Perancangan Alat Pengisi Baterai Smartphone Berbayar dengan Tenaga Surya

BERBAYAR DENGAN TENAGA SURYA

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

Sub Jurusan Teknik Komputer

Oleh:

LEONARDO HAMONANGAN GIRSANG 100422032

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

ABSTRAK

Teknologi panel surya merupakan salah satu solusi bagi manusia untuk memperoleh energi listrik. Teknologi panel surya ini dapat diaplikasikan sebagai sumber energi untuk mengisi baterai ponsel. Tulisan ini membahas tentang perancangan alat pengisi baterai smartphone berbayar dengan tenaga surya.

Rangkaian alat pengisi baterai baterai smartphone terdiri dari beberapa bagian utama, antara lain: mikrokontroler ATMega 8535 sebagai pengendali utama, IC regulator untuk meregulasi nilai tegangan, optocoupler sebagai sensor koin, dan LCD sebagai penampil waktu pengisian baterai smartphone. Alat ini bekerja dengan cara mengubah tenaga surya menjadi energi listrik dengan menggunakan panel surya, dimana energi listrik tersebut disimpan pada baterai

Lead Acid. Baterai Lead Acid merupakan sumber energi untuk mengisi baterai

smartphone yang diaktifkan dengan menggunakan sensor koin. Pengujian yang

dilakukan pada perangkat yang dirancang mampu mencapai tingkat keberhasilan tanpa ada masalah.

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan karunian-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul “Perancangan Alat Pengisi Baterai Smartphone Berbayar Dengan Tenaga Surya”. Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) Teknik Komputer pada Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini penulis banyak mendapatkan bimbingan, bantuan dan motivasi dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan kepada :

1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU.

2. Bapak Rahmat Fauzi ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU dan sekaligus sebagai dosen wali penulis.

3. Bapak Ir. T. Ahri Bahriun, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah banyak membantu, mengarahkan serta meluangkan waktu serta pikiran dalam membimbing penulis guna penyusunan Tugas Akhir.

4. Ir. Kasmir Tanjung, MT dan Suherman Ph.D, selaku penguji Tugas Akhir yang telah memberikan banyak masukan dan arahan demi kesempurnaan Tugas Akhir ini.

5. Seluruh dosen pengajar dan staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU.

6. Terima kasih yang tak terhingga yang tulus dan ikhlas kepada Orang Tua tercinta, Ayahanda Ganefo Girsang, Ibunda tercinta Lindawati Munthe, adik-adik Dian, Maya, Moses, dan Dedy yang selalu memberikan semangat pada penulis dan memberikan dukungan moral dan materil selama masa pendidikan.

7. Teman seperjuangan di Departemen Teknik Elektro FT-USU, yaitu Bukry, Elda, Doli, Adi, Muti, Erik, Budi, Ronal, Jackson, Manasye, Rinaldi, Agnes Ferusgel, Emil, Wilfrid, Yetty, dan juga teman-teman yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Terimakasih untuk kebersamaan, dukungan, bantuan dan doanya.

Penulis menyampaikan dari Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dan kelemahan serta masih diperlukan penyempurnaan, hal ini tidak terlepas dari keterbatasan kemampuan pengetahuan dan pengalaman yang penulis miliki. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat.

Medan, Oktober 2015 Hormat Penulis

Leonardo Hamonangan Girsang NIM: 100422032

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... iii

KATA PENGANTAR ... iv

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR GAMBAR... viii

DAFTAR TABEL ... x

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1.Latar Belakang ... 1

1.2.Rumusan Masalah ... 2

1.3.Batasan Masalah ... 2

1.4.Tujuan Penulisan ... 3

1.5.Metodologi Penulisan ... 3

1.6.Sistematika penulisan ... 3

BAB II DASAR TEORI ... 5

2.1.Energi Matahari ... 5

2.2.Pembangkit Listrik Tenaga Surya ... 6

2.2.1.Sel surya Fotovoltaik ... 7

2.2.2.Pengisi Baterai ... 8

2.2.3.Baterai (Accumulator) ... . 9

2.3.Baterai Ponsel ... ... 9

2.4.Relay ... ... 14

2.5.Optocoupler ... 15

2.6.Mikrokontroler Secara Umum ... 17

2.6.1.Mikrokontroler ATMega 8535 ... 19

2.6.1.1 Arsitektur Mikrokontroler 8535 ... 20

2.6.1.2 Fitur ATMega 8535 ... 21

2.6.1.3 Konfigurasi Pin ATMega 8535 ... 21

2.6.1.4 Sistem Minimum ATMega 8535 ... 22

2.6.2 Bahasa Pemograman Mikrokontroler ... 23

2.7.LCD ( Liquid Crystal Display) ... 24

2.8.CodeVisionAVR ... 25

BAB III PERANCANGAN SISTEM ... 27

3.1.Spesifikasi Sistem ... 27

3.2.Perancangan Perangkat Keras ... 28

3.2.1.Panel Surya ... 29

3.2.2.Rangkaian Charger Baterai Lead Acid ... 30

3.2.3.Rangkaian Charger Smartphone ... 32

3.2.4.Rangkaian Penggerak Relay ... 34

3.2.5.Rangkaian Sensor Koin ... 35

3.2.6.LCD (Liquid Crystal Display) ... 37

3.2.7.Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535 ... 38

BAB IV PENGUJIAN ... 45

4.1 Pengujian Rangkaian ... 45

4.1.1 Pengujian Catu Daya ... 45

4.1.2 Pengujian Rangkaian Charger Smartphone ... 47

4.1.3 Pengujian Rangkaian Relay ... 48

4.1.4 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler dan LCD ... 48

4.1.5 Pengujian Rangkaian Sensor Koin ... 49

4.2 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan ... 51

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 53

5.1 Kesimpulan ... 53

5.2 Saran ... ... 53

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Pemanasan Sebuah Planet oleh Matahari ... 5

