BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Microcontroller Wemos Microcontroller Wemos adalah sebuah Microcontroller pengembangan berbasis modul microcontroller ESP Microcontroller Wemos dibuat sebagai solusi dari mahalnya sebuah sistem wireless berbasis Microcontroller lainnya. Dengan menggunakan Microcontroller Wemos biaya yang dikeluarkan untuk membangun sistem WiFi berbasis Microcontroller sangat murah, hanya sepersepuluhnya dari biaya yang dikeluarkan apabila membangun sistem WiFi dengan menggunakan Microcontroller Arduino Uno dan WiFi Shield. Gambar 2.1 Microcontroller Wemos D1 Mini dan D1R2 [5] Microcontroller wemos ini memiliki kemampuannya untuk menyedikan fasilitas konektifitas WiFi dengan mudah serta memory yang digunakan sangat besar yaitu 4 MB [2]. 5

2 Microcontroller Chipset pada Microcontroller Wemos Pada Microcontroller wemos memiliki 2 buah chipset yang digunakan sebagai otak kerja platform tersebut. Beberapa chipset pada Microcontroller ini adalah : a. Chipset ESP8266 ESP8266 adalah sebuah chip microcontroller yang memiliki fitur Wi-Fi yang mendukung stack TCP / IP. Diproduksi oleh produsen Cina yang berbasis di Shanghai, Espressif. Pada Agustus 2014 AI-Thinker membuat modul ESP-01 dengan menggunakan lisensi oleh Espressif. modul kecil ini memungkinkan microcontroller untuk terhubung dengan jaringan WiFi dan membuat koneksi TCP / IP hanya dengan menggunakan command yang sederhana seperti gaya Hayes. Harga yang sangat rendah dan sangat sedikit komponen eksternal pada modul ini mengakibatkan sangat murahnya harga sebuah chip ini. Dengan clock 80 MHz chip ini dibekali dengan 4MB Eksternal RAM, mendukung format IEEE b/g/n sehingga tidak menyebabkan interference bagi yang lain. Mendukung enkripsi WEP dan WPA sehingga menjadikan chipset ini sangat aman digunakan. Chipset ini memiliki 16 GPIO pin yang berkerja pada 3.3 Volt, 1 pin ADC dengan resolusi 10 bit. b. Chipset CH340 CH340 adalah sebuah Chipset yang mengubah USB menjadi serial interface. Sebagai contohnya adalah aplikasi USB converter to IrDA atau aplikasi USB converter to Printer. Dalam mode serial interface, CH340 mengirimkan sinyal penghubung yang umum digunakan pada MODEM. CH340 digunakan untuk memperbesar asynchronous serial interface komputer atau mengubah perangkat serial interface umum untuk berhubungan dengan bus USB secara langsung. Modul Microcontroller ini dapat dibangun sendiri atau dibeli jadi. Perangkat lunaknya dapat didownload secara gratis. Desain referensi perangkat keras (File CAD) yang tersedia di bawah lisensi open-source, dan bebas untuk

3 7 mengubahnya sesuai dengan kebutuhan. Walaupun modul Microcontroller ini berbeda dengan modul Microcontroller arduino, namun kita dapat menggunakan baik IDE, Library, Maupun command yang terdapat pada arduino untuk dapat digunakan pada microcontroller ini [3] Sketch pada Arduino IDE Sketch adalah lembar kerja pada sistem arduino yang digunakan untuk menulis listing program, mengeditnya, mengcompile dan kemudian mengupload ke dalam Microcontroller tersebut. Sketch Arduino terdiri dari bagian-bagian seperti comments, Setup (), dan Loop (). Dibawah ini akan dijelaskan secara lebih detail mengenai bagian-bagian tersebut Comments pada Arduino IDE Biasanya komentar digunakan untuk memudahkan bagi orang-orang membaca kode yang telah ditulis oleh engineer, untuk menjelaskan tujuan dari dibuatnya program ini, cara kerjanya, atau mengapa program tersebut ditulis seperti itu. Komentar pada sketch sangat disarankan, salah satu fungsinya adalah untuk membantu ketika adanya kode yang ingin diperbaiki. Hal ini juga dapat membantu orang lain untuk belajar dari atau memodifikasi kode yang sudah berjalan. Ada comments dengan bentuk lain, yaitu single-line. Comments ini dimulai dengan // dan lanjut hingga ke akhir baris Fungsi Setup () pada Arduino IDE Ada beberapa fungsi khusus yang merupakan bagian dari sketch yaitu Setup (). Fungsi Setup () dipanggil sekali, yaitu ketika sketsa dimulai. Fungsi ini merupakan tempat yang baik untuk melakukan pengaturan-pengaturan seperti : Pengaturan mode output pada pin digital Inisialisasi Library Microcontroller arduino Inisialisasi Variabel, dan lain-lain fungsi Setup hanya akan berjalan sekali, setelah setiap PowerUp atau setelah tombol reset pada rangkaian modul Arduino ditekan.

