RANCANG BANGUN CHARGER BATERAI UNTUK KEBUTUHANAN UMKM

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN CHARGER BATERAI UNTUK KEBUTUHANAN UMKM Riskha Mirandha Hamid 1*, Rizky 2, Mohamad Amin 3, Ida Bagus D. 4 1* Mahasiswa Teknik Elekronika Polieknik Negeri Balikpapan 2 Mahasiswa Teknik Mesin Polieknik Negeri Balikpapan 3,4 Teknik Mesin Polieknik Negeri Balikpapan * riskha_mirandhahamid@yahoo.co.id Absrac Proccess of Design and arrange he 12 V baery charger uni have done for need Micro, Small, Medium Enerprises in Balikpapan. The charging proccess use AC source 220 V ha reduce become 15 V in he inpu. A he charger, he negaive erminal of DC source is connec o negaive pla or anode from baery and he posiive erminal from source is connec o posiive pla or caode frome baery. From he rial we ge oupu volage is V, and oupu ampere ha range of A. Also, he ime longer for charge he baery is 490 minues and his was esed wih Specifick Grafiy Tes as 1.2 Kg/l and Quick Tes a he good Condiion. Key words : Source DC, Oxidaion Reducion Reacion, Cahode and Anode, Charging charger. Absrak Telah dilakukan proses perancangan dan pembuaan ala charger baerai 12 V unuk keperluan Usaha Mikro Kecil dan Menengah (UMKM) di Balikpapan. Dimana proses pengisian baerai ( charge) menggunakan sumber egangan AC 220 V yang diurunkan menjadi 15 V unuk inpunya. Pada ala charger, erminal negaif sumber DC erhubung ke pla negaif aau anoda dari baerai dan erminal posiif dari sumber adalah erhubung ke pla posiif aau kaoda baerai. Dari percobaan diperoleh Tegangan keluaran (V ou) V, Arus keluaran (I Ou) A. Adapun lama pengisian baerai adalah selama 490 meni dan diuji dengan Specifik Grafiy Tes sebesar 1,2 Kg/l sera Quick Tes pada kondisi (good). Kaa kunci : Sumber DC, Reaksi Reduksi Oksidasi, Kaoda dan Anoda, Pengisian baerai 1. Pendahuluan Baerai elah menjadi bagian dari kehidupan modern. Jumlah produk yang mengandalkan baerai sebagai sumber daya saa ini sanga banyak. misalnya kompuer, ponsel, ala pacu janung, lampu penerangan pedagang kaki lima, kendaraan, yang menggunakan baerai sebagai sumber lisrik. Perangka ersebu menggunakan baerai yang biasanya dapa dilakukan pengengisian kembali. Dengan mggunakan baerai yang dapa diisi kembali kia memberi 2 keunungan unuk lingkungan dan ekonomi [1]. Dengan cukup berkembangnya eknologi yang dapa membua baerai diisi kembali dan peningnya peranan baerai sebagai sumber lisrik unuk penerangan. Menginga banyaknya Usaha Mikro Kecil dan Menengah (UMKM) yang membuka usaha pada malam hari yang mana mereka membuuhkan baerai sebagai sumber penghasil lisrik unuk penerangan yang mana apabila baerai ersebu dipakai dalam durasi 8 jam maka Arus (I) didalam baerai 5 Ah 12 V akan berkurang dan lampu akan menjadi redup, sehingga mereka harus mengisi ulang (charging) di empa lain dikarenakan hanya sediki orang yang memilikinya karena harganya yang cukup mahal. Dikarenakan kebuuhan mereka unuk charging baerai unuk penerangan usaha iu sudah menjadi kebuuhan seiap seminggu melakukan charging baerai sebanyak 3 kali bahkan bias 4 kali dan seiap mencharging harus membayar 5 ribu rupiah unuk sekali charging, sedangkan jika di kali sebulan mereka menghabiskan 130

