BAB III
METODOLOGI PERANCANGAN
3.1. Perancangan
3.1.1. Perancangan Alat Secara Umum
Perancangan dan pembuatan battery bank cooling pad laptop berbasis mikrokontroler yang dikendalikan oleh mikrokontroler Arduino Pro Mini ini menggunakan sensor suhu sebagai feedback dari pengendalian kipas. Pada proses perancangan battery bank cooling pad laptop berbasis mikrokontroler melalui tiga tahap pengerjaan. Tiga tahap pada proses perancangan meliputi perancangan desain body, perancangan elektonik serta perancangan software atau perangkat lunak.
Dalam perancangan desain body meliputi perancangan bentuk rangka cooling pad yang didalamnya terdapat kipas serta tempat komponen komponen yang akan digunakan dalam pembuatan alat ini. Dalam proses awal pembuatan ditentukan terlebih dahulu bahan apa yang digunakan, juga letak komponen yang akan digunakan seperti sensor suhu, baterai, saklar, tombol dan lainnya. Pada perancangan elektronik meliputi perancangan rangakaian untuk sensor suhu (DS18B20), rangkaian pengisi daya laptop,dan rangkaian pendingin dengan menggunakan kipas. Pada perancangan perangkat lunak meliputi program yang dibuat mengunakan bahasa Arduino yang kemudian di upload ke Arduino Pro Mini.
3.1.1.1. Diagram Alir Proses Rancang Bangun Alat
Berikut merupakan diagram alir rancang bangun battery bank
cooling pad laptop berbasis mikrokontroler yang digambarkan dalam
diagram alir dibawah Ini:
Mulai Penentuan Tema dan Identifikasi Masalah Studi Literatur Perancangan dan Desain Analisa Desain Desain Telah Sesuai? Tidak A A Proses Pembuatan Pengadaan Alat dan Bahan
Uji Coba Alat
Alat dapat Berfungsi dengan baik? Pengambilan Data dan Analisa Pembuatan Laporan Tugas Akhir Selesai Perbaikan atau Penyempurnaan Ya Tidak Ya Pembatasan masalah Penemuan Ide / Gagasan
Gambar 3.1. Diagram Alir Rancang Bangun Alat
1) Pencarian Ide/ Gagasan
Kegiatan awal pada pembuatan alat ini adalah pencarian ide. Ide didapat dari adanya permasalahan permasalahan yang ada di kehidupan sekitar.
2) Penentuan Tema dan Identifikasi Masalah
Penentuan tema dapat dibuat setelah adanya penemuan ide atau gagasan. Setelah adanya ide atau gagasan maka menentukan tema dari rancangan yang akan dibuat berdasarkan permasalahan yang ada. Permasalahan yang melatarbelakangi pembuatan alat battery bank cooling
pad laptop adalah karena disetiap tempat tidak selalu menyediakan sumber
listrik (stop kontak) dan banyaknya laptop yang error akibat terlalu panas. 3) Pembatasan Masalah
Pembatasan masalah dimaksudkan agar dapat memfokuskan perancangan dan pembuatan alat serta dapat memberikan batasan terhadap kemampuan alat yang akan dibuat.
4) Studi Literatur
Studi Literatur merupakan studi yang dilakukan untuk mempelajari teori teori yang berkaitan dengan tema yang dipilih. Dengan adanya studi literatur maka dapat menentukan spesifikasi komponen yang akan digunakan, memberikan gambaran terhadap alat yang akan dibuat serta memberikan gambaran tentang metode yang tepat dalam pembuatan alat tersebut.
5) Perancangan Desain Alat
Perancangan desain alat pada battery bank cooling pad laptop dilakukan dengan merancang desain alat melalui software berupa rancangan skema rangkaian elektronik dan desain body serta desain program pengendali. Proses pembuatan skema rangkaian dilakukan menggunakan
software Cad Soft Eagle, sedangkan desain body dilakukan menggunakan software Power Point. Selain itu untuk perancangan program pengendali
alat digunakan software Arduino. 6) Analisa Desain
Setelah desain dibuat maka yang selanjutnya dilakukan adalah menganalisa desain. Misalnya seperti menganalisa kebutuhan komponen termasuk menghitung besarnya nilai nilai komponen yang dibutuhkan serta peletakan posisi komponenen komponen yang akan digunakan.
