converter. .......... 50

2.13.5. Code Vision AVR 1.24.0.1. ............................. 52

BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT ................ 55

3.1. Konfigurasi Sistem ...................................................... 55

3.2. Perancangan Hardware ................................................ 56

3.2.1. Desain Prototype Pintu Air ................................ 56

3.2.2. Perancangan dan Pemasangan Solar Cell .......... 58

3.2.3. Desain boost Converter ...................................... 59

3.2.4. Desain Snubber .................................................. 64

3.2.5. Perencanaan dan Perancangan sistem Pengisian

pada Battery Charger ........................................ 65

3.2.5.1. Komponen Kontrol battery charger ..... 65

3.2.5.2. Rangkaian Battery Charger .................. 67

3.2.6. Driver Motor ...................................................... 68

3.2.7. Sensor Level ...................................................... 68

3.3. Perancangan Perangkat Lunak (Software). .................. 71

3.3.1.Sistem Mikrokontroller ....................................... 71

3.3.2.Cara Penulisan CodeVision AVR ....................... 73

3.3.3.Pembacaan Tegangan oleh Mikrokontroller

melalui ADC Channel......................................... 74

3.3.4.Perencanaan dan Pembuatan Hardware dan

Program LCD ..................................................... 75

3.3.5.Pembuatan Program Fuzzy ................................. 76

3.3.6.Desain Crisp Input dan Crisp Output .................. 77

3.3.7.Fungsi Keanggotaan ........................................... 79

3.3.8.Proses Kuantisasi ................................................ 81

10

3.3.9.Desain Rule Base ................................................ 82

3.3.10.Fuzzy Evaluation .............................................. 83

3.3.11.Defuzzyfikasi .................................................... 84

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA .......................................... 87

4.1. Metode Pengujian ........................................................ 87

4.2. Pengujian Parsial ......................................................... 87

4.2.1.Pengujian Tegangan Output Solar Cell............... 87

4.2.2.Pengujian Battery Charger .................................. 88

4.2.3.Pengukuran Nilai Induktor ................................. 90

4.2.4.Pengujian PWM .................................................. 91

4.2.5.Pengujian Boost Converter ................................. 92

4.2.6.Pengujian Sensor Level ...................................... 93

4.2.7.Pengujian Minimum Sistem Mikrokontroller ..... 94

4.2.8.Pengujian ADC ................................................... 95

4.2.9.Pengujian Program Fuzzy ................................... 98

4.3. Pengujian Integrasi ...................................................... 100

BAB V PENUTUP........................................................................... 105

5.1. Kesimpulan .................................................................. 105

5.2. Saran-saran .................................................................. 105

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................... xv

LAMPIRAN

11

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1. Solar cell ......................................................... 7

2.2. Grafik I-V curve ............................................ 9

2.3. Grafik arus terhadap temperatur ..................... 10

2.4. Grafik arus terhadap tegangan ........................ 11

2.5. Ekstra luasan panel PV dalam posisi datar ..... 12

2.6. Prinsip Kerja Motor DC. ................................ 13

2.7. Diagram Skematik Motor DC . ..................... 13

2.8. Konstruksi Motor DC ..................................... 14

2.9. Rangkaian Ekivalen Motor DC Penguat

Terpisah. ........................................................ 16

2.10.a Grafik Fungsi Torsi Terhadap Kecepatan. ...... 17

2.10.b Karakteristik Torsi dan Kecepatan Saat

Pembebanan. ................................................. 17

2.11. Rangkaian Boost Konverter ........................... 18

2.12.a Motor Saklar ON ........................................... 18

2.12.b Motor Saklar OFF.......................................... 18

2.13. Proses Charge dengan Arus Konstan ............. 21

2.14. Proses Discharge dengan Arus Konstan ......... 22

2.15. Proses Charge dengan Daya Konstan ............. 22

2.16. Proses Discharge dengan Daya Konstan ........ 23

2.17. Proses Charge dengan Arus Konstan atau

Tegangan Konstan ........................................... 23

2.18. Proses Discharge dengan Resistansi Konstan 23

2.19. Rangkaian Ekivalen Induktor ......................... 26

2.20. Bentuk Ekivalen Induktor .............................. 27

2.21. Rangkaian Ekivalen Magnetic ........................ 28

2.22. Winding Area ................................................. 30

2.23. Rangkaian snubber ......................................... 33

2.24. Simbol Mosfet ................................................ 34

2.25. Mosfet Sebagai Switch ................................... 35

2.26. Gelombang tegangan input dan output ........... 36

2.27. Rangkaian PWM ............................................ 36

2.28. Gelombang pulsa keluaran PWM ................... 37

2.29. Rangkaian H-Bridge ....................................... 38

2.30.a Rangkaian H-Bridge Bergerak maju .............. 38

2.30.b Rangkaian H-Bridge Bergerak mundur ......... 38

12

Gambar Halaman 2.31. Arsitektur H-Bridge ........................................ 39

2.32. Optocoupler .................................................... 40

2.33. Pin-pin AT-Mega 16 Kemasan 40-pin ........... 44

2.34. Arsitektur CPU dari AVR .............................. 45

2.35. Alur Pemrograman AVR Menggunakan

CodeVision AVR ............................................ 46

2.36. Code Vision AVR 1.24.0.1 ............................. 53

2.37. Blok Penginisialisasian Program .................... 54

2.38. Bagian Penulisan Program.............................. 54

3.1. Blok diagram sistem ....................................... 55

3.2. Prototype Pintu Air Tampak Keseluruhan...... 56

3.3. Desain Pintu Air ............................................. 57

3.4 Pemasangan Solar Cell ................................... 58

3.5. Boost Konverter .............................................. 59

3.6. Rangkaian Simulasi Boost Konverter ........... 63

3.7. Tegangan keluaran boost converter ................. 63

3.8. Rangkaian RCD dan RC Snubber ................... 65

3.9. Konfigurasi Rangkaian Dasar dari LM350 ..... 66

3.10. Konfigurasi Pin LM324................................... 66

3.11. Rangkian Battery Charger ............................... 67

3.12. Rangkaian Driver Motor DC ........................... 68

3.13. Potensiometer .................................................. 69

3.14.a Gambar Skematik Potensiometer .................... 69

3.14.b Potensiometer dengan Parameter Tegangan ... 69

3.15.a Potensiometer sebagai Sensor Level Tampak

Depan .............................................................. 70

3.15.b Potensiometer sebagai Sensor Level Tampak

Samping .......................................................... 70

3.16. Grafik Linieritas Sensor Ketinggian Level Air 70

3.17. Flowchart sistem ............................................. 72

3.18. Proses Menulis Program .................................. 73

3.19. Seting ADC pada AT-Mega 16 ....................... 75

3.20. Rangkaian LCD 2x16 ...................................... 75

3.21. Flowchart Logika Fuzzy .................................. 77

3.22. Proses Pemasuka Crisp input Error dan Delta

Error ................................................................ 78

3.23. Proses Pemasukan Crisp Output ...................... 79

3.24. Fungsi Keanggotaan Error ............................... 80

13

Gambar Halaman 3.25. Fungsi Keanggotaan Delta Error ..................... 80

3.26. Fungsi Keanggotaan Output ............................ 81

3.27. Rule Base ......................................................... 83

3.28. Membership Function Error dan Delta Error

pada Program Fuzzy Evaluation ..................... 83

3.29. Rule Strength ................................................... 84

3.30. Fuzzy Output ................................................... 85

4.1. Gambar solar Cell............................................ 87

4.2. Rangkaian Battery Charger ............................. 89

4.3. Pengukuran Nilai Induktor .............................. 90

4.4. Pengujian Rangkaian PWM ............................ 91

4.5. Hasil Pengujian PWM ..................................... 91

4.6. Pengujian Boost Konverter. ............................ 92

4.7. Hasil Pengujian LCD....................................... 95

4.8. Hasil Pembacaan Input, Error dan Output

Fuzzy ............................................................... 99

4.9. Simulasi Sistem Kerja dari Pintu Air .............. 101

14

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1. Kapasitas Aki ................................................... 24

2.2. Konfigurasi pin port ......................................... 47

3.1. Winding data .................................................... 62

3.2. Tabel Input/Output Mikro ................................. 71

3.3. Tabel Definisi Fungsi Keanggotaan .................. 82

4.1. Data pengujian solar cell ................................... 88

4.2. Data Pengujian Battery Charger ........................ 89

4.3. Data Pengukuran Nilai Induktor ....................... 90

4.4. Pengujian boost konverter ............................... 92

4.5. Pengujian Sensor Ketinggian Air ...................... 93

4.6. Tabel Data Pengujian ADC Internal

Mikrokontroller ................................................. 97

4.7. Pengujian Output Fuzzy ..................................... 99

4.8. Pengujian Sistem Rangkaian Daya dengan

Menggunakan Solar Cell .................................... 100

4.9. Respon Kecepatan buka Tutup Pintu air ............ 101

15

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang

Pada saat ini penggunaan sistem penggerak pintu air di

sebagian besar pintu air sungai di Indonesia masih secara manual. Pintu

air dikendalikan oleh manusia, yang bertugas menjaga supaya air di hulu

dan hilir tetap stabil. Dalam hal ini air di hulu tidak melebihi batas yang

ditentukan. Oleh karena itu, petugas penjaga pintu air harus siap siaga

setiap saat. Tapi sangat tidak mungkin petugas itu setiap saat ada untuk

menjaga pintu air. Alat ini berguna sebagai pengganti sebagian atau

bahkan seluruh kerja dari seorang operator. Fakta ini diperkuat dengan

masih sering terjadinya banjir di sebagian besar daerah di Indonesia.

Meskipun sebagian kota besar di Indonesia menggunakan

motor AC sebagai sistem penggerak pintu air yang mendapatkan supply

energi dari PLN. Akan tetapi sistem tersebut dianggap kurang efektif

karena belum bisa bekerja secara otomatis. Dilain pihak, PLN sebagai

penyedia sumber energi listrik di Indonesia masih banyak mengalami

kesulitan dalam menyediakan listrik. PLN masih menggunakan bahan

bakar minyak bumi, gas alam, batubara, energi hidro, panas bumi dan

disel. Dapat kita ketahui bahwa minyak bumi, gas alam dan batubara

adalah sumber energi yang semakin menipis dan mahal. Masalah lain

adalah sering terjadinya pemadaman listrik sehingga menghambat

sistem kerja dari penggerak pintu air yang sudah ada.

Pada tugas akhir ini akan dirancang suatu sistem penggerak

pintu air secara otomatis yang memanfaatkan energi matahari sebagai

sumber utama, sehingga alat ini diharapkan dapat terealisasi di semua

pintu air di Indonesia. Motor DC sebagai penggerak pintu air yang

dikontrol berdasarkan level air sungai, sehingga dapat menggerakkan

pintu air sungai secara otomatis. Sistem penggerak pintu air ini

mendapatkan sumber energi dari solar cell dan aki.

1.2. Tujuan

Tujuan dari proyek akhir ini adalah membuat perencanaan

Sistem Penggerak Pintu Air dengan menggunakan Solar Cell dan Aki

16

sebagai sumber hybrid. Dengan menggunakan Solar cell diharapkan

dapat menghemat energi listrik pada sistem penggerak pintu air. Alat ini

juga dapat digunakan untuk pintu air yang jauh dari supply PLN.

Dengan adanya sistem pengendalian ketinggian air secara otomatis,

diharapkan akan menghasilkan efisiensi yang tinggi dan responsif.

1.3. Permasalahan

Berikut rumusan masalah yang akan dihadapi dalam proses

pengerjaan Proyek Akhir ini :

a. Bagaimana mendesain boost konverter sebagai penggerak motor

DC.

b. Bagaimana mendesain rangkaian charge untuk baterai aki dengan

masukan solar cell.

c. Bagaimana mendesain rangkaian PWM untuk menyulut mosfet.

d. Bagaimana membuat sensor level ketinggian air.

1.4. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam proyek akhir ini adalah sebagai

berikut :

a. Penggunaan Boost Converter sebagai penaik tegangan dari Aki

sebagai supply Motor DC.

b. Penggunaan Rangkaian Regulator sebagai Charger Baterai ke Aki.

c. Desain prototype ini untuk pintu air berskala kecil.

d. Penggunaan sensor level air sebagai pembanding tinggi air sungai

sehingga system penggerak pintu air dapat bekerja secara otomatis

(diasumsikan daerah hulu merupakan daerah yang padat

penduduk).

1.5. Tinjauan Pustaka

Dalam sebuah artikel berlabel RAPI-Nusantara..NET

memaparkan bahwa banjir bukan sekedar fenomena alam. Fenomena

alamnya adalah hujan. Tetapi hujan belaka tidak otomatis menyebabkan

banjir. Oleh sebab itu, untuk meminimalisasi terjadinya banjir, teknologi

yang dapat dikembangkan adalah bagaimana mengendalikan

pembuangan air. Air yang mengalir di permukaan harus dibuang ke laut

dengan mengoptimalkan sistem kerja dari pintu air sungai. Perlu

17

diketahui, selama ini sistem penggerak pintu air yang sudah ada masih

menggunakan sistem manual. Walaupun sebagian sistem penggerak

pintu air di kota-kota besar sudah menggunakan motor listrik sebagai

penggerak pintu air, namun cara kerja dari sistem tersebut masih

dilakukan dengan sistem on/off secara manual. Serta sistem yang sudah

ada tersebut menggunakan sumber energi listrik dari PLN.

Untuk mengatasi permasalahan yang dikemukakan diatas

banyak cara yang dapat dilakukan. Salah satunya dengan perancangan

sistem penggerak pintu air secara otomatis dengan memanfaatkan energi

matahari yaitu menggunakan solar cell sebagai supply utama. solar cell

bekerja untuk menyuplai seluruh beban pada sistem penggerak pintu air

dan sebagian energinya diisi ke Aki sebagai cadangan daya. Solar Cell

mempunyai beberapa kelemahan ketika dia bekerja menyuplai beban

dan mengisi ke Aki. Solar Cell akan lebih banyak menyuplai ke beban

yang mempunyai kebutuhan energi yang besar daripada beban

selainnya, akibatnya apabila daya dalam Aki telah habis maka energi

dari Solar Cell lebih tersupply ke Aki daripada ke beban yaitu motor

DC. Selain itu juga karakteristik dari Solar Cell hanya mempunyai daya

maksimum pada waktu-waktu tertentu saja dan tidak setiap waktu

mempunyai daya yang besar.

Hal ini seperti juga yang dikemukakan dalam buku tugas akhir

Surya Darma Adi mengenai Penerangan Jalan Umum (PJU) dengan

menggunakan Tenaga Surya (PENS-ITS), dalam artikel tersebut salah

satunya menjelaskan bahwa kemampuan Solar Cell dalam mengisi

dayanya ke Aki. Daya dari Solar Cell tersebut mengalir melalui battery

charger yang berfungsi untuk rangkaian charge ke aki. Dengan battery

charger ini sumber yang dikeluarkan oleh Solar Cell dapat diisi ke Aki

sesuai dengan daya yang dibutuhkan,apabila daya dari aki sudah penuh

maka battery charger akan memutuskan sumber ke Aki dan

mengalirkannya daya itu ke beban. Aki tersebut bekerja ketika sumber

dari Solar Cell tersebut tidak mendapatkan energi cahaya dari matahari.

Pada kondisi itu battery charger akan menutup kontak dari sumber Aki

sehingga sumber akan dialiri oleh Aki.

Dalam tugas akhir ini, dirancang suatu sistem penggerak pintu

air dengan menggunakan solar cell sebagai sumber utama. Dengan

mengoptimasi Solar cell dan Aki sebagai supply, sistem penggerak pintu

air akan tetap terjaga, sehingga dapat meminimalisasi penggunaan

energi listrik dari PLN. Sistem penggerak pintu air ini menggunakan

mikrokontroller sebagai pembanding data ketinggian air yang dibaca

18

oleh sensor dengan seting data yang telah ditentukan. Sensor yang

dipakai yaitu sensor level karena memiliki keakuratan yang bagus

dengan harga yang relatif murah. Output dari sensor level akan masuk

sebagai data input dari sensor pada komparator yaitu mikrokontroler.

1.6. Metodologi

Untuk mencapai tujuan diatas maka perlu ditempuh langkah-

langkah sebagai berikut :

1. Studi literatur tentang teori penunjang proyek akhir.

Mengumpulkan dan mempelajari literatur sehubungan dengan

permasalahan yang dihadapi seperti rangkaian PWM, mosfet, desain

boost konverter, serta desain battery charger.

2. Perencanaan sistem

Melakukan perencanaan sistem proyek akhir secara umum, yaitu

boost konverter serta desain battery charger.

3. Pengujian alat

Melakukan pengujian dan analisa terhadap hasil output PWM, boost

converter, serta battery charger yang telah dirancang.

4. Penyempurnaan alat

Perbaikan terhadap kerusakan dan penyempurnaan dari sistem yang

telah dibuat.

5. Penyusunan buku

Menyimpulkan hasil perencanan, dan pengujian alat dengan hasil

pengujian dan analisa sehingga tersusunlah buku proyek akhir ini.

1.7. Sistematika Penulisan

Sistematika pembahasan penyusunan proyek akhir

direncanakan sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini membahas pendahuluan yang terdiri dari latar

belakang, tujuan, metodologi, batasan masalah, sistematika

pembahasan proyek akhir dan tinjauan pustaka.

BAB II : TEORI PENUNJANG

Bab ini membahas teori-teori yang menunjang dan berkaitan

dengan penyelesaian proyek akhir, antara lain teori mengenai

19

motor DC, desain boost converter, solar cell , rangkaian

mosfet, rangkaian PWM, aki, dll.

