BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Catu Daya
Catu daya merupakan suatu rangkaian elektronik yang mengubah arus listrik bolak-balik menjadi arus listrik searah sebagai penyedia daya untuk perlatan lainnya [11]. Rangkaian catu daya memiliki komponen utama berupa transformator, diode, dan kondensator [11]. Selain menggunakan komponen utama diperlukan juga komponen pendukung agar rangkaian berfungsi secara baik. Komponen pendukung terdiri dari sakelar, sekring (fuse), jack dan plug, Printed Circuit Board (PCB) dan kabel [11]. Pada umumnya catu daya masih analog dimana menggunakan putaran analog sehingga tidak mudah untuk mendapatkan keluaran langsung sesuai dengan keinginan yang dibutuhkan pemakai [12]. Selain itu kestabilan yang masih kurang baik dan besarnya disipasi daya yang terjadi pada catu daya analog menjadi latar belakang sehingga diperlukan pengembangan. Seiring perkembangan teknologi digital maka ikembangkan suatu piranti catu daya yang menggunakan teknik kendali digital [12]. Kelebihan dari catu daya digital dapat menghasilkan tegangan ataupun arus keluaran yang lebih stabil karena dilakukan pengendalian secara digital, dengan penggunaan metode regulasi pensaklaran menggunakan buck converter [12]. Pada metode ini pengaturan nilai tegangan yang diinginkan hanya dengan menekan untuk memasukkan tegangan setting sesusai kebutuhan melalui keypad dengan perintah yang sangat mudah dan nilai pengukuran yang teraktual dari nillai arus dan tegangan dapat ditampilkan pada layar LCD.
2.2 Timbangan Digital
Timbangan merupakan alat ukur untuk mengetahui dan menilai beban berat suatu barang maupun alat [13]. Di pasaran memiliki beberapa jenis alat ukur berat seperti timbangan gantung dan timbangan digital. Alat ukur digital bekerja dengan menampilkan angka berat dari perubahan pegas yang berasal melalui gaya tekanan dari atas akibat berat beban yang akan diukur [13]. Saat digunakan timbangan digital membutuhkan daya listrik untuk dioperasikan dan
7
membutuhkan mikrokontroler untuk memproses angka beban. Disisi lain alat ini juga menjadi timbangan yang sudah lebih banyak digunakan pada saat ini karena tingkat ketelitian alat yang cukup baik hingga dapat mengukur benda dengan berat dibawah 1 kg dan ratusan gram. Kemudian timbangan ini juga lebih banyak digunakan dikarenakan tampilan informasi yang ditawarkan lebih mudah dimengerti oleh pengguna dengan menampilkan berupa angka digital yang presisi sesuai dengan berat beban yang diukur [13].
2.3 Baterai Aki
Baterai merupakan perangkat listrik yang dapat menyimpan energi berupa daya listrik dalam bentuk kimia, kemudian tegangan dan arus dari baterai/aki akan digunakan untuk menyalurkan daya dan mengoperasikan alat elektronik maupun sensor [14]. Energi listrik diubah menjadi bentuk kimia ketika akan dilakukan proses pengisian daya ke aki, kemudian energi kimia menjadi energi listrik ketika akan digunakan atau proses pengosongan. Semua proses tersebut disebut dengan elektrokimia [14]. Alat ini juga termasuk baterai bertipe sekunder yang merupakan jenis baterai yang dapat dipakai berulang kali dan dapat diisi ulang sehingga memiliki harga yang lebih efisien untuk penggunaan dengan jangka waktu yang Panjang [14]. Pada penelitian ini digunakan baterai aki dengan daya 12 V dan kapasitas 9 Ah yang telah dapat menyuplai daya yang dibutuhkan cukup baik sesuai dengan beban daya dibebankan oleh sistem dengan baterai. Spesifikasi dan tampilan dari baterai aki yang digunakan ditunjukan oleh Gambar 2.1 dan Tabel 2.1 [15].
Gambar 2. 1 Baterai aki
8
Tabel 2.1 Spesifikasi baterai aki.
