ANALISIS DAYA PADA BATERAI DENGAN METODE CHARGE DAN DISCHARGE SKRIPSI RUMIANTO MANURUNG

Transkripsi

1 ANALISIS DAYA PADA BATERAI DENGAN METODE CHARGE DAN DISCHARGE SKRIPSI RUMIANTO MANURUNG PROGRAM STUDI SARJANA FISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 ANALISIS DAYA PADA BATERAI DENGAN METODE CHARGE DAN DISCHARGE SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains RUMIANTO MANURUNG PROGRAM STUDI SARJANA FISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

3 PERSETUJUAN Judul :Analisis daya pada baterai dengan metode charge dan discharge. Kategori :Skripsi Nama :Rumianto Manurung Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi :Sarjana (S1) Fisika Departemen :Fisika Fakultas :Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam(MIPA) Disetujui di Medan, Oktober 2014 Komisi Pembimbing : Pembimbing 2, Pembimbing 1, Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc. NIP Drs. Kurnia Brahmana MS NIP Disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Dr.Marhaposan Situmorang NIP

4 PERNYATAAN ANALISIS DAYA PADA BATERAI DENGAN METODE CHARGE DAN DISCHARGE SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Oktober 2014 RUMIANTO MANURUNG

5 PENGHARGAAN Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan kekuatan, kebijaksanaan, kesehatan, petunjuk dan anugerah- Nya, akhirnya penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini yang penulis sadari masih banyak kekurangannya. Kepada kedua orang tua saya, mendiang ayah saya Panuel Manurung dan ibu saya Mariana Naibaho terima kasih buat dukungan yang luar biasa baik itu doa maupun materi yang telah diberikan kepada saya. Sehingga saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini berjudul ANALISIS DAYA PADA BATERAI DENGAN METODE CHARGE DAN DISCHARGE. Penulis telah banyak menerima bimbingan, saran, motivasi dan doa dari berbagai pihak selama penulisan skripsi ini. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan dan bimbingan, yaitu kepada: 1. Bapak DR. Sutarman selaku Dekan FMIPA USU, Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua jurusan Fisika USU dan Drs. Syahrul Humaidi M. Sc selaku sekretaris jurusan, pegawai dan seluruh civitas Akademik FMIPA USU. 2. Bapak Kurnia Brahmana Msi dan Bapak Drs. Takdir Tamba M.Eng.Sc yang telah banyak memberikan bimbingan, masukan/ide demi terselesaikannya skripsi saya ini. 3. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng.Sc selaku dosen wali saya. 4. Seluruh Dosen dan pegawai Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. 5. Kepada kakak dan adik- adik, beserta segenap keluarga besar saya yang telah memberikan dukungan dan harapan penuh.

6 6. Sahabat sahabat saya 2010 physic inside : Jekson, Wiharja, Fransiskus, Gunawan, Lamhot, Baik, Amin, Jantiber, Faisal, Maisarah, Roni, Ronald, Desmar, Sahat, Nurlayla, Riady, Marisa, Esnaria, Rahelita, Juan, Edi, Lasmini, Juliana, Baginda, Bewa dll yang telah memberikan semangat yang the best. Dan juga adik adik Stambuk 2011 ( Togar dkk ), 2012 ( dkk ), 2013 ( Gibson dkk ). 7. Kepada abang / kakak dan teman teman di laboratorium instrumentasi digital B.Metar, B.Poltak, B.Ferdy, K.Rieni, Marisa, Riady, Nurlayla, Ilham, yang telah memberikan doa dan dukungannya. 8. Kepada Bernike Natalia Ginting yang memberikan doa, semangat, motivasi dan juga ketulusan dalam mendukung penulis mengerjakan skripsi ini. Akhirnya penulis mengucapkan terima kasih kepada semua yang telah membantu penulis hingga skripsi ini selesai. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam skripsi ini, namun penulis berharap agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pembaca.

7 ANALISIS DAYA PADA BATERAI DENGAN METODE CHARGE DAN DISCHARGE ABSTRAK Telah dianalisis kapasitas dari baterai aki GS Premium 60 Ah dengan menggunakan metode charge (pengisian) dan discharge (pengosongan) adalah benar yaitu 60 ±0,5 AH. Alat ini terdiri dari sensor arus ACS712, sensor tegangan, mikrokontroler ATMega 8535 dan PC. Alat ini digunakan untuk mendeteksi arus dan tegangan dengan dihubungkannya beban ke aki. Dimana beban dimulai dari 5 ampere, 10 ampere, 30 ampere, dan 60 ampere dengan kondisi suhu ruangan, suhu air dan suhu es (O o C) untuk setiap beban. Cara kerja alat ini adalah sensor mendeteksi arus, tegangan dan diolah oleh mikrokontroler lalu data dikirim ke PC melalui komunikasi serial RS-232. Data yang ditampilkan pada PC berupa data arus dan tegangan. Seluruh data yang diperoleh dari analisa tersebut disimpan oleh PC (Personal Computer) yang divisualisasi dengan Program Microsoft Visual Basic. Telah dianalisa bahwa pengaruh suhu terhadap pengosongan kapasitas baterai aki adalah jika suhunya semakin rendah maka kapasitas (Ah) yang dikeluarkan dalam proses pengosongan semakin besar dan sebaliknya jika suhu semakin tinggi maka kapasitas (Ah) yang dikeluarkan dalam proses pengosongan semakin kecil, dengan perkataan lain 60 Ah dijamin oleh pabrik pembuat pada suhu 0 o C.

8 ANALYSIS OF THE POWER ON THE BATTERY CHARGE AND DISCHARGE METHOD ABSTRACT It has been analyzed the capacity of the battery GS Premium 60 Ah by using the method of charge (charging) and discharge (discharge) is true, it is 60 ± 0.5 AH. This device consists of ACS712 current sensor, voltage sensor, microcontroller ATMega 8535 and the PC. This tool is used to detect the connects current and voltage with the load to the battery. Where the load starting at 5 amperes, 10 ampere, 30 ampere and 60 amperes at room temperature conditions, water temperature and the temperature of the ice (OOC) for each load. The procedure of this tools is a sensor detecting the current, voltage and processed by microcontroller and the data is sent to the PC via the RS-232 serial communication. The data is displayed on the PC in the form of data current and voltage. All data is presentated from the analysis saved by a PC (Personal Computer) is visualized with the Microsoft Visual Basic program. It has been analyzed that the influence of temperature on the discharge capacity of the battery is, if temperature is lower then the capacity (Ah) incurred in the process of emptying the greater and on the contrary if the temperature higher the capacity (Ah) incurred in the process of emptying getting smaller, in the other words 60 Ah guaranteed by manufacturer at a temperature of 0 o C.

9 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Tabel Tabel 2.1 Data Pengujian Discharging Baterai 15 Tabel 2.2 Interface RS Tabel 4.1 Dengan menggunakan beban 5 A pada suhu 40 o C 35 Tabel 4.2 Dengan menggunakan beban 10A pada suhu 40 o C 36 Tabel 4.3 Dengan menggunakan beban 30A pada suhu 40 o C 37 Tabel 4.4 Dengan menggunakan beban 60A pada suhu 40 o C 38 Tabel 4.5 Dengan menggunakan beban 5 A pada suhu 30 o C 39 Tabel 4.6 Dengan menggunakan beban 10A pada suhu 30 o C 40 Tabel 4.7 Dengan menggunakan beban 30A pada suhu 30 o C 41 Tabel 4.8 Dengan menggunakan beban 60A pada suhu 30 o C 42 Tabel 4.9 Dengan menggunakan beban 5 A pada suhu 25 o C 43 Tabel 4.10 Dengan menggunakan beban 10A pada suhu 25 o C 44 Tabel 4.11 Dengan menggunakan beban 30A pada suhu 25 o C 45 Tabel 4.12 Dengan menggunakan beban 60A pada suhu 25 o C 46 Tabel 4.13 Dengan menggunakan beban 5 A pada suhu 0 o C 47 Tabel 4.14 Dengan menggunakan beban 10A pada suhu 0 o C 48 Tabel 4.15 Dengan menggunakan beban 30A pada suhu 0 o C 49 Tabel 4.16 Dengan menggunakan beban 60A pada suhu 0 o C 50 Tabel 4.17 Kapasitas baterai aki(ah) dengan beban yang bervariasi 53 Tabel 4.18 Proses Pengisian Baterai 54 Tabel 4.19 Proses Pengisian Baterai 55 Tabel 4.20 Proses Pengisian Baterai 56 Tabel 4.21 Proses Pengisian Baterai 57 Tabel 4.22 Proses Pengisian Baterai 58 Tabel 4.23 Proses Pengisian Baterai 59 Tabel 4.24 Proses Pengisian Baterai 60 Tabel 4.25 Proses Pengisian Baterai 61 Tabel 4.26 Proses Pengisian Baterai 62 Tabel 4.27 Proses Pengisian Baterai 63 Tabel 4.28 Proses Pengisian Baterai 64 Tabel 4.29 Proses Pengisian Baterai 65 Tabel 4.30 Proses Pengisian Baterai 66 Tabel 4.31 Proses Pengisian Baterai 67 Tabel 4.32 Proses Pengisian Baterai 68 Tabel 4.33 Proses Pengisian Baterai 69

10 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman Gambar Gambar 2.1 Sel Aki 7 Gambar 2.2 Plat Sel Aki 8 Gambar 2.3 Lapisan Serat Gelas 8 Gambar 2.4 Proses pengosongan dan pengisian baterai 10 Gambar 2.5 Rangkaian Pengujian Discharge Baterai 15 Gambar 2.6 Rangkaian Pengujian Charging Baterai 16 Gambar 2.7 Konfigurasi pin dari IC ACS Gambar 2.8 Adaptor Power Supply 20 Gambar 2.9 Interface RS Gambar 2.10 Konfigurasi Pin ATMega Gambar 2.11 Peta Memori Program 25 Gambar 2.12 EEPROM Data Memori 25 Gambar 2.13 LCD CHAR 2x16 26 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian 28 Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Arus 29 Gambar 3.3 Rangkaian Sensor Tegangan 30 Gambar 3.4 Rangkaian LCD 31 Gambar 3.5 Rangkaian Max Gambar 3.6 Rangkaian Pengisian Baterai 32 Gambar 3.7 Rangkaian Keseluruhan 33 Gambar 4.1 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 5A 35 Gambar 4.2 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 10A 36 Gambar 4.3 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 30A 37 Gambar 4.4 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 60A 38 Gambar 4.5 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 5A 39 Gambar 4.6 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 10A 40 Gambar 4.7 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 30A 41 Gambar 4.8 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 60A 42 Gambar 4.9 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 5A 43 Gambar 4.10 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 10A 44 Gambar 4.11 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 30A 45 Gambar 4.12 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 60A 46 Gambar 4.13 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 5A 47 Gambar 4.14 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 10A 48 Gambar 4.15 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 30A 49 Gambar 4.16 Grafik hasil pengujian tegangan dan arus dengan beban 60A 50 Gambar 4.17 Grafik hasil pengujian Kapasitas baterai aki 53 Gambar 4.18 Grafik hasil pengisian baterai 54 Gambar 4.19 Grafik hasil pengisian baterai 55 Gambar 4.20 Grafik hasil pengisian baterai 56 Gambar 4.21 Grafik hasil pengisian baterai 57

11 Gambar 4.22 Grafik hasil pengisian baterai 58 Gambar 4.23 Grafik hasil pengisian baterai 59 Gambar 4.24 Grafik hasil pengisian baterai 60 Gambar 4.25 Grafik hasil pengisian baterai 61 Gambar 4.26 Grafik hasil pengisian baterai 62 Gambar 4.27 Grafik hasil pengisian baterai 63 Gambar 4.28 Grafik hasil pengisian baterai 64 Gambar 4.29 Grafik hasil pengisian baterai 65 Gambar 4.30 Grafik hasil pengisian baterai 66 Gambar 4.31 Grafik hasil pengisian baterai 67 Gambar 4.32 Grafik hasil pengisian baterai 68 Gambar 4.33 Grafik hasil pengisian baterai 69

12 DAFTAR LAMPIRAN Daftar Lampiran Lampiran I Program pada Mikrokontroler ATMega 8535 Lampiran II Program pada Visual Basic Lampiran III Foto Alat

13 DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstarct Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran Halaman i ii iii v vi vii viii ix x Bab 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Sistematika Penulisan 3 Bab 2. Landasan Teori 2.1. Baterai Jenis jenis baterai Kapasitas Baterai Konstruksi Baterai Aki Prinsip kerja baterai Berdasarkan elektrolitnya Cara cara pengisian baterai Prinsip pengisian baterai Sistem pengisian battery lead acid secara adaptive Rangkaian Charging Rangkaian Kontrol Cara-cara pengujian baterai Sensor Sensor Arus ACS Sensor Pembagi Tegangan Adaptor Adaptor Power Supply Interface RS Mikrokontroler Konfigurasi PIN ATMega Peta Memori ATMega Program Memory EEPROM Data Memori LCD (Liquid Crystal Display) PC (Personal Computer) 26

14 Bab 3. Perancangan Sistem 3.1 Diagram Blok Rangkaian Sensor Arus (ACS712) Rangkaian Sensor Tegangan Rangkaian LCD Rangkaian Max Rangkaian Pengisian Rangkaian Keseluruhan Diagram Alir Program Mikrokontroler 34 Bab 4. Hasil dan Pembahasan 4.1 Data Pengosongan Kapasitas Baterai Aki Pada Suhu (40 0 C) Dengan menggunakan beban 5 A Dengan menggunakan beban 10 A Dengan menggunakan beban 30 A Dengan menggunakan beban 60 A Data Pengosongan Kapasitas Baterai Aki Pada Suhu (30 0 C) Dengan menggunakan beban 5 A Dengan menggunakan beban 10 A Dengan menggunakan beban 30 A Dengan menggunakan beban 60 A Data Pengosongan Kapasitas Baterai Aki Pada Suhu (25 0 C) Dengan menggunakan beban 5 A Dengan menggunakan beban 10 A Dengan menggunakan beban 30 A Dengan menggunakan beban 60 A Data Pengosongan Kapasitas Baterai Aki Pada Suhu (0 0 C) Dengan menggunakan beban 5 A Dengan menggunakan beban 10 A Dengan menggunakan beban 30 A Dengan menggunakan beban 60 A Analisa Data Menghitung Kapasitas baterai aki Pada suhu 40 o C Pada suhu 30 o C Pada suhu 25 o C Pada suhu 0 o C Data pengisian pada baterai aki Gs Premium 60Ah 54 Bab 5. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Saran 70 Daftar Pustaka Lampiran