BAB III: PERENCANAAN DAN PEMBUATAN

Bab ini membahas tahap perencanaan dan proses pembuatan

perangkat keras proyek akhir.

BAB IV: PENGUJIAN DAN ANALISA

Bab ini membahas secara keseluruhan dari sistem dan

dilakukan pengujian serta analisa pada setiap percobaan

modul praktikum serta, Mengintegrasikan seluruh sistem dan

pengujian, kemudian berdasarkan data hasil pengujian dan

dilakukan analisa terhadap keseluruhan sistem.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini membahas kesimpulan dari pembahasan,

perencanaan, pengujian dan analisa berdasarkan data hasil

percobaan. Untuk meningkatkan hasil akhir yang lebih baik

diberikan saran-saran terhadap hasil pembuatan proyek akhir.

20

‖Halaman Ini Sengaja Dikosongkan‖

21

BAB II

TEORI PENUNJANG

2.1 Solar Cell1

Suatu sumber energi listrik yang memanfaatkan cahaya

matahari sebagai sumber energi diubah menjadi listrik. Pada

kenyataanya solar cell juga sebagai sumber energi yang ramah

lingkungan dan sangat menjanjikan pada masa yang akan datang, karena

tidak ada polusi yang dihasilkan selama proses konversi energi dan

berlimpahnya sumber energi matahari yang berasal dari alam, terlebih di

negeri tropis semacam Indonesia yang menerima sinar matahari

sepanjang tahun.

Cara kerja solar cell sendiri sebenarnya identik dengan piranti

semikonduktor dioda. Ketika cahaya bersentuhan dengan solar cell dan

diserap oleh bahan semikonduktor bertipe p dan n (p-n junction

semiconductor), sehingga terjadi pelepasan elektron.

Gambar 2.1. Solar cell

Apabila elektron tersebut dapat menempuh perjalanan menuju

bahan semi-konduktor pada lapisan yang berbeda maka akan terjadi

perubahan sigma gaya-gaya pada bahan. Gaya tolakan antar bahan semi-

konduktor akan menyebabkan aliran medan listrik dan menyebabkan

elektron dapat disalurkan ke saluran awal dan akhir untuk digunakan

pada perabot listrik. Gambar 2.1 merupakan bentuk dari solar sel.

1‖Strategi Aplikasi Sel Surya (Photovoltaic Cell) Pada Perumahan

dan Bangunan Komersial‖, hal 129-130, Diakses 20 Desember

2009 http://puslit.petra.ac.id/journals/architecture/aplikasisolar

cellpada perumahan.pdf

http://puslit.petra.ac.id/journals/architecture/aplikasisolar%20cellpada%20perumahan.pdf



22

Perkembangan pembuatan solar cell atau sel surya mengalami kemajuan

dari berbagai jaman dan dipengaruhi oleh bahan-bahan pembuatan cell-

cell tersebut. Bahan-bahan yang dipakai antara lain sebagai berikut :

a. Mono-crystalline (Si)

Dibuat dari silikon kristal tunggal yang didapat dari peleburan

silikon dalam bentuk bujur. Sekarang mono-crystalline dapat dibuat

setebal 200 mikron, dengan nilai effisiensi sekitar 24%.

b. Poly-crystalline/Multi-crystalline (Si)

Dibuat dari peleburan silikon dalam tungku keramik, kemudian

pendinginan perlahan untuk mendapatkan bahan campuran silikon yang

akan timbul diatas lapisan silikon. Sel ini kurang efektif dibanding

dengan sel polycrystalline( efektivitas 18% ), tetapi biaya lebih murah.

c. Gallium Arsenide (GaAs)

Sel surya III-V semikonduktor yang sangat efisien sekitar 25%.

Karakteristik kerja dari solar cell ketika sinar matahari jatuh

pada diode silikon(silikon cell) yang menghasilkan photon, secara

konstan yang akan menghasilkan energi berkisar ± 0.5 volt — max. 600

mV pada 2 ampere, dengan kekuatan radiasi solar matahari 1000 W/m2

= ‖1 sun‖ akan menghasilkan arus listrik (I) sekitar 30 mA/cm2 per sel

surya. Pada grafik I-V curve gambar 2.2 yang menggambarkan keadaan

sebuah sel surya beroperasi secara normal. Sel surya akan menghasilkan

energi maximum jika nilai Vm dan Im juga maximum. Sedangkan Isc

adalah arus listrik maximum pada nilai volt = nol; Isc berbanding

langsung dengan tersedianya sinar matahari. Voc adalah volt maximum

pada nilai arus nol; Voc naik secara logaritma dengan peningkatan sinar

matahari, karakter ini yang memungkinkan sel surya untuk mengisi accu

Gambar 2.2. Grafik I-V curve2

2ibid, hal. 131

23

Keterangan Gambar 2.2 :

Isc = Arus hubung singkat.

Vsc = Tegangan tanpa beban.

Vm = Tegangan maksimum.

Im = Arus maksimum.

Pm = Daya maksimum.

Faktor pengoperasian maximum solar cell sangat tergantung

pada :

a. Ambient air temperature

b. Radiasi solar matahari (insolation)

c. Kecepatan angin bertiup

d. Keadaan atmosfir bumi

e. Orientasi panel atau array PV

f. Posisi letak sel surya (array) terhadap matahari (tilt angle )

Sebuah Sel surya dapat beroperasi secara maximum jika temperatur sel

tetap normal (pada 25 derajat celsius), kenaikan temperatur lebih tinggi

dari temperatur normal pada PV sel akan melemahkan voltage (Voc).

Setiap kenaikan temperatur sel surya 1 derajat celsius (dari 25 derajat)

akan berkurang sekitar 0.4 % pada total tenaga yang dihasilkan 8 atau

akan melemah 2x lipat untuk kenaikkan temperatur sel per 10 derajad C.

Gambar 2.3 merupakan grafik pengaruh temperatur pada solar cell

dalam oC.

Gambar 2.3. Grafik arus terhadap temperatur

24

Radiasi solar matahari di bumi dan berbagai lokasi bervariable, dan

sangat tergantung keadaan spektrum solar ke bumi. Insolation solar

matahari akan banyak berpengaruh pada current (I) sedikit pada volt.

Gambar 2.4 merupakan grafik pengaruh temperatur pada solar cell

dalam W/m2.

Gambar 2.4. Grafik arus terhadap tegangan3

Kecepatan tiup angin disekitar lokasi PV array dapat membantu

mendinginkan permukaan temperatur kaca-kaca PV array. Keadaan

atmosfir bumi—berawan, mendung, jenis partikel debu udara, asap, uap

air udara (Rh), kabut dan polusi sangat mementukan hasil maximum

arus listrik dari deretan PV.

Orientasi dari rangkaian PV (array) ke arah matahari secara

optimum adalah penting agar panel/deretan PV dapat menghasilkan

energi maximum. Selain arah orientasi, sudut orientasi (tilt angle) dari

panel/deretan PV juga sangat mempengaruhi hasil energi maximum

(lihat penjelasan tilt angle). Sebagai guidline: untuk lokasi yang terletak

di belahan utara latitude, maka panel/deretan PV sebaiknya

diorientasikan ke Selatan, orientasi ke timur—barat walaupun juga dapat

menghasilkan sejumlah energi dari panel-panel/deretan PV, tetapi tidak

akan mendapatkan energi matahari optimum.

Pada gambar 2.5 tilt angle (sudut orientasi matahari)

mempertahankan sinar matahari jatuh ke sebuah permukaan panel PV

secara tegak lurus akan mendapatkan energi maximum ± 1000 W/m2

atau 1 kW/m2.

3ibid, hal. 132

25

Kalau tidak dapat mempertahankan ketegak lurusan antara sinar

matahari dengan bidang PV, maka extra luasan bidang panel PV

dibutuhkan (bidang panel PV terhadap sun altitude yang berubah setiap

jam dalam sehari).

Gambar 2.5. Ekstra luasan panel PV dalam posisi datar

2.2. Motor DC

Untuk pembahasan teori tentang motor dc akan dibahas

mengenai prinsip kerja, karakteristik motor dc, konstruksi motor dc,

rugi-rugi dan efisiensi serta pengaturan kecepatan pada motor.

2.2.1. Prinsip Kerja

Motor DC atau motor arus searah adalah suatu mesin yang

berfungsi untuk mengubah tenaga listrik searah menjadi tenaga gerak

atau tenaga mekanik berupa putaran dari rotor. Prinsip kerja motor dc

hampir sama dengan generator dc. Kecuali pada konversi daya yang

dihasilkan. Prinsip dasar motor dc yaitu: ―Apabila suatu kawat berarus

diletakkan diantara kutub-kutub magnet Utara dan selatan (U-S), maka

pada kawat itu akan bekerja suatu gaya yang menggerakkan kawat

tersebut‖ seperti ditunjukkan pada gambar 2.6.

Gambar 2.6. Prinsip kerja Motor DC

U

S

26

Bila sebuah lilitan terletak dalam medan magnet yang homogen

arah gerakanditunjukkan seperti gambar diatas, karena kedua sisi belitan

mempunyai arah arus yang berlawanan.

2.2.2. Konstruksi Motor DC

Bagian-bagian penting dari motor dc ditunjukkan seperti pada

Gambar 2.7 berikut :

Gambar 2.7. Diagram Skematik Motor DC

Stator mempunyai kutub menonjol dan diteral oleh satu atau

lebih kumparan medan. Pembagian fluks celah udara yang dihasilkan

oleh lilitan medan secara simetris berada disekitar garis tengah kutub

medan. Sumbu ini dinamakan sumbu medan atau sumbu langsung.

Gambar 2.8 menunjukkan gambar konstruksi motor dc.

Gambar 2.8. Konstruksi motor dc

27

Kumparan penguat dihubungkan seri. Jangkar merupakan besi

berlaminasi yang bergerak untuk mengurangi arus Eddy. Letak

kumparan jangkar pada slot besi disebelah luar permukaan jangkar. Pada

kumparan jangkar terdapat komutator yang berbentuk silinder dan

terisolasi. Sisi kumparan dihubungkan dengan segmen komutator pada

beberapa bagian yang berbeda, sesuai dengan jenis belitan motor itu

sendiri.

2.2.3. Rugi-rugi dan Efisiensi

Sebagian tenaga listrik (input) motor dc hilang atau berubah

menjadi panas. Rugi-rugi lain yang terjadi dalam mesin arus searah atau

motor dc adalah :

1. Rugi besi, yang terdiri atas rugi histerisis dan rugi arus Eddy

2. Rugi listrik, yang dikenal sebagai rugi tembaga (I²R)

3. Rugi mekanik yang terdiri atas rugi geser pada sikat, pada sumbu dan

rugi angin efisiensi didefinisikan sebagai perbandingan daya output

dengan daya input.

Effisiensi=DayaInput

DayaOutputx100%………………(2.1)

2.2.4. Jenis-jenis Motor DC

Berdasarkan sumber arus penguat magnet motor dc dapat

dibedakan menjadi :

1. Motor DC Penguat Terpisah,

jika arus penguat magnet diperoleh dari sumber dc di luar motor.

2. Motor DC Penguat Sendiri, bila arus penguat magnet berasal dari motor itu sendiri.

2.2.5. Karakteristik Motor DC

Untuk menentukan karakteristik motor dc hal yang harus

diingat adalah 2 persamaan dasar yaitu :

1. Kecepatan n = .

.

C

RaIaV ……………………….. (2.2)

28

2. Torsi T = K . Ia . Ф…………………………………(2.3)

Keterangan :

n : Kecepatan dalam rotasi per menit (rpm)

T : Torsi dalam Newton Meter (Nm)

Berdasarkan persamaan diatas, dapat dilihat bahwa kecepatan

(n), dapat diatur dengan merubah besaran Ф, Ra atau Vt.

2.2.6. Pengaturan Kecepatan Motor DC Salah satu pengaturan kecepatan motor dc adalah dengan

mengatur tegangan Vt, pada pengaturan kecepatan motor dc dengan

penguat sendiri yang diatur adalah tegangan jepit pada kumparan

jangkar Vt atau Va. Hampir sama dengan motor dc penguat terpisah

hanya saja pada motor dc penguat sendiri pada proyek akhir ini adalah

menggunakan magnet permanen, ditunjukkan pada gambar 2.9.

Gambar 2.9. Rangkaian ekivalen motor dc penguat terpisah

Pada saat start, motor dc penguat sendiri pertama kali berputar

pada kecepatan (ω) rendah dan torsi (τ) pada motor sangat tinggi.

Kondisi seperti ini berlanjut apabila kecepatan motor dc semakin tinggi

maka torsi pada motor akan semakin rendah. Hal ini sesuai dengan

persamaan, bahwa :

T =

P ……………………………………… (2.4)

dimana : T = Torsi motor

P = Daya motor

29

ω = Kecepatan motor

Sesuai persamaan diatas bahwa kecepatan dan torsi saling

berbanding terbalik. Artinya semakin besar kecepatan motor maka torsi

motor semakin kecil dan apabila kecepatan motor semakin kecil maka

torsi motor semakin besar. Gambar 2.10 menunjukkan garfik fungsi torsi

terhadap tegangan.

a. b.

Gambar 2.10.(a) Grafik fungsi torsi terhadap kecepatan

(b)Karakteristik Torsi dan Kecepatan saat

pembebanan

2.3. Boost Converter

Konverter boost adalah konverter DC- DC jenis penaik tegangan

atau step up. Konverter boost mampu menghasilkan nilai tegangan

output sama atau lebih besar dari tegangan inputnya. Konverter boost

dapat menaikkan tegangan tanpa membutuhkan trafo. Karena hanya

menggunakan satu buah semikonduktor, konverter boost memiliki

efisiensi yang tinggi. Gambar 2.11. Rangkaian dasar Konverter boost

memiliki 2 mode, yaitu mode switch on dan switch off. Pada mode 1 (

transistor on ), arus masukan meningkat mengalir melalui induktor L

dan switch 1. Pada mode 2 saat switch 1 dimatikan arus mengalir

melalui resistor yang berasal dari induktor L dan difilter oleh kapasitor

C.

30

Gambar 2.11. Rangkaian Boost Converter

2.3.1. Prinsip kerja

Boost converter memiliki 2 mode, yaitu mode switch on dan

switch off. Pada mode 1 ( transistor on ), arus masukan meningkat

mengalir melalui induktor L dan switch 1,seperti gambar 2.12.a. Pada

mode 2 saat switch 1 dimatikan arus mengalir melalui resistor yang

berasal dari induktor L dan difilter oleh kapasitor C, seperti pada gambar

2.12.b.

RVd

L DC V0

+

-

RVd

L DC V0

+

- Gambar 2.12.a. Mode saklar

On

Gambar 2.12.b. Mode saklar

Off

Boost converter memiliki 5 komponen utama, yaitu:

1. PWM generator, yaitu pembangkit pulsa berfrekuensi tinggi (diatas

20 KHz) yang duty cycle-nya dapat diubah-ubah bergantung besar

tegangan output yang diinginkan dan tegangan input yang ada.

Output dari PWM generator ini digunakan untuk men-drive

MOSFET yang berfungsi sebagai saklar elektronik. Besar duty cycle

untuk mengeluarkan tegangan output yang diinginkan dapat dihitung

dengan rumus:

D

VV d0 ………………………………(2.5)

V

d

31

Dimana:

V0 = tegangan output yang diinginkan

D = duty cycle PWM

Vd = tegangan input.

2. MOSFET

3. Diode freewheel

4. Induktor digunakan untuk menyimpan arus untuk sementara waktu

yang menyebabkan tegangan output bisa menjadi lebih besar dari

inputnya. Untuk perhitungan nilai Induktor dapat dihitung dengan

rumus :

…………………………(2.6)

Dimana:

L = Induktor (H)

Vo = tegangan output yang diinginkan (V)

d = duty cycle PWM

Vd = tegangan input (V)

f = frekuensi switching

ΔIL= delta arus

5. Kapasitor sebagai filter tegangan untuk mengurangi ripple tegangan.

Untuk perhitungan nilai Induktor dapat dihitung dengan rumus :

Vof

DIC

………………..............(2.7)

Dimana:

C = kapasitor (H)

Vo = tegangan output yang diinginkan (V)

f = frekuensi switching

ΔVo = riple tegangan

Lif

VdDL

32

2.4. Battery Charger4

Pengertian dari battery charger adalah suatu alat yang berfungsi

untuk mengisi battery dengan tegangan konstan hingga mencapai

tegangan yang ditentukan. Bila level tegangan yang ditentukan itu telah

tercapai, maka arus pengisian akan turun secara otomatis sesuai dengan

settingan dan menahan arus pengisian hingga menjadi lebih lambat

sehingga indikator menyala menandakan battery telah terisi penuh.

Didalam rangkaian battery charger terdapat rangkaian regulator

dan rangkaian komparator. Rangkaian regulator berfungsi untuk

mengatur tegangan keluaran agar tetap konstan, sedangkan rangkaian

comparator berfungsi untuk menurunkan arus pengisian secara otomatis

pada battery pada saat tegangan pada battery penuh dan menahan arus

pengisian hingga menjadi lebih lambat sehingga menyebabkan indikator

aktif menandakan battery telah terisi penuh.

2.5. Aki / Accumulator

Baterry (accumulator) merupakan salah satu komponen yang sangat

penting untuk memberikan supply tenaga terutama pada kendaraan

bermotor, akan tetapi dalam tugas proyek akhir ini yang berjudul Sistem

Penggerak Pintu Air Dengan Memanfaatkan

Energi Alternatif Matahari, accumulator digunakan untuk

menyimpan energi listrik yang berasal dari solar cell karena cahaya

matahari yang berubah-ubah sehingga tegangan keluaran dari solar cell

juga berubah-ubah.