Gambar 2.2. Skema Instalasi PLTS ... 6

Gambar 2.3 Panel Surya ... 8

Gambar 2.4 Aki . ... . 9

Gambar 2.5 Relay... 15

Gambar 2.6 Rangkaian Optocoupler ... 16

Gambar 2.7 Blok Diagram Fungsional ATMega 8535 ... 20

Gambar 2.8 Konfigurasi Pin ATMega 8535 ... 22

Gambar 2.9 Skema Minimum Sistem ATMega 8535 ... 23

Gambar 2.10 LCD 16×2 ... 25

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem keseluruhan ... 27

Gambar 3.2 Panel Surya Tipe Monocrystaline ... 29

Gambar 3.3 Rangkaian Regulator Tegangan LM317 ... 30

Gambar 3.4 Rangkaian Regulator Arus LM317 ... 32

Gambar 3.5 Rangkaian Alat Pengisi Baterai Lead Acid ... 32

Gambar 3.6 Rangkaian Charger Smartphone ... 33

Gambar 3.7 Rangkaian Penggerak Relay... 35

Gambar 3.8 Rangkaian Sensor Koin ... 36

Gambar 3.9 Hubungan LCD ke Mikrokontroler ... 37

Gambar 3.10 Rangkaian Minimun Mikrokotroler ATMega 8535 ... 38

Gambar 3.11 ISP Programmer ... 39

Gambar 3.12 Diagram Alir Program ... 40

Gambar 4.2 Pengujian Panel Surya ... 46

Gambar 4.3 Pengujian Rangkaian Charger Smartphone ... 47

Gambar 4.4 Pengujian Rangkaian Relay ... 48\

Gambar 4.5 Tampilan Pengujian Mikrokontroler dan LCD ... 49

Gambar 4.6 Sensor Koin ... 50

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Spesifikasi Panel Surya Tipe Monocrystaline ... 29

Tabel 3.2. Spesifikasi PORT/ Bandar yang digunakan ... 39

Tabel 4.1. Pengujian Panel Surya ... 47

Tabel 4.2. Waktu Pengisian Charger Smartphone ... 50

Tabel 4.3. Hasil Pengujian Keseluruhan tanpa Beban ... 52

Tabel 4.4. Hasil Pengujian Keseluruhan dengan Beban ... 52

ABSTRAK

Teknologi panel surya merupakan salah satu solusi bagi manusia untuk memperoleh energi listrik. Teknologi panel surya ini dapat diaplikasikan sebagai sumber energi untuk mengisi baterai ponsel. Tulisan ini membahas tentang perancangan alat pengisi baterai smartphone berbayar dengan tenaga surya.

Rangkaian alat pengisi baterai baterai smartphone terdiri dari beberapa bagian utama, antara lain: mikrokontroler ATMega 8535 sebagai pengendali utama, IC regulator untuk meregulasi nilai tegangan, optocoupler sebagai sensor koin, dan LCD sebagai penampil waktu pengisian baterai smartphone. Alat ini bekerja dengan cara mengubah tenaga surya menjadi energi listrik dengan menggunakan panel surya, dimana energi listrik tersebut disimpan pada baterai

Lead Acid. Baterai Lead Acid merupakan sumber energi untuk mengisi baterai

smartphone yang diaktifkan dengan menggunakan sensor koin. Pengujian yang

dilakukan pada perangkat yang dirancang mampu mencapai tingkat keberhasilan tanpa ada masalah.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi saat ini semakin berkembang pesat, terutama dalam bidang sumber energi, dimana sumber energi dapat diperoleh dari pembangkit listrik tenaga air, uap, gas, nuklir, dan panas bumi. Sumber energi tersebut merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui dan biaya yang dikeluarkan untuk memanfaatkannya cukup mahal. Salah satu sumber energi alternatif mempunyai potensi sumber energi yang sangat besar, namun sering kali terabaikan adalah tenaga surya. Dalam pemanfaatan energi surya, perlu dikembangkan suatu teknologi yang mampu mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Teknologi ini dikenal dengan istilah panel surya atau disebut dengan solar cell.

Konsumsi energi listrik semakin banyak digunakan, dikarenakan perkembangan IPTEK (Ilmu Pengetahuan dan Teknologi) yang semakin pesat dengan berbagai kecanggihan yang ditawarkan yang membuat manusia semakin bergantung pada alat-alat elektronik terutama ponsel dalam mendukung kinerja sehari-hari. Pada saat ini banyak ponsel dilengkapi dengan berbagai aplikasi dan fitur yang menarik terutama ponsel jenis smartphone yang membuat pengguna sukar lepas dari ponsel.

