1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Kebutuhan energi listrik di Indonesia khususnya semakin tahun semakin meningkat. Namun faktanya banyak masyarakat yang tinggal di daerah terpencil wilayah Indonesia masih belum teraliri lisktrik. Padahal sumber daya di daerah tersebut sangat memungkinkan digunakan sebagai sumber energi listrikyang disebut renewable energy (energi terbarukan). Sebagai contohnya Hydropower (tenaga air) yang banyak ditemui di wilayah pegunungan,Wind power (tenaga angin) yang bagus terdapat di wilayah pantai, Solar power (tenaga cahaya matahari) yang baik di seluruh wilayah Indonesia dikarenakan hanya memiliki 2 musim yaitu hujan dan kemarau serta human power (tenaga manusia) bahkan dapat digunakan sebagai sumber dari energi listrik.
Dc House (Rumah DC) menyediakan metode untuk mengatasi masalah listrik yang dialami bangsa Indonesia terutama di daerah tertinggal yaitu dengan memanfaatkan secara maksimal sumber energi terbarukan untuk penyediaan listrik di daerah pedalaman yang sulit dijangkau oleh jaringan listrik. Rumah DC sendiri secara garis besar merupakan rumah yang didayai oleh energi listrik DC (Direct Current). Dalam perancangannya Rumah DC mampu menerima input dari beberapa sumber daya sekaligus. Secara garis besar, Rumah DC memiliki beberapa komponen utama yaitu meliputi : Sumber Daya (Tenaga Air, Tenaga Angin, Tenaga Cahaya Matahari, dan Tenaga Manusia ), DC-DC Converter, MISO (Multiple Input Single Output), Battery Management, Smart wallplug (stecker), LED Light Bulp (penerangan), beban yang berada dalam Rumah DC tersebut.
2 beban AC. oleh karena itu, stecker harus tetap menerima tegangan 24 VDC dari bus sementara outputnya secara otomatis menyesuaikan dengan beban DC yang terhubung.
Smart wallplug merupakan stecker yang bekerja dengan sistem DC. Ber-beda dengan stecker standart pada umumnya. Stecker DC ini mampu me-nyesuaikan tegangan output dengan tegangan beban yang bernilai 5, 6, 9, 12, 18 dan 24 VDC. Selain itu stecker juga harus memiliki converter DC-DC sebagai konversi dari tegangan sumber sebesar 24 VDC turun hingga tegangan yang dibutuhkan oleh beban yaitu 5, 9, 12, 18 dan 24 VDC.
Fokus skripsi ini membahas tentang smart wall plug pada sistem automatisnya dengan menggunakan mikrokontroller sebagai pengontrol sistem dan PWM sebagai pengendali tegangan. Rangkian ini juga mendeteksi dan menentukan tegangan yang dibutuhkan pada beban dengan range tegangan output bernilai 5, 9, 12, 18 dan 24 VDC.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang yang telah disebutkan maka dapat dirumuskan permasalahan penyesuaian tegangan keluaran pada stecker dengan tegangan yang dibutuhkan oleh beban yaitu bagaimana merancang dan membuat rangkaian pengendali DC Smart Wallplug
1.3 BATASAN MASALAH
Agar permasalahan yang dibahas tidak terlalu meluas, maka ruang lingkup pembahasan adalah sebagai berikut:
1. Range tegangan keluar pada stecker bernilai 5, 6, 9, dan 12 VDC.
3
1.4 TUJUAN PENELITIAN
Dalam tugas akhir ini memiliki tujuan yang ingin dicapai yaitu merancang dan membuat alat Smart Wall Plug yang dapat menyesuaikan tegangan yang dibutuhkan beban menggunakan mikrokontroler sebagai pengontrol sistem otomasi dan PWM sebagai pengendali tegangan pada converter DC-DC.
