HALAMAN JUDUL
TUGAS AKHIR – TE 145561 Dwi Ranggah Kurniawan NRP 2213039004 Amalia Kusumaningrum NRP 2213039021 Dosen Pembimbing 1 Suwito, ST., MT. Dosen Pembimbing 2 Eko Pujiyatno Matni, S.Pd. PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2016
PENGGUNAAN BUCK BOOST CONVERTER PADA SISTEM BATTERY CHARGING TERKENDALI MIKROKONTROLER BERSUMBER SOLAR CELL
HALAMAN JUDUL
FINAL PROJECT – TE 145561 Dwi Ranggah Kurniawan NRP 2213039004 Amalia Kusumaningrum NRP 2213039021 Advisor 1 Suwito, ST., MT. Advisor 2 Eko Pujiyatno Matni, S.Pd. ELECTRICAL ENGINEERING D3 STUDY PROGRAM Faculty of Industrial Technology Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2016
USING BUCK BOOST CONVERTER FOR BATTERY CHARGING SYSTEM BASED ON MICROCONTROLLER WHICH HAVE SOLAR PANEL SOURCE
v
vi
-----Halaman ini sengaja dikosongkan-----
vii
viii
PENGGUNAAN BUCK BOOST CONVERTER PADA SISTEM
BATTERY CHARGING TERKENDALI MIKROKONTROLER
BERSUMBER SOLAR CELL
Nama Mahasiswa : Dwi Ranggah Kurniawan
NRP : 2213 039 004
Nama Mahasiswa : Amalia Kusumaningrum
NRP : 2213 039 021
Dosen Pembimbing 1 : Suwito, ST., MT
NIP : 19810105 200501 1 004
Dosen Pembimbing 2 : Eko Pujiyatno Matni, S.Pd
NIP : 19710330 199403 1 002
ABSTRAK Potensi Energi matahari di Indonesia cukup besar sebagai wilayah
negara tropis. Pemanfaatan energi matahari menggunakan solar cell
yang disimpan dalam baterai membutuhkan sebuah regulator. Umumnya
charge controller yang digunakan merupakan jenis regulator tegangan
dan proses charging saat akan berhenti ketika cuaca berawan sehingga
tegangan luaran solar cell kurang dari tegangan standar pengisian
baterai.
Pada tugas akhir ini dibuat battery charging dengan metode buck-
boost converter untuk menstabilkan tegangan luaran solar cell. Sistem
battery charging menggunakan mikrokontroler sebagai pusat kendali
untuk menaikkan dan menurunkan tegangan luaran solar cell secara
otomatis. Tegangan output dari sistem pengendali ini dijaga sesuai
standar tegangan pengisian baterai.
Hasil pengujian battery charging mencapai efisiensi 78 % saat
intensitas matahari tinggi yaitu pada pukul 10.00 sampai 14.00 Secara
keseluruhan tegangan charging rata-rata yang terbaca sekitar 13,6 Volt
dan arus charging yang dihasilkan rata-rata 1 Ampere. Charging battery
12 Volt membutuhkan waktu kurang lebih 5 jam.
Kata Kunci : solar cell,mikrokontroler, Buck-Boost Converer, Battery
Charging
ix
-----Halaman ini sengaja dikosongkan-----
x
USING BUCK BOOST CONVERTER FOR BATTERY
CHARGING SYSTEM BASED ON MICROCONTROLLER WHICH
HAVE SOLAR PANEL SOURCE
Nama Mahasiswa : Dwi Ranggah Kurniawan
NRP : 2213 039 004
Nama Mahasiswa : Amalia Kusumaningrum
NRP : 2213 039 021
Dosen Pembimbing 1 : Suwito, ST., MT
NIP : 19810105 200501 1 004
Dosen Pembimbing 2 : Eko Pujiyatno Matni, S.Pd
NIP : 19710330 199403 1 002
ABSTRACT The potential of solar energy in Indonesia is quite large as an area
of tropical countries. Utilization of solar energy using a solar cell that is
stored in the battery requires a regulator. Generally, charge controller
used is a type of voltage regulator and current charging process will
stop when the weather was cloudy, so the output voltage of the solar
cell is less than the standard voltage battery charging,
In this final task, battery charging system created by the method of
buck-boost converter to stabilize the output voltage of the solar cell.
Battery charging system using a microcontroller as the central control
for raising and lowering the output voltage of the solar cell
automatically. The output voltage of this control system is maintained
according to the standard battery charging voltage.
Battery charging system test results reach 78% efficiency when the
high sun intensity is at 10.00 to 14.00 Overall average charging voltage
that is read around 13.6 Volt and the charging current is generated on
average 1 Ampere.Charging battery 12 Volt takes approximately 5
hours.
Keywords : solar cell, microcontroller,Buck -Boost Converer, Battery
Charging
xi
-----Halaman ini sengaja dikosongkan-----
xii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang selalu
memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan dengan baik. Shalawat serta salam semoga selalu
dilimpahkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW.
Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan guna
menyelesaikan pendidikan Diploma pada Bidang Studi Elektro Industri,
Program Studi D3 Teknik Elektro, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas
Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
dengan judul :
" PENGGUNAAN BUCK BOOST CONVERTER PADA SISTEM
BATTERY CHARGING TERKENDALI MIKROKONTROLER
BERSUMBER SOLAR CELL"
Dengan terselesaikannya Tugas Akhir ini, Penulis menyampaikan
terima kasih yang sebesar - besarnya kepada :
1. Kedua orang tua yang senantiasa mendoakan dan memberikan
dukungan dengan tulus tiada henti.
2. Bapak Suwito, ST., MT. selaku dosen pembimbing.
3. Bapak Eko Pujiyatno Matni, S.Pd. selaku dosen pembimbing dari
BLKIP.
4. Bapak Ir. Hanny Budi Nugroho, MT. Slamet Budiprayitno, ST., MT.
Moh. Abdul Hady, ST,. MT. selaku dosen penguji
5. Teman - teman Elektro Industri Angkatan 2013 yang selalu
memberikan doa, semangat, dan dukungannya.
6. Semua pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun
tidak langsung dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari dan memohon maaf atas segala kekurangan
pada Tugas Akhir ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat
bermanfaat dalam pengembangan keilmuan di kemudian hari.
Surabaya, Juni 2016
Penulis
xiii
-----Halaman ini sengaja dikosongkan-----
xiv
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................... i
HALAMAN JUDUL .................................................................... iii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ........................... v
LEMBAR PENGESAHAN ......................................................... vii
ABSTRAK .................................................................................. ix
ABSTRACT .................................................................................. xi
KATA PENGANTAR .............................................................. xiii
DAFTAR ISI .............................................................................. xv
DAFTAR GAMBAR ................................................................ xvii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................ 1
1.3 Batasan Masalah .............................................................. 2
1.4 Tujuan Perencanaan ........................................................ 2
1.5 Sistematika Laporan Tugas Akhir ................................... 2
1.6 Relevansi ........................................................................ 3
BAB II TEORI PENUNJANG
2.1 Mikrokontroler ATMega328 ........................................... 5
2.2 Buck boost converter ........................................................ 5
2.3 Sensor Arus ................................................................... 10
2.4 Voltage Divider ............................................................. 12
2.5 Accumulator/Aki ............................................................ 13
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
3.1 Blok Diagram Fungsional ............................................. 15
3.2 Perancangan Penunjang Hardware ................................ 16
3.2.1 Perancangan Box Control ................................... 16
3.3 Perancangan Elektronik ................................................ 17
3.3.1 Setting Port Mikrokontroler ............................... 17
3.3.2 Perancangan Buck Boost Converter .................... 18
3.3.3 Perancangan Driver Mosfet ................................ 22
3.3.4 Perancangan Rangkaian Sensor Tegangan .......... 23
3.3.5 Perancangan Rangkaian Sensor Arus .................. 24
3.4 Perancangan Perangkat Lunak (software) ..................... 24
3.4.1 Perancangan Program Pembangkit PWM ........... 25
xv
3.4.2 Perancangan Program Pembacaan Sensor
Tegangan............................................................. 26
3.4.3 Perancangan Program Pembacaan Sensor Arus .. 27
3.4.4 Perancangan Program Keseluruhan .................... 28
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA DATA
4.1 Pengujian Solar Cell ..................................................... 31
4.2 Pengujian Tegangan Output Terhadap Perhitungan ....... 32
4.3 Pengujian Nilai Duty Cycle .......................................... 33
4.4 Pengujian Sensor Tegangan ........................................... 34
4.4 Pengujian Sensor Arus .................................................. 35
4.5 PengujianKeseluruhan .................................................... 36
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ................................................................... 41
5.2 Saran ............................................................................. 42
DAFTAR PUSTAKA ................................................................ 43
LAMPIRAN A TABEL HASIL PENGUJIAN ..................... A-1
LAMPIRAN B PROGRAM .................................................. B-1
LAMPIRAN C DATASHEET ................................................ C-1
LAMPIRAN D GAMBAR ...................................................... D-1
DAFTAR RIWAYAT HIDUP ................................................. E-1
xvi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 ATMega 128 ............................................... 5
Gambar 2.2 Rangkaian Non Inverting Buck Boost
Converter mode buck ................................... 6
Gambar 2.3 Analisa Switch Tertutup .............................. 6
Gambar 2.4 Analisa Switch Terbuka ............................... 7
Gambar 2.5 Rangkaian Non Inverting Buck Boost
Converter mode boost .................................. 7
Gambar 2.6 Analisa Switch Tertutup .............................. 8
Gambar 2.7 Analisa Switch Terbuka ............................... 8
Gambar 2.8 Rangkaian Non Inverting Buck Boost
Converter ..................................................... 9