4 Fungsi Loop () pada Arduino IDE Fungsi Loop () adalah fungsi utama dalam sketch arduino ini. Fungsi ini dipanggil berulang kali oleh modul Microcontroller untuk menjalankan program yang telah tersimpan di dalamnya. Fungsi Loop () sesuai dengan namanya, melakukan perulangan setiap listing program yang dituliskan, yang pada saat tertentu variable dari program anda telah berubah sehingga sistem merespon dan menghasilkan output baru yang berbeda dengan hasil output pertama Fitur-fitur Microcontroller Wemos Berikut ini adalah fitur-fitur dari perangkat keras Microcontroller Wemos. Perangkat keras ini dapat diprogram dengan mudah pada sketch. Ada beberapa fitur-fitur perangkat keras yang dapat ditemukan pada modul Microcontroller Wemos, berikut adalah penjelasan dari fitur-fitur tersebut : Pin Digital pada Microcontroller Wemos Salah satu I/O Port pada modul Microcontroller Wemos dikenal dengan Pin Digital. Pin ini dapat dikonfigurasi baik sebagai input ataupun dapat digunakan sebagai output. 1. Karakteristik pin digital ketika menjadi input Secara default pengaturan port digital adalah pengaturan untuk port masukan, sehingga mereka tidak perlu secara eksplisit dinyatakan sebagai input dengan pinmode (). Pin dikonfigurasi sebagai input sehingga pin tersebut berada dalam keadaan impedansi tinggi. Salah satu penjelasannya adalah pin input akan mengambil daya yang sangat kecil sekali pada rangkaian ketika dalam kondisi pengambilan sampel, dapat dikatakan bahwa ada resistor seri dari 100 Megaohm di depan pin tersebut. Hal ini berarti bahwa hanya sangat sedikit arus yang digunakan untuk memindahkan kondisi pin input tersebut dari keadaan satu ke keadaan yang lain. Sehingga hal ini dapat membuat pin berguna untuk melakukan

5 9 tugas-tugas seperti membaca sensor sentuh kapasitif, membaca sebuah LED sebagai dioda, atau membaca sebuah sensor analog dengan skema seperti RCTime. Akan tetapi hal ini juga berarti, apabila ada pin input yang tidak terhubung ke rangkaian, akan menghasilkan beberapa keadaaan seperti akan berlogika acak, menghasilkan noise, atau akan menjadi kapasitor coupling pada pin yang berdekatan dengan Pin tersebut. Adalah hal yang berguna untuk mengarahkan pin masukan ke keadaan yang dikenal jika tidak ada input. Hal ini dapat dilakukan dengan menambahkan resistor pull-up (ke +3.3 V), atau resistor pull-down (resistor ke tanah) pada input, dengan resistor 10 Kohm. Ada juga resistor pull-up 20 KOhm yang dapat di akses pada chip Atmega dengan perangkat lunak. 2. Karakteristik pin digital ketika menjadi Output Apabila Pin digital ini dikonfigurasi sebagai OUTPUT dengan pinmode (), maka Pin ini akan berada dalam keadaan impedansi rendah. Hal ini berarti bahwa mereka dapat menyediakan sejumlah besar arus ke rangkaian lainnya. Pin Atmega dapat menjadi sumber arus positif atau menjadi sumber arus negatif hingga 40 ma (milliamps) arus ke perangkat lain. Hal ini cukup untuk menghidupkan sebuah LED, menjalankan banyak sensor, namun sayangnya saat ini tidak cukup untuk menjalankan relay, solenoida, atau motor. Hubungan pendek pada pin, atau mencoba untuk menjalankan rangkaian dengan arus yang besar, dapat merusak atau menghancurkan transistor output pada pin, atau merusak chip secara keseluruhan. Sering kali ini akan menghasilkan sebuah pin "mati" dalam microcontroller akan tetapi chip yang tersisa masih akan berfungsi secara memadai. Maka untuk alasan ini, adalah sebuah ide yang baik untuk menghubungkan pin OUTPUT ke perangkat lain dengan resistor 470 Ohm atau 1 KOhm Pin Analog pada Microcontroller Wemos Pin analog pada microcontroller ini memiliki 10 bit resolusi dengan nilai maksimum 3.2 Volt. Pin analog ini dapat dikonfigurasi dan digunakan persis

