SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS MENGGUNAKAN SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32 SKRIPSI VERDIAN ARIEF NIM :

Transkripsi

1 0 SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS MENGGUNAKAN SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32 SKRIPSI VERDIAN ARIEF NIM : DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 1 SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS MENGGUNAKAN SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32 SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains VERDIAN ARIEF NIM : DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

3 i PERSETUJUAN Judul : SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS MENGGUNAKAN SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32 Kategori : SKRIPSI Nama : VERDIAN ARIEF NIM : Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA EKSTENSI Departemen : FISIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Disetujui di Medan, Januari 2016 Komisi Pembimbing : Diketahui/Disetujui oleh Ketua Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing, Dr. Marhaposan Situmorang Drs. Kurnia Brahmana, M.Si NIP NIP

4 ii PERNYATAAN SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS MENGGUNAKAN SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32 SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya. Medan, Januari 2016 VERDIAN ARIEF NIM

5 iii PENGHARGAAN Alhamdulillah puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Subhanahuwata ala, atas segala karunianya yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik. Shalawat dan Salam kepada Nabi Muhammad SAW semoga kita mendapatkan safa atnya di kemudian hari. Amin Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada keluarga serta orang- orang yang mendukung sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek Skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada : 1. Yth.Bapak Dekan Dr. Sutarman beserta jajarannya di lingkungan FMIPA USU. 2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Program Studi Fisika S1 Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. 3. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M. Sc, selaku Sekretaris Program Studi Fisika S1 Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. 4. Bapak Drs. Kurnia Brahmana M. Si selaku dosen pembimbing yang telah bersedia dengan sabar meluangkan waktunya untuk membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 5. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Fisika SI Departemen Fisika FMIPA USU. 6. Ayahanda Imnadir dan Ibunda Asnita, terima kasih atas kasih sayang dan kepercayaan yang telah kalian berikan kepada anak kalian ini, serta kakak tercinta

6 iv Risye Atmi dan Refit Atmi, terimakasih buat dukungannya, doa dan motivasi yang diberikan dari awal mulai perkuliahan sampai penulisan skripsi ini serta buat seluruh keluarga yang telah membantu, mendukung dan memberikan kelonggaran serta support terhadap pendidikan saya hingga bisa berkembang seperti sekarang. 7. Semua teman-teman seperjuangan angkatan 2013 Ekstensi Fisika Instrumentasi yang sama-sama merasakan pahit manisnya membuat Skripsi serta selama kuliah di. 8. Dan kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam kehidupan penulis yang tidak mampu saya tuliskan satu persatu. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca. Amin Yaa Rabbal alamin Medan, Januari 2016 Hormat Penulis, Verdian Arief NIM

7 v SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS MENGGUNAKAN SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32 ABSTRAK Seiring dengan semakin pesatnya perkembangan teknologi, maka semakin tinggi pula kebutuhan manusia akan listrik. Karena hampir semua alat alat elektronik membutuhkan listrik dalam penggunaannya. Namun, terbatasnya sumber daya alam (SDA) yang ada membuat pasokan listrik tidak sebanding dengan kebutuhan masyarakat. Pemanfaatan solar cell sebagai sumber listrik merupakan satu diantara pemanfaatan energi yang terbaharui, dikarenakan solar cell terhubung dengan aliran energi yang berasal dari "proses alam yang berkelanjutan". Perancangan alat sistem penerangan rumah cerdas ini terdiri 2 solar cell, 2 baterai, sistem minimum, dan 6 lampu super LED. Prinsip kerja dari rumah cerdas ini adalah pengoperasian sistem kerja dari mikrokontroller sebagaimana mengatur waktu pengisian baterai dari solar cell pada jam pagi sampai jam malam secara otomatis, dan pengoperasian kedua baterai yang saling bergantian dari jam malam sampai jam pagi secara otomatis. Dengan letak posisi lampu, si pengguna alat ini meletakkan 2 lampu super LED di taman, 2 lampu super LED di dapur, 1 lampu super LED di garasi dan 1 lampu super LED di teras sebagai pengujiannya. Berdasarkan hasil perancangan alat, sistem penerangan rumah cerdas ini yang menggunakan baterai sebagai sumber tegangan acuan untuk mengaktifkan mikrokontroller yang akan menggerakkan seluruh sistem kendali dapat berjalan dengan baik. Walaupun hasil pengujian baik dari pengisian baterai maupun pemakaian baterai adalah tidak stabil. Ketergantungan pengisian baterai berdasarkan lokasi area pancaran cahaya yang strategi, cuaca yang bagus dan pergiliran waktu serta pemakaian baterai akibat pemakaian keseharian si pengguna pada malam hari. Kata Kunci : Mikrokontroller, Solar cell, Baterai, Lampu super LED (Light Emitting Diode).