Gambar 2.9 Analisa Switch tertutup ................................ 9
Gambar 2.10 Analisa Switch Terbuka ............................... 10
Gambar 2.11 ACS712-20A-T ............................................ 11
Gambar 2.12 Diagram pin ACS712 ................................... 11
Gambar 2.13 Rangkaian dasar voltage divider .................. 12
Gambar 3.1 Blok Fungsional Sistem Baterai Charging ... 15
Gambar 3.2 Desain Box Kontrol ..................................... 16
Gambar 3.3 Skematik Setting Port Mikrokontroler ........ 18
Gambar 3.4 Online Calculator Coil ................................ 20
Gambar 3.5 Spesifikasi Inti Toroid ................................ 21
Gambar 3.6 Rangkaian Keseluruhan Sistem Battery
Charging ...................................................... 21
Gambar 3.7 Rangkaian Driver Mosfet Mode Buck ......... 22
Gambar 3.8 Rangkaian Driver Mosfet Mode Boost ........ 23
Gambar 3.9 Rangkaian Pembagi Tegangan ..................... 23
Gambar 3.10 Rangkaian Sensor Arus ................................ 24
Gambar 3.11 Flowchart Pembangkitan PWM .................. 25
Gambar 3.12 Contoh Segmen Program Pembangkitan
Pulsa PWM .................................................. 26
Gambar 3.13 Flowchart Sensor Tegangan ........................ 26
Gambar 3.14 Contoh Segmen Program Pembacaan
Sensor Tegangan .......................................... 27
Gambar 3.15 Flowchart Kalibrasi Sensor Arus ................. 27
Gambar 3.16 Contoh Segmen Program Kalibrasi Sensor
Arus.............................................................. 28
Gambar 3.17 Flowchart Program Keseluruhan Sistem
Battery Charging . ....................................... 30
xvii
Gambar 4.1 Rangkaian Beban Pengujian Solar Cell ....... 31
Gambar 4.2 Grafik Vout dan Iout yang dihasilkan solar
cell ............................................................... 31
Gambar 4.3 Rangkain Pengujian Buck Boost Converter . 32
Gambar 4.4 Grafik Tegangan output Buck Boost Converter
dan Tegangan output seharusnya ................ 32
Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Vinput dan Duty Cucle
Mode Buck ................................................. 33
Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Vinput dan Duty Cucle
Mode Boost .................................................. 33
Gambar 4.7 Rangkaian Pengujian Sensor Tegangan ....... 34
Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Tegangan input dan
tegangan output yang dihasilkan sensor ....... 34
Gambar 4.9 Rangkaian Pengujian Sensor Arus ............... 35
Gambar 4.10 Grafik Pengukuran Sensor Arus .................. 35
Gambar 4.11 Pengujian Keseluruhan Battery Charging ... 36
Gambar 4.12 Grafik Vinput dan Voutput Battery
Charging I .................................................... 36
Gambar 4.13 Grafik Iinput dan Ioutput Battery
Charging I .................................................... 37
Gambar 4.14 Grafik Vinput dan Voutput Battery
Charging II .................................................. 37
Gambar 4.15 Grafik Iinput dan Ioutput Battery
Charging II .................................................. 38
Gambar 4.16 Grafik Vinput dan Voutput Battery
Charging III ................................................. 38
Gambar 4.17 Grafik Iinput dan Ioutput Battery
Charging III ................................................. 39
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Saat ini banyak perangkat elektronik yang menggunakan sumber
energi dari solar cell yang disimpan dalam sebuah baterai. Baterai
merupakan sumber listrik portable yang dapat di isi ulang. Penggunaan
listrik PLN untuk media pengisian baterai secara terus menerus akan
mengakibatkan pemborosan energi listrik dari PLN. Agar tidak terjadi
pemborosan energi listrik maka digunakan energi alternatif yang
terbarukan. Sebagai negara beriklim tropis seperti di Indonesia banyak
energi alternatif yang bisa dimanfaatkan untuk dikonversi menjadi
energi listrik, misalnya angin, cahaya matahari, ombak dan sebagainya.
Energi matahari sangat cocok jika dikonversi ke energi listrik karena
sinar matahari jumlahnya tak terbatas meskipun ada kurun waktunya
antara terbit sampai terbenam. Pengkonversian energi matahari ke energi
listrik membutuhkan suatu solar cell.
Selama ini baru ada alat charging baterai yang hanya berfungsi
sebagai regulator tegangan solar cell saja. Penelitian sebelumnya telah
dilakukan terkait battery charging bersumber solar cell yaitu Dani S,
Rizka M, 2012, “Rancang Bangun Kontroler Baterai Charger Untuk
Solar Cell” dan Aulia Rizki “Battery Charger Dengan Converter Boost”
Pada penelitian tersebut DC DC Converter menggunakan boost. Pada
penelitian tersebut DC DC Converter menggunakan boost converter.
Namun dengan metode boost converter hanya mengandalkan tegangan
lebih rendah untuk di regulasi ke level lebih tinggi. Hal itu tentunya
akan sangat merugikan karna pada kondisi cuaca yang tidak menentu
menyebabkan output dari solar cell tidak akan mencapai standar
tegangan pengisian baterai. Untuk itu perlu adanya suatu metode yang
dapat mengefektifkan tegangan output solar cell karena intensitas
cahaya matahari yang berubah - ubah.
Salah satu metode yang dapat dilakukan adalah menggunakan
metode buck boost converter bersumber solar cell untuk membuat
sistem pengendali pengisian baterai. Metode Buck Boost Converter
dipilih karna dapat menstabilkan tegangan keluaran dari solar cell ketika
cuaca tidak menentu. Jika intensitas cahaya matahari redup tegangan
keluaran panel juga akan rendah, maka converter akan berada dalam
mode boost untuk meningkatkan level tegangan, sebaliknya jika
intensitas cahaya terang tegangan keluaran panel juga akan tinggi, maka
2
converter akan berada dalam mode buck untuk menurunkan level
tegangan. Tegangan output dari sistem pengendali ini dijaga sesuai
standar tegangan pengisian baterai yaitu 13,6 volt DC.
1.2 Rumusan Masalah
Pada Tugas Akhir ini yang menjadi permasalahan utama adalah
tidak ada sistem battery charging yang dapat menstabilkan tegangan
output dari solar cell baik saat intensitas cahaya rendah, sedang atau
tinggi menjadi standar level tegangan pada battery charging.
1.3 Batasan Masalah
Level terendah tegangan luaran solar cell yang diproses adalah 7,5
Volt dan level tegangan tertinggi adalah 21 Volt. Dibawah 7,5 Volt
sistem battery charging tidak akan bekerja.
Sistem battery charging menggunakan satu solar cell sebagai
sumber dan satu baterai 12 Volt sebagai beban
Mikrokontroler menggunakan Arduino Uno
1.4 Tujuan Perencanaan
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat Battery Charging
dengan metode buck boost converter yang dapat bekerja pada berbagai
tingkat pencahayaan. Hasil yang diharapkan adalah output tegangan
yang stabil yaitu 13,6 Volt dari solar cell sehingga mampu digunakan
untuk mencharge baterai
1.5 Sistematika Laporan Tugas Akhir
Sistematika pembahasan tugas akhir ini terdiri dari lima bab, yaitu
pendahuluan, teori penunjang, perencanaan dan pembuatan alat,
pengujian dan analisa alat, serta penutup.
Bab I : PENDAHULUAN
Pada bab ini membahas tentang latar belakang
permasalahan, permasalahan, tujuan, sistematika laporan,
serta relevansi.
Bab II : TEORI PENUNJANG
Pada bab ini membahas tentang teori penunjang yang
mendukung dalam perencanaan pembuatan alat meliputi
definisi dan aplikasi solar cell, teori buck boost converter,
aplikasi dan perancangan mikrokontroler dan fungsi
fungsi dari prinsip lainnya.
3
Bab III : PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT
Membahas tentang perencanaan dan pembuatan perangkat
keras (hardware) yang meliputi perangkaian solar cell,
pembuatan kotak buck boost converter, perancangan
mikrokontroler, perancangan sensor. Serta perangkat
lunak (software) berupa program untuk membangkitkan
PWM (Pulse Width Modulation) pada Mikrokontroler
Bab IV : PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT
Membahas tentang pengukuran, pengujian, dan
penganalisaan terhadap komponen-komponen fisik seperti
pengukuran tegangan pada input maupun output, pengujian
duty cycle, pengujian keseluruhan baterry charging.
Bab V : PENUTUP
Menjelaskan tentang kesimpulan dari tugas akhir ini dan
saran-saran untuk pengembangan alat ini lebih lanjut
1.6 Relevansi
Dengan adanya battery charging ini diharapkan proses charging
baterai menjadi optimal meskipun intensitas cahaya cukup rendah.
4
-----Halaman ini sengaja dikosongkan-----
5
BAB II
TEORI PENUNJANG 2.1 Mikrokontroler ATMega 328 [1]
Mikrokontroler adalah sebuah komputer kecil disuatu sirkuit
terpadu yang berisi tentang inti prosesor, memori dan input/output yang
telah diprogram. Program disimpan dalam bentuk RAM, Nor Flash,
OTP ROM yang disertakan dalam chip.
Salah satu jenis mikrokontroler dari tipe Atmel AVR (8-bit) adalah
ATmega 328. ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel
yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer)
yang setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC
(Completed Instruction Set Computer). Mikrokontroller ini memiliki
beberapa fitur antara lain :
130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu
siklus clock.
32 x 8-bit register.
Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
32 KB Flash memory dan pada arduino
Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only
Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi
permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu
daya dimatikan.
Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse
Width Modulation) output.
Gambar 2.1 ATmega 328
2.2 Buck- Boost Converter [2]
Buck Boost Converter berfungsi untuk mengubah level tegangan
DC, baik ke level yang lebih rendah dan ke level yang lebih tinggi.
Rangkaian Non-inverting Buck-Boost (NIBB) menggunakan dua buah
switch mode buck dan switch mode boost.
6
Rangkaian NIBB mempunyai tiga mode pengoperasian, yakni mode
buck , boost dan buck-boost. Ketika tegangan input dibawah tegangan
yang diinginkan maka rangkaian akan berubah menjadi mode boost.
Sebaliknya ketika tegangan input diatas tegangan yang diinginkan, maka
mode akan berubah ke mode buck. Ketika tegangan input stabil
mendekati tegangan yang diinginkan, maka bekerja pada mode buck-
boost.