1.5 SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini terdiri dari beberapa bab antara lain:
BAB I : PENDAHULUAN
Pada Bab I ini akan menguraikan secara garis besar terhadap permasalahan yang terjadi dari: latar belakang, perumusan masalah, tujuan penyusunan, pembatasan masalah, pelaksanaan dan sistematika penulisan.
BAB II : LANDASAN TEORI
Landasan Teori mengacu pada buku, jurnal ilmiah dan media elektronik seperti internet dalam ruang lingkup nasional maupun internasional
BAB III : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
Merupakan bab yang membahas mengenai rancangan alat dan komponen-komponen yang digunakan.
BAB IV : ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT
4 BAB V : PENUTUP
Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil analisa dan saran-saran yang diperlukan untuk melengkapi kesempurnaan pasa perancang analisa.
DAFTAR PUSTAKA
Mencantumkan sumber yang didapat pada penulisan laporan maupun pembuatan alat yang telah dilakukan.
LAMPIRAN
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC:
PENGENDALI TEGANGAN SMART WALLPLUG DC
(CONTROL PULSE WIDTH MODULATION)
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Teknik Elektro
Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
BAYU ANZAR WIBISONO
201010130311124
JURUSANELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC: PENGENDALI TEGANGAN SMART WALLPLUG DC (CONTROL PULSE WIDTH
MODULATION)
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Program Strara-1 (S1)
Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Oleh:
BAYU ANZAR WIBISONO NIM : 201010130311124
Disetujui,
Pembimbing I
Ir. Diding Suhardi, M.T. NIP : 10892100286
Pembimbing II
iii
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC: PENGENDALI TEGANGAN SMART WALLPLUG DC (CONTROL PULSE WIDTH
MODULATION)
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Program Strara-1 (S1) Jurusan
Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
Ketua Jurusan Teknik Elektro
iv
SURAT PERNYATAAN
Yang bertandatangan di bawah ini:
Nama : Bayu Anzar Wibisono Tempat, Tanggal lahir : Malang, 27 Januari 1992 NIM : 201010130311124 Fakultas/Jurusan : Teknik/Elektro
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir dengan judul
“PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC: PENGENDALI
TEGANGAN SMART WALLPLUG DC (CONTROL PULSE WIDTH
MODULATION) ” beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan
merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku.
Malang, 1 Mei 2015 Yang Membuat Pernyataan
Bayu Anzar Wibisono
Mengetahui,
Pembimbing I Pembimbing II
Ir. Diding Suhardi, M.T. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT.
v
KATAPENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul :
“PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC: PENGENDALI
TEGANGAN SMART WALLPLUG DC (CONTROL PULSE WIDTH
MODULATION)”
Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok pembahasan yang meliputi pendahuluan, dasar teori, perancangan sistem, dan pengujian sistem. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.
Malang,1 Mei 2015
vi
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
SURAT PERNYATAAN... iv
ABSTRAK ... v
ABSTRACT ... vi
LEMBAR PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xiv
BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah... 2
1.3 Batasan Masalah ... 2