7) Pengadaan Alat dan Bahan
Setelah Setelah analisa desain selesai dilakukan maka tahap selanjutnya adalah pengumpulan alat dan bahan yang sesuai dengan rancangan. Pengadaan alat dan bahan juga disesuaikan dengan keadaan pasaran yang ada agar dalam pengerjaan alat dapat lebih mudah dilaksanakan.
8) Proses Pembuatan
Proses pembuatan alat meliputi pembuatan layout PCB, pemasangan komponen komponen elektronik, penyesuaian letak komponen terhadap body, serta pembuatan program pada alat agar alat dapat bekerja sesuai dengan perancangan.
9) Uji Coba Alat
Alat yang sudah jadi kemudian diuji coba yaitu dengan cara mengukur ketelitian, mengukur nilai kesalahan dan akurasi melalui pembandingan dengan alat ukur yang telah memiliki standar. Pengujian ini dilakukan agar dapat menganalisa apakah alat telah sesuai dengan perencanaan atau juga terdapat bagian yang perlu perbaikan dan penyempurnaan.
10) Perbaikan atau Penyempurnaan
Kekurangan atau kesalahan yang muncul pada proses uji coba akan dievaluasi dan apabila memerlukan perbaikan atau penyempurnaan maka dilakukan perancangan ulang.
11) Pengambilan Data dan Analisa Alat
Pengambilan data dilakukan dengan cara mengujicobakan alat yang telah dibuat. Setelah itu menganalisa cara kerja alat yang dibuat dan membandingangkan keadaan yang ada setelah dan sebelum alat tersebut dibuat.
12) Pembuatan Laporan Tugas Akhir
Tahap akhir dari pembuatan alat battery bank cooling pad laptop adalah pembuatan laporan Tugas Akhir.
3.1.1.2. Diagram Blok Alat
Berikut merupakan digram blok alat secara keseluruhan ditunjukan pada gambar 3.2 dibawah ini
Konverter DC Buck 19 V to 16 V Input Charger Baterai BMS Baterai Saklar Konverter DC Buck 16V to 5V Konverter DC Boost 19 V to 16 V Mikrokontro ler MOSFET Kipas
Sensor Suhu Battery Output
Bank Push Button LED Indikator Baterai LED Indikator Kipas
Keterangan : Komunikasi Jalur data
Komunikasi Jalur Tegangan
Gambar 3.2. Diagram Blok Battery Bank Cooling Pad Laptop
Pada diagram blok alat secara keseluruhan terbagi atas dua tipe jalur komunikasi yaitu komunikasi jalur data dan komukasi jalur tegangan. Pada rangkaian pengisi daya baterai terdapat konverter DC DC penurun tegangan yang digunakan untuk menurunkan tegangan input agar sesuai dengan tegangan baterai. Konverter DC DC penurun tegangan yang digunakan adalah konverter DC DC penurun tegangan dengan IC MP1584. Selain itu juga terdapat BMS yang berfungsi untuk mengelola dan menjaga kondisi baterai. Agar output battery bank diperoleh sebesar 19 V maka digunakan konverter DC DC penaik tegangan dengan IC XL6009 yang berfungsi untuk menaikan tegangan. Besarnya tegangan yang dinaikan oleh konverter DC DC yaitu dari 16 V menjadi 19 V. Tegangan yang dinaikan berasal dari
tegangan baterai yang kemudian dinaikan agar sesuai dengan besarnya tegangan laptop.
Pada perancangan alat ini, digunakan sebuah mikrokontroler untuk mengendalikan keseluruhan sistem. Mikrokontroler yang digunakan yaitu Arduino Pro Mini dengan ATmega328. Tegangan untuk mikrokontroler disuplai menggunakan baterai 16 V yang kemudian diturunkan menggunakan konverter DC DC tipe penurun tegangan untuk mendapatkan tegangan sebesar 5 V. Tegangan sebesar 5 V ini juga digunakan sebagi catu daya untuk sensor dan juga MOSFET. MOSFET yang digunakan adalah MOSFET dengan tipe IRLB 3034 dimana pada rangkaian ini berfungsi sebagai pemicu untuk memutar kipas. Keluaran dari mikrokontroler ini selain digunakan untuk memberi catu daya pada MOSFET juga digunakan untuk memberi catu daya pada led indikator dan baterai juga led indikator kipas.