Mode Buck Pada mode buck, Switch buck akan mendapat sinyal switching dari
PWM1, sedangkan Switch boost mendapat sinyal switching PWM2
dengan nilai duty-cycle (D) = 0, sehingga switch boost akan open.
Gambar 2.2 Rangkaian Non Inverting Buck Boost Convertermode
buck
Pada mode ini analisa rangkaian terbagi menjadi dua, analisa saklar
tertutup dan terbuka.
Gambar 2.3 Analisa switch tertutup
Analisa switch tertutup pada mode buck, ketika Switch buck kondisi
ON (close) sedangkan Dioda 1 bekerja reverse-bias dan Dioda 2 bekerja
forward-bias, sehingga arus akan mengisi induktor sekaligus menyuplai
beban.
7
Gambar 2.4 Analisa switch terbuka
Analisa switch terbuka ketika Switch buck open maka Dioda 1 dan
diode 2 bekerja forward-bias, arus yang tersimpan di induktor akan
menyuplai beban (discharging).
Dengan persamaan nilai Vout adalah sebagai berikut:
Vout = Vin . D
Mode Boost Pada mode boost, Switch boost mendapat sinyal switching PWM2.
Switch buck mendapat sinyal PWM1 (duty-cycle=1) dan selalu close.
.
Gambar 2.5 Rangkaian Non Inverting Buck Boost Convertermode
boost
Pada mode boost ini analisa rangkaian terbagi menjadi dua, analisa
switch tertutup dan terbuka.
8
Gambar 2.6 Analisa Switch Tertutup
Analisa switch tertutup pada mode boost, ketika Switch boost pada
kondisi ON (close) , D1 dan D2 bekerja reverse-bias, sehingga arus akan
mengisi induktor. Polaritas induktor pada sisi kiri lebih positif
dibandingkan sisi kanannya.
i
Gambar 2.7 Analisa Switch Terbuka
Analisa switch terbuka ketika Switch boost open maka D1 bekerja
reverse bias dan D2 bekerja forward-bias, arus yang tersimpan di
induktor akan berkurang karena impedansi yang lebih tinggi.
Berkurangnya arus pada induktor menyebabkan induktor tersebut
membalik polaritasnya (lebih negatif dari sisi kiri) sehingga arus yang
mengalir pada dioda dan pada beban adalah penjumlahan antara arus
pada sumber dan arus pada induktor. Disaat yang bersamaan kapasitor
akan melakukan penyimpanan energi dalam bentuk tegangan. Boost
Converter memiliki luaran lebih tinggi dibandingkan tegangan input.
Dengan persamaan nilai Vout adalah sebagai berikut:
9
Mode Buck-Boost Pada mode buck-boost switch buck dan switch boost mendapat
sinyal switching PWM1 dan PWM2.
Gambar 2.8 Rangkaian Non Inverting Buck Boost Converter
Prinsip kerja rangkaian mode buck-boost ini dibagi menjadi dua
yaitu: analisa switch tertutup dan switch terbuka.
Gambar 2.9 Analisa switch tertutup
Gambar 2.9 menunjukkan rangkaian buck-boost dengan analisa
switch tertutup dimana switch buck dan Switch boost ON (closed). Hal
ini menyebabkan dioda 1 dan dioda 2 bekerja reverse-bias sehingga arus
akan mengisi induktor L (charging) dan arus induktor (IL) naik sampai
arus maksimum dari induktor. Dengan rumus penurunan pada analisa
switch tertutup adalah sebagai berikut:
Vin = VL
Vin = L x (di/dt)
Vin = L x (di/Ton)
Gambar 2.10 Analisa switch terbuka
10
Gambar 2.10 menunjukkan rangkaian buck-boost dengan anlisa
switch terbuka dimana switch buck dan switch boost OFF (open).
Sehingga kedua dioda bekerja forward-bias dan arus yang tesimpan
pada induktor L akan menyuplai ke beban (discharging). Dengan rumus
penurunan pada saat mode saklar terbuka adalah sebagai berikut:
Vout = VL
Vout = L x (di/dt)
Vout = L x (di/Toff)
L di = Vout . Toff
Ketika mode saklar tertutup dan terbuka disubtitusikan, maka akan
diperoleh persamaan tegangan output rangkaian buck-boost converter
sebagai berikut:
Vin = (Vo.Toff)/Ton
Ton = D . T
Toff = (1-D) . T
Vin = (Vo.(1-D).T)/(D.T)
Vin = (Vo.(1-D))/D
Vout = (Vin.D) / (1-D)
2.3 Sensor Arus [3]
ACS712 20A adalah sensor arus yang bekerja berdasarkan efek
medan. Sensor arus ini dapat digunakan untuk mengukur arus AC atau
DC. Modul sensor ini telah dilengkapi dengan rangkaian penguat
operasional, sehingga sensitivitas pengukuran arusnya meningkat dan
dapat mengukur perubahan arus yang kecil. Sensor ini digunakan pada
aplikasi-aplikasi di bidang industri, komersial, maupun komunikasi.
Contoh aplikasinya antara lain untuk sensor kontrol motor, deteksi dan
manajemen penggunaan daya, sensor untuk catu daya tersaklar, sensor
proteksi terhadap arus lebih, dan lain sebagainya.
11
Gambar 2.11 ACS712-20A-T
Spesifikasi Sensor Arus ACS712-20A-T:
1. Berbasis ACS712-20A-T dengan fitur:
Waktu kenaikan perubahan luaran = 5 µs.
Lebar frekuensi sampai dengan 80 kHz.
Total kesalahan luaran 1,5% pada suhu kerja TA= 25°C.
Tahanan konduktor internal 1,2 mΏ.
Sensitivitas luaran 100 mV/A.
Mampu mengukur arus AC atau DC hingga 20 A.
2. Tegangan kerja 5 VDC.
3. Dilengkapi dengan penguat operasional untuk menambah sensitivitas
luaran.
Cara kerja sensor ini adalah arus yang dibaca mengalir melalui
kabel tembaga yang terdapat didalamnya yang menghasilkan medan
magnet yang di tangkap oleh IC medan terintegrasi dan diubah menjadi
tegangan proporsional. Ketelitian dalam pembacaan sensor dioptimalkan
dengan cara pemasangan komponen yang ada di dalamnya antara
penghantar yang menghasilkan medan magnet dengan tranducer medan
secara berdekatan.
Gambar 2.12 Diagram pin ACS712
Hambatan dalam penghantar sensor sebesar 1,2 mΩ dengan daya
yang rendah. Jalur terminal konduktif secara kelistrikan diisolasi dari
sensor timah mengarah (pin 5 sampai pin 8). Hal ini menjadikan sensor
arus ACS712 dapat digunakan pada aplikasi-aplikasi yang
membutuhkan isolasi listrik tanpa menggunakan opto-isolator atau
teknik isolasi lainnya yang mahal. IC ACS712 tipe 20A IC ini
mempunyai sensitivitas sebesar 100mV/A. Saat arus yang mengalir 0A
IC ini mempunyai output tegangan 2,5V. Nilai tegangan akan bertambah
berbanding lurus dengan nilai arus.
12
2.4 Voltage Divider [4]
Rangkaian pembagi tegangan biasanya digunakan untuk membuat
suatu tegangan referensi dari sumber tegangan yang lebih besar, titik
tegangan referensi pada sensor, untuk memberikan bias pada rangkaian
penguat atau untuk memberi bias pada komponen aktif. Rangkaian
pembagi tegangan pada dasarnya dapat dibuat dengan 2 buah resistor,
contoh rangkaian dasar pembagi tegangan dengan output VO dari
tegangan sumber VI menggunakan resistor pembagi tegangan R1 dan
R2 seperti pada gambar 2.7.
Gambar 2.13 Rangkaian dasar voltage divider
Tahanan efektif dari kedua resistor seri ini adalah R1 + R2. Jatuh
tegangan pada gabungan kedua resistor ini adalah Vin, menurut Hukum
Ohm arus yang mengalir adalah
Tegangan pada R2 menjadi :
Mensubstitusikan I dengan persamaan pertama, menghasilkan
Persamaan ini adalah persamaan untuk menghitung tegangan output
yang dihasilkan oleh sebuah rangkaian pembagi tegangan. Dengan
memilih dua buah resistor dengan nilai tahanan yang sesuai, kita dapat
memperoleh nilai tegangan output manapun didalam kisaran 0 V hingga
Vin
2.5 Accumulator / Aki [5]
Accumulator atau sering disebut aki mampu mengubah energi
kimia menjadi energi listrik. Dalam sebuah aki berlangsung proses
elektrokimia yang reversible (bolak-balik) dengan efisiensi yang tinggi.
Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversible yaitu saat aki
diapakai, berlamgsung proses pengubahan energi kimia menjadi energi
listrik (discharging). Sedangkan saat diisi atau dimuati, terjadi proses
tenaga listrik menajdi tenaga kimia (charging).
13
Tabel 2.1 State of Charge Battery
Berdasarkan Tabel 2.1, pada umumnya dalam kondisi optimal, aki
dikatakan penuh saat pengisian mencapai 80%. Jika pengisian lebih dari
80% akan mengalami over charge yang dapat merusak aki. Selain itu
aki dapat dikatakan kosong atau tidak dapat digunakan ketika pengisian
mencapai 20%. Pada level tersebut maka aki harus segera diisi.
Arus ideal saat pengisian aki adalah 10% sampai 30% dari arus aki.
Lama pengisian aki berkisar 4,5 jam sampai 10 jam. Charger aki dengan
arus yang besar menyebabkan aki cepat penuh, namun aki akan
mendidih dan panas serta beresiko sel pada aki melengkung dan rusak.
Voltage charger biasanya disetting 110% sampai 120% dari nominal
tegangan aki. Bila aki 12 volt maka tegangan charger harus sekitar 14,4
Volt.
Di dalam standar internasional setiap satu sel aki memliki tegangan
sebesar 2 volt. Sehingga aki 12 volt, memiliki 6 sel sedangkan aki 24
volt memiliki 12 sel. Pada aki juga terdapat kapasitas aki saat digunakan
perjamnya yang disebut AH (Ampere-Hour). Dalam pengisian aki
terdapat standar level dimana aki dapat dikatakan penuh. Tegangan
baterai saat terisi penuh memilik nilai di atas 15%-25% dari rating
tegangan baterai.
