10. Konversi DC 12 Volt ke AC 220 Volt
3.5 Prinsip Kerja Rangkaian .1 Sensor Tegangan
Sensor yang digunakandalamrancanganiniadalah sensor tegangan dan sensor suhu. Sensor tegangan berfungsi mendeteksi tegangan dan menyesuaikannya menjadi tegangan input ADC(Analog to Digital Converter) pada mikrokontroler. Umumnya tegangan input pada ADC memiliki rentang 0V hingga 5V sehingga tegangan input harus dijaga tidak melebihi 5V. Umumnya sebuah sensor tegangan adalah rangkaian penurun tegangan atau stepdown. Tegangan baca akan diturunkan hingga dibawah 5V agar dapat di berikan pada ADC mikrokontroler. Rancangan ini menggunakan resistor untuk membagi tegangan yaitu sebuah resistor permanen dan sebuah resistor variabel dengan nilai masing-masing 10 Kilo Ohms. Terdapat 2 sensor tegangan yang digunakaan yaitu pada output panel surya dan output modul Buck boost konverter. Output sensor diberikan pada masukan Analog Arduino yaitu pin A0 dan pin A1. Pada pin tersebut tegangan akan diubah menjadi data digital 10 bit dan di kalibrasi menjadi nilai tegangan sebenarnya.
Gambar 3.5 Sensor teganganpada pin A0 dan A1 Arduino Uno.
3.5.2 Sensor suhu
Sensor suhu atau temperatur berfungsi mendeteksi panas pada baterai saat pengisian ulang maupun saat pembebanan. Sensor dipasang pada badan baterai yang
ANALOG IN ATMEGA328P-PU1121
ditempelkan pada dinding/ badan secara langsung. Sensor yang digunakan adalah LM35 yang juga merupakan sensor yang memiliki output analog. Output sensor dihubungkan pada pin A2 Arduino. Sensor akan mengubah suhu sekitar sensor menjadi tegangan dengan resolusi 10mV/ derajat Celcius. Rentang suhu yang dapat dibaca adalah 0 hingga150 derajat Celcius. Untuk rentang tersebut sensor mengeluarkan tegangan 0 hingga 1,5V. Dengan demikian pada kondisi suhu kamar yaitu 28 derajat Celcius , sensor mengeluarkan teganga. 0,28V dengan perbandingan yang linear.
Gambar 3.6 Sensor suhu LM35 terhubung pada pin A2 dan melekat pada baterai.
3.5.3 Driver dan relay
Driver dan relay berfungsi mengontrol output yaitu mengeluarkan arus atau memutuskannya. Driver dalam hal ini adalah sebuah rangkaian penguat arus sedangkan relay adalah saklar elektronik. Penggunaan driver dikarenakan output Mikrokontroler yang tidak cukup untuk mengaktifkan sebuah relay. Driver dibuat dengan sebuah transistor npn yang diharapkan dihubung seri pada relay. Basis transistor terhuhung pada pin keluaran yaitu pin 12. Sedangkan emitor di hubungkan ke grond. Saat diberi bias maju yaitu logik 1 akan membuat transistor jenuh dan ON sehingga arus mengalir ke relay. Sedangkan jika bias nol atau logik 0 akan membuat transistor cut off dan arusakan terputus. Relay yang terhubung akan mengalirkan arus ke keluaran pada tegangan sesuai pengaturan buck boost konverter.
ANALOG IN ATMEGA328P-PU1121
Gambar 3.7 Rangkaian driver dan relay pada pin 12 dan 13.
3.5.4 Display LCD
Tipe display yang digunakan adalah LCD tipe M1608 yaitu sebuah display dengan kapasitas 2x16 karakter. Display berfungsi menampilkan data hasil kalibrasi oleh mikrokontroler Arduino Uno. Tipe ini memiliki interface paralel sehingga membutuhkan konfigurasi pada port paralel untuk mengirim data. Terdapat 2 bit untuk kontrol sinyal dan 4 bit untuk data. Display LCD dikontrol oleh mikrokontroler melalui program yang dibuat. Sebelum digunakan, LCD harus di inisialisasi oleh mikrokontroler untuk menentukan jenis komunikasi yang digunakan.
Setelah inisialisasi berhasil , data dapat dikirim langsung ke port data oleh mikrokontroler.
Gambar 3.8 Display LCD terhubung pada Mikrokontroler Arduino.