1.4 Tujuan Penelitian ... 3
1.5 Sistematika Penulisan Tugas Akhir ... 3
BAB II. LANDASAN TEORI 2.1 Rumah DC ... 5
2.1.1 Pengertian Rumah DC ... 5
vii
2.3 PWM (Pulse Width Modulation) ... 14
2.3.1 Pengertian ... 14
BAB III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN 3.1 Pendahuluan... 22
3.2 Perancangan SIstem ... 22
3.3 Mikrokontroller ... 23
3.4 Perancangan Pengontrol PWM ... 24
3.5 LCD ... 27
viii
3.7 Rangkaian Sistem Secara Keseluruhan ... 29
3.8 Data Beban ... 31
BAB IV. ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT 4.1 Pengujian Sistem PWM ... 32
4.1.1 Analisa PWM ... 34
4.2 Pengujian Pemodelan LCD ... 34
4.3 Pengujian Pembacaan Tegangan ... 35
4.4 Pengujian Sistem Berbeban ... 36
4.4.1 Pengujian Telephone Genggam ... 36
4.4.2 Pengujian LED ... 37
4.4.3 Pengujian Mp3 Player, AM/FM Radio... 38
4.4.4 Pengujian Kipas DC ... 39
4.4.5 Analisa ... 40
BAB V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 42
5.2 Saran ... 42
DAFTAR PUSTAKA ... xiii
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema Perancangan Rumah DC ... 6
Gambar 2.2 Blok Diagram Arduino Board ... 7
Gambar 2.3 Board Arduino Uno ... 8
Gambar 2.4 Kabel USB Board Arduino Uno... 8
Gambar 2.5 Tampilan Framwork Arduino UNO ... 13
Gambar 2.6 Sinyal PWM ... 14
Gambar 2.7 Rangkaian PWM Analog ... 14
Gambar 2.8 Pembentukan Sinyal PWM ... 15
Gambar 2.9 Sinyal PWM dan Persamaan Vout ... 16
Gambar 2.10 Vrata-rata Sinyal PWM ... 16
Gambar 2.11 Duty Cycle dan Resolusi PWM ... 17
Gambar2.12 Duty Cycle dan Resolusi PWM ... 18
Gambar 2.13 LCD berkarakter 16x2 ... 19
Gambar 3.1 Diagram blokSistem ... 22
Gambar 3.2 Rangkaian Pengontrol PWM ... 26
Gambar 3.3 Rangkian Mikrokontroller dengan LCD ... 27
Gambar 3.4 Rangkaian Pembaca Tegangan... 28
Gambar 3.5 Rangkaian Sistem Keseluruhan ... 29
Gambar 3.6 Flowchart Sistem Keseluruhan... 30
Gambar 4.1 Gelombang PWM pada Output Buck Konverter ... 32
Gambar 4.2 Tampilan Layar LCD ... 34
Gambar 4.3Mengukur Arus Pada Charge Hp ... 36
x
Gambar 4.5 Mengukur Arus Pada Lampu LED... 37
Gambar 4.6 Mengukur Tegangan Pada lampu LED ... 38
Gambar 4.7Mengukur Arus Pada Mp3 Player, AM/FM Radio ... 38
Gambar 4.8Mengukur Tegangan Pada Mp3 Player, AM/FM Radio ... 38
Gambar 4.9 Mengukur Arus Pada Kipas DC ... 39
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Fungsi Dari Masing-masing pin LCD 16x2 ... 20
Tabel 3.1 Nilai Duty Cycle dari Input 24 ... 24
Tabel 3.2 Tegangan dan Nilai Duty Cycle Yang Digunakan... 25
Tabel 3.3 Daftar Spesifikasi Beban ... 31
Tabel 4.1 Pengukuran PWM Pada Buck Konverter ... 33
Tabel 4.2 Perhitungan PWM ... 33
Tabel 4.3 Parameter Pada Sensor Tegangan ... 35
xii
DAFTAR PUSTAKA
[1] Taufik, Prof., Dr., MSEE., Seminar Rumah DC Untuk Akses Listrik Padam, Malang, 2013.
[2] Website: http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno.
[3] Khakam,Maula Nurul, Pulse Width Modulation, Jakarta, 2012.
[4] Prayogo,Rudito, Pengaturan PWM, Universitas Barwijaya-Malang, 2012. [5] Anonimous. 2011. PWM (Pulse Width Modulation).
http://digilib.ittelkom.ac.id.Diakses tanggal 20 Desember 2014.
[6] Perancangan Alat Pengendali Tegangan DC Smart Wallplug, 2015, Malang. [7] Yustisia, Lexi, Rancang Bangun UPS Berbasis Mikrokontroller, Institut
Tekhnologi Sepuluh November- Surabaya, 2011.
[8] Sibal, Erward, Constan, Smart Wallplug Desain For DC House Project, Calpoly State University, 2012.