14
-----Halaman ini sengaja dikosongkan-----
15
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Pada bab ini dibahas mengenai perancangan perangkat keras
(hardware) dan perangkat lunak (software). Hal tersebut guna
mewujudkan tugas akhir yang berjudul “Penggunaan buck boost
converter pada sistem battery charging terkendali mikrokontroler
bersumber solar cell”.
3.1 Blok Fungsional Sistem
Gambar 3.1 Blok Fungsional Sistem Battery Charging
Sistem battery charging menggunakan solar cell sebagai sumber
energi listrik .Tegangan luaran solar cell berkisar 0-21 Volt maka
diperlukan rangkaian buck boost converter untuk menstabilkan
tegangan. Tegangan luaran solar cell dikontrol agar stabil di 13,6 volt
sebagai standart pengisian baterai.
Pusat pengendali sistem battery charging menggunakan
Mikrokontroler. Sumber tegangan Mikrokontoler berasal dari luaran
solar cell yang diregulasi dengan dc to dc voltage regulator.
Mikrokontroler menghasilkan PWM untuk mengatur switch mosfet pada
buck boost converter. Terdapat dua mosfet pada buck boost converter,
yaitu mosfet untuk buck dan mosfet untuk boost. Ketika tegangan luaran
solar cell dibawah 13,6 volt, maka mosfet mode buck selalu ON dan
MOSFET mode boost switching. Sebaliknya ketika tegangan luaran
solar cell diatas 13,6 volt, maka mosfet mode buck switching dan mosfet
mode boost OFF.
16
Voltage divider mengirimkan sinyal ke mikrokontroler untuk
mengubah duty cycle PWM secara otomatis. Sensor arus mengirim
sinyal ke mikrokontroler untuk menunjukkan arus yang mengalir pada
sumber dan luaran buck boost converter.
Tegangan luaran yang telah stabil sebesar 13,6 volt digunakan
untuk mengisi baterai.
3.2 Perancangan Penunjang Hardware Perancangan Penunjang hardware terdiri dari perancangan box
control.
3.2.1 Perancangan Box Control Box control terbuat dari acrylic warna hitam dengan tebal 5mm
dan dibentuk kubus dengan ukuran 25cm x 20cm x 15cm. Box control
berisi rangkaian elektronik meliputi rangkaian buck boost converter,
rangkaian voltage divider, rangkaian sensor arus, dan indikator lampu
yang menunjukan kondisi alat.
Gambar 3.2 Desain Box Control
Bagian depan box control dipasang LCD berukuran 4x20 yang
berfungsi untuk menampilkan informasi pembacaan tegangan input,
tegangan output, duty cycle, arus input dan arus output. Selain itu
terdapat enam lampu indikator dengan keterangan sebagai berikut :
1. Ketika lampu merah (On) menyala menunjukkan bahwa
mikrokontroler sebagai pusat kendali telah aktif.
2. Ketika lampu merah (Low) menyala menunjukkan kondisi baterai
10% - 20% dari keadaan penuh.
17
3. Ketika lampu kuning (Charge) menyala, menunjukkan terjadi proses
charging pada baterai.
4. Ketika lampu kuning (Medium) menyala menunjukkan kondisi
baterai 30% - 80% dari keadaan penuh.
5. Ketika lampu hijau menyala (high), menunjukkan kondisi baterai
90% - 100% (penuh)
6. Ketika lampu hijau (Full) menyala, berarti baterai yang dicharge
sudah penuh.
3.3 Perancangan Elektronik Perancangan elektronik membahas setting port mikrokontroler,
rangkaian buck boost converter, sensor tegangan, sensor arus.
3.3.1 Setting Port Mikrokontroler
Mikrokontroler digunakan sebagai pusat kendali sistem battery
charging. Mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino Uno. Arduino
Uno adalah sebuah board mikrokontroler didasarkan pada ATmega 328.
Pada Sistem battery charging digunakan beberapa pin mikrokontroler
dengan rancangan sesuai pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Konfigurasi Port Mikrokontroler
No Pin Arduino Keterangan
1 Pin A0 Voltage Divider 1 (input)
2 Pin A1 Voltage Divider 2
(output)
3 Pin A2 Sensor Arus 1 (input)
4 Pin A3 Sensor Arus 2 (output)
5 Pin 9 PWM mode buck
6 Pin 10 PWM mode boost
7 Pin
SDA,SCL,,VCC,GND LCD
18
Gambar 3.3 Skematik Setting Port Mikrokontroler
3.3.2 Perancangan Buck-Boost converter
Desain Rangkaian Buck Boost converter menggunakan dua
mosfet sebagai switch dalam menurunkan tegangan (Buck Mode) dan
menaikkan tegangan (Boost Mode) melalui pengaturan duty cycle PWM
yang di hasilkan dari mikrokontroler secara otomatis.
Rangkaian buck boost converter digunakan untuk menstabilkan
tegangan luaran solar cell. Tegangan luaran yang di harapkan mencapai
13,6 Volt.
Pada perancangan buck boost converter di jelaskan mengenai
perhitungan komponen buck boost converter, pembuatan induktor dan
rangkaian buck boost converter secara keseluruhan.
A. Buck-Boost converter
Tabel 3.2 Parameter Perhitungan Buck Boost converter P ( daya ) 27 Watt
Vinput ( tegangan input minimal ) 7 V
Vinput ( tegangan input rata rata tinggi ) 17 V
Voutput ( tegangan output yang diinginkan) 13,6 V
Ripple Tegangan Output 1%
Ripple Arus Induktor 10%
Io 2 A
Rbeban 12 Ω
Berikut perhitungan untuk menentukan nilai dari komponen-
komponen yang digunakan :
19
1. Perhitungan dengan input 7 Volt
a. Menentukan nilai Duty Cycle
(3.1)
b. Menentukan nilai induktor
(3.2)
c. Menentukan nilai kapasitor
(3.3)
2. Perhitungan dengan input 17 Volt
a. Menentukan nilai Duty Cycle
(3.4)
b. Menentukan nilai induktor
(3.5)
20
c. Menentukan nilai kapasitor
(3.6)
Dari perhitungan buck boost converter dipilih nilai induktor terkecil
560 mikroHenry dan nilai kapasitor terbesar 470 mikroFarad.
B. Perancangan Induktor
Pada perancangan buck-boost converter, induktor berfungsi untuk
menyimpan arus. Agar nilai induktor sesuai dengan perhitungan, maka
induktor dibuat sendiri dengan cara melilitkan kawat pada inti toroid.
Untuk menentukan jumlah lilitan pada inti toroid, digunakan online
calculator coil seperti pada Gambar 3.4. Dibutuhkan 86 lilitan untuk
mendapatkan nilai induktansi 560 uH. Hasil tersebut hampir mendekati
nilai yang diinginkan pada algoritma perhitungan nilai komponen buck
boost converter.
Gambar 3.4 Online Calculator Coil
21
Gambar 3.5 Spesifikasi Inti Toroida
C. Rancangan Keseluruhan Sistem Battery Charging
Gambar 3.6 Rangkaian Keseluruhan Sistem Battery Charging
22
Gambar keseluruhan rangkaian sistem battery charging dengan
data:
- Sumber Tegangan ( Solar cell ) = 0 – 21 Volt
- Mikrokontroler Atmega 328
- Induktor (L) = 560 mikroHenry
- Capasitor ( C ) = 470 mikroFarad 100 Volt
- DriverMosfet yang digunakan adalah Transistor C829 dan TLP 250
- Mosfet IRF4905 dan IRF 9640
- Sensor Arus ACS712
- R BEBAN = 12 Ω 20 Watt
3.3.3 Perancangan Driver Mosfet
Driver mosfet yang digunakan ada 2 yaitu Transistor 2SC829 dan
TLP 250. Transistor 2SC829 merupakan transistor yang berfungsi
sebagai switching mode buck. Spesifikasi Transistor 2SC829 sebagai
berikut :
Collector to base voltage(VCBO) : 30 V
Collector to emitter voltage(VCEO) : 20 V
Emitter to base voltage(VEBO) : 5 V
Collector Current(Ic) : 30 mA
Gambar 3.7 Rangkaian Driver Mosfet Mode Buck
Kaki collector transistor 2CS829 disambungkan dengan gate IRF
4905, Emitter disambungkan pada ground, Base disambungkan pada pin
pwm mikrokontroler.
Driver mosfet yang digunakan sebagai switching mode boost adalah
TLP 250. Spesifikasi TLP 250 sebagai berikut :
• Input threshold current: IF=5mA(max.)
23
• Supply current (ICC): 11mA(max.)
• Supply voltage (VCC): 10−35V
• Output current (IO): ±1.5A (max.)
• Switching time (tpLH/tpHL): 1.5µs(max.)
• Isolation voltage: 2500Vrms(min.)
Gambar 3.8 Rangkaian Driver Mosfet Mode Boost
Pin 2 disambungkan dengan mikrokontroler untuk dibangkitkan
sinyal PWM, pin 3 disambungkan pada ground mikrokontroler, pin 6
disambungkan pada gate mosfet IRF4905 dan pin 8 disambungkan pada
Vcc 12 volt.
3.3.4 Perancangan Rangkaian Sensor Tegangan
Sensor tegangan yang digunakan adalah rangkaian pembagi
tegangan. Rangkaian pembagi tegangan berfungsi sebagai konversi
tegangan dari solar cell. Tegangan output yang dihasilkan solar cell
dimisalkan 0 - 30 Volt, sedangkan tegangan yang diinputkan pada
mikrokontroler 0 sampai 5 Volt.
Gambar 3.9 Rangkaian Pembagi Tegangan
Perhitungan rangkaian pembagi tegangan sebagai berikut :
(3.7)
24
Misalkan R2 = 25 kΩ
Vout = 5 Volt (V mikrokontroler)
Vin = 30 Volt ( V input dari solar cell)
Jadi dalam rangkaian voltage divider digunakan 2 resistor yaitu
resistor 25 kΩ dan resistor 5 kΩ.