6 10 dengan cara yang sama seperti pin digital. Berikut ini adalah karakteristik dari Pin Analog. 1. A/D Converter Chips Atmega digunakan pada Arduino memiliki 1 saluran analog-todigital converter (ADC). ADC tersebut memiliki 10 bit resolusi dari 0 ke Sedangkan fungsi utama dari pin analog pada microcontroller wemos adalah untuk membaca sensor analog. pin analog juga memiliki semua fungsi General Purposes input / output (GPIO) pin (sama dengan pin digital 0-13). 2. Pemetaan Pin Pin analog dapat digunakan sama seperti pin digital, menggunakan penamaan A0 (untuk input analog 0), A1, dan lain-lain. 3. Pull up Resistor Pin yang analog juga memiliki resistor pullup, yang bekerja sama seperti resistor pullup pada pin digital. Namun harus disadari bahwa mengatur Resistor pull-up akan mempengaruhi nilai yang akan diambil oleh analogread (). Hal tersebut dikarenakan Perintah analogread tidak akan bekerja dengan benar jika pin sebelumnya di gunakan sebagai output, akan tetapi apabila hal ini terjadi maka pin tersebut harus di atur kembali menjadi masukan sebelum menggunakan perintah analogread. Hal yang sama pula harus diterapkan jika pin telah diatur untuk menjadi logika High sebagai output, resistor pullup harus diatur ketika beralih kembali ke input PWM ( Pulse Width Modulator ) pada Microcontroller Wemos Pulse Width Modulation, atau PWM, adalah teknik untuk mendapatkan hasil yang analog dengan teknik digital. Digital kontrol digunakan untuk membuat gelombang persegi, dan kemudian sinyal diatur sehingga beralih antara hidup dan mati secara cepat. Pola on-off ini dapat mensimulasikan tegangan hidup (3.3 Volt) dan mati (0 Volt) dengan mengubah sebagian waktu sinyal hidup

7 11 dengan waktu pada sinyal mati. Lamanya on time disebut lebar pulsa. Untuk mendapatkan berbagai nilai analog, pengguna akan mengubah, atau memodulasi lebar pulsa. Jika pengguna mengulangi pola on-off ini dengan cukup cepat dan menggunakan LED misalnya sebagai output, maka hasilnya adalah pengendalian kecerahan LED. Dalam grafik di bawah, garis-garis hijau merupakan periode waktu yang teratur. Ini adalah durasi atau periode yang merupakan kebalikan dari frekuensi PWM. Dengan kata lain, dengan frekuensi PWM Arduino di sekitar 500Hz, garis hijau hanya akan teratur selama 2 milidetik saja. Fungsi untuk analogwrite () memiliki nilai skala dari Ketika analogwrite memiliki (255) maka siklus akan 100% (selalu high), dan analogwrite (127) adalah siklus kerja 50% (High pada separuh waktu dan low pada separuh waktu). Gambar 2.2 PWM Microcontroller Wemos Memory pada Microcontroller Wemos Ada tiga jenis memori dalam microcontroller yang digunakan yaitu : 1. RAM untuk Menyimpan Instruksi (64KB). 2. RAM untuk menyimpan data (96KB). 3. Ekternal QSPI Flash untuk menimpan listing Program (4MB) Teknik memprogram pada Arduino IDE Berikut ini adalah konsep dalam program Microcontroller Wemos yang biasa digunakan user:

8 Variabel-variabel pada Microcontroller Wemos Variabel adalah tempat untuk menyimpan data. Variabel memiliki nama, nilai, dan tipe. Sebagai contoh, pernyataan ini (disebut deklarasi). Perintah ini menciptakan variabel yang namanya pin, yang nilainya adalah 13, dan bertipe int. apabila pengguna membutuhkan variable ini, maka akan dapat menunjuk ke variabel ini dengan memanggil namanya. pada saat itu variable ini nilainya akan dicari dan digunakan. Keuntungan dari penggunaan variabel dalam hal ini adalah bahwa pengguna hanya perlu menentukan jumlah pin yang digunakan sekali, akan tetapi pengguna dapat menggunakannya berkali-kali. sehingga jika pengguna kemudian memutuskan untuk mengubah penggunaan dari pin 13 menjadi pin 12, pengguna hanya perlu mengubah sedikit kode. pengguna juga dapat menggunakan nama pengenal untuk membuat pentingnya variabel yang jelas (misalnya program mengendalikan LED RGB memungkinkan penamaan variabel redpin, greenpin, dan bluepin. Sebuah variabel memiliki kelebihan lain atas nilai seperti mengubah nilai dari variabel menggunakan perintah Sebagai contoh: Perintah ini akan mengubah nilai dari variabel menjadi 12. Perhatikan bahwa pengguna tidak menentukan jenis variable, hal tersebut tidak diubah oleh perintah tersebut. Artinya, nama variabel secara permanen diasosiasikan dengan jenis, pengguna hanya melakukan perubahan nilainya. pengguna harus mendeklarasikan variabel sebelum pengguna memberikan nilai untuk itu. Jika tidak maka pesan error ini akan muncul "error: pin was not declared in this scope". Bila pengguna menetapkan satu variabel yang lain, pengguna membuat salinan nilai variable tersebut dan menyimpan salinannya pada lokasi di memori yang terkait dengan variabel lain. Mengubah satu tidak berpengaruh pada yang lain. Hal ini mengacu pada bagian dari listing program pengguna di mana variabel tersebut digunakan. Sebagai contoh, jika pengguna ingin dapat menggunakan variabel mana saja dalam programnya, maka pengguna dapat menyatakan di bagian atas listing programnya. Ini disebut variabel global.

9 13 Pengguna akan mendapatkan pesan yang sama seperti sebelumnya"error: pin was not declared in this scope". Hal ini berarti meskipun pengguna telah menyatakan variable pin dalam program, pengguna mencoba untuk menggunakan suatu variabel di luar jangkauannya. Hal ini berarti jika sebuah variabel bersifat global, nilainya bisa diubah di mana saja di dalam listing program tersebut, sehingga pengguna perlu memahami keseluruhan program untuk mengetahui apa yang akan terjadi pada variabel. Misalnya, jika variabel pengguna memiliki nilai yang tidak Anda harapkan, akan lebih mudah untuk mencari tahu di mana nilai tersebut berasal dari jika variabel memiliki ruang lingkup terbatas Fungsi-Fungsi pada Arduino IDE Segmentasi program ke fungsi memungkinkan programmer untuk membuat potongan-potongan program yang melakukan tugas yang telah didefinisikan sebelumnya dan kemudian kembali ke awal program dimana fungsi itu dipanggil. Menciptakan sebuah fungsi sangat berguna ketika salah satu kebutuhan untuk melakukan tindakan yang sama beberapa kali dalam sebuah program. Untuk programer yang terbiasa menggunakan BASIC, fungsi dalam Arduino memberikan (dan memperluas) kegunaan menggunakan subrutin (gosub dalam BASIC). Menstandarisasikan program ke fungsi memiliki beberapa keuntungan yaitu membantu programmer tetap terorganisir yang seringkali hal ini membantu pada awal konsep program. Fungsi juga mengelompokan satu tindakan dalam satu tempat sehingga fungsi hanya harus dipikirkan dan debugged sekali. Hal ini juga mengurangi kemungkinan untuk kesalahan dalam modifikasi, jika ada listing program yang perlu diubah. Fungsi juga membuat sketsa keseluruhan menjadi lebih kecil dan lebih kompak karena hanya bagian kode tertentu saja yang digunakan kembali berkali-kali. Fungsi membuat lebih mudah untuk menggunakan kembali kode dalam program lain dengan membuatnya lebih modular, dan sebagai efek sampingnya, menggunakan fungsi juga sering membuat program lebih mudah dibaca.ada dua fungsi yang diperlukan dalam sketsa Arduino, Setup () dan Loop (). Fungsi lainnya harus dibuat di luar kurung dari dua fungsi.