Tegangan 12 V
Kapasitas 9 Ah
Terminal T2
Berat 1,6 kg
2.4 Adaptor Charger Baterai Aki
Charger sering juga disebut converter adalah suatu peralatan yang digunakan untuk mengisi ulang daya dari baterai yang telah dipakai oleh sistem sehingga daya baterai dapat terisi kembali seperti keadaan awal baterai dan dapat digunakan kembali dengan baik [16]. Pada proses pengisian baterai, charger akan menghaliskan tegangan dan arus sehingga beban akan aktif dan mengubah daya masukan menjadi energi kimia yang masuk ke dalam baterai mencapai maksimum [16]. Adaptor charger aki merupakan adaptor yang terhubung kepada aki dan dapat mengisi ulang daya aki saat telah habis atau dalam keadaan low [16].
Spesifikasi dan tampilan dari adaptor charger yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 2.2 dan Tabel 2.2.
Gambar 2. 2 Adaptor charger baterai aki Tabel 2.2 Spesifikasi adaptor charger baterai aki.
Power Input Voltage 220 V 50 Hz
Output Voltage DC 13,8 V
Maximum Output 2 A
9
Pada rangkaian charger terdapat komponen yang terdiri dari IC LM338 yang berfungsi sebagai regulator pengatur tegangan yang akan dikeluar charger dan masuk ke dalam baterai, dan komponen IC L741 yang digunakan untuk mengontrol besaran keluaran arus dari charger dan memutuskan arus saat melakukan pengisian.
Gambar 2. 3 Regulator tegangan dengan IC LM338
Gambar 2. 4 Rangkaian komparator dengan dioda Zener 2.5 Raspberry Pi 3 Model B
Raspberry Pi 3 Model B merupakan jenis mini PC generasi yang ketiga.
Perangkat ini pertama kali diluncurkan dan diperkenalkan pada bulan Februari tahun 2016 yang digunakan untuk memperbaharui mini PC generasi sebelumnya Raspberry Pi 2 Model [17]. Perangkat ini juga telah mendapatkan peningkatan dalam hal prosesor yang memiliki kualitas yang lebih baik dan lebih cepat dengan kemampuan hingga 1,4 GHz, kemudian perangkat ini dapat dioperasikan dengan tegangan 5V dan arus 2,5A. spesifikasi dan tampilan dari Raspberry Pi 3 Model B ini dapat dilihat pada Gambar 2.5 dan Tabel 2.3 [17].
10
Gambar 2. 5 Mini PC Raspberry Pi 3 Model B Tabel 2.3 Spesifikasi Mini PC Raspberry Pi 3 Model B.
Processor 1.2GHz 64-bit quad-core CPU ARMv8 Wireless 802.11n Wireless LAN
Bluetooth Bluetooth 4.1 Bluetooth Low Energy (BLE)
RAM 1GB RAM
PORT USB 4 port PIN OUT 40 pin GPIO 2.6 Sensor Tegangan
Sensor tegangan merupakan modul sederhana yang digunakan untuk membaca nilai tegangan pada baterai [18]. Sensor tersebut memungkinkan untuk digunakan pada pembacaan nilai tegangan analog yang akan diubah menjadi menjadi nilai tegangan digital menggunakan modul analog to digital (ADC) [18]. Sensor ini akan bekerja dengan cara sistem pambagi tegangan yang kemudian tegangan input akan mengalami penekanan resistansi yang disebabkan oleh dua resistor yang terdapat dalam sensor tegangan dengan nilai resistor [18]. Kemudian untuk mendapatkan nilai dari jatuh tegangan yang disebabkan oleh kedua resistor tersebut dinamakan dengan Vin yang didapatkan dengan menggunakan rumus persamaan hukum Ohm
𝐼 = 𝑉𝑖𝑛
𝑅1+ 𝑅2, (2.1)
11
dimana 𝐼 adalah arus input, 𝑉𝑖𝑛 adalah tegangan input, 𝑅1 adalah resistor pertama (ohm), dan 𝑅2 adalah resistor kedua (ohm). Kemudian untuk mendapatkan nilai tegangan pada resistor kedua menggunakan rumus
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝐼𝑅2 , (2.2)
dimana 𝑉𝑜𝑢𝑡 adalah nilai tegangan yang keluar, 𝐼 adalah arus, dan 𝑅2 adalah nilai resistor kedua. Lalu untuk mencari nilai tegangan sensor menggunakan rumus
𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑖𝑛𝑅2
(𝑅1 + 𝑅2), (2.3)
dimana 𝑉𝑜𝑢𝑡 adalah nilai tegangan output analog. Selain itu, nilai 𝑅1 serta 𝑅2 yang digunakan memiliki nilai hambatan 30.000 ohm dan 7.500 ohm. Spesifikasi dan tampilan sensor tegangan ini ditunjukkan oleh Gambar 2.6 dan Tabel 2.4.