3.3.5 Perancangan Rangkaian Sensor Arus
Gambar 3.10 Rangkaian Sensor Arus
Sensor arus yang digunakan adalah ACS712. Pin IP+ dan IP-
terhubung pada input. Sensor arus dicatu oleh tegangan 5V yang
terhubung ke Vcc. Keluaran sensor arus Vout terhubung ke pin ADC
mikrokontroler.
3.4 Perancangan Perangkat Lunak (Software)
Pada bab ini dibahas perancangan program untuk pembangkit
sinyal PWM, perancangan program pembacaan sensor tegangan,
program kalibrasi sensor arus dan perancangan program keseluruhan
sistem battery charging. Simbol Flowchart yang digunakan berdasarkan
Standart ECMA-4 (European Computer Manufacturers Association).
3.4.1 Perancangan Program Pembangkit PWM
Pada sistem battery charging digunakan pembangkitan PWM
dengan metode digital atau dengan menggunakan mikrokontroler.
25
Gambar 3.11 Flowchart Pembangkitan PWM
Penjelasan flow chart sebagai berikut:
1. Start adalah ketika program dimulai.
2. Inisialisasi Port PWM, Port 9 digunakan untuk PWM mode buck,
Port 10 digunakan untuk PWM mode boost.
3. Duty Cycle akan menyesuaikan dari perubahan tegangan input dan
akan mengatur agar tegangan output tetap pada 13,6 volt
4. Apabila tegangan output belum sesuai dengan duty cycle, maka akan
kembali ke sistem awal dimana Arduino akan menyesuaikan duty
cycle menurut perubahan tegangan input yang akan menjaga
tegangan output di 13,6 Volt.
26
Gambar 3.12 Contoh Segmen Program Pembangkit Pulsa PWM
3.4.2 Perancangan Program Pembacaan Sensor Tegangan
Gambar 3.13 Flowchart Pembacaan Sensor Tegangan
Penjelasan flowchart adalah sebagai berikut:
1. Start adalah ketika program dimulai.
2. Inisialisasi Port ADC Mikrokontroler, sensor tegangan input dibaca
di Port A0, sensor tegangan output dibaca di Port A1
3. Data yang masuk pada port ADC berupa tegangan dengan range 1-5
Volt kemudian dikonversi ke tegangan sebenarnya 0-30 Volt
27
4. Data tegangan input dan tegangan output yang sudah di konversi
ditampilkan pada LCD.
Gambar 3.14 Contoh Segmen Program Pembacaan Sensor
Tegangan
3.4.3 Perancangan Program Pembacaan Sensor Arus
Gambar 3.15 Flowchart Program Pembacaan Sensor Arus
Penjelasan flowchart sebagai berikut:
1. Start adalah ketika program dimulai.
2. Inisialisasi Port ADC Mikrokontroler, sensor arus input dibaca di
Port A2, sensor arus output dibaca di Port A3
28
3. Data yang masuk pada port ADC berupa tegangan. Ketika mendapat
arus input 0 maka terbaca 2.5 Volt. Sensor Arus memiliki resolusi
100mV/Ampere
4. Data arus input dan arus output ditampilkan pada LCD.
Gambar 3.16 Contoh Segmen Program Pembacaan Sensor Arus
3.4.4 Perancangan Program Keseluruhan
Program keseluruhan merupakan penggabungan dari semua
komponen yang digunakan mulai dari pengukuran tegangan yang
dihasilkan solar cell, penggunaan buck boost converter dan indikator
yang digunakan untuk pengisian daya pada baterai.
29
Gambar 3.17 Flowchart Program Keseluruhan Sistem BatteryCharging
30
Penjelasan flow chart sebagai berikut:
1. Start adadalah ketika program dimulai
2. Inisialisasi port ADC sebagai pembaca sensor tegangan input pada
pin A0, sensor tegangan output pada pin A1, sensor arus input pada
A2, dan sensor arus output pada A3
3. Data pembacaan sensor tegangan output juga sebagai pembaca
tegangan baterai masuk ke dalam mikrokontroler
4. Jika tegangan baterai lebih dari 12,00 volt, maka tidak ada proses
charging, maka lampu status baterai akan menyala.
5. Jika tegangan baterai lebih dari 12,60 volt, maka Pin 7 = HIGH
yang akan menghidupkan lampu Full&High
6. Jika tegangan baterai diantara 12,20 sampai 12.60 volt, maka Pin
11= HIGH yang akan menyalakan lampu Medium
7. Jika tegangan baterai diantara 11,89 sampai 12.20, maka Pin 8 =
HIGH yang akan menyalakan lampu low secara berkedip
8. Jika tegangan baterai kurang dari 11,89 volt, maka Pin 8= HIGH
yang akan menyalakan lampi Low jika tidak, maka pembacaan data
diulang dari Jika baterai dalam keadaan lebih dari 12.60 volt
9. Jika tegangan baterai kurang dari 12,00 volt maka masuk pada
proses charging.
10. Jika tegangan luaran solar cell kurang dari 7,50 volt maka sistem
tidak berjalan
11. Jika tegangan luaran solar cell diantara 7,50 sampai 13,00 volt,
maka PWM_Buck akan ON dan PWM_Boost akan switching agar
tegangan luaran buck-boost terjaga di 13,60 volt (Boost Mode)
12. Jika tegangan luaran solar cell diantara 13,00 sampai 14,00 volt
maka PWM_Buck akan switching dan PWM_Boost akan switching
agar tegangan luaran buck-boost terjaga di 13,60 volt (Buck-Boost
Mode)
13. Jika tegangan luaran solar cell diatas 14,00 volt dan sampai batas
maksimal 21 volt, maka PWM_Buck akan switching dan
PWM_Boost akan OFF agar tegangan luaran buck-boost terjaga di
13,60 volt (Buck Mode)
14. Jika arus output kurang dari 0,2 ampere, dan tegangan luaran buck-
boost lebih dari sama dengan 13,60 volt maka proses charge akan
berhenti, dan pembacaan ADC diulang dari keadaan tegangan
baterai apakah kurang dari 12 volt atau tidak
31
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA ALAT
Pengujian pada sistem battery charging meliputi: pengujian solar
cell, pengujian buck boost converter, pengujian sensor tegangan,
pengujian sensor arus dan pengujian keseluruhan. Setelah melakukan
beberapa pengujian alat, data yang diperolah akan dianalisa untuk
mengetahui proses kerja dari seluruh sistem battery charging.
4.1 Pengujian Solar cell Pengujian Solar cell diperlukan untuk mengetahui tegangan
tertinggi dan tegangan terendah dari solar cell.
Untuk mengukur nilai tegangan dan nilai arus yang dihasilkan
solar cell, dilakukan pengujian sederhana dengan memberikan beban
berupa resistor 12 Ω 20 Watt. Pengujian dilakukan setiap 1 jam sekali.
Gambar 4.1 Rangkaian Beban Pengujian Solar cell
Gambar 4.2 Grafik Vout dan Iout Yang Dihasilkan Solar cell
Berdasarkan Gambar 4.2 didapatkan nilai tegangan tertinggi
19,1 Volt, tegangan terendah 15 Volt, Arus tertinggi 1,5 A dan Arus
terendah 0,41 A dari solar cell. Tegangan dan arus yang berubah-ubah
tergantung dari intensitas cahaya matahari yang mengenai solar cell.
19.1
18.8
18.4
19.9 18
19.1
19.1
18.6 15
1.4 1.5 1.4 1.5 1.4 1.4 1.5 1.3 0.41 0
5
10
15
20
25
Ou
tpu
t S
ola
r C
ell
Waktu
Voutsolarcell
Ioutsolarcell
32
4.2 Pengujian Tegangan Output Buck Boost Terhadap Perhitungan
Tahap pertama pengujian Buck-boost converter adalah pengujian
tegangan output yang dihasilkan Buck-boost converter menggunakan
input dari power supply variable. Pada perhitungan Buck-boost
converter, tegangan output yang diharapkan adalah 13,6 Volt.
Gambar 4.3 Rangkaian Pengujian Buck Boost converter
Gambar 4.4 Grafik Tegangan Output Buck Boost converter dan
Tegangan Output Seharusnya
Pada Gambar 4.4 dapat dilihat perbedaan tegangan output buck
boost dan tegangan output perhitungan tidaklah jauh. Dapat disimpulkan
hasil perhitungan Buck-boost converter dengan hasil pengujian hampir
sama, eror yang terjadi sebesar 0,07% sampai 0,2%.
4.3 Pengujian Nilai Duty Cycle
Pengujian nilai duty cycle digunakan untuk mengetahui
perbandingan nilai duty cycle pada pengujian dengan hasil perhitungan.
Saat tegangan input dibawah 13,6 Volt, perhitungan duty cycle
menggunakan rumus boost. Ketika tegangan input diatas 13,6 Volt,
perhitungan duty cycle menggunakan rumus buck.
Rumus menentukan duty cycle mode buck :
13
13.2
13.4
13.6
13.8
14
9.5 11 13 15 17 19 21
V o
utp
ut
V input
Vout buckboost
Voutseharusnya
33
Rumus menentukan duty cycle mode boost :
Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Vinput dan Duty Cucle Mode Buck
Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Vinput dan Duty Cucle Mode Boost
Gambar 4.5 merupakan grafik perbandingan Vinput dan duty cycle
saat mode buck, dapat dilihat bahwa semakin besar Vinput maka
semakin kecil duty cycle. Gambar 4.6 merupakan grafik perbandingan
Vinput dan duty cycle saat mode boost, dapat dilihat bahwa semakin
besar Vinput maka semakin kecil duty cycle. Nilai duty cycle yang
dibutuhkan pada sistem battery charging adalah 0.1 sampai 0.8.
4.4 Pengujian Sensor Tegangan
Sensor Tegangan menggunakan rangkaian voltage divider.
Pengujian voltage divider bertujuan untuk mengambil data tegangan
yang terbaca oleh rangkaian voltage divider. Pengujian voltage divider
menggunakan fasilitas ADC pada mikrokontroler, Tegangan output pada
rangkaian pembagi tegangan ditampilkan pada LCD.