2 sebanyak 20 ribu rupiah hanya unuk charging baerai mereka. Maka dari iu penelii mencoba membua rancang bangun ala cahrging baerai dengan harga yang erjangkau oleh UMKM ersebu. 2. Teori Dasar Baerai adalah suau proses kimia lisrik, dimana pada saa pengisian energi lisrik diubah menjadi kimia dan saa pengeluaran/discharge energi kimia diubah menjadi energi lisrik [2]. Baerai menghasilkan lisrik melalui proses kimia. Baerai aau akkumulaor adalah sebuah sel lisrik dimana didalamnya berlangsung proses elekrokimia yang reversible (dapa berkebalikan ) dengan efisiensinya yang inggi. Yang dimaksud dengan reaksi elekrokimia reversibel adalah didalam baerai dapa berlangsung proses pengubahan kimia menjadi enaga lisrik (proses pengosongan) dan sebaliknya dari enaga lisrik menjadi enaga kimia (proses pengisian) dengan cara proses regenerasi dari elekroda-elekroda yang dipakai yaiu, dengan melewakan arus lisrik dalam arah polarias yang berlawanan didalam sel. Baerai erdiri dari dua jenis yaiu, baerai primer dan baerai sekunder Jenis jenis baerai a. Baerai Asam Baerai asam yang bahan elekrolinya adalah laruan asam belerang ( sulfuric acid = H2SO4). Didalam baerai asam, elekrodaelekrodanya erdiri dari pla-pla imah peroksida PbO2 sebagai anoda (kuub posiif) dan imah murni Pb sebagai kaoda (kuub negaif). b. Baerai Alkali Baerai alkali bahan elekrolinya adalah laruan alkali yang erdiri dari : 1. Nickel iron alkaline baery Ni-Fe Baery. 2. Nickel cadmium alkaline baery Ni Cd Baery Pada umumnya yang paling banyak digunakan adalah baerai alkali admium (NiCd) Kapasias Baerai Kapasias baerai yaiu kemampuan baerai menyimpan daya lisrik aau besarnya energi yang dapa disimpan dan dikeluarkan oleh baerai. Besarnya kapasias, erganung dari banyaknya bahan akif pada pla posiif maupun pla negaif yang bereaksi, dipengaruhi oleh jumlah pla iap-iap sel, ukuran, dan ebal pla, kualias elekroli sera umur baerai. Kapasias energi suau baerai dinyaakan dalam ampere jam (Ah), misalkan kapasias baerai 100 Ah 12 vol arinya secara ideal arus yang dapa dikeluarkan sebesar 5 ampere selama 20 jam pemakaian. Besar kecilnya egangan baerai dienukan oleh banyak sedikinya sel baerai yang ada di dalamnya. Sekalipun demikian, arus hanya akan mengalir bila ada kondukor dan beban yang dihubungkan ke baerai. Kapasias baerai menunjukan kemampuan baerai unuk mengeluarkan arus ( discharging) selama waku erenu. Pada saa baerai diisi ( charging), erjadilah penimbunan muaan lisrik. Jumlah maksimum muaan lisrik yang dapa diampung oleh baerai disebu kapasias baerai dan dinyaakan dalam ampere jam ( Ampere hour). Kapasias baerai dapa dinyaakan dengan persamaan dibawah ini : N (Ah) = I (ampere) x (hours) 1 [3] Dimana : N = kapasias baerai aki I = kua arus (ampere) = waku (jam/sekond) 2.3. Fungsi Baerai Baerai berfungsi sebagai penyimpan dan suplai arus lisrik [4]. Karena baerai sebagai penyimpan dan suplai arus lisrik yang sanga baik dan mudah dalam penggunaan, maka baerai sanga banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. 131

