Upload
truongtu
View
217
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
29
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Pada bab ini akan dijelaskan tentang pengujian keseluruhan alat yang telah
direalisasikan. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah alat yang sudah
terealisasi telah sesuai dengan spesifikasi alat. Pengujian yang dilakukan penguian sensor
tegangan, pengujian sensor arus ACS712, pengujian keluaran sistem dengan tegangan
masukan power supply, pengujian melakukan pengisian baterai dengan tegangan
masukan panel surya dan power supply, pengujian ON/OFF Port beban, duty cycle dan
tampilan LCD.
4.1. Pengujian sensor tegangan
Pada pengujian ini dilakukan untuk mengetahui hasil keluaran sensor tegangan
yang telah dibaca oleh mikrokontroller. Berikut ini adalah data hasil dari pengujian sensor
tegangan yang terbaca oleh mikrokontroller:
Tabel 4.1. Pengujian sensor tengangan
Tegangan
masukan
Tegangan yang terbaca
mikrokontroller
Ralat %
5V 5.09V 1,80%
8V 8.10V 1,25%
10V 10.12V 1,20%
12V 12.14V 1,17%
14V 14.16V 1,14%
16V 16.20V 1,26%
18V 18.23V 1,28%
20V 20.25V 1,25%
Berdasarkan Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa tegangan masukan dengan
yang terbaca oleh arduino memiliki ralat rata-rata 1,29% . Pada pembacaan
data terlihat bahwa data yang diterima sudah mendekati data yang diinginkan.
Yang berarti sensor tegangan sudah cukup baik untuk digunakan pada skripsi
ini. Berikut adalah rumus cara menghitung ralat :
R𝑎𝑙𝑎𝑡 =𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘𝑎𝑛−𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑦𝑔 𝑡𝑒𝑟𝑏𝑎𝑐𝑎 𝑎𝑟𝑑𝑢𝑖𝑛𝑜
𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘𝑎𝑛𝑥 100% (4.1)
30
4.2. Pengujian sensor arus ACS712
Pada pengujian ini dilakukan untuk mengetahui hasil keluaran sensor arus
ACS712 yang telah dibaca oleh mikrokontroller. Berikut ini adalah data hasil dari
pengujian sensor tegangan yang terbaca oleh mikrokontroller:
Tabel 4.2. Pengujian Sensor arus ACS712
Arus Tegangan yang terbaca mikrokontroller
0A 2.477V 0.2A 2.481V 0.4A 2.495V 0.6A 2.514V 0.8A 2.533V 1A 2.573V
1.2A 2.596V 1.4A 2.611V 1.6A 2.639V 1.8A 2.674V 2A 2.692V
Berdasarkan Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa sensor dapat bekerja sesuai fungsinya
ketika terjadi perubahan arus maka nilai keluaran sensor yang terbaca oleh arduino
berubah sesuai dengan perubahan arus. Yang berarti sensor ini cukup baik digunakan
pada skripsi ini.
4.3. Pengujian keluaran sistem dengan tegangan masukan power supply
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kinerja dari buck-boost converter
dengan cara menguji hasil keluaran dari sistem terhadap nilai tegangan masukan yang
berubah-ubah. Karena nilai tegangan keluaran dari panel yang berubah ubah, maka
rancangan skripsi ini harus dapat mempertahankan nilai tegangan keluaran sistem
sehingga sesuai untuk melakukan pengisian baterai. Pengujian dilakukan menggunakan
tegangan masukan power supply yang dapat diubah-ubah nilai tegangannya. Pengujian
ini dilakukan tanpa menggunakan beban. Berikut ini adalah data dari hasil pengujian yang
dilakukan :
Gambar 4.1 Diagram pengujian keluaran sistem dengan tegangan masukan power supply
31
Gambar 4.2. Pengujian keluaran sistem dengan tegangan masukan power supply
Tabel 4.3. Pengujian keluaran sistem dengan tegangan masukan power supply
Vin Uji Vout ke 1 Uji Vout ke 2
8V 13,93V 14,16V
9V 13,98V 14,14V
10V 14,21V 13,46V
11V 14,43V 14,48V
12V 14,60V 14,49V
13V 14,68V 15,42V
14V 14,50V 14,54V
15V 14,46V 14,50V
16V 15,57V 13,47V
17V 14,44V 15,68V
18V 14,43V 15,07V
19V 15,06V 14,38V
20V 15,13V 15,16V
32
Dapat dilihat dari Tabel 4.3 bahwa nilai keluaran sistem berkisar 14-15V dengan
menggunakan tegangan masukan power supply yang dapat diubah-ubah nilai
tegangannya antara 8-20V, dimana nilai tegangan keluaran sistem tersebut merupakan
nilai ideal yang digunakan untuk melakukan pengisian baterai 12V yaitu berkisar 13,8V-
14,4V. Pengukuran pada Tabel 4.3 dilakukan dengan mengunakan multimeter tegangan
yang diukur langsung pada keluaran buck-boost.