0.8 0.81 0.75 0.7
0.65 0.6 0.56 0.5
0.9 0.9 0.8 0.8 0.75 0.7 0.68 0.6
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
13.6 15 16 17 18 19 20 21
Du
ty C
ycle
Vinput
Duty cyclepengujian
Duty Cycleperhitungan
0.32 0.3
0.19 0.13
0.09 0.3
0.2 0.19
0.11 0.04 0
0.1
0.2
0.3
0.4
9.5 10 11 12 13
Du
ty C
ycle
Vinput
Duty cyclepengujian
Duty Cycleperhitungan
34
Pengujian sensor tegangan dilakukan dengan menyambungkan
input rangkaian pembagi tegangan dengan power supply variable.
Tegangan yang keluar dari power supply diatur dengan menggunakan
potensiometer. Tegangan output yang terukur dimunculkan pada LCD
seperti Gambar 4.7.
Gambar 4.7 Rangkaian Pengujian Sensor Tegangan
Gambar 4.8 Grafik Perbandingan VInput Dan Voutput sensor tegangan
Berdasarkan Gambar 4.8 didapatkan nilai tegangan input dan
nilai tegangan output sensor yang terukur hampir sama. Terdapat error
atau kesalahan dalam sistem sebesar 0,06% sampai 0,8%.
4.5 Pengujian Sensor Arus
Sensor arus yang digunakan adalah ACS 712. Pengujian sensor
arus bertujuan untuk mengambil data arus yang terbaca oleh sensor arus.
Gambar 4.9 Rangkaian Pengujian Sensor Arus
Pada pengujian diberikan beban berupa resistor 4.7 Ω dan
dihubungkan pada mikrokontroler sebagai pengendali. Sumber tegangan
yang digunakan adalah power supply variable. Untuk menguji besarnya
4.96
6.95
8.97
10.97
12.99
14.99
16.98
18.97
20.98
0
5
10
15
20
25
5 7 9 11 13 15 17 19 21
Vo
utp
ut
Vinput
Voutput
35
arus yang terukur oleh sensor arus, dialirkan tegangan input yang
berbeda beda.
Gambar 4.10 Grafik Pengukuran Sensor Arus
Dari grafik didapatkan nilai arus yang terukur pada sensor dan
nilai input hampir sama. Terdapat error atau kesalahan dalam sistem
sebesar 0 % sampai 0,8%
4.6 Pengujian Keseluruhan
Pengujian keseluruhan bertujuan untuk mengetahui performa
sistem sebagai pengisi baterai 12 Volt. Pengujian keseluruhan
menggunakan sumber dari solar cell , luarannya distabilkan oleh buck
boost converter dan digunakan untuk mengisi baterai. Untuk
menghitung efisiensi digunakan rumus sebagai berikut :
Tegangan open circuit baterai sebelum di-charging bernilai 12.12
Volt . Pengujian ini dilakukan tiga kali yaitu pada pukul 10.00 WIB,
pukul 08.00 WIB dan pukul 07.30 WIB.
Gambar 4.11 Pengujian Keseluruhan Battery Charging
0.19 0.61
1.01 1.39
1.79 2.01 2.19 2.39 3.01
0
1
2
3
4
0.2 0.6 1 1.4 1.8 2 2.2 2.4 3
I ou
tpu
t
I input
Ioutsensorarus
36
Gambar 4.12 Grafik Vinput dan Voutput Battery Charging I
Gambar 4.13 Grafik I input dan I output Battery Charging I
Gambar 4.12 dan Gambar 4.13 merupakan pengujian pertama
yang dilakukan pada tanggal 24 Mei 2016, pukul 10.00 WIB hingga
12.40 WIB. Tegangan charging rata-rata yang terbaca sekitar 13,6 Volt
dan arus charging yang dihasilkan rata-rata 1 Ampere. Charging battery
12 Volt membutuhkan waktu 3 jam dari keadaan battery 12.12 Volt
sampai 12.81 Volt (Full). Pada level tegangan luaran solar cell lebih
dari 14 volt sistem buck bekerja dengan baik, meskipun arus output
belum bisa melebihi arus input dalam keadaan ideal.
18.56 18.77 18.83 18.59 18.56 18.83 18.83 19.09
13.63 13.53 13.67 13.51 13.67 13.69 13.67 13.57
0
5
10
15
20
25
10.00am
10.30am
11.00am
11.30am
12.00pm
12.30pm
13.00pm
13.30pm
Tega
nga
n
Waktu
Vin
Vout
1.69
1.05 0.96 0.77
0.65 0.53
0.4 0.24
1.16 1
0.86 0.63 0.59 0.49 0.31 0.26 0
0.5
1
1.5
2
10.00am
10.30am
11.00am
11.30am
12.00pm
12.30pm
13.00pm
13.30pm
Aru
s
Waktu
Iinput
Ioutput
37
Gambar 4.14 Grafik Vinput dan Voutput Battery Charging II
Gambar 4.15 Grafik I input dan I output Battery Charging II
Gambar 4.13 dan Gambar 4.14 merupakan hasil pengujian kedua
yang dilakukan pada 27 Mei 2016, pukul 08.00 WIB hingga 14.20
WIB. Tegangan charging rata-rata yang terbaca sekitar 13,6 Volt dan
arus charging yang dihasilkan rata-rata dibawah 1 Ampere. Charging
battery 12 Volt membutuhkan waktu sekitar 5 jam dari keadaan battery
12,12 Volt sampai 12.81 Volt (Full). Charging baterai lebih lama karena
cuaca berawan sehingga intensistas cahaya matahari rendah.
Pada level tegangan luaran solar cell kurang dari 14 volt sistem
boost bekerja dengan baik, Sistem charging battery terputus ketika
tegangan luaran solar cell kurang dari 7,5 volt atau pada keadaan arus
charging kurang dari 0,2 ampere.
8.42 7.74 8.33
18.56 18.71 18.68 17.9
8.24
12.45 12.34 12.69
13.63
13.61
13.63 13.59
13.1
0
5
10
15
20
08.00am
08.30am
09.00am
10.00am
11.00pm
12.00pm
13.00pm
14.00pm
Tega
nga
n
Waktu
Vin
Vout
0.93 1.18
1.87 1.55
1 0.77
0.61 0.6
0.13 0.38
0.14
1.17
0.82 0.66 0.44 0.2
0
0.5
1
1.5
2
08.00am
08.30am
09.00am
10.00am
11.00pm
12.00pm
13.00pm
14.00pm
Aru
s
Waktu
Iinput
Ioutput
38
Gambar 4.16 Grafik Vinput dan Voutput Battery Charging III
Gambar 4.17 Grafik I input dan I output Battery Charging III
Gambar 4.15 dan Gambar 4.16 merupakan hasil pengujian ketiga
dilakukan pada pukul 07.30 WIB hingga 12.40 WIB. Tegangan
charging rata-rata yang terbaca sekitar 13,6 Volt dan arus charging yang
dihasilkan rata-rata 1 Ampere. Charging battery 12 Volt membutuhkan
waktu sekitar 5 jam dari keadaan baterai 10.12 Volt sampai 12.81 Volt
(Full).
13.84 14.11
18.18
14.08
18.65 18.53 18.5
12.36 12.67 13.61
13.18 13.57 13.67 13.63
0
5
10
15
20
07.30am
08.00am
09.00am
10.00am
10.30am
11.30am
12.30pm
Tega
nga
n
Waktu
Vin
Vout
0.77
1.9
1.45
0.58 0.92 0.72
0.57
0.25
1.63
1.34
0.36 0.72
0.53 0.29 0
0.5
1
1.5
2
07.30am
08.00am
09.00am
10.00am
10.30am
11.30am
12.30pm
Aru
s
Waktu
Iinput
Ioutput
39
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari perencanaan, pembuatan, pengujian, analisa metode yang
digunakan maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Battery charging dapat digunakan untuk mengisi baterai 12 Volt
dengan tegangan charging baterai sebesar 13.6 Volt ,arus keluaran
rata rata 1 Ampere.Lama proses charging baterai rata rata 4 jam.
2. Saat intensitas matahari tinggi yaitu pada pukul 10.00 sampai 14.00
efisiensi mencapai 78%
3. Pada level tegangan luaran solar panel 13 volt – 14 volt,tegangan
output mencapai 12,36 sampai 13,40 Volt.
4. Pada level tegangan luaran solar panel lebih dari 14, tegangan ouput
rata rata 13,6 Volt , arus output rata rata 1,2 Volt
5. Sistem charging battery terputus ketika tegangan luaran panel
kurang dari 7,5 volt atau pada keadaan arus charging kurang dari
0,2 ampere.
5.2 Saran
1. Untuk pengembangan battery charging ini dapat ditambahkan
komunikasi ke perangkat seperti PC, Smartphone atau lainnya agar
pengambilan data lebih mudah
2. Pembuatan desain box yang tahan air akan menambah kehandalan
alat disaat hujan
3. Menambah desain tempat Baterai agar bisa terhindar dari sinar
matahari langsung
40
-----Halaman ini sengaja dikosongkan-----
41
DAFTAR PUSTAKA [1] Datasheet Microcontroller ATMega 128
[2] Haifeng,”Design tips For an Efficient Non-Inverting Buck-Boost
Converter”,Jurnal, Texas Instrument
[3] Datasheet ACS712, 2009 “Fully Integrated, Hall Effect-Based
Linear Current Sensor with 2.1 kVRMS Voltage Isolation and a
LowResistance Current Conductor”, Allegro MicroSystem, diakses
pada tanggal 10 April 2016.
[4] Pujiono,”Rangkaian Listrik”, Graha Ilmu,Yogyakakarta,2013.