3 2.4. Konsruksi Baerai Komponen-komponen baerai yang didesain unuk kendaraan erdiri aas : a. Koak Baerai b. Elekroli Baerai c. Sumba Venilasi d. Pla Posiif dan Pla Negaif e. Separaor f. Lapisan Sera Gelas (Fiber Glass) g. Sel Baerai elekron mengalir dari anoda melalui beban melalui beban kaoda, kemudian ion ion negaif mengalir ke anoda dan ion ion posiif mengalir ke kaoda. 2. Pada proses pengisian menuru gambar dibawah ini adalah bila sel dihubungkan dengan power supply maka elekroda posiif menjadi anoda dan elekroda negaif menjadi kaoda dan proses kimia yang erjadi adalah sebagai beriku: Gambar 1. Konsruksi Baerai [2] 2.5. Prinsip kerja baerai Baerai merupakan perangka yang mampu menghasilkan egangan DC, yaiu dengan cara mengubah energi kimia yang erkandung didalamnya menjadi energi lisrik melalui reaksi elekro kimia, Redoks (Reduksi Oksidasi). Baerai erdiri dari beberapa sel lisrik, sel lisrik ersebu menjadi penyimpan energi lisrik dalam benuk energi kimia. Sel baere ersebu erdiri dari elekroda negaif dan elekroda posiif. Elekroda negaif disebu kaoda, yang berfungsi sebagai pemberi elekron. Elekroda posiif disebu anoda yang berfungsi sebagai penerima elekron. Anara anoda dan kaoda akan mengalir arus yaiu dari kuub posiif (anoda) ke kuub negaif (kaoda). Sedangkan elecron akan mengalir dari kaoda menuju anoda. 1. Proses pengosongan pada sel berlangsung menuru gambar. Jika sel dihubungkan dengan beban maka, Gambar 2. Proses pengosongan dan pengisian baerai [2] a. Aliran elekron menjadi erbalik, mengalir dari anoda melalui power supply ke kaoda. b. Ion-ion negaif mengalir dari kaoda ke anoda. c. Ion-ion posiif mengalir dari anoda ke kaoda Jadi, reaksi kimia pada saa pengisian ( charging) adalah kebalikan dari saa pengosongan (discharging) Berdasarkan elekrolinya Jenis baerai berdasarkan jenis elekrolinya erdiri dari sel basah (baerai basah) dan sel kering (baerai kering). Baerai basah mempunyai ciri ciri anara lain elekrolinya berbenuk cair, kapasias besar dan benuk fisik besar. Sedangkan, baerai kering mempunyai ciri ciri anara lain elekrolinya berbenuk pasa, benuk fisik umumnya lebih kecil dari baerai basah. 132

4 2.6. Charger Mengisi baerai disebu Charger. Pada saa proses pengisian barai dengan meggunakan ala Charger Arus dialirkan berlawanan dengan waku pengeluaran isi, pengisian berari bahwa beban akif dan elekroli dirubah supaya energy kimia baerai mencapai maksimum [5]. Pada saa proses pengisian Kapasias recifier harus disesuaikan dengan kapasias baerai yang erpasanag, seidaknya kapasias arusnya harus mencukupi unuk pengisian baerai sesuai jenisnya yaiu unuk baerai alkali adalah 0.2 C (0.2 x kapasias) diambah beban sais (eap) pada uni pembangki. Sebagai conoh jika suau uni pembangki dengan baerai jenis alkali kapasias erpasangnya adalah 200Ah dan arus saisnya adalah 10 Ampere, maka Minimum Kapasias Arus Recifier (MKAR) adalah [2] : MKAR =(0,2 x 200Ah)+10Ah MKAR =40A+10A MKAR =50 Ampere Jadi kapasias recifier minimum yang