Sumber energi ponsel berasal dari baterai, jika digunakan secara terus-menerus daya baterai akan semakin berkurang. Pada saat kondisi baterai ponsel lemah, tentunya dibutuhkan sumber energi untuk mengisi baterai ponsel, akan tetapi sumber energi dari PLN tidak selamanya ada dikarenakan sering terjadinya

pemadaman bergilir, kendala lain yang sering ditemui adalah tidak selalu membawa charger ponsel atau ketika membawa charger ponsel kita tidak mudah menemukan sumber energi dan walaupun sumber energi ada kita merasa kurang nyaman melakukan pengisian baterai di tempat orang yang tidak dikenal.

Oleh karena itu, diperlukan suatu alat yang praktis dan mudah dalam pengisian baterai yang memanfaatkan sumber energi alternatif, yaitu menggunakan panel surya. Berdasarkan latar belakang di atas, penulis ingin merancang alat pengisi baterai smartphone berbayar dengan menggunakan tenaga surya yang suatu saat diharapkan dapat ditemukan di berbagai tempat umum.

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang di atas, maka dapat diambil rumusan masalah pada Tugas Akhir ini, yaitu :

1. Bagaimana sistem pengisian baterai dengan memanfaatkan tenaga surya. 2. Bagaimana merancang alat pengisi baterai smartphone dengan pembayaran

koin.

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah pada Tugas Akhir ini adalah :

1. Ukuran panel surya yang digunakan adalah 20Wp 12V.

2. Baterai yang digunakan adalah baterai lead acid 12V 4,5Ah. 3. Pengisian baterai ponsel khusus untuk jenis smartphone. 4. Sensor mendeteksi koin berdasarkan ukuran.

1.4 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah merancang alat pengisi baterai smartphone berbayar dengan memanfaatkan tenaga surya yang berfungsi untuk mengisi baterai smartphone.

1.5 Metodologi Penulisan

Metodologi penulisan pada Tugas Akhir ini dilakukan dalam beberapa tahapan yakni :

1. Tahap Perancangan Perangkat Keras

Pada tahap ini dilakukan perancangan perangkat keras, yaitu meliputi perancangan rangkaian charger baterai, rangkaian charger smartphone, rangkaian sistem minimum mikrokontroler, dan rangkaian sensor koin.

2. Tahap Perancangan Perangkat Lunak

Pada tahap ini dilakukan perancangan perangkat lunak yang akan ditanamkan pada mikrokontroler dan menggunakan Bahasa C sebagai media pemasukan data. Aplikasi yang digunakan sebagai compiler adalah CodeVisionAVR.

3. Tahap pengujian

Pengujian alat dari sistem yang dirancang ini dibutuhkan untuk memeriksa kinerja dari sistem yang dirancang.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk memudahkan pemahaman terhadap Tugas Akhir ini, maka penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini menjelaskan tentang gambaran keseluruhan tentang apa yang diuraikan di dalam Tugas Akhir ini, yaitu pembahasan tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penulisan, metode penulisan dan sistematika penulisan.

BAB II : LANDASAN TEORI

Bab ini berisi pembahasan secara ringkas tentang Energi Matahari, Pembangkit Listrik Tenaga Surya, Relay, Optocoupler, Mikrokontroler , LCD dan CodeVisionAVR yang digunakan dalam Tugas Akhir ini.

BAB III : PERANCANGAN SISTEM

Bab ini berisi pembahasan tentang panel surya, perangcangan charger baterai, perancangan sensor dan perancangan program menggunakan bahasa C serta cara kerja alat.

BAB IV : PENGUJIAN SISTEM

Bab ini membahas tentang pengujian-penguian terhadap sistem yang telah dirancang.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil perancangan perangkat keras dan perangkat lunak secara keseluruhan serta saran-saran yang diberikan untuk pengembangan sistem lebih lanjut.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Energi Matahari

Sumber energi surya atau tenaga matahari bukan hanya terdiri atas pancaran sinar matahari langsung ke bumi, melainkan juga meliputi efek-efek matahari tidak langsung, seperti tenaga angin, panas laut, dan bahkan termasuk biomassa yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi.

Berapa besar jumlah energi yang dikeluarkan oleh matahari sukar dibayangkan. Menurut salah satu perkiraan, inti sang surya yang merupakan suatu tungku termonuklir bersuhu 100 juta derajat Celcius tiap detik mengkonversi 5 ton materi menjadi energi yang dipancarkan ke angkasa luas sebanyak 6,41x107 W/m2. Matahari mempunyai radius sebesar 6,96x105 km dan terletak rata-rata sejauh 1,496.108 km dari bumi[1].

Energi ini bisa sampai kepermukaan bumi dengan cara radiasi (pancaran), karena diantara bumi dan matahari terdapat ruang hampa (tidak ada zat perantara), sedangkan gelombang elektromagnetik adalah suatu bentuk gelombang yang dirambatkan dalam bentuk komponen medan listrik dan medan magnet, sehingga dapat merambat dengan kecepatan yang sangat tinggi dan tanpa memerlukan zat atau medium perantara, dapat dilihat pada Gambar 2.1

Gambar 2.1 Pemanasan Sebuah Planet oleh Matahari

Pada pelaksanaan pemanfaatan energi matahari, dapat dibedakan tiga cara. Pertama adalah prinsip pemanasan langsung, dalam hal ini sinar matahari memanasi langsung benda yang akan dipanaskan, atau memanasi secara langsung medium, misalnya untuk menjemur pakaian. Kedua, pemanfaatan sinar matahari untuk memanasi suatu medium dengan menggunakan kolektor surya, dan cara ketiga adalah sinar atau energi matahari dikonversi menjadi energi listrik dengan menggunakan panel surya (solar cell).

