PERANCANGAN BANGUN PEMBUAT INVERTER UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN TUGAS AKHIR DELLY MARINTAN HUTAPEA 122408021 PROGRAM STUDI D-3 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA MEDAN 2015
PERANCANGAN BANGUN PEMBUAT INVERTER UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Memperoleh Ahli Madya DELLY MARINTAN HUTAPEA 122408021 PROGRAM STUDI D-3 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA MEDAN 2015
PERSETUJUAN Judul : Perancangan Bangun Pembuat Inverter Untuk Pembangkit Listrik Tenaga Angin Kategori : Tugas Akhir Nama : Delly Marintan Hutapea Nomor Induk Mahasiswa : 122408021 Program Studi : Diploma III ( D-III) Fisika Departemen : Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Disetujui di Medan, 04 Juli 2015 Disetujui Oleh Prodi D-3 Fisika FMIPA USU Ketua, Pembimbing, Dr. Susilawati, M.Si Dr. Kurnia Brahmana, M.si NIP. 19741207200122001 NIP. 196009301986011001 i
PERNYATAAN PERANCANGAN BANGUN PEMBUAT INVERTER UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN TUGAS AKHIR Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, 06 Juli 2015 DELLY MARINTAN HUTAPEA 122408021 ii
PENGHARGAAN Puji dan syukur penulis ucapkan terima kasih kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan keberkahan yang telah dilimpahkan-nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul PERANCANGAN BANGUN PEMBUAT INVERTER UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu pengetahuan Alam. Penulis menyadari bahwa tersusunnya Tugas Akhir ini dari Doa, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Teristimewa buat kedua orang tua penulis tercinta, atas perhatian dan dukungannya serta doanya selama ini. 2. Bapak Dr. Sutarman.Msc, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara. 3. Ibu Dr. Susilawati, M.Si, selaku Ketua Program Studi D III Fisika Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Drs. Ferdinand Sinuhaji, M.S, selaku Sekretaris Program Studi Fisika Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. 5. Bapak Drs. Kurnia Brahmana, M.Si, Selaku pembimbing, yang telah membimbing dan mengarahkan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 6. Seluruh Staf pengajar / pegawai Program Studi Fisika Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. 7. Teman-teman dari stambuk 2012 yang telah banyak membantu dalam penulisan Tugas akhir ini terutama Arman Hidayat Sirait. 8. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis didalam menyelesaikan Tugas Akhir yang namanya tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. iii
Penulis menyadari bahwa penyusunan laporan Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan kelemahan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak guna penyempurnaan laporan di masa yang akan datang. Akhir kata, semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa dan pembaca sekalian demi menambah pengetahuan bagi pembaca. Medan, Juni 2015 Penulis iv
PERANCANGAN BANGUN PEMBUAT INVERTER UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN ABSTRAK Telah dirancang sebuah alat Pembangkit Listrik Tenaga Angin yang merupakan suatu metode untuk membangkitkan energi listrik dengan cara memutar turbin angin dengan menggunakan IC 7408 berbasis mikrokontroler ATMEGA 8. Mikrokontroler ini sebagai suatu system yang dapat bekerja sama untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat. Alat ini dapat bekerja secara manual dengan menghasilkan tegangan konstan 5 volt, tegangan ouput pada rangkaian inverter 24 volt dan pada rangkaian regulator 