RANCANG BANGUN CONSTANT CURRENT CHARGER UNTUK BATTERY LIFEPO4 BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA328 LAPORAN TUGAS AKHIR

RANCANG BANGUN CONSTANT CURRENT CHARGER UNTUK BATTERY LIFEPO4 BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA328. LAPORAN TUGAS AKHIR. TABAS GABE MULIA SIAGIAN 182408006. PROGRAM STUDI D3 FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2021.

RANCANG BANGUN CONSTANT CURRENT CHARGER UNTUK BATTERY LIFEPO4 BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA328. LAPORAN TUGAS AKHIR. DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS DAN MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA. TABAS GABE MULIA SIAGIAN 182408006. PROGRAM STUDI D3 FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2021.



RANCANG BANGUN CONSTANT CURRENT CHARGER UNTUK BATTERY LIFEPO4 BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA328. ABSTRAK. Alat ini dirancang untuk pengisian baterai yang lebih cepat dan dapat memutus aliran arus secara otomatis untuk mencapai waktu pengisian cepat dan efisiensi menggunakan metode pengisian Constant Current Charger. Metode ini memiliki prinsip kerja ketika pada awal pengisian baterai akan diberi arus yang konstan hingga mencapai batas tegangan pada baterai yang sudah ditentukan. Setelah mencapai batas tegangan yang konstan hingga menyebabkan arus pada saat pengisian awal menjadi turun. Nilai tegangan dan arus resonansi converter pada metode pengisian Constant Current Charger pengisiannya bisa diatur. Metode pengisian Constant Current Charger diterapkan untuk proses pengisian baterai untuk memastikan pengisian yang aman dan menjaga kondisi kesehatan baterai tetap baik. Jadi dengan adanya alat ini umur baterai akan lebih lama karena tidak terjadi kelebihan pengisian dan ketidakstabilan tegangan. Kata Kunci : Arus, Baterai, Constant Current Charger, Tegangan. ii.

DESIGN OF CONSTANT CURRENT CHARGER FOR LIFEPO4 BATTERY BASED ON ATMEGA328 MICROCONTROLLER. ABSTRACT. This tool is designed for faster battery charging and can cut off the current automatically to achieve fast charging times and efficiency using the Constant Current Charger charging method. This method has a working principle when at the beginning of charging the battery will be given a constant current until it reaches the voltage limit on the battery that has been determined. After reaching a constant voltage limit to cause the current at the time of initial charging to drop. The value of the resonant voltage and current of the converter in the Constant Current Charger charging method can be adjusted. The Constant Current Charger charging method is applied to the battery charging process to ensure safe charging and maintain a good battery health condition. So with this tool the battery life will be longer because there is no overcharging and voltage instability. Keywords: Battery, Current, Constant Current Charger, Voltage. iii.

PENGHARGAAN. Segala puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala nikmat, karunia, kesehatan dan kesempatan yang telah diberikan sehingga penyusunan Laporan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan sesuai waktu yang telah ditetapkan. Laporan Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar Ahli Madya pada Program Studi Diploma Tiga Fisika Departemen Fisika Adapun judul Laporan Tugas Akhir ini adalah : “Rancang Bangun Constant Current Charger Untuk Battery LiFePo4 Berbasis Mikrokontroller ATmega328”. Dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Ibu Dr. Nursahara Pasaribu, M.Sc, selaku Dekan FMIPA USU. 2. Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc, selaku Ketua Program Studi D-3 Fisika FMIPA USU. 3. Bapak Kurnia Brahmana M.Si selaku Dosen Pembimbing yang telah membimbing dan mengarahkan dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. 4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D-3 Fisika FMIPA USU. 5. Kedua orang tua serta saudara/saudari kandung yang telah memberikan bantuan moril maupun materi, semangat dan doa yang begitu besar. 6. Serta pihak-pihak lain yang telah ikut serta membantu penulis yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dari para pembaca. Semoga Tugas Akhir ini menjadi Ibadah bagi penulis dan bermanfaat bagi pembaca. Medan, 15 Juli 2021 Penulis. Tabas Gabe Mulia Siagian. iv.

DAFTAR ISI. PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR ............................................................ i ABSTRAK ................................................................................................................... ii ABSTRACT ................................................................................................................ iii PENGHARGAAN ...................................................................................................... iv DAFTAR ISI ................................................................................................................ v DAFTAR TABEL ..................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. ix BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ........................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................... 2 1.3 Batasan Masalah......................................................................................... 2 1.4 Tujuan ........................................................................................................ 2 1.5 Manfaat Penelitian ..................................................................................... 3 1.6 Metode Penelitian....................................................................................... 3 1.7 Sistematika Penelitian ................................................................................ 3 BAB II LANDASAN TEORI .................................................................................... 5 2.1 Baterai ...................................................................................................... 5 2.1.1 Baterai Primer ................................................................................ 5 2.1.2 Baterai Sekunder ............................................................................ 5 2.1.3 Baterai Lead Acid (Accu) .............................................................. 6 2.1.4 Baterai Nickel-Metal Hydride (Ni-MH) ........................................ 6 2.2 Baterai ion litium(LIB) ............................................................................ 6 2.3 Kapasitas Baterai ..................................................................................... 8 2.4 Prinsip Kerja Baterai ................................................................................ 9 2.5 Parameter untuk Baterai ........................................................................... 9 2.6 Metode Pengecasan Baterai ................................................................... 10 2.7 Mikrokontroller ...................................................................................... 12 2.7.1 CPU .............................................................................................. 14 2.7.2 Memori Penyimpanan .................................................................. 14 2.7.3 Port Input/Output Paralel ............................................................. 14. v.

2.7.4 Pengatur Waktu dan Penghitung (Timer dan Counter) ............... 14 2.7.5 Digital to Analog Converter ........................................................ 15 2.7.6 Kontrik Interupsi (Interrupt Control) ........................................... 15 2.1.7 Blok Fungsi Khusus ..................................................................... 15 2.8 Mikrokontroller Atmega328 .................................................................. 16 2.8.1 Fitur ATMega328 ........................................................................ 17 2.8.2 Spesifikasi ATMega328 .............................................................. 17 2.9 Power Supply ......................................................................................... 18 2.10 LCD...................................................................................................... 18 2.10.1 Material LCD ............................................................................. 19 2.10.2 Pengendali/ Kontroler LCD ....................................................... 20 2.11 Sensor Arus .......................................................................................... 21 2.12 Sensor Tegangan .................................................................................. 21 BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ALAT ............................... 22 3.1 Diagram Blok Sistem .......................................................................... 22 3.1.1 Diagram Blok Sistem ................................................................... 22 3.2 Perancangan Antar Muka setiap Blok Diagram .................................. 23 3.2.1 Perancangan Antar Muka Power Supply dengan Sensor ACS71 ................................................................. 23 3.2.2 Perancangan Antar Muka Power Supply dengan Sensor Tegangan ............................................................. 23 3.2.3 Perancangan Antar Muka Sensor ACS712 dan sensor Tegangan dengan Mikrokontroller ATMega328 ........................ 24 3.2.4 Perancangan Antar Muka Mikrokontroller ATMega328 dengan LCD ................................................................................ 24 3.2.5 Flowchart Sistem ......................................................................... 25 3.3 Perancangan dan Pembuatan PCB ....................................................... 25 3.3.1 Menggambar PCB pada Komputer .............................................. 27 3.3.2 Gambar PCB dicetak pada papan PCB ........................................ 27 3.4 Pengujian Sistem ................................................................................. 28 3.4.1 Pengujian LED ............................................................................. 28 3.4.2 Pengujian Arduino Nano Atmega 328 ......................................... 28. vi.

3.4.3 Pengujian LCD ............................................................................ 28 3.4.3.1 Program Pengujian LDC ................................................. 28 3.4.4 Pengujian Keypad/Tombol .......................................................... 29 3.4.4.1 Program Pengujian Keypad ............................................. 29 BAB IV PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ....................................................... 32 4.1 Pengujian Sensor .................................................................................... 32 4.1.1 Program Pengujian Sensor ........................................................... 32 4.2 Analisis Hasil Pengukuran Sensor Arus Pengisian Baterai ................... 34 4.2.1 Hasil Pengukuran Sensor Arus terhadap Hambatan .................... 34 4.2.2 Hasil Pengukuran Sensor Arus terhadap Waktu .......................... 35 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 36 5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 36 5.2 Saran ...................................................................................................... 36 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 37. vii.

