2.7 Mikrokontroler ATmega328
2.7.3 Fitur ATMega328
ATMega328 adalah mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).
Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain:
1. 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.
2. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
3. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
4. 32 x 8-bit register serba guna.
5. Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.
6. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
7. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock
2.8 Baterai
Baterai pembangkit listrik tenaga matahari pada umumnya hanya aktif pada saat siang hari (pada saat sinar matahari ada). Sehingga untuk keperluan malam hari solar cell tidak dapat digunakan. Untuk mengatasi hal tersebut, maka energy yang dihasilkan solar cell pada siang hari disimpan sebagai energi cadangan pada saat matahari tidak tampak. Untuk menyimpan energi tersebut dipakai suatu baterai sebagai penyimpanan muatan energi. Baterai digunakan untuk system pembangkit tenaga listrik matahari mempunyai fungsi yang ganda. Di suatu sisi baterai berfungsi sebagai penyimpanan energi, sedang disisi lain baterai harus dapat berfungsi sebagai satu daya dengan
24
tegangan yang konstan untuk menyuplai beban. Menurut penggunaan baterai dapat diklasifikasikan menjadi:
a.Baterai Primer
Baterai primer hanya digunakan dalam pemakaian sekali saja. Pada waktu baterai dipakai, material dari salah satu elektroda menjadi larut dalam elektrolik dan tidak dapat dikembalikan dalam keadaan semula.
b.Baterai Sekunder
Baterai sekunder adalah baterai yang dapat digunakan kembali dan kembali dimuati.
Pada waktu pengisian baterai elektroda dan elektrolik mengalami perubahan kimia, setelah baterai dipakai, elektroda dan elektrolit dapat dimuati kembali, kondisi semula setelah kekuatannya melemah yaitu dengan melewatkan arus dengan arah yang berlawanan dengan pada saat baterai digunakan. Pada saat dimuati energi listrik diubah dalam energi kimia. Jadi, dapat kita ketahui bahwa fungsi baterai pada rancangan pembangkit tenaga surya ini adalah untuk menyimpan energi yang dihasilkan solar cell pada siang hari, tujuannya adalah untuk menyimpan energi listrik cadangan ketika cuaca mendung atau hujan serta pada malam hari. Dengan demikian dapat bekerja sesuai dengan kebutuhan. Baterai yang digunakan adalah jenis asam timbal (baterai basah) yang dapat diisi ulang cairan kimia dan energi listrik.
Ada beberapa tipe baterai yang sekarang umum digunakan pada PLTS di Indonesia.
Jenis baterai tersebut diantaranya adalah : a. Baterai VLA (Vented Lead Acid)
Baterai ini mirip seperti aki pada kendaraan bermotor, sedangkan bedanya terdapat pada tebal lempengan elektroda yang digunakan. Kelebihan baterai VLA adalah harganya yang murah dan umur yang lebih lama (dengan perawatan yang tepat). Sedangkan kekurangannya adalah memerlukan perawatan berkala, tidak cocok di temperatur yang rendah dan timbulnya gas saat overcharge.
b. Baterai VRLA (Valve Regulated Lead Acid)
Baterai jenis ini bersifat tertutup (sealed), sehingga penguapan yang dikeluarkan sangat kecil, dengan kata lain sangat sedikit senyawa / bahan yang dapat keluar / masuk baterai, dengan demikian tidak memerlukan penambahan cairan elektrolit selama masa pemakaian baterai tersebut.
Terdapat 2 (dua) jenis baterai VRLA : 1. Gel
Pada jenis ini elektrolit di dalam baterai berada pada bentuk gel dengan penambahan bahan tertentu.
2. AGM
Pada jenis ini AGM (Absorbed Glass Mat) elektrolit terserap di sebuah material namanya glass mat.
2.9 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD merupakan perangkat (devais) yang sering digunakan untuk menampilkan data. LCD ini mempunyai pin atau kaki-kaki yang masing-masing mempunyai fungsi yang berbeda-beda. Teknologi display LCD ini memungkinkan produk-produk elektronik dibuat menjadi jauh lebih tipis jika dibanding dengan teknologi Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube atau CRT). Jika dibandingkan dengan teknologi CRT, LCD juga jauh lebih hemat dalam mengkonsumsi daya karena LCD bekerja berdasarkan prinsip pemblokiran cahaya sedangkan CRT berdasarkan prinsip pemancaran cahaya. Namun LCD membutuhkan lampu backlight (cahaya latar belakang) sebagai cahaya pendukung karena LCD sendiri tidak memancarkan cahaya.
Beberapa jenis backlight yang umum digunakan untuk LCD diantaranya adalah backlight CCFL (Coldcathode fluorescent lamps) dan backlight LED (Light-emitting diodes). LCD atau Liquid Crystal Display pada dasarnya terdiri dari dua bagian utama yaitu bagian Backlight (Lampu Latar Belakang) dan bagian Liquid Crystal (Kristal Cair). Seperti yang disebutkan sebelumnya, LCD tidak memancarkan pencahayaan apapun, LCD hanya merefleksikan dan mentransmisikan cahaya yang melewatinya.
