66
RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO UNO SEBAGAI ALAT UJI KONSUMSI ENERGI PROTOTIPE MOBIL LISTRIK RADEN INTEN 2 (Skripsi) Oleh I PUTU DARMA ADI WIJAYA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2018

RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS MIKROKONTROLER

ARDUINO UNO SEBAGAI ALAT UJI KONSUMSI ENERGI PROTOTIPE

MOBIL LISTRIK RADEN INTEN 2

(Skripsi)

Oleh

I PUTU DARMA ADI WIJAYA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

Page 2: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

ABSTRAK

RANCANG BAGNUN JOULEMETER BERBASIS MIKROKONTROLER

ARDUINO UNO SEBAGAI ALAT UJI KONSUMSI ENERGI LISTRIK

MOBIL PROTOTIPE RADEN INTEN 2

OLEH

I PUTU DARMA ADI WIJAYA

Mobil listrik adalah sebuah trend baru untuk kendaraan masa depan di Indonesia.

Mobil listrik diciptakan guna untuk menanggulangi krisis energi BBM yang dialami

Indonesia saat ini. Dengan permasalah tersebut maka mahasiswa Teknik Mesin

Universitas Lampung ikut serta mengembangkan sebuah mobil listrik guna

menanggulangi krisis energi. Dalam pengembangan yang dilakukan mahasiswa

Teknik Mesin Universitas Lampung mengalami kesulitan dalam melakukan

pengukuran energi pada mobil listrik karena alat ukur Wattmeter yang digunakan

memiliki nilai error mencapai 11%. Oleh karena itu dibutuhkannya alat ukur energi

listrik yang lebih akurat dan tepat. Penyelesaian rancang bangun ini dilakukan

dengan 2 tahapan yaitu, perangcangan sistem elektronika dan perancangan coding

mikrokontroler. Pada perancangan elektronika yang digunakan yaitu sensor arus

acs712, pembagi tegangan, dan mikrokontroler Arduino uno. Perancangan coding

dilakukan menggunakan softwere arduino IDE. Setelah semua alat dibuat,

selanjutnya adalah melakukan kalibrasi sensor arus dan penurun tegangan maka

didapatkan error sebesar 0,1%. Selanjutnya adalah melakukan pengujian pada

mobil listrik Raden Inten 2 dengan mengelilingi lintasan sepanjang 1,2 km

sebanyak 3 putaran dengan waktu 138 detik dan dilakukan sebanyak 3 kali

pengulangan. Maka didapatkan konsumsi energi total yang didapat pada pengujian

ke-1 adalah 52.681 joule, pengujian ke-2 adalah 51.789 joule, dan pengujian ke-3

adalah 50.978 joule. Asumsi jarak tempuh yang didapat pada pengujian ke-1 data jarak

tempuh yang didapat adalah 82 Km/kWh, selanjutnya pada pengujian ke-2 didapatkan

jarak tempuh sejauh 83,41 Km/kWh, dan pada pengujian ke-3 didapatkan jarak tempuh

sejauh 84,74 Km/kWh.

Kata kunci: Energi, Joulemeter, Mikrokontroler, sensor arus, penurun tegangan.

Page 3: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

ABSTRACT

DESIGN AND FABRICATION OF JOULEMETER USING ARDUINO

UNO MICROCONTROLLER FOR ELECTRICAL ENERGY

CONSUMPTION TEST EQUIPMENT RADEN INTEN 2 CAR

PROTOTYEPE.

BY

I PUTU DARMA ADI WIJAYA

Electric cars are a new trend for future vehicles in Indonesia. Electric cars were

created to overcome the fuel energy crisis experienced in Indonesia. With these

problems, Mechanical Engineering students University of Lampung participated in

developing an electric car to overcome the energy crisis. In the development carried

out by Mechanical Engineering students at the University of Lampung, it was

difficult to measure energy in electric cars, because the Watt Meter had an error

value of 11%. Therefore the need for a more accurate and precise measurement of

electrical energy measurement. This design solution is carried out in 2 stages, make

electronic system development and microcontroller coding design. In the electronic

design are use acs712 for current sensor, voltage divider, and Arduino uno

microcontroller. Make a Coding design using the arduino IDE softwere. After all

the tools are made, then the calibration of current and voltage devider sensors had

an error value of 0.1%. Next is testing the Raden Inten 2 electric car by circling the

1.2 km long track with 3 laps with 138 seconds and 3 repetitions. So the total energy

consumption obtained in the first test is 52,681 joules, the second test is 51,789

joules, and the third test is 50,978 joules. The mileage assumption obtained in the

first test of the distance traveled data is 82 Km / kWh, then on the second test, the

distance is 83.41 Km / kWh, and on the third test, the distance is 84, 74 Km / kWh.

Keywords: Energy, Joulemeter, microcontroller, current sensor, voltage devider.

Page 4: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS MIKROKONTROLER

ARDUINO UNO SEBAGAI ALAT UJI KONSUMSI ENERGI PROTOTIPE

MOBIL LISTRIK RADEN INTEN 2

Oleh

I PUTU DARMA ADI WIJAYA

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar

SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

Page 5: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak
Page 6: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak
Page 7: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak
Page 8: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

vi

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Desa Rama Murti 3, Kecamatan

Seputih Raman, Lampung Tengah Pada tanggal 30

Desember 1995 sebagai anak pertama dari dua bersaudara

dari pasangan I Wayan Suaka dan Ni Wayan Suriani.

Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar di SD Negeri 1 Rama Murti,

Kecamatan Seputih Raman, Kabupaten Lampung Tengah pada tahun 2007.

Selanjutnya melanjukan pendidikan di Sekolah Menengah Pertama di SMP Negeri

1 Seputih Raman pada tahun 2010, dan menyelesaikan pendidikan di Sekolah

Menegah Atas di SMA Negeri 1 Kotagajah, Kecamatan Kotagajah, Lampung

tengah pada tahun 2013.

Pada tahun 2013 penulis terdaftar sebagai Mahasiswa Teknik Mesin Fakutas

Teknik Universitas Lampung melalui cabang penerimaan Seleksi Nasional Masuk

Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) Pada tahun 2013. Selama menjadi mahasiswa

penulis aktif mengikuti organisasi UKM HINDU UNILA sejak tahun 2013 sebagai

Kepala Bidang Penelitian dan Pengembangan. Penulis juga mengikuti organisasi

Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (HIMATEM). Penulis juga mengikuti

organisasi Komunitas Kreativitas Universitas Lampung (KUKIS UNILA) sebagai

sekertaris. Di bidang akademik penulis juga beberapa mengikuti lomba pada tingkat

Page 9: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

vii

Fakultas yaitu mengikuti Engineering Expo tahun 2015 pada cabang LKTI dan

mendapat Jura 1. Pada beberapa lomba Provinsi yaitu pada ajang lomba Inovasi

Teknologi Tepat Guna Provinsi Lampung Tahun 2016 mendapat juara harapan 1

kategori umum. Pada lomba daerah kabupaten yaitu pada lomba Inovasi Teknologi

Tepat Guna Kabupaten Lampung Tengah tahun 2016 mendapat juara terbaik 3

kategori umum, dan pada tahun 2017 mendapat juara harapan 1 kategori umum.

Penulis juga mengikuti event Pekan Kreativitas Mahasiswa dari tahun

2013,2014,2016 dan terakhir 2017. Penulis juga mengikuti ajang Kontes Mobil

Hemat Energi(KMHE) 2016 di Universitas Gajah Mada, dan pada tahun 2017 di

Instititut Teknologi Sebelas Nopember, Surabaya.

Penulis melakukan Kerja Praktik (KP) di PT. Semen Baturaja. Unit panjang,

Bandar Lampung pada tahun 2016. Pada tahun 2018 penulis melakukan penelitian

pada bidang produksi otomasi dengan judul “Rancang Bagnun Joulemeter Berbasis

Mikrokontroler Arduino Uno Sebagai Alat Uji Konsumsi Energi Listrik Mobil

Prototipe Raden Inten 2” dibawah bimbingan Bapak Dr. Sugiyanto, M.T. dan

Bapak Martinus, S.T., M.Sc.

Page 10: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

viii

MOTTO

Śri Bhagawan uvāca:

“Loke ‘smin dvi-vidhā niṣṭhā

Purā proktā mayā'nagha,

jnāna-yogena sāṅkhyānāṁ”

karma-yogenayoginām(Sejak dulu Aku katakan, Wahai Anagha, ada dua

disiplin, yaitu jalan ilmu pengetahuan bagi Cendikiawan, dan jalan kerja

bagi yang giat).

(Bhagavad Gita. III-3)

“Kawula Mung Saderma,

Mobah-Mosik Karsaning

Hyang Sukmo”

(Kerjakan yang kita bisa,

masalah hasil dari pekerjaan kita bagaimana,

kita serahkan kepada Sang Pencipta)

(I Putu Darma Adi Wijaya)

Page 11: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

ix

PERSEMBAHAN

Dengan rasa syukur kepada sang Pencipta, Sang Hyang Widi Wasa

Kupersembahkan Karya ini

kepada kedua Orang Tuaku Tercinta

I Wayan Suaka

&

Ni Wayan Suriani

Atas Segala pengorbanan yang tidak terbalaskan, atas segala Doa, dukungan,

Keiklasan dan kasih sayangnya.

Adikku

Ni Made Dewi Darmayanti

Atas semua dukungan dan motivasinya.

Serta

Teman-teman seperjuangan Penulis

MESIN 2013

Almamater Tercinta

TEKNIK MESIN UNIVERSITAS LAMPUNG

Page 12: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

x

SANWACANA

Om. Swastyastu. Om.