DAFTAR TABEL. Tabel 2.1 Spesifikasi ATMega328 ............................................................................. 17 Tabel 4.1 Pengujiam Hasil Sensor Arus terhadap Hambatan .................................... 34 Tabel 4.2 Pengujiam Hasil Sensor Arus terhadap Waktu .......................................... 35. viii.

DAFTAR GAMBAR. Gambar 2.1 Mikrokontroller Atmega328 .................................................................. 16 Gambar 2.2 Power Supply ......................................................................................... 18 Gambar 2.3 Contoh Bentuk LCD .............................................................................. 19 Gambar 2.4 Gambar Elektronika ............................................................................... 19 Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem ............................................................................. 22 Gambar 3.2 Skematik Power Supply dengan Sensor ACS712 .................................. 23 Gambar 3.3 Skematik Power Supply dengan Sensor Tegangan ................................ 23 Gambar 3.4 Skematik Sensor ACS712 dan Sensor Tegangan dengan Mikrokontroller ATMega328 ................................................................ 24 Gambar 3.5 LCD ........................................................................................................ 24 Gambar 3.6 Flowchart Sistem .................................................................................... 25 Gambar 3.7 Layout PCB Eagle .................................................................................. 27 Gambar 3.8 Komponen yang disolder pada PCB ...................................................... 27 Gambar 3.9 Pengujian LED ....................................................................................... 28 Gambar 3.10 Pengujian Arduino Atmega328 ............................................................ 28 Gambar 3.11 Pengujiam LCD .................................................................................... 29 Gambar 3.12 Pengujian Keypad/Tombol ................................................................... 31 Gambar 4.1 Grafik Pengukuran Sensor Arus terhadap Hambatan ............................ 34 Gambar 4.2 Grafik Pengukuran Sensor Arus terhadap Waktu .................................. 35. ix.

1. BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Teknologi baterai merupakan pengembangan ramah lingkungan dan teknologi yang efisien, seperti sumber energy terbarukan dan kendaraan listrik. Teknologi baterai menjadi sangat penting karena baterai sebagai perangkat penyimpanan energy elektrokimia. Energy kimia yang terkandung dalam baterai dapat diubah menjadi energy listrik DC. Pada baterai isi ulang, proses tersebut dapat dibalik yaitu mengubah energy listrik DC menjadi energy kimia. Baterai LiFePO4 adalah jenis baterai isi ulang yang memiliki senyawa yang sangat stabil, membuatnya jauh lebih aman daripada baterai berbasis lithium lainnya yang ada dipasar konsumen. Baterai lithium iron phosphate ini dapat menghasilkan energy dan daya densitas yang besar. LiFePO4 memiliki kelebihan yaitu efisiensi tinggi, tanpa efek memori dan siklus hidup yang relative lama. Kehidupan modern saat ini mengharuskan mobilisasi yang tinggi khususnya dibidang peralatan elektronik maka dibutuhkanlah pengisian daya yang cepat dan aman agar peralatan elektronik tersebut bisa digunakan secara mobile dengan efisiensi waktu pengisiannya yang tinggi. Kebanyakan pengisi baterai lithium ion yang ada saat ini memiliki waktu pengisian yang lama yaitu lebih dari 2 jam dan tidak mampu memutus secara otomatis, sehingga beresiko overcharger. Pengisian baterai dengan nilai arus yang tidak tepat akan menyebabkan timbul panas pada baterai, yang menyebabkan berkurangnya umur (lifetime) dari baterai. Berdasarkan permasalahan tersebut, maka dari itu tugas akhir ini meneliti tentang “Rancang Bangun Constant Current Charger untuk Battery LiFePO4 Berbasis Mikrokontroller ATMega328”. Yang dimana penelitian ini, peneliti merancang pengisian baterai yang lebih cepat dan dapat memutus aliran arus secara otomatis untuk mencapai waktu pengisian cepat dan efisiensi menggunakan metode pengisian Constant Current Charger. Metode ini memiliki prinsip kerja ketika pada awal pengisian baterai akan diberi arus yang konstan hingga mencapai batas tegangan pada baterai yang sudah ditentukan. Setelah mencapai batas tegangan yang konstan hingga menyebabkan arus pada saat.

2. pengisian awal menjadi turun. Nilai tegangan dan arus resonansi converter pada metode pengisian Constant Current Charger pengisiannya bisa diatur. Metode pengisian Constant Current Charger diterapkan untuk proses pengisian baterai untuk memastikan pengisian yang aman dan menjaga kondisi kesehatan baterai tetap baik.. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang, maka permasalahan yang diteliti dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut : 1. Baterai jenis Lithium Iron Pospate lebih cepat penuh jika di cas dengan cara Constant Current Charger. 2. Jika dihubungkan seri, maka setiap baterai harus diperiksa tegangannya, sehingga perlu suatu rangkaian balance, jika ada baterai yang tegangannya sudah mencapai 3.6 volt maka baterai tersebut sudah penuh dan charger dimatikan.. 1.3 Batasan Masalah Penelitian yang dilakukan dibatasi pada ruang lingkup yang lebih rinci agar sesuai dengan topik penelitian. Adapun batasan masalah pada penelitian ini yaitu : 1. Jumlah baterai yang digunakan pada project ini adalah 4 sel, untuk mendapatkan tegangan baterai minimum 12.8 volt dan tegangan baterai maximum 14.4 volt. 2. Type baterai yang digunakan adalah type 26650, karena type ini pada umumnya digunakan sebagai penyimpan arus listrik dari energy surya.. 1.4 Tujuan Adapun tujuan dalam penelitian ini yaitu : 1. Untuk membuat peralatan yang bekerja pengecasan sel baterai secara otomatis mana yang perlu di cas, dan yang mana tidak perlu. 2. Untuk memutuskan sambungan dari baterai jika tegangan baterai sudah mencapai nilai tegangan minimum..

3. 1.5 Manfaat Penelitian Adapun manfaat dari penelitian ini adalah : 1. Untuk keperluan power back up yang menggunakan panel surya sebagai sumber energy listrik cadangan. 2. Dapat dijual kepada konsumen yang memanfaatkan panel surya dirumahnya.. 1.6 Metode Penelitian Untuk melengkapi data yang diperlukan dilakukan berbagai cara. Dalam hal ini penulis menulis Tugas Akhir ini dengan melakukan : 1. Mempelajari Literatur Mempelajari literatur atau studi pustaka dilakukan untuk mempelajari teori-teori yang dibutuhkan dalam Tugas Akhir ini. 2. Merancang alat dan sistem Merancang alat dan sistem yang dilakukan meliputi perancangan alat dari sistem berupa hardware dan software. 3. Menguji dan Menganalisa Menguji dan menganalisa dilakukan untuk mengetahui apakah alat bekerja dengan baik atau tidak.. 1.7 Sistematika Penulisan Berikut merupakan sistem penulisan yang digunakan dalam penyusunan laporan proyek : 1. BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi penjelasan mengenai latar belakang pemilihan judul, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, metode penelitian dan sistematika penulisan. 2. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini berisi tinjauan pustaka yang menjadi referensi utama dalam penulisan tugas akhir. Teori yang dibahas berhubungan dengan sistem yang akan dibuat dan juga yang akan digunakan untuk kepentingan analisis dan perancangan..

4. 3. BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ALAT Bab ini membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara secara keseluruhan. 4. BAB IV PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk mengaktifkan rangkaian, penjelasan mengenai program yang diisikan ke Mikrokontroller. 5. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dari pengujian dan saran masukan untuk mengembangkan dan melengkapi sistem yang sudah dibangun untuk masa yang mendatang..

