BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan teknologi komponen dan rangkaian elektronika telah mampu menghasilkan sistem penyedia daya tegangan searah (DC), yang dihasilkan melalui konversi tegangan DC masukan ke bentuk tegangan DC keluaran yang lebih tinggi atau lebih rendah. Konversi tegangan DC ini biasa disebut sebagai DC-DC converter. Pada perkembangannya, penerapan DC-DC converter telah memungkinkan suatu perangkat elektronika dapat berfungsi dengan menggunakan sumber energi baterai yang berukuran kecil dimana tegangan keluarannya dapat diubah - ubah sesuai kebutuhan pemakaian. Hingga saat ini, berbagai konfigurasi DC-DC converter telah banyak dikembangkan,di antaranya adalah jenis DC-DC converter yang menggunakan metode buck converter. Buck converter merupakan salah satu switching regulator yang dapat menjawab kebutuhan akan kebutuhan tegangan yang berbeda beda pada nanosatelit. Dengan s w i t c h i n g r e g u l a t o r m e t o d e buck converter, tegangan input yang berasal dari sumber yaitu solar cell dan baterai dapat dikonversikan menjadi tegangan output yang lebih rendah sesuai kebutuhan pada nanosatelit. Tegangan yang dibutuhkan setiap subsistem pada nanosatelit berbeda-beda, sedangkan tegangan dari sumber sudah fixed. Jadi, dengan adanya Tugas Akhir ini, implementasi switching regulator dengan buck converter dirancang. Dengan menggunakan buckconverter, sumber daya (solar cell) yang memiliki tegangan keluaran 11 V dan baterai sebesar 7.4 V dapat memenuhi kebutuhan tegangan masing-masing subsistem pada nanosatelit yaitu 3.3 V dan 5 V. 1.2 Penelitian Terkait Pada konfigurasi yang lain, penelitian dimenerapkan switching regulator dengan metode buckboost converter. Pengaturan tegangan keluaran menjadi lebih kecil atau lebih besar dari tegangan masukannya dengan mengatur lebar pulsa pada PMW yang dihasilkan dari pemrograman pada mikrokontroler [1]. Pada [2] juga menggunakan switching regulator untuk komputer bergerak menggunakan tenaga surya. Penelitian di bertujuan untuk memenuhi tegangan yang dibutuhkan oleh komputer bergerak yaitu 15 V 18 V dengan tegangan masukan dari panel surya rata-rata 21 Volt. Untuk memenuhi kebutuhan
beban dan sumber daya, penelitian di [2] menggunakan IC L4970. Penelitian yang selanjutnya pada [3] juga menggunakan modul switching regulator dengan IC LM2596 untuk suplai daya dalam meningkatkan kinerja pada quadcopter. 1.3 Rumusan Masalah Pada awal perencanaan, DC-DC converter yang telah dirancang harus mampu mengeluarkan tegangan keluaran yang variabel dengan arus keluaran yang sesuai dengan kebutuhan. Tegangan keluaran tersebut dapat diatur lebih rendah dari tegangan masukan dengan menerapkan buck converter. Dimana tegangan keluaran ini digunakan sebagai catu daya untuk supply energi yang dibutuhkan oleh setiap subsistem pada nanosatelit. Pada Tugas Akhir ini lebih pada pengaturan tegangan masukan dan besar daya yang dibutuhkan oleh setiap subsistem pada nano satelit dengan switching regulator tipe buck converter. Diharapkan rancangan sistem daya ini mempunyai stabilitas dan dapat mensuplai daya untuk subsistem-subsistem yang ada pada nanosatelit. Berdasarkan rumusan masalah maka penelitian ini menjawab beberapa pertanyaan sebagai berikut : Bagaimana bentuk konfigurasi rangkaian switching regulator dengan IC LM2596 dan LM2576? Bagaimana alur konversi tegangan masukan dari baterai dan sel surya menjadi tegangan yang dibutuhkan oleh nanosatelit? Apa saja komponen yang dibutuhkan dalam pembuatan switching regulator dengan buck converter ini? Bagaimana analisa dari hasil pengukuran pada sistem ini?. 1.4 Asumsi dan Batasan Masalah Asumsi yang digunakan dalam penelitian ini adalah tegangan keluaran dari sel surya dan baterai sebesar 11 Volt dan 7.4 Volt. Pada nanosatelit terdapat 3 subsistem yaitu, ADCS, Payload, dan Radio Frequency, masing- masing subsistem membutuhkan tegangan input yang berbeda-beda, di antaranya, 3.3 Volt dan 5 Volt. Pada Tugas Akhir ini, Implementasi switching regulator pada nanosatelit dengan menggunakan metode buck converter hanya difokuskan pada pembatasan masalah pada perancangan, realisasi, pengujian, dan analisa sistem.
