Penelitian ini berfokus pada perancangan sistem yang dapat mengontrol pengisian baterai menggunakan sel surya. Penelitian ini difokuskan pada perancangan sistem yang dapat mengontrol pengisian baterai tersebut menggunakan solar cell. Judul proyek wisuda ini adalah “Perancangan alat ukur arus dan tegangan pada sel surya berbasis mikrokontroler.
Dengan berbagai keunggulan tersebut, tidak heran jika negara-negara maju berlomba-lomba mengembangkan sel surya untuk menghasilkan teknologi pemanfaatan tenaga surya yang bernilai ekonomis. Dalam penelitian dan fenomena yang telah dijelaskan pada uraian di atas, dengan kondisi alam yang demikian, saya tertarik untuk meneliti kontrol charger pada sel surya untuk dapat mengetahui secara langsung daya dan tegangan yang dihasilkan oleh sel surya. Penelitian ini memungkinkan diperolehnya data yang akurat akibat perubahan cuaca yang sangat mempengaruhi kinerja sel surya.
Untuk itu saya menyerahkan skripsi saya yang berjudul “Perancangan Alat Ukur Arus dan Tegangan Pada Sel Surya Berbasis Mikrokontroler”. Rancang bangun sistem alat pengukur tegangan dan arus untuk digunakan pada sel surya yang dirancang berbasis mikrokontroler. Menganalisis sistem kerja alat untuk mengukur utilisasi sel surya dan diharapkan rancangan sistem ini dapat meningkatkan tingkat utilisasi sel surya berbasis mikrokontroler.
Diharapkan efisiensi kinerja solar cell meter ini dapat ditingkatkan sesuai dengan prinsip kerjanya.
PENDAHULUAN
Rumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Batasan Masalah
Manfaat Penelitian
Metode Penelitian
Sistematika Penulisan
TINJAUAN PUSTAKA
Sejarah Solar Cell
- Solar Cell 10 WP
Mikrokontroler ATMega328
- Konfigurasi Pin ATMega328
- Pemrograman
Resistor
- Resistor Statis
Transistor…
Kapasitor
- Kapasitor Keramik
- Kapasitor Elektrolit
I2C LED (Light Emiting Diode)
Sensor
- Sensor Arus ACS712
- Konfigurasi Pin Sensor Arus ACS712
- Sensor LM35
- Struktur Sensor LM35
- Karakteristik Sensor LM35
Power Supply
- Cara Kerja Power Supply
- Rectifier (Penyearah)
- Filter (Penyaring)
- Voltage Regulator
Liquid Crystal Display (LCD)
METODE PENELITIAN
Peralatan dan Bahan Penelitian
Data Perancangan
- Daftar Input dan Output yang Digunakan
- Perancangan Program Arduino
Perancangan alat ini menggunakan beberapa perangkat input dan output yang akan bekerja dengan perintah dari sebuah controller yaitu Arduino-Uno. Alat input berupa sensor arus ACS712 sebagai pengukur arus dan tegangan, sensor LM35 sebagai pendeteksi panas matahari, dan bahasa pemrograman Arduino-Uno. Persiapan yang harus dilakukan untuk memasuki program pada board Arduino-Uno adalah sebagai berikut.
Memasuki program bootloader agar mikrokontroler dapat memprogram dirinya sendiri dan dapat diprogram menggunakan software arduino. Periksa (verifikasi) program yang ditulis untuk mengetahui apakah ada kesalahan penulisan atau tidak. Sebelum mulai menulis sintaks, pilih terlebih dahulu jenis board Arduino yang akan digunakan (penulis menggunakan Arduino-Uno).
Setelah papan dipilih, masukkan sintaks pemrograman langsung ke dialog Arduino untuk membuat proyek baru. Setelah sintaks pemrograman selesai, langkah selanjutnya adalah verifikasi (verifikasi) program dengan mengklik tombol Verifikasi dengan logo verifikasi (√) di sudut kiri atas bilah menu perangkat lunak Arduino. Setelah proses verifikasi berhasil dan software arduino telah menyatakan penulisan program sudah benar, langkah selanjutnya adalah mengupload program ke board arduino.
Caranya adalah dengan menghubungkan board Arduino ke PC/laptop dengan kabel USB kemudian klik tombol Upload yang berlogo ( ) pada menu bar software Arduino. Setelah selesai mengunggah, simpan sintaks pemrograman yang dibuat menggunakan File Save As atau Ctrl+Shift+S lalu pilih lokasi penyimpanan yang diinginkan. Kemudian lepaskan papan Arduino dari PC/Laptop dan kemudian jalankan rangkaian sistem yang telah dirakit sebelumnya.
Setelah membuat program, sebelum program diuji pada rangkaian sebenarnya, program terlebih dahulu diuji pada Proteus 7 Professional untuk menghindari terjadinya error dan untuk memastikan keseluruhan program dapat berjalan dengan baik dan benar.
Tahapan Perancangan Alat
- Perancangan Blok Diagram Sistem
- Diagram Alir Perancangan Sistem
Pada gambar di atas terdapat beberapa blok yang masing-masing berfungsi membentuk koordinasi agar tujuan yang diinginkan tercapai yaitu input, proses dan output. Rancangan regulator DC berfungsi untuk memberikan input tegangan ke sensor arus ACS712, sensor LM35 dan LCD display. Pada rangkaian sensor arus ACS712 berfungsi sebagai pemasok sinyal analog yang nantinya akan diubah oleh mikrokontroler menjadi satuan arus dan tegangan.
