BAB II DASAR TEORI. dimana: P = Daya dalam watt (W) I = Arus keluaran dalam ampere (A) V = Tegangan keluaran dalam volt (V)

dokumen-dokumen yang mirip
BAB II DASAR TEORI Sistem Destilasi Menggunakan Tenaga Surya

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Konverter elektronika daya merupakan suatu alat yang mengkonversikan

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. 2.1PHOTODIODA Dioda foto adalah jenis dioda yang berfungsi mendeteksi cahaya. Berbeda dengan

BAB II DASAR TEORI. open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk. memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai

KEGIATAN BELAJAR 3 B. DASAR TEORI 1. MOSFET

BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Konversi energi dari cahaya matahari menjadi energi listrik dilakukan oleh

Transistor Efek Medan - Field Effect Transistor (FET)

Perancangan Battery Control Unit (BCU) Dengan Menggunakan Topologi Cuk Converter Pada Instalasi Tenaga Surya

BAB II LANDASAN TEORI

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan pada bulan Maret 2015 sampai dengan Agustus

BAB III ANALISIS DAN DESAIN SISTEM

NAMA :M. FAISAL FARUQI NIM : TUGAS:ELEKTRONIKA DAYA -BUCK CONVERTER

BAB II LANDASAN TEORI

BAB III PERANCANGAN. Power Supply. Microcontroller Wemos. Transistor Driver TIP122. Gambar 3.1 Blok Rangkaian sistem

Andriani Parastiwi. Kata-kata kunci : Buck converter, Boost converter, Photovoltaic, Fuzzy Logic

BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT

BAB III PERANCANGAN. Microcontroller Arduino Uno. Power Supply. Gambar 3.1 Blok Rangkaian Lampu LED Otomatis

BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB III DESKRIPSI MASALAH

BAB III PERANCANGAN SISTEM. perancangan mekanik alat dan modul elektronik sedangkan perancangan perangkat

III. METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian dan perancangan tugas akhir ini telah dimulai sejak bulan Juli 2009

BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB 4 ANALISIS DAN BAHASAN

DAFTAR GAMBAR. Magnet Eksternal µt Gambar Grafik Respon Daya Output Buck Converter dengan Gangguan Medan

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB II DASAR TEORI. AVR(Alf and Vegard s Risc processor) ATMega32 merupakan 8 bit mikrokontroler berteknologi RISC (Reduce Instruction Set Computer).

Rancang Bangun Charger Baterai dengan Buckboost Konverter

BAB II DASAR TEORI. open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk. software arduino memiliki bahasa pemrograman C.

BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB III PERANCANGAN PEMODELAN SISTEM

Auto Charger System Berbasis Solar Cell pada Robot Management Sampah

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian dan penulisan laporan tugas akhir dilakukan di Laboratorium

BAB II DASAR TEORI. mikrokontroler yang berbasis chip ATmega328P. Arduino Uno. memiliki 14 digital pin input / output (atau biasa ditulis I/O,

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN

Pendahuluan. 1. Timer (IC NE 555)

BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB III TEORI PENUNJANG. Microcontroller adalah sebuah sistem fungsional dalam sebuah chip. Di

BAB III DESAIN DAN IMPLEMENTASI

MICROCONTROLER AVR AT MEGA 8535

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian tugas akhir dilaksanakan pada bulan Februari 2014 hingga Januari

BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

BAB II TEORI DASAR. diantaranya adalah keluaran (output), proses dan masukan (input). Gambar 2.1 Ilustrasi Pada Kerja Robot

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini mulai dilaksanakan pada bulan April 2015 sampai dengan Mei 2015,

PENGONTROLAN DC CHOPPER UNTUK PEMBEBANAN BATERAI DENGAN METODE LOGIKA FUZZY MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA 128 TUGAS AKHIR

DESAIN DAN ANALISIS PROPORSIONAL KONTROL BUCK-BOOST CONVERTER PADA SISTEM PHOTOVOLTAIK

BAB II DASAR TEORI 2.1. Mikrokontroler AVR ATmega32

DESAIN DAN IMPLEMENTASI MULTI-INPUT KONVERTER DC-DC PADA SISTEM TENAGA LISTRIK HIBRIDA PV/WIND

III. METODE PENELITIAN. Penelitian dan perancangan tugas akhir ini telah dimulai sejak bulan Agustus

1 DC SWITCH 1.1 TUJUAN

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

BAB II LANDASAN TEORI. ACS712 dengan menggunakan Arduino Nano serta cara kerjanya.