Om. Swastyastu. Om. Semoga semua mahluk selalu dalam lindungan-Nya. Dan

niscaya semoga semuanya berbahagia. Segala syukur penulis haturkan kepada

semua Leluhur dan Sang Hyang Widhi Wasa. Atas restu dan karunia ilmu

pengetahuan-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Rancang

Bagnun Joulemeter Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno Sebagai Alat Uji

Konsumsi Energi Listrik Mobil Prototipe Raden Inten 2”.

Dalam penyusunan skripsi ini yang merupakan salah satu syarat untuk mencapai

gelar ‟Sarjana Teknik‟ pada Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung, banyak

bantuan baik moral maupun materil dari berbagai pihak yang diberikan kepada

penulis. Untuk itu pada kesempatan ini, Penulis ingin menyampaikan ucapan

terima kasih kepada:

1. Kedua Orang Tua penulis, Bapak (I Wayan Suaka) & Ibu (Ni Wayan Suriani)

yang selalu mendoakan dan memberikan dukungan materil moril kepada penulis.

2. Saudara kandung satu-satunya Ni Made Dewi Darma Yanti, yang selalu memberi

motivasi kepada penulis agar tidak malas-malasan untuk menyelesaikan studi.

3. Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas

banyak waktu, ide, dan perhatian yang telah diberikan untuk membimbing

penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Page 13: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

xi

4. Bapak Martinus, S.T., M.Sc. selaku pembimbing 2 tugas akhir ini. Terimakasih

atas waktu, ilmu, ide dan semua perhatian yang diberikan untuk membimbing

penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

5. Bapak Irza Sukmana, S.T., M.T., Ph.D. selaku pembahas tugas akhir ini, yang telah

banyak memberikan kritik dan saran yang sangat bermanfaat bagi penulis.

6. Bapak Ahmad Su’udi, S.T., M.T. selaku kepala Jurusan Teknik Mesin Universitas

Lampung, yang telah memberikan dorongan dan guyonan agar penulis segera

merampungkan dan meninggalkan jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung.

7. Seluruh dosen pengajar dan karyawan di Jurusan Teknik Mesin Universitas

Lampung.

8. Terimakasih kepada Tata Kurniawan, Prasetio Budiyanto, Didi Marsoni, yang selalu

menemani selama beberapa tahun melaksanakan studi di jurusan Teknik Mesin

Universitas Lampung.

9. Seluruh rekan-rekan teknik Mesin Universitas Lampung angkatan 2013 (TM 13)

yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

10. Terimakasih kepada Adi Yusuf Setiawan, S.T. yang telah memberikan pendapatnya

dan arahan selama mengalami kesulitan dalam melaksanakan tugas akhir penulis.

11. Terimakasih kepada penghuni Lab. Mekatronika sekaligus teman-teman KUKIS

UNILA ( Angga Jaseng, Arif, Eko, Hap, Dendi, Sutran, Adi, Maning, Farid Ocol,

Tri, Aji, Diana, Elsi, Titin, Bambang, Wahyu) yang telah membantu pelaksanaan

tugas akhir penulis sehingga bisa menyelesaikan tugas akhir ini.

12. Terimakasih kepada Kadek Grenita Arya Putri, yang selalu menemani penulis dikala

susah dan senang selama menyelesaikan tugas akhir ini.

Page 14: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

xii

13. Terimakasih kepada satu-satunya teman se-Agama, Kadek Sukanadi yang selalu

menemani susah senang selama beberapa tahun melaksanakan studi di Teknik

Mesin Universitas Lampung.

14. Terimakasih kepada Isma Yanti, yang selalu menjadi partner mekatronika selama

beberapa tahun studi di Teknik Mesin Universitas Lampung.

15. Semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan namanya satu persatu, yang

telah ikut serta membantu secara langsung maupun tidak langsung dalam

penyelesaian Tugas Akhir ini.Semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi penulis

pada khususnya dan pembaca pada umumnya.

Om. Santih, Santih, Santih. Om.

Bandar Lampung, 7 Agustus 2018

Penulis

I Putu Darma Adi Wijaya

Page 15: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

xiii

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ............................................................................................................... i

HALAMAN JUDUL ............................................................................................... ii

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................ iii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iv

PERNYATAAN PENULIS ..................................................................................... v

RIWAYAT HIDUP ................................................................................................ vi

HALAMAN MOTO ............................................................................................ viii

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................ ix

SANWACANA ........................................................................................................ x

DAFTAR ISI ........................................................................................................ xiii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xvi

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xvii

I. PENDAHUHULUAN ....................................................................................... 1

A. Latar Belakang ............................................................................................ 1

B. Tujuan .......................................................................................................... 4

C. Batasan Masalah........................................................................................... 5

D. Sistematika Penulisan .................................................................................. 5

I. PENDAHULUAN ................................................................................. 5

II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 6

III. METIDOLOGI PENELITIAN .............................................................. 6

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 7

V. PENUTUP .............................................................................................. 7

Page 16: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

xiv

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 7

LAMPIRAN ................................................................................................. 7

II. DASAR TEORI ................................................................................................ 8

A. Mobil Listrik ................................................................................................ 8

B. Baterai ........................................................................................................ 14

C. Energi Listrik ............................................................................................. 16

D. Mikrokontroler ........................................................................................... 19

E. Mikrokontroler Arduino ............................................................................. 22

F. Sensor Arus Acs712 ................................................................................... 28

G. Pembagi Tegangan ..................................................................................... 30

III. METODOLOGI PENELITIAN ...................................................................... 33

A. Tempat Dan Waktu Penelitian ................................................................... 33

B. Diagram Alir Penelitian ............................................................................. 34

C. Alat Dan Bahan Penelitian ......................................................................... 35

D. Pembuatan Sistem Joulemeter ................................................................... 38

E. Pengujian Sistem ........................................................................................ 41

F. Prosedur Penelitian..................................................................................... 41

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................................... 46

A. Pengujian Kalibrasi Sensor ........................................................................ 46

B. Data Dan Hasil ........................................................................................... 53

1. Perancangan Dan Pembuatan Perangkat Keras ..................................... 53

2. Pengujian Dan Analisis Data ................................................................. 63

V. PENUTUP ....................................................................................................... 79

A. Simpulan .................................................................................................... 79

B. Saran ........................................................................................................... 80

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 81

Page 17: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

xv

LAMPIRAN ........................................................................................................... 83

Page 18: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1. Jadwal Penelitian. ................................................................................. 33

Tabel 3.2. Spesifikasi Mobil Listrik Radin Inten 2. .............................................. 37

Tabel 3.3. Data kalibrasi sensor arus dan tegangan joulemeter. .......................... 44

Tabel 3.4. data pengujian konsumsi energi mobil listrik radin inten 2 ................. 44

Tabel 4.1 Data kalibrasi pembagi tegangan dengan multimeter Krisbow KW06-

271 .......................................................................................................................... 47

Tabel 4.2. Data kalibrasi sensor arus acs712 dengan multimeter krisbow KW06-

273. ......................................................................................................................... 50

Tabel 4.3. Pengujian ke-1 Konsumsi energi dan jarak tempuh mobil listrik Raden

Inten 2..................................................................................................................... 74

Tabel 4.4. Pengujian ke-2 Konsumsi energi dan jarak tempuh mobil listrik Raden

Inten 2. ................................................................................................................... 75

Tabel 4.5. Pengujian ke-3 Konsumsi energi dan jarak tempuh mobil listrik Raden

Inten 2..................................................................................................................... 76

Page 19: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

xvii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Motor DC ........................................................................................... 9

Gambar 2.2 rangkaian ekuivalen motor DC ........................................................... 9

Gambar 2.3. Rotor pada motor DC ....................................................................... 11

Gambar 2.4. Stator pada motor DC ....................................................................... 12

Gambar 2.5. Motor DC mobil listrik ..................................................................... 13

Gambar 2.6. Circiuit board pin mapping Arduino Uno ........................................ 25

Gambar 2.8. Sensor ACS712 ................................................................................ 29

Gambar 2.9. Rangkaian pembagi tegangan .......................................................... 30

Gambar 3.10. Diagram alir penelitian ................................................................... 34

Gambar 3.11. Rancangan logika control Joulemeter ............................................ 38

Gambar 3.12. Rangkaian Pengukur tegangan ....................................................... 39

Gambar 3.13. Rangkaian sensor arus .................................................................... 39

Gambar 3.14. Rangkaian joulemeter ..................................................................... 40

Gambar 4.15. Kalibrasi Pembagi Tegangan ......................................................... 48

Gambar 4.16. Kalibrasi sensor arus ACS712 ....................................................... 50

Gambar 4.17. Coding Compensation sensor pada softwere .................................. 52

Gambar 4.18. Sistem pembagi tegangan ............................................................... 56

Gambar 4.19. pembagi tegangan pada breadboard .............................................. 56

Gambar 4.20. Pembagi tegangan pada papan PCB joulemeter ............................. 57

Gambar 4.21. Rangkaian ACS712 pada fritzing ................................................... 58

Page 20: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

xviii

Gambar 4.22. rangkaian ACS712 pada breadboard ............................................. 58

Gambar 4.23. Sensor ACS712 Pada Rangkaian joulemeter ................................. 58

Gambar 4.24. Rangkaian data logger pada Arduino uno di fritzing ..................... 59

Gambar 4.25. Rangkaian data logger pada joulemeter ......................................... 59

Gambar 4.26. Skema elektrikal Joulemeter pada aplikasi Fritzing ...................... 60

Gambar 4.27. Rangkaian jadi Joulemeter ............................................................. 61

Gambar 4.28. Skema pemasangan Joulemeter ..................................................... 62

Gambar 4.29. Grafik tegangan berdasarkan waktu ............................................... 65

Gambar 4.30. Grafik pengujian ke-1 sensor ACS712 .......................................... 67

Gambar 4.31. Grafik pengujian ke-2 Sensor ACS712 .......................................... 68

Gambar 4.32. Grafik arus pengujian ke-3 sensor ACS712 ................................... 69

Gambar 4.33. Gabungan grafik pengujian sensor ACS712 .................................. 70

Gambar 4.34. Grafik contoh sampling sensor arus ................................................ 72

Page 21: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

1

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung sedang mengembangkan sebuah

mobil yang menggunakan energi listrik sebagai sumber energi penggeraknya.