5. BAB II TINJAUAN PUSTAKA. 2.1 Baterai Baterai adalah salah satu komponen sel surya yang berfungsi menyimpan energi listrik yang dihasilkan oleh sel surya pada siang hari, untuk kemudian dipergunakan pada malam hari dan pada saat cuaca mendung. Perangkat yang dapat mengubah energi kimia yang terkandung pada bahan aktif komponen penyusun baterai menjadi energi listrik melalui reaksi elektrokimia reduksi dan oksidasi. (Linden dkk, 2002). 2.1.1. Baterai Primer Baterai primer adalah baterai yang pemakaiannya hanya satu kali, jika. energinya sudah habis tidak dapat diisi ulang lagi dan akan dibuang. Biasanya baterai ini menggunakan elektrolit pasta kering bersama dengan elektroda logam, seperti sel kering, sel seng-karbon, sel alkali dan lain-lain (Stan Gibilisco, 2003). Pada umumnya baterai primer itu murah, mudah digunakan sebagai. sumber. listrik untuk peralatan portabel, memiliki densitas energi listrik yang besar dengan kecepatan discharge yang rendah dan tidak memerlukan perawatan.. 2.1.2. Baterai sekunder Baterai sekunder adalah baterai yang dapat digunakan secara berulang-. ulang (rechargeable), karena dalam baterai sekunder reaksi elektrokimianya bersifat reversible sehingga baterai sekunder dapat mengubah energy menjadi energi listrik pada proses discharging dan mengubah energi listrik menjadi energi kimia pada proses charging. Salah satu tipe baterai sekunder yang telah banyak digunakan adalah lithium-ion. Baterai lithium-ion memiliki densitas energi dan tegangan yang tinggi serta memiliki siklus hidup yang panjang. (Linden, 2002). Ada beberapa jenis baterai sekunder, yaitu: baterai lithium-ion, lithium-polymer, lead acid dan nickelmetal hydride, dimana setiap jenis baterai memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing..

6. 2.1.3. Baterai Lead Acid (Accu) Baterai Lead Acid atau biasa disebut aki merupakan salah satu jenis baterai. yang menggunakan asam timbal (lead acid) sebagai bahan kimianya. Secara umum terdapat dua jenis baterai lead acid, yaitu : (a). Starting Battery, dan (b). Deep Cycle Battery.. 2.1.4. Baterai Nickel-Metal Hydride (Ni-MH) Baterai jenis ini dibuat dengan Komponen yang lebih terjangkau dan. ramah lingkungan. Baterai Ni-MH menggunakan ion hidrogen untuk menyimpan energi, tidak seperti baterai lithium ion yang menggunakan ion lithium. Baterai Ni-MH terdiri dari campuran nikel dan logam lain seperti titanium, mangan, aluminium, kobalt, zirconium, dan vanadium. Logam-logam tersebut pada umunya berfungsi sebagai penangkap ion hidrogen yang dilepaskan untuk memastikan tidak mencapai fase gas. (Afif dkk, 2015). 2.2 Baterai ion litium (LIB) Di dalam baterai ini, ion litium bergerak dari elektroda negatif ke elektroda positif saat dilepaskan, dan kembali saat diisi ulang. Baterai Li-ion memakai senyawa litium interkalasi sebagai bahan elektrodanya, berbeda dengan litium metalik yang dipakai di baterai litium non-isi ulang. Baterai ion litium umumnya dijumpai pada barang-barang elektronik konsumen. Baterai ini merupakan jenis baterai isi ulang yang paling populer untuk peralatan elektronik portabel, karena memiliki salah satu kepadatan energi terbaik, tanpa efek memori, dan mengalami kehilangan isi yang lambat saat tidak digunakan. Selain digunakan pada peralatan elektronik konsumen, LIB juga sering digunakan oleh industri militer, kendaraan listrik, dan dirgantara. Sejumlah penelitian berusaha memperbaiki teknologi LIB tradisional, berfokus pada kepadatan energi, daya tahan, biaya, dan keselamatan dalam penggunaanya. (Afif dan Putri, 2015) Sel litium dapat memasok 1,5 V hingga 3,5 V, tergantung pada bahan kimia yang digunakan. Sel-sel ini, hampir sama dengan perak oksidanya, dapat digunakan untuk membuat baterai. Aplikasi pertama baterai lithium adalah cadangan memori untuk mikrokomputer elektronik..

7. Sel dan baterai Lithium memiliki daya tahan yang unggul, dan dapat bertahan lama, baik untuk komponen jam digital atau jam liquid-crystal-display (LCD). Sel-sel ini juga menyediakan kapasitas energi per satuan volume yang jauh lebih besar dari jenis sel elektrokimia lainnya. Sel dan baterai litium digunakan pada perangkat berdaya rendah yang harus beroperasi dalam jangka waktu lama tanpa penggantian sumber daya (Stan Gibilisco, 2003). Katoda adalah elektroda positif, pengoksidasi yang memperoleh elektron dari rangkaian eksternal dan berkurang selama reaksi elektrokimia. Salah satu contoh katoda yang digunakan dalam penelitain adalah (LiFePO4) Sel ini memiliki tingkat debit tinggi karena fosfat (PO4) dapat mengatasi suhu tinggi, baterai memiliki. stabilitas. termal. yang. baik,. meningkatkan. keamanan. dalam. penggunaanya, sehingga untuk hal-hal seperti kendaraan listrik dan peralatan listrik, dan untuk menyimpan energi di pembangkit listrik. Ini juga memiliki siklus hidup yang panjang, yang berarti dapat habis dan dibebankan berkali-kali. Namun, ia memiliki kepadatan energi yang lebih rendah daripada sel lithium cobalt oxide, dan tingkat self-discharge yang lebih tinggi. Sel baterai lithium iron phosphate mirip dengan sel lithium cobalt oxide. Anoda masih berupa grafit dan elektrolitnya juga hampir sama. Perbedaannya adalah bahwa katoda kobalt dioksida litium telah diganti dengan besi fosfat besi yang lebih stabil. Faktanya, tidak ada ion litium atau besi dalam katoda besi fosfat (FePO4) dari sel yang terisi penuh. Ion litium dapat masuk ke dalam atau keluar dari bahan katoda melalui terowongan yang terdefinisi dengan baik dalam strukturnya tanpa secara signifikan mengubah kerangka besi fosfat. Katoda jenis sel ini terbuat dari anion fosfat bermuatan negatif, diikat dengan kation besi bermuatan positif dalam struktur yang mampu menyimpan ion lithium dalam molekul besi fosfat. Pengaturan ikatan dalam struktur ini berarti bahwa atom oksigen terikat erat ke dalam struktur, yang memberikan katoda stabilitas kimianya. (science.org.). Material katoda yang baik memiliki karakteristik sebagai berikut: -. Agen pengoksidasi yang efisien.. -. Stabil saat bersentuhan dengan elektrolit. -. Tegangan kerja yang berguna.

8. -. Kemudahan fabrikasi. -. Biaya rendah. -. Oksida logam (science.org.).. 2.3 Kapasitas Baterai Kapasitas baterai merupakan kemampuan baterai menyimpan daya listrik atau besarnya energi yang dapat disimpan dan dikeluarkan oleh baterai. Besarnya kapasitas, tergantung dari banyaknya bahan aktif pada plat positif maupun plat negatif yang bereaksi, dipengaruhi oleh jumlah plat tiap-tiap sel, ukuran, dan tebal plat, kualitas elektrolit serta umur baterai. Kapasitas energi suatu baterai dinyatakan dalam ampere jam (Ah), misalkan kapasitas baterai 100 Ah 12 volt artinya secara ideal arus yang dapat dikeluarkan sebesar 5 ampere selama 20 jam pemakaian. Besar kecilnya tegangan baterai ditentukan oleh besar /banyak sedikitnya sel baterai yang ada di dalamnya. Sekalipun demikian, arus hanya akan mengalir bila ada konduktor dan beban yang dihubungkan ke baterai. Kapasitas baterai juga menunjukan kemampuan baterai untuk mengeluarkan arus (discharging) selama waktu tertentu dinyatakan dalam Ah (Ampere – hour). Berarti sebuah baterai dapat memberikan arus yang kecil untuk waktu yang lama atau arus yang besar untuk waktu yang pendek. Pada saat baterai diisi (charging), terjadilah penimbunan muatan listrik. Jumlah maksimum muatan listrik yang dapat ditampung oleh baterai disebut kapasitas baterai dan dinyatakan dalam ampere jam (Ampere - hour), muatan inilah yang akan dikeluarkan untuk menyuplai beban ke pelanggan. Kapasitas baterai dapat dinyatakan dengan persamaan dibawah ini : Ah = Kuat Arus (ampere) x waktu (hours) Dimana : Ah. = kapasitas baterai aki I = kuat arus (ampere). T. = waktu (jam/sekon).