Oleh karena itu, LCD memerlukan Backlight atau Cahaya latar belakang untuk sumber cahayanya. Cahaya Backlight tersebut pada umumnya adalah berwarna putih.
Sedangkan Kristal Cair (Liquid Crystal) sendiri adalah cairan organik yang berada diantara dua lembar kaca yang memiliki permukaan transparan yang konduktif.
Bagian-bagian LCD atau Liquid Crystal Display diantaranya adalah:
a. Lapisan Terpolarisasi 1 (Polarizing Film 1) b. Elektroda Positif (Positive Electrode) c. Lapisan Kristal Cair (Liquid Cristal Layer)
26
d. Elektroda Negatif (Negative Electrode) e. Lapisan Terpolarisasi 2 (Polarizing film 2) f. Backlight atau Cermin (Backlight or Mirror)
g. LCD yang digunakan pada kalkulator dan jam tangan digital pada umumnya menggunakan cermin untuk memantulkan cahaya alami agar dapat menghasilkan digit yang terlihat di layar. Sedangkan LCD yang lebih modern dan berkekuatan tinggi seperti TV, Laptop dan Ponsel Pintar menggunakan lampu Backlight (Lampu Latar Belakang) untuk menerangi piksel kristal cair. Lampu Backlight tersebut pada umumnya berbentuk persegi panjang atau strip lampu Flourescent atau Light Emitting Diode (LED).
Prinsip kerja LCD (Liquid Crystal Display). Backlight LCD yang berwarna putih akan memberikan pencahayaan pada Kristal Cair atau Liquid Crystal. Kristal cair tersebut akan menyaring backlight yang diterimanya dan merefleksikannya sesuai dengan sudut yang diinginkan sehingga menghasilkan warna yang dibutuhkan. Sudut Kristal Cair akan berubah apabila diberikan tegangan dengan nilai tertentu. Karena dengan perubahan sudut dan penyaringan cahaya backlight pada kristal cair tersebut, cahaya backlight yang sebelumnya adalah berwarna putih dapat berubah menjadi berbagai warna. Jika ingin menghasilkan warna putih, maka kristal cair akan dibuka selebar-lebarnya sehingga cahaya backlight yang berwarna putih dapat ditampilkan sepenuhnya. Sebaliknya, apabila ingin menampilkan warna hitam, maka kristal cair harus ditutup serapat-rapatnya sehingga tidak adalah cahaya backlight yang dapat menembus. Dan apabila menginginkan warna lainnya, maka diperlukan pengaturan sudut refleksi kristal cair yang bersangkutan.
2.10 DC-DC Converter
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) sangat tepat diterapkan di Indonesia.
PLTS menggunakan panel surya untuk merubah sinar matahari menjadi energi listrik DC. Proses pemanfataan energy listrik dari PLTS perlu menggunakan konverter yang digunakan untuk pemenuhan kebutuhan listrik pada beban. Bebagai jenis Converter DC– DC dapat digunakan dalam proses pemanfaatan energi listrik ke beban. Pada sistem yang menggunakan sumber dari PLTS dengan panel surya sebagai sumber energi listrik ke beban dapat menambahkan energi penyimpanan listrik untuk
membantu menjaga kontinuitas sumber energi listrik ke beban. Energi penyimpanan listrik yang digunakan adalah baterai. besarnya tegangan beban harus dijaga sesuai spesifikasi tegangan beban. Sehingga untuk memenuhi besarnya tegangan pada beban maka dibutuhkan converter untuk menyesuaikan besarnya tegangan tersebut. Selain converter tersebut, kita juga menggunakan converter untuk proses pengisian tegangan listrik baterai dan converter dari baterai ke beban apabila sumber dari panel surya tidak mampu memberikan daya pada beban. Sehingga pada proses tersebut membutuhkan 3 konverter. Konverter DC-DC ini menggunakan metode bidirectional. Metode bidirectional pada converter DC-DC dapat difungsikan sebagai proses pengisian baterai dan sebagai proses penyedia sumber tegangan pada beban. Sehingga dengan adanya 2 fungsi pada 1 konverter tersebut dapat menyediakan sumber tegangan baik saat proses pengisian baterai maupun saat menyediakan sumber tegangan pada beban.
Beban akan diberi sumber tegangan dari PLTS. Apabila daya yang disediakan oleh PLTS melebihi kebutuhan untuk beban, maka sisa daya dari PLTS akan digunakan untuk proses pengisian baterai. Apabila daya yang dihasilkan dari PLTS tidak cukup untuk beban, maka beban akan dialihkan sumbernya dari baterai. Sehingga kontinuitas sumber tegangan pada beban akan selalu terjaga sesuai spesifikasi PLTS dan baterai.Pada desain ini menggunakan komponen switching dan komponen magnetic pada rangkaian konverter DC-DC. Untuk mendapatkan daya maksimal dari panel surya, system ini mengunakan Maximum Power Point Tracking (MPPT). Dengan menggunakan MPPT diharpkan dapat memaksimal daya dari panel surya sehingga dapat memenuhi dalam penyedian daya untuk beban dan pengisian baterai.