4.4. Pengujian pengisian baterai dengan tegangan masukan panel surya
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui sistem dapat melakukan pengisian
baterai dengan menggunakan tegangan masukan panel surya. Seperti yang diketahui
bahwa nilai keluaran panel surya berubah-ubah tergantung pada kondisi cuaca, sehingga
perlu dilakukan pengujian pengisian baterai dengan menggunakan tegangan masukan
panel surya. Pengujian ini dilakukan di tempat terbuka agar panel surya mendapat cahaya
matahari secara langsung. Pengukuran nilai pada Tabel 4.4 dilakukan secara berkala
dengan menggunakan multimeter.
Gambar 4.3. Diagram pengujian pengisian baterai dengan tegangan masukan panel surya
33
Gambar 4.4. Pengujian pengisian baterai dengan tegangan masukan panel surya
Tabel 4.4. Pengujian pengisian baterai dengan tegangan masukan panel surya
Berdasarkan Tabel 4.4 dapat dilihat bahwa sistem dapat melakukan pengisian
baterai dengan tegangan masukan panel surya. Pada Gambar 4.3 digunakan 2 multimeter
yang digunakan untuk mengukur arus yang dikeluarkan panel surya dan pada multimeter
tegangan digunakan untuk mengukur tegangan panel surya, dan tegangan baterai yang
seperti pada Tabel 4.4 Terlihat bahwa nilai arus yang diukur setiap 15 menit sekali
semakin lama semakin kecil seiring dengan bertambahnya nilai tegangan baterai.
Jam Vout panel surya Arus Vout charging Vbaterai
10.00 19,37V 1,3A 14,45V 12,22V
10.15 19,60V 1,1A 14,27V 12,40V
10.30 19,70V 1,1A 14,19V 12,68V
10.45 20,29V 1,0A 14,48V 12,96V
11.00 18,89V 0,8A 14,16V 13,28V
11.15 18,80V 0,8A 14,51V 13,70V
11.30 18,96V 0,7A 14,13V 13,83V
34
Hal ini disebabkan karena baterai kondisi baterai yang hampir penuh. dengan
menggunakan baterai 12V 7Ah maka didapat perhitungan energi yang diisikan ke baterai
sebagai berikut:
• Energi maksimal yang tersimpan pada baterai
𝐸 = 𝑉 𝑥 𝑄 (4.2)
𝐸 = 13,8 𝑥 7
𝐸 = 96,6 𝑊ℎ
• Energi yang diisikan baterai dengan data dari Tabel 4.4.