Mobil listrik tersebut adalah sebuah mobil prototipe masa depan.

Pengembangan mobil listrik tersebut adalah karena turut sertanya mahasiswa

Teknik Mesin Universitas Lampung dalam usaha untuk mengurangi efek

pemanasan global karena emisi gas buang kendaraan berbahan bakar fosil,

serta turut berperan dalam pengembangan sumber energi terbaharukan.

Mobil listrik adalah sebuah trend baru untuk kendaraan masa depan di

Indonesia. Mobil listrik diciptakan guna untuk menanggulangi krisis energi

BBM yang dialami Indonesia saat ini. Pertumbuhan kendaraan komersil yang

menggunakan bahan bakar minyak sebagai sumber energi utamanya tidak

sebanding dengan jumlah ketersediaan sumber bahan bakar minyak di

Indonesia, hal tersebut akan menyebabkan krisis energi untuk beberapa tahun

kedepan. Sektor transportasi merupakan pengguna energi terbesar, dan

diperkirakan dalam 10 tahun pemakaian akan meningkat dua kali lipat. Untuk

energi di Indonesia pemakaian bahan bakar minyak (BBM) sangat dominan.

Permintaan BBM dari tahun 2000–2010 diperkirakan akan tumbuh 5,6% per

tahun (dengan asumsi intensitas pemakaian BBM tidak berubah dan dengan

Page 22: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

2

pertumbuhan PDB 5% per tahun). Pada tahun 2000, jenis BBM yang paling

banyak digunakan adalah minyak solar (42%), diikuti oleh premium (22%),

dan minyak tanah (20%) (Dani, 2005) .

Pengembangan mobil listrik di Lampung bertujuan untuk menanggulangi krisis

energi minyak yang terjadi di provinsi Lampung khususnya. Dengan data

konsumsi bahan bakar minyak jenis Premium mengalami kenaikan konsumsi

dari 3.286 KL menjadi 3.497 KL, untuk Pertalite dari 3.333 KL menjadi 4.013

KL. Kenaikan signifikan terjadi pada Pertamax yaitu dari 573 KL menjadi 835

KL tercatat pada tahun 2016 (Putra, 2016). Dengan permasalahan tersebut

perlunya pengembangan mobil listrik di provinsi Lampung untuk

menanggulangi konsumsi bahan bakar minyak yang selalu meningkat tiap

tahunnya, dan juga dalam usaha untuk melakukan konservasi energi minyak

bumi. Dalam Perpres No 22/2017 tentang Rencana Umum Energi Nasional

(RUEN) dinyatakan sektor transportasi pemerintah akan mengembangkan

kendaraan bertenaga listrik (hybrid) pada 2025 sebesar 2.200 roda empat dan

2,1 juta roda dua (Parikesit, 2017).

Dalam upaya dan ikut serta mahasiswa Teknik Mesin Universitas Lampung

mengembangkan sebuah mobil listrik sehingga dengan harapan terciptanya

sebuah kendaraan masa depan yang dapat menangani krisis energi fosil dunia

khususnya di daerah Lampung. Dalam pengembangan mobil listrik tersebut

dilakukan sebuah penelitian seberapa efisien dan seberapa besar konsumsi

energi listrik yang dikonsumsi oleh mobil listrik tersebut. Sehingga akan

Page 23: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

3

didapatkan mobil listrik yang ramah lingkungan dan sekaligus hemat energi.

Dengan melakukan pengujian secara berulang maka akan didapatkan mobil

listrik yang hemat energi dan tetap efisien untuk dikendarai dengan jarak

tempuh yang jauh.

Pada pengembangan mobil listrik yang dilakukan oleh Mahasiswa Teknik

Mesin Universitas lampung mengalami kendala pada pengembangan yang

dilakukan. Kendala tersebut adalah pada pengukuran jumlah konsumsi energi

yang dimiliki oleh mobil listrik itu sendiri. Pengukuran jumlah konsumsi energi

listrik yang dilakukan menggunakan alat ukur yang bernama watt meter. Watt

meter adalah alat ukur konsumsi listrik per satuan Wh (watt hour) atau kWh

(killo watt hour).

Pada penelitian yang dilakukan oleh Muhammad Ridho Zuhri (2017) salah satu

mahasiswa Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta

menyebutkan bahwa error dari watt meter adalah mencapai 11,498% untuk

watt meter digital di pasaran. Selain pembacaan yang kurang akurat dengan

nilai error yang besar watt meter tidak dapat menampilkan berapa jumlah

konsumsi energi per satuan jarak yang ditempuh oleh mobil listrik. Sehingga

dengan kendala tersebut mahasiswa Teknik Mesin Universitas Lampung tidak

dapat mengetahui berapa konsumsi energi mobil listrik Km/1 kWh. Selain

tidak dapat menampilkan informasi jarak tempuh, watt meter digital tidak dapat

menyimpan data yang didapatkan pada saat melakukan pengujian, sehingga

setiap melakukan pengujian secara perulangan data yang didapatkan tidak

Page 24: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

4

dapat di simpan secara otomatis oleh watt meter tersebut. Dengan keadaan

seperti ini maka luaran yang diharapkan pada pengujian yang dilakukan

sebelumnya tidak dapat dicapai, dan data yang didapatkan kurang akurat

karena alat ukur yang error dan mempunyai banyak kekurangan.

Oleh sebab itu penulis melakukan penelitian tugas akhir dengan tema

RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS

MIKROKONTROLER ARDUINO UNO SEBAGAI ALAT UJI

KONSUMSI ENERGI PROTOTIPE MOBIL LISTRIK RADEN INTEN

2.

B. Tujuan

Adapun tujuan dilakukannya penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Merancang, membuat dan menguji joulemeter untuk mengukur konsumsi

energi dari prototipe mobil listrik Raden Inten 2.

2. Rancang bangun Joulemeter untuk mengurangi nilai error pengukuran

energi yang dimiliki oleh wattmeter digital yang ada dipasaran.

Page 25: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

5

C. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah yang ditentukan dalam laporan tugas akhir ini adalah

sebagai berikut:

1. Sensor arus dan penurun tegangan sebagai input kendali untuk arduino.

2. Data yang diambil dari mobil Raden Inten 2. adalah data tegangan dan arus.

D. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

I. PENDAHULUAN

Latar belakang penelitian menjelaskan tentang krisis energi yang terjadi di

Indonesia yang semakin memperihatinkan. Konsumsi bahan bakar minyak atau

fosil semakin meningkat dari tahun ke tahun. Oleh karena itu maka Mahasiswa

Teknik Mesin Universitas Lampung mengembangkan sebuah prototipe mobil

listrik Raden Inten generasi ke-2. Dalam pengembangan mobil listrik tersebut

mahasiswa Teknik Mesin Universitas Lampung memiliki masalah pada alat

ukur yang dipakai. Alat ukur yang dipakai adalah Wattmeter. Alat tersebut

memiliki nilai error mencapai 11% sehingga dengan nilai error yang tinggi.

Maka tidak akan didapatkan data yang akurat dari konsumsi energi mobil listrik

tersebut. Dengan demikian membuat alat ukur konsumsi energi listrik mobil

listrik Raden Inten 2. menjadi tujuan dari penelitian ini. Beberapa pokok subjek

bahasan pada penelitian ini terdapat pada batasan masalah.

Page 26: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

6

II. TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini terdiri dari dasar teori yang menunjang dan berkaitan dengan

laporan tugas akhir yang dibuat. Pada sub bab mobil listrik dijelaskan

perkembangan teknologi, dan cara kerja komponen mobil listrik. Berikutnya

pada sub bab berikutnya adalah menjelaskan tentang baterai, sejarah baterai,

jenis-jenis baterai dan menjelaskan bagaimana cara kerja baterai pada mobil

listrik. Selanjutnya adalah sub bab energi listrik. Pada sub bab ini dijelaskan

apa itu energi listrik, bagaimana cara mencari energi listrik, dan bagaimana

cara mengukur energi listrik tersebut. Pada sub bab mikrokontroler dijelaskan

apa itu mikrokontroler, sejarah penggunaan mikrokontroler, jenis-jenis

mikrokontroler. Selanjutnya adalah subbab yang menjelaskan apa itu sensor

acs712, kegunaan sensor acs712, cara menggunakan sensor acs712.

Selanjutnya adalah sub bab mengenai pembagi tegangan. Pada sub bab ini

dijelaskan bagaimana cara mencari dan membagi tegangan, dan bagaimana

cara buat pembagi tegangan.

II. METODOLOGI PENELITIAN

Pada bab ini dijelaskan waktu dan tempat penelitian. Serta dijelaskan alat dan

bahan yang digunakan pada penelitian ini. Pada sub bab metode penelitian

dijelaskan tahap penelitian yang dilakukan. Pada sub bab selanjutnya

dijelaskan cara membuat joulemeter dan cara mengambil data penelitian.