Penelitian atau percobaan tentang charge discharge telah

menghasilkan banyak sekali metode yaitu antara lain:

2.5.1. Proses Charge Discharge dengan Arus Konstan.

Proses Charge dan Proses Discharge dengan arus konstan yang

ditunjukkan pada Gambar 2.13 dan Gambar 2.14 dapat diambil

kesimpulan bahwa, proses charge discharge akan berakhir.

4http://www.eouguelph.ca/‖antoon-pemanfaatan rangkaian baterry

charger‖ , diakses pada tanggal 28 Januari 2009.

http://www.eouguelph.ca/antoon

33

Ketika waktu yang telah diset terlampaui atau apabila kapasitas baterry

(accumulator) yang ditentukan telah terpenuhi.

Gambar 2.13. Proses Charge dengan Arus Konstan

Gambar 2.14. Proses Discharge dengan Arus Konstan

2.5.2. Proses Charge Discharge dengan Daya Konstan.

Proses Charge dengan daya konstan yang ditunjukkan pada

Gambar 2.15 dilakukan ketika tegangan naik dan arus turun, proses ini

berakhir ketika set time terpenuhi atau tegangan pada battery terpenuhi.

Sedangkan Proses Discharge dengan daya konstan yang ditunjukkan

pada Gambar 2.16 dilakukan ketika tegangan baterry turun dan arus naik

dan discharge berakhir saat set time terlampaui atau tegangan beban

terpenuhi.

34

Gambar 2.15. Proses Charge dengan Daya Konstan

Gambar 2.16. Proses Discharge dengan Daya Konstan

2.5.3. Gambar 2.17 menunjukkan Proses Charge dengan arus konstan

ketika tegangan terminal lebih rendah dari pada tegangan charge.

Gambar 2.17. Proses Charge dengan arus konstan atau tegangan

konstan

2.5.4. Gambar 2.18 menunjukkan Proses Discharge dengan resistansi

konstan ketika tegangan baterry turun dan arus juga turun.

35

Gambar 2.18. Proses Discharge dengan Resistansi Konstan

Pada aki biasanya tertera angka yang menunjukan

kemampuannya, disini akan kita gunakan ..Ah misalnya 50Ah. Hal ini

berarti aki tersebut akan benar2 habis dalam 30 jam jika digunakan pada

beban 1 Ampere.

Untuk mendapatkan umur yang panjang aki tidak boleh

digunakan pada beban yang melebihi nilai Ah-nya di bagi 10. Biasanya

beban yang digunakan berada pada kisaran Ah/3 atau 4 atau 6. Misalnya

aki dengan kapasitas 50 Ah penggunaan beban maksimum yang dapat

digunakan adalah 5 Ampere agar tidak merusak aki.

Selain dengan mengukur berat jenis atau densiti dari air aki, aki

dapat di uji dengan menggunakan Volt meter. Seperti kita ketahui aki

yang baik adalah aki yang menunjukkan voltase 12,6Volt. Namun pada

saat setelah pengisian penuh aki biasanya dapat mencapai 13,8Volt,

apabila pengisian dihentikan maka voltase13,8 V itu akan turun dengan

cepat ke 13 dan perlahan-lahan turun hingga 12,6 volt.

Berikut merupakan data dari kapasitas aki pada saat kosong

sampai pada kondisi aki terisi penuh dengan menggunakan aki GS

70Ah.

Tabel 2.1. Kapasitas Aki

Kapasitas Aki (%) Tegangan (Volt)

0 % 11

10 % 11,2

20 % 11,4

30 % 11,6

40 % 11,8

36

dayaA

dayaAh

50 % 12

60 % 12,2

70 % 12,4

80 % 12,6

90 % 12,8

100 % 13

Untuk mengetahui waktu dalam proses pengisian

accumulator, dapat menggunakan perhitungan dibawah ini :

1. Lamanya pengisian Arus :

Ta = A

Ah………………………………...(2.8)

Keterangan :

Ta = Lamanya pengisian arus (jam).

Ah = Besarnya kapasitet accumulator (Ampere hours).

A = Besarnya arus pengisian ke accumulator(Ampere).

2. Lamanya pengisian Daya :

Td = …………………………..(2.9)

Keterangan :

Td = Lamanya pengisian Daya (jam).

daya Ah = Besarnya daya yang didapat dari perkaliAh dengan

besar tegangan accumulator (Watt hours).

daya A = Besarnya daya yang didapat dari perkaliA dengan

besar tegangan accumulator (Watt).

37

R L

i(t)

2.6. Desain Induktor5

Banyak faktor yang mempengaruhi dalam mendesain peralatan

magnetik. Puncak flux density inti tidak boleh saturasi. Puncak ac flux

density juga harus cukup kecil, untuk memenuhi jumlah banyak putaran

pada inti.

Pokok bahasan ini yang sangat berpengaruh adalah area untuk

menggulung kawat (wire cross section area) harus seluas mungkin,

untuk mengurangi gulungan resistor dc dan rugi tembaga. Tetapi apabila

kawat terlalu padat sehingga tidak dapat diterima karena dapat

menyebabkan efek permukaan kawat (proximity effect). Celah udara

dibutuhkan untuk peralatan yang menyimpan energi seperti induktor

pada rangkaian buck boost converter.

Induktor dapat dimodelkan seperti rangkaian ekivalen pada

Gambar 2.19 merupakan resistansi dc kumparan.

Maka induktor dapat menghasilkan induktansi dan resistansi R pada

kumparan. Induktor tidak saturasi apabila menggunakan worstcase arus

puncak Imax.

Sebagai catatan hubungan antara R ekivalen dan rugi tembaga Pcu

ditunjukkan pada persamaan berikut :

RIP rmscu

2 ...........................................................(2.10)

Keterangan : Pcu = Daya output pada Tembaga.

Irms = Arus Maksimum dibagi akar 2.

R = Tahanan.

Gambar 2.19. Rangkaian Ekuivalen Induktor

Resistansi kumparan induktor mempengaruhi efisiensi dan

tegangan keluaran konverter. Maka pada desain konverter diperlukan

konstruksi induktor dengan resistansi kumparan yang kecil.

5Ir. Moh. Zaenal Efendi, MT,‖Design of Inductance 2008’, Mata

Kuliah Desain Komponen & Elektromagnetik,2008.

38

c

Bentuk induktor dapat diasumsikan bahwa ukuran induktor

yang ditunjukkan sebagai bentuk pengganti ditunjukkan pada Gambar

2.20 untuk rangkaian ekivalen magnetik ditunjukkan pada Gambar 2.21

Untuk besar nilai reluktansi inti Rc dan reluktansi celah udara Rg

ditunjukkan pada persamaan berikut :

co

cc

A

lR

...........................................................(2.11)

co

g

gA

lR

.........................................................(2.12)

Dimana : lc = Lebar bagian Inti Magnetik.

A c = Inti cross section area.

= Permeabilitas Udara.

lg = Lebar Celah Udara.

Reluktansi inti dan reluktansi celah udara dapat diasumsikan

bahwa inti dan celah udara mempunyai luas penampang yang sama.

Persamaan untuk Gambar 2.20 adalah

gci RRn ...............................................(2.13)

Biasanya, Rc << Rg dan persamaan (2.13) dapat

disederhanakan sebagai berikut:

gi Rn .............................................................(2.14)

39

Gambar 2.20. Bentuk ekivalen induktor6

Gambar 2.21. Rangkaian ekivalen magnetic7

2.6.1 Maximum flux density

Dengan memberikan arus puncak Imax, diharapkan inti dapat

bekerja pada nilai puncak fluk density Bmax. Besar dari Bmax dipilih

yang lebih kecil dari pada worst-case saturasi flux density bahan dari

inti.

Subtitusikan Φ = BAc pada persamaan (2.13) diperoleh

persamaan berikut:

gci RBAn ...........................................................(2.15)

6ibid, hal.13

7ibid, hal.21

40

g

co

g l

nA

R

nL

22

Apabila max I = I max dan B max = B , maka diperoleh :

o

g

maksgcmaksmaks

LBRABnI

……..(2.16)

Keterangan : n = Jumlah Lilitan.

Imaks = Arus Maksimum pada Induktor.

Bmaks = Nilai kerapatan Fluks.

Ac = Luas Penampang Induktor.

Rg = Tahanan Air gap.

2.6.2 Induktansi

Nilai induktansi L harus ditentukan. Induktansi dapat diperoleh

dengan persamaan berikut :

.........................................(2.17)

Keterangan : L = Nilai Induktansi.

n = Jumlah Lilitan.

µ0 = Permeabilitas Udara.

Ac = Luas Penampang Lilitan.

2.6.3 Winding area

Winding area ditunjukkan pada Gambar 2.22 Gulungan kawat

harus tersusun rapi dan rapat pada inti yang merupakan lubang tengah

daripada inti. Cross section area konduktor, luas penampang konduktor

AW. Apabila gulungan mempunyai n putaran, maka area untuk

konduktor tembaga adalah

wnA ...............................................................(2.18)

Apabila inti mempunyai window area WA, kemudian dapat dinyatakan

area untuk gulungan konduktor sebagai berikut :

UAKW ............................................................(2.19)

41

Ku merupakan window utilization factor atau fill factor. Maka desain

selanjutnya dapat dinyatakan sebagai berikut :

wUA nAKW ................................(2.20)

Keterangan : WA = Inti Wilayah Kumparan.

AW = Luas Wilayah Kumparan.

KU = Faktor Kerapatan Kumparan.

Nilai Ku untuk inti dengan gulungan pada bobbin adalah 0,5 untuk

induktor tegangan rendah, 0,25-0,3 untuk off-line transformator, 0,05-

0,2 untuk transformator tegangan tinggi untuk supplai berkisar kV, dan

0,65 untuk transformator foil dan induktor tegangan rendah.

Gambar 2.22. Winding area8

2.6.4 Winding resistance

Besar nilai resistansi pada gulungan adalah

W

W

A

lR ...........................................................(2.21)

ρ adalah tahanan jenis dai bahan induktor, W l adalah panjang kawat dan

W A adalah luas penampang kawat. Tahanan jenis tembaga pada suhu

ruangan adalah 1,724 x 10-6 Ohm-cm.

8ibid, hal.13

42

)(10 58

2

22

CmKRB

ILK

umaks

maks

g

Panjang kawat terdiri dari n putaran gulungan dapat dinyatakan sebagai

berikut :

)(MLTnlW ......................................................(2.22)

MLT (mean-length-per-turn) adalah panjang kawat dalam satu

putaran. Panjang kawat dalam satu putaran (MLT) merupakan fungsi

geometri inti. Subtitusikan persamaan (2.21) ke persamaan (2.22)

diperoleh persamaan berikut :

WA

MLTnR

)( .................................................(2.23)

Parameter yang harus diperhatikan dalam pembuatan

komponen L adalah sebagai berikut :

a. Resistansi penghantar ρ= 1,74.10-6 (Ω-cm)

b. Arus maksimum I=I+ΔI(A)

c. Induktansi L(H)

d. Resistansi kumparan R(Ω)

e. Faktor kerapatan kumparan Ku = 0,5

f. Kerapatan fluk maksimum Bmax = 0,25(tesla)

g. Kerugian kumparan Pcu = 10mw-1,5w

h. Permeabilitas dari bahan μo=4π.10-7

i. Dimensi inti besi yang meliputi (bisa dilihat di manual book)

Untuk dimensi inti dalam pembuatan induktor mempunyai

parameter sebagai berikut :

a. Luas wilayah inti = Ac (cm2)

b. Luas wilayah kumparan = Aw (cm2)

c. Panjang kawat per satu putaran = MLT (cm2)

Prosedur mendesain induktor dapat diikuti dengan langkah-

langkah berikut :

A. Menentukan ukuran inti besi(core size)

Ditentukan oleh faktor konstanta geometri inti (the core

geometri constant Kg)

.........(2.24)

43

WWPI

PR cu

maks

cu 75,05,1,2

)(104

max2

max2

mmAB

ILl

c

og

4

max

max 10cAB

ILn

)( 2cmn

WKA Au

w

Dimana:

....................(2.25)

Pilih inti yang mempunyai Kg yang lebih besar dari yang dihitung.

B. Menentukan panjang celah udara(air gap length)

.....................(2.26)

Ac dalam cm2

C. Menentukan jumlah lilitan

........................................(2.27)

Ac dalam cm2

D. Menentukan ukuran kawat

....................(2.28)

2.7. Rangkaian Snubber

Pada rangkaian converter DC-DC sangat dibutuhkan sekali

rangkaian snubber untuk memotong tegangan Vds yang mempunyai

spike yang tinggi atau melampaui tegangan Vds pada MOSFET. Untuk

rangkaian flyback converter setelah disupply tegangan pada sisi input,

tegangan spike yang ditimbulkan oleh leakage inductance (induktansi

bocor) cukup tinggi. Untuk itu digunakan rangkaian snubber yng

berfungsi meredam tegangan spike tersebut. Pada rangkaian snubber

semakin besar nilai kapasitor yang digunakan, semakin besar tegangan

yang dipotong. Tetapi nilai kapasitor kapasitor yang digunakan harus

44

menyesuaikan dengan resistor yang diseri dengan kapasitor dan fast

diode yang dipasang parallel.

Gambar 2.23. Rangkaian snubber

Pada Gambar 2.23 (a) menunjukkan rangkaian RCD snubber,

dimana untuk penggunannya dipasang secara paralel terhadap

tranformator, sedangkan Gambar 2.23 (b) adalah menunjukkan

rangkaian RC snubber, dimana penggunannya dilakukan dengan

memasangkan secara paralel terhadap MOSFET. Walaupun konfigurasi

rangkaianya berbeda akan tetapi fungsi dari kedua rangkaian snubber

tersebut adalah sama yaitu untuk mengurangi tegangan Vds dengan nilai

spike yang tinggi.

Pada rangkaian snubber gambar 2.23 (b), nilai R diperoleh melalui

rumus :

C

TD

C

tRs on

5

.

5 ............................................................(2.29)

Dan untuk menghitung nilai Cs adalah :

f

fL

V

tIC

2 ...................................................................(2.30)

2.8. Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor

(MOSFET)

Dalam JFET, besar keefektifan pada channel dikontrol oleh medan

listrik yang diberikan ke channel melalui P-N junction. Bentuk lain dari

piranti pengaruh medan dicapai dengan penggunaan bahan elektroda

gate yang dipisahkan oleh lapisan oxide dari channel semikonduktor.

Pengaturan metal oxide semikonduktor (MOS) mengijinkan

45

karakteristik channel dikontrol oleh medan listrik dengan memberikan

tegangan diantara gate dan body semikonduktor dan pemindahan

melalui lapisan oxide. Seperti halnya piranti yang disebut dengan mosfet

atau MOS transistor. Hal ini penting digaris bawahi dengan kenyataan

bahwa IC lebih banyak dibuat dengan piranti MOS dari pada jenis

piranti semikonduktor lain.

Ada dua tipe mosfet. Deplesi mosfet mempunyai tingkah laku

yang sama dengan JFET pada saat tegangan gate nol dan tegangan drain

tetap, arus akan maksimum dan kemudian menurun dengan diberikan

potensial gate dengan polaritas yang benar (piranti normally on). Jenis

yang lain dari piranti ini disebut dengan Enhancement mosfet yang

menunjukkan tidak ada arus pada saat tegangan gate nol dan besar arus

keluaran besar dengan bertambah besar potensial gate (normally off).

Kedua tipe dapat berada dalam salah satu jenis channel P atau N.

Terdapat 4 simbol yang digunakan untuk mosfet yang

ditunjukkan pada Gambar 2.24. Simbol-simbol pada Gambar (a) dan (b)

merupakan mosfet tipe N yang digunakan untuk enhancement dan

depletion device. Simbol pada Gambar (c) dan (d) merupakan mosfet

tipe P yang digunakan pada mode enhancement dan depletion device .

Gambar 2.24. Simbol mosfet

Pengertian positif untuk semua terminal arus menuju ke dalam

piranti. Kemudian mosfet chanel N, Id adalah positif dan Is adalah

negatif. Ketika Id = Is, Ig sebenarnya berharga nol. Tegangan drop

diantara drain dan source didesain oleh Vds, Vds digunakan untuk

menunjukkan tegangan drop dari gate ke source. Untuk mosfet channel

P digunakan dengan arah reverse. Terminal arus dan terminal tegangan

adalah negatif sebanding dengan kualitas mosfet channel N. Source dan

substrate dihubung singkatkan di dalam mosfet channel P yang

standard.

46

2.8.1 MOSFET Sebagai Switch9

MOSFET digunakan secara ekstensif dalam rangkaian digital

yang mana piranti ini memiliki karakteristik switch. Rangkaian yang

ditunjukkan pada gambar 2.25. berikut menampilkan pengoperasian

switch pengendali Bentuk gelombang tegangan masukan dan keluaran

rangkaian seperti terlihat pada Gambar 2.26. Untuk t<T, tegangan input

1,5 Volt, kemudian karakteristik V0 – V1 pada Gambar 2.26 (a), dapat

diketahui bahwa V0 = 4 Volt.

Gambar 2.25. Mosfet Sebagai Switch

Arus pada rangkaian ID1 adalah nol. Karakteristik switch open ini

seperti tegangan yang melewati switch cukup besar, sedangkan arus

adalah nol.

Untuk t>T, tegangan masukan adalah 5 Volt, Vo = 1,5 Volt dan ID1 =

250 μA. Bentuk gelombang output ditampilkan pada Gambar 2.26 (b).

Untuk t>T, tegangan masukan adalah 5 Volt, Vo = 1,5 Volt dan ID1 =

250 μA. Bentuk gelombang output ditampilkan pada Gambar 2.26 (b).