harus disiapkan adalah sebesar 50 Ampere. Sumber egangan AC unuk recifier idak boleh padam aau mai. Unuk iu pengecekan dilakukan baik egangan masuk (AC) maupun egangan keluarnya (DC) Jenis Charger Jenis Charger aau recifier ada 2 (dua) macam sesuai sumber egangannya yaiu recifier 1 fasa dan recifier 3 fasa. 1. Recifier 1 fasa Yang dimaksud dengan recifier 1 fasa adalah recifier yang rangkaian inpunya menggunakan AC suplai 1 fasa. Melalui MCB sumber AC suplai 1 fasa 220 V masuk ke dalam sisi primer rafo uama 1 fasa kemudian sisi sekunder rafo ersebu diubah menjadi egangan DC 110 V. Keluaran ini masih mengandung ripple cukup inggi sehingga masih diperlukan rangkaian filer unuk memperkecil ripple egangan oupu. 2. Recifier 3 (iga) fasa Yang dimaksud dengan recifier 3 fasa adalah recifier yang rangkaian inpunya menggunakan AC suplai 3 fasa. Melalui MCB sumber AC suplai 3 fasa 380 V masuk ke dalam sisi primer rafo uama 3 fasa kemudian sisi sekunder rafo ersebu keluar egangan AC 110 V per fasa kemudian melalui rangkaian penearah dengan diode bridge aau Thyrisor bridge, arus AC ersebu diubah menjadi arus Dc 110 V yang masih mengandung ripple lebih rendah disbanding dengan ripple recifier 1 fasa akan eapi masih diperlukan rangkaian filer unuk lebih memperkecil ripple egangan inpu Prinsip Kerja Charger Sumber egangan AC baik 1 fasa maupun 3 fasa yang masuk melalui erminal inpu rafo sep-down dari egangan 380 V/220 V menjadi egangan 110 V kemudian oleh diode penyearah/hyrisor arus bolak-balik (AC) ersebu diubah menjadi arus searah dengan ripple aau gelombang DC erenu. Kemudian unuk memperbaiki ripple aau gelombang DC yang erjadi diperlukan suau rangkaian penyaring (filer) yang dipasang sebelum erminal oupu. 3. Meode peneliian Meode yang digunakan dalam peneliian ini adalah meode eksperimen. Adapun langkah-langkah yang diambil unuk melakukan peneliian ini melipui Perancangan, persiapan bahan dan ala, perakian ala, dan melakukan pengujian dengan sau baerai sampai erisi penuh 3.1. Ala dan Bahan Ala dan Bahan yang dibuuhkan unuk peneliian eksperimen adalah sebagai beriku : 133

5 a. 1 buah Seker b. 1 buah rafo 3 A c. 2 buah Dioda d. 3 buah resisor 100 Ω e. 2 buah ransisor : 1 buah TIP2955 dan 1 buah TIP3055 f. 1 buah IC regulaor 7815 g. 4 buah kapasior : 3 buah kapasior 2200 µf dan 1 buah kapasior 3300 µf h. LED i. Sumber arus lisrik egangan 220 vol 3.2. Desain Ala Charger 12 V Ala charger ini diharapkan dapa memenuhi kebuuhan UMKM dengan harga erjangkau karena dibua dari bahanbahan yang mudah didapakan di oko elekronik di daerah Balikpapan. Adapun desain dan benuk ala peraga ersebu dapa diliha seperi pada gambar Gambar 3. Rancangan Ala charger Gambar 4. Ala Charger 12 V (ampak aas) Gambar 5. Ala charger 12 V (ampak samping) 3.3. Prinsip Kerja Ala Ala charger ini mendapakan sumber arus lisrik egangan 220 V kemudian mengubah egangannya menjadi 15 V dengan menggunakan rafo 0 dengan Arus 3 A. Kemudian arus dsearahkan menggunakan dioda, lalu arus melewai ransisor dan IC regulaor 7815 sehingga keluarannya adalah egangan 15 V dengan arus 0.6 sampai 0.9 A. selain iu ada kapasior yang berperan dalam penyimpanan muaan sehingga proses charging baerai dapa berlangsung dengan aman Pengujian Ala Adapun prosedur percobaan unuk ala charger 12 V adalah sebagai beriku : 1. Ukur bera jenis dari baerai, egangan dan arus dalam baerai. 