BAB II KONSEP DASAR SISTEM PENGISIAN DAYA AKI Pada bab ini akan dibahas mengenai dasar sistem yang mendasari perancangan dan perealisasian alat manajemen pengisian daya aki otomatis dua kanal. Pada dasarnya sistem management pengisian aki otomatis dua kanal ini berisi empat komponen utama yang saling berhubungan. Empat komponen tersebut adalah power supply dengan sumber panel surya, power supply dengan sumber listrik PLN, mikrokontroler, dan aki. Power supply digunakan sebagai alat untuk melakukan pengisian aki. Mikrokontroler merupakan alat yang digunakan untuk mengatur kapan aki diisi, kapan aki berhenti diisi, dan dari sumber mana pengisian aki berlangsung. Berikut akan dijelaskan bagaimana 4 komponen ini berhubungan membentuk suatu sistem dan alat apa saja yang digunakan dalam sistem tersebut. Panel Surya Sumber listrik PLN Mikrokontroler Gambar 2.1. Gambaran Sistem AKI 2.1. Gambaran Sistem Alat ini merupakan alat untuk mengisi daya aki. Kapasitas aki bila digunakan maka lama keamaan akan habis. Maka dibutuhkan alat yang dapat mengontrol daya aki serta mengisi dayanya ketika akan habis agar dapat di gunakan terus menerus, secara otomatis. Ketika aki habis tidak perlu lagi melepas aki tersebut dan menggantinya dengan aki baru, atau melakukan pengisian daya aki kemudian memasangnya kembali. Alat ini akan secara otomatis mengisi daya aki saat aki di bawah standar yang di inginkan. Pengisian aki akan diprioritaskan pada satu sumber utama dan akan di back up dengan satu sumber lainya. Sumber dari listrik PLN maupun panel surya 5
di regulasi dahulu sesuai dengan stadar pengisian aki. Ketika aki kekurangan daya mikrokontroler akan mengecek apakah sumber dari panel surya sebagai sumber utama dapat memenuhi standar pengisian aki atau tidak. Ketika tidak memungkinkan maka pengisian daya aki akan dipindahkan menggunakan sumber listrik dari PLN. Proses ini akan berlangsung terus menerus dan secara otomatis, pengguna hanya perlu mengatur batas daya aki dan mode charging pada saat awal alat ini dihidupkan. 2.2. Prinsip Kerja Sistem Prinsip kerja sistem manajemen pengisian aki sebenarnya merupakan pengecekan daya aki dengan menggunakan dasar karakteristik tegangan aki tersebut. Setelah aki dinilai kurang dari standar yang sudah ditentukan pada awalnya, maka akan di mulai pegisian aki. Misalnya ketika aki diset dengan standar 50% maka setelah kapasitas aki turun menjadi 50%, pengisian akan dimulai. Sehingga ketika awal alat ini dihidupkan akan diminta memasukkan nilai batas bawah untuk memulai pengisian dalam persentase (%). Kemudian diminta pula metode chargingnya. Ada 2 buah metode pengisian yaitu pengisian cepat dan lambat. setelah mendapatkan nilai setingan tersebut maka proses kerja berpindah ke pengecekan daya aki. Ketika kapasitas aki berada di bawah angka yang telah di set maka proses pengisian akan berlangsung. Pada proses pengisian ini mikrokontroler akan memilih sumber utama sebagai pengisi daya aki yaitu panel surya. Bila pada saat pengisian panel surya tidak dapat menjadi sumber pengisian mungkin karena tegangan yang terlalu kecil karena cuaca mendung atau saat malam hari, maka sumber utama akan di gantikan sumber kedua. Sumber listrik PLN lah yang menjadi sumber kedua pada sistem ini. Kondisi aki akan terus dipantau saat proses pengisian daya terjadi. Ketika sudah penuh maka pengisian daya aki akan berhenti, begitu seterusnya. 6
2.3. Metode Pengukuran Tegangan Aki dan Pengukuran Tegangan Panel Surya Salah satu faktor terpenting dalam sistem ini adalah pengukuran kapasitas daya aki dan perhitungan tegangan panel surya. Keduanya dapat diketahui dengan pengambilan nilai tegangan dengan ADC yang dilakukan oleh mikrokontroler. Karena tegangan yang dapat diterima ADC mikrokontroler hanya berkisar 0-5 volt dan tegangan dari aki maupun panel surya lebih dari itu, maka proses pengambilan contoh nilai tegangan harus dibagi dulu. Disini digunakan pembagi tegangan dengan cara menyusun seri resistor sebelum inputan ke mikrokontroler. Tegangan panel surya atau Aki Pembagi tegangan Pin mikrokontroler Gambar 2.2. Pengukuran Tegangan 2.4. Metode Pengisian Daya Aki Tujuan utama alat ini adalah dapat melakukan pengisian daya aki. Metode pengisiannya adalah dengan memberikan tegangan tetap sebesar 105-110 % dari tegangan aki dengan batasan arus 10 hingga 20 % dari kapasitas aki dalam Ah(Amperehour). Pengisian juga bergantung pada suhu berikut ini adalah petunjuk tegangan pengisian daya aki dilihat dari suhu aki ketika aki digunakan. Tabel 2.1. Standar Pengisian Aki [5] Temperatur Aki (celcius) Tegangan pengisian per cel (volt) Tegangan pengisian aki 12V (volt) -10 2.32-2.37 13.92-14.22 0 2.30-2.35 13.8-14.1 10 2.28-2.33 13.68-13.98 20 2.26-2.31 13.56-13.86 25 2.25-2.30 13.5-13.8 30 2.25-2.30 13.44-13.74 40 2.22-2.27 13.32-13.62 50 2.20-2.25 13.2-13.5 7
2.5. Komponen Pembentuk Sistem untuk merealisasikan sistem management pengisian daya aki otomatis dua kanal dibutuhkan beberapa komponen dengan fungsi-fungsi tertentu yang membentuk suatu kesatuan sehingga terwujudlah alat tersebut. Berikut gambaran komponen penyusun sistem tersebut. Gambar 2.3. Diagram Komponen Pembentuk Sistem Komponen pembentuk tersebut adalah power supply, yang dikategorikan power supply disini adalah panel surya dan tegangan listrik PLN yang sudah diregulasi. Panel surya yang digunakan merupakan panel surya dengan maksimal autput 50W. Panel surya ini juga mampu menghasilkan tegangan maksimal 21,4 V dengan arus sebesar 2,8 A. Listrik pln tentunya diolah dengan menggunakan trafo stepdown dan disearahkan dengan dioda bridge sehingga hasilnya sudah tegangan DC (direct current). Keluaran kedua sumber itu kemudian masuk ke regulator. Regulator yang digunakan merupakan switching step down voltage regulator dengan menggunakan IC 2596. IC ini memiliki output maksimal 30V dan arus maksimal 3 ampere, input tegangan 4-40 volt. Komponen switching adalah rangkaian yang terdiri dari beberapa relay yang terhubung dengan mikrokontroler sebagai pengendali. Switching berfungsi 8
sebagai saklar untuk memilih sumber mana yang akan terhubung dengan aki saat proses pengisian daya berlangsung. Komponen berikutnya adalah aki. Aki yang digunakan sebagai media penyimpanan daya. Aki yang digunakan adalah aki kering 12 V dengan kapasitas 7 Ah. Mikrokontroler merupakan komponen yang dapat dikatakan paling penting karena semua proses sistem dikendalikan dalam mikrokontroler ini. Mikrokontroler yang digunakan adalah modul arduino uno R-3. Modul ini berisi 6 analog read dan 14 I/O. Dengan analog read dan I/O sebanyak itu, modul ini dapat menjalankan seluruh proses secara otomatis tentunya dengan program atau software yang baik. Karena dengan software semua perintah-perintah dan perhitungan dapat dioperasikan oleh modul ini. Berikut ini adalah komponen-komponen yang dibutuhkan untuk membangun sistem management pengisian daya aki otomatis dua kanal: 1. Aki. Aki juga sering disebut akumulator merupakan alat penampung daya sementara. Aki yang digunakan adala aki 12 V-7Ah. 2. Panel surya. Panel Surya merupakan sumber utama untuk melakukan pengisian daya aki. Sumber ini merupakan panel surya yang memiliki daya maksimal 50W. 3. Regulator tegangan. Regulator tegangan merupakan alat yang dapat mengatur tegangan agar dapat sesuai dengan standar tegangan yang digunakan pengisian aki. 4. Mikrokontroler. Mikrokontroler merupakan kontrol utama jalannya seluruh sistem manajemen pengisian daya aki. 9
5. Sumber arus. Merupakan alat yang digunakan sebagai peregulasi arus agar arus untuk mengisi daya aki sesuai dengan standar pengisian aki. 6. Modul Antar muka. Modul antar muka berisi semua komponen seperti potensio, LCD, dan keypad agar orang yang hendak menggunakan dapat mengatur alat ini. 10