SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS MENGGUNAKAN
SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32
SKRIPSI
VERDIAN ARIEF
NIM : 130821023
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS MENGGUNAKAN SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
VERDIAN ARIEF NIM : 130821023
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2016
PERSETUJUAN
Judul : SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS
MENGGUNAKAN SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32
Kategori : SKRIPSI
Nama : VERDIAN ARIEF
NIM : 130821023
Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA EKSTENSI
Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
(MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di Medan, Januari 2016
Komisi Pembimbing :
Diketahui/Disetujui oleh
Ketua Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing,
Dr. Marhaposan Situmorang Drs. Kurnia Brahmana, M.Si NIP .195510301980031003 NIP. 196009301986011001
PERNYATAAN
SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS MENGGUNAKAN SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.
Medan, Januari 2016
VERDIAN ARIEF NIM. 130821023
PENGHARGAAN
Alhamdulillah puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Subhanahuwata’ala, atas segala karuniaNya yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik. Shalawat dan Salam kepada Nabi Muhammad SAW semoga kita mendapatkan safa’atnya di kemudian hari. Amin
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada keluarga serta orang- orang yang mendukung sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek Skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada :
1. Yth.Bapak Dekan Dr. Sutarman beserta jajarannya di lingkungan FMIPA USU. 2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Program Studi Fisika S1 Fakultas
Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.
3. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M. Sc, selaku Sekretaris Program Studi Fisika S1 Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.
4. Bapak Drs. Kurnia Brahmana M. Si selaku dosen pembimbing yang telah bersedia dengan sabar meluangkan waktunya untuk membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
5. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Fisika SI Departemen Fisika FMIPA USU.
6. Ayahanda Imnadir dan Ibunda Asnita, terima kasih atas kasih sayang dan kepercayaan yang telah kalian berikan kepada anak kalian ini, serta kakak tercinta
Risye Atmi dan Refit Atmi, terimakasih buat dukungannya, doa dan motivasi yang diberikan dari awal mulai perkuliahan sampai penulisan skripsi ini serta buat seluruh keluarga yang telah membantu, mendukung dan memberikan kelonggaran serta support terhadap pendidikan saya hingga bisa berkembang seperti sekarang.
7. Semua teman-teman seperjuangan angkatan 2013 Ekstensi Fisika Instrumentasi yang sama-sama merasakan pahit manisnya membuat Skripsi serta selama kuliah di Universitas Sumatera Utara.
8. Dan kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam kehidupan penulis yang tidak mampu saya tuliskan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Amin Yaa Rabbal’alamin
Medan, Januari 2016 Hormat Penulis,
Verdian Arief NIM.130821023
SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS MENGGUNAKAN SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32
ABSTRAK
Seiring dengan semakin pesatnya perkembangan teknologi, maka semakin tinggi pula kebutuhan manusia akan listrik. Karena hampir semua alat – alat elektronik membutuhkan listrik dalam penggunaannya. Namun, terbatasnya sumber daya alam (SDA) yang ada membuat pasokan listrik tidak sebanding dengan kebutuhan masyarakat. Pemanfaatan solar cell sebagai sumber listrik merupakan satu diantara pemanfaatan energi yang terbaharui, dikarenakan solar cell terhubung dengan aliran energi yang berasal dari "proses alam yang berkelanjutan". Perancangan alat sistem penerangan rumah cerdas ini terdiri 2 solar cell, 2 baterai, sistem minimum, dan 6 lampu super LED. Prinsip kerja dari rumah cerdas ini adalah pengoperasian sistem kerja dari mikrokontroller sebagaimana mengatur waktu pengisian baterai dari solar cell pada jam 06.00 pagi sampai jam 19.00 malam secara otomatis, dan pengoperasian kedua baterai yang saling bergantian dari jam 19.00 malam sampai jam 06.00 pagi secara otomatis. Dengan letak posisi lampu, si pengguna alat ini meletakkan 2 lampu super LED di taman, 2 lampu super LED di dapur, 1 lampu super LED di garasi dan 1 lampu super LED di teras sebagai pengujiannya. Berdasarkan hasil perancangan alat, sistem penerangan rumah cerdas ini yang menggunakan baterai sebagai sumber tegangan acuan untuk mengaktifkan mikrokontroller yang akan menggerakkan seluruh sistem kendali dapat berjalan dengan baik. Walaupun hasil pengujian baik dari pengisian baterai maupun pemakaian baterai adalah tidak stabil. Ketergantungan pengisian baterai berdasarkan lokasi area pancaran cahaya yang strategi, cuaca yang bagus dan pergiliran waktu serta pemakaian baterai akibat pemakaian keseharian si pengguna pada malam hari.
Kata Kunci : Mikrokontroller, Solar cell, Baterai, Lampu super LED (Light
Intelligent Home Lighting System Using Solar Cell Based Microcontroller ATMEGA32
ABSTRAC
Along with the rapid development of technology, the higher the human need for electricity. Because almost all of the tools - an electronic device needs electricity in use. However, limited natural resources (SDA) that is making the power supply is not comparable with the needs of the community. Utilization of solar cell as a power source, is among the utilization of renewable energy, because solar cell is connected with the flow of energy derived from "natural processes are sustainable". The design tool intelligent home lighting system comprises two solar cell, 2 batteries, the minimum system, and 6 super LED lamps. The working principle of this smart house is the work of a microcontroller system operation as set battery charging time of solar cell at 06.00 am to 19.00 night automatically, and the operation of the battery turns from 19.00 pm to 06.00 am automatically. With the location of the position lights, the users of these tools put two super LED lights in parks, 2 super LED lights in the kitchen, 1 super LED lamp in the garage and 1 super LED lamp on the porch as testing. Based on the results of the design tool, this intelligent home lighting system that use battery as a source of reference voltage to enable the microcontroller that will move the entire control system can be run properly. Although the test results either from the battery charging and discharging is unstable. Dependence battery charging area based on the location of the light that strategy, the weather was nice and rotation time as well as battery consumption due to daily usage of the user at night.
