HALAMAN PERNYATAAN. Yang bertanda tangan dibawah ini :

Transkripsi

1 HALAMAN PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Wahyu Suci Filardiani Nim : Jurusan : Teknik Elektro Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Yogyakarta, 8 Mei 2017 WAHYU SUCI FILARDIANI iv

2 MOTTO PERSEMBAHAN Kesuksesan hanya dapat diraih dengan segala upaya dan usaha yang disertai doa, karena sesungguhnya nasib seorang manusia tidak akan berubah dengan sendirinya tanpa berusaha. Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. (Al-Insyirah,5-6). Untuk orang orang yang aku sayangi dan kasihi Ayah dan Ibuku serta kakakku, kekasih hati, sepupu-sepupuku, keluarga dan teman-teman v

3 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, karunia, serta petunjuk-nya sehingga penyusunan tugas akhir ini telah terselesaikan dengan baik. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis telah banyak mendapatkan arahan, bantuan, serta dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapan terima kasih kepada: 1. Allah SWT yang telah memberikan rahmat, karunia, serta hidayah-nya. 2. Bapak Ir. Agus Jamal M.Eng., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. 3. Bapak Dr. Ramadoni Syahputra, M.T., selaku Dosen Pembimbing I Tugas Akhir yang telah memberikan arahan dan bimbingan selama pembuatan, dan penyusunan laporan ini. 4. Bapak Rama Oktawiyagi, M.Eng., selaku Dosen Pembimbing II Tugas Akhir yang telah memberikan arahan, pembelajaran dan bimbingan dengan penuh kesabaran kepada penulis selama melakukan proses perencanaan, pembuatan, dan penyusunan tugas akhir ini. 5. Bapak Muhamad Yusvin Mustar, M.Eng., selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 6. Ibu saya Budiyati, yang selalu mendoakan, mendukung dan membimbing saya. Bapak saya, Suwandi.S.Pd., yang tidak pernah lelah mendoakan dan mendukung saya. Kakak saya, Ika Fitriani,S.H., yang tak pernah lelah memberikan doa dan mendukung saya. Keluarga yang tak pernah lelah memberikan dorongan untuk penyusunan tugas akhir ini. 7. Gunawan Eka Prasetyo, yang selalu memberi saya spirit, doa serta telah banyak membantu pengerjaan tugas akhir ini. vi

4 8. Teman teman Teknik Elektro ( Nobi, Nia, Siva, Verdy, Rofiq) yang telah memberikan segala bentuk masukan demi kesempurnaan penyusunan tugas akhir ini. Terimakasih atas supportnya selama ini. 9. Teman teman MRC (Danar, Aji, Merina, Fendy, Try, Iwan) yang telah memberikan semangat dan telah memberikan banyak bantuan selama penyusunan tugas akhir penulis. 10. Teman Teman KKN Padukuhan Jetis (Shindy, Tyas, Jefri, Nasrun, Tiara, Andi, Mario, Zaqki, Fachri) yang telah memberikan semangat serta mendoakan saya sehingga tugas akhir ini dapat selesai tepat waktu, senang dapat mengenal kalian semua. 11. Teman teman kost (Nia, Intan, Linda, Woro, Lia, Fira, Yona, Chanya, Nita) yang telah memberikan doa serta dukungan dalam penyelesaian tugas akhir ini. 12. Teman teman SMA ( Rikha, Bowo, Ica, Egy, Galang, Alvian) yang yang telah memberikan semangat dan doa serta dorongan sehingga tugas akhir ini dapat selesai tepat waktu. Terimakasih karena selalu ada untuk saya. 13. Teman teman IPMOMI unit 8 khususnya Om Djoen yang mendorong saya agar tugas akhir ini selesai pada waktunya. 14. Teman temang angkatan 2013 kelas C, A, B dan D yang telah banyak membantu saya selama masa perkuliahan. 15. Semua pihak yang telah secara tidak langsung mendukung penulis. Akhir kata penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua terutama bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan informasi. Yogyakarta, 8 Mei 2017 Wahyu Suci Filardiani vii