3.5.5 ESP 8266
Modul ESP 8266 adalah sebuah perangkat untuk komunikasi data dijaringan internet melalui perantara WiFi. Tipe ESP 8266 yang digunakan adalah node MCU
ANALOG IN ATMEGA328P-PU1121
V3. Node MCU adalah modul yang telah dikembangkan sehingga dapat berdiri sendiri alat komunikasi data. Padarancangan ini node MCU digunakan untuk aplikasi Internet of Things agar data sistem dapat dipantau melalui internet. Untuk menerima data dari mikrokontroler digunakan interface serial dengan protokol usart standar pada 9600 bps. Sedangkan untuk komunikasi dengan internet, node MCU menggunakan media WiFi untuk mengirim data ke hotspot. Hotspot adalah modem internet yang langsung pada jaringan internet. Pada jaringan internet masih membutuhkan sebuah server yang bertugas mengatur alamat pada internet.
Rancangan ini menggunakan server Blynk untuk proses monitoring dan kontrol.
Gambar 3.9. Hubungan esp 8266 dengan mikrokontroler Arduino.
3.5.6. Panel sel surya
Panel sel surya atau solar panel adalah sumber arus yang berasal dari hasil konversi cahaya matahari menjadi listrik. Rancangan ini menggunakan panel sel surya berkapasitas 20 Watt peak. Daya tersebut mampu menghasilkan arus 1,6 A pada tegangan 12V saat puncak atau cahaya maksimal. Tegangan Output panel adalah tegangan searah (DC) yang besarnya bergantung pada intensitas cahaya.
Dengan demikian output berupa tegangan fluktuatif sehingga membutuhkan sebuah alat penstabil tegangan. Rancangan ini menggunakan rangkaian buck boost konverter untuk mengatur agar tegangan tetap stabil walaupun inputnya fluktuatif.
ANALOG IN ATMEGA328P-PU1121
Gambar 3.10. Rangkaian panel surya pada buck boost konverter dan baterai.
3.5.7 Buck Boost Converter
Buck boost konverter merupakan rangkaian yang bekerja sebagai penstabil tegangan. Perbedaan rangkaian buck boost konverter dengan regulator adalah bahwa regulator hanya meregulasi tegangan input yang lebih tegangan dan tidak mampu meregulasi jika tegangan input lebih kecil dari tegangan output yang diinginkan pada rangkaian buck boost konverter mampu meregulasi tegangan yang lebih rendah daripada tegangan set point. Berikut ini merupakan gambar rangkaian Buck Boost Converter.
Gambar 3.11. Rangkaian Buck Boost konverter.
3.5.8 Regulator
Regulator adalah sebuah rangkaian yang berfungsi untuk meregulasi tegangan agar konstan pada satu titik. Pada rancangan ini regulator digunakan untuk meregulasi tegangan pada 14,2 V. Tegangan masuk yang lebih dari 14.2 V akan dipertahankan agar tetap 14,2 V. Dengan demikian proses charge pada baterai tidak over dan arus charger relatif stabil. Rangkaian regulator dibuat dengan IC LM317 dimana tegangan dapat diatur deengan mengatur nilai resistor pada bagian setpoin.
Berikut adalah gambar rangkaian regulator yang digunakan.
C3
Gambar 3.12 Rangkaian Regulator LM317 3.5.9 Mikrokontroler
Tipe Mikrokontroler yang digunakan adalah Atmega 328 pada modul Arduino Uno. Mikrokontroler digunakan sebagaipengendali proses dan monitoring.
Mikrokontroler dapat mengendalikan output relay dan display LCD. Mikrokontroler di program untuk membaca tegangan dari sensor tegangan dan sensor suhu kemudian mengkalibrasi nya menjadi nilai sebenarnya sebelum ditampilkan pada LCD. Sesuai gambar rangkaian,input mikrokontroler ada pada pin A0 ,A1 dan A2 yaitu input untuk membaca sensor tegangan dan sensor suhu. Untuk memgendalikan display digunakan pin 2 hingga pin 7. Sedangkan untuk kontrol relay digunakan pin 8 dan pin 9. Untuk komunikasi dengan modul esp 8266 digunakan pin RX dan TX pada pin 0 dan pin 1. Saat start mikrokontroler akan memulai kerjanya dengan menginisalisasi semua komponen input-output dan mengatur nilai awal masing-masing I/O.
Kemudian mikrokontroler akan mulai baca masukan dari sensor tegangan dan sensor suhu. Tegangan yang diubah menjadi data digital oleh ADC kemudian di kalibrasi menjadi nilai sebenarnya dengan mengalikannya pada sebuah konstanta. Hasil kalibrasi kemudian dikirim pada display LCD. Data juga dikirim kemodul esp 8266 melalui port serial pada pin 0 dan pin 1. Relay pada output juga dikendalikan oleh mikrokontroler melalui pin 8 dan pin 9.
2 VI
VO 3
ADJ1
10K R8
330R
C5
100U
BAB IV