6 volt. Jika kincir angin berputar dan menghasilkan energi listrik maka lampu akan menyala dan jika kincir angin tidak berputar maka lampu akan tetap menyala, karena diperlukan rangkaian inverter yang akan menyuplay arus DC yang dikeluarkan oleh baterai menjadi tegangan AC. Pada alat ini turbin akan dihubungkan ke generator, setelah dari generator langsung ke sebuah rangkaian inverter yang akan mengubah tegangan input DC menjadi tegangan output AC, kemudian energy listrik yang dihasilkan oleh generator disimpan dalam elemen penyimpan energy listrik yaitu baterai. Energi listrik yang tersimpan dalam elemen penyimpan akan dibebankan kepada beban beban rumah tangga yang berdaya rendah. Kata Kunci : Pembangkit Listrik Tenaga Angin, Mikrokontroller ATMega 8, Regulator, Inverter, Baterai. v
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan i Pernyataan ii Penghargaan iii Abstrak v Daftar Isi vi Daftar Tabel viii Daftar Gambar ix Bab I Pendahuluan 1 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Rumusan Masalah 2 1.3. Tujuan Penulisan 2 1.4. Batasan Masalah 2 1.5. Metodologi Penulisan 3 1.6. Sistematika Penulisan 3 Bab II Landasan Teori 5 2.1. Turbin Angin 5 2.1.1. Komponen Tubin Angin 9 2.2. Alat Pengontrol (Controller) 11 2.3. Penyimpanan Energi (Bateray) 11 2.4. Inverter 13 2.5. Generator 16 2.6. Regulator 23 2.7. Mikrokontroler 26 2.7.1. Fitur ATMega 8 27 2.7.2. Konfigurasi Pin ATMega 8 28 2.8. Komponen Pendukung... 33 2.8.1. Resistor 33 2.8.2 LED (Light Emitting Dioda... 35 2.8.3. Dioda. 36 2.8.4. Lampu Pijar.. 38 2.8.5. Kapasitor.. 39 2.8.6. Transformator... 41 Bab III Perancangan Khusus 44 3.1. Diagram Blok Sistem 44 3.2. Perancangan Power Supply (PSA) 46 3.3. Rangkaian Inverter. 47 3.4. Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8 50 3.5. Bagian Beban dan Inverter 55 3.6. Bagian Motor dan Baterai 56 3.7. Bagian Baterai dan Inverter 56 Bab IV Pengujian Rangkaian 58 4.1. Pengujian Rangkaian Mikrokontroller ATMega 8 58 vi
4.2. Pengujian Rangkaian Power Suplay 59 4.3. Pengujian Rangkaian Inverter 60 4.4. Pengujian Rangkaian Regulator 61 Bab V Penutup 62 5.1. Kesimpulan 62 5.2. Saran 62 Daftar Pustaka 63 vii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Penjelasan port B pins Alternate Functions 30 Tabel 2.2 Penjelasan port C pins Alternate Functions 31 Tabel 2.3 Penjelasan PORT D pins Alternate Functions 32 Tabel 4.1 Data Pengujian Power Suplay 59 Tabel 4.2 Data Pengujian Inverter 60 Tabel 4.3 Data Pengujian Regulator 61 viii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Turbin Angin 9 Gambar 2.2 Baling-baling 10 Gambar 2.3 Baterai 13 Gambar 2.4 Perbedaan Inverter AC dan DC 15 Gambar 2.5 Rangkaian Dasar Regulator Tegangan 24 Gambar 2.6 Konfigurasi Pin ATmega8 PDIP 29 Gambar 2.7 Resistor 35 Gambar 2.8 LED (Light Emitting Dioda) 36 Gambar 2.9 Dioda 37 Gambar 2.10 Lampu Pijar 39 Gambar 2.11 Symbol dan Beberapa Model Kapasitor 41 Gambar 2.12 Kapasitor Elektrolitik yang Khas 41 Gambar 2.13 Transformator 42 Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem 44 Gambar 3.2 Rangkaian Power Supply (PSA) 46 Gambar 3.3 Rangkaian Inverter 47 Gambar 3.4 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8 50 Gambar 3.5 Rangkaian Driver 51 Gambar 3.6 Rangkaian Mosfet 52 Gambar 3.7 Rangkaian Driver 52 Gambar 3.8 Rangkaian Osilator 53 Gambar 3.9 Rangkaian Transformator Inverter 54 Gambar 3.10 Rangkaian Penyearah 54 Gambar 3.11 Bagian Beban dan Inverter 55 Gambar 3.12 Bagian Motor dan Baterai 56 Gambar 3.13 Bagian Baterai dan Inverter 57 ix