1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini energi listrik telah menjadi kebutuhan pokok untuk menunjang keberlangsungan hidup manusia. Namun pada kenyataannya tidak semua kalangan masyarakat dapat mendapatkan aliran listrik. Padahal sebagian besar dari mereka yang belum teraliri listrik tinggal pada daerah yang memiliki potensi sumber energi alternatif yang melimpah sehingga sangat disayangkan apabila sumber tenaga tersebut tidak dimanfaatkan dengan maksimal. Sedangkan sudah banyak teknik pengembangan pembangkit tenaga listrik alternatif yang telah dikemukakan oleh para ahli bidang pembangkit listrik.
Salah satu teknik pemanfaatan sumber daya terbarukan (renewable energy) menjadi tenaga listrik alternatif adalah DC House. DC House secara garis besar merupakan teknik pengaliran listrik dari rumah ke rumah dengan menggunakan metode DC (direct current). Selain itu DC House juga mampu menerima input dari beberapa sumber daya alam sekaligus. Pada perancangannya
DC House terbagi menjadi beberapa bagian, yaitu : (1) Sumber daya (tenaga air, angin, matahari, dan tenaga manusia), (2) Interface (MISO converter, Battery Control Management, dan DC to DC Converter), (3) Beban (DC Light bulb, DC Wall Plug, dan beban DC yang lain).
Dengan permasalahan tersebut, maka dirancang sebuah pengendali tegangan untuk DC smart wall plug. Pengendali ini dapat menghasilkan output yang bervariasi 5V, 6V, 9V, dan 12V DC. Rancangan tersebut kami kaji dalam Tugah Akhir dengan judul “Perancangan dan Pembuatan Rumah DC : Pengendali Tegangan DC Smart WallPlug (DC to DC Converter)”. Sehingga nantinya diharapkan pengendali ini mampu melengkapi kebutuhan dalam pembuatan smart wall plug.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, maka penulis merumuskan permasalahan, yaitu :
“Bagaimana merancang dan membuat Pengendali Tegangan DC Smart WallPlug
(DC to DC Converter)?”
1.3 Batasan Masalah
Agar tujuan dari tugas akhir ini tidak menyimpang dari tujuan semula, dibutuhkan suatu batasan-batasan yang jelas guna mengarahkan pembahasan. Batasan-batasan masalah tersebut adalah sebagai berikut,
1. Tidak membahas Pemrograman pemrograman 2. Output yang dihasilkan 5V, 6V, 9V, 12V 1.4 Tujuan Penelitian
Tugas Akhir ini bertujuan untuk :
1. Menrancang dan membuat Pengendali Tegangan DC Smart Wall Plug (DC to DC Converter)
1.5 Sistematika Penulisan
3 BAB I PENDAHULUAN
Memaparkan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, metodologi, dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Membahas tentang dasar teori atau acuan yang digunakan sebagai penunjang dalam perancangan dan pembuatan alat.
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Berisi tentang perancangan dan pembuatan alat.
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
Bab ini berisi implementasi/realisasi dari desain pada bab 3 dan implementasi dari hasil pengujian.
BAB V PENUTUP
PERANCAN
PENGENDALI TEG
Diajukan Untuk Memen
UNIVE
NGAN DAN PEMBUATAN RUMAH D
TEGANGAN
DC SMART WALLPLUG (D
CONVERTER)
SKRIPSI
enuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Tek
Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
AGUNG SETYO LAKSONO 201010130311144
JURUSANELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
VERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
DC :
(DC TO DC
ii
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC :
PENGENDALI TEGANGAN
DC SMART WALLPLUG (DC TO DC
CONVERTER)
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1)
Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
DisusunOleh :
AGUNG SETYO LAKSONO 201010130311144
TanggalUjian : 5 Mei 2015
PeriodeWisuda : Mei 2015
Disetujuioleh :
1. Ir. NurAlifMardiyah, MT. NIP : 10892030257
(Pembimbing I)
2. Ir. DidingSuhardi, MT. NIP : 10892100286
(Pembimbing II)
3. M.ChasrunHasani, ST, MT. NIP : 196808071995031003
(Penguji I)
4. Drs. BudhiPriyanto, M.Si. NIP : 196710261994031003
(Penguji II)
Mengetahui,
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
DC SMART WALLPLUG (DC TO DC
CONVERTER)
”Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok pembahasan yang meliputi pendahuluan,dasar teori, perancangansistem, dan pengujian sistem. Peneliti 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, Mei 2015
iv
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR PERNYATAAN... iv
LEMBAR PERSEMBAHAN ... v
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT... 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 ... 2
1.5 Sistematika Penulisan ... 2
2.2DC to DC Converter... 5
2.2.1 Rangkaian DasarBuck Converter... 7
2.2.2 Analisa Kondisi Stabil ... 8
2.3 Mikrokontroler ... 10
2.3.1 Definisi Mikrokontroler ... 10
2.3.2Arduino Board... 11
2.4 PWM (Pulse Width Modulation) ... 13
2.4.1 Prinsip Dasar PWM ... 13
2.5 Mosfet ... 15
2.5.1 Transistor Mode Pengosongan (Transistor Mode Depletion). 16 2.5.2 Transistor Mode Peningkatan (Transistor Mode Enhancement) 16 BAB III. PERANCANGAN SISTEM 3.1 Pendahuluan ... 19
3.2 Pemodelan Sistem ... 19
3.3 Rangkaian PWM ... 21
3.4 RangkaianDC to DC Converter ... 23
3.5 Rangkaian LCD ... 26
3.6 Sensor Tegangan ... 27
3.7 Konfigurasi Sistem... 28
vi
BAB IV.PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
4.1 Pengujian PWM ... 30
4.2 PengujianDc to Dc Buck Converter ... 32
4.3 Pengujian Sensor Tegangan ... 34
4.4 Pengujian Sistem... 37
BAB V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 42
5.2 Saran ... 42
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 DesainDC House ... 5
Gambar 2.2 Rangkaian DasarBuck Converter ... 7
Gambar2.3 TopologiBuck Converter ... 8
Gambar 2.4 Diagram Arus Induktor ... 9
Gambar 2.5 Tampilan Software Arduino IDE ... 13
Gambar 2.6 Bentuk Gelombang Kotak (pulsa) dengan Kondisi High 5v dan Low 0v ... 14
Gambar 2.7 Sinyal Referensi ... 15
Gambar 2.8 (a) N-Chanel Depletion(b)P-Chanel Depletion... 16
Gambar 2.9 (a) N-Chanel Enhancement (b). P-Chanel Enhancement ... 16
Gambar2.10 Skematik Mosfet tipe-N ... 17
Gambar 3.1 Diagram BlokSmart Wallplug... 20
Gambar 3.2 Rangkaian PWM ... 21
Gambar 3.3 Gelombang PWM Sebelum Diberi Penguat ... 22
Gambar 3.4 Gelombang PWM Setelah Diberi Penguat... 23
Gambar 3.5Dc to Dc Buck Converter ... 24
Gambar 3.6 SpesifikasiMosfet IRLZ44N ... 25
Gambar 3.7 Rangkaian LCD ... 26
Gambar 3.8 Rangkaian Sensor Tegangan ... 27
Gambar 3.9 RangkaianDc to Dc Smart Wallplug... 28
Gambar 4.1 Gelombang PWM Mosfet (Gate) ... 31
Gambar 4.2 Contoh Simulasi Buck Konverter 12v ... 33
Gambar 4.3 Contoh Pengujian Hardware Buck Konverter 12v ... 34
viii
Gambar 4.6 Pengujian Dengan Beban Kipas Angin DC 12v ... 38
Gambar 4.7 Pengujian Dengan Beban Mp3 Player 9v ... 38
Gambar 4.8 Pengujian Dengan Beban LED 6v ... 39
Gambar 4.9 Pengujian Dengan BebanHp 5v ... 39
DAFTAR TABEL
Tabel3.1 Parameter Pembacaan Beban... 28
Tabel 3.2 Daftar Beban ... 29
Tabel 4.1 Perhitungan PWM ... 31
Tabel 4.2 Pengukuran PWM ... 32
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Buck Konverter ... 33
Tabel 4.4 Hasil PengujianSistem Sensor Tegangan ... 34
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Output Sistem Sensor Tegangan ... 35
Tabel 4.6 Hasil Pengambilan Parameter ... 36
x
DAFTAR PUSTAKA
Detmer Michael and Tyler Blauvelt, 2011, "Variable DC Voltage Wall Outlet for the DC House Project",California Polytechnic State University, USA.
LexyYustisia, 2011, "RancangBangun UPS UntukBeban (900 VA)BerbasisMikrokontroler, InstitutTeknologiSepuluh November Surabaya, Surabaya.
Liu Bowen, 2014, "Buck Converter",California Polytechnic State University, USA. MicroChipWebSeminars, 2006, "Buck Converter Design Example", Microchip
Technology Incorporate.
Rashid H. Muhammad, 2011, "Pwer Electronics Handbook Third Edition", Elsevier Inc, USA
SaleemiMubashirFurqan, 2008, "Analysis and Design of Multiphase Interleave Dc-Dc Converter With Input-Output Bypass Capacitor. California Polytechnic State University, USA.
Setiawan Ignatius Riwi, 2010, "Perancangan Buck
KonverterSebagaiCatuDayaBerbasis IC TL494 dan ATMega8535", Universitas Gajah Mada, Yogyakarta.
Sibal Edward Constant, 2012, " SmartWallplug Design for The Dc House Project"
California Polytechnic State University, USA.
Taufik, 2008,"Practical Design of Buck Converter", California Polytechnic State University, USA.