Page 27: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

7

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini berisikan uraian dan membahas data yang diperoleh dari hasil

penelitian yang dilakukan. Data yang diperoleh di lengkapi dengan analisa dan

kajian teori ilmiah yang didapatkan.

V. PENUTUP

Pada bab ini berisikan simpulan atau intisari dari semua penelitian yang telah

dilakukan dan berisikan saran untuk dilakukan pada penelitian selajutnya.

DAFTAR PUSTAKA

Daftar pustaka memuat referensi yang dijadikan acuan untuk melakukan

penelitan dan penulisan laporan penelitian tugas akhir.

LAMPIRAN

Pada lampiran berisikan data-data penunjang penelitan, dan gambar sebagai

bahan pelengkap dalam laporan tugas akhir.

Page 28: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

8

II. DASAR TEORI

A. Mobil Listrik

Mobil listrik adalah sebuah kendaraan roda empat yang digerakan menggunakan

motor DC. Sumber daya motor DC berasal dari energi listrik yang disimpan

didalam baterai atau di dalam tempat penyimpanan energi. Mobil listrik adalah

mobil yang khusus dirancang untuk mengatasi krisis energi fosil yang ada

didunia. Mobil listrik memiliki banyak keunggulan diantaranya adalah tidak

memiliki emisi gas sisa pembakaran, karena sumber energi mobil listrik tidak

berasal dari bahan bakar fosil. Dengan tidak adanya pembakaran maka emisi gas

buang dapat dikurangi 100% sehingga tidak akan ada polusi yang tercipta karena

mobil listrik tidak mengeluarkan emisi, berbeda dengan mobil menggunakan

tipe pembakaran dalam yang mengeluarkan banyak emisi yang dapat merusak

bumi dan menyebabkan polusi udara yang dapat menyebabkan penyakit dan

gangguan kesehatan untuk manusia khususnya (Kumara, 2008). Ada beberapa

komponen yang dimiliki oleh mobil listrik adalah sebagai berikut:

1. Motor DC.

Motor DC merupakan salah satu alat yang memakai prinsip elektromagnetik.

Motor DC merupakan sebuah motor yang mengubah energi listrik menjadi

energi mekanik. Motor DC menggunakan energi listrik sebagai energi

penggeraknya. Motor DC adalah motor yang bisa berputar ke dua arah, hal

tersebut disebabkan oleh polaritas dari tegangan yang diberikan dapat

diubah, sehingga oleh sebab itu maka arah putaran dari motor DC dapat

Page 29: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

9

diubah. Motor DC merupakan motor dengan arus searah maka motor DC

dapat digunakanan dalam penggunaan khusus dengan torsi yang tinggi

maupun untuk percepatan yang tinggi (Kumara, 2008).

Gambar 2.1. Motor DC

(Sumber:http//:www.google.com/)

Gambar 2.2 rangkaian ekuivalen motor DC

(Sumber:http//:www.google.com/)

Berikut adalah persamaan persamaan ekivalen motor DC yaitu:

𝑑𝑖

𝑑𝑡=

1

𝑙(𝑅𝑖 + 𝑉 × 𝐾𝑒𝑚𝑓

𝑑

𝜃) ……………………………………….……….(1)

Page 30: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

10

𝑑

𝜔=

1

𝑗(𝐾𝑚𝑖 × 𝐵

𝑑𝜃

𝑑𝑡)…………………………………………………….(2)

Dimana:

i : arus armature motor(A)

L : induktansi armature motor(mH)

R : resistansi armature motor(ohm)

V : tegangan input(V)

Kemf : back emf

ϴ : sudut rotasi rotor(rad)

Ω : kecepatan putar rotor(rad/s)

J : momen kelembaman rotor(kg.m2/s2)

Km : koefisien torsi

B : konstanta redaman mekanik

Kumparan medan magnet pada motor DC disebut stator atau bagian yang

tidak ikut berputar dan rotor pada motor DC disebut sebagai rotor atau bagian

yang berputar. Pada saat diberi medan listrik maka pada komponen rotor

akan bergerak berputar maka akan timbul tegangan GGL yang dapat berubah

arah tiap waktu.

Adapun fungsi dari bagian bagian motor DC adalah sebagai berikut:

a. Rotor.

Rotor merupakan salah satu komponen pada motor DC yang bergerak

dan berputar karena diberikan gaya elektromagnetik dari komponen

Page 31: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

11

stator. Rotor pada motor DC berbeda dengan motor DC pada umumnya,

rotor motor DC terbuat dari magnet permanan dan dirancang untuk

memilik dua sampai delapan kutub magnetik. Material yang digunakan

untuk membuat magnet haruslah sangat bagus, karena agar didapatkan

kerapatan medan magnet yang kuat pada rotor, oleh karena itu maka

material untuk membuat magnet permanen tersebut adalah magnet ferit.

Gambar 2.3. Rotor pada motor DC

(Sumber:www.bogipower.elektrikstart.com)

b. Stator.

Stator adalah komponen pada motor DC yang tidak dapat bergerak atau

dengan kata lain hanya diam saja. Fungsi dari stator itu sendiri adalah

untuk menimbulkan medan elektromagnetik pada rotor. Sehingga

dengan adanya medan elektromagnetik maka akan membuat rotor

bergerak dan berputar. Pada motor DC stator memiliki 12 lilitan kawat

Page 32: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

12

elektromagnetik yang terhubung pada 3 kabel yang terhubung pada

rangkaian kontroler (Kurniawan, 2017).

Gambar 2.4. Stator pada motor DC

(Sumber:www.bogipower.elektrikstart.com)

Gambar 2.5. Motor DC mobil listrik

(Sumber: http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-

3776288/Think-Tesla-s-battery-good-Researchers-reveal-sodium-

superbatteries-650-miles-single-charge.html)

Page 33: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

13

Diperkirakan umur motor pada mobil listrik adalah sekitar 90 tahun, jika

dikendarai sejauh 70 kilometer dalam satu hari pakai. Mobil listrik juga

memiliki biaya pemeliharaan yang secara signifikan lebih rendah

dibandingkan dengan mobil berbahan bakar konvesional karena mobil

listrik hanya memiliki sekitar 5 bagian di motornya, dibandingkan

dengan mobil tradisional yang memiliki ratusan komponen dalam mesin

pembakaran internal.

2. Motor Brushed DC

Motor brushed DC adalah motor yang memiliki sikat karbon pada bagian

komponenennya. Motor brushed DC adalah sebuah rancangan awal dari

motor listrik. Motor brushed DC merupakan motor yang baik untuk

dimanfaatkan sebagai tengaga penggerak dari sebuah mobil listrik. Motor

brushed DC memiliki torsi yang tinggi dan putaran mesin yang tinggi. Motor

brushed DC dapat dengan mudah dikendalikan kecepatannya sehinga motor

jenis ini sangat mudah untuk dimodifikasi sesuai dengan keinginan pengguna.

Ada beberapa kelebihan yang dimiliki oleh motor brushed DC ini adalah

sebagai berikut:

a. Kecepatan putaran motor.

Makin banyak atau makin tinggi tegangan yang diberkian maka akan

semakin tinggi kecepatan putaran motor.

Page 34: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

14

b. Torsi.

Torsi yang dimiliki oleh motor tipe ini adalah tergantung dari besar

tegangan yang diberikan. Semakin besar tegangan yang diberikan maka

akan semakin besar torsi yang dimiliki oleh motor ini.

B. Baterai

Baterai adalah sebuah kombinasi material kimia yang digunakan untuk

mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Sebuah sel kimia yang terbuat

dari dua elektroda positif dan negatif yang bersentuhan sehingga menghasilkan

banyak ion. Energi listrik yang tercipta karena adanya reaksi kimia kemudian

akan disimpan didalam baterai, sehingga energi listrik yang tersimpan tersebut

dapat digunakan lagi untuk berbagai pekerjaan dan tujuan. Dengan adanya reaksi

kimia dari substansi-substansi yang ada dialam baterai maka akan menghasilkan

voltase dalam jumlah tertentu. Di dalam sel baterai terjadi ionisasi elektrolit dari

fasa ion positif dan ion negatif (Buban, 1992).

Listrik yang tersimpan didalam baterai akan digunakan untuk banyak hal,

misalnya saja adalah untuk menggerakan motor DC yang digunakan pada oleh

mobil listrik. Dengan adanya baterai maka mobil bias dikendarai kemana-mana

dengan jarak tempuh yang jauh dan dengan kecepatan tertentu.

Ada beberapa jenis klasifikasi baterai yang ada yaitu, baterai sekuder dan baterai

primer. Baterai primer adalah baterai yang hanya bisa digunakan dapat

digunakan dalam sekali pakai. Baterai sekuder adalah baterai dapat digunakan

Page 35: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

15

untuk berulang kali dan dapat diisi ulang. Dari dua jenis baterai tersebut antara

baterai sekunder dan primer sama-sama memiliki sifat mengubah energi kimia

menjadi energi listrik. Baterai dengan klasifikasi primer memiliki reaksi kimia

yang tidak bisa dibalik atau irreversible, sedangkan baterai sekunder memiliki

reaksi kimia reversible.

1. Baterai primer

Baterai primer sering disebut juga baterai kering, pada baterai primer

elektroda yang dimiliki terdiri dari elektroda positif yang terbuat dari

karbon bermuatan ion positif yang berada pada pusat sel dan seng negatif

dengan elektrolit ammonium klorida. Material yang ada dialam baterai

primer tidak dapat bekerja dengan kebalikan arah ketika dilepaskan.

Baterai primer setelah mengeluarkan voltasenya tidak akan bisa

mengembalikan voltasenya seperti semula, sehingga setelah kehilangan

voltasenya maka baterai primer akan rusak. Ada beberapa jenis baterai

primer yang dijual dipasaran yaitu, baterai alkaline, baterai zinc karbon,

baterai lithium, dan baterai silver oxide.