2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Surya

Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) pada dasarnya adalah pecatu daya (alat yang menyediakan daya), dan dapat dirancang untuk mencatu kebutuhan listrik yang kecil sampai dengan besar. Pada siang hari panel surya menerima cahaya matahari yang kemudian diubah menjadi listrik melalui proses

photovoltaic. Energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya dapat langsung

disalurkan ke beban atau disimpan dalam baterai sebelum digunakan ke beban, dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Susunan komponen yang terdapat pada Pembangkit Listrik Tenaga Surya adalah sebagai berikut :

1. Sel surya Fotovoltaik

2. Pengisi Baterai (Charger Baterai)

3. Baterai

2.2.1 Sel Surya Fotovoltaik

Sel surya fotovoltaik merupakan suatu alat yang dapat mengubah energi sinar matahari secara langsung menjadi energi listrik. Pada dasarnya sel tersebut merupakan suatu dioda semikonduktor yang bekerja menurut suatu proses khusus

yang dinamakan proses tidak seimbang (non-equilibrium process) dan

berlandaskan efek (photvoltaic efek).

Pada umunya, dalam proses ini sel surya menghasilkan tegangan antara 0,5

dan 1V, tergantung intensitas cahaya dan zat semikonduktor yang dipakai. Dalam penggunaannya, sel-sel surya itu dihubungkan satu sama lain, sejajar atau seri, tergantung dari apa yang diperlukan, untuk menghasilkan daya dengan kombinasi tegangan dan arus yang dikehendaki[1].

Tenaga listrik dihasilkan oleh satu sel surya sangat kecil, maka beberapa sel surya harus digabung sehingga terbentuklah satuan komponen yang disebut modul. Pada aplikasinya, karena tenaga listrik yang dihasilkan oleh modul ini masih kecil, maka dalam pemanfaatannya beberapa modul digabungkan sehingga terbentuklah apa yang disebut array, dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Panel Surya

2.2.2 Pengisi Baterai (Charger Baterai)

Pengisi baterai adalah suatu rangkaian elektronik yang digunakan untuk mengatur arus searah yang diisi ke baterai dan diambil dari baterai ke beban. Alat ini juga memiliki banyak fungsi yang pada dasarnya ditujukan untuk melindungi baterai. Baterai 12V umumnya di charge pada tegangan 14-14,7V sementara panel surya 12V umumnya memiliki tegangan output 16-21V.

Beda potensial yang terlalu besar antara panel surya dengan baterai dapat menyebabkan kerusakan pada baterai, sehingga dibutuhkan suatu rangkaian elektronik untuk mengatasi masalah tersebut. Tahap pertama yang dilakukan adalah dengan mengubah tegangan output dari panel surya menjadi 13,8V. Setelah mendapatkan tegangan yang sesuai dengan pengisian baterai 12V, tahap selanjutnya adalah pengontrolan pengisian baterai.

Proses pengisian baterai dari panel surya akan berlangsung selama intensitas matahari masih ada, artinya baterai akan diisi terus-menerus walaupun tegangan baterai sudah melebihi batas pengisian yang dapat mengakibatkan baterai rusak, sehingga dibutuhkan suatu rangkaian untuk dapat mengatasi masalah tersebut. Pada saat tegangan baterai 13,8V maka pengisian akan dihentikan dan ketika tegangan baterai 12,6V maka pengisian akan diaktifkan kembali.

2.2.3 Baterai (Accumulator)

Baterai berfungsi untuk menyimpan arus listrik yang dihasilkan oleh panel surya sebelum dimanfaatkan untuk mengoperasikan beban. Beban dapat berupa peralatan elektronik yang membutuhkan listrik DC. Accumulator atau yang akrab disebut accu/aki berperan sebagai penyimpan listrik dan sekaligus sebagai penstabil tegangan dan arus listrik.

Akumulator dapat diartikan sebagai sel listrik yang berlangsung proses elekro kimia secara bolak-balik (reversible) dengan nilai efisiensi yang tinggi. Disini terjadi proses pengubahan tenaga kimia menjadi tenaga listrik, dan sebaliknya tenaga listrik menjadi tenaga kimia dengan cara regenerasi dari elektroda yang dipakai, yaitu dengan melewatkan arus listrik dengan arah yang berlawanan di dalam sel-sel yang ada dalam akumulator. Saat pengisian tenaga listrik dari luar diubah menjadi tenaga listrik didalam akumulator dan disimpan didalamnya. Sedangkan saat pengosongan, tenaga di dalam akumulator diubah lagi menjadi tenaga listrik yang digunakan untuk mencatu energi dari suatu peralatan listrik, contoh baterai dapat dilihat pada Gambar 2.4

Gambar 2.4 Aki 2.3 Baterai Ponsel

Baterai yang digunakan untuk ponsel, yaitu jenis baterai rechargeable

(dapat diisi kembali). Hingga saat ini baterai yang umumnnya digunakan pada peralatan portable adalah[2] :