3.1.2. Proses Perancangan Desain Body
Pada perancangan desain body untuk battery bank cooling pad laptop ini adalah pembuatan desain cassing battery bank secara keseluruhan serta penempatan komponen elektronika. Berikut merupakan desain alat yang dibuat untuk battery bank cooling pad laptop:
1) Cassing Cooling Pad
Gambar 3.4. Cassing Cooling Pad Tampak Samping
2) Desain Body Tata Letak Komponen Elektronika
Gambar 3.5. Desain Body Tata Letak Komponen Elektronika
3.1.3. Proses Perancangan Elektonik
3.1.3.1. Skema Rangkaian
Skema rangkaian dari hasil perancangan meliputi rangkaian sistem minimum mikrokontroler, rangkaian sistem pendingin, rangkaian sistem pengisi daya laptop, rangkaian tombol dan level baterai. Berikut merupakan skema rangkaian keseluruhan yang dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 3.6. Skematik Rangkaian
3.1.3.2. Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler
Rangkaian sistem minimum mikrokontroler merupakan rangkaian minimal yang digunakan untuk menjalankan sistem mikrokontroler. Mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino Pro Mini menggunakan ATmega328 yang memiliki fitur cukup untuk melakukan seluruh operasi pada alat yang dirancang.
Sesuai dengan datasheet ATmega 328, spesifikasi singkat mengenai ATmega 328 adalah sebagai berikut:
1) 8 bit Atmel AVR mikrokontroler dengan daya rendah performa tinggi. 2) Tegangan suplay 5-12 V dan bekerja pada tegangan 5 V dan konsumsi
arus maksimal sebesar 150 mA.
3) Mempunyai Digital I/O pin sebanyak 14 ( termasuk 6 pin sebagai PWM
Output) dengan arus per I/O pin yaitu 40 mA
4) Mempunyai analog input sebanyak 8 pin dengan clock speed sebesar 16MHz
Berikut merupakan gambar dari arduiono pro mini dengan ATmega 328 yang ditunjukan pada gambar 3.7:
Gambar 3.7. Arduino Pro Mini ATmega 328
Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ini terdiri dari sebuah kapasitor 470 µF untuk membangkitkan detak pada mikrokontroler, suplai tegangan pada VCC dan GND sebesar 5 V. Berikut merupakan skema rangkaian sistem minimum mikrokontroler Arduino Pro Mini dengan menggunakan ATmega328:
Gambar 3.8. Skema Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler
Pada rangkaian mikrokontroler terdapat port-port yang digunakan untuk mengkoneksikan antara mikrokontroler dengan komponen komponen yang ada. Rangkaian interface terdiri dari sebuah tombol dan led indikator level baterai serta led untuk kipas. Tombol yang dirancang berfungsi untuk menyalakan kipas sedangkan led indikator level baterai berfungsi untuk
mengetahui level baterai tombol yang digunakan menggunakan model
pullup atau memiliki logika 0 ketika dioperasikan dan berlogika 1 dalam
keadaan normal.
Tabel 3.1. Koneksi Port Atmega328 degan Port Port yang Digunakan
3.1.3.3. Rangkaian Sensor Suhu
Sensor suhu yang digunakan dalam pembuatan battery bank cooling
pad laptop yaitu sensor digital DS18B20 sebanyak 2 buah. DS18B20
termasuk jenis single IC yang dimana tiap sensor memiliki kode serial yang memungkinkan untuk penggunaan lebih dari satu sensor dalam satu komunikasi 1 wire. Pemilihan menggunakan DS18B20 sebagai sensor suhu dikarenakan sensor suhu DS18B20 keluaran Dallas Semiconductor ini memiliki output berupa data digital dengan nilai ketelitian 0,5 ºC selama
No Port I/O Port ATmega328
1 Tegangan Baterai A0
2 Tombol (A1) A1
3 Indikator Level Baterai (A2) A2 4 Indikator Level Baterai (A3) A3 5 Indikator Level Baterai (10) 10 6 Indikator Level Baterai (11) 11 7 Indikator Level Baterai (12) 12 8 Indikator Level Baterai (13) 13
9 Input MOSFET 3
10 Output Suhu 4
11 Tegangan Charger 5
kisaran temperature 10 ºC sampai + 85 ºC sehingga mempermudah pembacaan oleh mikrokontroler.