o 𝐴ℎ = 𝐼 𝑥 𝑡 (4.3)
𝐴ℎ = 1,3 𝑥 900
𝐴ℎ =1170
3600
= 0,32𝐴ℎ
𝐸 = 𝑉 𝑥 𝑄 (4.4)
𝐸 = 14,45 𝑥 0,32
𝐸 = 4,61 Wh
o 𝐴ℎ = 𝐼 𝑥 𝑡
𝐴ℎ = 1,1 𝑥 900
𝐴ℎ =990
3600
= 0,27𝐴ℎ
𝐸 = 𝑉 𝑥 𝑄
𝐸 = 14,27 𝑥 0,27
𝐸 = 3,85 Wh
o 𝐴ℎ = 𝐼 𝑥 𝑡
𝐴ℎ = 1,1 𝑥 900
𝐴ℎ =990
3600
= 0,27𝐴ℎ
𝐸 = 𝑉 𝑥 𝑄
𝐸 = 14,19 𝑥 0,27
𝐸 = 3,83 Wh
35
o 𝐴ℎ = 𝐼 𝑥 𝑡
𝐴ℎ = 1,0 𝑥 900
𝐴ℎ =900
3600
= 0,25 𝐴ℎ
𝐸 = 𝑉 𝑥 𝑄
𝐸 = 14,48 𝑥 0,25
𝐸 = 3,62 Wh
o 𝐴ℎ = 𝐼 𝑥 𝑡
𝐴ℎ = 0,8 𝑥 900
𝐴ℎ =720
3600
= 0,2𝐴ℎ
𝐸 = 𝑉 𝑥 𝑄
𝐸 = 14,16 𝑥 0,2
𝐸 = 2,83 Wh
o 𝐴ℎ = 𝐼 𝑥 𝑡
𝐴ℎ = 0,8 𝑥 900
𝐴ℎ =720
3600
= 0,2𝐴ℎ
𝐸 = 𝑉 𝑥 𝑄
𝐸 = 14,51 𝑥 0,2
𝐸 = 2,90 Wh
• Energi yang terisikan pada baterai saat dilakukan pengujian pengisian baterai
dengan menggunakan tegangan masukan panel surya.
𝐸 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 4,61 + 3,85 + 3,83 + 3,62 + 2,83 + 2,90 = 21,67 Wh (4.5)
Dari perhitungan energi total pada saat melakukan pengisian baterai dengan
menggunakan tegangan masukan panel surya maka energi yang terisi adalah 21,67 Wh
atau sekitar 22,57% dari kapasitas baterai maksimal, Dapat disimpulkan bahwa alat ini
bisa melakukan pengisian ulang baterai dengan menggunakan tegangan masukan panel
surya.
36
4.5. Pengujian pengisian baterai dengan tegangan masukan power supply
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui bahwa sistem dapat melakukan
pengisian baterai dengan menggunakan tegangan masukan yang bervariasi. Pengujian ini
dilakukan menggunakan power supply sebagai sumber tegangan masukan sistem. Untuk
pengujian pada Tabel 4.5 digunakan nilai tegangan 20V sebagai tegangan masukan
sistem, sedangkan pada Tabel 4.6 digunakan nilai tegangan 8V sebagai tegangan
masukan sistem.
Gambar 4.5. Diagram pengujian pengisian baterai dengan tegangan masukan power supply
Gambar 4.6. Pengujian pengisian baterai dengan tegangan masukan power supply
37
Tabel 4.5. Pengujian sistem pengisian baterai dengan tegangan masukan power supply 20V
Tabel 4.6. Pengujian sistem pengisian baterai dengan tegangan masukan power supply 8V
Berdasarkan Tabel 4.5 dan Tabel 4.6 maka dapat dilihat bahwa sistem dapat
melakukan pengisian baterai dengan tegangan masukan power supply. Pada Tabel 4.5
digunakan nilai tegangan power supply 20V ini menunjukkan bahwa sistem dapat bekerja
saat buck mode dan pada Tabel 4.6 digunakan tegangan power supply 8V ini
menunjukkan bahwa sistem dapat bekerja saat boost mode. Pada pengujian ini digunakan
tegangan masukan 8V dan 20V karena sistem ini hanya dapat bekerja antara tegangan
masukan 8-20V untuk melakukan pengisian baterai.
Jam Arus Vout Charging V baterai
10.00 1,5A 14,55V 12,22V
10.15 1,3A 14,17V 12,60V
10.30 1,3A 14,37V 12,98V
10.45 1A 14,48V 13,36V
11.00 0,8A 14,56V 13,58V
11.10 0,7A 14,35V 13,80V
Jam Arus Vout Charging V baterai
14.00 1,4A 14,53V 12,25
14.15 1,3A 14,66V 12,56
14.30 1,1A 14,32V 12,92
14.45 1A 14,44V 13,20
15.50 0,8A 14,53V 13,67
15.15 0,7A 14,33V 13,84
38
Dapat disimpulkan bahwa alat ini dapat melakukan pengisian baterai dengan
menggunakan tegangan masukan power supply. Pengujian dilakukan dengan melakukan
pengukuran seperti Gambar 4.5 dengan menggunakan multemeter digunakan untuk
mengukur tegangan keluaran buck-boost dan tegangan baterai setiap 15 menit yang
terlihat pada Tabel 4.5 dan Tabel 4.6.