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Kendali Sistem Pengisi Baterai Tenaga Surya Metode Incremental Conductance Berbasis Mikrokontrol

2 METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari 2015 hingga Oktober 2015

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN APLIKASI

BAB II LANDASAN TEORI

BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB III PERANCANGAN SISTEM. sebuah alat pemroses data yang sama, ruang kerja yang sama sehingga

Diode) Blastica PAR LED. Par. tetapi bisa. hingga 3W per. jalan, tataa. High. dan White. Jauh lebih. kuat. Red. White. Blue. Yellow. Green.

BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI PERANGKAT KERAS DAN PERANGKAT LUNAK SISTEM. Dari diagram sistem dapat diuraikan metode kerja sistem secara global.

BAB II DASAR TEORI Arduino Mega 2560

BAB III METODE PENELITIAN

3.2. Tempat Penelitian Penelitian dan pengujian alat dilakukan di lokasi permainan game PT. EMI (Elektronik Megaindo) Plaza Medan Fair.

BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA DATA

BAB II KONSEP DASAR SISTEM PENGISIAN DAYA AKI

BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB II DASAR TEORI. Gambar 2.1 Sensor MLX 90614[5]

BAB III PERANCANGAN ALAT PENDETEKSI KERUSAKAN KABEL

BAB II DASAR TEORI. Gambar 2.1 Strain Gauge

DESAIN DAN IMPLEMENTASI DC TO DC CONVERTER UNTUK PENGISIAN BATERAI TELEPON SELULER BERBASIS MIKROKONTROLLER

BAB IV HASIL PENGUKURAN DAN PENGUJIAN ALAT SISTEM PENGONTROL BEBAN DAYA LISTRIK

ABSTRAK. Kata kunci: Solar Cell, Media pembelajaran berbasis web, Intensitas Cahaya, Beban, Sensor Arus dan Tegangan PENDAHULUAN

BAB III PERANCANGAN ALAT

BAB III PERANCANGAN SISTEM

PERANCANGAN SISTEM MAXIMUM POWER POINT TRACKING CONVERTER BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328

BAB III ANALISIS DAN DESAIN SISTEM

RANCANG BANGUN CATU DAYA TENAGA SURYA UNTUK PERANGKAT AUDIO MOBIL

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

BAB II DASAR TEORI 2.1. Teori Catu Daya Tak Terputus

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM. pada sistem pengendali lampu telah dijelaskan pada bab 2. Pada bab ini akan dijelaskan

BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

BAB III METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN SISTEM. secara otomatis. Sistem ini dibuat untuk mempermudah user dalam memilih

BAB III DESAIN BUCK CHOPPER SEBAGAI CATU POWER LED DENGAN KENDALI ARUS. Pada bagian ini akan dibahas cara menkontrol converter tipe buck untuk

BAB II DASAR TEORI. tertarik dalam menciptakan objek atau lingkungan yang interaktif.

RANCANG BANGUN MODUL BOOST CHOPPER VOLT DC 200 WATT BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 16 ABSTRAK

BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM

PERTEMUAN IV PEMOGRAMAN SEVEN SEGMEN DAN LCD

BAB 3 PERANCANGAN ALAT. Sensor Utrasonik. Relay. Relay

Transkripsi:

BAB II DASAR TEORI Pada bab ini di jelaskan mengenai dasar teori pendukung yang digunakan sebagai acuan dalam merealisasikan sistem. Dasar teori yang digunakan dalam pembuatan skripsi ini terdiri dari : 2.1. Panel Surya Panel surya adalah salah satu jenis sensor cahaya photovoltaic, yaitu sensor yang dapat mengubah intensitas cahaya menjadi perubahan tegangan pada outputnya. Panel Surya ini terbuat dari bahan Silikon (Si), Kadmium Telurida (CdTe) dan tembaga indium Gallium Selenida (CIGS)[3]. Pada skripsi ini panel surya digunakan sebagai sumber tegangan untuk melakukan pengisian baterai. Panel surya bekerja berdasarkan efek fotovoltaik, yaitu terbebasnya elektron pada suatu logam karena adanya cahaya yang mengenai permukaan logam. Daya yang dihasilkan oleh panel surya dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut[4] : P = IxV (2.1) dimana: P = Daya dalam watt (W) I = Arus keluaran dalam ampere (A) V = Tegangan keluaran dalam volt (V) Panel surya yang digunakan untuk sistem ini adalah Sunrise Solartech SRM- 50D. Spesifikasi dari panel surya ini adalah sebagai berikut : 4