1. Nickel-Cadmium (NiCd)

Baterai Nickel Cadmium (NiCd) yang diproduksi pertama kali tahun 1994, terbuat dari campuran Nikel dan Cadmium. Baterai NiCd adalah tipe

rechargeable, baterai paling lama yang ada di dunia dan karena kapasitasnya yang

besar, maka baterai ini dipilih untuk ponsel-ponsel lama yang menggunakan tenaga besar. Saat ini sudah jarang atau bisa dikatakan tidak ada lagi ponsel yang masih menggunakan baterai jenis ini, tidak lain karena ukuran dan beratnya yang besar, juga proses pengisiannya yang merepotkan seperti :

a. Baterai baru harus di charge selama 12 jam nonstop, dan selanjutnya pengisian dilakukan pada saat baterai NiCd sudah benar-benar habis.

b. Baterai NiCd mempunyai permanen memory effect, bila diisi pada saat tidak benar-benar habis, maka baterai semakin lama kapasitasnya semakin menurun dan akhirnya mati total.

Karakteristik baterai NiCd:

a. Nominal satu sel baterai NiCd adalah 1,2V.

b. Baterai bertegangan nominal lebih tinggi beberapa sel yang dihubungkan seri.

c. Kelebihan baterai NiCd dibandingkan ketiga jenis lainnya adalah

kemampuannya dalam menangani beban tinggi, selain itu baterai NiCd 5 kali lebih cepat di charge dibandingkan dengan baterai NiMH atau 20 kali lebih cepat dibandingkan baterai Lithium, karena bisa menggunakan fast charger. d. Kelemahan baterai ini dibandingkan dengan baterai Lithium adalah kapasitas

simpan rendah, ratio daya/ berat yang lebih rendah dan adanya efek memori. Selain itu, baterai NiCd yang telah di charge dapat kosong sendiri (self

e. Baterai NiCd yang sudah lemah tidak bisa langsung di charge, harus kosong dulu sampai benar-benar habis sebelum di charge.

f. Jika diisi lebih dari 10 jam dengan arus rendah akan cepat lemah, karena ada efek memori, baterai tidak mampu bekerja walaupun terisi penuh, hal ini terjadinya karena pengendapan kristal logam pada elektroda negatif, sehingga kapasitas baterai akan berkurang, impedansi (tahanan dalam) meningkat sehingga terjadi drop tegangan pada saat di bebani hanya berfungsi sebentar.

2. Nickel Metal Hydribe (NiMH)

Baterai Nickel Metal Hydride (NiMH) yang dikembangkan akhir tahun 1980 adalah pengembangan baterai NiCd dan merupakan generasi baru dari

rechargeable baterai, keuntungannya adalah beratnya yang lebih ringan serta

memory effect yang bersifat temporary, tetapi memory effect ini bisa menjadi

permanen bilamana proses charging yang dilakukan tidak benar. Selain itu, baterai NiMH lebih ramah terhadap lingkungan. Sampai sekarang baterai ini masih banyak ditemui dipasaran, terutama untuk ponsel-ponsel yang menengah ke bawah disebabkan harganya lebih murah, sehingga bisa menekan harga ponsel secara keseluruhan.

Karakteristik Baterai NiMH:

a. Tegangan nominal satu sel baterai NiMH adalah 1,2V.

b. Self discharcging-nya lebih kecil dibandingkan baterai NiCd tergantung dari

tipenya sekitar 6-16% energi akan hilang dalam 24 jam.

c. Cara charging-nya yang salah akan mengakibatkan beterai tidak bekerja normal, meskipun baterai terisi penuh tetapi akan menyatakan habis walaupun digunakan sebentar.

d. Baterai NiMH dapat menyimpan energi 2 kali lebih banyak dibandingkan dengan baterai NiCd.

3. Lithium Ion (Li-Ion)

Baterai ini adalah baterai generasi ke-3 dari rechargeable baterai, dan keuntungannya terhadap baterai NiMH maupun NiCd adalah berat dan ukurannya yang ringan, sehingga bisa membuat ponsel yang keluar sekarang sudah menggunakan baterai jenis ini. Keunggulan baterai ini adalah tidak adanya memori efek pada saat charging, sehingga tidak perlu menunggu baterai ini habis baru melakukan charge.

Karakteristik baterai Li-Ion:

a. Tegangan nominal baterai Li-Ion adalah 3,6V.

b. Elektrolit dalam baterai Li-Ion sangat reaktif, bocornya dapat mengakibatkan karat pada peralatan.

c. Elektrolit dalam baterai Li-Ion ditempatkan dalam casing logam yang stabil dan kuat.

d. Mikrokontoler dan sensor-sensor di pasang pada casing untuk mencegah panas berlebih dan overcharging.

e. Kerapatan energi baterai Li-Ion mampu menyimpan energi 3 kali lebih banyak dibandingkan dengn baterai NiCd.

f. Baterai Li-Ion tidak memeliki efek memory maupun lazy baterai, sehingga baterai tidak perlu dikosongkan sebelum di cahrge.

h. Impedansi (tahanan dalam) baterai Li-Ion lebih tinggi dibandingkan dengan NiCd dan NiMH yaitu 200-250 mili Ohm, akibatnya baterai cepat menjadi panas dan tegangannya drop jika dibebani terlalu berat.

i. Litium sangat reaktif, bahan kimia di dalam baterai akan terurai dengan sendirinya dan setelah 2 tahun beterai menjadi tidak dapat digunakan lagi walaupun baterai tersebut disimpan saja.

4. Lithium Polymer (Li-Polymer)

Baterai ini adalah generasi terbaru dari rechargeable baterai, keunggulannya adalah ramah terhadap lingkungan, sedangkan kemampuan lainnya sama persis dengan baterai Lithium Ion. Perawatan baterai Lithium Polymer ini sama persis dengan baterai Lithium Ion, hanya saja handling baterai Li-Polymer harus sedikit hati-hati mengingat sifatnya yang liquid, sehingga bisa mengakibatkan bentuk baterai bisa berubah karena tekanan.

Karakteristik baterai Li-Polymer:

a. Nominal tegangan baterai Li-Polymer adalah 3,6V.

b. Elektrolit dalam baterai Li-Polymer berbentuk padat dan tidak reaktif sehingga menyederhanakan cassing baterai.

c. Baterai Li-polymer dapat dibuat pada peralatan ukuran yang sangat tipis dan fleksibel sehigga cocok digunakan dalam berukuran mini.

d. Dibandingkan dengan baterai Ion dengan kapasitas yang sama, baterai Li-Polymer bobotnya lebih ringan 10-15%.

5. Direct Methanol Fuel Cell (DMFC)

Baterai ini merupakan baterai yang materialnya menggunakan fuel cell, yaitu berupa cairan dimana komposisinya berupa fuel hidrogen dengan campuran oksigen untuk memproduksi elektrik power , panas dan cair. Hasil dari kimia tadi menghasilkan kepadatan energi yang tinggi. Hal inilah yang menjadi keuntungan DMFC dibanding dengan baterai Lithium Ion. Baterai DMFC memiliki 10x

improvement dalam kepadatan volumetrik energi.

2.4 Relay

Relay adalah alat yang dioperasikan dengan listrik dan secara mekanis mengontrol penghubungan rangkaian listrik, relay dioperasikan sebagai saklar

(switch) listrik yang bermanfaat untuk kontrol jarak jauh. Relay akan bekerja jika

ada masukan sinyal listrik berupa arus dan tegangan. Pada relay terdapat dua bagian utama, yaitu koil dan kontak. Koil terdiri dari kumparan yang merupakan lilitan kawat tembaga, di mana kumparan tersebut akan dialiri arus listrik agar dapat menghasilkan medan magnet pada inti besi. Inti besi dan koil juga memiliki jangkar yang terbuat dari besi lunak yang digunakan untuk mengaktifkan kontak relay setelah tertarik pada inti besi[3].

Kontak-kontak atau kutub dari relay umumnya memiliki tiga dasar pemakaian, yaitu:

1. Normally Open (NO), yaitu kontak (switch) akan tertutup pada saat koil diberi

suplai tegangan.

2. Normally Close(NC), yaitu kontak (switch) akan terbuka pada saat koil tidak

3. Tukar sambung (Change Over), relay jenis ini mempunyai kontak tengah yang normalnya tertutup, tetapi melepaskan diri dari posisi dan membuat kontak dengan yang lain bila relay dialiri arus listrik.

Pada komponen relay yaitu bagian koilnya disuplai tegangan, yang mana besar tegangan yang akan disuplai harus sesuai dengan tegangan yang dibatasi oleh koil relay. Maka arus akan mengalir pada kumparan, sehingga pada inti besi yang dililiti oleh kumparan akan timbul atau menghasilkan medan magnet, setelah inti besi bersifat magnetis maka jangkar akan tertarik ke inti besi sehingga akan mengaktifkan kontak relay.

Jangkar dapat ditarik dari inti besi, jika gaya magnet pada inti besi dapat mengalahkan gaya pegas pada jangkar yang melawannya. Besarnya gaya magnet ditetapkan oleh kuat medan magnet yang ada di dalam udara diantara jangkar dan inti 1 besi, adapun gaya magnet ini bergantung pada banyaknya lilitan kumparan dari kuat arus yang ada pada kumparan, contoh relay dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Relay

2.5 Optocoupler

Optocoupler merupakan komponen elektronik opto isolator yang terdiri dari

pemancar cahaya atau emiter yang dikopel secara optik terhadap photo detector

melalui media yang terisolasi. Pemancar cahaya dapat berupa lampu atau LED. Media isolasi berupa udara, plastik, gelas atau fiber, sedangkan photo detector dapat berupa photo konduktor, photo dioda, photo transistor, photo SCR atau rangkaian photo dioda/amplifier[4].

Mengenai pengontrolan pemancaran cahaya dan photo detector

memungkinkan pemindahan informasi dari suatu rangkaian yang mengandung pemancar cahaya ke rangkaian yang mengandung photo detector. Informasi dilewatkan secara optik melintasi celah isolasi yang perpindahannya memiliki sistem satu arah, sehingga photo detector tidak mempengaruhi rangkaian input. Isolasi optik mencegah adanya interaksi atau kerusakan rangkaian input yang disebabkan oleh perbedaan tegangan yang relatif tinggi terhadap rangkaian output. Bentuk fisik dari kemasan optocoupler LH309-08 terdiri dari 4 pin. Konfigurasi pin 1 dan 2 umumnya dihubungkan ke pemancar cahaya, sedangkan pin 3 ke ground dan pin 4 merupakan output, dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Rangkaian Optocoupler

Optocoupler dirancang untuk menggantikan fungsi saklar mekanis dan

pengubahan pulsa secara fungsional. Beberapa keunggulan optocoupler adalah[4]] 1. Kecepatan operasi lebih cepat,

2. Ukuran kecil,

4. Respon frekuensi, 5. Tidak ada bounce,

6. Kompatibel dengan banyak rangkaian –rangkaian logika dan mikroprosesor. 2.6 Mikrokontroler Secara Umum

Mikrokontroler adalah sebuah chip yang didalamnya terdapat mikroprosesor yang sudah dilengkapi dengan I/O dan memori. Mikrokontroler terdiri dari sejumlah komponen, antara lain : Prosesor, ROM, RAM, Timer/Counter, Bandar I/O dan peralatan pendukung lainnya[5].

1. Prosesor

Prosesor (CPU) melaksanakan penjemputan instruksi dari memori, mendekodekan dan menjalankannya dan mengarahkan perpindahan data antar register atau antara register dan memori. Register dalam prosesor mikrokontroler pada umumnya dipetakan sebagai memori (RAM). Semua kegiatan ini diserempakkan oleh penabuh yang dibangkitkan oleh pembangkit penabuh yang dicatu oleh osilator kristal, RC (Resistor-Capasitor) atau sumber luar.

2. ROM

ROM digunakan untuk menyimpan data yang bersifat permanen. Dalam mikrokontroler, program disimpan dalam ROM, atau EPROM, atau Flash ROM. Ada mikrokontroler yang dapat ditambah ROM eksternal di luar serpih mikrokontroler. Dalam beberapa mikrokontroler, di samping ROM untuk program juga digunakan EEPROM untuk menyimpan data.

3. RAM

RAM digunakan untuk menyimpan data yang bersifat sementara. Dalam kebanyakan mikrokontroler, RAM yang tersedia sangat sedikit yang sebagiannya

digunakan lagi sebagai register prosesor, dikatakan register dipetakan sebagai memori.

4. Timer

Timer (pewaktu) adalah counter (pencacah) yang digunakan untuk

membangkitkan pulsa atau deretan pulsa pada saat-saat tertentu atau dengan frekuensi tertentu. Pulsa ini digunakan sebagai interupsi internal untuk memulai atau mengakhiri kegiatan tertentu. Dalam kebanyakan mikrokontroler, pencacah ini adalah pencacah naik, berbeda dengan pencacah turun yang diterapkan dalam sistem mikroprosesor.

5. Bandar I/O

Bandar I/O (I/O ports) terdiri atas bandar parallel dan bandar seri yang pada umumnya mempunyai kemampuan tristate. Pada beberapa mikrokontroler juga disediakan bandar masukan/keluaran analog. Fungsi bandar ini dalam kebanyakan dipilih (dikonfigurasi) sebagai masukan atau keluaran parallel/seri atau analog. Arah aliran data pada bandar, masukan atau keluaran pada umumnya dipilih melalui register arah (Data Direction Register, disingkat DDR). Bandar-bandar ini juga dipetakan sebagai memori.

6. Interupsi

Interupsi dapat dibedakan atas interupsi perankat lunak yang dibangkitkan oleh instruksi interupsi yang ditanamkan dalam program dan interupsi perangkat

keras yang dibangkitkan oleh sinyal perangkat keras yang lebih baik yang berasal dari sumber internal seperti timer atau sumber eksternal dari bandar seri atau

7. Bus

Bus adalah saluran yang melakukan (membawa) sinyal-sinyal perangkat keras. Bus dibedakan atas bus data, alamat dan control. Bus data melakukan data antara register dan memori atau I/O, bus ini bersifat dua arah (bidirectional). Bus alamat menunjuk nomor alamat memori dari/ke mana data disimpan, bus ini bersifat satu arah (unidirectional). Bus control melakukan sinyal-sinyal yang mengendalikan kegiatan sistem termasuk didalamnya sinyal-sinyal pewaktuan dan interupsi.

Terdapat beberapa produsen mikrokontroler, antara lain Intel dengan rumpun MCS-51 dan AVR, Motorola dengan rumpun MC68HC, National dengan runpun COP8, Microchip dengan rumpun PIC, yang masing-masing juga ditawarkan dalam puluhan tipe, mulai dari yang sederhana sampai dengan yang sudah kompleks. Mikrokontroler sudah dibuat dalam teknologi RISC (Reduced

Instruction Set Computer), di mana satu intruksi dapat dilaksanakan dalam satu

periode penabuh (clock) dasar.

2.6.1 Mikrokontroler ATMega 8535

Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processors) memiliki arsitektur 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock. Mikrokontroler AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing). Secara umum AVR dikelompokkan menjadi 4 kelas yaitu, keluarga ATtiny, AT90Sxx, ATMega dan AT86RFxx.