10 Library-Library pada Arduino IDE Sebuah Kelas hanyalah sebuah kumpulan fungsi dan variabel yang semua berada di satu tempat. Fungsi-fungsi dan variabel dapat bersifat publik, yang berarti bahwa mereka dapat diakses oleh orang yang menggunakan Library pengguna, atau Private yang berarti mereka hanya dapat diakses dari dalam kelas itu sendiri. Setiap kelas memiliki fungsi khusus yang dikenal sebagai konstruktor, yang digunakan untuk membuat sebuah instance dari kelas. Konstruktor ini memiliki nama yang sama dengan kelas, dan tidak ada jenis kembali. Library menyediakan fungsionalitas tambahan untuk digunakan dalam sketch, misalnya menggunakan perangkat keras atau memanipulasi data. Untuk menggunakan perpustakaan di sketch, pilih Sketch> Impor Library Menu. Hal ini akan memasukkan satu atau lebih pernyataan # include di bagian atas sketch dan akan mengcompile sketch pengguna dengan Library. Karena Library masuk ke sketch pengguna hal ini menyebabkan peningkatan jumlah Memory yang diperlukan untuk sketch ini. Jika sketch tidak lagi membutuhkan Library, cukup hapus pernyataannya # include dari atas sketch. Ada banyak Library yang sudah ada di dalam perangkat lunak arduino, Dan beberapa dapat didownload dari berbagai sumber. Library dapat ditemukan dalam folder khusus, dan biasanya akan berisi sedikitnya dua file dengan akhiran h Dan satu dengan akhiran cpp. 2.2 Boost Converter Power supply Boost Converter adalah sebuah teknik Power supply switching Step-Up yang merupakan konverter daya dari DC ke DC dengan tegangan output lebih besar dari tegangan input [6]. Ini merupakan teknik switched-mode power supply (SMPS) yang mengandung setidaknya dua semikonduktor switching (dioda dan transistor) dan setidaknya satu elemen penyimpanan energy seperti kapasitor, induktor, atau kombinasinya. Filter biasanya terbuat dari kapasitor (namun kadang-kadang berada dalam kombinasi dengan inductor juga) biasanya ditambahkan untuk output konverter sehingga dapat mengurangi riak tegangan output.

11 Teknologi Boost Converter Prinsip utama untuk menaikan tegangan adalah kemampuan induktor untuk menyimpan energi. Dalam boost converter, tegangan output selalu lebih tinggi dari tegangan input. Prinsip dasar dari sebuah Boost converter terdiri dari 2 kondisi yang berbeda : Gambar 2.3 Cara Kerja Boost Converter Bila saklar ditutup, arus mengalir melalui induktor searah jarum jam dan induktor menyimpan energi. Polaritas dari sisi kiri induktor adalah positif. Ketika sakelar di On, saklar S (lihat gambar diatas) ditutup, maka akan mengakibatkan terjadinya peningkatan arus induktor. Ketika saklar dibuka, arus akan berkurang sebagai impedansi lebih tinggi. Oleh karena itu, perubahan atau pengurangan saat ini akan ditahan oleh induktor. Dengan demikian polaritas akan terbalik ( berarti sisi kiri induktor akan negatif sekarang ). Akibatnya dua sumber akan dalam seri menyebabkan tegangan yang lebih tinggi untuk mengisi kapasitor melalui dioda D. maka ketika sakelar Off-negara, saklar terbuka dan satu-satunya jalan yang ditawarkan untuk arus induktor adalah melalui flyback dioda D, kapasitor C dan beban R. Ini hasil dalam mentransfer energi yang terakumulasi selama On-negara menjadi kapasitor. Arus input sama dengan arus induktor seperti dapat dilihat pada gambar 2.4.