Tabel 2.1. Spesifikasi Panel Surya [5] Daya standar Tegangan Daya Maksimum (Vmp) Arus Daya Maksimum (Imp) Open Circuit Voltage (Voc) Short Circuit Current (Isc) Jumlah Sel Surya Ukuran Panel Surya 50 W 17,4 V 2,88 A 21,4 V 3,14 A 36 629x535x28 mm Gambar 2.1. Panel surya Sunrise Solartech SRM-50D 5

2.2. Buck and Boost Converter Rangkaian buck-boost adalah rangkaian yang dapat menaikkan atau menurunkan tegangan. Prinsip kerja dari rangkaian buck-boost dibagi menjadi 2 mode. Pada saat mode pertama, yaitu MOSFET yang pada gambar ditulis switch dalam kondisi ON sehingga arus input akan melalui induktor L dan MOSFET karena dioda Dm mendapat bias mundur. Pada saat mode kedua, yaitu MOSFET dalam kondisi OFF, arus dari induktor L akan mengalir ke kapasitor C kemudian ke dioda Dm dan beban. Gambar 2.2. Rangkaian buck-boost Konverter. Dalam hal ini energi yang tersimpan didalam induktor L akan diteruskan ke beban sehingga arus induktor akan berkurang sampai MOSFET dalam siklus ON berikutnya. Gambar 2.3. Rangkaian buck-boost dengan Analisa Tertutup. Pada Gambar 2.3 menunjukkan rangkaian buck-boost dalam kondisi MOSFET ON. Hal ini menyebabkan dioda Dm bekerja reverse sehingga arus akan mengalir ke induktor L. Dengan adanya arus yang mengalir ke induktor maka terjadi pengisian arus pada induktor sehingga arus induktor (IL) naik. 6

Gambar 2. 4. Rangkaian buck-boost dengan Analisa Terbuka. Gambar 2.4 menunjukkan rangkaian buck-boost dalam kondisi MOSFET OFF. Hal ini menyebabkan diode Dm bekerja forward sehingga arus mengalir L, C, Dm dan beban. Energi yang tersimpan di induktor mengalami pengosongan. Buck-boost menghasilkan tegangan keluaran yang terbalik tanpa memerlukan trafo. Oleh karena itu maka buck-boost dapat menghasilkan tegangan keluaran yang lebih rendah maupun lebih tinggi dari tegangan masukan. Dengan catatan, bila duty cycle PWM sebagai pemicu switch lebih dari 50%, maka tegangan keluaran akan lebih tinggi dari tegangan masukan. Jika duty cycle PWM kurang dari 50%, maka tegangan keluaran akan lebih rendah dari tegangan masukan [6]. 2.3. Sensor Arus ACS 712 Sensor arus yang digunakan merupakan modul ACS712 20A untuk mendeteksi besar arus pada keluaran panel surya dan arus yang menuju baterai. Sensor ini membutuhkan tegangan sebesar 5V. Saat arus mengalir melewati modul ACS712, maka modul akan mendeteksi dan mengubahnya menjadi tegangan[7]. Tegangan inilah yang dibaca oleh Arduino. Perubahan nilai tegangan ini selanjutnya yg dibaca Arduino sebagai perubahan arus. Sensor ACS712 ini pada saat tidak ada arus yang terdeteksi, maka keluaran sensor bernilai 2,5 V. Ketika arus mengalir dari terminal IP+ ke IP-, akan bernilai>2,5 V. Sedangkan ketika arus listrik mengalir terbalik dari terminal IP- ke IP+, maka keluaran akan bernilai <2,5 V. 2.4. Sensor Tegangan Sensor tegangan digunakan untuk mendeteksi tegangan keluaran dari panel surya dan baterai. Sensor tegangan yang digunakan merupakan prinsip pembagi tegangan menggunakan resistor. Tegangan analog input maksimum dari Arduino adalah 5V, sehingga untuk mengukur tegangan yang lebih dari 5V dibutuhkan sebuah rangkaian pembagi tegangan. Rangkaian pembagi tegangan ini dirancang dengan nilai resistor tertentu sehingga tegangan yang masuk ke Arduino tidak akan bernilai lebih dari 5V. 7

Selanjutnya perubahan nilai tegangan ini akan dibaca oleh Arduino dan dikalibrasi sehingga Arduino dapat menampilkan nilai real tegangan yang diukur. Gambar 2.5. Sensor Tegangan 2.5. MOSFET Transistor efek-medan semikonduktor logam-oksida (MOSFET) adalah salah satu jenis transistor efek medan. MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) merupakan salah satu jenis transistor yang memiliki impedansi masukan (gate) sangat tinggi (hampir tak berhingga) sehingga dengan menggunakan MOSFET sebagai saklar elektronik[8], memungkinkan untuk menghubungkannya dengan semua jenis gerbang logika. MOSFET mempunyai tiga terminal yaitu Source (S), Drain (D), dan Gate (G). Dibandingkan dengan transistor bipolar, dengan memiliki impedansi masukan yang tinggi MOSFET hampir tidak membutuhkan arus input untuk mengontrol arus beban. Mosfet terbagi lagi menjadi dua tipe Depletion-mode MOSFET dan Enhancement-mode MOSFET. Pada Depletion-mode MOSFET, mosfet akan berkondisi ON ketika tegangan pada gate-source (Vgs) nol volt, dan dapat di ubah ke kondisi OFF ketika tegangan gate lebih rendah dari tengangan source (tegangan negatif) untuk NMOS, atau tegangan gate lebih tinggi dari tegangan source (tegangan positif) untuk PMOS. Sebaliknya pada tipe Enhancement-mode MOSFET, mosfet akan berkondisi OFF ketika tegangan pada gate-source (Vgs) nol volt, dan dapat di ubah ke kondisi ON ketika tegangan gate lebih tinggi dari tengangan source untuk NMOS, atau tegangan gate lebih rendah dari tegangan source untuk PMOS. Berikut adalah gambar dari simbol MOSFET : 8

Gambar 2.6. Simbol MOSFET[8] 2.6. Arduino Nano AT-Mega 328 Arduino Nano pada sistem ini berfugsi sebagai pengontrol utama, dimulai dari pengolahan data sensor, menampilkan hasil data sensor pada LCD, pengaturan sistem pengisian baterai, hingga pengaturan saklar beban. Arduino Nano merupakan bentuk mini dari Arduino Uno. Berikut spesifikasi dari Arduino Nano yang digunakan dalam sistem : Gambar 2.7. Arduino Nano 328. Tabel 2.2. Spesifikasi Arduino Nano[9] 9

Mikrokontroler Arsitektur Tegangan Operasi Memori Flash SRAM Clock Speed Analog I/O Pins EEPROM Arus DC tiap Pin I/O Tegangan Masukan Digital I/O Pins PWM Output Konsumsi Daya Ukuran PCB Berat ATmega328 AVR 5 V 32 KB 2 KB 16 MHz 8 1 KB 40 ma 7 12 V 22 6 19 ma 18x45 mm 7 gr 2.7. Baterai Baterai merupakan sebuah perangkat yang dapat menyimpan listrik sesuai dengan spesifikasi dengan jenis baterai. Terdapat 2 jenis Baterai yaitu primer dan sekunder[10]. Primer adalah jenis baterai yang tidak bisa diisi ulang atau sekali pakai, sedangkan sekunder adalah jenis baterai yang dapat diisi ulang. Pada perancangan alat peraga ini menggunakan baterai jenis lead acid. Reaksi kimia yang terjadi saat pengosongan dan pengisian di baterai ini adalah : Elektoda Positif PbO 2 + H 2 SO 4 + 2H + + 2e PbSO 4 + 2H 2 O (2.2) 10

Elektoda Negatif Pb + H 2 SO 4 PbSO 4 + 2H + + 2e (2.3) Reaksi Total PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 2PbSO 4 + 2H 2 O (2.4) Aki 12 Volt memiliki 6 sel. Setiap sel pada aki memiliki tegangan sekitar 2 Volt. Sedangkan untuk pengisiannya, setiap sel diberi tegangan sekitar 2,3 Volt sampai 2,45 Volt [10]. Sehingga, untuk mengisi aki 12 Volt dibutuhkan kurang lebih tegangan 13,8 Volt sampai 14,4 Volt. Pada skripsi ini baterai yang digunakan adalah baterai lead-acid Panasonic 12 Volt 7 Ah dengan spesifikasi sebagai berikut : Tabel 2.3. Spesifikasi Baterai Panasonic 12Volt 7Ah[11] Tegangan 12 Volt Kapasitas 7 Ah Dimensi 151mm 64.5mm 94mm Berat 3,1 Kg Gambar 2.8. Baterai Panasonic 12 Volt 7 Ah 2.8. PWM (Pulse Width Modulation) 11

PWM (Pulse Width Modulation) adalah suatu teknik modulasi yang mengatur lebar pulsa keluaran. Pada mikrokontroler sumber pulsa dihasilkan melalui clock internal lalu dimodulasikan dengan gelombang yang dihasilkan dari pembangkit gelombang. Alat peraga ini cara kerjanya pulsa yang dihasilkan diatur dengan menggunakan PWM melalui mikrokontroler agar dapat menyesuaikan dengan kondisi baterai yang akan di isi ulang. Pada saat kondisi baterai penuh, intensitas tegangan yang dialirkan ke baterai sangat kecil bahkan hampir tidak ada tegangan yang dialirkan ke baterai, sedangkan Pada saat kondisi muatan baterai akan habis, intensitas tegangan yang dialirkan ke baterai sangat besar bahkan tegangan yang di alirkan ke baterai hampir tidak ada putusnya. Sehingga diharapkan proses pengisian ulang baterai lebih efisien dan baterai lebih tahan lama. Gambar 2.9. Pulsa keluaran PWM saat pengisian baterai[12] Berdasarkan Gambar 2.9 dapat dilihat bahwa saat kondisi baterai kosong maka charge controller mengirimkan duty cycle high, saat kondisi baterai tengah maka charge controller akan duty cycle medium dan saat kondisi baterai penuh charge controller mengirimkan duty cycle minimum. 2.9. LCD 20 4 12

Layar LCD merupakan suatu modul penampilan data untuk menampilkan sebuah karakter pada layar LCD diperlukan beberapa rangkaian tambahan. Untuk lebih memudahkan para pengguna, maka beberapa perusahaan elektronik menciptakan modul LCD. Pada skripsi ini penulis menggunakan LCD 20 4 sebagai media penampil yang digunakan untuk menampilkan duty cycle, tegangan dan arus pada sistem. Gambar 2.10. LCD 20x4 LCD dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian depan LCD yang terdiri dari banyak dot atau titik LCD dan mikrokontroler yang menempel pada bagian belakang panel LCD yang berfungsi untuk mengatur titik LCD sehingga dapat menampilkan huruf, angka, simbol khusus yang dapat terbaca. Modul LCD berukuran 20 karakter 4 baris dengan fasilitas backlighting memiliki 16 pin terdiri dari 8 jalur data, 3 jalur kontrol dan jalur jalur catu daya, dengan fasilitas pin yang tersedia maka LCD 20 4 dapat digunakan secara maksimal untuk menampilkan data yang dikeluarkan oleh mikrokontroler. Berikut adalah tabel dari pin yang terdapat pada LCD 20 4 berserta fungsinya: Tabel 2.4 Pin LCD 20x4 beserta fungsinya[13] 13

Pin Symbol Function 1 Vss 2 Vdd 3 Vo 4 Rs 5 R/W 6 E 7 DB0 8 DB1 9 DB2 10 DB3 11 DB4 12 DB5 13 DB6 14 DB7 15 A/Vee 16 K GND + 3V or + 5V Contrast Adjustment H/L Register Select Signal H/L Read/Write Signal H L Enable Signal + 4,2 for LED/Negative Voltage Output Power Supply for B/L (OV) 2.10. I 2 C (Inter Integrated Circuit ) 14

Inter Integrated Circuit atau sering disebut I 2 C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didesain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I 2 C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I 2 C dengan pengontrolnya. Piranti yang dihubungkan dengan sistem I 2 C Bus dapat dioperasikan sebagai Master dan Slave. Master adalah piranti yang memulai transfer data pada I 2 C Bus dengan membentuk sinyal Start, mengakhiri transfer data dengan membentuk sinyal Stop, dan membangkitkan sinyal clock. Slave adalah piranti yang dialamati master. Gambar 2.11. Modul I 2 C [14] Di mana pin GND akan tersambung ke pin GND arduino, begitu juga dengan pin VCC tersambung dengan pin VCC arduino. Pin SDA dan pin SCL pada I 2 C akan tersambung ke pin SDA dan pin SCL pada arduino. 15