Karena luasnya materi, maka dilakukan pembataan masalah, antara lain : 1. Membahas perancangan dan implementasi switching regulator metode buck converter pada nanosatelit. 2. Sumber daya menggunakan DC power supply untuk menggantikan sel surya dan baterai. 3. IC yang digunakan untuk regulator 3.3V adalah LM2576. 4. IC yang digunakan untuk regulator 5V adalah LM2596. 5. IC yang digunakan pada battery charger adalah LM2596. 6. Input berasal dari sel surya sebesar 11 V dan baterai sebesar 7.4 V. 7. Output yang diinginkan sebesar 3.3 V dan 5 V. 8. Rangkaian switching menggunakan transistor dan resistor. 9. Dapat mennghidupkan komponen yang ada pada subsistem pada nanosatelit dengan suplai tegangan dan kebutuhan daya yang sesuai. 10. Simulator yang digunakan adalah, Multisim 12.0. 11. Parameter pengukuran switching regulator : a. Tegangan keluaran b. Konsumsi Arus pada beban. c. Konsumsi daya pada beban d. Efisiensi 12. Pengukuran dan analisa dilakukan hanya pada rangkaian switching dan rangkaian switching regulator. 13. Parameter pengukuran rangkaian battery charger a. Tegangan keluaran b. Efisiensi 1.5 Tujuan Penelitian Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah: 1. Merancang Switching Regulator untuk nanosatelit dengan metode buck converter dengan sumber daya berasal dari solar cell dan baterai. 2. Merealisasikan hasil perancangan switching regulator yang mempu memenuhi kebutuhan daya pada subsistem-subsistem nanosatelit yang digunakan pada Tugas Akhir ini.
3. Menganalisa hasil uji coba sistem. 1.6 Metodologi Penelitian Metodologi dalam proses penyelesaian penelitian ini terdiri dari beberapa tahapan yaitu :. 1. Proses Perancangan, Pebuatan dan Pengujian Alat Dalam metode ini penulis melakukan perancangan alat terlebih dahulu yang kemudian dibuat sesuai rancangan lalu diuji, agar sesuai dengan tujuan pembuatan alat. yang berkaitan dengan tema penelitian 2. Studi Pustaka (Library Research) Metode ini penulis berusaha mencari literatur-literatur yang berkaitan dengan alat yang dibuat, baik melalui buku ataupun website sehingga dalam penulisan tidak menyimpang dari tema. Literatur-literatur selanjutnya dijadikan sebagai pedoman dalam penulisan. 3. Studi Lapangan Observasi, yaitu melakukan pengamatan langsung terhadap alat yang dibuat dan menguji alat yang telah dirangkai guna mengetahui bila ada kesalahan. Wawancara atau konsultasi, yaitu bertanya kepada dosen pembimbing maupun asisten laboratorium untuk mendapatkan informasi-informasi yang dibutuhkan dalam pengerjaaan tugas akhir ini. 4. Analisis Analisis dilakukan untuk membandingkan hasil pengukuran dengan teori dan hasil simulasi. Setelah itu dari hasil perbandingan dapat dianalisis hal-hal apa saja yang menyebabkan error serta bagaimana cara mengatasi error yang ada. 1.7 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan pada Tugas Akhir ini terdiri dari 5 bab, yaitu a. Bab 1 Pendahuuan
Bab ini berisi uraian mengenai latar belakang pembuatan Tugas Akhir perumusan, batasan masalah, tujuan penulisan, metodologi eksperimental, dan sistematika penulisan b. Bab 2 Tinjauan Pustaka Bab ini berisi tentang konsep dan teori switching regulator yang berhubungan dengan pembuatan buck converter c. Bab 3 Desain Model Sistem Bab ini dibahas tentang diagram blok sistem yang akan dibuat serta perancangan awal switching regulator metode buck converter d. Bab 4 Hasil Pengukuran, Pengujian, dan Analisis Bab ini berisi tentang verifikasi hasil akhir dari simulasi yang dihasilkan serta dilakukan analisis dan berisi tentang pengukuran switching regulator yang telah dibuat serta analisis berdasarkan perbandingan hasil yang didapat dari hasil simulasi dengan hasil pengukuran. e. Bab 5 Kesimpulan dan Saran Bab ini membahas tentang kesimpulan serta saran yang dapat ditarik dari pembuatan Tugas Akhir ini dan kemungkinan pengembangan dengan topik yang bersangkutan.