12 16 Gambar 2.4 Keadaan dasar 2 sistem Boost Converter [1] Jika saklar buka-tutup dengan cukup cepat, maka induktor tidak akan sepenuhnya kosong ketika masa pengisian dan pengurangan energi. Maka dengan hal ini beban akan melihat tegangan akan selalu lebih besar daripada sumber tegangan input ketika sakelar dibuka. Dan ketika sakelar dibuka kapasitor secara pararel dengan beban, maka kapasitor akan menyuplai energi ke beban dengan kombinasi energi dari input sehingga energi total menjadi berlipat-lipat energi semula. Ketika sakelar ditutup maka akan terjadi korsleting sehingga sisi kanan akan kekurangan energi, namun pada waktu ini energi akan di supply oleh kapasitor. Maka pada waktu tersebut kapasitor itu mampu memberikan tegangan dan energi ke beban. Selama waktu ini, dioda akan mencegah energi dari kapasitor untuk keluar melalui saklar. Saklar tentu saja harus dibuka dengan sangat cepat untuk mencegah energi kapasitor keluar terlalu banyak Operasi kerja Boost Converter Ada 2 buah operasi kerja dengan pada sistem Boost converter ini yaitu : Continuous mode Ketika boost converter beroperasi secara kontinyu, arus melalui induktor (IL) tidak pernah jatuh ke nol. Gambar dibawah menunjukkan bentuk gelombang baik arus maupun tegangan dalam operasi konverter mode ini. Tegangan output

13 17 dapat dihitung sebagai berikut, dalam kasus sebuah konverter yang ideal (yaitu menggunakan komponen ideal) yang beroperasi dalam kondisi stabil. Selama saklar S ditutup, yang membuat tegangan input (Vi) muncul di induktor, yang menyebabkan perubahan arus (IL) mengalir melalui induktor selama periode waktu (t) dengan rumusuntuk mencari siklus waktu kerja : Persamaan di atas menunjukkan bahwa tegangan keluaran selalu lebih tinggi dari tegangan input (sebagai siklus pergi dari 0 ke 1), dan hal tersebut meningkatkan dengan D, secara teoritis hingga tidak terbatas hingga D mendekati 1. Inilah sebabnya mengapa konverter ini kadang-kadang disebut sebagai konverter langkah-naik. Gambar 2.5 Bentuk gelombang arus & tegangan mode Continued Discontinuous mode Jika riak amplitudo saat ini terlalu tinggi, induktor dapat benar-benar habis sebelum akhir siklus pergantian seluruhnya. Hal ini biasanya terjadi di bawah beban ringan. Dalam hal ini, arus melalui induktor jatuh menuju nol selama bagian dari periode (lihat bentuk gelombang pada gambar dibawah). Meskipun

14 18 sedikit, perbedaan memiliki efek yang kuat pada persamaan tegangan output. Hal ini dapat dihitung sebagai berikut: Dibandingkan dengan persamaan untuk tegangan output dengan mode continued, persamaan ini jauh lebih rumit. Selanjutnya, dalam mode discontinued, penguatan tegangan keluaran tidak hanya tergantung pada siklus, tetapi juga pada nilai induktor, tegangan input, frekuensi switching, dan arus keluaran. Gambar 2.6 Bentuk gelombang arus & tegangan mode discontinued 2.3 Baterai Lithium Ion Baterai lithium-ion (kadang-kadang Li-ion baterai atau LIB) adalah anggota dari keluarga dari jenis baterai isi ulang. Pada baterai ini ion-ion lithium akan bergerak dari anoda ke katoda selama waktu discharge dan akan kembali ke tempatnya semula ketika waktu pengisian/charging. Li-ion baterai menggunakan senyawa lithium sebagai bahan elektroda. Baterai lithium-ion umumnya digunakan pada perangkat elektronik yang bersifat mobile. Baterai ini adalah salah satu jenis yang paling populer dari baterai isi ulang untuk perangkat elektronik portable. Baterai ini memiliki kepadatan energi yang terbaik, tidak memiliki efek memori, dan sangat lambat dalam masalah pengosongan energi ketika baterai ini tidak digunakan.