9. 2.4 Prinsip Kerja Baterai Proses pengosongan (discharge) pada sel berlangsung menurut gambar. Jika sel dihubungkan dengan beban maka, elektron mengalir dari anoda melalui beban melalui beban katoda, kemudian ion – ion negatif mengalir ke anoda dan ion – ion positif mengalir kekatoda. Pada proses pengisian menurut gambar dibawah ini adalah bila sel dihubungkan dengan power supply maka elektroda positif menjadi anoda dan elektroda negatif menjadi katoda dan proses kimia yang terjadi pada proses pengosongan dan pengisian baterai. Aliran elektron menjadi terbalik, mengalir dari anoda melalui power supply ke katoda. Ion – ion negatif mengalir dari katoda keanoda. Ion – ion positif mengalir dari anoda kekatoda Jadi, reaksi kimia pada saat pengisian (charging) adalah kebalikan dari saat pengosongan (discharging).. 2.5 Parameter Untuk Baterai Kemampuan dari suatu baterai ditentukan oleh kapasitasnya yang diukur dalam satuan Ampere/hour (Ah). Misal baterai dengan kapasitas 5 Ah maksimum dapat mengeluarkan arus sebesar 5 Ah selama satu jam. Berapa daya yang dapat dikeluarkan bisa dicari dari perkalian antara arus dan tegangan yang dikeluarkan, misal baterai di atas bertegangan 12 volt, maka daya yang dikeluarkan adalah 60 Watt/hour (Wh). Parameter berikutnya yang harus diketahui dalam operasional sebuah baterai adalah batasan daya yang boleh dikeluarkan dari baterai. Istilah teknis untuk parameterini adalah Depth Of Discharge (DoD). Untuk baterai asam timbal, angka maksimumnya adalah 80%. Walaupun kurva tegangan baterai asam timbal relatif datar dan tidak curam pada bagian akhir, sebaiknya batasan tersebut tidak dilanggar untuk menjaga umur baterai. State Of Charge (SOC) menyatakan perbandingan antara sisa muatan yang masih dapat digunakan dengan muatan pada kapasitas penuh. SOC biasanya dinyatakan dalam persen. 100% menunjukkan muatan baterai penuh, 50% untuk setengah penuh, 0% muatan habis (complete discharge). Urutan dari discharging kemudian charging kembali sampai SOC semula disebut satu cycle. Depth Of Discharge(DOD) dalam satu cycle tergantung keperluan penggunaan baterai..

10. DOD merupakan suatu batas maksimal pelepasan muatan dari baterai dan jika dalam keadaan ini baterai masih beroperasi maka akan terjadi kerusakan pada baterai. Untuk menjaga keseimbangan energi baterai, state of charge dibatasi sebesar 10% sampai dengan 30% dari kapasitas maksimal baterai. Pengaturan ini diperlukan karena adanya variasi besar dan waktu pengisian dari energi matahari di siang hari. Pengisian dari suatu baterai juga harus diperhitungkan dalam operasional. Parameter ini diukur dalam satuan C dan merupakan angka relatif terhadap kapasitas. Misal baterai asam timbal mempunyai kecepatan pengisian 0.1 C, dengan asumsi tegangan pengisian sama dengan tegangan yang dikeluarkan oleh baterai, maka arus maksimum pengisian adalah 0,1 dari nilai Ah. Perlu diperhatikan untuk baterai asam timbal berjenis kering parameter pengisiannya hanya separuh dari yang berjenis basah.. 2.6 Metode Pengecasan Baterai Terdapat bermacam-macam metode charging yang bisa digunakan untuk rangkaian charging. Metode tersebut berbeda dalam cara pemberian energi listrikdari catu daya ke accumulator atau batteray. Metode -metode tersebut diantaranya adalah sebagai berikut : a. Constant voltage Pada dasarnya adalah berupa DC power supply biasa. Terdiri dari transformator step down dengan rangkaian penyearah untuk memberikan tegangan DC yang digunakan untuk mengisi baterai. Metode seperti ini sering digunakan padapengisi daya pada aki mobil murah. Selain itu, baterai Lithium-Ion juga menggunakan metode constant voltagewalaupun sering ditambahkan rangkaian yang kompleks untuk melindungi baterai dan penggunanya. b. Constant current Metode constant current memvariasikan nilai tegangansehingga didapatkan besarnya arus yang konstan. Metode inibiasanya digunakan untuk mengisi daya pada nikel-cadmiundan nikel-metal hibrida atau biasa disebut baterai. c. Taper current Metode taper current mengisi daya baterai dari sumber tegangan konstan. Arus akan berkurang seiring dengan terbentuknya GGL (Gaya Gerak Listrik) pada.

11. tegangan sel. Ada bahaya serius yaitu kerusakan sel jika pengisian dilakukanberlebihan. Untuk menghindari hal ini, laju pengisian dan durasi pengisian diberi batasan. Metode ini hanya cocok untuk baterai SLA. d. Pulsed charged Metode ini bekerja dengan mengirimkan arus listrik berbentuk pulsa pada baterai. Tingkat pengisian (berdasarkan rata-rata arus) dapat tepat dikendalikan dengan memvariasikan lebar pulsa, biasanya sekitar satu detik. Selama proses pengisian, terdapat jeda kosong kira-kira sebesar 20 sampai 30 milidetik. Jeda ini diberikan untuk memungkinkan terjadinya reaksi kimia pada baterai untuk menstabilkan elektroda. Waktu jeda tersebut juga dapat menghindarkan proses pengisian dari efek- efek yang tidak diinginkan seperti timbulnya gelembung gas, timbulnya kristal dan passivasi. e. Burp Charging Metode ini merupakan kebalikan dari metode pulsed charged. Pengisian terjadi dengan menggunakan pulsa negatif pada baterai. f. Boost & quick charging Pengisian dengan cara boostdan quick charging adalah untuk pengisian bateraio yang dipakai di pabrik-pabrik, juga untuk baterai diesel (industrial truck service) dimana diperlukan tambahan pengisian dalam periode yang singkat misalnya pada jam-jam istirahat. Pengisian cara ini cukup untuk pelayanan satu hari.Arus yang diberikan ke baterai tidak boleh melebihi harga ampere-jamnya. Untuk menjaga pengisian yang berlebihan dan arus yang terlalu besar. Biasanya alat pengisi ini mempunyai automatic out-off yang mana memberhentikan pengisian pada waktu baterai mencapai suhu tinggi. g. Equalizing charging Dalam sel-sel dari suatu baterai yang beroperasi dengan pengisian terapung (floating charge) akan selalu terjadi sedikit perbedaan (yang tidak dapat dihindarkan) dalam kondisi kimia (chemical condition) antara satu sel dengan sel yang lainnya. Equalizing charge dilaksanakan dengan cara menaikkan tegangan baterai sesuai dengan yang ditentukan dalam buku petunjuk masing-masing pabrik. Pengisian ini berlangsung sampai semua sel berhenti mengeluarkan gas (gas freely) dan pembacaan tegangan serta berat jenis elektrolitnya menunjukkan.