Gambar 2.26. Gelombang Tegangan Input dan Output

9Issa Batarseh,‖ Power Electronics Handbook”, Academic Press,

2001, hal 75-78

47

2.9. Pulse Width Modulation10

PWM merupakan pulsa yang mempunyai lebar pulsa (duty

cycle) yang dapat diubah-ubah. Pada Gambar 2.27 merupakan proses

pembuatan PWM yang terdiri dari gelombang segitiga, tegangan

referensi dan komparator.

Komparator merupakan piranti yang digunakan untuk membandingkan

dua buah sinyal masukan. Dua sinyal masukan yang dibandingkan

adalah gelombang segitiga dengan tegangan referensi yaitu tegangan

DC.

Gambar 2.27 Rangkaian PWM

Pada Gambar 2.28 adalah hasil perbandingan gelombang segitiga

dengan tegangan DC yang menghasilkan gelombang kotak dengan lebar

pulsa yang dapat diatur. Pengaturan lebar pulsa dapat dilakukan dengan

cara mengubah-ubah nilai tegangan DC referensi.

Gambar 2.28 Gelombang pulsa keluaran PWM11

10Yahya Shakweh,‖ Power Electronics Handbook”, Academic

Press, 2001, hal 650 11

ibid, hal. 652

48

Apabila menginginkan gelombang kotak yang mempunyai waktu ON

dan OFF berkebalikan maka diperlukan tegangan DC referensi yang

negatif. Untuk memperoleh tegangan DC negatif adalah dengan

memasukkan tegangan DC positif ke rangkaian pembalik (inverting).

2.10. H-Bridge Driver12

H-Bridge atau yang diterjemahkan secara kasar sebagai

―Jembatan H‖, adalah sebuah rangkaian dimana motor menjadi titik

tengahnya dengan dua jalur yang bisa dibuka tutup untuk melewatkan

arus pada motor tersebut, persis seperti huruf ―H‖ (dengan motor berada

pada garis horizontal), seperti gambar 2.29 berikut:

Gambar 2.29 Rangkaian H-Bridge

Dua terminal motor a dan b dikontrol oleh 4 saklar (1 s/d 4).

Ketika saklar satu dan dua diaktifkan (saklar 3 dan 4 dalam keadaan

off), maka terminal motor a akan mendapatkan tegangan (+) dan

terminal b akan terhubung ke ground (-), hal ini menyebabkan motor

bergerak maju (atau searah jarum jam), sedangkan sebaliknya, bila

saklar 1 dan 2 dalam keadaan off, saklar 3 dan 4 dalam keadaan aktif,

12‖H-Bridge Driver Kontrol Arah Motor‖, diakses 20 Agustus 2009

http://blogstats.blogspot.com/ihsan sains project/H-bridge driver kontrol

arah motor.htm

49

maka terminal a akan terhubung ke ground (-) dan terminal b

akan mendapatkan tegangan (+), dan tentunya hal ini dapat

menyebabkan motor berubah arah putarnya, menjadi bergerak mundur

(atau berlawanan dengan arah jarum jam), ditunjukkan pada gambar

2.30.

Gambar 2.30.(a) Rangkaian H-Bridge bergerak maju

(b) Rangkian H-Bridge bergerak mundur

Untuk mengimplementasikan H-Bridge ini, tidak bisa langsung

dihuhubungkan ke output yang diambil dari pin I/O mikrokontroler.

Sebab output dari mikrokontroler hanya mempunyai daya yang sangat

kecil. Sedangkan untuk motor sendiri, kadang-kadang membutuhkan

daya yang tidak kecil (misalnya 200 mA, 1 A atau bahkan lebih). Jika

kita memaksakan menghubungkan output digital dari mikrokontroler

langsung ke motor, bisa jadi merusak mikrokontroler itu sendiri. Untuk

itu kita membutuhkan sebuah rangkaian penguat yang dapat dikontrol

dari input digital.

Arsitektur dari half H-Bridge ini sebenarnya terdiri dari 2 amplifier,

seperti terlihat pada gambar 2.31

Gambar 2.31. arsitektur H-Bridge

(a) (b)

50

Untuk membuat motor berhenti ada 2 cara:

1. Memberikan logic yang sama pada x dan y

2. Tidak memberikan speed (speed=0)

2.11. Optocoupler13

Optocoupler merupakan piranti elektronika yang berfungsi

sebagai pemisah antara rangkaian power dengan rangkaian control.

Optocoupler merupakan salah satu jenis komponen yang memanfaatkan

sinar sebagai pemicu on/off-nya.

Opto berarti optic dan coupler berarti pemicu. Sehingga bisa

diartikan bahwa optocoupler merupakan suatu komponen yang bekerja

berdasarkan picu cahaya optic opto-coupler termasuk dalam sensor,

dimana terdiri dari dua bagian yaitu transmitter dan receiver. Dasar

rangkaian dapat ditunjukkan seperti pada gambar 2.32 dibawah ini:

Gambar 2.32. Optocoupler

Bagian pemancar atau transmitter dibangun dari sebuah led

infra merah untuk mendapatkan ketahanan yang lebih baik daripada

menggunakan led biasa. Sensor ini bisa digunakan sebagai isolator dari

rangkaian tegangan rendah kerangkaian tegangan tinggi. Selain itu juga

bisa dipakai sebagai pendeteksi adanya penghalang antara transmitter

dan receiver dengan memberi ruang uji dibagian tengah antara led

dengan photo transistor. Penggunaan ini bisa diterapkan untuk

mendeteksi putaran motor atau mendeteksi lubang penanda disket pada

disk drive computer. Tapi pada proyek akhir ini optocoupler untuk

mendeteksi putaran.

13‖Sensor Optocoupler‖, diakses 20 Agustus 2009

http://elektronika-elektronika.blogspot.com/ sensor optocoupler.htm

51

Penggunaan dari optocoupler tergantung dari kebutuhannya.

Ada berbagai macam bentuk, jenis, dan type. Seperti MOC 3040 atau

3020, 4N25 atau 4N33dan sebagainya. Pada umumnya semua jenis

optocoupler pada lembar datanya mampu dibebani tegangan sampai

7500 Volt tanpa terjadi kerusakan atau kebocoran. Biasanya dipasaran

optocoupler tersedianya dengan type 4NXX atau MOC XXXX dengan

X adalah angka part valuenya. Untuk type 4N25 ini mempunyai

tegangan isolasi sebesar 2500 Volt dengan kemampuan maksimal led

dialiri arus fordward sebesar 80 mA. Namun besarnya arus led yang

digunakan berkisar antara 15mA - 30 mA dan untuk menghubungkan-

nya dengan tegangan +5 Volt diperlukan tahanan pembatas.

2.12. Sensor Level

Rangkaian sensor level yang digunakan pada Proyek Akhir ini

menggunakan sebuah pelampung yang terhubung dengan potensiometer.

Sensor ini dipasang untuk mendeteksi tinggi air sungai pada daerah

sebelum pintu air (diasumsikan daerah hulu), maka bila terjadi

perubahan level air , sensor akan terkoneksi dengan mikrokontroller

sehingga mikrokontroller akan memberi output pada driver untuk

membuka pintu air sesuai dengan level yang terbaca pada sensor dengan

pembukaan pintu diatas dari level yang terbaca oleh sensor, proses ini

diatur dengan menggunakan kontrol fuzzy. Dan begitupun sebaliknya

bila level air turun sampai dengan batas level nominal pembukaan pintu

air.

2.13. Mikrokontroller

Sistem pemrograman pada proyek akhir ini menggunakan

mikrokontroller AT-Mega 16 seperti yang dijelaskan sebaagi berikut:

2.13.1. Mikrokontroller AVR AT-Mega 1614

AVR merupakan seri mikrokontroller CMOS 8-bit buatan

Atmel, betbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer).

Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR

mempunyai 32 register general-purpose, timer/ counter fleksibel dengan

mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART,

programmable Watchdog Timer, dan mode power saving. Beberapa

diantaranya mempunyai ADC dan PWM internal.

14Atmel,‖ Data Sheet 8-bit AVR Microkontroller ATmega16‖, Atmel

Corporation, 2002, hal. 1

52

AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang

mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem

menggunakan hubungan serial SPI. Chip AVR yang digunakan adalah

Atmega16.

Atmega16 adalah mikrokontroller CMOS 8-bit daya-rendah

berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan intruksi

dikerjakan pada satu siklus clock, Atmega16 mempunyai throughput

mendekati 1 MIPS per MHz membuat disainer sistem untuk

mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses.

Beberapa keistimewaan dari AVR Atmega16 antara lain:

A. Advanced RISC Architecture

1. 130 Powerful Instructions – Most Single Clock Cycle

Execution

2. 32 x 8 General Purpose Working Registers

3. Fully Static Operation

4. Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz

5. On-chip 2-cycle Multiplier

B. Nonvolatile Program and Data Memories

6. 8K Bytes of In-System Self-Programmable Flash

Endurance: 10,000 Write/ Erase Cycles

7. Optional Boot Code Section with Independent Lock

Bits

In-System Programming by On-Chip Boot Program

True Read-While-Write Operati

8. 512 Bytes EEPROM

Endurance: 100,000 Write/Erase Cycles

9. 512 Bytes Internal SRAM

10. Programming Lock

C. Peripheral Features

11. Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers

and Compare Modes

12. One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler,

Compare Mode, and Capture Mode

13. Real Time Counter with Separate Oscillator

4. Four PWM Channels

53

5. 8-Channel, 10-bit ADC

8 Single-ended Channels

7 Differential Channels for TQFP Package Only

2 Differential Channels with Programmable Gain at

1x, 10x, or 200x for TQFP Package Only

6. Byte-oriented Two-wire Serial Interface

7. Programmable Serial USART

8. Master/Slave SPI Serial Interface

9. Programmable Watchdog Timer with Separate On-

chip Oscillator

10. On-chip Analog Comparator

D. Special Microcontroller Features

1. Power-on Reset and Programmable Brown-out

Detection

2. Internal Calibrated RC Oscillator

3. External and Internal Interrupt Sources

4. Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-

save, Power-down, Standby and Extended Standby

E. I/O and Packages

1. 32 Programmable I/O Lines

2. 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-lead PLCC, and 44-

pad MLF

F. Operating Voltages

1. 2.7 - 5.5V for ATmega16L

2. 4.5 - 5.5V for ATmega16

G. Speed Grades

1. 0 - 8 MHz for ATmega16L

2. 0 - 16 MHz for ATmega16

54

Gambar 2.33. Pin-pin ATmega16 kemasan 40-pin

15

Pin-pin pada ATmega16 dengan kemasan 40-pin DIP (dual in-

line package) ditunjukkan oleh gambar 2.33.

Guna memaksimalkan performa dan paralelisme, AVR

menggunakan arsitektur Harvard (dengan memori dan bus terpisah

untuk program dan data). Arsitektur CPU dari AVR ditunjukkan oleh

gambar 2. Instruksi pada memori program dieksekusi dengan pipelining

single level. Selagi sebuah instruksi sedang dikerjakan, instruksi

berikutnya diambil dari memori program, seperti pada gambar 2.34.

15ibid, hal. 4

55

Gambar 2.34. Arsitektur CPU dari AVR

16

Program ditulis menggunakan tool CodeVisionAVR.

CodeVisionAVR merupakan crosscompiler. Program cukup ditulis

menggunakan bahasa-C. Alur pemrograman ditunjukkan pada gambar

2.35.

16ibid, hal. 6

56

Gambar 2.35. Alur pemrograman AVR menggunakan CodeVisionAVR

17

2.13.2 Port sebagai input/output digital

ATmega16 mempunyai empat buah port yang bernama PortA,

PortB, PortC, dan PortD. Keempat port tersebut merupakan jalur bi-

directional dengan pilihan internal pull-up.

Tiap port mempunyai tiga buah register bit, yaitu DDxn, PORTxn, dan

PINxn. Huruf ‗x‘mewakili nama huruf dari port sedangkan huruf ‗n‘

mewakili nomor bit. Bit DDxn terdapatpada I/O address DDRx, bit

PORTxn terdapat pada I/O address PORTx, dan bit PINxn terdapat pada

I/O address PINx.

Bit DDxn dalam regiter DDRx (Data Direction Register)

menentukan arah pin. Bila DDxn diset 1 maka Px berfungsi sebagai pin

output. Bila DDxn diset 0 maka Px berfungsi sebagai pin input.

Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin

input, maka resistor pull-up akan diaktifkan. Untuk mematikan resistor

pull-up, PORTxn harus diset 0 atau pin dikonfigurasi sebagai pin output.

Pin port adalah tri-state setelah kondisi reset.

Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin

output maka pin port akan berlogika 1.

Dan bila PORTxn diset 0 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin

output maka pin port akan berlogika 0.

Saat mengubah kondisi port dari kondisi tri-state (DDxn=0,

PORTxn=0) ke kondisi output high (DDxn=1, PORTxn=1) maka harus

ada kondisi peralihan apakah itu kondisi pull-up enabled (DDxn=0,

PORTxn=1)atau kondisi output low (DDxn=1, PORTxn=0).

17ibid, hal. 6

57

Biasanya, kondisi pull-up enabled dapat diterima sepenuhnya,

selama lingkungan impedansi tinggi tidak memperhatikan perbedaan

antara sebuah strong high driver dengan sebuah pull-up. Jika ini bukan

suatu masalah, maka bit PUD pada register SFIOR dapat diset 1 untuk

mematikan semua pull-up dalam semua port.

Peralihan dari kondisi input dengan pull-up ke kondisi output low

juga menimbulkan masalah yang sama. Kita harus menggunakan kondisi

tri-state (DDxn=0, PORTxn=0) atau kondisi output high (DDxn=1,

PORTxn=0) sebagai kondisi transisi.

Lebih detil mengenai port ini dapat dilihat pada manual datasheet dari

IC ATmega16, ditunjukkan pada tabel 2.2.

Tabel 2.2. Konfigurasi pin port18

Bit 2 – PUD : Pull-up Disable

Bila bit diset bernilai 1 maka pull-up pada port I/O akan dimatikan

walaupun register DDxn dan PORTxn dikonfigurasikan untuk

menyalakan pull-up (DDxn=0, PORTxn=1).

18ibid, hal. 8

58

2.13.3 Rutin-rutin standar

Pada software CodeVisionAVR telah disediakan beberapa rutin

standar yang dapat langsung digunakan. Anda dapat melihat lebih detil

pada manual dari CodeVisionAVR. Beberapa contoh fungsi yang telah

disediakan antara lain adalah:

Fungsi LCD

Berada pada header lcd.h yang harus di-include-kan sebelum digunakan.

Sebelum melakukan include terlebih dahulu disebutkan pada port mana

LCD akan diletakkan. Hal ini juga dapat dengan mudah dilakukan

dengan menggunakan CodeWizardAVR.

/* modul LCD dihubungkan dengan PORTC */

#asm

.equ __lcd_port=0x15

#endasm

/* sekarang fungsi LCD dapat di-include*/

#include <lcd.h>

Fungsi-fungsi untuk mengakses LCD diantaranya adalah :

• unsigned char lcd_init(unsigned char lcd_columns)

Untuk menginisialisasi modul LCD, menghapus layar dan

meletakkan posisi karakter pada baris ke-0 kolom ke-0. Jumlah kolom

pada LCD harus disebutkan(misal, 16). Kursor tidak ditampakkan. Nilai

yang dikembalikan adalah 1 bila modul LCD terdeteksi, dan bernilai 0

bila tidak terdapat modul LCD. Fungsi ini harus dipanggil pertama kali

sebelum menggunakan fungsi yang lain.

• void lcd_clear(void)

Menghapus layar LCD dan meletakkan posisi karakter pada

baris ke-0 kolom ke-0.

• void lcd_gotoxy(unsigned char x, unsigned char y)

Meletakkan posisi karakter pada kolom ke-x baris ke-y. Nomor

baris dan kolom dimulai dari nol.

• void lcd_putchar(char c)

Menampilkan karakter c pada LCD.

• void lcd_puts(char *str)

Menampilkan string yang disimpan pada SRAM pada LCD.

59

Fungsi Delay

Menghasilkan delay dalam program-C. Berada pada header delay.h

yang harus di-includekan sebelum digunakan. Sebelum memanggil

fungsi, interrupsi harus dimatikan terlebih dahulu, bila tidak maka delay

akan lebih lama dari yang diharapkan. Juga sangat penting untuk

menyebutkan frekuensi clock chip IC AVR yang digunakan pada menu

Project- Configure-C Compiler-Code Generation.

Fungsi delay yang disediakan adalah:

• void delay_us(unsigned int n)

menghasilkan delay selama n µ-detik, n adalah nilai konstan

• void delay_ms(unsigned int n)

menghasilkan delay selama n mili-detik, n adalah nilai konstan.

Kedua fungsi tersebut secara otomatis akan me-reset watchdog-timer

setiap 1 milidetik dengan mengaktifkan instruksi wdr.