15 19 Gambar 2.7 Baterai Lithium Ion bentuk kotak Teknologi Baterai Lithium Ion Ada 3 buah komponen utama dari baterai lithium-ion yaitu Anoda, biasanya terminal anoda berasal dari sel lithium-ion konvensional terbuat dari karbon, namun baru-baru ini untuk terminal anoda dibuat dari material komersial yang paling populer yaitu grafit. Katoda, biasanya terdiri dari material oksida logam seperti Oksida berlapis ( seperti lithium kobalt oksida ), sebuah polyanion ( seperti lithium besi fosfat ) atau spinel ( seperti lithium oksida mangan ). Elektrolit, biasanya terdiri dari material lithium garam dalam pelarut organik. peran elektroda elektrokimia adalah untuk membalikkan antara anoda dan katoda, tergantung pada arah arus listriknya. Elektrolit biasanya campuran karbonat organik seperti etilen karbonat atau karbonat dietil mengandung kompleks ion lithium. Baterai lithium ion yang lebih mahal daripada baterai NiCd tetapi beroperasi pada rentang temperatur yang lebih luas dengan kepadatan energi yang lebih tinggi. Mereka membutuhkan sirkuit pelindung tambahan untuk mencegah sel-sel baterai melewati puncak tegangan yang diperbolehkan, Biasanya sel lithium-ion yang ada disertai dengan sensor suhu, converter / regulator tegangan. Komponen ini memantau keadaan muatan dan arus masuk dan keluar dari setiap sel, kapasitas masing-masing sel individu ( dimana perubahan drastis dapat menyebabkan pembalikkan polaritas yang berbahaya ), dan setiap sel suhunya harus terjaga sehingga meminimalkan risiko sirkuit pendek.

16 20 Gambar 2.8 Baterai Lithium-Ion bentuk tabung Charge dan Discharge pada Baterai Lithium Ion Baterai Li-Ion merupakan jenis baterai yang dapat di isi ulang, Namun baik pengisian maupun pada saat pengosongan baterai jenis ini harus memiliki prosedur keamanan sehingga tidak terjadi short circuit ataupun overcharge yang dapat menyebabkan baterai ini meledak Charging Charging adalah sebuah aktifitas yang dilakukan untuk mengisi kembali energi yang sudah habis terpakai pada sebuah tempat penyimpan energi seperti baterai dan lainnya. Berikut adalah cara pengisian energi pada baterai Li-Ion : Metode Charging Baterai jenis Li-Ion harus diisi dengan hati-hati. Hal yang paling mudah untuk melakukan pengisian baterai jenis ini adalah dengan melakukan pengisian dengan arus konstan yang kecil. Namun metode charging jenis ini akan memakan waktu yang lama sekali sehingga tidak praktis apabila diterapkan ke dalam sebuah sebuah aplikasi. Sehingga dikembangkan sebuah metode baru yaitu charger akan berhenti ketika battery akan mengalami kerusakan. Kebanyakan pabrik memberikan jaminan overcharging adalah aman apabila arus pengisiannya kecil dibawah 0.1C (nilai C adalah nilai kapasitansi baterai berdasarkan arus persatuan waktu biasanya jam ).

17 21 Charger akan melakukan monitoring terhadap baterai dan ketika baterai penuh maka tegangan akan drop sedikit, charger akan mendeteksi akan hal ini dan kemudian akan menghentikan proses charging.proses adalah untuk mengisi pada arus konstan sampai setiap sel mencapai tegangan 4,1 Volt. Charger kemudian akan beralih ke modus tegangan konstan sehingga arus pengisian secara bertahap akan berkurang pada saat charger mencapai tegangan sel pada 4,2 Volt. Kebanyakan produsen mengklaim tegangan maksimum dan minimum sel baterai adalah sebesar 4,23 Volt dan 2,75 Volt ( pada penelitian ini batas tegangan dibawah adalah 3 Volt sebagai proteksi tambahan untuk mencegah adanya kerusakan pada rangkaian pelindung baterai dari Short-circuit ). Apabila sel dipaksakan melewati batas-batas ini maka dapat mengurangi kapasitas sel dan kemampuan untuk memberikan nilai arus penuh. Suhu Banding Charging Ketika pengisian energi terjadi pada saat baterai belum penuh maka yang terjadi adalah seluruh arus akan diubah menjadi materi kimia, namun ketika baterai sudah hampir penuh maka yang terjadi adalah kebanyakan energi akan diubah menjadi panas. Hal ini akan mengakibatkan naiknya suhu temperature pada baterai. Pada beberapa pabrik baterai mereka dilengkapi dengan jaket suhu yang akan menjaga suhu stabil dan beberapa paberik yang lain membuat pengaturan besarnya arus pada saat pengisian yang juga dapat menjaga suhu tetap stabil. Beberapa standar baterai yang digunakan memiliki kemampuan untuk hidup lebih panjang dengan suhu kamar yang dingin. Pada 25 C (77 F) baterai mampu beroperasi sampai dengan 10 tahun, pada suhu 33 C (91 F) baterai mampu beroperasi sampai dengan 5 tahun, dan 42 C (108 F) baterai mampu beroperasi sampai dengan 2,5 tahun Discharging (mengalirkan) Discharging adalah suatu keadaan ketika energi pada baterai secara perlahan-lahan habis keluar dari baterai.