[5] ……”Battery State Of-Charge Chart For Voltage & Specific
Gravity”. http://modernsurvivalblog.com/alternative-energy/battery-
state-of-charge-chart .Diakses tanggal 15 April 2016
42
-----Halaman ini sengaja dikosongkan-----
A-1
LAMPIRAN A
TABEL HASIL PENGUJIAN
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Solar cell
Waktu Cuaca
Vout
Solar Cell
(V)
Iout
Solar Cell
(A)
08.00 Cerah 19,1 1,47
09.00 Cerah 18,8 1,50
10.00 Cerah 18,4 1,47
11.00 Cerah 19,9 1,56
12.00 Cerah 18,0 1,44
13.00 Cerah 19,1 1,46
14.00 Cerah 19,1 1,5
15.00 Cerah 18,6 1,39
16.00 Cerah 15,0 0,41
Tabel 4.2 Pengujian Tegangan Output Pada Buck Boost converter
V input
Vout
Seharusnya
(V)
Vout
Buck Boost
converter
(V)
Error
9.5 13,60 V 13,59 V 0,07 %
10 13,60V 13,57 V 0,22 %
11 13,60 V 13,57 V 0,22 %
12 13,60 V 13,59 V 0,07 %
13 13,60 V 13,57 V 0,22 %
14 13,60 V 13,59 V 0,07 %
15 13,60 V 13,59 V 0,07 %
16 13,60 V 13,57 V 0,22 %
17 13,60 V 13,57 V 0,22 %
18 13,60 V 13,57 V 0,22 %
A-2
V input
Vout
Seharusnya
(V)
Vout
Buck Boost
converter
(V)
Error
19 13,60 V 13,59 V 0,07 %
20 13,60 V 13,57 V 0,22 %
21 13,60 V 13,59 V 0,07 %
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Duty Cycle
V input (V) Dutycycle
Pengujian
DutyCycle
perhitungan
7.5 0.42 0.44
8.5 0.36 0.37
9.5 0,32 0,30
10 0,30 0,20
11 0,19 0,19
12 0,13 0,11
13 0,09 0,04
14 0,80 0,90
15 0,81 0,90
16 0,75 0,80
17 0,70 0,80
18 0,65 0,75
19 0,60 0,70
20 0,56 0,68
21 0,50 0,60
A-3
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Sensor Tegangan
Vin Vout
sensor Error (%)
5 V 4,96 0,80
6 V 5,95 0,83
7 V 6,95 0,71
8 V 7,98 0,25
9 V 8,97 0,30
10 V 9,97 0,30
11 V 10,97 0,27
12 V 11,99 0,08
13 V 12,99 0,07
14 V 13,99 0,07
15 V 14,99 0,06
16 V 15,98 0,12
17 V 16,98 0,11
18 V 17,98 0,11
19 V 18,97 0,15
20 V 19,97 0,15
21 V 20,98 0,09
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Sensor Arus
Iinput
(A)
Iout Sensor
(A)
Error
(%)
0,2 0,2 0
0,4 0,4 0
0,6 0,6 0
0,8 0,8 0
1,0 0,99 0,10
1,2 1,21 0,83
1,4 1,39 0,71
1,6 1,61 0,62
1,8 1,79 0,55
2,0 2,01 0,50
A-4
Iinput
(A)
Iout Sensor
(A)
Error
(%)
2,2 2,19 0,45
2,4 2,41 0,41
2,6 2,59 0,38
2,8 2,81 0,35
3,0 3,01 0,33
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Keseluruhan I -24 Mei 2016
Jam Cuaca Vin
(V)
Vout
(V)
Iin
(A)
Iout
(A)
Efisiensi
(%)
Status
Baterai
9.50 Cerah 18,56 13,53 1,69 1,11 47,88 Charge
10.00 Cerah 18,77 13,63 1,46 1,16 57,69 Charge
10.10 Cerah 18,33 13,59 1,25 1,21 71,77 Charge
10.20 Cerah 18,41 13,51 1,11 1,18 78,01 Charge
10.30 Cerah 18,77 13,53 1,05 1,00 68,65 Charge
10.40 Cerah 18,86 13,55 1,00 0,96 68,97 Charge
10.50 Cerah 18,50 13,55 1,01 0,92 66,72 Charge
11.00 Cerah 18,50 13,67 0,96 0,86 66,19 Charge
11.10 Cerah 18,89 13,65 0,93 0,83 64,49 Charge
11.20 Cerah 18,65 13,49 0,77 0,63 59,18 Charge
11.30 Cerah 18,59 13,51 0,77 0,63 59,46 Charge
11.40 Cerah 18,65 13,57 0,70 0,63 65,49 Charge
11.50 Cerah 18,59 13,59 0,68 0,59 63,43 Charge
12.00 Cerah 18,56 13,61 0,65 0,59 66,56 Charge
12.10 Cerah 18,50 13,63 0,64 0,56 64,47 Charge
12.20 Cerah 18,83 13,67 0,62 0,55 64,40 Charge
12.30 Cerah 18,83 13,69 0,53 0,49 67,22 Charge
12.40 Cerah 18,89 13,51 0,45 0,42 66,75 Charge
12.50 Cerah 18,89 13,55 0,40 0,38 68,14 Charge
A-5
Jam Cuaca Vin
(V)
Vout
(V)
Iin
(A)
Iout
(A)
Efisiensi
(%)
Status
Baterai
13.00 Cerah 18,83 13,67 0,40 0,31 56,26 Charge
13.10 Cerah 18,77 13,55 0,29 0,29 72,45 Charge
13.20 Cerah 18,74 13,69 0,29 0,27 68,01 Charge
13.30 Cerah 19,09 13,57 0,24 0,26 80,92 Charge
13.40 Full
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Keseluruhan II- 27 Mei 2016
Jam Cuaca Vin
(V)
Vout
(V)
Iin
(A)
Iout
(A)
Efisiensi
(%)
Status
Baterai
08.00 Berawan 8,42 12,45 0,93 0,13 20,67 Charge
08.10 Berawan 8,97 12,67 1,19 0,35 41,54 Charge
08.20 Berawan 8,68 12,57 1,15 0,22 27,70 Charge
08.30 Berawan 9,06 12,56 1,18 0,38 44,64 Charge
08.40 Berawan 7,74 12,34 0,77 0,09 18,63 Charge
08.50 Berawan
Dibawah
7,5 Volt
Sistem
Tidak
Bekerja
09.00 Berawan
09.10 Berawan
09.20 Berawan 8,65 12,71 1,65 0,32 28,50 Charge
09.30 Berawan 8,33 12,69 2,02 0,14 10,56 Charge
09.40 Cerah 17,27 13,61 1,87 1,36 57,31 Charge
09.50 Cerah 17,86 13,61 1,68 1,24 56,25 Charge
10.00 Cerah 18,56 13,63 1,55 1,17 55,43 Charge
10.10 Cerah 18,48 13,59 1,37 1,14 61,19 Charge
10.20 Cerah 18,56 13,67 1,40 1,11 58,40 Charge
10.30 Cerah 18,45 13,55 1,21 1,02 61,91 Charge
10.40 Cerah 18,48 13,61 1,09 0,98 66,21 Charge
A-6
Jam Cuaca Vin
(V)
Vout
(V)
Iin
(A)
Iout
(A)
Efisiensi
(%)
Status
Baterai
10.50 Cerah 18,77 13,63 1,06 0,91 62,34 Charge
11.00 Cerah 18,71 13,61 1,00 0,82 59,65 Charge
11.10 Cerah 18,39 13,57 0,89 0,81 67,16 Charge
11.20 Cerah 18,45 13,61 0,88 0,76 63,71 Charge
11.30 Cerah 19,15 13,63 0,95 0,85 63,68 Charge
11.40 Cerah 18,56 13,61 0,80 0,62 56,83 Charge
11.50 Cerah 18,68 13,55 0,81 0,66 59,10 Charge
12.00 Cerah 18,68 13,63 0,77 0,66 62,54 Charge
12.10 Cerah 18,62 13,55 0,73 0,58 57,82 Charge
12.20 Cerah 18,65 13,55 0,75 0,54 52,31 Charge
12.30 Cerah 18,50 13,55 0,65 0,43 48,45 Charge
12.40 Cerah 19,00 13,63 0,63 0,49 55,80 Charge
12.50 Berawan 18,12 13,57 0,64 0,45 52,66 Charge
13.00 Berawan 17,90 13,59 0,61 0,44 54,76 Charge
13.10 Berawan 17,45 13,22 0,62 0,40 48,87 Charge
13.20 Berawan 8,15 13,10 0,55 0,06 17,53 Charge
13.30 Berawan 8,12 13,20 0,57 0,19 54,19 Charge
13.40 Berawan 8,15 13,14 0,55 0,11 32,25 Charge
13.50 Berawan 8,01 13,20 0,58 0,21 59,67 Charge
14.00 Berawan 8,24 13,10 0,60 0,07 18,55 Charge
14.10 Berawan 7,95 13,20 0,56 0,07 20,75 Charge
14.20 Full
A-7
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Keseluruhan III- 1 Juni 2016
Jam Cuaca Vin
(V)
Vout
(V)
Iin
(A)
Iout
(A)
Efisiensi
(%)
Status
Baterai
07.30 Cerah 13,84 12,36 0,77 0,25 29,00 Charge
07.40 Cerah 14,11 12,67 0,75 0,29 34,72 Charge
07.50 Cerah 14,02 13,27 1,83 1,40 72,41 Charge
08.00 Cerah 14,11 13,41 1,90 1,63 81,53 Charge
08.10 Cerah 16,50 13,41 1,75 1,63 75,70 Charge
08.20 Cerah 16,33 13,63 2,02 1,72 71,07 Charge
08.30 Cerah 17,13 13,63 1,83 1,57 68,26 Charge
08.40 Cerah 17,24 13,57 1,73 1,55 70,52 Charge
08.50 Cerah 17,52 13,61 1,49 1,49 77,68 Charge
09.00 Cerah 18,18 13,61 1,45 1,34 69,18 Charge
09.10 Cerah 18,15 13,57 1,39 1,34 72,08 Charge
09.20 Cerah 18,06 13,61 1,20 1,09 68,45 Charge
09.30 Cerah 18,15 13,56 1,28 1,11 64,79 Charge
09.40 Cerah 18,24 13,63 1,31 1,14 65,03 Charge
09.50 Cerah 14,02 13,27 0,74 0,52 66,51 Charge
10.00 Cerah 14,08 13,18 0,58 0,36 58,10 Charge
10.10 Cerah 18,80 13,57 1,02 0,90 63,69 Charge
10.20 Cerah 17,21 13,67 0,98 0,74 59,98 Charge
10.30 Cerah 18,65 13,57 0,92 0,72 56,94 Charge
10.40 Cerah 18,71 13,57 0,91 0,78 62,17 Charge
10.50 Cerah 18,53 13,55 0,83 0,65 57,27 Charge