Berikut merupakan gambar dan spesifikasi dari sensor suhu DS18B20 yang ditunjukan pada tabel dibawah ini:
Gambar 3.9. Sensor suhu DS18B20
Tabel 3.2. Spesifikasi Sensor Suhu DS18B20
No Spesifikasi Keterangan
1 Tegangan input DC 3V – 5.5 V
2 Tingkat keakuratan 0.5 °C
3 Batas temperatur -55 °C s/d +125 °C
4 Output sensor Digital 1-wire
5 Resolusi ADC 9-bit s/d 12bit
6 Waktu konversi maksimal 750 ms
IC DS18B20 bekerja dengan cara mendeteksi perubahan temperatur lingkungan kemudian mengkonversinya. Rangkaian sensor suhu ini terdiri dari sebuah resistor 4k7 Ω, suplai tegangan pada VCC dan GND sebesar 5 V. Skema gambar rangkaian sensor suhu dapat dilihat dari gambar 3.10 dibawah ini:
Gambar 3.10. Skema Rangakaian Sensor Suhu
3.1.3.4. Rangkaian Charger Laptop (Pengisi Daya Laptop)
Pada Rangkaian pengisi daya laptop tersusun atas 2 modul konverter DC DC penurun tegangan dan sebuah modul konverter DC DC penaik tegangan, BMS, led Indikator level baterai, tombol, saklar, port untuk mendeteksi proses pengisian daya, dan port untuk mendeteksi tegangan baterai. Berikut merupakan gambar skematik rangkaian serta diagram blok rangkaian pengisi daya:
Konverter DC Buck 19 V to 16 V Input Charger Baterai BMS Baterai Saklar Konverter DC Buck 16V to 5V Konverter DC Boost 19 V to 16 V Mikrokontro ler Output Battery Bank LED Indikator Baterai
Keterangan : Komunikasi Jalur data Komunikasi Jalur Tegangan Gambar 3.12. Diagram Hubung Charger Laptop
Pada rangkaian pengisi daya laptop, terbagi atas dua macam jalur komunikasi yaitu jalur komunikasi tegangan dan jalur komunikasi data. Pada jalur tegangan digunakan konverter DC DC penurun tegangan dengan IC MP1584 yang terhubung antara pengisi daya baterai dengan BMS yang digunakan untuk menurunkan tegangan baterai dari 19 V DC menjadi 16 V DC. BMS ini terdiri dari 4 sel dan digunakan untuk membagi tegangan antar baterai sekaligus menjaga kondisi baterai. Rangkaian pada pengisi daya laptop terdiri dari dengan konverter DC DC penaik tegangan dengan IC XL6009, digunakan untuk menaikan tegangan yang nantinya digunakan untuk mengisi daya pada laptop.
Konverter DC DC penurun tegangan yang lainnya dengan IC yang sama yaitu MP1584 digunakan untuk memberi catu daya pada mikrokontroler yaitu dengan menurunkan tegangan dari 16 V menjadi 5 V. Sedangakan untuk jalur komunikasi data terdapat pada baterai menuju mikrokontroler yang berfungsi agar mikrokontroler dapat membaca
tegangan yang ada pada baterai, input charger baterai menuju mikrokontroler agar mikrokontroler dapat membaca tegangan yang masuk ketika melakukan pengisian daya pada baterai dan mikrokontroler menuju led indikator. Led indikator ini berfungsi untuk menampilkan level dari besarnya nilai tegangan yang ada pada baterai.