2.13.4 Port sebagai Analog Digital Converter (ADC) ATMega 16 memiliki kelebihan berupa 10 bit internal ADC.

ADC ini terhubung p3ada 8 channel multiplexer analog yang

melewatkan 8 jenis masukan dari pin-pin pada port A. Piranti ini juga

dilengkapi 16 kombinasi masukan tegangan differensial. Dua dari

masukan differensial (ADC 1, ADC 0 dan ADC 2, ADC 3) juga

dilengkapi dengan programmable gain stage. Pin-pin ADC ini juga

memiliki rangkaian sample dan hold, yang membuat nilai masukan

menjadi konstan hingga berakhir konversi. Waktu yang diperlukan ADC

untuk menyelesaikan konversi adalah 60 –260 uS. Internal ADC dapat

diaktifkan dengan cara mengatur ADC enable bit, ADEN didalam

ADCSRA. Tegangan referensi dan pemilihan channel masukan tidak

akan berjalan sampai ADEN telah diset. Hasil berupa 10 bit data

disimpan didalam register-register khusus, yaitu ADC Data Registers

(ADCH dan ADCL). Ketika konversi telah selesai maka ADC dapat

menginterupt diri sendiri. Saat ADC berada dalam posisi antara

membaca register ADCH dan ADCL, maka interupsi akan aktif

meskipun data yang telah dihasilkan hilang. Hal-hal yang berhubungan

dengan internal ADC pada ATMega 16 sebagai berikut :

1. Channel masukan ADC

Single Conversion Mode. Pada saat menggunakan mode Single

Conversion Mode, harus selalu dipastikan telah memilih salah satu

channel sebagai masukan. Untuk memindahkan channel masukan harus

60

menunggu hingga ADC selesai melakukan konversi. Free Running

Mode: Sama seperti pada Single Conversion Mode, namun karena

masukan ADC telah dimulai secara otomatis, maka hasil konversi ini

merupakan cerminan dari hasil konversi yang lalu pada channel tersebut.

Ketika memindah ke channel penguatan differensial, hasil dari konversi

pertama memiliki akurasi yang buruk, sehingga disarankan untuk tidak

menggunakan hasil konversi yang pertama.

2. Tegangan Referensi

Tegangan Referensi dari ADC (VREF) menunjukkan range

konversi dari ADC. VREF dapat dipilih mulai dari AVCC, internal 2.56

V referensi, atau melalui pin AREF. AVCC terhubung dengan ADC

melalui switch pasif, sementara internal 2.56 V dihasilkan dari internal

bandgap (VBG) penguat internal dan pin AREF langsung terhubung ke

ADC. Ketika menggunakan tegangan referensi eksternal (AREF) maka

tidak diperbolehkan untuk menggunakan tegangan referensi internal.

3. Akurasi ADC

n-bit single-ended ADC mengkonversi tegangan secara linear

antara GND dan VREF dalam tingkat 2n (LSB). Kode terendah dibaca

sebagai 0 dan kode tertinggi dibaca 2n – 1.

4. Offset:

Penyimpangan dari perpindahan pertama (0x000 ke 0x001)

dibandingkan dengan perpindahan ideal (pada 0.5 LSB). Nilai adalah 0

LSB.

5. Gain Error:

Setelah menaikkan nilai offset, gain error ada sebagai

penyimpangan pada saat perpindahan terakhir (0x3FE ke 0x3FF)

dibandingkan dengan perpindahan yang ideal (pada 1.5 LSB dibawah

maksimum). Dengan nilai ideal 0 LSB.

6. Integral Non-Linearity (INL) :

Setelah Offset dan Gain error, INL adalah penyimpangan

maksimum dari perpindahan aktual dibandingkan dengan perpindahan

ideal untuk semua kode. Dengan nilai idealnya adalah 0 LSB.

61

7. Differential Non-Linearity(DNL) :

Penyimpangan maksimum pada lebar perpindahan actual (jarak

antara dua batas perpindahan) terhadap lebar perpindahan ideal (1 LSB).

Nilai idealnya adalah 0 LSB.

8. Hasil Konversi ADC

Setelah konversi selesai (ADIF dalam posisi high), hasil dari

konversi ini dapat ditemukan di ADC Result Registers (ADCH, ADCL).

Untuk Single-Ended Conversion, menghasilkan

Vref

VADC in 1024

……………………………(2.31)

Keterangan:

Vin = tegangan pada pin masukan

Vref = tegangan referensi yang dipilih

Jika menggunakan penguatan differensial, maka:

Vref

GainVnegVposADC

512)( ………(2.32)

Keterangan :

Vpos = tegangan pada masukan pin positif

Vneg = tegangan pada masukan pin negatif

Gain = faktor penguatan yang dipilih

Vref = tegangan referensi yang dipilih

2.13.5. Code Vision AVR 1.24.0.1 Merupakan suatu software yang digunakan dalam penulisan

program yang nantinya akan di download pada microcontroller AVR

ATmega 16. Dapat dilihat seperti struktur program pada gambar 2.36

dibawah ini :

62

Gambar 2.36. Code Vision AVR 1.24.0.1

Dalam penggunaan microcontroller AVR menggunakan

software CodeVision AVR. Seperti umumnya microcontroller, program

untuk microcontroller AVR ditulis menggunakan bahasa assembly.

CodeVision AVR merupakan software C-cross compiler, dimana

program dapat ditulis menggunakan bahasa-C. dengan menggunakan

pemrograman bahasa-C diharapkan waktu desain (deleloping time) akan

menjadi lebih singkat. Setelah program dalam bahasa-C ditulis dan

dilakukan kompilasi tidak terdapat kesalahan (error) maka proses

download dapat dilakukan. Microcontroller AVR mendukung system

download secara ISP (In-System Programming)

Dalam menggunakan program ini terlebih dahulu diperlukan

inisialisasi chip yang digunakan, clock, I/O port, dan segala hal

diperlukan dalam mendesain suatu pemrograman pada umumnya. Blok

inisialisasi dapat dilihat pada gambar 2.37 di bawah ini:

63

Gambar 2.37. Blok Penginisialisasian Program

Setelah penginisialisasian chip maka selanjutnya ―Generate,

Save and Exit”. Selanjutnya yaitu penulisan program pada blok bagian

yang telah tersedia, seperti ditunjukkan pada gambar 2.38 berikut:

Gambar 2.38. Bagian Penulisan Program

64

‖Halaman ini sengaja dikosongkan‖

65

BAB III

PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT

3.1 Konfigurasi Sistem

Secara garis besar perencanaan dan pembuatan seluruh sistem

proyek akhir ini ditunjukkan dalam gambar 3.1. Hal ini dimaksudkan

untuk mempermudah proses perbaikan alat dan analisa. Secara umum

blok diagram terdebut terdiri atas :

1. Perancangan Prototype Pintu Air.

2. Perancangan Kapasitas Aki dan Solar Cell.

3. Desain Boost Converter.

4. Desain Battery Charger.

5. Perancangan sensor pada system penggerak pintu air.

Gambar 3.1. Blok diagram system

Pada blok diagram diatas dijelaskan bahwa untuk mengetahui

kapasitas dari solar cell maka diperlukan total daya yang dipakai beban.

Dalam perhitungan digunakan solar cell dengan kapasitas 50 Wp(Watt

Peak). Solar cell tersebut akan mengeluarkan daya yang kemudian

disimpan dalam aki. Sebelum solar cell yang mempunyai Vmaks =20 Volt

dan Vmin = 1 Volt mengisi energinya ke aki terlebih dahulu masuk ke

66

rangkaian battery charger. Output dari battery charger yang disetting

sekitar 13,8 - 14,7 Volt digunakan untuk mengisi aki dengan kapasitas

12 V.

3.2. Perancangan Hardware

Dalam perancangan hardware pada tugas akhir ini, ialah dengan

menggunakan sebuah prototype pintu air beserta saluran air serta

rangkaian-rangkaian pendukung lainnya.

3.2.1. Desain Prototype Pintu Air

Prototype saluran air pada tugas akhir ini ditunjukkan pada

gambar 3.2. Dengan panjang saluran 200 cm, lebar saluran 10 cm dan

tinggi saluran 15 cm.

Gambar 3.2. Prototype Pintu Air Tampak keseluruhan

Sedangkan pada prototype pintu air ditunjukkan pada gambar 3.3.

sebagai berikut:

67

Gambar 3.3. Desain Pintu Air

Untuk mengetahui berapa daya motor yang diperlukan agar

mampu menggerakkan pintu air, yaitu dengan langkah-langkah

perhitungan sebagai berikut:

Lebar : 10 cm

Panjang : 15 cm

Tebal : 0.3 cm

Berat jenis besi : 8,76 cm3/gr

Berat pintu air : grgrcm

cm

Brtjenis

Volume14,5

/76,8

453

3

Langkah selanjutnya adalah mencari kekuatan angkat dari ulir

yaitu:

Diameter ulir : 8 mm

σt (kekuatan tarik ulir) : 40kg/mm2

w (beban maksimum ulir): 6,37 kg = 63,7 Newton

sehingga dari berat 63,7 N dapat diperoleh nilai Torsi yang diperlukan

agar mampu menggerakkan pintu air, yaitu dengan cara mengalikan jari-

jari dari gear yang terpasang pada ulir sebesar 5.10-2

m, didapatkan nilai

Torsi yaitu: 3,2 Nm.

Dengan demikian besarnya daya motor yang diperlukan untuk

menggerakkan pintu air dapat diketahui dengan cara sebagai berikut:

n : 60 rpm

T : 3,2 Nm

P = ώT = 2πfT = WTn

1,202,360

6014,32

60

2

68

Dalam perencanaan desain prototype pintu air menggunakan motor DC

dengan kapasitas 24 Volt-1,2 Ampere dengan daya 28,8 W.

3.2.2. Perancangan dan Pemasangan Solar Cell

Untuk merencanakan kapasitas besar daya solar cell yang

dipakai dalam sistem penggerak pintu air, terlebih dulu harus diketahui

total daya yang dipakai pada beban. Setelah diketahui total beban yang

dipakai dalam system penggerak pintu air barulah dapat diketahui besar

kapasitas solar cell yang akan dipakai. Solar Cell yang dipakai dalam

proyek akhir ini terdapat pada gambar 3.4.

Gambar 3.4. Pemasangan Solar Cell

Total Beban :

1 Motor DC 24 V = 29 W / 1.2A

1 Mikrokontroller 9 V = 4 W/ 0.4 A

2 Relay 12 V = 10 W

1 sensor level CD 4066 = 2 W

Total Daya = 45 W

*Jadi Solar Cell Yang diperlukan :

P total = 45 W atau ± 50 Wp

dengan I total output dari Solar Cell = 45 / 12 V

= 3.75 A

69

3.2.3. Desain Boost Converter

Perencanaan dan pembuatan rangkaian boost converter secara

lengkap ditunjukkan pada Gambar 3.5. sebagai berikut:

Gambar 3.5. Boost Konverer

Pada Gambar 3.5. merupakan rangkaian dasar dari boost

konverter dengan PWM yang digunakan sebagai penyulut mosfet pada

rangkaian tersebut. PWM untuk penyulutan mosfet boost converter

dirancang dengan frekuensi 25 kHz. Rangkaian snubber didalam

rangkaian ini digunakan untuk melindungi mosfet dari arus kejut pada

saat switching berlangsung. Boost konverter memperoleh masukan dari

aki sebesar 12 Volt dan dirancang menghasilkan tegangan keluaran

sebesar 24 Volt. Boost ini digunakan untuk menaikkan tegangan aki

agar tegangan output dari aki tersebut dapat digunakan untuk mendrive

motor DC.

Pada proyek akhir ini didesain untuk boost conventer dengan

ketentuan sebagai berikut:

Paramater :

Vin min = 12 V

Vin max = 13 V

Vout = 24 V

Iout = 2 A

Switching frequency (fs) = 25 KHz

Ac ferrit core = 2,545 x 10-6

cm2

Penyelesaian :

70

)1

()(][)1

( minmin

Lout

ininout

IVfV

VVVfV

fL

a. Duty cycle :

%100)24

121(%100)1( min

Vout

VD in 50%

b. Nilai Induktor :

]12

7,024[24,0][4,04,0

minin

out

outinLV

VfVIII 1,6A

)65,1

1()

7,024

12(]127,024[)

25000

1(

L

65,1

117,6

25000

1L

0,15 mH

c. Arus maksimum induktor:

]12

7,024[2][

in

Fout

outinV

VVII 4,12 A

2

65,112,4

2

Linmaks

III 4,945 A

d. Arus Rms Inductor

2

2

2

2

3

2/65,112,4

3

2/Lin

IIIrms 4,15 A

e. Arus puncak dioda :

AD

IoI peakD 4

5,0

2,

f. Arus RMS diode :

5,04,, DII peakDrmsD2,83 A

g. Arus RMS kapasitor :

2448283,2 222,

2

, IoII RMSDrmsCA

h. Ripel tegangan output :

C

TDI

C

QVo

RMSC

,

24001,0%1,0 VoVo 0,024 Volt

i. Kapasitansi output

71

0024,0

10.255,02 6,

Vo

TDI

Vo

QC

RMSC 10,42 mF

Jumlah Lilitan

AcB

axLn

max

10Im 4

3,125,0

10945,41015,0 43

n

n =22,8=23 lilitan

Panjang Kawat

Lg =2 x π x r x n + (40% x 2 x π x r x n)

Lg = 2 x 3,14 x 0,65 x 23 + (40% x 2 x 3,14 x 0,65 x 23)

Lg = 131,44 cm

Lg = 132 cm

Setelah kita menentukan arus maksimum sehingga kita bisa menentukan

nilai KHA dan AWG dari kawat sehingga bisa menentukan diamenter

kawat yang akan dipakai atau dipilih seperti dalam tabel 3.1 :

72

Tabel 3.1. Winding Data

Didapatkan dari hitungan diatas yaitu Imaks = 4,15 A. Dalam datasheet

4,15 A menunjukkan AWG 17 dengan diameter kawat 1,15 mm .

Berdasarkan hasil perhitungan untuk rancangan boost konverter

maka dapat disimulasikan menggunakan Psim diperoleh hasil simulasi

pulsa penyulutan mosfet, tegangan keluaran boost konverter yang

ditunjukkan pada Gambar 3.6 dan Gambar 3.7, sebagai berikut :

73

Gambar 3.6. Rangkaian simulasi Boost Converter

Gambar 3.7. Tegangan keluaran Boost Converter

3.2.4. Desain Snubber

Pada rangkaian converter DC-DC sangat dibutuhkan sekali

rangkaian snubber yang ditempatkan pada mosfet yang bertujuan untuk

melindungi mosfet dari arus spike yang sangat tinggi ketika penyulutan

pada pertama pada mosfet. Arus spike tersebut dapat merusak mosfet

yang berfungsi sebagai switch atau penyulutan untuk boost konverter.

Komponen pada snubber ini terdiri dari Rs (Resisor), Cs (Capasitor),

dan Ds (Diode). Cara kerja rangkaian snubber ini adalah pada waktu

penyulutan mosfet dalam keadaan on arus spike pada mosfet akan

mengalir ke Rs dan kemudian disimpan ke Kapasitor. Ketika penyulutan

74

mosfet dalam keadaan off arus yang disimpan kapasior tadi akan

dibuang ke dalam beban sedangkan fungsi dari Ds adalah sebagai

pelindung apabila terdapat arus balik yang masuk ke dalam subber.

Desain rangkaian Snubber Boost Konverter :

- Desain Capasitor Snubber (Cs) :

Tf 1MBH60-100= 0.85 uS.

Voff

TfallIonCs

2

242

1085,012,4 6

Cs =72,96 nF

- Desain Resistor Snubber (Rs) :

Cs

TDtRs

25,0 =

9

6

1096,722

10255,05,0

=42,8Ω

- Desain Diode Snubber (Ds) :

Besar diode snubber yang dipakai adalah sesuai dengan arus input

yang mengalir pada boost konverter. Dalam proyek akhir ini type diode

snubber yang dipakai adalah FR-307 dengan Imaks = 4,945 A.

Pada gambar 3.8 merupakan gambar rangkaian snubber yang terdiri dari

komponen Rs (Resistor Snubber), Cs (Kapasitor Snubber), dan Ds

(Diode Snubber).

Gambar 3.8. Rangkaian RCD dan RC Snubber

75

3.2.5. Perencanaan dan Perancangan sistem pengisian pada Battery

Charger

Perencanaan dan perancangan sistem pengisian pada battery

charger yang dibahas pada proyek akhir ini terdiri dari komponen-

komponen yang dijelaskan sebagai berikut:

3.2.5.1. Komponen Kontrol Battery Charger

Dalam Sistem ini akan menggunakan dua buah kontrol untuk

mengatur pengisian battery pada rangkaian sistem pengisian battery

charger, yang meliputi:

1. Regulator LM350

Rangkaian Regulator ini merupakan regulator pengatur tegangan

yang mampu mengatur atau menjaga tegangan agar tetap berada

pada nilai tegangan yang ditentukan. Konfigurasi dari Rangkaian

dasar LM350 ditunjukkan pada Gambar 3.9

Gambar 3.9. Konfigurasi Rangkaian Dasar dari LM350.

2. Comparator LM 324

Rangkaian Comparator ini berfungsi untuk membandingkan

tegangan antara Vref pada pin 3 dengan tegangan pengisian ke aki

pada pin 2 sehingga bila tegangan pada aki sudah sama dengan

tegangan pada Vref maka relay akan putus dan led akan mati yang

berarti bahwa aki sudah penuh. Gambar 3.10 menunjukkan

Konfigurasi Pin dari LM324.

76

Gambar 3.10. Konfigurasi Pin LM324

3.2.5.2. Rangkaian Battery Charger

Battery Charger adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengisi

battery dengan arus konstan hingga mencapai tegangan yang ditentukan.

Bila level tegangan yang ditentukan itu telah tercapai, maka arus

pengisian akan turun secara otomatis ke level yang aman tepatnya yang

telah ditentukan dan menahan arus pengisian hingga menjadi lebih

lambat sehingga indicator led mati menandakan battery telah terisi

penuh. Rangkaian Battery Charger yang digunakan dalam Proyek Akhir

ini ditunjukkan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11. Rangkaian Battery Charger

77

Terdapat dua kondisi pada rangkaian baterai charger, sebagai berikut:

a. Kondisi pertama, yaitu saat rangkaian aktif tapi tidak terhubung

dengan aki, maka LED mati.

b. Kondisi kedua, yaitu saat rangkaian terhubung dengan aki dan

aki belum terisi penuh diindikasikan dengan kontak ON, relay

aktif dan LED nyala, ketika aki sudah terisi penuh maka

rangkaian ini akan secara otomatis menonaktifkan pangisianke

aki. LED mati mengindikasikan bahwa aki sudah terisi penuh.