5 DAFTAR ISI TUGAS AKHIR... i HALAMAN PENGESAHAN 1... ii LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR... iii HALAMAN PERNYATAAN... iv MOTTO PERSEMBAHAN... v KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI... viii DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xv DAFTAR LAMPIRAN... xvi DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN... xvii INTISARI... xviii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Batasan Masalah Manfaat Kegunaan Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA dan DASAR TEORI Tinjauan Pustaka Dasar Teori Baterai... 6 viii

6 Sejarah Singkat Baterai Jenis - Jenis Baterai Laptop Cooling Pad Mikrokontroler Transistor Transistor Bipolar Transistor Unipolar (FET) Pengubah Daya DC-DC (Konverter DC DC) Konverter DC-DC Tipe Linier Konverter DC-DC Tipe Peralihan (Switching) Sensor Suhu Thermocouple (T/C) Resistance Temperature Detector (RTD) Thermistor IC Sensor Suhu PID ( Proporsional Integral Derivatif) Kontrol Proporsional Kontrol Integral Kontrol Derivatif BMS (Battery Management System) Motor DC BAB III METODOLOGI PERANCANGAN Perancangan Perancangan Alat Secara Umum ix

7 Diagram Alir Proses Rancang Bangun Alat Diagram Blok Alat Proses Perancangan Desain Body Proses Perancangan Elektonik Skema Rangkaian Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler Rangkaian Sensor Suhu Rangkaian Charger Laptop (Pengisi Daya Laptop) Rangkaian Cooler (Pendingin) Menggunakan Kipas Perancangan Software Flowchart Rangkaian Kerja Alat Pembuatan dan Implementasi Rangkaian Elektronik Alat Pembuatan Rangkaian Elektronik Bahan Pembuatan Rangkaian Elektronik Pembuatan Rangkaian Elektronik Desain Body Alat Pembuatan Desain Body Bahan Pembuatan Desain Body Pembuatan Desain Body Pembuatan Program BAB IV PRINSIP KERJA ALAT DAN PENGUJIAN Prinsip Kerja Alat Prinsip Kerja alat Secara Keseluruhan Prinsip Kerja Battery Bank x

8 Prinsip Kerja Cooling Fan (Kipas Pendingin) Cara Pengoperasian Battery Bank Cooling Pad Laptop Pengujian Pengujian Rangkaian Sensor Pengujian Kipas Pendingin Pengujian Battery Bank Pengujian Energi Battery Bank Pengujian Level Indikator Baterai Pengujian Alat Secara Keseluruhan BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

9 DAFTAR GAMBAR Cara Kerja Baterai... 8 Baterai Zinc Carbon... 9 Baterai Alkaline... 9 Baterai Lithium Baterai Silver Oxide Baterai Ni-Cd Baterai Ni-MH Baterai Li-Ion Komponen Mikrontroler Siklus Pemrograman Mikrrokontroller Transistor Bipolar Transistor Unipolar Simbol MOSFET Karakteristik MOSFET Daerah Cutt Off MOSFET Daerah Saturasi MOSFET Gambar Konverter DC DC Tipe Linier Konverter DC DC Tipe Peralihan Konverter DC DC Penurun Tegangan Konverter DC DC Penaik Tegangan Konverter DC-DC Penurun-Penaik Tegangan Thermocuple dan Kurva Karakteristik Thermocouple Resistance Temprature Detector xii

10 Simbol dan Kurva Thermistor Sensor Suhu Diagram Hubung Control PID Diagram Blok Kontrol Proporsional Diagram Blok Kontrol Integral Diagram Blok Kontrol Derivatif Diagram Blok Kontrol PID Battery Management System Sistem Baterai Menggunakan BMS Sistem Baterai Tidak Menggunakan BMS Nilai PWM berdasarkan Nilai Duty Cycle Gambar 3.1. Diagram Alir Rancang Bangun Alat Gambar 3.2. Diagram Blok Battery Bank Cooling Pad Laptop Gambar 3.3. Cassing Cooling Pad Tampak Depan Gambar 3.4. Cassing Cooling Pad Tampak Samping Gambar 3.5. Desain Body Tata Letak Komponen Elektronika Gambar 3.6. Skematik Rangkaian Gambar 3.7. Arduino Pro Mini ATmega Gambar 3.8. Skema Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler Gambar 3.9. Sensor suhu DS18B Gambar Skema Rangakaian Sensor Suhu Gambar Rangkaian Caharger Laptop Gambar Diagram Hubung Charger Laptop Gambar Baterai ICR Gambar BMS 4 Sel xiii

11 Gambar Konverter DC DC Penurun Tegangan dengan IC MP Gambar Konverter DC DC Tipe Penaik Tegangan dengan IC XL Gambar MOSFET IRLB Gambar Rangkaian Pendingin Laptop Gambar Diagram Hubung Sistem Pendingin Gambar Flowchart Program Secara Keseluruhan Gambar 3.1. Pencetakan Layout Menggunakan Laminator Roll Gambar 3.2. Pelarutan PCB Dalam Larutan FECL Gambar 3.3. Skematik Diagram Layout PCB Gambar 3.4. Gambar Rangkaian Body Alat Gambar 4.1. Grafik Nilai Suhu Terhadap Waktu Gambar 4.2. Grafik Nilai Suhu Terhadap Waktu Gambar 4.3. Nilai Sensor Suhu dan PWM dengan Nilai Rendah Gambar 4.4. Nilai duty cycle dengan Suhu Rendah Gambar 4.5. Nilai Sensor Suhu dan PWM dengan Nilai Sedang Gambar 4.6. Nilai Duty Cycle pada Osiloskop Suhu Sedang Gambar 4.7. Nilai Sensor Suhu dan PWM dengan Nilai Tinggi Gambar 4.8. Nilai Duty Cycle pada Osiloskop Suhu Tinggi Gambar 4.9. Grafik Kinerja Laptop Terhadap Suhu Gambar CPU Load Ketika Laptop Dalam Keadaan Idle Gambar CPU Load Ketika Laptop Dalam Keadaan Moderate Gambar CPU Load Ketika Laptop Dalam Keadaan Penuh xiv

12 DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Koneksi Port Atmega328 degan Port Port yang Digunakan Tabel 3.2. Spesifikasi Sensor Suhu DS18B Tabel 3.3. Spesifikasi Baterai Samsung ICR Tabel 3.4. Spesifikasi BMS Tabel 3.5. Spesifikasi konverter DC DC penurun tegangan Tabel 3.6. Spesifikasi Konverter DC Penaik Tegangan Tabel 3.7. Perbandingan Tegangan Keluaran Baterai dengan Nilai ADC Tabel 3.8. Spesifikasi MOSFET IRLB Tabel 3.9. Daftar Komponen yang Digunakan Tabel 4.1. Perbandingan suhu aktual dengan Suhu Terukur Tabel 4.2. Spesifikasi Laptop Acer Aspire E Tabel 4.3. Perbandingan besarnya suhu terhadap nilai PWM Tabel 4.4. Tabel Perbandingan Nilai PWM dan Duty Cycle Tabel 4.5. Perbandingan Nilai ADC Terhitung dan Terukur Tabel 4.6. Pengujian Kriteria Alat secara Keseluruhan xv

13 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Data Sheet Baterai ICR Lampiran 2. Data Sheet Arduino Pro Mini...94 Lampiran 3. Konverter DC Penaik Tegangan...97 Lampiran 4. Konverter DC Penurun Tegangan Lampiran 5. Mosfet IRLB Lampiran 6. BMS 4 Sel Lampiran 7. Sensor Suhu DS18B Lampiran 8. Program Keseluruhan xvi

14 DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN K p = Konstanta proporsional K i =Konstanta integral K d =Konstanta derivatif T d =Waktu derivatif T i =Konstanta integral u(t)= Sinyal output pengendali PID e(t)= Sinyal error E= Energi (Wh) V= Tegangan (Volt) xvii