Baterai yang digunakan pada battery bank cooling pad laptop adalalah baterai Lithium ion merek samsung ICR 16850 dengan kapasitas sebesar 2250 mAh dengan tegangan pada masing masing baterai adalah sebesar 4,2 V. Untuk mendapatkan tegangan sebesar 16 V maka dibutuhkan 4 buah baterai yang disusun seri yang digunakan untuk mengisi daya pada laptop. Berikut merupakan gambar dan spesifikasi dari baterai yang digunakan pada alat battery bank cooling pad laptop yaitu sebagai berikut:
Gambar 3.13. Baterai ICR18650 Tabel 3.3. Spesifikasi Baterai Samsung ICR 18560
No Spesifikasi Keterangan
1 Kapasitas arus nominal 2250 mAh 2 Tegangan pengisian 4,2 _+V 0,05 V 3 Tegangan nominal 3,6 V
4 Arus pengisian Pengisian Standar: 1100mA PengisianCepat: 2200mA 5 Waktu pengisian Standard Charge: 3 Hours
Rapid Charge: 2,5 Hours
6 Arus pengisian maksimal 2200 mA 7 Arus Penggunaan maksimal 4400 mA 8 Tegangan cutt off 2,75 V
9 Suhu pengoperasian Pengisian: 0 to 45 ͦ C Penggunaan: -20 to 60 ͦ C
Komponen penting lainnya yang digunakan pada komponen pengisi daya laptop yaitu BMS. BMS ini terdiri dari 4 sel dan mempunyai fungsi mengelola pengisian ulang baterai, memantau keadaan baterai, menghitung data sekunder, melaporkan data baterai, melindungi baterai, mengatur kondisi sekitar baterai, atau menjaga keseimbangan baterai. Sebuah BMS dapat memantau kondisi dari baterai melalui perwakilan input dari beberapa bagian yaitu meliputi tegangan, arus, aliran udara, dan suhu.
Berikut merupakan gambar dan spesifikasi dari BMS yang digunakan pada alat battery bank cooling pad laptop yaitu sebagai berikut:
Gambar 3.14. BMS 4 Sel
Tabel 3.4. Spesifikasi BMS
No Spesifikasi Keterangan
1 Nama dan model Lithium Battery Protection Board Model HH-P3-10.8
2 Rentang tegangan pengisian 4,25-4.35 V _+V 0,05 V 3 Tegangan cut off 2.3-3 V _+V 0,05 V 4 Temperatur kerja -40 s/d 50 ͦ C
5 Arus maksimal pengoperasian 4-5 A 6 Arus maksimal sesaat 6-7 A
Komponen penyusun rangkaian pengisi daya baterai lainnya yang digunakan pada alat ini yaitu 2 buah konverter DC DC penurun tegangan dengan IC MP1584 yang digunakan untuk menurunkan tegangan dari 19 V DC menjadi 16 V yang digunakan untuk menurunkan tegangan input
pengisi daya menuju baterai dan 16 V menjadi 5 V yang digunakan untuk menurunkan dari tegangan baterai menuju mikrokontroler. Gambar dan spesifikasi singkat dari konverter DC DC penurun tegangan dengan IC MP1584 yang digunakan dalam pembuatan battery bank cooling pad laptop yang ditunjukan dalam tabel dibawah ini:
Gambar 3.15. Konverter DC DC Penurun Tegangan dengan IC MP1584
Tabel 3.5. Spesifikasi konverter DC DC penurun tegangan
No Spesifikasi Keterangan
1 Nama modul Ultra-small DC-DC Buck Module
IC MP1584 2
Tegangan input 4.5V ~ 28V 3
Tegangan output 0.8V ~ 20V 4 Arus output maksimal 3A
5 Efisiensi modul 92%
6 Tegangan ripple <30mV 7 Temperatur kerja -40~ +125 8 Frekuensi switching 1.5MHz
Selain itu, pada alat juga dibutuhkan konverter DC DC yang digunakan untuk menaikan tegangan dari 16 V menjadi 19 V yang untuk
mengisi daya pada laptop. Gambar dan spesifikasi dari konverter DC DC tipe penaik tegangan dengan IC XL6009 juga akan ditunjukan pada tabel berikut:
Gambar 3.16. Konverter DC DC Tipe Penaik Tegangan dengan IC XL6009
Tabel 3.6. Spesifikasi Konverter DC Penaik Tegangan
No Spesifikasi Keterangan
1 Nama Modul DC-DC XL6009 Boost Power
Module
2 Tegangan Input DC 3.5 V s/d 18 V 3 Tegangan Output DC 4 V s/d 24 V 4 Arus output maksimal 4 A
5 Efisiensi 94%( Highest )
6 Tegangan Ripple 50mV
7 Temperatur kerja -40~ +85 ͦ C 8 Frekuensi Switching 400KHz
Tegangan nominal pada baterai dalam rentang antara 11,8 V– 16,2 V sedangkan pada mikrokontroler tegangan yang diukur sebesar 5 V. Agar mikro dapat membaca tegangan yang masuk kedalamnya maka dibutuhkan pengkondisian sinyal. Pengkondisiann sinyal ini dilakukan dengan menggunakan cara pembagi tegangan. Dalam pengkondisian sinyal ini diperlukan komponen lain yaitu dua buah resistor. Besarnya Nilai R1 terlebih dahulu ditentukan. Besarnya Nilai R1=10 kΩ, maka besarnya nilai R2 adalah sebagai berikut:
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑅1/(𝑅1 + 𝑅2)𝑥𝑉𝑖𝑛 5𝑉 = 𝑅1/(𝑅1 + 10𝑘Ω)𝑥16,8 𝑉 5𝑉𝑅1 + 50𝑉 𝑘Ω = 16,8 𝑉 𝑅1 𝑅1 = 4,46 𝑘Ω
Karena nilai resistor tidak ada yang bernilai 4,46 kΩ maka dicari nilai resistor yang mendekati yaitu sebesar 3,3 kΩ
Untuk mengetahui besarnya daya yang tersisa pada baterai maka digunakan led indikator baterai yang terhubung pada mikrokontroler. Led ini terdiri dari 5 strip sehingga rentang antara 11,8 V– 16,2 V dibagi menjadi 6 bagian. Agar mikro dapat membaca nilai dari tegangan baterai saat pengisian atau pemakaian maka juga perlu dikakukan pengkondisian sinyal pada mikrokontroler. Perhitungan ini mengubah besaran analog menjadi digital yaitu sebagai berikut:
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑅1 / (𝑅1 + 𝑅2) 𝑥 𝑉𝑖𝑛 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 3,3
(3,3 + 10) 𝑥 11,8 𝑉 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 2,92 𝑉
Untuk perhitungan nilai ADCnya adalah sebagai berikut: 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝐷𝐶 = (𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑥 𝐵𝑖𝑡 𝐴𝐷𝐶) / 𝑉𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑠𝑖 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝐷𝐶 = (2,92 𝑥 1023) / 5
𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐴𝐷𝐶 = 599
Karena nilai ADC tidak ada yang bernilai pecahan maka dilakukan pembulatan. Pembulatan nilai dilakukan dengan ketentuan sebagai berikut: - Untuk nilai pecahan diatas 0,50 dibulatkan keatas
- Untuk nilai pecahan dibawah 0,50 dibulatkan kebawah Sehingga didapatkan tabel sebagai berikut:
Tabel 3.7. Perbandingan Tegangan Keluaran Baterai dengan Nilai ADC N0 V Tegangan Analog Vout Nilai ADC Terhitung 1 V1 11,8 V 2,92 599 2 V2 12,68 3,14 644 3 V3 13,56 3,36 688 4 V4 14,44 3,56 733 5 V5 15,32 3,80 778 6 V6 16,2 4,01 822
3.1.3.5. Rangkaian Cooler (Pendingin) Menggunakan Kipas
Pada rangkaian pendingin laptop terdiri dari dua jalur komunikasi yaitu komunikasi jalur data dan komunikasi jalur tegangan. Pada komunikasi jalur tegangan tersusun atas modul konverter DC DC penurun tegangan yang digunakan untuk menurunkan tegangan agar sesuai dengan tegangan mikrokontroler, sensor suhu dan MOSFET. Pada jalur komunikasi data terdapat MOSFET dengan tipe IRLB 3034 dimana pada rangkaian ini berfungsi sebagai saklar untuk memicu kipas berputar sedangkan single led digunakan sebagai indikator kipas . MOSFET ini mempunyai tipe N channel. Berikut merupakan gambar dan spesifikasi singkat dari MOSFET IRLB 3034:
Tabel 3.8. Spesifikasi MOSFET IRLB 3034
No Spesifikasi Keterangan(max)
1 Daya Disipasi (Pd) 375 W
2 Tegangan drain-source maksimal
(Uds) 40 V
3 Tegangan maksimal gate-source (Ugs) 20 V 4 Tegangan Drain maksimal (Id) 343 A
Dengan gambar skematik gambar rangkaian sebagai berikut:
Gambar 3.18. Rangkaian Pendingin Laptop
BMS Baterai Saklar Konverter DC Buck 16V to 5V Mikrokontro ler MOSFET Kipas Sensor Suhu Push Button LED Indikator Kipas
Gambar 3.19. Diagram Hubung Sistem Pendingin Keterangan : Komunikasi Jalur data
3.1.4. Perancangan Software
Pada perancangan software menggunakan Software Arduino dengan bahasa pemrograman Arduino.
3.1.5. Flowchart Rangkaian Kerja Alat
Berikut merupakan Rangkaian kerja alat secara keseluruhan yang ditunjukan pada diagram alir seperti gambar dibawah ini.
Start Input Tegangan Baterai If Terdeteksi Tegangan Yes No If Suhu >32 End Yes No A A Hitung Presentasi Baterai Led Indikator Baterai Input Tegangan Charger Input Tombol Led Indikator Berkedip If Tombol Ditekan Kipas Dan Led Indikator Standby Yes Sensor Membaca Suhu Sensor Membaca Suhu Hitung PID Kontrol Kecepatan Kipas If Tombol Ditekan Kipas Mati Yes No B No B
3.2. Pembuatan dan Implementasi 3.2.1. Rangkaian Elektronik
3.2.1.1. Alat Pembuatan Rangkaian Elektronik
Alat yang digunakan dalam pembuatan rangkaian elektronik yaitu: 1) FeCl3 2) Bor 3) Blower 4) Tang potong 5) Solder 6) Gunting 7) Laminator roll 8) Lem tembak
3.2.1.2. Bahan Pembuatan Rangkaian Elektronik
Bahan bahan elektronik yang digunakan dalam pembuatan battery
bank coolingpad laptop adalah sebagai berikut:
Tabel 3.9. Daftar Komponen yang Digunakan
No Nama Komponen Ukuran/ Seri Jumlah
1 PCB Single Layer 10,2 cm x 7,1 cm 1
2 Sensor suhu DS18B20 DIP TO92 2
3 Baterai Lithium Ion ICR 18560 / 2250mAh 4
4 Arduino Pro Mini Atmega328 1
5 BMS 4 sel Lithium Battery Protection
board Model HH-P3-10.8 1 6 Modul konverter DC penaik tegangan IC XL6009 SOIC8E 1
No Nama Komponen Ukuran/ Seri Jumlah 7 Modul konverter DC
penurun tegangan IC MP1584
SOIC8E 2
8 Mosfet IRLB3034 D2PACK 1
9 Konektor acer DC Power Socket Jack+ Cable Wire Acer
1 10 Resistor 330 Ohm SMD 8085 6 11 Resistor 3k3 SMD 8085 5 12 Resistor 4k7 SMD 8085 1 13 Resistor 10k SMD 8085 2 14 Saklar KCD1-101 1 15 Pinheader male 1 x 40 1 16 T block 2 pin MSTBV2 4
17 Push button TACTILE-PTH-SIDEEZ 1
18 Kapasitor Tantalum 470 µF/16V
D/7343-31W 1
19 Dioda 1N4007 SMD SMA 1
20 Kabel 1x18AWG 1 meter
21 Led Indikator Baterai 6 Segment Battery Display LED
1
22 Led 3 mm 1
23 Timah 0,3mm 1meter
3.2.1.3. Pembuatan Rangkaian Elektronik
Pada pembuatan rangkaian elektronik, yang perlu diperhatikan saat pembuatan yaitu sebagai berikut:
1) Mempersiapkan diagram skematik serta memilih komponen elektronika yang paling sesuai dengan kebutuhan modul alat.