12. bahwa baterai telah diisi penuh (full charge) sesuai dengan harga yang ditentukan dalam petunjuk masing-masing pabrik. h. Trickle charge Metode ini dirancang untuk mengimbangi debit daripada baterai. Tingkat pengisian disesuaikan dengan frekuensi debit baterai yang akan diisi. Metode ini tidak cocok untuk beberapa jenis baterai yang rentan akan kerusakan akibat pengisian yang berlebihan, misalnya NiMh dan Lithium. Pengisian dengan cara trickle charging adalah pengisian baterai dengan arus konstan. Besarnya arus konstan dipilih untuk mendapatkan arus rata-rata yang dibutuhkan untuk mengisi baterai sampai penuh (full charge) dan ditambah arus kompensasi untuk melayani beban. Umumnya trickle charging digunakan pada baterai yang tidak terlalu sering terjadinya pengosongan (discharge) seperti pada mesin stationer yang besar dan starting-turbin. Setelah terjadi pengosongan, maka diperlukan pengisian dengan arus tinggi (high rate charging), untuk mengembalikan kapasitas baterai penuh. i. Stirling charge Metode ini tidak jauh berbeda dengan metode trickle charge. Proses pengisian ini dilakukan dengan arus yang sangat kecil dengan menggunakan buck-converter. Buck-converter menggunakan sebuah transistor yang digunakan sebagai saklar yang akan berfungsi untuk mengalirkan dan memutuskan tegangan input ke sebuah indikator.. 2.7 Mikrokontroller Mikrokontroler adalah sebuah komputer kecil (“special purpose computers”) di dalam satu IC yang berisi CPU, memori, timer, saluran komunikasi serial dan parallel, Port input/output, ADC. Pada saat ini penggunaan mikrokontroller dapat kita temui pada berbagai peralatan, misalnya peralatan yang terdapat di rumah, seperti telpon digital, microwave oven, televisi, mesin cuci, sistem keamanan rumah, PDA, dan lain-lain. Mikrokontroler dapat kita gunakan untuk berbagai aplikasi misalnya untuk pengendalian, otomasi industri, akuisisi data, telekomunikasi dan lain-lain. Saat.

13. ini keluarga mikrokontroler yang ada di pasaran yaitu Intel 8048 dan 8051(MCS51), Motorola 68HC11, Microchip PIC, Hitachi H8, dan Atmel AVR. ATmega328 adalah micro controller keluaran Atmel yang merupakan anggota dari keluarga AVR 8-bit. Mikro kontroller ini memiliki kapasitas flash (program memory) sebesar 32 Kb (32.768 bytes), memori (static RAM) 2 Kb (2.048 bytes), dan EEPROM (non-volatile memory) sebesar 1024 bytes. Kecepatan maksimum yang dapat dicapai adalah 20 MHz. Rancangan khusus dari keluarga prosesor ini memungkinkan tercapainya kecepatan eksekusi hingga 1 cycle per instruksi untuk sebagian besar instruksinya, sehingga dapat dicapai kecepatan mendekati 20 juta instruksi per detik. ATmega328 adalah prosesor yang kaya fitur. Dalam chip yang dipaketkan dalam bentuk DIP-28 ini terdapat 20 pin Input/Output (21 pin bila pin reset tidak digunakan, 23 pin bila tidak menggunakan oskilator eksternal), dengan 6 di antaranya dapat berfungsi sebagai pin ADC (analog-to-digital converter), dan 6 lainnya memiliki fungsi PWM (pulse width modulation). Mikrokontroller merupakan sebuah komputer kecil yang dikemas dalam bentuk chip IC (Integrated Circuit) dan dirancang untuk melakukan tugas atau operasi tertentu. Pada dasarnya, sebuah IC mikrokontroler terdiri dari satu atau lebih inti prosesor (CPU), memori (RAM dan ROM) serta perangkat input dan output yang dapat diprogram. Dalam pengaplikasiannya, Pengendali Mikro yang dalam bahasa Inggris disebut dengan Microcontroller ini digunakan dalam produk ataupun perangkat yang dikendalikan secara otomatis seperti sistem kontrol mesin mobil, perangkat medis, pengendali jarak jauh, mesin, peralatan listrik, mainan dan perangkat-perangkat yang menggunakan sistem tertanam lainnya. Penggunaan Mikrokontroler ini semakin populer karena kemampuannya yang dapat mengurangi ukuran dan biaya pada suatu produk atau desain apabila dibandingkan dengan desain yang dibangun dengan menggunakan mikroprosesor dengan memori dan perangkat input dan output secara terpisah.. 2.7.1 CPU CPU adalah otak mikrokontroler. CPU bertanggung jawab untuk mengambil instruksi (fetch), menerjemahkannya (decode), lalu akhirnya dieksekusi (execute). CPU menghubungkan setiap bagian dari mikrokontroler ke.

14. dalam satu sistem. Fungsi utama CPU adalah mengambil dan mendekode instruksi. Instruksi yang diambil dari memori program harus diterjemahkan atau melakukan decode oleh CPU tersebut.. 2.7.2 Memori (Penyimpanan) Fungsi memori dalam mikrokontroler sama dengan mikroprosesor. Memori ini digunakan untuk menyimpan data dan program.. Sebuah. mikrokontroler biasanya memiliki sejumlah RAM dan ROM (EEPROM, EPROM dan lain-lainnya) atau memori flash untuk menyimpan kode sumber program (source code program).. 2.7.3 Port INPUT / OUTPUT paralel Port Input/Output paralel digunakan untuk mendorong atau menghubungkan berbagai perangkat seperti LCD, LED, printer, memori dan perangkat input/output lainnya ke mikrokontroler. Port serial menyediakan berbagai antarmuka serial antara mikrokontroler dan periferal lain seperti port paralel.. 2.7.4 Pengatur Waktu dan Penghitung (Timer dan Counter) Timer dan Counter adalah salah satu fungsi yang sangat berguna dari Mikrokontroler. Mikrokontroler mungkin memiliki lebih dari satu timer dan counter. Pengatur waktu (Timer) dan Penghitung (Counter) menyediakan semua fungsi pengaturan waktu dan penghitungan di dalam mikrokontroler. Operasi utama yang dilakukan di bagian ini adalah fungsi jam, modulasi, pembangkitan pulsa, pengukuran frekuensi, osilasi, dan lain sebagainya. Bagian ini juga dapat digunakan untuk menghitung pulsa eksternal. Analog to Digital Converter atau Pengonversi Analog ke Digital (ADC) Konverter ADC digunakan untuk mengubah sinyal analog ke bentuk digital. Sinyal input dalam konverter ini harus dalam bentuk analog (misalnya Output dari Sensor) sedangkan Outputnya dalam bentuk digital. Output digital dapat digunakan untuk berbagai aplikasi digital seperti layar digital pada Perangkat pengukuran..

15. 2.7.5 Digital to Analog Converter atau Pengonversi Digital ke Analog (DAC) DAC melakukan operasi pembalikan konversi ADC. DAC mengubah sinyal digital menjadi format analog. Ini biasanya digunakan untuk mengendalikan perangkat analog seperti motor DC dan lain sebagainya.. 2.7.6 Kontrol Interupsi (Interrupt Control) Kontrol interupsi atau Interrupt Control digunakan untuk menyediakan interupsi (penundaan) untuk program kerja. Interrupt dapat berupa eksternal (diaktifkan. dengan. menggunakan. pin. interrupt). atau. internal. (dengan. menggunakan instruksi interupsi selama pemrograman).. 2.7.7 Blok Fungsi Khusus (Special Functioning Block) Beberapa Mikrokontroler yang hanya dapat digunakan untuk beberapa aplikasi khusus (misalnya sistem Robotik), pengontrol ini memiliki beberapa port tambahan untuk melakukan operasi khusus tersebut yang umumnya dinamakan dengan Blok Fungsi khusus. Mikrokontroler sebagai suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara masal (dalam jumlah banyak) membuat harganya menjadi lebih murah dibandingkan mikroprosesor. Adapun kelebihan dari mikrokontroller adalah sebagai berikut : 1.. Penggerak pada mikrokontoler menggunakan bahasa pemrograman assembly dengan berpatokan pada kaidah digital dasar sehingga pengoperasian sistem menjadi sangat mudah dikerjakan sesuai dengan logika sistem.. 2.. Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem.. 3.. Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa tergantung dengan computer sedangkan parameter komputer hanya digunakan untuk download perintah instruksi atau program.. 4.. Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan memori dan I/O yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem..