2. Baterai sekunder

Baterai sekunder yaitu baterai yang dapat digunakan secara berulang-ulang

dengan cara mengisi ulang baterai dengan energi listrik. Baterai sekunder

juga menghasilkan arus listrik yang sama dengan baterai primer pada

umumnya. Namun pada baterai sekunder terdapat reaksi kimia yang dapat

berbalik atau reversible. Pada saat baterai digunakan dengan

menghubungkan beban pada terminal baterai, elektron kemudian mengalir

dari fasa negatif ke fasa positif. Sedangkan pada saat sumber energi luar

Page 36: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

16

dihubungkan ke baterai sekunder, electron akan mengalir dari positif ke

negatif, sehingga terjadi pengisian muatan pada baterai (Manurung, 2014).

C. Energi Listrik

Energi didefinisikan sebagai sebuah kemampuan untuk melakukan kerja dan

usaha. Energi memiliki banyak jenis diantaranya adalah energi mekanis, energi

kimia, energi listrik, energi panas, dan energi cahaya. Energi tidak dapat

dimusnahkan ataupun diciptakan, energi hanya bisa berubah bentuk. Pernyataan

tersebut sesuai dengan hukum kekelan energi. Ada berbagai macam satuan

internasional yang dipakai untuk menunjukkan satuan energi yaitu, joule, watt

hour, cal.

Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang berasal dari sumber arus yang

biasanya dinyatakan dalam satuan watt hour atau joule. Energi yang digunakan

oleh mobil listrik adalah merupakan laju perpindahan energi yang dikali dengan

waktu selama mobil listrik digunakan. Arus listrik yang mengalir pada suatu

penghantar yang berhambatan R, maka pada sumber arus akan mengeluarkan

energi pada penghantar dengan beda potensial pada ujung-ujung penghantar (V),

kuat arus yang mengalir pada penghantar (i), lamanya arus mengalir (t)

(Bernadikus, 2016). Maka persamaan energi listrik dapat dirumuskan dalam

bentuk:

𝑊 = 𝑉 ∙ 𝑖 ∙ 𝑡 ………………………………………………….………..(3)

= (𝑅 ∙ 𝑖)𝑖 ∙ 𝑡…………………………………………………………(4)

Page 37: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

17

𝑊 = 𝑖2 ∙ 𝑅 ∙ 𝑡 (𝑊𝑎𝑡𝑡 𝑆𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑)……………….. ………………………(5)

Karena :

𝑖 =𝑉

𝑅……………………..…………………………………………….(6)

Besarnya energi listrik berbanding lurus dengan daya yang dipakai pada mobil

listrik terhadap waktu penggunaan kendaraan. Semakin lama daya yang terpakai

akan semakin besar energi listrik yang digunakan. Maka persamaan untuk

mencari energi yang terpakai yaitu:

𝑊 = 𝑃 ∙ 𝑡 …………………………………………………………(7)

Dimana,

𝑃 = 𝑉 ∙ 𝐼 …………………………………………………………(8)

Maka persamaan untuk mencari energi dengan menggunakan input data dari

arduino adalah data digital, maka persamaan akan menjadi seperti dibawah ini:

E = ∫ 𝑉(𝑡) × 𝐼(𝑡) ×𝑡

0𝑑𝑡 …………………………………………………(9)

E = ∑ 𝑉𝑡 × 𝐼𝑡 × Waktu 𝑆𝑎𝑚𝑝𝑙𝑖𝑛𝑔𝑡 𝑛𝑡=1 ……………………..…………(10)

Page 38: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

18

Maka:

E = ∑ 𝑉𝑡 × 𝐼𝑡 × 𝑡𝑡 𝑛𝑡=1 ……………….……..………………….………(11)

Keterangan:

W = Energi listrik yang terpakai(Wh)

P = Daya listrik yang terpakai(W)

V = Tegangan pada peralatan listrik (V)

I = Arus listrik yang mengalir(A)

T = Waktu pemakaian listrik (s)

T = Waktu Sampling

Maka dari persamaan yang di dapat dapat di konversikan ke dalam satuan energi

maka:

1 watt = 1 Joule/s …………………………………………………(12)

1 watt second = 1 joule ………………………………………....(13)

1 kWh = 1000 𝑤 ∙ 3.600 𝑠 …………………………………………(14)

= 3.600.000 joule

Namun perhitungan untuk energi mobil listrik yang terpakai biasanya dikalikan

dengan waktu penggunaan mobil. Jadi energi listrik yang terpakai dalam 1 kWh

= 3.600.000 joule (Saputra, 2016).

Page 39: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

19

D. Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol atau

pengendali rangakain elektronik dan pada umumnya menyimpan program

didalamnya. Mikrokontroler lebih banyak digunakan karena lebih

menguntungkan dibandingkan dengan menggunakan mikroprosesor.

Penyebabnya adalah karena dengan menggunakan mikrokontroler tidak perlu

menambahkan memori eksternal selama digunakan karena penyimpanan yang

besar pada mikrokontroler (Budiharto, 2005).

Pada mikrokontroler pada umumnya memiliki sebuah otak atau yang sering

disebut chip yang memiliki berbagai fungsi, yaitu sebagai berikut:

1. Central processing unit mulai dari processor 4-bit yang sederhana hingga

kerja tinggi 64-bit.

2. Input/output antarmuka jaringan seperti serial port.

3. Antarmuka komunikasi serial lain seperti IC, serial peripheral interface

and controller area network untuk sambungan sistem.

4. Peripheral seperti timer dan watchdog.

5. RAM untuk menyimpan data.

6. ROM, EPROM, EEPROM atau flash memory untuk menyimpan program

di komputer.

7. Resonator rangkaian RC adalah sebuah rangkaian clock.

8. Untuk pengubah sinyal analog menjadi sinyal digital.

Page 40: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

20

Pada dasarnya mikrokontroler terdapat dua jenis, yaitu mikrokontroler RISC dan

CISC.

1. Mikrokontroler RISC (Reduced Instruction Set Computer) adalah instruksi

yang dimiliki terbatas, namun mempunyai banyak fasilitas dan fungsi.

2. Mikrokontroler CISC (Complex Instruction Set Computer) adalah instrusi

yang tidak terbatas namun dengan fungsi yang terbatas.

Dari beberapa jenis mikrokontroler tersebut semuanya mempunyai keunggulan

dan kekurangan masing-masing. Ada beberapa jenis mikrokontroler yang umum

digunakan adalah sebagai berikut:

1. MCS51

MCS51 adalah mikrokontroler dengan tipe CISC, pada umumnya instruksi

yang digunakan adalah dalam 12 siklus clock. Mikrokontroler buatan

Harvard ini memiliki sebuah mode perluasan dengan sebuah ROM luar

64KB dan RAM luar 64KB dengan jalur pemilihan chip yang terpisah

untuk akses program dan akses memori data.

Kemampuan mikrokontroler 8081 adalah memasukan sebuah mesin

pemroses boolean yang mengijinkan operasi logika boolean tingkatan-bit

dapat dilakukan secara langsung dan dengan efisien dalam sebuah register

internal dan RAM. MCS51 adalah rancangan awal pada program PLC.

Page 41: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

21

2. PIC

PIC (Programmable Interface Controller), PIC merupakan jenis dari

mikrokontroler yang di desain oleh Harvard. Pada awal perkembangan oleh

divisi mikroelektronik dengan nama PIC1640. PIC umum digunakan oleh

para developer karena harga yang murah dan terjangkau, ketersediaan dan

penggunaan yang luas, dengan database yang besar dan dengan bahasa

pemrograman yang dapat dilakukan melalui komputer.

3. AVR

AVR (Alv and Vegard’s Risc Processor) atau sering disbut juga

mikrokontroler RISC 8-bit. AVR adalah mikrokontroler dengan jenis yang

paling banyak dipakai dalam bidang elektronika dan instrumentasi. Pada

umumnya mikrokontroler AVR dikelompokkan dalam empat jenis. Pada

dasarnya yang membedakan jenis dari mikrokontroler AVR tersebut adalah

memori, peripheral, dan fungsinya sendiri. Jenis-jenis dari mikrokontroler

tersebut yaitu, ATTiny, AT90Sxx, ATMega, dan AT86RFxx.

E. Mikrokontroler Arduino

Mikrokontroler arduino adalah sebuah platform dari komputasi fisika yang

bersifat open source. Mikrokontroler arduino adalah salah satu jenis dari

mikrokontroler tipe AVR. Arduino adalah kombinasi dari hardwere dengan

bahasa pemrograman dan Integrated Development Enviroment (IDE) yang

mutakhir. IDE adalh sebuah softwere yang sangat berperan untuk menulis

program, mengkoding menjadi kode biner dan mengupload kedalam memori

Page 42: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

22

dari arduino. Arduino menjadi sebuah platform yang digemari para pengembang

dan akedemisi profesional karena arduino mudah dikembangkan dan

disandingkan dengan modul-modul pendukung seperti sensor, tampilan,

penggerak dan sebagainya.

Mikrokontroler arduino bersifat opensource untuk softwere ataupun

hardwerenya. Komponen utama didalam rangkaian papan arduino adalah

mikrokontroler 8-bit dengan tipe Atmega yang dibuat oleh sebuah perusahaan

Atmel Corporation (Djuandi, 2011). Ada berbagai tipe arduino menggunakan

tipe Atmega yang berbeda-beda tergantung pada spesifikasi yang dimiliki,

contohnya adalah arduino uno yang menggunakan Atmel328P.