18 22 Self discharging Tingkat self-discharge bervariasi dengan suhu, di mana suhu penyimpanan yang lebih rendah menyebabkan tingkat pengosongan debit lebih lambat dan sehingga akan menyebabkan daya tahan baterai yang lebih lama. Tingkat selfdischarge adalah 5-20% pada hari pertama dan akan stabil sekitar 0,5-4% per hari pada suhu kamar Tetapi pada 45 C adalah sekitar 3 kali lebih tinggi. Ini bukan masalah dalam jangka pendek tetapi membuat mereka tidak cocok untuk banyak kegunaan. Over discharging Apabila discharge terjadi pada sebuah cell sampai semua energinya habis, akan menyebabkan adanya pembalikan polaritas pada beberapa sel-selnya. Biasanya hal ini terjadi pada 4 buah baterai AA yang dipasang seri (contohnya adalah pada kamera). Ketika salah satu baterai habis energinya, dan ketika hal ini terjadi baterai yang masih terisi energi akan mendorong sel yang energinya habis secara terbalik sehingga akan menyebabkan kerusakan permanen pada sel tersebut. Hal ini terjadi ketika 4 buah baterai tersebut memiliki kapasitas yang berbeda-beda. Namun pada kondisi pararel baterai tidak akan memiliki masalah Pada pertengahan 2013, tingkat pengosongan baterai dapat mencapai 70C secara terus-menerus (70C adalah 70 kali arus yang dikeluarkan dari kapasitas arus yang tertera pada baterai) akan tetapi hal ini merupakan pengecualian dari aturan umum. karena umumnya bahwa tingkat pengosongan setiap sel baterai 1C masih berdiri sebagai standar yang direkomendasikan antara para pengguna. Hal ini juga penting untuk dicatat bahwa pengisian ataupun pengosongan baterai dengan arus 1C akan dapat memperpanjang umur setiap baterai Li-Ion. 2.4 Webserver (jaringan local) Sebuah web server adalah sebuah sistem komputer yang memproses permintaan informasi seorang pengguna melalui protokol HTTP [7]. protokol HTTP adalah protokol dasar pada jaringan computer yang digunakan untuk mendistribusikan informasi di World Wide Web. World Wide Web adalah sebuah istilah yang digunakan untuk merujuk ke seluruh sistem, atau khusus untuk

19 23 perangkat lunak yang menerima dan mengawasi permintaan HTTP dari pengguna. Fungsi utama dari web server adalah untuk menyimpan, mengolah, dan menyampaikan halaman web ke pengguna (Client). Komunikasi antara pengguna dan server berlangsung menggunakan Hypertext Transfer Protocol (HTTP). Halaman tersebut biasanya menggunakan format HTML, yang terdiri dari gambar, format halaman dan script di samping isi dari informasi itu sendiri. Beberapa server web dapat digunakan untuk situs dengan lalu lintas data yang tinggi. Gambar 2.9 Server Dell pada rak 19 Seorang pengguna, biasanya menggunakan software khusus seperti web browser atau web crawler, memulai komunikasi dengan membuat permintaan untuk sumber daya tertentu kepada server menggunakan HTTP dan server merespon dengan informasi tentang sumber daya atau pesan kesalahan jika tak mampu melakukannya. Sementara fungsi utama server adalah untuk melayani informasi, penerapan atas protokol HTTP juga mencakup cara untuk menerima informasi dari pengguna [8]. Banyak server web juga mendukung scripting server-side menggunakan Active Server Pages (ASP), PHP, atau bahasa scripting lainnya. Ini berarti bahwa perilaku dari server web dapat ditulis dalam file terpisah, sementara perangkat lunak server yang sebenarnya tetap tidak berubah. Biasanya, fungsi ini digunakan untuk menghasilkan dokumen HTML secara dinamis ( "on-the-fly") sebagai lawan dari statis. Server web tidak hanya

20 24 digunakan untuk melayani World Wide Web, akan tetapi Mereka juga dapat terapkan dalam perangkat seperti printer, router, Webcam yang hanya melayani jaringan lokal. Gambar 2.10 Pertukaran informasi pada Web Server