3.2.6. Driver Motor

Pada proyek akhir ini digunakan motor DC 24 volt sebagai

penggerak buka tutup pintu air. Maka dari itu diperlukan suatu

rangkaian yang bisa digunakan untuk mendrive motor DC tersebut.

Dalam hal ini rangkaian motor yang dibutuhkan adalah rangkaian motor

DC bolak-balik karena motor bergerak bolak-balik yaitu menggerakkan

buka tutup pintu air. Dalam rangkaian ini digunakan rangkaian H-Bridge

dan optocoupler yang berfungsi sebagai protektor agar tidak terjadi arus

balik dari supply motor yang sebesar 24 volt ke mikrokontroller.

Rangkaian H-Bridge ditunjukkan pada gambar 3.12 berikut:

Gambar 3.12. Rangkaian driver motor dc

3.2.7. Sensor Level

Sensor yang digunakan dalam penentuan level air adalah sensor

mekanik yang berupa potensiometer. Potensiometer adalah sebuah

variable resistor yang nilai hambatannya bisa diubah – ubah dengan cara

memutar potensiometer. Dalam alat ini potensiometer digunakan

sebagai sensing tegangan. Pada prototype pintu air ini digunakan sebuah

besi ulir yang akan menggerakkan sebuah pitu air dimana terdapat

78

resistor geser yang dikopel dengan pintu air serta sebuah potensiometer

yang terhubung dengan pelampung pada sisi sebelum pintu air . Bila

terjadi perubahan level air maka potensiometer yang berfungsi sebagai

sensor ini akan mengalami perubanhan tegangan Maka dari itu bisa kita

gunakan potensiometer sebagai sensornya, karena pergerakan kekanan

dan kekiri batang tersebut bisa digunakan untuk memutar potensio

sehingga terjadi perubahan resistansi, konfigurasi kaki pada

potensiometer ditunjukkan pada gambar 3.13. berikut:

Gambar 3.13. Potensiometer

Gambar 3.14 dan gambar 3.15 berikut ini merupakan gambar rangkaian

dari potensiometer serta gambar desai dari potensio yang terhubung

dengan pelampung sebagai sensor level. VCC

GND

DataADC

MIKRO

GND

VCC

ADC

MIKRO

V

(a) (b)

Gambar 3.14. (a)Gambar Skematik Potensiometer

(b)Potensiometer dengan parameter tegangan

79

(a) (b)

Gambar 3.15. (a)Potensiometer sebagai sensor level tampak depan

(b)Potensiometer sebagai sensor level tampak samping

Gambar 3.16. Grafik Linieritas sensor ketinggian level air

3.3 Perancangan perangkat lunak (Software)

Perancangan perangkat lunak pada proyek akhir ini menggunakan

pemrograman CodeVision AVR dengan mikrokontroller AT-Mega 16

yang dijelaskan sebagai berikut:

80

3.3.1. Sistem Mikrokontroller

Mikrokontroler yang digunakan dalam sistem ini adalah

Mikrokontroler ATmega16 dengan memori program internal 512 Kbyte.

Mikrokontroler ATmega16 dipilih karena mempunyai ADC internal di

dalam chip-nya dengan tingkat kestabilan yang cukup presisi,

mempunyai compiler canggih dengan bahasa pemrograman tingkat

tinggi yaitu bahasa C sehingga lebih memudahkan programmer. Selain

itu juga karena mikrokontroler jenis ini memiliki memori, jumlah

timer/counter, serta jumlah port yang cukup untuk digunakan

dalamproyek akhir ini. Dengan mengunakan ATmega16 pengontrolan

sistem lebih mudah.

Mikrokontroler dipergunakan untuk mengontrol system dengan

acuan pembacaan data tegangan dari sensor level dan sebagai pengolah

data dari sensor level. Pembacaan dari sensor berupa level tegangan

yang langsung dimasukkan ke dalam mikrokontroler dan kemudian

diproses untuk dijadikan acuan dalam pengambilan keputusan oleh

fuzzy logic controller.

Berikut ini merupakan pemakaian Port pada mikrokontroller.

Tabel 3.1. Tabel Input/Output Mikro

PORT BIT INPUT/

OUTPUT

KETERANGAN

PORT A 0 INPUT Data ADC

2 INPUT Data ADC

3 INPUT Data ADC

PORT B 0 INPUT Driver Motor

1 INPUT Driver Motor

PORT C 0-7 OUTPUT LCD

PORT D 0-7 INPUT Data DAC

Gambar 3.17 berikut merupakan gambar flowchart sistem dari

perancangan software.

81

START

INISIALISASI PROGRAM

SET POINT LEVEL AIR

LEVEL AIR > SETPOINT?

LEVEL AIR <

SETPOINT?

LEVEL AIR ==

SETPONT?

SETPOINT

BERUBAH?

YA

TIDAK

YA

TIDAK

YA

TIDAK

YA

TIDAK

MOTOR PUTAR

KANANTAMPILKAN KE LCD

TAMPILKAN KE LCDMOTOR PUTAR

KIRI

MOTOR

BERHENTI

TAMPILKAN KE LCD

Gambar 3.17. Flowchart system

Pembuatan software pada proyek akhir ini meliputi, bagian

program ADC internal untuk sensor, PWM serta tampilan di LCD.

3.3.2. Cara Penulisan Code Vision AVR

Penulis menggunakan tool atau program CodeVision AVR

untuk menuliskan program ADC ke flash memori ATMega 16. Buka

program Code Vision AVR dengan langkah-langkah sebagai berikut :

82

1. Buka program Code Vision AVR dengan cara klik Start Menu All

Programs Code Vision AVR (namun program ini harus diinstal

terlebih dahulu ke komputer).

2. Membuat proyek baru dengan cara klik Create New New Project.

3. Sebelum menuliskan program, terlebih dahulu menentukan jenis

mikrokontroler apa yang akan dipergunakan dengan men-setting

fasilitas yang diberikan berupa Code Vision Wizard (jenis

mikrokontroler, serial, parallel, clock frekuensi kristal dsb).

4. Setelah itu menuliskan program seperti gambar 3.18.

Gambar 3.18. Proses Menulis Program

Secara garis besar algoritma dari program utama dapat

dijelaskan sebagai berikut:

1. Proses Inisialisasi

Dalam tahap ini meliputi proses inisialisasi dari mikrokontroler

ATMega16 yang meliputi pin-pin ATMega16 untuk internal ADC,

LCD, PWM dan alamat input/output.

2. Tampilan Menu LCD

83

Setelah proses inisialisasi selesai, pada LCD ditampilkan menu-

menu yang memudahkan untuk membaca set point logika fuzzy dan

melihat semua parameter-parameter logika fuzzy yang ada.

3. Proses Eksekusi

Setelah semua program selesai maka proses selanjutnya program

di compile sehingga dapat ditampilkan pada LCD dan untuk semua

parameter-parameternya.

3.3.3. Pembacaan tegangan oleh mikrokontroler melalui ADC

channel

Pembacaan nilai tegangan-tegangan yang diinginkan melalui 10

bit ADC 8 channel yang terdapat pada mikrokontroler AT MEGA16.

Tegangan-tegangan yang dibaca yaitu tegangan pada sensor level. Nilai

tegangan yang terbaca pada potensio sebagai sensor level digunakan

sebagai umpan balik bagi kontroler untuk dapat mempertahankan nilai

tegangan output sesuai dengan setting yang diinginkan.

Hal pertama yang dilakukan dalam menggunakan ADC

channel pada AT MEGA16 adalah membuat setting terhadap

ADC. Setting yang dilakukan adalah pada panjang data apakah 8 atau 10

bit. Kemudian setting trigger yang terdapat banyak pilihan. Setting ADC

dapat menggunakan wizard pada CV AVR seperti yang terlihat pada

Gambar 3.19.

Gambar 3.19. Setting ADC pada AT MEGA 16

84

3.3.4. Perencanaan dan pembuatan hardware dan program LCD

Pada proyek akhir ini LCD digunakan sebagai tampilan

monitoring output dari system fuzzy pada proses buka tutup pintu air.

LCD yang digunakan adalah jenis Liquid Cristal 16 x 2. Proses

pembuatan program LCD sangatlah mudah, ini dikarenakan sudah

tersedianya wizard dari LCD pada software C compiler CodeVision

AVR.

Gambar 3.17. Rangkaina LCD 2x16

Berikut ini adalah inisialisasi LCD pada mikrokontroler

ATmega16 dengan menggunakan Code Wizart AVR Automatic

Program Generator pada software CodeVision AVR.

// Alphanumeric LCD Module functions

#asm

.equ __lcd_port=0x1b

#endasm

#include <lcd.h>

// LCD module initialization

lcd_init(16);

85

3.3.5. Pembuatan Program Fuzzy

Dalam proses perancangan perangkat lunak (software) program

fuzzy logic controller memerlukan program development yang

digunakan untuk membangun parameter-parameter yang dibutuhkan

dalam proses penulisan program fuzzy. Berikut ini adalah flowchart

proses pengendali logika fuzzy secara lengkap beserta blok diagram

kontroler secara lengkap ditunjukkan pada gambar 3.20 sebagai berikut:

START

CRISP INPUT

FUZZYFICATION

FUZZY INPUT

RULE EVALUATION

FUZZY OUTPUT

DEFUZZYFICATION

CRISP OUTPUT

OUTPUT

MEMBERSHIP

FUNCTION

RULE BASE

INPUT

MEMBERSHIP

FUNCTION

PROSES

KUANTISASI

Gambar 3.20. Flowchart Logika Fuzzy

3.3.6. Desain Crisp Input dan Crisp Output

Langkah pertama dalam proses pembuatan sistem logika fuzzy

diawali dengan penentuan dan pembuatan crisp input dan crisp output.

Langkah pertama dalam proses logika fuzzy mengandung transformasi

domain yang dinamakan fuzzyfikasi. Masukan crisp ini berupa besaran

86

numerik yang nantinya akan diubah menjadi besaran linguistic pada

proses fuzzyfikasi. Sebagai contoh, masukan crisp 100 derajat akan

ditransformasikan dalam variable linguistik berupa ‗low‘. Untuk

mengubah bentuk masukan crisp menjadi besaran linguistic sebagai

masukan fuzzy, fungsi keanggotaan pertama kali harus ditentukan untuk

setiap masukan. Sekali fungsi keanggotaan ditentukan, nilai tersebut

akan diproses menggunakan fuzzyfikasi secara realtime. Setelah itu nilai

tersebut akan dibandingkan dengan informasi fungsi keanggotaan yang

tersimpan untuk menghasilkan nilai masukan fuzzy.

Pada proyek akhir ini menggunakan dua input dan satu output.

Input yang digunakan adalah error (error = setting point - preset value)

dan delta error (delta error = Error – (Error-1)). Range masukan yang

digunakan adalah ketinggian dengan setting point 10 cm. Jumlah

membership function yang digunakan adalah sebanyak 3 buah dengan

jenis segitiga. Sedangkan Output range sebesar 0 –5 volt. Langkah -

langkah pertama dalam merancang fuzzy sistem adalah menentukan

nilai crisp input dan crisp output, proses tersebut ditunjukan seperti pada

Gambar 3.21 dan gambar 3.22 sebagai berikut:

Gambar 3.21. Proses pemasukan nilai crisp input error dan delta error

87

Gambar 3.22. Proses pemasukan nilai crisp output

3.3.7. Fungsi Keanggotaan

Fungsi keanggotaan (membership function) digunakan untuk

menyatakan fungsi secara keseluruhan dari sistem yang akan dibangun

dalam proyek akhir ini. Untuk menyatakan derajat keanggotaan

(membership function) bagi masing -masing variable adalah error, delta

error dan output.

Bentuk fungsi keanggotaan yang digunakan adalah berbentuk

segi tiga dengan jumlah label sebanyak 5 buah untuk input dan output.

Nama label untuk masing – masing input dan output dijelaskan pada

gambar 3.23 dan gambar 3.24. Setiap masukan crisp kedalam sistem

fuzzy dapat memiliki banyak label yang mengacu padanya. Secara

umum besarnya jumlah label menunjuk pada variable masukan yang

digambarkan, semakin tinggi resolusi resultan system control fuzzy akan

memberikan hasil dalam respon yang lebih baik.

Berikut ini adalah bentuk membership function untuk error dan

delta error :

88

Gambar 3.23. Fungsi keanggotaan Error

Gambar 3.24. Fungsi keanggotaan delra Error

Pada proses pembuatan bentuk dari membership function output

sama dengan langkah memasukan membersip function input, akan tetapi

titik yang dimasukan hanya satu, karena bentuk dari membership

function output adalah singleton. Bentuk dari membership function

output dapat dilihat pada gambar 3.25 dibawah ini:

89

Gambar 3.25. Fungsi keanggotaan Output

Ketika singleton digunakan untuk menggambarkan fungsi

keanggotaan keluaran, defuzzyfikasi COA mereduksi ke perhitungan

rata-rata secara sederhana. Menggambarkan singleton adalah merupakan

aksi keluaran resultan yang mungkin tidak mewakili respon terdekat

yang dituju.

3.3.8. Proses Kuantisasi

Untuk memulai proses fuzzifikasi, terlebih dahulu diawali

dengan proses kuantitasi, yaitu suatu proses pengambilan masukan suatu

masukan numerik yaitu error dan delta error kemudian mengubahnya

menjadi tingkat kuantitasi dengan berdasarkan pada Tabel kuantitasi

yang telah dibuat sebelumnya. Kebalikan dari proses kuantitasi adalah

proses penentuan sinyal kontrol, yaitu Pada proses defuzzyfikasi. Pada

proses ini nilai numerik sinyal kontrol yang masih berupa tingkat

kuantitasi dirubah menjadi nilai yang sesungguhnya sebagai nilai

keluaran.

Proses kuantitasi bekerja berdasarkan Tabel kuantitasi yang

telah ditentukan sebelumnya. Jumlah tingkat kuantitasi biasanya selalu

ganjil misalnya tiga, lima, tujuh , sembilan, dan seterusnya. Semakin

banyak jumlah tingkat kuantisasi yang digunakan, maka semakin rumit

90

perhitungannya dan kompleks sistem kontrolnya, demikian juga

sebaliknya. Dengan demikian jumlah tingkat kuantitasi ikut menentukan

ketelitian dalam pengambilan keputusan.

Pada proyek akhir ini direncanakan menggunakan tiga belas

tingkat kuantitasi, yaitu dimulai dari 0 sampai dengan 12. Sebagai

inputnya adalah error berupa level air, delta error berupa delta level air

dan sinyal kontrol dari posisi pintu air .

Tabel 3.2. Tabel definisi fungsi keanggotaan

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

NB 1 1 0,9 0,9 0 0 0 0 0 0 0

Z 0 0 0,1 0,1 0.8 0,8 0,8 0 0 0 0

PB 0 0 0 0 0,2 0,2 0,2 0.7 0.7 0 0

3.3.9. Desain Rule Base

Rule base adalah kumpulan aturan fuzzy dalam berhubungan

dengan keadaan sinyal masukan dan sinyal keluaran. Rule base

merupakan dasar dari pengambilan keputusan atau inference proses

untuk mendapatkan aksi keluaran sinyal kontrol dari suatu kondisi

masukan yaitu error dan delta error dengan berdasarkan rule-rule yang

telah ditetapkan. Pendefinisian rule base tergantung dari sinyal kontrol.

Pendefinisian rule - rule tergantung dari kebutuhan dan sesuaikan

dengan data yang telah didefinisikan pada tabel kuantisasi. Pada tugas

ini digunakan rule base yang ditulis pada table rule – rule matrik dapat

dilihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 3.26. Rule Base

91

3.3.10. Fuzzy Evaluation

Langkah berikutnya dalam proses fuzzy adalah evaluasi rule,

yaitu mengevaluasi hubungan atau derajat keanggotaan antecedent

setiap aturan. Untuk mengetahui hubungan tiap antecedent, perpanjang

garis referensi vertical melalui masukan crisp (nilai sumbu X) dan

dapatkan nilai Y simana keduanya berpotongan pada fungsi

keanggotaan.

Sebagai contoh ditunjukan pada gambar 3.27 dibawah ini,

misalnya masukan Error adalah 7 cm ditemukan pada titik 0,9 set fuzzy

―Negatif small‖ dan di titik 0,1 set fuzzy ―Zero‖. Masukan Delta Error

adalah 6 cm akan didapatkan pada perpotongan pada titik 0,9 set fuzzy

―Zero‖ dan pada titik 0,1 set fuzzy ―Positif‖ .

Gambar 3.27. Membership Function Error dan Delta Error pada Proses

Fuzzy Evaluation

Setelah setiap hubungan dari tiap antecedent telah ditentukan,

langkah berikutnya adalah mendapatkan derajat kebenaran (rule strenght) untuk

setiap rule. Saat antecedent dihubungkan melalui Operator ―AND‖, rule strength

akan mengasunsikan nilai-nilai strength terkecil dari antecedent rule. Nilai

minimum inilah yang akan menjadi nilai kebenaran bagi rule base tersebut.