1. Arduino Uno .

Arduino uno adalah sebuah mikrokontroler yang berbasis ATmega328P.

arduino uno adalah sebuah mikrokontroler yang berfungsi sebagai arena

prototyping sirkuit mikrokontroler untuk kepentingan tertentu. Dengan

menggunakan arduino uno akan lebih mudah merangkai rangkaian

elektronika mikrokontroler dibandingkan dengan merakit di ATMega328

dari awal pada breadboard. Arduino uno memiliki 14 digital input maupun

output pin (6 pin digunakan sebagai output PWM), 6 output analog, 16

MHz osilator Kristal, koneksi dengan usb, jack 12 V dan tombol reset. Pin-

pin tersebut diperuntukan untuk kepentingan rangkaian mikrokontroler.

Pada perkembangan saat ini arduino uno sudah mengalami perkembangan

yang sangat pesat, ditunjukkannya dengan versi yang terbaru dari

Page 43: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

23

pengembangan sebelumnya adalah arduino uno R3 (REV 3).

Perkembangan yang pesat menyebabkan arduino uno sangat digemari para

pengembang mikrokontroler. Spesifikasi yang dimiliki oleh arduino uno

adalah sebagai berikut :

Spesifikasi Arduino Uno.

Chip mikrokontroler ATMega328P

Tegangan operasi 5V

Tegangan input 7V-12V

Tegangan input limit 6V-20V

Digital I/O pin 14 buah, 6 buah diataranya untuk

PWM

Analog input pin 6 buah

Arus DC per pin I/O 20 mA

Arus DC pin 3.3V 50 mA

Memori flash 32 KB, 0.5 KB untuk bootloader

SRAM 2KB

EEPROM 1 KB

Clock speed 16 Mhz

Dimensi 68,6 mm x 53,4 mm

Berat 25 gram

Page 44: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

24

Gambar 2.6. Circiuit board pin mapping Arduino Uno

(sumber: www.arduinoarts.com/pin_mapping)

a. Catu daya

Papan arduino mendapatkan daya dari koneksi kabel USB ataupun pada

socket jack catu daya eksternal. Catu daya eksternal diperoleh dari

adaptor AC maupun DC, baterai 9 V, dari jack DC yang tersedia, dan

menghubungkan langsung GND dan pin Vin pada papan arduino. Papan

dapat berfungsi dengan daya eksternal 6 V sampai 20 V. Namun pada

beberapa rentang tegangan harus selalu diperhatikan. Karena jika

diberikan tegangan 7 V, pada pin 5 V maka tidak akan memberikan

tegangan 5 V, dengan kondisi seperti itu maka rangkaian yang dibuat

tidak akan berfungsi secara maksimal. Namun jika diberikan tegangan

lebih dari 12 V akan membuat pcb rangkaian over heat sehingga akan

merusak rangkaian yang telah dibuat, tegangan yang dianjurkan adalah

Page 45: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

25

tegangan 7 V hingga 12 V. Ada beberapa pin power pada arduino uno

yaitu sebagai berikut:

1) GND Grounding atau negatif.

2) Vin Pin yang digunakan untuk memberikan power

langsung ke arduino dengan tegangan 7 V-12 V.

3) Pin 5V Pin output yang mengalir tegangan 5 V.

4) 3V3 Pin output untuk tegangan 3,3 V dari regulator.

5) IOREF Pin yang menyediakan referensi tegangan pada

mikrokontroler. Biasanya berguna untuk papan

shield untuk mendapatkan tegangan yang sesuai.

b. Memori

Pada arduino uno menggunakan chip ATmega328 dengan

menggunakan memori 32KB, dan dengan memori 0.5 KB digunakan

untuk bootloader. Dengan menggunakan SRAM 2 KB dan

menggunakan EEPROM 1 KB, pada EEPROM library dapat diinput

baca-tulis saat melakukan pemrograman.

c. Pemrograman

Pada arduino uno memiliki sebuah softwere pemrograman yang bisa di

pasang pada semua jenis personal komputer dan laptop. Softwere

arduino uno sering disebut dengan IDE. Pada chip ATmega328 yang

ditanam pada arduino uno telah diisi dengan sebuah program yang

disebut bootloader. Dengan adanya bootloader pemrograman yang

dilakukan dapat lebih mudah karena tidak perlu menggunakan hardwere

Page 46: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

26

tambahan atau softwere tambahan selain yang dimiliki oleh arduino uno

R3. Namun untuk pengguna yang sudah mahir dalam menggunakan

mikrokontroler dapat menggunakan pemrograman secara langsung

tanpa menggunakan bootloader yaitu melalui header ICSP (In Circuit

Serial Programming) dengan menggunakan arduino ISP.

d. Input dan Output.

Arduino uno memiliki 14 buah digital pin yang digunakan sebagai

sarana input maupun output data pada rangkaian arduino. Ada beberapa

pin input ataupun output yang memiliki fungsi khusus yaitu:

1. Serial Adalah pin yang terdiri dari 2 pin, pin 0 (RX)

dan pin 1 (TX) digunakan untuk menerima RX

dan mengirim TX pada data serial.

2. External Pin 2 dan pin 3 digunakan untuk fungsi attach

interrups ( ).

3. PWM Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11 digunakan untuk output

PWM 8-bit dengan menggunakan fungsi analog

write ( ).

4. SPI Pin 10 (ss), 11 (MOSI), 12 (MISO), dan 13

(SCK) digunakan untuk komunikasi SPI dengan

menggunakan fungsi SPI library.

5. LED Pin 13 terhubung pada fungsi built-in LED yang

dikendalikan oleh digital pin no 13.

Page 47: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

27

6. TWI Pin 14 (SDA) dan pin A5 (SCL) yang

mendukung komunikasi TWI dengan

menggunakan wiring library.

Papan arduino uno memiliki 6 buah input analog yang ditandai dengan

A0, A1, A2, A3, A4, dan A5. Pin tersebut memiliki resolusi 10-bit,

kemudian pin-pin tersebut diukur dari ground ke 5 V (Agfianto, 2002).

F. Sensor Arus ACS712

Sensor Allegro ACS712 adalah sebuah alat yang ekonomis dan sebuah solusi

cerdas untuk mengukur arus AC ataupun DC di dunia industri, usaha komersil,

dan sistem komunikasi global. Sensor Allegro ACS712 adalah sebuah alat yang

mudah diaplikasikan, dengan pengaplikasian pada kontrol motor, pendeteksi

beban, dan menejemen daya untuk proteksi keamanan arus berlebih.

Sensor ACS712 adalah sensor dengan akurasi yang tinggi. didalam rangkaian

pada ACS712 terdapat rangkaian low-offset linear hall yang memiliki satu buah

lintasan yang dibuat dari material tembaga. Sensor ini bekerja dengan membaca

arus yang mengalir melalui kabel yang terbuat dari tembaga yang didalamnya

yang menghasilkan medan magnet yang ditangkap oleh Integrated Hall IC dan

diubah menjadi tegangan yang proporsional. Pembacaan yang teliti

dioptimalkan dengan cara memasang komponen yang ada didalamnya antara

penghatar medan magnet dengan hall tranducer yang berdekatan. Tegangan

Page 48: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

28

proporsional akan menstabilkan Bi CMOS Hall IC yang telah dirancang

memiliki ketelitian yang tinggi oleh pabrik.

Gambar 2.8. Sensor ACS712

(Sumber: tokopedia.com)

Output dari alat adalah arus postif (>VIOUT (Q)) ketika aliran dilewatkan melalui

jalur konduksi pada tembaga primer pada pin 1 dan 2, ke pin 3 dan 4, dimnana

pin tersebut adalah jalur yang digunakan untuk indetifikasi arus yang lewat pada

sensor ACS712. ACS712 memiliki resistansi dengan konduktifitas 1,2 mΩ,

sehingga dapat membaca arus yang lemah sekalipun dan pembacaan yang error

dapat dihindari karena kemampuan yang dimiliki oleh sensor ACS712 tersebut

(Allegro, 2009).

G. Pembagi tegangan

Dalam komponen elektronika pembagi tegangan atau bisa disebut juga voltage

devider merupakan sebuah komponen rangkaian elektronika yang dapat

mengatur dan membuat tegangan keluaran menjadi lebih kecil dari tegangan

Page 49: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

29

masukannya. Pembagi tegangan menggunakan 2 buah resistor atau lebih yang

digunakan untuk memberikan resistansi pada tegangan input. Tegangan keluaran

bergantung pada nilai dari resistor yang digunakan.

Gambar 2.9. Rangkaian pembagi tegangan

(sumber: http://www.sumber.elektronika.blogspot.com/)

Ada beberapa jenis pembagi tegangan yang biasanya digunakan untuk

menurunkan tegangan yang dipakai. Adapun macam-macam pembagi tegangan

yang sering digunakan adalah sebagai berikut:

1) Pembagi tegangan resistif.

2) Pembagi tegangan campuran (resistif dan capitansi).

3) Pembagi tegangan campuran resistif dan induktif.

4) Pembagi tegangan campuran resistif, induktif dan capitansi.