11.00 Cerah 19,09 13,55 0,90 0,66 52,05 Charge
11.10 Cerah 18,39 13,61 0,69 0,61 65,43 Charge
11.20 Cerah 18,33 13,53 0,79 0,47 43,91 Charge
11.30 Cerah 18,53 13,67 0,72 0,53 54,30 Charge
11.40 Cerah 18,48 13,57 0,67 0,40 43,84 Charge
A-8
Jam Cuaca Vin
(V)
Vout
(V)
Iin
(A)
Iout
(A)
Efisiensi
(%)
Status
Baterai
11.50 Cerah 18,39 13,63 0,52 0,41 58,44 Charge
,12.00 Cerah 18,53 13,61 0,56 0,41 53,77 Charge
12.10 Cerah 18,53 13,61 0,58 0,39 49,39 Charge
12.20 Cerah 18,59 13,63 0,56 0,32 41,90 Charge
12.30 Cerah 18,50 13,63 0,57 0,29 37,48 Charge
12.40 Cerah Full
B-1
LAMPIRAN B
PROGRAM
#include <PWM.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <LiquidCrystal.h>
#define BACKLIGHT_PIN 13
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,2,1,0,4,5,6,7,3,POSITIVE);
boolean charge= false;
int32_t frequency1 = 15000;
int32_t frequency2 = 15000;
int pwm1; // buck pwm
int pwm2; // boost pwm
int ArusInput=0;
int ArusOutput=0;
float ArusInputRata=0;
float ArusOutputRata=0;
int cnt;
//simbol battery
byte bat[8] =
0b01110,
0b11111,
0b10001,
0b10101,
0b11111,
0b10101,
0b10001,
0b11111
;
//simbol efisiensi
byte efs[8] =
0b00000,
0b01110,
0b10101,
0b00101,
B-2
0b00101,
0b00001,
0b00001,
0b00000
;
void setup()
//Lampu indikator
pinMode(5, OUTPUT); // Lampu ON
pinMode(6, OUTPUT); // Lampu CHARGE
pinMode(7, OUTPUT); // Lampu FULL&HIGH
pinMode(8, OUTPUT); // Lampu LOW
pinMode(11, OUTPUT); // Lampu MEDIUM
//Mengatur Frekuensi PWM
InitTimersSafe();
SetPinFrequencySafe(9, frequency1);
SetPinFrequencySafe(10, frequency2);
pinMode ( BACKLIGHT_PIN, OUTPUT );
lcd.begin (20,4);
digitalWrite ( BACKLIGHT_PIN, HIGH );
lcd.createChar(0, bat);
lcd.createChar(1, efs);
cnt=0;
void loop()
digitalWrite(5,HIGH); //Lampu ON
//Baca Sensor Tegangan
int SensorVi = analogRead(A0);
int SensorVo = analogRead(A1);
//Baca Sensor Arus Input
for (int i=0; i<100; i++)
B-3
ArusInput= analogRead(A2);
ArusInputRata += ArusInput;
delayMicroseconds(50);
ArusInputRata=((ArusInputRata/100)*0.004882813/0.100)-25.00; //
2.5/0.100=25.00 | 5.00/1024.00= 0.00488
//Baca Sensor Arus Output
for (int i2=0; i2<100; i2++)
ArusOutput= analogRead(A3);
ArusOutputRata += ArusOutput;
delayMicroseconds(50);
ArusOutputRata=((ArusOutputRata/100)*0.004882813/0.100)-25.00;
// 2.5/0.100=25.00 | 3.425/701.44= 0.004882813
//Konversi Sensor Tegangan
float Vi=(SensorVi/1023.00)*30.00;
float Vo=(SensorVo/1023.00)*20.00;
float Vb=(SensorVo/1023.00)*20.00;
//Konversi Efisiensi
float E=((Vo*ArusOutputRata)/(Vi*ArusInputRata))*100;
//Program Charging
if(charge==false)
lcd.clear();
lcd.setCursor(3,0);
lcd.print("BATTERY STATUS");
lcd.setCursor(0,2);
lcd.write(byte(0));
lcd.print("BATTERY :");
lcd.print(Vo);
lcd.print(" Volt");
lcd.setCursor(0,3);
lcd.write(byte(0));
lcd.print("PV :");
B-4
lcd.print(Vi);
lcd.print(" Volt");
delay(1000);
if(Vb>12.60&&Vb<=13.00)
digitalWrite(11, LOW);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, HIGH);
if(Vb<12.60&&Vb>12.20)
digitalWrite(11, HIGH);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
if(Vb<12.20&&Vb>11.89)
digitalWrite(11, LOW);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(8, HIGH);
delay(200);
digitalWrite(8, LOW);
delay(300);
else if(Vb<11.00)
digitalWrite(11, LOW);
digitalWrite(8, HIGH);
digitalWrite(6, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
if(Vb<12.00&&Vb>11.89)
charge=true;
B-5
if(charge==true)
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(11, LOW);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(7, LOW);
digitalWrite(6, HIGH);
lcd.clear();
lcd.setCursor(3,0);
lcd.print("CHARGING DATA");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Vi:");
lcd.print(Vi);
lcd.setCursor(0,2);
lcd.print("Ii:");
lcd.print(ArusInputRata);
lcd.setCursor(12,1);
lcd.print("Vo:");
lcd.print(Vo);
lcd.setCursor(12,2);
lcd.print("Io:");
lcd.print(ArusOutputRata);
lcd.setCursor(5,3);
lcd.write(1);
lcd.print(" :");
lcd.print(E);
lcd.print("%");
delay(200);
if(Vi<=13.00)
if(Vo<=13.60)
pwmWrite(9,237);
pwmWrite(10,pwm2++);
else
B-6
pwmWrite(9,237);
pwmWrite(10,pwm2--);
if(Vi>=13.01&&Vi<=13.99)
if (Vo<=13.60)
pwmWrite(9,pwm1--);
pwmWrite(10,pwm2++);
else
pwmWrite(9,pwm1++);
pwmWrite(10,pwm2--);
if (Vi>=14.00)
if(Vo<=13.60)
pwmWrite(9,pwm1++);
pwmWrite(10,0);
else
pwmWrite(9,pwm1--);
pwmWrite(10,0);
if(Vi<7.50)
pwmWrite(9,0);
pwmWrite(10,0);
charge=false;
if(Vo>=13.60&&ArusOutputRata<=0.20 || Vo<10.00 )
B-7
pwmWrite(9,0);
pwmWrite(10,0);
charge=false;
B-8
-----Halaman ini sengaja dikosongkan-----
C-1
LAMPIRAN C
DATASHEET
1. Datasheet Arduino Uno
C-2
C-3
C-4
2. Datasheet IRP 460
C-5
C-6
C-7
C-8
C-9
C-10
3. Datasheet Transistor 2SC829
C-11
C-12
4. Datasheet TLP 250
C-13
C-14
C-15
C-16
C-17
C-18
C-19
5. IRF 4905
C-20
C-21
C-22
C-23
6. Datasheet DT-Sense Current Sensor
C-24
D-1
LAMPIRAN D
FOTO
1. Tiang Penyanggah Solar Cell
2. Bagian Elektronik Sistem Battery Charging
D-2
3. Pengujian Sistem Battery Charging
4. Discharge Baterai 12 Volt
E-1
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Nama Nama : Dwi Ranggah Kurniawan
TTL : Surabaya, 31 Januari 1995
Jenis Kelamin : Laki-Laki
Agama : Islam
Alamat : Desa Balunggarut,
Sidoarjo
Telp/HP : 082257144504
E-mail : [email protected]
Y7g
RIWAYAT PENDIDIKAN
1. 2001 – 2007 : SD Negeri Balonggarut, Sidoarjo
2. 2007 – 2010 : SMP Negeri 1 Krembung,Sidoarjo
3. 2010 – 2013 : SMA Negeri 1 Krembung,Sidoarjo
4. 2013 – 2016 : D3 Teknik Elektro, Program Studi Teknik Elektro
Industri - FTI Institut Teknologi Sepuluh
Nopember (ITS)
PENGALAMAN KERJA
1. Kerja Praktek di Dept. Maintenance PT. ATINA Buduran, Sidoarjo
2. Kerja Praktek di bagian Electric/Instrument KANGEAN ENERGY
INDONESIA Ltd. P.Pagerungan Besar, Kec.Sapeken, Kab.Sumenep
PENGALAMAN ORGANISASI
1. Wakil Ketua Musyawarah Perwakilan Kelas SMA Negeri 1
Krembung, Sidoarjo
2. Wakil Ketua Sie Kerohanian Islam SMA Negeri 1 Krembung,
Sidoarjo
3. Anggota Departemen PSDM Himad3tektro
4. Ketua Biro Pemetaan PSDM Himad3tektro
E-2
-----Halaman ini sengaja dikosongkan-----
E-3
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Nama : Amalia Kusumaningrum
TTL : Surabaya, 23 Januari 1995
Jenis Kelamin : Perempuan
Agama : Islam
Alamat : Jl. Bogen 3/9, Surabaya
Telp/HP : 082167503015
E-mail : [email protected]
RIWAYAT PENDIDIKAN
1. 2001 – 2007 : SDN Rangkah VIII/170,Surabaya
2 2007 – 2010 : SMP Negeri 1 Surabaya
3. 2010 – 2013 : SMA Negeri 2 Surabaya
4. 2013 – 2016 : D3 Teknik Elektro, Program Studi Teknik Elektro
Industri - FTI Institut Teknologi Sepuluh
Nopember (ITS)
PENGALAMAN KERJA
1. Kerja Praktek di PT. PAL, Surabaya
2. Kerja Praktek di PT. PLN APJ Surabaya Selatan
E-4
-----Halaman ini sengaja dikosongkan-----