Papan pengontrol adalah bagian pemrosesan utama alat ini yang mengatur fungsi kerja seluruh sistem. Rangkaian LCD digunakan untuk menampilkan kondisi pembacaan sensor terhadap kondisi pembacaan arus dan tegangan dari solar cell serta suhu sekitar. Biasanya pembacaan awal program dimulai dari void main dan diikuti oleh program berikutnya.
Selanjutnya adalah pembacaan data dari sensor, pada bagian ini banyak variabel program yang dibuat untuk kepentingan perhitungan matematis yang nantinya akan digunakan untuk mengubah nilai pembacaan data dari sensor yang selama ini masih diketahui hanya oleh mesin pengolah itu sendiri, variabel tersebut kemudian mengolah data yang diterima dan menampilkannya dalam bentuk arus, tegangan, suhu dan nilai lainnya. Pada proses ini, data tidak ditampilkan langsung pada LCD, namun diolah kembali menjadi data I2C. Data I2C kemudian dikirim ke modul I2C untuk diubah menjadi data awal dan ditampilkan pada LCD.
Prosedur Uji Coba Rangkaian
Pengujian pada sensor ACS712 yaitu dengan memberikan beban pada sensor kemudian sensor akan melakukan pengukuran dengan mengubah arus yang terukur dan mengubahnya menjadi data yang akan ditampilkan pada LCD. Berikut pengenalan variabel-variabel yang akan digunakan pada program seperti di bawah ini. Pada void main terdapat variabel yang didaftarkan ulang untuk memulai program, dengan asumsi baud rate atau kecepatan transfer data yang digunakan untuk komunikasi serial, kemudian mode pin yang akan digunakan apakah input atau output, jumlah karakter LCD yang digunakan dan registrasi karakter khusus yang digunakan.
Di dalam loop kosong, hanya variabel yang ditulis ke program di bawah ini yang dipanggil lagi untuk dikerjakan secara terus menerus (berulang kali). Program diatas digunakan untuk perhitungan ADC yang lebih akurat karena pembacaan ADC yang digunakan lebih dari 1. Setelah dilakukan pengujian satu per satu pada program yang telah dianalisa, semua program yang telah dibuat diuji dengan simulasi.
Sampel diambil setiap jam dari perubahan sinar matahari dan perubahan tegangan yang diterima oleh sel surya. Ini terdiri dari dua resistor R1 = 100kΩ dan R2 = 20 kΩ untuk membagi tegangan yang diterima dari sel surya dan untuk membagi tegangan dari baterai, digunakan 2 resistor yang sama dengan resistor untuk membagi tegangan di sel surya. Resistor ini kemudian dihubungkan secara seri dimana salah satu pin resistor 100 kΩ dihubungkan ke sumber tegangan baterai atau solar cell dan pin lainnya dihubungkan ke ground.
Sensor arus yang digunakan adalah sensor ACS712 dengan arus maksimal yang dapat dilewatkan adalah 20 Amps. Sensor suhu digunakan untuk memantau suhu di luar saat baterai sedang diisi. PWM (Pulse Width Modulation) ini digunakan untuk mengontrol tegangan pengisian yang akan diberikan oleh controller.
Pengontrol mengeluarkan perintah TINGGI (1) atau RENDAH (0) ke sisi beban p-MOSFET tergantung pada cahaya yang diterima oleh sel surya dan voltase yang dikonversi oleh sel surya. Dalam perancangan sistem ini, penulis menyadari masih banyak kekurangan pada sistem ini, maka penulis memberikan beberapa saran agar sistem ini menjadi lebih baik dan efektif. Pemutus sirkuit seperti sakelar sel surya dapat digunakan untuk memungkinkan sistem beroperasi dengan baik dan lebih aman. Berikutnya adalah adanya sistem inverter yang dapat mengubah tegangan DC 12 volt menjadi AC yang dapat digunakan untuk penerangan darurat jika listrik PLN mati.
ANALISA DAN HASIL PEMBAHASAN
Pengujian Sensor Arus ACS712
Tetapi pada tahap ini, sensor ACS712 harus diuji langsung pada rangkaian sebenarnya untuk menentukan apakah program dasar untuk menggunakan sensor arus ACS712 yang terhubung ke mikrokontroler berfungsi. Simulasi ini juga menggunakan software profesional Proteus 7 untuk membuktikan apakah program yang dijalankan sudah benar atau masih ada error. Untuk mengubah nilai tegangan digunakan potensiometer untuk mendapatkan nilai yang berbeda dari pembacaan sensor.
Hasil yang diperoleh adalah program dasar yang dibuat dapat langsung dimodifikasi untuk aplikasi selanjutnya karena program dapat berfungsi dengan baik.
Pengujian Sensor Suhu LM35
Analisa Software Arduino-Uno
Program diatas bekerja untuk memformat karakter khusus yang akan digunakan pada program, format karakter khusus tersebut adalah memformat bit bilangan biner hingga tercapai format karakter yang diinginkan.
Pengujian Secara Keseluruhan
PENUTUP
Saran
Berikutnya adalah pengepakan yang baik agar sistem dapat bekerja secara efisien di luar ruangan tanpa khawatir akan hujan yang dapat merusak sistem.