Namun pembagi tegangan yang umum digunakan adalah potensiometer dan

penurun tegangan menggunakan beberapa resistor yang dipasang seri dan

input

output

Page 50: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

30

pararel. Dengan menggunakan hokum Ohm penurun tegangan dapat dicari

dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

𝑖 =𝑉𝑖𝑛

𝑅1+𝑅2......................................................................................................(15)

Dimana Vout adalah tegangan yang melewati resistor kedua maka:

𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑖 × 𝑅2………………………………………………………...…(16)

Maka persamaannya dapat ditulis menjadi:

𝑉𝑜𝑢𝑡 =𝑅2

𝑅1+𝑅2 × 𝑉𝑖𝑛………………………………………………....……(17)

Jika R1=R2 maka Vout menjadi:

𝑉𝑜𝑢𝑡 =1

2× 𝑉𝑖𝑛……………………………………………………………(18)

Jika mencari nilai R1, maka:

𝑅1 = 𝑅2×𝑉𝑖𝑛

𝑉𝑜𝑢𝑡− 𝑅2…………………………………………………...……(19)

Maka untuk mencari nilai R2, maka:

𝑅2 =𝑅1

(𝑉𝑖𝑛

𝑉𝑜𝑢𝑡−1)

………………………………………………………………(20)

Page 51: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

31

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Mekatronika Jurusan Teknik Mesin

Universitas Lampung untuk melakukan proses pengambilan data dan

pengolahan data. Selanjutnya jadwal kegiatan penelitian yang dilakukan adalah

sebagai berikut:

Tabel 3.1. Jadwal Penelitian.

Nama Kegiatan

Januari Februari Maret April Mei

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1

Seminar

Proposal

Tugas Akhir

2 Pembuatan

Joulemeter

3 Pengambilan

data penelitian

4 Pengolahan

data

5 Seminar Hasil

Page 52: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

32

B. Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.10. Diagram alir penelitian

Sudah

Mulai

Studi literatur

Perancangan Joulemeter

Menentukan sensor dan akuator yang dipakai

1. Komponen yang digunakan:Arduino uno R3, Data Logger, Gps Modul

2. Sensor yang digunakan:Sensor arus dan sensor tegangan ACS712

3. Akuator yang digunakan:LCD Shield modul

Membuat desain skema diagram logika sistem

Membuat rancangan Joulemeter

Membuat rangkaian perangkat keras joulemeter

1. Memasang input (Sensor arus dan sensor tegangan ACS712)

2. Membuat kode listing IDE Arduino Uno R3

3. Memasukan kode listing ke softwere IDE Arduino Uno R3

Melakukan pengujian yang meliputi:

1. Apakah sensor yang digunakan dapat membaca beban energy listrik yang diberikan

dari mobil listrik Radin Inten 2?

2. Apakah nilai arus dan tegangan dapat ditampilkan pada LCD dan data logger?

A

Melakukan pengujian fungsi dan analisis Joulemeter

Analisis data dan pembahasan

Kesimpulan dan saran penelitian

Selesai

Belum

Apakah rancangan sudah benar?

Page 53: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

33

C. Alat dan Bahan Penelitian

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam membuat Joulemeter adalah

sebagai berikut:

1. Alat.

Adapun alat yang digunakan pada pembuatan Joulemeter adalah sebagai

berikut:

a. Solder.

Digunakan untuk memasang atau melepas komponen elektronika

dengan cara melunakkan timah yang menempel pada komponen

elektronika.

b. Timah solder

Digunakan untuk menempelkan komponen elektronika satu sama lain,

atau digunakan untuk menempelkan komponen elektronika pada papan

PCB.

c. Tang Pemotong kabel.

Digunakan untuk memotong kabel.

d. Multitester Krisbow KW06-271.

Digunakan untuk mengkalibrasi komponen elektronika dan memeriksa

komponen elektronika, apakah masih berfungsi atau tidak.

Page 54: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

34

2. Bahan.

Adapun bahan-bahan yang digunakan pada pembuatan Joulemeter adalah

sebagai berikut:

a. Arduino Uno

Arduino uno adalah mikrokontroller yang digunakn pada perancangan

dan pembuatan Joulemeter pada penelitian yang dilakukan. Arduino

uno digunakan untuk mengolah data nilai arus dan tegangan yang

dibaca oleh sensor sehingga didapatkan jarak dan konsumsi energi per

satuan jarak.

b. Sensor arus

Sensor arus digunakan untuk membaca konsumsi arus pada mobil

listrik Radin Inten 2.

c. Pembagi tegangan

Pembagi tegangan digunakan untuk membaca dan menurunkan

tegangan yang masuk ke Arduino uno.

d. SD card modul

SD card modul digunakan untuk menyimpan data yang didapat dari

pengujian Joulemeter.

G. Breadboard

Breadboard digunakan untuk membuat rangkaian sementara dari

komponen Joulemeter.

H. Kabel Jumper

Digunakan untuk menghubungkan rangkaian satu dengan rangkaian

lainnya.

Page 55: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

35

I. Mobil Listrik Radin Inten 2.

Digunakan sebagai media pengujian yang dilakukan. Adapun spesifikasi

mobil listrik Radin Inten 2 adalah sebagai berikut:

Tabel 3.2. Spesifikasi Mobil Listrik Radin Inten 2.

NO Fitur Spesifikasi

1. Tipe Mobil Prototype

2. Bobot 45 Kg

3. Penggerak Motor Dc 24 V 30 A

4. Bahan Bakar Energi listrik

5. Tipe Baterai Lithium Polymer 26 V 30 Ah

6. Kontroller Arduino Uno

8 Dimensi 210 Cm x 150 Cm

D. Pembuatan Sistem Joulemeter

Setelah melakukan proses perancangan selanjutnya adalah melakukan

pembuatan sistem dari Joulemeter yang akan digunakan. Adapun tahapan yang

dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Desain logika kontrol

Adapun rancangan desain logika kontrol yang akan dibuat pada penelitian

ini, yaitu rancangan alat ukur energi dan jarak pada mobil listrik Radin

Inten 2. Rancangan logika kontrol tersebut meliputi sistem otomasi sensor

Page 56: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

36

arus dan tegangan pada Joulemeter. Diagram rancangan logika kontrol

sistem adalah sebagai berikut:

Gambar 3.11. Rancangan logika control Joulemeter

2. Rangkaian pengukur tegangan

Rangkaian pengukur tegangan terdiri dari beberapa komponen yaitu:

a. 1x 10 kOhm Resistor.

b. 1x 2,2 kOhm Resistor.

c. 1x 47 kOhm Resistor.

Gambar 3.12. Rangkaian Pengukur tegangan

Sensor Arus

Arduino

Uno R3

Data

Logger

Pembagi

Tegangan

Page 57: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

37

3. Rangkaian sensor arus.

Pada rangkaian pengukuran arus menggunakan sensor ACS712 30 A.

Gambar 3.13. Rangkaian sensor arus.

4. Rangkaian Joulemeter.

Pada rangkaian yang telah dibuat untuk masing-masing komponen maka

yang selanjutnya adalah merangkai seluruh rangkaian joulemeter menjadi

sebuah alat yang dapat digunakan.

Page 58: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

38

Gambar 3.14. Rangkaian joulemeter

5. Pembuatan perangkat keras

Pada tahap pembuatan perangakat keras ini berkaitan dengan perangkat

lunak sistem mikrokontroler yaitu pembuatan listing program joulemeter

dengan menggunakan fitur pada softwere listing (IDE) yang disediakan

oleh arduino uno.

E. Pengujian sistem

Setelah semua tahap perancangan selesai dilakukan, selanjutnya adalah

melakukan proses pengamatan sistem yang telah dibuat sebelumnya, apakah

berjalan dengan benar atau tidak. Jika tidak sesuai dengan ketentuan yang

diinginkan maka dilakukan peninjauan kembali atau dilakukan proses

Page 59: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

39

troubleshooting. Selanjutnya adalah jika sudah benar dilakukan pengujian

sebagai berikut:

1. Membandingkan nilai aktual dengan jarak dan konsumsi energi pada lomba

KMHE 2017 sebelumnya dengan menggunakan data yang didapat dari

joulemeter yang telah dibuat dan disediakan oleh panitia penyelenggara.

2. Memastikan data yang dicatat pada data logger adalah data real time dan

merupakan data aktual dari pengujian yang sedang dilakukan.

F. Prosedur Penelitian

Adapun prosedur penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Melakukan persiapan pengujian.

Adapun persiapan pengujian yang harus dilakukan adalah sebagai berikut:

a. Menyiapkan mobil listrik Radin Inten 2.

b. Melakukan pemeriksaan komponen kelistrikan pada mobil listrik radin

inten 2 sehingga pada saat dilakukan pengujian tidak terjadi kerusakan

dan kesalahan pada komponen yang sedang diuji.

c. Memeriksa keadaan mobil listrik Radin Inten 2 sehingga mobil dalam

keadaan optimal dan maksimal ketika diuji.

d. Melakukan kalibrasi sensor arus dan sensor tegangan pada kabel

keluaran pada fasa + dan fasa – pada baterai dengan menggunakan

multimeter sehingga arus dan tegangan pada baterai sesuai dengan

spesifikasi yang tertera pada datasheet baterai.

Page 60: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

40

e. Melakukan kalibrasi terhadap Joulemeter yang telah dibuat dengan cara

menekan tombol reset pada arduino uno sehingga joulemeter bekerja

dari nol.

f. Melakukan kalibrasi waktu dan jarak dengan menggunakan stopwatch

dan meteran sehingga data waktu yang didapat adalah data real time

pada pengujian.

g. Memasang joulemeter pada mobil listrik Radin Inten 2.

h. Menyiapkan track/lintasan uji sejauh 1,2 Km.