Keywords: Microcontroller, Solar cells, battery, light super LED (Light
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan ... iii Pernyataan ... iv Penghargaan ... v Abstrak ... vii Abstract ... viii Daftar Isi ... ix Daftar Gambar ... xi
Daftar Tabel ... xii
Daftar Grafik ... xiii
Daftar Lampiran ... xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar belakang ... 1 1.2 Rumusan masalah ... 2 1.3 Batasan masalah ... 2 1.4 Tujuan penelitian ... 3 1.5 Manfaat penelitian ... 3
BAB II LANDASAN TEORI ... 4
2.1 Defenisi Umum Solar Cell ... 4
2.1.1 Jenis – jenis Panel Surya ... 4
2.1.1.1 Monokristal ... 4
2.1.2 Prinsip Kerja Solar Cell ... 6
2.2 Solar Charge Controller ... 11
2.2.1 Fungsi Solar Charge Controller ... 12
2.3 Baterai ... 12
2.3.1 Cara Kerja Baterai Aki ... 13
2.3.2 Cara Pengisian Baterai Aki ... 15
2.4 Driver ... 16
BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM ... 18
3.1 Diagram blok ... 18
3.2 Fungsi Masing – masing Blok ... 19
3.3 Gambar Rangkaian Sistem Kendali ... 20
3.3.1 Flowchart Sistem Kendali ... 21
3.4 Perancangan Skema Rangkaian ... 23
3.4.1 Perancangan Rangkaian Solar Cell ... 23
3.4.3 Perancangan Rangkaian Baterai ... 26
3.4.4 Perancangan Rangkaian PC ... 28
3.4.5 Perancangan Rangkaian Mikrokontroller ATMega32 .. ... 28
3.4.6 Perancangan Rangkaian Driver ... 30
3.4.7 Perancangan Rangkaian Super Led ... 31
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM ... 33
4.1 Pengujian Pengisian Baterai dari Solar Cell ... 33
4.1 Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED ... … 36
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 43
5.1 Kesimpulan ... 43
5.2 Saran ... 44
DAFTAR PUSTAKA ... 45
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Monokristal ... 5
2.2 Diagram Kerja Solar Cell ... 7
2.3 Modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya yang dirangkai seri untuk memperbesar total daya output ... 8
2.4 PN Junction Solar Cell ... 9
2.5 Solar Charge Controller ... 11
2.6 Baterai ... 12
2.7 Sel Baterai ... 13
2.8 Ion Senyawa Baterai... 15
2.9 Relay... 17
3.1 Diagram Blok Rangkaian ... 18
3.2 Rangkaian Skematik Sistem Kendali ... 20
3.3 Flowchart Sistem Kendali ... 22
3.4 Rangkaian Skematik Solar Cell... 24
3.5 Rangkaian Solar Charger Controller ... 25
3.6 Rangkaian Skematik Baterai ... 27
3.7 Rangkaian Skematik Mikrokontroller ATMega32 ... 29
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
4.1 Hasil Data Pengujian Baterai dari Solar Cell ... 34 4.2 Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu
Super LED Secara Penuh ... 37 4.3 Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu
Super LED Secara Fruktuasi Pada Jam 19.00 s/d 24.00 WIB berdaya 18 watt ... 39
4.3.1 Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED Secara Fruktuasi Pada Jam 19.00 s/d 24.00 WIB berdaya 18 watt ... 40
4.3.2 Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED Secara Fruktuasi Pada Jam 19.00 s/d 24.00 WIB berdaya 18 watt ... 40
DAFTAR GRAFIK
Grafik Halaman
4.1 Hasil Percobaan dari Tegangan Input Baterai I dan Tegangan Output Solar Cell I pada Posisi Horizontal ... 34 4.2 Hasil Percobaan dari Tegangan Input Baterai II dan Tegangan Output
Solar Cell II pada Posisi Horizontal ... 35 4.3 Hasil Perbandingan dari Tegangan Output Baterai I dan Tegangan
Output baterai II pada posisi horizontal secara operasi penuh ... 38 4.4 Hasil Perbandingan dari Arus Lampu I dan Arus Lampu II pada posisi Horizontal secara Operasi Penuh ... 38 4.5 Hasil Perbandingan dari Tegangan Output Baterai I dan Tegangan
Output Baterai II pada Posisi Horizontal secara Fruktuasi ... 41 4.6 Hasil Perbandingan dari Arus Lampu I dan Arus Lampu II pada posisi Horizontal secara Fruktuasi ... 41
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Rangkaian Lengkap Mikrokontroller ... . 46
2. Gambar Rangkaian Sistem Kendali ... . 47
3. Gambar Layout Sistem Kendali ... . 47
4. Gambar Alat Keseluruhan dari Solar Cell ... . 48
5. Gambar Alat Keseluruhan dai Solar Cell Ketika LCD Tampil ... . 48
6. Konfigurasi Program Pengoperasian Solar Cell... 49
7. Konfigurasi Program Pengoperasian Baterai ... 54
8. Konfigurasi Program Menghitung Data Komputer (Assembly)…… 63 9. Konfigurasi Program Menghitung Data Komputer (Visual Basic)…. 73
