Ruang lingkup penelitian ini adalah pemanfaatan sel surya untuk pengisian ulang baterai sebagai sumber energi untuk menjalankan peralatan sampah pintar berbasis mikrokontroler Arduino Uno. Bahwa arus listrik yang tersimpan pada baterai tetap stabil pada angka 12Volt dan mampu menjalankan peralatan sampah pintar ketika tidak ada pasokan listrik dari sel surya pada malam hari. Rancang Bangun Teknologi Publik Sampah Pintar Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Akademik Teknik Pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara (UMSU) Medan.
Memahami dan merancang tempat sampah pintar ramah lingkungan dengan menggunakan sel surya sebagai sumber energinya.
PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
Rumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Ruang Lingkup Masalah
Manfaat Penelitian
Sistemtika Penuisan
TINJAUAN PUSTAKA
Tinjauan Pustaka Relevan
PLTS atau yang lebih dikenal dengan sel surya (photovoltaic cell) akan semakin banyak peminatnya karena dapat digunakan untuk berbagai keperluan yang relevan dan di berbagai tempat seperti perkantoran, pabrik, perumahan dan lain-lain. Sel surya merupakan suatu dioda yang dapat mengubah energi matahari atau surya menjadi listrik (berdasarkan sifat fotolistrik yang ada pada semikonduktor).
Energi Matahari Surya
8 Ada dua cara yang dapat digunakan untuk mengubah energi matahari menjadi energi listrik, yang pertama adalah dengan menggunakan energi panas yang dipancarkan matahari diubah menjadi energi listrik menggunakan sistem tenaga surya terkonsentrasi atau sistem tenaga surya terkonsentrasi (sistem CPS) , di mana panas matahari terkonsentrasi untuk memanaskan air atau cairan lain, di mana uap dari pemanasan digunakan untuk memutar turbin untuk menghasilkan listrik dan kedua dengan memanfaatkan energi yang dibawa matahari melalui partikel foton. Untuk menghasilkan energi listrik dengan cara ini diperlukan alat khusus berupa sel photovoltaic (PV), atau lebih dikenal dengan solar cell.
Sel Surya (Solar Cell)
- Prinsip Kerja Sel Surya (Solar Cell)
- Jenis-Jenis Panel Surya
- Monokristal (Mono-Crystaline)
- Polikristal (Poly-Kristalline)
- Thain Film Photovoltaic
Panel surya jenis ini memiliki efisiensi yang lebih rendah dibandingkan monokristalin, dan harganya cenderung lebih murah. Pengontrol tegangan panel surya Tanpa fungsi kontrol antara panel surya dan baterai, panel akan mengisi daya baterai lebih dari tegangan daya yang dapat ditampung oleh baterai, sehingga dapat merusak sel-sel yang terdapat di dalam baterai. Hentikan arus balik pada malam hari, karena pada malam hari panel surya tidak menghasilkan listrik akibat tidak adanya sumber energi berupa sinar matahari.
14 yang menerangi panel surya, bukannya menyebabkan arus berhenti mengalir, arus di baterai dapat mengalir kembali ke panel surya dan ini dapat merusak panel surya, di sini pengontrol pengisi daya surya juga memiliki fungsi yang dapat menghentikan pembalikan ini keadaan saat ini. Pengontrol jenis MPPT (Maximun Power Point Tracking), merupakan pengontrol yang paling efisien saat ini, namun hanya digunakan bila tegangan panel surya lebih tinggi dari tegangan baterai. Dari kedua jenis baterai tersebut, jenis baterai sekunder merupakan jenis baterai yang cocok digunakan pada sistem panel surya, hal ini dikarenakan dengan menggunakan jenis baterai sekunder dapat menggunakan energi yang tersimpan dalam baterai (discharge) pada saat panel surya tidak mendapatkan sinar matahari.
Tidak semua jenis baterai sekunder banyak digunakan untuk sistem panel surya, ada dua jenis baterai sekunder yang banyak diaplikasikan pada panel surya yaitu baterai Lead-acid dan baterai Li-Ion. Baterai timbal-asam adalah baterai untuk sistem panel surya yang menggunakan asam timbal sebagai bahan kimia. Jenis Baterai Deep Cycle VRLA AGM atau VRLA Gel adalah jenis baterai yang paling umum dan paling cocok digunakan untuk sistem panel surya, baik SHS (Solar Home System), PJUTS (Penerangan Jalan Umum Tenaga Surya), pompa tenaga surya dan PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya). . ).
Sehingga baterai jenis ini banyak dianggap sebagai jenis baterai yang cocok untuk sistem panel surya. Perancangan solar charge controller menggunakan synchronous non-inverting Buck-Boost converter pada panel surya 50 WattPeak (WP), berbasis Arduino Nano V3.0.
Solar Charger Controller
Baterai
- Jenis Baterai Sekunder Yang Cocok Untuk Panel Surya 17
- Baterai Lead Acid
- Baterai Li-Ion
Baterai primer merupakan jenis baterai yang tidak dapat diisi ulang (sekali pakai) yang digunakan satu kali kemudian dibuang, hal ini dikarenakan bahan elektrodanya tidak dapat berbalik arah ketika dilepas. 17 jenis baterai yang termasuk dalam kategori baterai sekunder antara lain baterai Ni-Cd (Nickel-Cadmium), baterai Ni-MH (Nickel-Metal Hydride), baterai Li-Ion (Lithium-Ion), baterai Li-Po (Lithium- Polimer) ) ), dan baterai timbal-asam. Jenis aki ini ada dua jenis, yaitu aki starter atau lebih dikenal dengan aki mobil (karena banyak digunakan untuk aki pada mobil seperti sepeda motor dan mobil), dan aki deep cycle atau dikenal juga dengan aki industri.
Merupakan jenis baterai yang dirancang untuk menghasilkan arus listrik yang tinggi dalam waktu singkat sehingga dapat menghidupkan mesin kendaraan. Baterai Li-Ion memiliki masa pakai yang tinggi dan juga 50%-60% lebih ringan serta menawarkan kapasitas sekitar 60%-80% lebih tinggi dibandingkan baterai timbal-asam. Keunggulan baterai Li-Ion adalah kepadatan energinya yang tinggi, umurnya yang panjang, sehingga lebih stabil dan tahan lama.
Baterai litium jenis ini juga terbagi menjadi dua jenis yaitu baterai litium li-ion dan baterai litium polimer, walaupun berbeda namun cenderung agak mirip. Banyak keunggulan lithium Li-Ion, antara lain baterai ini memiliki kepadatan energi yang tinggi, memiliki umur simpan yang lama, sehingga lebih tahan lama dan dapat diganti oleh pengguna. Dibandingkan dengan lithium Li-Ion, Lithium Polymer memiliki tingkat self-discharge yang lebih efisien dan memiliki bobot yang lebih ringan, baterai lithium polimer tersedia dalam berbagai bentuk, namun cenderung memiliki kepadatan energi yang rendah dan relatif lebih mahal dibandingkan dengan Li. -Jenis baterai ion - Ion.
Tempat Sampah
21 Tujuan pembuatan tong sampah adalah untuk menyediakan tempat khusus bagi masyarakat yang ingin membuang sampah baik organik maupun anorganik. Manusia mendefinisikan sampah menurut tingkat pemanfaatannya, dalam proses alam tidak ada yang namanya sampah, yang ada hanyalah produk yang tercipta setelah dan selama proses alam tersebut. Namun karena konsep lingkungan hidup diartikan dalam kehidupan manusia, maka sampah dapat dibedakan menurut jenis komposisinya, sampah dapat dibedakan menjadi dua.
Yaitu sampah organik, yaitu sampah yang mudah terurai seperti sisa makanan, sayuran, daun-daun kering dan lain sebagainya. Sedangkan sampah anorganik merupakan sampah yang tidak mudah terurai seperti wadah kemasan makanan berbahan plastik, kertas, botol dan gelas minum, kaleng, kayu dan lain sebagainya (FI pasaribu; 2019).
Arduino
- Jenis-Jenis Arduino
- Arduino Uno
- Arduino Nano
- Arduino Mega
Seperti halnya banyak jenis mikrokontroler, Arduino lahir dan berkembang dengan berbagai jenis antara lain Arduino Uno, Arduino Nano, Arduino Mega, Arduino Due dan lain-lain. Arduino UNO memiliki 14 pin input/output digital (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, osilator kristal 16 MHz, koneksi USB, konektor daya, header ISCP, dan tombol penelitian. Uno, yang berarti satu dalam bahasa Italia dan diberi nama untuk menandai peluncuran Arduino 1.0. Versi 1.0 akan menjadi versi referensi Arduino di masa depan.
Arduino Uno cocok bagi pemula untuk belajar elektronika beserta coding karena board ini merupakan board yang paling ampuh untuk memulai eksperimen. Adaptor dapat dihubungkan dengan memasukkan steker 2,1 mm dengan terminal positif tengah ke konektor daya di papan. Apabila tegangan berasal dari aki, dapat dihubungkan langsung melalui pin header Gnd dan pin Vin pada konektor POWER.
Jika diberi sumber tegangan kurang dari 7v maka pin 5v akan menghasilkan tegangan kurang dari 5v dan menyebabkan board menjadi tidak stabil. Jika tegangan sumber lebih dari 12v, pengatur tegangan dapat menjadi terlalu panas dan merusak papan. Arduino Mega mirip dengan Arduino Uno karena keduanya menggunakan USB Tipe A ke B untuk pemrograman.
METODE PENELITIAN
- Tempat dan Waktu
- Tempat
- Waktu
- Metode Alat
- Perancangan
- Pemrograman
- Tujuan
- Alat dan Bahan
- Perangkat Keras (Hardware)
- Perangkat Lunak (Software)
- Bagan Alir Penelitian
- Prosedur Penelitian
- Perancangan Sistem
- Analisis Data
Dalam perancangan alat ini menggunakan dua tempat sampah pintar yang terbagi menjadi sampah organik dan anorganik yang secara otomatis bekerja ramah lingkungan dengan menggunakan sel surya 50WP sebagai sumber energi listrik untuk menjalankan program mikrokontroler Arduino Uno untuk membedakan sampah organik. dan jenis sampah anorganik. Penelitian yang dilakukan mengenai pengendalian dan analisa sel surya sebagai sumber energi pada tempat sampah pintar berbasis mikrokontroler arduino uno 4. Hasil dari penelitian ini adalah terwujudnya suatu alat yang berfungsi sebagai penyedia tenaga listrik tempat sampah otomatis dari sumber energi surya.
Rangkaian pengontrolnya menggunakan Arduino Uno sebagai pengontrol sistem yang mengatur pintu tempat sampah agar beroperasi secara otomatis. Pengujian dilakukan untuk mengetahui kinerja sistem yaitu kinerja pembangkit listrik tenaga surya sebagai pemasok alat otomatis/tempat sampah saat ini. Perhitungan kebutuhan energi listrik dapat dilihat dari total daya listrik yang dibutuhkan untuk mengoperasikan perangkat smart waste bin.
Dari tabel diatas terlihat total energi yang dibutuhkan untuk menjalankan peralatan elektronik dari smart bin adalah 49 Dengan demikian, panel surya 50WP dapat menyuplai kebutuhan listrik pada komponen elektronik smart bin yang ditenagai sel surya. Kebutuhan baterai minimal (baterai hanya terpakai 50% untuk kebutuhan energi listrik) sehingga kebutuhan daya dikalikan 2x :. diperlukan baterai dengan baterai Ah yang lebih besar untuk dapat menjalankan peralatan elektronik sampah pintar selama 24 jam.
HASI DAN PEMBAHASAN
Hasil
Sistem genset ini dilengkapi dengan baterai kering sehingga dapat bekerja pada malam hari saat tidak ada sinar matahari. Modul tersebut berfungsi untuk mengatur arus yang masuk pada baterai agar tidak terisi berlebihan dan dapat menyuplai rangkaian regulator yang berfungsi untuk mengatur proses kerja sistem pembuangan limbah.
Pengujian Sistem
- Pengujian Panel Surya
- Pengujian Modul SSC (Solar Charge Controler)
Pengujian yang dilakukan adalah untuk mengetahui kelayakan sel surya yang digunakan, apakah memenuhi standar yang diharapkan, dan alasan penggunaan resistor sebagai pengujian keluaran sel surya adalah karena resistor mempunyai nilai resistansi yang konstan, dengan variabel satu-satunya adalah sinar matahari. hanya satu variabel saja, sehingga hasil pengujian sel surya lebih baik. Dari pengujian di atas dapat diketahui daya dan kapasitas energi yang tersimpan pada baterai selama 6 jam pengisian. Di bawah ini kita akan membahas cara menghitung daya keluaran panel dan kapasitas yang diterima baterai. 46 Pengukuran selanjutnya adalah mengukur tegangan aki, mengukur tegangan keluaran scc, dan mengukur arus keluaran aki, dengan hasil sebagai berikut.
Perhitungan daya yang dapat diberikan pada baterai tanpa input energi dari sel surya untuk baterai 12volt/12Ah adalah selama 5 jam dengan perhitungan kondisi kerja seluruh komponen :. baterai dapat memenuhi kebutuhan kelistrikan peralatan elektronik selama 5 jam pada beban penuh. Diperlukan baterai berkapasitas lebih besar yaitu 12 volt/100 Ah untuk memenuhi kebutuhan listrik selama 24 jam. dengan pemanfaatan kapasitas. SCC berhenti mengisi daya baterai pada 14 Volt. Saat baterai kosong, tegangan baterai turun di bawah 12 Volt.
Dengan tambahan solar charge controller untuk menjaga tegangan baterai tetap stabil 12Volt agar tidak over dan under. Solar charge controller ini menggunakan teknologi Pulsewidth Modulation (PWM) untuk mengatur pengisian baterai agar menghasilkan efisiensi pengisian daya yang lebih tinggi, lebih cepat, dan menjaga baterai tetap normal pada kapasitas penuh. Penyempurnaan dan peningkatan kapasitas PLTS agar mampu menyuplai lebih banyak kebutuhan, misalnya pembuatan lampu penerangan selain tempat sampah.
Menggunakan baterai dengan kapasitas lebih tinggi dapat memberikan pasokan daya lebih lama sehingga mengatasi hari mendung yang panjang.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