2. Melakukan pengambilan data.

Adapun prosedur pengambilan data yang dilakukan adalah sebagai

berikut:

a. Menginstruksikan pengemudi menghidupkan mobil listrik radin inten 2

dengan menekan tombol on dan menarik throttle sehingga mobil listrik

radin inten 2 mulai melaju.

b. Menginstruksikan pengemudi mobil listrik Radin Inten 2 dikendarai

dengan kecepatan 30 km/h dan diusahakan mengelilingi lintasan sejauh

1,2 Km sebanyak 3 putaran dengan waktu 3 menit. Mengacu pada

peraturan yang ditetapkan oleh panitia penyelenggara KMHE peserta

diharuskan untuk mengelilingi lintasan balap sebanyak 8 putaran dan

dengan waktu 30 menit sehingga waktu dalam satu putaran adalah 3

menit. Untuk menempuh jarak yang telah ditentukan maka kecepatan

rata-rata yang dibutuhkan adalah 30 km/h.

Page 61: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

41

c. Setelah mengelilingi lintasan sebanyak 3 putaran dengan waktu 3 menit

selanjutnya adalah dengan melakukan pengambilan data yang tertera

pada datalogger joulemeter dan selanjutnya melakukan kalkulasi

energi nyata yang dikonsumsi pada setiap variabel pengujian.

d. Mencatat data yang telah didapat kedalam tabel data hasil percobaan

dan selanjutnya melakukan analisa konsumsi energi listrik mobil listrik

Radin Inten 2 dengan hasil konsumsi energi yang didapatkan

sebelumnya pada lomba KMHE 2017.

e. Mengulangi pengujian dari prosedur persiapan alat sampai

pengambilan data sebanyak 3 kali perulangan sehingga didapatkan data

yang valid dan dapat mengurangi error pada pengujian.

Tabel 3.3. Data kalibrasi sensor arus dan tegangan joulemeter.

Sampling Kalibrasi Arus Tegangan

Real value Measurement value

1

2

3

4

5

6

7

9

20

Error

≈ ≈ ≈ ≈

Page 62: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

42

Tabel 3.4. data pengujian konsumsi energi mobil listrik radin inten 2.

Sampling Kalibrasi Arus Tegangan

Real value Measurement value

1

2

3

4

5

6

8

9

20

Error

3. Analisa data.

Setelah melakukan proses pengujian pada joulemeter dan data konsumsi

energi didapatkan adalah selanjutnya melakukan proses analisis data.

Dengan membandingkan data yang didapat pada saat mengikuti lomba

KMHE 2017 dan data yang didapatkan pada pengujian yang dilakukan

maka dengan menganalisis data yang telah didapat dapat membuktikan

kevalidan alat ukur konsumsi energi listrik atau joulemeter pada mobil

listrik Radin Inten 2.

≈ ≈ ≈ ≈

Page 63: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

75

V. PENUTUP

A. Simpulan

Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian dan analisis yang telah

dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Telah dirancang dan dibuat joulemeter adalah sebuah alat yang digunakan

untuk mengukur energi yang digunakan oleh mobil listrik Raden Inten 2.0

yang berbasis mikrokontroler Arduino uno. Joulemeter menggunakan

penurun tegangan dengan error pembacaan sebanyak ± 0 % dan nilai error

sensor arus sebanyak ± 0,1 %. Nilai error pada joulemeter dapat dihilangkan

dengan coding pada softwere Arduino IDE dengan mengatur nilai bias pada

sensor yang dipakai. Nilai error yang dimiliki Joulemeter adalah ± 0,1 %.

2. Pengujian penurun tegangan dengan jarak 1,2 Km dan waktu tempuh 138 s

didapatkan nilai rata-rata tegangan pada pengujian ke-1 adalah 29 V, pada

pengujian ke-2 adalah 29 V dan pada pengujian ke-3 adalah 29 V.

3. Pengujian pada sensor ACS712 dengan jarak 1,2 Km dan waktu tempuh

138s didapatkan nilai tertinggi konsumsi arus pengujian ke-1 adalah 17,08

A, pengujian ke-2 adalah 16,3 A, dan pengujian ke-3 adalah 17,3 A.

Sedangkan nilai arus terendah pada pengujian ke-1 adalah 11,73 A,

pengujian ke-2 adalah 11,8 A, dan pengujian ke-3 adalah 11,73 A.

Page 64: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

76

4. Konsumsi total energi yang didapat pada pengujian ke-1 adalah 52.681

Joule, pengujian ke-2 adalah 51.789 Joule, dan pengujian ke-3 adalah

50.978 Joule.

5. Asumsi jarak tempuh yang didapat pada pengujian ke-1 data jarak tempuh

yang didapat adalah 82 Km/kWh, selanjutnya pada pengujian ke-2

didapatkan jarak tempuh sejauh 83,41 Km/kWh, dan pada pengujian ke-3

didapatkan jarak tempuh sejauh 84,74 Km/kWh.

B. Saran.

Adapun saran yang didapatkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Sebaiknya pengujian dilakukan dengan waktu dan jarak aktual sesuai

dengan regulasi dari KMHE .

2. Untuk melihan kemampuan maksimal konsumsi energi dari mobil listrik

Raden Inten 2. sebaiknya kondisi mobil harus dalam keadaan terbaik, karena

jika tidak dalam kondisi terbaik pengujian konsumsi energi tidak akan

maksimal karena banyak kerusakan pada mobil listrik Raden Inten 2.

Page 65: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

DAFTAR PUSTAKA

Allegro. 2009. Datasheet ACS712: Fully Integrated, Hall-Effect-Based Linear

Current Sensor IC with 2.1 kVRMS Voltage Isolation and a Low-

Resistance Current Conductor. Diunduh di

http://www.allegromicro.com/en/Products/Current-Sensor-ICs/Zero-

To-Fifty-Amp-Integrated-Conductor-SensorICs/ACS712.aspx. Diakses

pada tanggal 3 Februari 2018 pukul 15.00 WIB.

Agfianto, E. P. 2002. Belajar “Mikrokontroler Arduino Uno Teori dan

Aplikasinya”. Penerbit Gaya Media. Yogyakarta. 252 hlm.

Bernadikus, F. dan Hamzah, A. 2016. Analisa Evaluasi Intensitas Konsumsi Energi

Melalui Audit Energi Listrik Di Gedung Rektorat Universitas Riau.

(Skripsi). Jurnal Teknik Elektro. Universitas Riau. Riau. Vol. 3, No. 2,

Hal 2-3.

Buban, P. 1992. Understanding Electricity and Electronics Technology. McGraw-

Hill. United States. 576 hlm.

Budiharto, W. 2005. Interfacing Komputer dan Mikrokontroler. PT. Elex Media

Komputindo Gramedia, Jakarta. 340 hlm.

Dani, R. 2005. Kebijakan Sektor Transportasi Darat. Jakarta. Diunduh di

http://dephub.go.id/post/read/KEBIJAKAN-TRANSPORTASI-

DARAT/. Diakses pada tanggal 3 Februari 2018 pukul 14.20 WIB.

Djuandi, F. 2011. Pengenalan Arduino. Diunduh di

http://www.tobuku.com/pengenalan-arduino/. Diakses pada tanggal 3

februari 2018 pukul 14.00 WIB.

Kumara, N. S. dan Sukareyasa, W. 2008. Tinjauan Perkembangan Kendaraan

Listrik Dunia Hingga Sekarang. (Skripsi). Universitas Udayana. Badung.

Hal. 74-77.

Page 66: RANCANG BANGUN JOULEMETER BERBASIS …digilib.unila.ac.id/32890/4/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdf · Bapak Dr. Sugiyanto, M.T, selaku pembimbing 1 tugas akhir penulis, atas banyak

Kurniawan, R. 2017. Pembuatan transmisi variabel listrik tipe BLDC pada mobil

listrik. (Skripsi). Politeknik Sriwijaya. Palembang. Hal. 28-29.

Manurung, R. 2014. Analisis Daya Pada Baterai Dengan Metode Charge Dan

Discharge. (Skripsi). Universitas Sumatra Utara. Medan. Hal. 22-23.

Parikesit, S. B. 2017. Peraturan Presiden Republik Indonesia No. 22 Tahun 2017

Tentang Rencana Umum Energi Nasional. Diunduh di

http://www.jdih.esdm.go.id/peraturan/Perpres%2022%20Tahun%20201

7.pdf. Diakses pada tanggal 5 januari 2018 pukul 20.30 WIB.

Putra, A. W. 2016. Konsumsi pertalite dan pertamax pada tahun 2016. Diunduh di

http://www.pertamina.com/news-room/siaran-pers/konsumsi-pertalite-

dan-pertamax-naik-hampir-30-selama-libur-panjang-akhir-pekan/.

Diakses pada tanggal 20 Januari 2018 pukul 23.13 WIB.

Saputra, H. M. 2016. Analisis Penggunaan Pengaruh Rantai dan Sproket Terhadap

Konsumsi Daya Motor Pada Sistem Track Mobile Robot. (Skripsi).

Politeknik Caltex Riau. Pekanbaru. Hal. 31-32.

Saputra, R. A. 2016. Perhitungan Rugidaya Beban Terpasang Dalam Kondisi

Standby Pada Rumah Tinggal Di Perumahan Bumi Sako Damai

Palembang Menggunakan Aplikasi Etap. (Skripsi). Politeknik Negeri

Sriwijaya. Palembang. Hal. 7-8.

Satria, A. W. 2012. Analisis Konsumsi Energi Menggunakan Profil Kecepatan Pada

Kendaraan Listrik. (Skripsi). Universitas Indonesia. Depok. Hal. 56-57.

Wijaya, J. I. 2015. Perancangan Dan Pemilihan Komponen Sistem Penggerak

Sepeda Listrik Dengan Frame Bahan Komposit. (Skripsi). Universitas

Pasundan. Bandung. Hal. 1-2.

Zuhri, M. R. 2017. Perbandingan Akurasi kWh Meter Digital dan kWh Meter

Analog. (Skripsi). Universitas Muhammadiyah Surakarta. Solo. Hal. 11-

12.