2) Menentukan bagian – bagian yang akan di pasang pada bagian luar
3) Hasil rancangan layout kemudian di cetak di atas kertas dan setelah itu tempel kertas diatas PCB yang sebelumnya telah dicuci dengan bersih. 4) Setelah menempel lalu mencetak gambar layout ditas PCB dengan cara
memanaskannya di mesin laminator roll. Berikut merupakan gambar dari pencetakan layout menggunakan laminator roll.
Gambar 3.1. Pencetakan Layout Menggunakan Laminator Roll 5) Setelah layout tercetak ditas PCB dan memastikan bahwa tidak terdapat
jalur yang putus maka langkah selanjutnya adalah melakukan pelarutan papan PCB dengan bantuan cairan FeCl3 ( Ferry Chlorite). Berikut merupakan gambar dari pelarutan PCB dalam larutan FeCl3
Gambar 3.2. Pelarutan PCB Dalam Larutan FECL3
6) Selanjutnya melubangi papan PCB dengan bor sesuai letak pin komponen yang diinginkan.
7) Langkah selanjutnya memasang / menyolder komponen diatas papan PCB.
8) Merangkai modul rangakain satu dengan modul lainnya.
Berikut merupakan gambar dari layout PCB yang telah dibuat yang ditunjukan pada gambar dibawah ini:
Gambar 3.3. Skematik Diagram Layout PCB 3.2.2. Desain Body
Pada pembuatan body battery bank coolingpad laptop, alat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut
3.2.2.1. Alat Pembuatan Desain Body
Alat yang digunakan untuk perancangan yaitu sebgai berikut: 1) Gunting
2) Cutter
3) Bor 4) Gerinda 5) Lem tembak
3.2.2.2. Bahan Pembuatan Desain Body
Bahan yang digunakan dalam pembuatan Desain body yaitu sebagai berikut: 1) Akrilik ukuran 1,6 cm
3.2.2.3. Pembuatan Desain Body
Yang perlu diperhatikan ketika pembuatan desain body yaitu sebagai berikut:
1) Menyiapkan desain yang telah dibuat. Desain ini terdiri dari desain tempat sensor, dan deain untuk tutup baterai.
3) Setelah itu menyiapkan desain cassing cooling pad dan melubangi menggunakan mini grinder untuk tempat peletakan komponen komponen seperti saklar, konektor DC, Tempat sensor suhu, tombol, dan penutup led indikator.
4) Memasang semua komponen yang telah disiapkan seperti desain tempat suhu, rangkaian elektronik, sesuai dengan desain yang telah dirancang. 5) Setelah komponen terpasang maka memasang kabel sesuai dengan jalur
yang telah disiapkan. Berikut merupakan gambar dari desain alat yang telah dibuat:
Gambar 3.4. Gambar Rangkaian Body Alat 3.2.3. Pembuatan Program
Pembuatan program dilakukan menggunakan aplikasi software Arduino yang kemudian di-upload ke mikrokontroler Arduino Pro Mini dengan ATmega328. Pada program ini terdapat tiga bagian pemrograman yaitu program pada saat pengisian daya, program untuk pembacaan sensor suhu, dan program untuk pengendalian kipas. Pada proses pengisian daya dilakukukan pengkondisian sinyal antara baterai dengan mikrokontroler agar mikro dapat membaca tegangan yang terdapat pada baterai. Tegangan yang masuk maupun keluar baterai dapat dipantau melalui indikator level baterai. Pada program pembacaan sensor suhu serta pengendalian kipas dilakukan pembandingan nilai tegangan pembacaan sensor sebagai acuan duty cycle yang digunakan sebagai pembangkit sinyal PWM dan digunakan untuk mengendalikan kecepatan putaran pada kipas.