Gambar 2. 6 Sensor tegangan Tabel 2.4 Spesifikasi sensor 25 V.
Tegangan input 0 − 25 V DC Tegangan deteksi 0.02445 − 25 V DC Ketelitian pengukuran 0.00489 V
Ukuran 25 × 13 mm
2.7 Modul ADC MCP3008
MCP3008 merupakan suatu perangkat yang digunakan untuk mengkonversi dari data analog ke data digital yang dalam penelitian ini digunakan untuk mendapatkan nilai digital dari pembacaan tegangan pada baterai aki 12 volt [19].
Perangkat ini diprogram untuk menyediakan 4 pasang input diferensial semu atau 8 input tunggal. Perangkat MCP3008 beroperasi pada tegangan dengan nilai berkisar antara 2.7 V dan 5.5 V [19].
12
Gambar 2. 7 Modul ADC MCP3008 Tabel 2.5 Spesifikasi modul ADC MCP3008.
Resolusi 10 bit
Tegangan Input 5 V
2.8 Sensor Arus
Sensor arus merupakan sensor yang digunakan untuk pengukuran nilai arus pada baterai aki. Sensor yang digunakan pada penelitian merupakan sensor arus ACS712 dengan pembacaan nilai arus maksimal 5 ampere yang sudah cukup baik untuk mengukur nilai arus yang keluar dari baterai aki ketika dipakai oleh sistem [20]. Sensor ini dapat digunakan untuk mengukur arus AC maupun DC dan telah dilengkapi dengan rangkaian penguat operasional, sehingga nilai pembacaan akan lebih akurat pada perubahan arus yang kecil [20]. Cara kerja sensor ini adalah dengan membaca arus yang mengalir pada tembaga yang dipasangkan pada sumbu positif dan negatif sensor sehingga menghasilkan medan magnet dengan tranduser medan secara berdekatan. Spesifikasi dan tampilan sensor arus ditunjukkan oleh Gambar 2.8 dan Tabel 2.6 [21].
13
Gambar 2. 8 Sensor arus ACS712 Tabel 2.6. Spesifikasi sensor arus ACS712
Input 4,5 – 5 V
Output 0-5 A, dengan sensitifitas 100 Mv/A Supply tegangan Catu daya DC 3 – 5.5 V
2.9 Modul Digital Scale Hx711
Modul HX711 merupakan modul beban yang digunakan untuk mendapatkan nilai digital dari adanya perubahan nilai dari resistansi yang kemudian akan diukur menjadi tegangan karena disebabkan oleh tekanan dari beban kepada batangan alumunium [22]. Modul ini digunakan hanya untuk pengukuran berat beban dengan ADC 24 bit dan memerlukan mikrokontroler atau mini PC untuk memproses data dan clock digital sehingga dapat ditampilkan [22].
14
Gambar 2. 9 Modul HX711
Tabel 2.7. Spesifikasi modul digital scale Hx711 Tegangan DC 5 V
Arus 10 mA
Dimensi 38 × 21 mm
Input 2 channel Analog dari load cell (bisa dipakai untuk 2 load cell) Output TTL (serial tersinkronisasi, DI dan SCK)
Akurasi data ADC 24 bit 2.10 Sensor Load Cell
Sensor Load cell adalah sensor yang berbentuk batangan balok lurus terbuat dari aluminium. Sensor ini berguna untuk melakukan pengukuran berat beban yang bekerja sebagai input data analog beban yang akan diubah menjadi data digital pada modul HX711 [23]. Sensor ini bekerja dengan cara adanya gaya tekanan dari atas yang disebabkan oleh berat beban dan menyebabkan perubahan pada sinyal tegangan mekanis yang kemudian didapatkan sebagai nilai beban analog.
Tampilan sensor load cell ditunjukkan oleh Gambar 2.9 [23].
Gambar 2. 10 Sensor load cell