4.6. Pengujian ON/OFF port beban
Pengujian ON/OFF port beban ini dilakukan untuk mengetahui cara kerja
rancangan port beban yang telah dibuat. Port beban ini akan ON apabila kondisi baterai
sudah terbaca 13,8V oleh Arduino, maka pin D3 Arduino akan HIGH untuk mengaktifkan
port beban. Port beban akan OFF saat kondisi baterai terbaca 12,5V maka pin D3 pada
arduino akan LOW untuk mematikan port beban.
Gambar 4.7. Diagram pengujian kondisi port beban saat OFF
Gambar 4.8. Pengujian kondisi port beban saat OFF
Gambar 4.9. Diagram pengujian kondisi port beban saat ON
39
Gambar 4.10. Pengujian kondisi port beban saat ON
Tabel 4.7. Pengujian ON/OFF port beban
Pada pengujian port beban ini digunakan lampu sebagai beban. Ketika port beban
OFF maka lampu mati seperti terlihat pada Gambar 4.5. Sedangkan saatport beban ON
maka lampu akan menyala seperti terlihat pada Gambar 4.6. Melalui Tabel 4.7 dapat
disimpulkan bahwa sistem dapat mengendalikan port beban sesuai dengan kondisi baterai
dengan tingkat keberhasilan 100%.
4.7. Pengujian Duty Cycle
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui berubahnya duty cycle pada saat sistem
melakukan pengisian baterai. Berikut adalah Gambar keluaran sinyal PWM yang
digunakan untuk melakukan pengisian baterai:
Percobaan ke- Kondisi ON Kondisi OFF Keterangan
Percobaan 1 13,8Volt 12,5Volt Berhasil
Percobaan 2 13,9Volt 12,6Volt Berhasil
Percobaan 3 13,7Volt 12,4Volt Berhasil
Percobaan 4 13,8Volt 12,5Volt Berhasil
40
Gambar 4.11. Tampilan duty cycle 96% pada osiloskop
Gambar 4.12. Tampilan duty cycle 60% pada osiloskop
Gambar 4.13. Tampilan duty cycle 0% pada osiloskop
Pada pengujian ini dapat disimpulkan bahwa sistem dapat berubah duty cycle
sesuai dengan kondisi baterai pada saat melakukan pengisian baterai secara otomatis yang
dikendalikan oleh Arduino. Pada saat sensor tegangan baterai dibawah 13,5V maka
sistem akan mengirimkan duty cycle 96% seperti yang terlihat pada Gambar 4.11 , apabila
tegangan baterai 13,5V dan lebih kecil dari 13,8V maka sistem akan mengirmkan duty
cycle 60% seperti terlihat pada Gambar 4.12.
41
saat tegangan baterai 13,8V atau lebih besar maka sistem akan mengirimkan duty
cycle 0% dan sistem pengisian baterai akan berhenti seperti terlihat pada Gambar 4.13.
4.8. Pengujian tampilan LCD
Pada pengujian ini dilakukan untuk mengetahui bahwa sistem dapat menampilkan
nilai tegangan dan arus pada LCD.
Gambar 4.14. Tampilan LCD
Gambar 4.15. Tampilan multimeter arus
Gambar 4.16. Tampilan multimeter tegangan
42
Pada pengujian ini dapat dilihat pada Gambar 4.14 bahwa sistem dapat
menampilkan nilai tegangan sistem. Dibandingkan dengan Gambar 4.15 memiliki ralat
1,3% , sedangkan tampilan arus dibandingkan dengan Gambar 4.16 memiliki ralat 1,4%
antara tampilan LCD dengan alat ukur. Maka dapat disimpulkan bahwa alat ini dapat
menampilkan nilai tegangan dan arus hampir sesuai dengan nilai tegangan yang
sebenarnya.