16. 5.. Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan mudah didapat.. Gambar 2.1 Mikrokontroler. 2.8 Mikrokontroller Atmega328 Mikrokontroler adalah sebuah komputer kecil (“special purpose computers”) di dalam satu IC yang berisi CPU, memori, timer, saluran komunikasi serial dan parallel, Port input/output, ADC. Mikrokontroler digunakan untuk suatu tugas dan menjalankan suau program Pada saat ini penggunaan mikrokontroller dapat kita temui pada berbagai peralatan. Saat ini keluarga mikrokontroler yang ada di pasaran yaitu Intel 8048 dan 8051(MCS51), Motorola 68HC11, Microchip PIC, Hitachi H8, dan Atmel AVR. ATMega328 adalah micro controller keluaran Atmel yang merupakan anggota dari keluarga AVR 8-bit. Mikro kontroller ini memiliki kapasitas flash (program memory) sebesar 32 Kb (32.768 bytes), memori (static RAM) 2 Kb (2.048 bytes), dan EEPROM (non- volatile memory) sebesar 1024 bytes. Kecepatan maksimum yang dapat dicapai adalah 20 MHz. Rancangan khusus dari keluarga prosesor ini memungkinkan tercapainya kecepatan eksekusi hingga 1 cycle per instruksi untuk sebagian besar instruksinya, sehingga dapat dicapai kecepatan mendekati 20 juta instruksi per detik. ATmega328 adalah prosesor yang kaya fitur. Dalam chip yang dipaketkan dalam bentuk DIP-28 ini terdapat 20 pin Input/Output (21 pin bila pin reset tidak digunakan, 23 pin bila tidak menggunakan oskilator eksternal), dengan 6 di antaranya dapat berfungsi sebagai pin ADC (analog-to-digital converter), dan 6 lainnya memiliki fungsi PWM (pulse width modulation). Mikrokontroler ini diproduksi oleh atmel dari seri AVR. Untuk seri AVR ini banyak jenisnya, yaitu Atmega 328, Atmega 8535, Mega 8515, Mega 16, dan lain-lain..

17. 2.8.1. Fitur ATMega328 ATMega328 merupakan mikrokontroller keluaran dari atmel yang. mempunyai arsitektur RISC (Reduce Intruction Set Computer) yang mana setiap proses eksekusi data lebih cepat daripada arsitektur CISC (Completed Intruction Set Computer). Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara lain: 1. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1 kb sebagai tempat penyimpanan data meskipun catudaya dimatikan. 2. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2 kb. 3. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Widh Modulation) output. 4. 32 x 8-bit register serbaguna. 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 memory sebagai bootloader. 7. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.. 2.8.2. Spesifikasi ATMega328. Tabel 2.1 Spesifikasi ATMega328 Mikrokontroler Tegangan pengoperasian. ATmega328 5V. Tegangan input. 7-12V. Batas tegangan input. 6-20V. Jumlah pin I/O digital. 14 (6 PWM). Jumlah pin input analog. 6. Arus DC tiap pin I/O. 40 Ma. Arus DC untuk pin 3.3V. 50 Ma. Memori Flash. 32 KB (ATmega328). SRAM. 2 KB (ATmega328) EEPROM. 1 KB (ATmega328). Clock Speed. 16 MHz.

18. 2.9 Power Supply Salah satu bagian terpenting pada peralatan elektronika adalah power supply, karena fungsinya sebagai sumber tegangan dalam rangkaian. Power supply adalah suatu hardware komponen elektronika yang mempunyai fungsi sebagai supplier arus listrik dengan terlebih dahulu merubah tegangannya dari AC jadi DC. Jadi arus listrik PLN yang bersifat Alternating Current (AC) masuk ke power supply, dikomponen ini tegannya diubah menjadi Direct Current (DC) baru kemudian dialirkan ke komponen lain yang membutuhkan. Proses pegubahan tegangan tersebut dilakukan karena hardware pada umumnya seperti komputer, hanya bisa bekerja dengna menggunakan arus DC. Ibaratnya makhluk hidup, power supply sama dengan jantung yang fungsi utamanya untuk memompa hasil proses pembentukan darah keseluruh tubuh yang memerlukannya. Power supply dibedakan menjadi dua jenis berdasar rancangannya. Yang pertama ialah Catu Daya Internal, yakni komponen yang dibuat secara terintegrasi dgn motherboard / papan rangkaian induk. Contoh ampilifier, televisi, DVD Player; catu dayanya jadi satu dengan motherboard-nya didalam chasing perangkat tersebut. Yang kedua ialah Catu Daya Eksternal, yakni komponen yang dibuat dengan terpisah dari motherboard perangkat elektroniknya.. Gambar 2.2 Power Supply. 2.10 LCD (Liquid Cristal Display) Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit..

19. 2.10.1 Material LCD (Liquid Cristal Display) LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.. Gambar 2.3 Contoh Bentuk LCD (Liquid Cristal Display). Gambar 2.4 Gambar Elektronika. 2.10.2 Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Cristal Display) Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display). Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah : . DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada..

20. . CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.. . CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.. Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah : . Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.. . Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.. . Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.. . Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.. . Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.. 2.11 Sensor Arus ACS712 adalah Hall Effect current sensor. Hall effectallegro ACS712 merupakan sensor yang presisi sebagai sensor arus AC atau DC dalam pembacaan arus didalam dunia industri, otomotif, komersil dan sistem-sistem komunikasi. Pada umumnya aplikasi sensor ini biasanya digunakan untuk mengontrol motor, deteksi beban listrik, switched-mode power supplies dan proteksi beban berlebih. Sensor ini memiliki pembacaan dengan ketepatan yang tinggi, karena.

21. didalamnya terdapat rangkaian low-offset linear Hall dengan satu lintasan yang terbuat dari tembaga. Cara kerja sensor ini adalah arus yang dibaca mengalir melalui kabel tembaga yang terdapat didalamnya yang menghasilkan medan magnet yang di tangkap oleh integrated Hall IC dan diubah menjadi tegangan proporsional. Ketelitian dalam pembacaan sensor dioptimalkan dengan cara pemasangan. komponen. yang ada. didalamnya. antara. penghantar. yang. menghasilkan medan magnet dengan hall transducer secara berdekatan. Persisnya, tegangan proporsional yang rendah akan menstabilkan Bi CMOS Hall IC yang didalamnya yang telah dibuat untuk ketelitian yang tinggi oleh pabrik. Hambatan dalam penghantar sensor sebesar 1,2 mΩ dengan daya yang rendah. Jalur terminal konduktif secara kelistrikan diisolasi dari sensor leads/mengarah (pin 5 sampai pin 8). Hal ini menjadikan sensor arus ACS712 dapat digunakan pada aplikasiaplikasi yang membutuhkan isolasi listrik tanpa menggunakan opto-isolator atau teknik isolasi lainnya yang mahal. Sensor ini telah dikalibrasi oleh pabrik.. 2.12 Sensor Tegangan Tegangan merupakan parameter dasar dalam dunia elektro baik digital maupun analog. Tegangan ini merupakan besaran analog, jadi dalam elektro analog, tegangan dapat langsung diolah, diproses atau dikonversi dalam bentuk atau level lainnya. Sedangkan dalam dunia digital, tegangan akan dikonversi versi diskritnya dengan ADC (Analog to Digital Converter) atau jika dibalik dari digital ke tegangan analog harus menggunakan teknik DAC (Digital to Analog Converter). Demikian juga dengan Arduino. Pada dasarnya Arduino adalah sebuah pusat kendali digital berbasis mikrokontroller AVR ATmega keluaran Intel. Arduino bekerja dalam level tegangan digital dengan range 0V untuk tegangan logika “0” dan 5V untuk tegangan logika “1”. Semua parameter analog jika mau diinterfacing-kan dengan Arduino harus diubah ke digital menggunakan ADC. Dan sebaliknya jika ingin mengeluarkan tegangan analog dari Arduino harus menggunakan DAC (dalam Arduino menggunakan metode PWM/Pulse Width Modulation). Beruntunglah kita karena secara internal, Arduino sudah mendukung keduanya. Kita tidak perlu menambahkan IC ADC/DAC terpisah untuk melakukan interfacing dengan dunia analog..

22. BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ALAT. 3.1 Diagram Blok Sistem dan cara kerja sistem 3.1.1 Diagram Blok Sistem Untuk mempermudah perancangan sistem diperlukan sebuah diagram blok sistem yang mana tiap blok mempunyai fungsi dan cara kerja tertentu. Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah sebagai berikut :. Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem. Berdasarkan diagram blok diatas terdapat berberapa komponen yang cara kerjanya sebagai berikut : a. Mikrokontroler Atmega328. Mikrokontroler yang digunakan adalah Atmega328 yang berfungsi sebagai pengelolah data dari PSA dan mengakses Atmega328 untuk mengendalikan peralatan listrik. b. Sensor Arus. Untuk mendeteksi arus pada listrik di dalam sebuah kabel, dan menghasilkan sinyal proporsional dengan besarnya nilai arus yang terdeteksi..

23. c. Sensor Tegangan. Membuat perbandingan antara tegangan asli dengan tegangan yang terbaca. d. LCD. Sebagai penampil hasil dari perintah yang sudah dijalankan, penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik. 3.2 Perancangan Antar Muka setiap Blok Diagram 3.2.1 Perancangan Antar Muka Power Supply dengan Sensor ACS712 Power Supply disambung seri dengan sensor acs712, Sensor ini memiliki pembacaan dengan ketepatan yang tinggi, karena didalamnya terdapat rangkaian low-offset linier Hall dengan satu lintasan yang terbuat dari tembaga.. Gambar 3.2 Skematik Power Supply dengan Sensor ACS712. 3.2.2 Perancangan Antar Muka Power Supply dengan Sensor Tegangan Power Supply dihubungkan parallel dengan sensor tegangan dan suatu baterai 12 Volt 5Ah, Sensor tegangan berfungsi membaca nilai tegangan suatu rangkaian. Arduino dapat membaca nilai tegang. Gambar 3.3 Skematik Power Supply dengan Sensor Tegangan.

24. 3.2.3 Perancangan Antar Muka Sensor ACS712 dan Sensor Tegangan dengan Mikrokontroller Atmega 328 Besarnya arus dan tegangan yang diserap baterai kemudian dibaca oleh mikrokontroller atmega328, sebuah komputer kecil (“special purpose computers”) di dalam satu IC yang berisi CPU, memori, timer, saluran komunikasi serial dan parallel, Port input/output, ADC. Mikrokontroler digunakan untuk suatu tugas dan menjalankan suau program.. Gambar 3.4 Skematik Sensor ACS712 dan Sensor Tegangan dengan Mikrokontroller Atmega 328. 3.2.4 Perancangan Antar Muka Mikrokontroller ATmega328 dengan LCD (Liquid Crystal Display) Jika tegangan baterai sudah mencapai 13,8 Volt ditampilkan di LCD maka mikrokontroller akan mematikan charger. LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen.. Gambar 3.5 LCD (Liquid Crystal Display).

25. 3.2.5 Flowchart Sistem Flowchart adalah adalah suatu bagan dengan simbol-simbol tertentu yang menggambarkan urutan proses secara mendetail dan hubungan antara suatu proses (instruksi) dengan proses lainnya dalam suatu program. Dalam pembuatan sistem yang dilakukan menghasilkan flowchart sebagai berikut :. Gambar 3.6 Flowchart Sistem 3.3 Perancangan dan Pembuatan PCB Pada pembuatan rangkaian eagle pada pcb partama, Buka Eagle pada Shortcut desktop, kemudian kemudian pilih File > New > Project, Beri nama project yang akan dibuat (terserah anda), Setelah itu akan muncul Jendela skematik rangkaian yang akan anda buat. Berikutnya adalah pengenalan fungsi dari masing-masing toolbar yang ada. Untuk keterangan-keterangan yang lain akan dibahas pada saat.

26. proses pembuatan. Berikutnya adalah menggambar skematik dari suatu rangkaian. Apabila anda ingin mencoba rangkaian lalu pilih Add Component untuk memasukkan komponen yang diperlukan untuk membuat rangkaian skematik yang lain. Untuk memudahkan mencari komponen dapat dilakukan dengan cara search library komponen yang dicari maka akan keluar komponen beserta footprintnya. Prinsipnya adalah anda tahu bentuk konkret (ukuran) komponen yang. akan. digunakan. untuk. mengantisipasi. terjadinya. ketidakcocokan. (kebesaran/kekecilan) dari komponent terhadap footprint. Pola dan gambar jalur yang telah dibuat melalui aplikasi eagle kemudian dicetak ke dalam board melalui tahapan sebagai berikut : . Mencetak gambar layout PCB yang telah dibuat pada kertas kemudian di fotocopy pada plastik tembus pandang (transparansi).. . Proses selanjutnya adalah proses penyablonan secara langsung di atas lembaran PCB dengan menggunakan sekrin. Sekrin yang digunakan harus sudah membentuk gambar layout PCB pada permukaan sekrin tersebut. Penyablonan juga bisa menggunakan Setrika yaitu dengan menempelkan plastik yang telah di gambar layout PCB kemudian dipanaskan dengan menggunakan setrika sampai lapisan gambar menempel pada lembaran PCB.. . Memasukkan PCB yang telah tersablon/digambari kedalam air hangat yang telah dilarutkan dengan H202 dan NaCl. Wadah yang digunakan untuk melarutkan H202 dan NaCl menggunakan bahan plastik (selain logam).. . Rendam PCB kedalam larutan H202 dan NaCl selama 5 – 10 menit. Goyang-goyang wadah atau tempat perendam PCB agar seluruh lapisan tembaga yang tidak tertutup polar jalur PCB dari sablon dapat terkikis habis lebih cepat.. . PCB dibersihkan dengan menggunakan tissue/kapas untuk menghilangkan sisa-sisa larutan H202 dan NaCl dari papan PCB. Untuk menghilangkan bekas jalur sablon menggunakan tiner/bensin.. . Proses pelubangan PCB dengan menggunakan bor PCB dengan diameter bor 0,8 mm atau 1,0 mm..

27. 3.3.1 Menggambar PCB pada Komputer Pada proses pembuatan layout PCB digunakan aplikasi eagle.. Gambar 3.7 Layout PCB Eagle. 3.3.2 Gambar PCB dicetak pada papan PCB Seluruh komponen disolder sesuai dengan layout PCB.. Gambar 3.8 Komponen yang disolder pada PCB.

28. 3.4 Pengujian Komponen 3.4.1 Pengujian LED LED digunakan sebagai indikator dialiri dengan tegangan bias yang mengalir dari anoda ke katoda untuk dapat menyalakannya.. Gambar 3.9 Pengujian LED. 3.4.2 Pengujian Mikrokontroller ATMega328 Arduino Nano dapat diaktifkan melalui koneksi USB Mini-B, atau melalui catu daya eksternal dengan tegangan belum teregulasi antara 6-20 Volt yang dihubungkan melalui pin 30 atau pin VIN, atau melalui catu daya eksternal dengan tegangan teregulasi 5 volt melalui pin 27 atau pin 5V.. Gambar 3.10 Pengujian Arduino Nano Atmega328. 3.4.3 Pengujian LCD Pengujian pada LCD dilakukan dengan memberi program kepada arduino dan pada LCD ditampilkan hasilnya yaitu Test LCD 16X02 TABAS GABE CCC. 3.4.3.1 Program Pengujian LCD #include <LiquidCrystal.h>.