8 vi Intelligent Home Lighting System Using Solar Cell Based Microcontroller ATMEGA32 ABSTRAC Along with the rapid development of technology, the higher the human need for electricity. Because almost all of the tools - an electronic device needs electricity in use. However, limited natural resources (SDA) that is making the power supply is not comparable with the needs of the community. Utilization of solar cell as a power source, is among the utilization of renewable energy, because solar cell is connected with the flow of energy derived from "natural processes are sustainable". The design tool intelligent home lighting system comprises two solar cell, 2 batteries, the minimum system, and 6 super LED lamps. The working principle of this smart house is the work of a microcontroller system operation as set battery charging time of solar cell at am to night automatically, and the operation of the battery turns from pm to am automatically. With the location of the position lights, the users of these tools put two super LED lights in parks, 2 super LED lights in the kitchen, 1 super LED lamp in the garage and 1 super LED lamp on the porch as testing. Based on the results of the design tool, this intelligent home lighting system that use battery as a source of reference voltage to enable the microcontroller that will move the entire control system can be run properly. Although the test results either from the battery charging and discharging is unstable. Dependence battery charging area based on the location of the light that strategy, the weather was nice and rotation time as well as battery consumption due to daily usage of the user at night. Keywords: Microcontroller, Solar cells, battery, light super LED (Light Emitting Diode).

9 vii DAFTAR ISI Persetujuan... Pernyataan... Penghargaan... Abstrak... Abstract... Daftar Isi... Daftar Gambar... Daftar Tabel... Daftar Grafik... Daftar Lampiran... Halaman iii iv v vii viii ix xi xii xiii xiv BAB I PENDAHULUAN Latar belakang Rumusan masalah Batasan masalah Tujuan penelitian Manfaat penelitian... 3 BAB II LANDASAN TEORI Defenisi Umum Solar Cell Jenis jenis Panel Surya Monokristal Prinsip Kerja Solar Cell Solar Charge Controller Fungsi Solar Charge Controller Baterai Cara Kerja Baterai Aki Cara Pengisian Baterai Aki Driver BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM Diagram blok Fungsi Masing masing Blok Gambar Rangkaian Sistem Kendali Flowchart Sistem Kendali Perancangan Skema Rangkaian Perancangan Rangkaian Solar Cell Perancangan Rangkaian Solar Charge Controller.. 25

10 viii Perancangan Rangkaian Baterai Perancangan Rangkaian PC Perancangan Rangkaian Mikrokontroller ATMega Perancangan Rangkaian Driver Perancangan Rangkaian Super Led BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM Pengujian Pengisian Baterai dari Solar Cell Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 46

11 ix DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1 Monokristal Diagram Kerja Solar Cell Modul surya biasanya terdiri dari sel surya yang dirangkai seri untuk memperbesar total daya output PN Junction Solar Cell Solar Charge Controller Baterai Sel Baterai Ion Senyawa Baterai Relay Diagram Blok Rangkaian Rangkaian Skematik Sistem Kendali Flowchart Sistem Kendali Rangkaian Skematik Solar Cell Rangkaian Solar Charger Controller Rangkaian Skematik Baterai Rangkaian Skematik Mikrokontroller ATMega Rangkaian Skematik Driver... 30

12 x DAFTAR TABEL Tabel Halaman 4.1 Hasil Data Pengujian Baterai dari Solar Cell Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED Secara Penuh Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED Secara Fruktuasi Pada Jam s/d WIB berdaya 18 watt Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED Secara Fruktuasi Pada Jam s/d WIB berdaya 18 watt Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED Secara Fruktuasi Pada Jam s/d WIB berdaya 18 watt... 40

13 xi DAFTAR GRAFIK Grafik Halaman 4.1 Hasil Percobaan dari Tegangan Input Baterai I dan Tegangan Output Solar Cell I pada Posisi Horizontal Hasil Percobaan dari Tegangan Input Baterai II dan Tegangan Output Solar Cell II pada Posisi Horizontal Hasil Perbandingan dari Tegangan Output Baterai I dan Tegangan Output baterai II pada posisi horizontal secara operasi penuh Hasil Perbandingan dari Arus Lampu I dan Arus Lampu II pada posisi Horizontal secara Operasi Penuh Hasil Perbandingan dari Tegangan Output Baterai I dan Tegangan Output Baterai II pada Posisi Horizontal secara Fruktuasi Hasil Perbandingan dari Arus Lampu I dan Arus Lampu II pada posisi Horizontal secara Fruktuasi... 41

14 xii DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Halaman 1. Rangkaian Lengkap Mikrokontroller Gambar Rangkaian Sistem Kendali Gambar Layout Sistem Kendali Gambar Alat Keseluruhan dari Solar Cell Gambar Alat Keseluruhan dai Solar Cell Ketika LCD Tampil Konfigurasi Program Pengoperasian Solar Cell Konfigurasi Program Pengoperasian Baterai Konfigurasi Program Menghitung Data Komputer (Assembly) Konfigurasi Program Menghitung Data Komputer (Visual Basic). 73