2. Sambungkan Oupu charger ke baerai 12 V. 3. Sambungkan Ala ukur mulimeer yang elah di seing pada selecor 20 V pada oupu yang elah dihubungkan dengan baerai 12 V. 4. Sambungkan Tang ampere pada oupu posiif 5. Sambungkan inpu ke egangan sumber 220 V 6. Caa egangan yang masuk ke baerai pada mulimeer seiap 10 meni 7. Caa arus yang masuk ke baerai pada Tang Ampere seip 10 meni 8. Lakukan pemeriksaan suhu baerai seiap 10 meni dan caa hasilnya 9. Lakukan proses poin 6, 7, dan 8 sampai baerai erisi penuh 12 V 134

6 4. Daa Hasil Peneliian Pengujian secara visual diperoleh daa sebagai beriku : Tegangan (V) = V Arus (I) = 0.34 A Suhu (T) = 27.2 o C Hydromeer = 1100(Recharge) Tabel 1. Hasil Pengujian Ala Charger (Meni) I (Ampere) V (Vol) T ( o C) Dari peneliian yang dilakukan seelah diproleh daa dapa dibuakan grafik unuk pengaruh waku erhadap arus, pengaruh waku erhadap egangan dan pengaruh waku erhadap suhu sebagai beriku : 1I (A) erhadap I (meni) Gambar 6. Grafik Waku () erhadap Arus (I) V (V) (meni) Gambar 7. Grafik Waku () erhadap Tegangan (V) T erhadap V erhadap T (meni) Gambar 8. Grafik Waku () erhadap Suhu (T) b. Analisa Dari pengujian ala yang dilakukan didapakan hasil uji ala yaiu, ala charger dapa mengisi baerai sampai penuh dari egangan awal V selama 8 jam. Dari able 1. dapa diliha kenaikan egangan 135

7 seiap 10 meni adalah ± 0,02 V. Sera erliha arus yang masuk berkisar anara 0,6 A sampai dengan 0,88 A. Kemudian erjadi juga perubahan suhu baerai seiap 10 meni ± 0,1 o C Lamanya waku pengisian baerai dienukan oleh kuanya arus yang mengalir dari ala ke baerai. Berdasar rumus 2.1 unuk mencari lama waku yang dibuuhkan unuk charging barai 5 Ah adalah sebagai beriku : [3] hp:// [4]Daryano, (1999), Teknik Pemeliharaan Mobil, Jakara : Bumi Angkasa. [5]Daryano, (1999), Teknik Merawa Auomobil Lengkap, Caakan Kelima, Bandung : Yrama Widya. N5 = I X 5 Ah = 0,88 X = 5 Ah/0.6 A = 8,33 h Berdasarkan hasil perhiungan dan percobaan ekperimen pada ala waku yang di buuhkan unuk charging barei 5 Ah selama 8, 33 Jam. Sehingga dapa dinyaakan ala ini layak unuk digunakan unuk kegiaan charging pada baerai yang digunakan kelompok UMKM. 5. Kesimpulan 1. Arus yang masuk ke barai dengan Ala charger sebesar 0.6 A sampai dengan 0.88 A dengan egangan inpu sebesar 15 Vol. 2. Waku yang dibuuhkan unuk proses charging selama 8,33 jam. 6. Saran Sebaiknya pada saa melakukan peneliian jaga keselamaan unuk diri prakikan, ala, dan bahan. Ala charging ini dapa digunakan oleh kelompok UMKM yang seiap 2 hari sekali melakukan charging baerai. 7. Dafar Pusaka [1]Wonning,Paul. R, (2012), All Abou Rechargeable Baeries, Chargers and Recycling Home Guide Basic Series. [2]Amin, Mohamad, (2016), Bahan Ajar Sisem Kelisrikan Ala Bera Polieknik Negeri Balikpapan, Balikpapan. 136