BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1. Blok Diagram Alat Blok Diagram alat merupakan salah satu hal terpenting dalam perencanaan alat, karena dari blok diagram inilah dapat diketahui cara kerja rangkaian secara keseluruhan. Blok diagram ini akan menghasilkan suatu sistem yang dapat bekerja sesuai dengan perencanaan. Keseluruhan blok diagram dapat dilihat dalam gambar sebagai berikut: PANEL SURYA SENSOR ARUS 1 BATTERAI CHARGER CONTROLLER (BCR) SENSOR ARUS 2 AKI SENSOR ARUS 3 INVERTER SENSOR ARUS 4 LOAD ATAU BEBAN ARDUINO MODUL GSM MENGIRIM PEMBERITAHUAN VIA SMS Gambar 3.1. Blok Diagram Alat 17
18 Keterangan : 1. Bagian Panel Surya Pada bagian panel surya ini menggunakan panel surya 20 Wp (Watt Peak) dengan tegangan yang dihasilkan ketika keadaan open circuit adalah kurang lebih 20 volt. 2. Bagian BCR Pada bagian ini menggunakan modul charger controller yang sudah dijual di pasaran yang berguna sebagai penyetabil tegangan. Rangkaian ini dipakai karena output tegangan yang dihasilkan oleh panel surya berubah-ubah sehingga menggunakan rangkaian ini agar untuk menyetabilkan output tegangan dari panel surya tersebut. Sehingga proses pengisisan pada aki bisa berjalan dengan baik dan mengurangi resiko kerusakan pada aki. 3. Bagian Aki Pada bagian aki ini menggunakan aki khusus untuk panel surya dengan kapasitas 12 volt 7 Ah (Ampere hours). Aki ini berfungsi untuk sebagai sumber untuk menghidupkan inverter dan arduino. 4. Bagian Inverter Pada bagian ini inverter berfungsi untuk mengubah tegangan DC yang dihasilkan oleh aki diubah menjadi tegangan AC. Dikarenakan load atau beban pada prototype alat ini bersumber tegangan AC. Inverter yang digunakan adalah inverter yang terjual dipasaran yaitu 300 watt. 5. Bagian Load atau Beban Pada bagian ini beban yang digunakan adalah lampu LED 5 watt yang sudah terjual dipasaran.
19 6. Bagian Sensor Arus Sensor Arus yang digunakan pada alat ini adalah ACS 712 dengan kapasitas arus maksimal yang bisa dibaca adalah 5 Ampere. Sensor ini berfungsi sebagai pemberi informasi kepada arduino, berapa nilai arus yang mengalir pada komponen sistem panel surya. 7. Bagian Arduino Arduino yang digunakan pada alat ini adalah arduino uno. Arduino ini berfungsi sebagai pengontrol atau otak dari alat ini. Yang memperoses data yang dihasilkan oleh sensor. Hasil output dari arduino ini dikirimkan ke bagian modul GSM sebagai perantara untuk mengirim SMS dari arduino ke user atau pengguna. 8. Bagian Modul GSM Pada bagian ini menggunakan modul GSM SIM 800L. Modul GSM ini berguna untuk mengirimkan pesan dari arduino melalui SMS gateway kepada user atau pengguna. 3.2. Prinsip Kerja Alat Alat ini bekerja dengan menggunakan sumber yang berasal dari sistem panel surya tersebut. Tegangan dari aki yaitu 12 volt digunakan untuk mengaktifkan arduino. Arduino memiliki tegangan input 12 volt sebagai sumber tegangan yang digunakan untuk menyalakan arduino tersebut. Pada arduino terdapat pin tegangan 5 volt, pin ini dihubungkan langsung dengan sensor arus ACS 712 dan rangkaian regulator yang digunakan untuk menurunkan tegangan dari 5 volt ke 4 volt. Sensor arus ACS 712 membutuhkan tegangan input 5 volt
20 untuk mengaktifkan sensor tersebut. Sedangkan pada modul GSM SIM 800L membutuhkan tegangan 3,8 4,2 volt untuk mengaktifkan modul GSM tersebut. Oleh karena itu dibutuhkan rangakain voltage regulator untuk menurunkan tegangan 5 volt dari arduino menjadi 4 volt yang dapat digunakan untuk mengaktifkan modul GSM tersebut. Panel surya ketika saat siang hari menghasilkan tegangan, tegangan yang dihasilkan ini dialirkan melewati rangkaian voltage divider (pembagi tegangan) sehingga tegangan output dari rangkaian pembagi tegangan adalah kurang lebih 5 volt. Tegangan 5 volt ini menjadi masukan untuk pin ADC arduino yang digunakan untuk memberi informasi kepada user atau pengguna berapa tegangan yang dihasilkan oleh panel surya tersebut melalui via SMS gateway. Pada bagian sistem panel surya, dipasang 4 sensor arus yaitu dibagaian antara panel surya dengan BCR, antara bagian BCR dengan aki, antara bagian aki dengan bagian inverter, dan antara bagian inverter dengan beban. Ketika pada bagian sistem panel surya berjalan dengan baik, sensor arus akan mendeteksi adanya arus yang mengalir pada sistem tersebut. Dan sensor akan mengirim informasi kepada bagian arduino nilai arus yang mengalir pada bagian komponen-komponen dari sistem panel surya tersebut. Mulai dari panel surya, BCR, aki, dan inverter. Nilai tegangan dari panel surya dan arus pada setiap komponen ini dikirim ke bagian modul GSM. Modul GSM akan mengirim sebuah pesan kepada pengguna melalui SMS dengan menampilkan nilai tegangan keluaran yang dihasilkan oleh panel surya, dan nilai arus yang mengalir pada setiap komponen dari sistem panel surya tersebut. Sehingga para pengguna sistem panel surya dapat memonitor nilai tegangan keluaran dari panel surya dan arus
21 yang dihasilkan dari setiap komponen dari sistem panel surya tersebut. Pengguna dapat mengetahui suatu kerusakan dari sistem tersebut jika terjadi nilai yang tidak normal dari nilai tegangan dan arus yang dikirimkan melalui SMS. 3.3. Sistem Perancangan Hardware Elektronik 3.3.1. Perancangan Sensor Arus ACS 712 Pada perancangan sensor arus ini, gambar rangkaiannya adalah seperti di bawah ini Gambar 3.2. Rangkaian Sensor Arus dengan Arduino Sensor arus dihubungkan dengan arduino di pin ADC arduino yaitu A1, A2, A3, dan A4. Untuk sensor arus yang pertama, outputnya dihubungkan dengan pin ADC arduino A1. Sedangkan yang sensor yang kedua, ketiga dan keempat dihubungkan dengan pin ADC arduino A2, A3, dan A4 secara berurutan. Untuk programnya adalah sebagai berikut
22 Gambar 3.3. Program Pembacaan Sensor Arus 3.3.2. Perancangan Modul GSM SIM 800L Pada perancangan modul GSM ini, penulis memilih modul yang digunakan adalah SIM 800L. Untuk rangkaiannya dengan arduino adalah sebagai berikut Gambar 3.4. Rangkaian Modul GSM SIM 800L dengan Arduino
23 SIM 800L ini menggunakan tegangan Vcc nya adalah 4 volt. Oleh karena itu, ditambahkan modul voltage regulator yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 5 volt menjadi 4 volt. Tegangan 5 volt ini didapatkan dari arduino dibagian kaki pin 5v. Sedangkan ground modul ini dan modul voltage regulator, dihubungkan langsung dengan kaki pin arduino GND (groundnya arduino). Untuk program dari modul ini adalah sebagai berikut Gambar 3.5. Program untuk Modul SIM 800L pada Arduino. 3.3.3. Perancangan Sensor Tegangan Pada perancangan sensor tegangan ini, menggunakan rangkaian pembagi tegangan pada resistor. Dengan menggunakan resistor 3K ohm dan 1K ohm. Untuk rangkaiannya adalah sebagai berikut
24 Gambar 3.6. Rangkaian Sensor Tegangan dengan Arduino Sensor tegangan, mendapatkan input langsung dari panel surya. Dengan tegangan keluaran maksimal dari panel surya adalah 20 volt. Perhitungan dari sensor tegangan ini berdasrkan persamaan 2.1 adalah sebagai berikut Tegangan 5 volt diatas dihubungkan langsung ke pin ADC arduino yaitu A0. Karena ADC arduino hanya dapat menerima tegangan masukan maksimal adalah 5 volt. Untuk programnya adalah sebagai berikut
25 Gambar 3.7. Program Sensor Tegangan pada Arduino Pada program diatas terdapat perhitungan volt*0.01953125 adalah untuk mengubah data yang dibaca oleh ADC menjadi data yang sesuai dengan pembacaan pada panel surya. Angka 0.01953125 didapatkan dengan perhitungan berikut, anggap angka 0.01953125 adalah X...3.1 Diprogram tersebut terdapat konversi data dari float menjadai char, hal ini dilakukan agar hasil data pembacaan sensor dapat dikirim melalui sms dengan menggunakan modul SIM 800L. 3.3.4. Perancangan Alat Keseluruhan Setelah merancang perbagian seperti penjelasan diatas, seluruh perancangan diatas dirangkai menjadi satu, dan rangkaian alat secara keseluruhan adalah sebagai berikut
26 Gambar 3.8. Rangkaian Alat Secara Keseluruhan. Sedangkan untuk program alatnya adalah sebagai berikut Gambar 3.9. Program Alat Secara Keseluruhan Untuk program secara lengkapnya dapat dilihat dibagian lampiran.
27 3.4. Sistem Perancangan Software Pada bagian ini berisi tentang flowchart dari program alat yang dibikin. Flowchart ini akan menjelaskan tentang alur jalannya program yang digunakan. Untuk gambar flowchartnya adalah sebagai berikut START ALAT MEMBACA PROGRAM PERMULAAN HASIL PEMBACAAN ALAT DI KIRIM DENGAN MENGGUNAKAN SMS TIDAK APAKAH SMS BERHASIL DIKIRIM? YA ALAT MEMBACA PROGRAM MONITORING TEGANGAN DAN ARUS HASIL PEMBACAAN DIKIRIM MELALUI SMS APAKAH INGIN MEMATIKAN ALAT? TIDAK YA STOP Gambar 3.10. Flowchart Program Alat