Berikut ini adalah contoh rule strength yang didapat dari contoh pada keadaan

diatas:

Error = 5 cm ; Derror = 11 cm

Rule strenght dari rule yang terseleksi dari sistem control adalah sebagai berikut:

If Zero (0,6) AND Positif (0,8) THEN Zero => Rule Strength(0,2)

92

If Positif small (0,4) AND Negatif small (0,2) THEN Positif 1 => Rule

Strength(0,6)

Keluaran Fuzzy (Fuzzy output ) adalah 0,1 untuk Zero, 0,9 untuk

Negatif 1 dan 0,1 untuk Positif 1, seperti terlihat pada gambar 3.28 dibawah ini:

Gambar 3.28. Rule Strength

3.3.11. Defuzzyfikasi

Dalam proses deffuzifikasi semua keluaran fuzzy yang signifikan

akan dikombinasikan ke dalam bentuk variabel keluaran yang spesifik.

Dalam proses ini seluruh nilai keluaran fuzzy secara efektif akan

mengubah fungsi keanggotaan keluarannya. Seperti halnya pada proses

evaluasi rule, dengan menyimpan rule strength yang terbesar untuk tiap

consequent, maka rule yang paling benar akan mendominasi. Gambar

3.29 merupakan hasil dari fuzzy output.

93

Gambar 3.29. Fuzzy Output

94

“Halaman ini sengaja dikosongkan”

95

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISA

4.1 Metode Pengujian

Pengujian terhadap seluruh sistem rangkaian yang telah dibuat

dilakukan setelah semua rangkaian disusun secara keseluruhan

berdasarkan perencanaan pada blok diagram sistem. Pengujian

dimaksudkan untuk mendapatkan evaluasi terhadap setiap rangkaian

dalam sistem agar diperoleh kinerja yang lebih baik. Kinerja yang lebih

baik didapatkan dengan melakukan perbaikan terhadap setiap komponen

rangkaian yang mengalami kekeliruan yang diketahui saat melakukan

pengujian.

Metode pengujian dari proyek akhir ini dilakukan menjadi dua

tahap, yaitu pengujian parsial dan pengujian integrasi. Dalam pengujian

parsial dilakukan beberapa pengujian untuk panel surya, rangkaian

baterai charger, Boost konverter, sensor level dan driver motor.

Sedangkan untuk pengujian integrasi, pengujian meliputi keseluruhan

dari sistem kerja buka tutup pada pintu air.

4.2 Pengujian Parsial

Pada Proyek akhir ini dilakukan pengujian per bagian dari

rangkaian yaitu seperti yang dijelaskan sebagai berikut:

4.2.1. Pengujian Tegangan Output Solar Cell

Gambar 4.1. Gambar Solar Cell

Pada gambar 4.1 pengujian solar cell yang dilakukan untuk

mengetahui tegangan ouput dari solar cell. Pengujian ini dilakukan

untuk mengambil data karakteristik dari solar cell tersebut. Hasil output

dari solar cell tersebut sebagai masukan pada rangkaian baterai charger

96

sebagai regulator pengisian ke aki. Hasil pengujian solar cell dapat

dilihat pada tabel 4.1 di bawah ini :

Tabel 4.1. Data pengujian solar cell

No. Jam V-open

(Volt)

V-short

(Volt)

I (A)

1 07.00 19,2 7,72 0,79

2 08.00 18,5 13 1,13

3 09.00 18,34 15,5 1,62

4 10.00 18,3 15,12 1,38

5 11.00 18,65 16,53 1,67

6 12.00 18.55 16,5 1,64

7 13.00 18,7 16,19 1,65

8 14.00 18,91 12,62 1,26

9 15.00 18,94 12,75 1,29

10 16.00 18 3,45 0,34

4.2.2. Pengujian Baterai Charger

Pengujian digunakan untuk mengetahui kemampuan rangkaian

baterai charger (gambar 4.2) dalam proses pengisian dari solar cell

dengan tegangan yang berubah-ubah mampu mengisi aki dengan

tegangan konstan. Diperoleh data hasil pengukuran pada Rangkaian

Baterai Charger pada tabel 4.2.

97

Gambar 4.2. Rangkaian Baterai Charger

Tabel 4.2. Data pengujian Baterai Charger

No Tegangan input (Vin)

Tegangan output (Vout) (sebelum terhubung dengan aki)

Tegangan Output (Vout)(terhubung dengan aki)

1 15 volt 13,67 volt 12,95 volt

2 16 volt 14,07 volt 13,01 volt

3 17 volt 14.07 volt 13,01 volt

4 18 volt 14.07 volt 13,01 volt

5 19 volt 14.07 volt 13,01 volt

6 20 volt 14.07 volt 13,01 volt

7 21 volt 14.07 volt 13,01 volt

Pengujian pertama battery charger dilakukan pukul 11.02, dengan

menggunakan resistor 20Watt10ΩJ. dengan

hasil pengukuran :

Tegangan pengisian : 12.3 Volt

Arus pengisian : 0,94 Ampere

Pengujian berikutnya dengan aki 12 Volt 70 Ah dengan hasil :

Tegangan pengisian : 12.95 Volt

Arus pengisian : 0,75 Ampere

Sehingga lamanya waktu pengisian sesuai dengan persamaan 2.8 adalah

:

jamA

AhTa 16

75,0

12

98

4.2.3. Pengukuran Nilai Induktor

Pengukuran nilai inductor dimaksudkan untuk mengetahui

induktansi yang telah dibuat. Hal ini dilakukan untuk mengetahui

apabila nilai induktansi inductor terlalu kecil atau atau lebih kecil dari

desain yang direncanakan maka hal ini akan menyebabkan converter

tidak dapat maksimal. Pengukuran induktansi inductor menggunakan

LCR meter didapatkan hasil seperti gambar 4.3. dan table 4.3. berikut:

Gambar 4.3. Pengukuran nilai induktor

Tabel 4.3. Data pengukuran nilai inductor

Perhitungan Teori Pengukuran dengan LCR Keterangan

0,2 mH 0.212 mH Boost

4.2.4. Pengujian PWM

Pengujian rangkaian PWM yang ditunjukkan Gambar 4.4.

pengujian rangkaian PWM yang dilakukan untuk mengetahui output

gelombang kotak yang dihasilkan oleh rangkaian tersebut. Ditunjukkan

pada gambar 4.4. dan hasil pengujian rangkaian PWM ditunjukkan pada

gambar 4.5 dengan duty cycle 50%.

99

Gambar 4.4. Pengujian rangkaian PWM

Gambar 4.5. Hasil pengujian PWM

4.2.5. Pengujian Boost Converter

Pengujian boost konverter dilakukan pada keluaran

rangkaian. boost konverter memperoleh tegangan masukan sebesar

Vmin=11 Vdc dan Vmaks=12 Vdc, dan di sisi keluaran diberi beban

berupa electronic load. Pada saat tidak ada penyulutan maka besar

tegangan 0 Vdc. Apabila mosfet pada boost konverter diberi

frekuensi penyulutan sebesar 25 kHz dengan duty cycle 0,5, maka

dipadatkan hasil pengukuran seperti tabel 4.4. Rangkaian Boost

Konverter yang dipakai dalam proyek akhir ini seperti pada gambar

4.6.

100

Gambar 4.6. Pengujian Boost Converter

Tabel 4.4. Pengujian boost konverter

Vin

(V)

Iin (A) Vout

(V)

Iout

(A)

Effisiensi

(%)

12 0,5 23,3 0,2 77,66

12 1,2 21,9 0,5 76,04

12 1,8 20 0,8 74,07

Vin

(V)

Iin (A) Vout

(V)

Iout

(A)

Effisiensi

(%)

12 2,32 19,9 1,02 72,9

12 2,8 19,64 1,24 72,48

12 3,43 18,8 1,54 70,34

12 3,69 18,2 1,64 67,4

12 4,12 17,4 1,84 64,76

12 4,55 16,6 2,02 61,41

101

Pada tabel 4.4. pengujian boost dilakukan untuk mengambil

parameter nilai tegangan input dan outputnya. Pengambilan data ini

dengan nilai PWM disetting duty cycle sebesar 0,5 dengan frekuensi 25

Khz. Maka didapatkan niai tegangan output seperti pada table 4.

4.2.6. Pengujian Sensor Ketinggian Air

Untuk menentukan kelayakan dari potensio yang digunakan

sebagai sensor memerlukan beberapa pengujian output hasil dari

potensio itu sendiri. Pengujian dilakukan setiap kenaikan 1 cm, hasil

yang didapatkan berupa data ADC seperti pada table 4.5 sebagai berikut:

Tabel 4.5. Pengujian sensor level

Jarak (cm) Output Potensio (ADC)

1 26

1.5 37

2 55

2.5 73

3 85

3.5 90

4 112

4,5 128

5 135

5.5 149

6 165

6.5 179

7 190

7.5 204

8 216

8.5 228

9 241

9.5 247

10 255

102

4.2.7. Pengujian Minimum Sistem Mikrokontroller

Tujuan dari pengujian rangkaian ini adalah untuk mengetahui

apakah rangkaian sistem minimum ATmega 16 sudah dapat berfungsi

dengan baik atau tidak. Pengujian dilakukan dengan cara melakukan

pengetesan pada jalur port–port yang dimiliki oleh mikrokontroller

ATmega 16. Port-Port tersebut dihubungkan dengan perangkat input dan

perangkat output yang digunakan dalam proyek akhir ini. Perangkat-

perangkat tersebut diantaranya adalah: LCD dan pembacaan ADC. Cara

pengujiannya yaitu terlebih dahulu IC mikrokontroler di isi program

menggunakan software CodeVisionAVR V1.25.3 Standard. Setelah itu

program di-compile dengan tujuan untuk mengetahui apakah program

masih terdapat error atau tidak. Untuk men-download program,

dilakukan dengan cara menghubungkan langsung mikrokontroler

dengan PC menggunakan komunikasi pararel dan menggunakan

rangkaian ISP downloader sebagai rangkaian buffer.

Peralatan yang digunakan dalam proses pengujian rangkaian

sistem minimum ini adalah: modul rangkaian mikrokontroler ATmega

16 beserta modul LCD sebagai indikator keluaran port, rangkaian power

supply sebagai catu daya, kabel konektor, rangkaian ISP downloader

dan seperangkat PC beserta software CodeWizardAVR V1.25.3

Standard.

Listing program yang di-download-kan ke mikrokontroler dibuat

untuk menyalakan PortA yang dihubungkan dengan potensio sebagai

pembacaan ADC, PortC yang dihubungkan dengan LCD dan PortD

yang dihubungkan dengan driver putar balik motor. Program pengujian

dapat dilihat pada lampiran di akhir buku ini. Setelah program selesai di-

download ke mikrokontroler, perangkat-perangkat yang terhubung

dengan sistem minimum mikrokontroler tersebut dapat berfungsi dengan

baik. Potensio yang terhubung dengan port A dapat terbaca. LCD yang

terhubung dengan PortC dapat menampilkan pesan sesuai dengan yang

dituliskan pada program. Driver putar balik motor yang terkoneksi

dengan PortD juga bisa membaca masukan dengan baik pada system

minimum mikrokontroler. Hasil pengujian dapat dilihat pada gambar 4.7

dibawah ini.

103

Gambar 4.7. Hasil Pengujian LCD

4.2.8. Pengujian ADC

Pengujian analog to digital converter (ADC) internal

mikrokontroler ini bertujuan untuk mengetahui kinerja dari ADC dalam

mengkonversi tegangan analog ke tegangan digital. ADC yang

digunakan adalah 8 bit internal ADC pada channel 0 (PORTA.0).

Tegangan referensi (Vreff) yang digunakan adalah pada Pin Areff

dimana tegangan sama dengan tegangan sumber dari mikrokontroler,

yaitu sebesar 5 volt. Setting ADC menggunakan clock sebesar 691.200

Khz dengan menggunakan automatic scant Input.

Pengujian ini dilakukan dengan cara memberikan masukan pada

ADC internal mikrokontroler ATmega16 pada channel nol berupa

tegangan analog dengan nilai maksimal sama dengan Vreff yaitu sebesar

5 Volt DC. Tegangan analog berasal dari keluaran sensor tekanan

menggunakan rangkaian potensiometer yang berfungsi untuk mengatur

level tegangan analog yang masuk ke Port ADC channel 0. Untuk

mengetahui nilai konversi yang terbaca oleh mikrokontroler digunakan

LCD sebagai display.

Dalam proses perhitungan pembacaan konversi tegangan analog

ke tegangan digital secara teori dapat dilakukan dengan menggunakan

persamaan 4.2. sebelum menghitung nilai rata-rata 1 Heksadesimal

dapat dihitung menggunakan persamaan 4.1 dibawah ini.

voltFFMax

Vreffh 0195.0

51 ………………..…(4.1)

25628 xVreff

Vinx

Vreff

VinVadc ………………....(4.2)

Dimana:

Vadc = tegangan terstruktur yang masuk ke mikrokontroller

104

Vin = tegangan analog yang masuk ke pin ADC

Vreff = tegangan referensi sebesar 5 volt

28

= setting ADC yang digunakan yaitu sebanyak 8 bit

Untuk membandingkan hasil pembacaan teori dengan pembacaan

praktek menggunakan persamaan 4.3 dibawah ini.

%100_% xVteori

VteoriVpengujianVadcError

…(4.3)

Berikut ini adalah contoh perhitungan ADC secara teori, dengan

tegangan VREFF = 5 Volt dan dengan tegangan Vin yang berubah-ubah.

a. Perhitungan dengan tegangan Input Vin sebesar 1 volt adalah

sebagai berikut:

voltxVadc 2,512565

1

Dengan perhitungan diatas, setelah dibandingkan dengan hasil

pengujian maka didapatkan prosentase error sebagai berikut:

%34,2%10050

502,51_%

xVadcError

b. Perhitungan dengan tegangan Input Vin sebesar 2.5 volt adalah

sebagai berikut:

voltxVadc 1282565

5,2



%0%100128

128128_%

xVadcError

c. Perhitungan dengan tegangan Input Vin sebesar 4.5 volt adalah

sebagai berikut:

voltxVadc 4,2302565

5,4



105

%48,1%100227

2274,230_%

xVadcError

Data hasil pengujian ADC dapat dilihat pada tabel 4.6 berikut ini:

Tabel 4.6. Tabel Data Pengujian ADC Internal Mikrokontroller

NO.

Teg.

Input

ADC

(Volt)

Output ADC

(praktek)

Output ADC

(teori)

%

Error

Dec. Teg.

(Volt)

Dec. Teg.

(Volt)

Dec.

(%)

Teg.

(%)

1. 1 50 0,98 51.2 1,00 2,34 2,00

2. 2 102 2,00 102,4 2,00 0,39 0,00

3. 3 151 2,98 153,6 3,00 1,69 0,67

4. 4 204 4,00 204,8 4,00 0,39 0,00

5. 5 255 4,98 256 5,00 0,39 0,40

4.2.9. Pengujian Program Fuzzy

Tujuan dari pengujian program control logika fuzzy ini adalah

untuk mengetahui kerja dari kontroler tersebut apakah sudah bekerja

dengan baik atau belum. Yang dimaksud baik disini adalah sesuai

dengan perencanaan yang dilakukan pada bab sebelumnya. Untuk

melihat hasil pengujian program control logika fuzzy pada masing-

masing proses digunakan LCD, seperti pada gambar 4.8 dan tabel 4.7

berikut:

106

Gambar 4.8. Hasil Pembacaan Input, Error dan Output Fuzzy

Tabel 4.7. Pengujian Output Fuzzy

Error D_Error Output Fuzzy

System

0 0 1,67

3 1 1,75

8 2 1,84

8 3 1,97

13 4 2,05

18 5 2,12

23 6 2,20

27 7 2,27

32 8 2,43

37 9 2,5

42 10 2,58

47 10 2,67

107

4.3 .Pengujian Integrasi

Pengujian integrasi yang dilakukan pada proyek akhir ini

meliputi pengujian dari keseluruhan sistem yaitu proses pengisian solar

cell ke aki serta sistem kerja dari pintu air. Sistem kerja dari pintu air

disimulasikan seperti keadaan sebenarnya yaitu bila terjadi kenaikan air

maka sensor level ketinggian air akan mendeteksi kenaikan air sehingga

pintu air akan membuka sesuai dengan set point pada pembukaan pintu.

Proses ini dilakukan dengan kontrol logika fuzzy.

Pada pengujian terakhir ini kita akan mendapatkan data dari

keseluruhan sistem pada rangkaian daya untuk sistem penggerak pintu

air. Proses pengisian dari solar cell ke battery charger untuk mengisi ke

aki. Pada tabel 4.8 di bawah ini akan menunjukkan data-data hasil

pengujian keseluruhan sistem rangkaian daya pada sistem penggerak

pintu air dengan membandingkan daya dari sumber solar cell dengan

pemakaian daya dari beban motor DC.

Tabel 4.8. Pengujian sistem rangkaian daya dengan menggunakan

solar cell

Proses simulasi pada buka tutup pintu air ditunjukkan pada

gambar 4.9. Sistem kerja pada buka tutup pintu air ini dapat bekerja

Jam Solar Cell

Batery Charger

Arus Batery Boost Konverter

Arus (A)

08.00 17 14.75 0,4 13.6 24 1,54

08.30 17 14.75 0,3 13.6 23,9 1,5

09.00 18 14.75 0,3 13.6 23,9 1,5

09.30 18 14.75 0,5 13.6 23,9 1,5

10.00 19 14.75 0.3 13.6 23,8 1,5

10.30 19.5 14.75 0,5 13.6 23,8 1,54

11.00 20 14.75 0,5 13.6 23,9 1,5

12.00 20 14.75 0,5 13.6 23,9 1,52

13.00 18.9 14.75 0,3 13.6 23,8 1,52

14.00 18.9 14.75 0,3 13.6 23,8 1,52

15.00 18.6 14.75 0,3 13.6 23,8 1,52

108

dengan baik sesuai dengan setiap kenaikan atau penurunan level air dari

pembacaan sensor.