29. const int rs = 8, en = 9, d4 = 4, d5 = 5, d6 = 6, d7 = 7; LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7); void setup() { delay (200); lcd.begin(16,2); lcd.clear(); delay(100); } void loop() { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Test LCD 16x02"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("TABAS GABE CCC"); delay(50); }. Gambar 3.11 Pengujian LCD. 3.4.4 Pengujian Keypad/Tombol Pengujian tombol dilakukan dengan memberi program kepada arduino dan hasilnya ditampilkan pada LCD dengan menekan tombol 1 maka muncul tulisan pada LCD TABAS GABE Test Tombol 1. 3.4.4.1 Program Pengujian Keypad #include <LiquidCrystal.h> #include "Arduino.h" const int rs = 8, en = 9, d4 = 4, d5 = 5, d6 = 6, d7 = 7;.

30. LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7); int adc_key_val[5] ={30, 150, 360, 535, 760 }; int NUM_KEYS = 5; int adc_key_in; int key=-1; int oldkey=-1; void setup() { delay (200); lcd.begin(16,2); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("TABAS GABE CCC"); delay(100); } void loop() { adc_key_in = analogRead(0); // read the value from the sensor digitalWrite(13, HIGH); key = get_key(adc_key_in); if (key != oldkey). // convert into key press. // if keypress is detected. { delay(50); // wait for debounce time adc_key_in = analogRead(0); // read the value from the sensor key = get_key(adc_key_in);. // convert into key press. if (key != oldkey) { oldkey = key; if (key >=0){ lcd.setCursor(0,1); //line=1, x=0 lcd.println(key); // angka sesuai tombol if (key == 1) { lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Test Tombol 1"); } if (key == 2) { lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Test Tombol 2");.

31. } if (key == 3) { lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Test Tombol 3"); } if (key == 0) { lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Test Tombol 4"); } if (key == 4) { lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Test Tombol 5"); } } } } } int get_key(unsigned int input){ int k; for (k = 0; k < NUM_KEYS; k++) { if (input < adc_key_val[k]) { return k; } } if (k >= NUM_KEYS) k = -1;. // No valid key pressed. return k; }. Gambar 3.12 Pengujian Keypad/Tombol.

32. BAB IV PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN. Pada bab ini, akan dibahas tentang pengujian alat berdasarkan perancangan dari sistem yang telah dibuat. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kerja dari system dan untuk mengetahui apakah system telah bekerja sesuai dengan perancangan atau belum. Untuk memudahkan dalam menganalisa dan menghindari terjadinya kesalahan. Pengujian alat dilakukan secara terpisah dimaksudkan agar mengetahui kondisi dari tiap blok atau rangkaian. Setelah semua rangkaian telah bekerja dengan baik maka dilakukan pengujian secara keseluruhan dengan memberikan masukan untuk olah ATMega328. 4.1 Pengujian Sensor Berdasarkan datasheet pada sensor arus ACS712-5A, dan pada kondisi tak berbeban atau arus sama dengan nol, tegangan keluaran yang dihasilkan oleh sensor arus bernilai 0 sd 25 V. Sensor ini akan bernilai 0 sd 25 V ketika arus pengisian bernilai minus atau aliran arus terbalik. Nilai maksimal arus pengisian sebesar 3 Ampere. Sensor arus ini akan mengubah arus yang disensor menjadi tegangan input ADC. Pengujian dilakukan dengan memberi program dan hasilnya ditampilkan pada LCD. 4.1.1 Program Pengujian Sensor #include <LiquidCrystal.h> #include "Arduino.h" const int rs = 8, en = 9, d4 = 4, d5 = 5, d6 = 6, d7 = 7; LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7); char buffer[17]; int arus = A2; int teg = A1; void setup() { lcd.begin(16,2); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("TABAS GABE CCC");.

33. delay(100); } void loop() { int ii = n_arus() - 512; if (ii < 0) ii = 0; int vv = n_teg(); int vb = vv/3; lcd.setCursor(0,0); sprintf(buffer,"I:%03d mA V:%01d.%01d v",ii,vb/10,vb%10); lcd.print(buffer); delay(100); } int n_arus (void) { float i; i = analogRead(arus); delay(2); return i; } int n_teg (void) { float v; v = analogRead(teg); delay(2); return v; }.

34. 4.2 Analisis Hasil Pengukuran Sensor Arus Pengisian Baterai 4.2.1 Hasil Pengukuran Sensor Arus terhadap Hambatan Tabel 4.1 Pengujian Hasil Sensor Arus terhadap Hambatan. R(bat) Arus k_ohm mA 1,2 1,3 1,4 1,5 3 6 15 30 40 50 60 70 80 90 100. 1331,27 1180,66 1056,44 952,58 336,79 119,07 30,12 10,65 6,92 4,95 3,77 2,99 2,45 2,05 1,75. Gambar 4.1 Grafik Pengukuran Sensor Arus terhadap Hambatan.

35. 4.2.2 Hasil Pengukuran Sensor Arus terhadap Waktu Tabel 4.2 Pengujian Hasil Sensor Arus terhadap Waktu. Waktu (menit) 9 19 28 39 47 58 79 78 89 99 111 120 131 145 151. R(bat) Arus k_ohm mA 1,2 1,3 1,4 1,5 3 6 15 30 40 50 60 70 80 90 100. 1331,27 1180,66 1056,44 952,58 336,79 119,07 30,12 10,65 6,92 4,95 3,77 2,99 2,45 2,05 1,75. Gambar 4.2 Grafik Pengukuran Sensor Arus terhadap Waktu.

36. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN. 5.1 Kesimpulan Dari uraian penjelasan dan pembahasan keseluruhan materi di bab-bab sebelumnya, dapat diambil kesimpulan bahwa dalam Rancang Bangun Constant Current Charger untuk Battery LiFePO4 Berbasis Mikrokontroler ATMega328 untuk membuat peralatan yang bekerja pengecasan sel baterai secara otomatis mana yang perlu di cas, dan yang mana tidak perlu dan untuk memutuskan sambungan dari baterai jika tegangan baterai sudah mencapai nilai tegangan minimum. Sehingga alat ini dapat meringankan pekerjaan manusia dalam kehidupan sehari-hari dengan memanfaatkan Mikrokontroler Atmega328 sebagai modul pengendali utama.. 5.2 Saran Dari hasil Laporan Proyek ini masih terdapat beberapa kekurangan dan dimungkinkan untuk pengembangan lebih lanjut. Oleh karena itu penulis merasa perlu untuk memberi saran sebagai berikut: 1. Rancang Bangun Constant Current Charger untuk Battery LiFePO4 Berbasis Mikrokontroler ATMega328 ini masih berupa prototipe, untuk itu hendaknya lebih dikembangkan lagi ke alat yang sebenarnya, supaya dapat langsung di aplikasikan. 2. Di masa yang akan datang alat ini dapat dikembangkan baik di dalam dunia industri dan lain-lain..

37. DAFTAR PUSTAKA. Afif, Ilham dkk. 2015. Analisis Perbandingan Baterai Lithium-Ion, LithiumPolymer, Lead Acid Dan Nickel-Metal Hydride Pada Penggunaan Mobil Listrik. Jurusan teknik mesin fakultas teknik universitas brawijaya : Malang. Gibilisco, S. 2003. Teach Yourself Electricity and Electronics Third Edition. Mc Graw-Hill New York Chicago San Francisco Lisbon. Ginting, D. 2020. Rancang Alat Ukur Tinggi Dan Berat Badan Ideal Dengan Sensor Loadcell Dan Hcsr Berbasis Mikrokontroler Atmega328. Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan. Linden, D., & Reddy, T. B. 2002. Handbook of batteries third edition. Handbook of Batteries. https://doi.org/10.1016/0378-7753(86)80059-3. Purba, I. 2020. Rancang Bangun Sistem Pengecasan Baterai Bertenaga Surya Metode Pwm 5a Berbasis Mikrokontroller Atmega328. Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan. Samosir, L. 2019. Analisis Sifat Elektrokimia Dan Karakteristik Pvdf-Hfp/Libob Dan Pvdf-Hfp/Litfsi Sebagai Elektrolit Padat Pada Baterai Litium Coin Cell. Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan. Tarigan, B. 2017. Rancang Bangun Sistem Pengecasan Baterai Dari Solar Cell Memanfaatkan Stirling Engine Berbasis Atmega328. Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan..