PENGISIAN BATERAI PONSEL MENGGUNAKAN TENAGA ANGIN LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Diploma III Program Studi Teknik Telekomunikasi Disusun Oleh: ADHE APRIANY RAMLI 1205062056 JECKLIN KHARINA TARIGAN 1205062084 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2015
ABSTRAK Sehubungan dengan kebutuhan energi yang banyak diera globalisasi terutama di Indonesia ini, maka penulis ingin membuat sebuah proyek tugas akhir dengan judul Pengisian Daya Baterai Menggunakan Tenaga Angin. Alat ini menggunakan Motor DC sebagai pengubah tenaga angin menjadi tegangan listrik dan ATMega8 yang memiliki ADC internal yang dapat mengubah tegangan analog data digital agar dapat diproses di mikrokontroller, yang dibuat dengan program menggunakan bahasa C serta IC 7805 dan IC LM317 berfungsi sebagai regulator tegangan pada mikrokontroller dan pada saat proses pengecasan ponsel. Dan juga penggisian daya baterai menggunakan tenaga angin dibuat menggunakan komponen yang seminim mungkin agar lebih mengemat pengunaan biaya pembuatan, selain dapat digunakan didaerah yang memiliki kapasitas kekuatan angin yang besar terutama di daerah pesisir pantai dan juga pegunungan, alat ini juga dapat dirancang untuk kendaraan bermotor dengan bentuk yang disesuaikan dengan kendaraan bermotor. Dari hasil perancangan alat ini penulis berharap alat ini dapat membantu penduduk Indonesia dalam penghematan tenaga listrik pada saat pengecasan baterai ponsel. Kata kunci : Mikrokontroller ATMega8, Motor DC, ADC internal, IC 7805, IC LM317 iii
KATA PENGANTAR PujidansyukurpenulispanjatkankehadiaranTuhan Yang MahaEsa, karenaberkatdananugrahdankasihsayangnyakepadapenulis yang memberikanpenuliskesehatandankesempatan, sehingga bisa menyelesaikanlaporan TugasAkhirinidenganbaik. LaporanTugasAkhiriniberjudul Perancangan Dan Pembuatan Pengisian Baterai menggunakan Tenaga angin. TugasAkhirinidisusunsebagaisalahsatusyarat yang harusdipenuhiolehmahasiswa Program StudiTeknik Telekomunikasi, JurusanTeknikElektrountukmenyelesaikan program pendidikan Diploma III PoliteknikNegeri Medan. DalammenyelesaikanTugasAkhirini, penulistelahmendapatkanbimbingandanbantuandariberbagaipihakberupa moral, materi, spiritual, maupuninformasi. Olehsebabitupadakesempataninipenulisinginmenyampaikanucapanterimakasih yang sebesar-besarnyakepada: 1. Bapak M. Syarifuddin, selakudirekturpolitekniknegeri Medan 2. Bapak Junaidi, ST, MT selakukepalajurusanteknikelektropolitekniknegeri Medan 3. Bapak Ir. SuhailiAlifuddin, M. Eng, Kepala Program Studi Telekomunikasi PoliteknikNegeri Medan. 4. BapakIr. Elferida Hutajulu, MT. selakukepalalaboratoriumteknik Telekomunikasi PoliteknikNegeri Medan. 5. Bapak Junaidi,ST.MT, selakudosenpembimbingtugasakhirpenulis, yang telahbanyakmemberikanbantuandandukungandalammengerjakanproyektugas AkhirdanpenulisanLaporanTugasAkhirini. 6. Bapak Ir. Waldemar Banurea, MT selakudosenwalikelas TK-6C iv
7. BapakIbuStafpengajar Program StudiTeknik Telekomunikasi PoliteknikNegeri Medan yang telahbanyakmenyampaikanilmunyaselamamasaperkuliahan. 8. Kepadakedua Orang tuatercinta, yang senantiasamemberikancintadankasih, dukungandandoa, semangatdanmateri. 9. Terima Kasih Kepada Saudarapenulistercinta. 10. Teman-teman seperjuangan Program Studi Telekomunikasi terkhusus di kelas TK-6C. PenulismenyadaribahwadalampenulisanTugasAkhirinimasihbanyakkekuranganda nketidaksempurnaan. Untukitudenganhatiterbukapenulismengharapkankritikdan saran yang bersifatmembangun demi kesempurnaantugasakhirini. Akhir kata penulismengharapkankiranyatugasakhirinidapatbergunabagi para pembacadankiranya Tuhan Yang Maha Esa selalumelimpahkanrahmatdanridhonyakepadakitasemua. Medan,31Agustus 2015 Penulis v
v
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... i LEMBAR PENGESAHAN... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... x DAFTAR GAMBAR... xi BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1.Latar Belakang... 1 1.2. Perumusan Masalah... 2 1.3.Batasan Masalah... 2 1.4.Tujuan Penulisan Laporan... 2 1.5.Metode Pembahasan... 3 1.6.Sistematika Penulisan... 4 v
BAB 2 DASAR TEORI... 5 2.1. Motor DC 12 Volt... 5 2.1.1.Komponen Utama Motor DC... 5 2.1.2. Prinsip Kerja Motor DC... 6 2.2. Mikrokontroller ATMega8... 7 2.2.1Fitur ATMega8... 8 2.2.2. Konfigurasi Pin ATMega8... 8 2.2.3. Arsitektur ATMega8... 9 2.3. Transistor BD139... 11 2.3.1. Karakteristik Transistor BD139... 11 2.4. IC Regulator 7805... 12 2.4.1. Cara Kerja Rangkaian... 12 2.4.2. Fungsi IC Regulator 7805... 12 2.5. IC Regulator LM 317... 13 2.6.Baterai Kering Lead Acid... 14 2.7 Pemrograman Mikrokontroller ATMega8 dengan CodeVision AVR... 15 2.7.1. Konfigurasi Dasar Port... 16 BAB 3 PERENCANAAN DAN REALISASI SISTEM... 17 3.1. Diagram Blok Rangkaian... 17 3.1.1. Penjelasan Diagram Blok Rangkaian... 18 3.2. Rangkaian Motor DC Sebagai Konverter Energi... 19 vi
3.3. IC Sebagai Pengatur Tegangan... 20 3.3.1.IC LM7805... 21 3.3.2. IC Regulator LM 317... 21 3.4 Perancangan Perangkat Lunak pada Mikrokontroller ATMega8... 22 3.4.1.Algoritma Program pada Mikrokontroller... 22 3.4.2.Diagram Alir... 23 3.4.3. Pembuatan Program... 24 BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA.... 27 4.1. Pengujian dan Analisa Data.... 27 4.1.1.Analisa Data dan Pengujian Rangkaian Sistem Minimum ATMega8... 27 4.1.2.Rangkaian Motor DC...... 29 4.1.3. Pengujian Rangkaian IC Regulator... 30 BAB 5 PENUTUP... 32 5.1. Kesimpulan... 32 5.2. Saran... 33 DAFTAR PUSTAKA... 34 LAMPIRAN... 35 vii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Karakteristik Transistor... 14 Tabel 4.1. Pengukuran Rangkaian Motor DC Tanpa Beban... 29 Tabel 4.2. Pengukuran Rangkaian Motor DC Dengan Beban... 30 Tabel 4.3. Hasil Pengukuran Regulator IC 7805... 9 Tabel 4.4. Hasil Pengukuran Regulator IC LM317... 9 X
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Bentuk fisik Motor DC 12 Volt... 5 Gambar 2.2. Bentuk Fisik Mikrokontroller ATMega8... 7 Gambar 2.3 Konfigurasi PinATmega8... 9 Gambar 2.4 Diagram Blok Mikrokontroller ATMega8... 10 Gambar 2.5Transistor BD 139... 11 Gambar 2.6 Regulator IC7805... 13 Gambar 2.7 IC Regulator LM137... 13 Gambar 2.8 Grafik tahap pengisian baterai asam timbal... 15 Gambar 2.9 Tampilan awal pada CodeVision AVR... 16 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian... 17 Gambar 3.2 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroller ATMega8... 19 Gambar 3.3 Rangkaian Motor DC... 20 Gambar 3.4 IC Regulator LM 7805... 21 Gambar 3.5 Diagram alir pada Mikrokontroller ATMega8... 23 Gambar 3.6 Rangkaian Keseluruhan... 25 Gambar 4.1 Pengujian rangkaian sistem minimum ATMega8... 28 Gambar 4.2 Pengujian rangkaian Motor Dc... 29 xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kemajuan teknologi sangatlah pesat didunia ini, hal ini dikarenakan penggunaan teknologi sudah semakin dekat dengan kehidupan manusia. Semakin pesatnya perkembangan teknologi maka semakin banyak penggunaan energi listrik. Dikarenakan manusia memerlukan energi listrik sebagai pengisi daya alat elektronik. Sebagian besar manusia menggunakan energi listrik untuk pengisian daya ponsel, dikarenakan ponsel merupakan salah satu alat elektronik yang sangat dibutuhkan manusia, dan penggunaan energi listrik akan semakin banyak digunakan untuk pengisian daya baterai ponsel, maka dari itu penulis ingin membuat Perancangan dan Pengisian Baterai Menggunakan Tenaga Angin. Alat ini dibuat menggunakan komponen seminim mungkin untuk mengurangi beban dari alat tersebut, dengan menggunakan ATMega8 sebagai pengontrol dan pemantau pengisian daya baterai menggunakan tenaga angin, serta dirancang untuk mengubah energi angin menjadi tegangan listrik melalui Motor DC, selanjutnya tegangan listrik tersebut disimpan kedalam baterai kering lead acid. Baterai kering lead acid digunakan sebagai tempat penyimpanan daya, lalu setelah disimpan melalui baterai, tegangan listrik tersebut akan dialirkan ke handphone untuk pengisian daya. Penulis berharap alat ini dapat bermanfaat dalam penghematan energi listrik yang sudah semakin langka. 1
2 1.2 Perumusan Masalah Yang menjadi permasalahan dalam proyek Tugas Akhir ini adalah : 1. Bagaimana membuat alat pengisian baterai ponsel menggunakan tenaga angin? 2. Bagaimana menset program mikrokontroller menggunakan counter timer? 3. Bagaimana agar pengecasan ponsel tetap aktif tanpa menggunakan baterai? 4. Bagaimana membuat Motor DC tetap berputar pada saat kecepatan angin rendah? 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dari penulisan Tugas Akhir adalah : 1. Alat ini dibuat dengan menggubah energi gerak menjadi energi listrik menggunakan Motor DC dengan prinsip kerja menyerupai generator. 2. Alat ini menggunakan AVR untuk membuat program bahasa C. 3. Sistem mikrokontroller dibuat untuk mengatur counter timer pada rancangan ini. 4. Alat ini menggunakan IC LM317 sebagai regulator tegangan. 5. Dalam rancangan ini menggunakan IC7805 sebagai reguator tegangan 5V pada mikrokontroller. 6. Alat ini menggunakan energi angin sebagai pengubah energi gerak menjadi enrgi listrik. 1.4 Tujuan Penulisan laporan Tujuan utama dalam pembuatan laporan tugas akhir ini adalah: a. Mendesain sistem yang dapat membantu masyarakat untuk mempermudah pengisian baterai ponsel menggunakan tenaga angin. b. Menjelaskan tahapan-tahapan pengujian sistem pengisian baterai menggunakan tenaga angin. c. Untuk mempermudah dan mengemat pengisian baterai menggunakan tenaga angin.
3 1.5 Metode Pembahasan Dalam perencanaan alat pengisian baterai menggunakan tenaga angin, penulis melakukan beberapa metode, yaitu sebagai berikut : 1. Penjadwalan Sebelum melakukan desain rangkaian dan alat, terlebih dahulu membuat jadwal dari kegiatan yang akan dilakukan sehingga pekerjaan dapat berjalan teratur. 2. Secara Teoritis Mengumpulkan data dan mencari data tentang spesifikasi, blok diagram dan cara kerja rangkaian dari buku-buku yang sesuai dengan bahasan penulisan serta mengadakan studi pustaka. 3. Secara Praktis Melakukan riset atau percobaan dan pengamatan langsung terhadap rancangan dan melakukan pengukuran terhadap alat tersebut, serta melakukan bimbingan terhadap dosen pembimbing.
4 1.6 Sistematika Penulisan Adapun sistematika pembahasan dalam penulisan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB 1 PENDAHULUAN Bab ini berisikan tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan, metodologi penelitian dan sisematika penulisan. BAB 2 DASAR TEORI Bab ini membahas tentang pengisian baterai ponsel menggunakan tenaga angin. BAB 3 PERENCANAAN DAN REALISASI SISTEM Bab ini menjelaskan tentang pengisian daya baterai yang digunakan, serta langkahlangkah mendesain dan membuat pegisian daya baterai menggunakan tenaga angin BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA Bab membahas tentang tata cara pengujian disertai analisa terhadap hasil pengujian. BAB 5 PENUTUP Bab ini berisikan simpulan dari seluruh rancangan yang telah dibuat beserta saransaran kepada pembaca guna perbaikan dan pengembangan proyek.