Gambar 4.9. Simulasi Sistem Kerja dari Pintu Air

Pada Proses Simulasi sistem penggerak pintu air diperoleh respon

kecepatan buka tutup pintu air terhadap setiap kenaikan level air, seperti

ditunjukkan pada tabel 4.9 berikut:

Tabel 4.9. Respon Kecepatan Buka Tutup Pintu Air

Kenaikan Level air

(cm)

Respon Pintu air (s) Posisi Pintu Air

(cm)

1 3 1,1

2 5 2,1

3 8 3,1

4 10 4,1

5 12 5

6 15 5,9

7 17 6,8

109

8 19 7,8

9 20 8,7

Daya dari sumber Solar Cell :

Daya dari sumber baterai yang telah dinaikkan tegangannya

menggunakan rangkaian Boost Konverter:

Daya dari beban motor DC :

Efisiensi Daya dari sumber Solar Cell :

Efisiensi Daya dari sumber Baterai:

wattP

P

IVP

96,36

54,124

WattP

P

IVP

40

220

wattP

P

IVP

8,28

2,124

%80

%10050

40

%100

P

P

P

PP

solarCell

percobaan

efisiensi

%4,4

%100840

96,36

%100

P

P

P

PP

baterai

percobaan

efisiensi

110

Efisiensi Daya dari sumber baterai terhadap beban motor DC :

Data Perhitungan

Daya yang dibangkitkan dari solar cell ( rating 20 V 2 A )

P = 20 x 2 = 40 W

Arus pengisian accu

I = P/tegangan pengisian = 40/12,5 = 3,2 A

Lama pengisian ACCU

1. Untuk aki 35 Ah

Waktu yang dibutuhkan pengisian = 35/3,2 = 11 jam

2. Untuk aki 70 Ah

Waktu yang dibutuhkan pengisian = 70/3,2= 22 jam

Lama pemakaian

a. Beban penggerak pintu air (20 W)

Daya pada aki (35 Ah) = 35 x 12 = 420 Wh

Lama pemakaian = 420/20 = 21 jam

Daya pada aki (70 Ah) = 70 x 12 = 840 Wh

Lama pemakaian = 840/20 = 42 jam

Data lapangan

Tegangan keluaran solar cell yang dibangkitkan = 20 Vdc

Arus pengisian pada ACCU = 1 A

Energi yang dihasilkan solar cell perhari 8jam x 50W = 0,4 KWH.

Kapasitas Aki = 2 x 3 x kebutuhan listrik

Faktor pengali 3 untuk mengantisipasi bila hujan/mendung terus

menerus selama 3 hari. Faktor pengali 2 disebabkan baterai tidak

boleh lebih dari 50% kehilangan kapasitasnya bila ingin baterai

tahan lama.

%9,77

%10096,36

8,28

%100

baterai

beban

P

P

111

Waktu pengisian untuk ACCU 70 Ah = 70 jam pada kondisi

matahari maksimum

Lama pemakain aki

1. Untuk beban penggerak pintu air (max 20 W)

Pemakaian 8 jam/ hari ACCU habis dalam 9 hari

112

BAB V

KESIMPULAN

5.1 KESIMPULAN Setelah melalui proses perencanaan dan pembuatan alat

yang kemudian dilanjutkan pada tahap pengujian alat secara

keseluruhan, maka dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Tegangan keluaran solar cell yang dapat digunakan untuk

pengisian arus battery atau aki melalui Rangkaian Battery

Charger rata-rata sebesar 18,6 volt.

2. Daya dari solar cell sebesar 0,4 KWH perhari dapat digunakan

untuk mensuply beban penggerak pintu air dengan daya 20W ,

pemakaian 8jam/hari aki 70 Ah habis dalam 9 hari, sehingga

sistem ini dapat bekerja secara efektif dalam proses pengisian

ke aki meskipun waktu pengisiannya relatif lama, karena

dalam sistem penggerak pintu air ini keseluruhan sistem tidak

bekerja secara terus menerus selama 24 jam.

3. Sistem kerja pada buka tutup pintu air ini dapat bekerja dengan

baik sesuai dengan setiap kenaikan atau penurunan level air

dari pembacaan sensor ketinggian level air.

5.2 SARAN

Dari hasil tugas akhir ini, masih terdapat beberapa

kekurangan yang dapat ditambahkan dalam proses penyempurnaan

alat yang ada, dan yang dapat ditambahkan yaitu:

1. Pada sistem penggerak pintu air sebaiknya ditambahkan

mekanik agar dapat bekerja secara manual atau otomatis.

2. Sistem dapat dimonitoring melalui PC sehingga system

kerjanya dapat dilihat setiap saat.

.

113

DAFTAR PUSTAKA

1. DESDM (2007), PLN Targetkan Pemakaian Energi Listrik

Terbarukan 10 %, Jakarta.

diakses tanggal : 13/01/2009 21:09 dari DESDM (2007).

http://www.esdm.go.id/berita/listrik/39-listrik/129-pln-targetkan-

pemakaian-energi-listrik-terbarukan-10.html

2. Rashid, Muhammad H., ―Power Electronic Circuit, Devices, and

Apllications,‖ Second Edition, Prentice-Hall International, Inc,

1993.

3. Bagus Mahendrawan, ― DESAIN PEMBANGKIT TENAGA

LISTRIK HYBRID UNTUK SISTEM PENERANGAN DI

TAMBAK ―, Proyek Akhir 2008.

4. Fani Bagus, ―OPTIMASI MANAJEMEN PENGGUNAAN

ENERGI LISTRIK DARI BEBERAPA SUMBER PADA

PEDESTRIAN TRAFFIC LIGHT‖, Proyek Akhir 2009.

5. Surya Darma Adi,―PENERANGAN JALAN UMUM (PJU)

DENGAN MENGGUNAKAN TENAGA SURYA‖, Proyek Akhir

PENS-ITS, 2009.

6. Fandi Budiawan, ―RANCANG BANGUN ALAT PENYIRAM

TAMAN DENGAN MENGGUNAKAN MATAHARI SEBAGAI

ENERGI ALTERNATIF (BUCK KONVERTER)‖, Proyek Akhir

2009.

7. Ridwan Arif, ―RANCANG BANGUN SISTEM PENGATURAN

TEKANAN POMPA AIR MENGGUNAKAN SISTEM

KONTROL LOGIKA FUZZY‖, Proyek Akhir 2009.

8. Datasheet of LM350 3.0 A, Adjustable Output, Positive Voltage

Regulator. diakses tanggal : 9/06/2009 08:20 dari Uoguelph.

http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=LM350

9. Iklanum, Cara kerja baterai aki, Jakarta diakses tanggal :

15/06/2009 20:15 dari iklanum.

http://www.iklanumum.com/forum/index.php/topic,30.0.html

http://www.esdm.go.id/berita/listrik/39-listrik/129-pln-targetkan-pemakaian-energi-listrik-terbarukan-10.html

http://www.esdm.go.id/berita/listrik/39-listrik/129-pln-targetkan-pemakaian-energi-listrik-terbarukan-10.html

http://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=LM350

114

10. Datasheet of ATmega16 8-bit Microcontroller with 16K Bytes In-

System Programmable Flash diakses tanggal : 9/06/2009 08:38

dari alldatasheet.

http://www.alldatasheet.com/datasheet

pdf/pdf/78532/ATMEL/ATMEGA16.html

11. Datasheet of IRF540 N-CHANNEL 100V - 0.055 W - 22A TO-

220 LOW GATE CHARGE STripFET™ II POWER MOSFET.

diakses tanggal : 9/06/2009 08:25 dari alldatasheet.

http://www.alldatasheet.com/datasheet-

pdf/pdf/17799/PHILIPS/IRF540.html

http://www.alldatasheet.com/datasheet

http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/17799/PHILIPS/IRF540.html

http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/17799/PHILIPS/IRF540.html

115

LAMPIRAN

LISTING PROGRAM MIKROKONTROLER

/****************************************************

This program was produced by the

CodeWizardAVR V1.25.3 Professional

Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2007 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.

http://www.hpinfotech.com

Project :

Version :

Date : 1/12/2006

Author : F4CG

Company : F4CG

Comments:

Chip type : ATmega16

Program type : Application

Clock frequency : 11.059200 MHz

Memory model : Small

External SRAM size : 0

Data Stack size : 256

*****************************************************/

#include <mega16.h>

#include <delay.h>

// Alphanumeric LCD Module functions

#asm

.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC

#endasm

#include <lcd.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0x20

// Read the 8 most significant bits

// of the AD conversion result

unsigned char read_adc(unsigned char adc_input)

116

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Start the AD conversion

ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete

while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10;

return ADCH;

void nilaitegangan2(float fnilai,int x,int y,int tanda)

int satuan,ribuan,ratusan,puluhan,inilai;

lcd_gotoxy(x,y);

if (tanda==1)

if (fnilai<0)

fnilai = -fnilai;

lcd_putchar('-');

else

lcd_putchar('+');

inilai = fnilai *100;

ribuan = inilai/1000;

if (ribuan!=0)

lcd_putchar(ribuan+0x30);

else

lcd_putchar(' ');

ratusan = (inilai - (ribuan*1000))/100;

lcd_putchar(ratusan+0x30);

lcd_putchar('.');

puluhan = (inilai - (ribuan*1000)-(ratusan*100))/10;

lcd_putchar(puluhan+0x30);

satuan = inilai - (ribuan*1000)- (ratusan*100)-(puluhan*10);

lcd_putchar(satuan+0x30);

struct rulex

int input1;

117

int input2;

float finput1;

float finput2;

int output;

float strengthx;

rulext[9];

flash float error[3,4]= -49,-49,-49,0,-49,0,0,49,0,49,49,49;

flash float derror[3,4]= -10,-10,-10,0,-10,0,0,10,0,10,10,10;

flash float outputx[7]= 0,0.83,1.67,2.5,3.33,4.17,5;

flash int rule[9,3]=

0,0,0,0,1,1,0,2,2,1,0,1,1,1,2,1,2,3,2,0,2,2,1,3,2,2,4

;

//****************main program here

*******************************************

void main(void)

float ferror[3];

float fderror[3];

float foutput[7];

///////////////parameter//////////////////

/*

float seting = 10.0;

float rinput = 98.0;

int resolusi = 255;

float routput = 5.0;

int jumError = 3;

int jumdError = 3;

int jumOutput = 7;

float rasioin;

rasioin = rinput/resolusi; */

int i;

unsigned char outalat;

118

unsigned char teginput;

int s,t;

// float keluaran;

float err1,err2,derr,jum,pembagi;

// float rasioin = 98.0/255;

// float rasiout = 5.0/255;

// Port Init

PORTA=0x00;

DDRA=0x00;

PORTB=0xc0;

DDRB=0x3f; //Port B sebagai Output kecuali 2 bit terakhir, bit 6 n bit 7

PORTC=0x00;

DDRC=0x00;

PORTD=0x00;

DDRD=0xff; //Port D sebagai Output

// Timer/Counter 0 initialization

// Clock source: System Clock

// Clock value: 11059.200 kHz

// Mode: Fast PWM top=FFh

// OC0 output: Non-Inverted PWM

TCCR0=0x69;

TCNT0=0x00;

OCR0=0x37; //pwm duty cycle 50%

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 172.800 kHz

// ADC Voltage Reference: AREF pin

// ADC High Speed Mode: On

// ADC Auto Trigger Source: Free Running

// Only the 8 most significant bits of

// the AD conversion result are used

ADMUX=ADC_VREF_TYPE;

ADCSRA=0xA6;

SFIOR&=0x1F;

119

// LCD module initialization

lcd_init(16);

PORTD=0;

PORTB=0xc0;

for(i=0;i<=8;i++)

rulext[i].input1 = rule[i,0];

rulext[i].input2 = rule[i,1];

rulext[i].output = rule[i,2];

// 12345678901234567890

lcd_putsf("AVR Fuzzy ver1.0");

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf("Copyright by YZ");

delay_ms(1000);

lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Err: ");

lcd_putchar(51);

lcd_putchar(' ');

lcd_putsf("dErr: ");

lcd_putchar(51);

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf("Output: ");

lcd_putchar(55);

delay_ms(1000);

lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

// 12345678901234567890

lcd_putsf("I:00.00 ");

lcd_putsf("E:00.00");

lcd_gotoxy(0,1);

// 12345678901234567890

lcd_putsf("Out:00.00V");

120

err2= 0;

while(1)

teginput = read_adc(0);

nilaitegangan2 (teginput*(98.0/255),2,0,0);

err1=(teginput*(98.0/255))-10.0;

nilaitegangan2 (err1,10,0,1);

derr= err1-err2;

//nilaitegangan2 (derr,12,2,1);

err2 = err1;

// fuzifikasi error and get membership value

for (i=0 ;i<3; i++)

if (err1 < error[i][0])

ferror[i]= 0; goto terus;

if (err1 > error[i][3])


if (err1 <= error[i][1])

if (error[i][0] == error[i][1])


else

ferror[i]= ((err1 - error[i][0]) / (error[i][1] -

error[i][0])); goto terus;

if (err1 >= error[i][2])

if (error[i][2] == error[i][3])

ferror[i] =1; goto terus;

else

ferror[i] =((error[i][3] - err1) /(error[i][3] -

error[i][2])); goto terus;

ferror[i]= 1;

terus:

121

//nilaitegangan2(ferror[0],x,y,0); //x dan y diisi sesuai selera untuk posisi

tampilan di lcd


tampilan di lcd


tampilan di lcd

// fuzifikasi derror and get membership value

for (i=0 ;i<3; i++)

if (derr < derror[i][0])

fderror[i]= 0; goto terus2;

if (derr > derror[i][3])


if (derr <= derror[i][1])

if (derror[i][0] == derror[i][1])


else

fderror[i]= ((derr - derror[i][0]) /

(derror[i][1] - derror[i][0])); goto terus2;

if (derr >= derror[i][2])

if (derror[i][2] == derror[i][3])

fderror[i] =1; goto terus2;

else

fderror[i] =((derror[i][3] - derr)

/(derror[i][3] - derror[i][2])); goto terus2;

fderror[i]= 1;

terus2:

//nilaitegangan2(fderror[0],x,y,0); //x dan y diisi sesuai selera untuk

posisi tampilan di lcd



122



// evaluation rule

for (i=0 ;i<9; i++)

rulext[i].finput1 = ferror[rulext[i].input1];

rulext[i].finput2 = fderror[rulext[i].input2];

if (rulext[i].finput1 < rulext[i].finput2)

rulext[i].strengthx = rulext[i].finput1;

else

rulext[i].strengthx = rulext[i].finput2;

//nilaitegangan2(rulext[0].strengthx,x,y,0); //x dan y diisi sesuai selera

untuk posisi tampilan di lcd

















// find max for each membership output

for (i=0 ;i<7; i++)

foutput[i]=0;

123

for (i=0 ;i<9; i++)

// d=rulext[i].output;

if (rulext[i].strengthx > foutput[rulext[i].output])

foutput[rulext[i].output]=rulext[i].strengthx;

//nilaitegangan2(foutput[0],x,y,0); //x dan y diisi sesuai selera untuk














// fuzifikasi output

jum=0;

pembagi=0;

for (i=0 ;i<7; i++)

jum=jum + (foutput[i] * outputx[i]);

pembagi=pembagi + foutput[i];

// keluaran = jum/pembagi;

// outalat = keluaran/rasiout;

if ((jum!=0) && (pembagi!=0))

outalat = (jum/pembagi)/(5.0/255);

//

PORTD= outalat;

nilaitegangan2((jum/pembagi),4,1,0);

124

s=read_adc(2); // pintu air

t=read_adc(5); //setting

/* if (t<3)

PORTB=0x00;

else

if (t>253)

PORTB=0x00; // limit max

else

*/

if (s<t+5) // maju

if (PINB.6==0)

PORTB=0xc3;

lcd_gotoxy(11,1);

lcd_putsf("UP ");

else

PORTB=0xc0;

lcd_gotoxy(11,1);

lcd_putsf("STPUP");

if (s>t+5) // mundur

if(PINB.7==0)

PORTB=0xc2;

lcd_gotoxy(11,1);

lcd_putsf("DW ");

else

PORTB=0xc0;

lcd_gotoxy(11,1);

125

lcd_putsf("STPDW");

if ((s<=t+5)&&(s>=t+5)) // stop

PORTB=0xc0;

lcd_gotoxy(11,1);

lcd_putsf("STP ");

delay_ms(500);

//

//

126

Biodata Penulis

Nama : Triyas Ika Wulandari

TTL : Kediri, 27 Juli 1987

Alamat : Ds. Seketi-Ngadiluwih-Kediri

Hp : 085648812487

Email : [email protected]

Penulis terlahir sebagai anak ketiga dari 3 bersaudara dari

pasangan Sukarji dan Mudawaroh termasuk sosok yang periang dan

mudah bersosialisasi. Dan memiliki motto ―man jadda wa jadda‖.

Riwayat pendidikan formal yang ditempuh:

SDN Jambean 1 lulus tahun 2000

MTsN Kediri 2 lulus tahun 2003

SMA Negeri 1 Kediri lulus tahun 2006

Diploma 4 Jurusan Teknik Elektro Industri

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya (PENS)

Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Pada tanggal 22 Juli 2010 mengikuti Seminar Proyek Akhir

sebagai salah satu persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana Sains

Terapan (S.ST.) di Politeknik Elektronika Negeri Surabaya - Institut

Teknologi Sepuluh Nopember (PENS - ITS).

Solar Cell Pint u Air

Documents

Transcript of Solar Cell Pint u Air