2.6.1.1 Arsitektur Mikrokontroler 8535

Mikrokontroler AVR ATMega 8535 memiliki arsitektur, seperti terlihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Blog Diagram Fungsional ATMega8535

Dari Gambar 2.7 dapat dilihat bahwa ATMega 8535 memiliki bagian

sebagai berikut :

1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan.

4. CPU yang terdiri atas 32 register.

5. Watchdog timer dengan osilator internal.

6. SRAM sebesar 512 byte.

7. Memori flash sebesar 8 KB dengan kemampuan Read While Write.

8. Unit interupsi internal dan eksternal. 9. Port antarmuka SPI.

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

11. Antarmuka komparator anolog.

12. Port USART untuk komunikasi serial.

2.6.1.2 Fitur ATMega 8535

Mikrokontroler AVR ATMega 8535 memiliki fitur sebagai berikut :

1. Sistem mikroprossesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.

2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM sebesar 512 byte.

3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 saluran.

4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

5. Enam pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya listrik.

2.6.1.3 Konfigurasi Pin ATMega 8535

Konfigurasi pin dari mikrokontroler ATMega 8535 sebanyak 40 pin dapat dilihat pada Gambar 2.8. Pada gambar tersebut dapat dijelaskan secara funsional konfigurasi pin ATMega 8535 sebagai berikut[5]:

1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.

2. GND merupakan pin ground.

3. Port A (PA0-PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.

4. Port B (PB0-PB7) merupakan pin I/O duah arah dan pin fungsi khusus, yaitu

5. Port C (PC0-PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.

6. Port D (PD0-PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.

7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.

9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

10. AREF merupakan pin masukan tegangan refensi ADC.

Gambar 2.8 Konfigurasi Pin ATMega 8535

2.6.1.4 Sistem Minimum ATMega 8535

Skema minimum sistem ATMega 8535 dapat dilihat pada Gambar 2.9 sebagai berikut:

Sumber : L.Wardana, 2006

Gambar 2.9 Skema Minimum Sistem ATMega 8535

2.6.2 Bahasa Pemograman Mikrokontroler

Bahasa pemograman adalah instruksi standar untuk memerintah komputer. Bahasa pemograman ini merupakan suatu himpunan dari aturan sintaks dan

semantic yang dipakai untuk mendefenisikan program computer[6].

Menurut tingkat kedekatannya dengan mesin komputer, bahasa pemograman terdiri dari :

1. Bahasa mesin, yaitu memberikan perintah kepada komputer dengan memakai

kode bahasa biner, contohnya 01100101100110. Terkadang untuk memudahkan penulisan, bahasa biner ini dituliskan dalam bilangan heksadesimal, seperti : 2A, F5 dan BC. File yang dihasilkan dari penulisan bahasa mesin berekstensi *.hex.

2. Bahasa tingkat rendah atau dikenal dengan istilah bahasa rakitan (assembly), yaitu memberikan perintah kepada komputer dengan memakai kode-kode

singkat (kode mnemonic), contohnya MOV, SUB, CJNE, JMP,LOOP,dsb. File yang dihasilkan dari penulisan bahasa ini berekstensi *.asm.

3. Bahasa tingkat menengah, yaitu bahasa komputer yang memakai campuran instruksi dalam kata-kata bahasa manusia dan instruksi yang bersifat simbolik, contohnya {, }, ?, <<,>>,&&,||, dsb.

4. Bahasa tingkat tinggi, yaitu bahasa komputer yang memakai instruksi berasal dari unsur kata-kata bahasa manusia, contohnya begin, end, if, for, while, and,

or, dsb.

Sebagian besar bahasa pemograman digolongkan sebagai bahasa tingkat tinggi, hanya bahasa C yang digolongkan sebagai bahasa tingkat menengah dan

assembly yang merupakan bahasa tingkat rendah. Mikrokontroler juga harus

memerlukan suatu program agar dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan. Bahasa pemograman untuk mikrokontroler dapat ditulis dengan berbagai bahasa, namun harus di kompilasi agar mendapatkan hasil file eksekusi dengan ekstensi *.hex. File *.hex kemudian di download ke memori program pada mikrokontroler menggunakan suatu downloader.

2.7 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD 16x2 adalah Liquid Crystal Display dot matrix yang mampu menampilkan 16x2 karakter atau 16 kolom dan 2 baris. Alat ini membutuhkan daya yang kecil dan dilengkapi panel LCD dengan tingkat kontras yang cukup tinggi serta kontroler LCD CMOS yang telah terpasang dalam modul tersebut. Kontroler ini memiliki ROM/RAM dan display data RAM. Semua fungsi display

dikontrol dengan instruksi khusus. Modul LCD ini juga dapat dengan mudah dihubungkan dengan unit mikrokontroler, dapat dilihat pada Gambar 2.10.

Sumber :www.sumeetinstruments.com

Gambar 2.10 LCD 16x2

2.8 CodeVisionAVR

CodeVisionAVR merupakan salah satu software compiler yang khusus digunakan untuk mikrokontroler keluarga AVR. CodeVisionAVR merupakan yang terbaik bila dibandingkan dengan compiler yang lain karena beberapa kelebihan yang dimiliki oleh CodeVisionAVR, antara lain :

1. Menggunakan IDE (Integrated Development Environment).

2. Fasilitas yang disediakan lengkap (mengedit program, meng-compile program, men-download program) serta tampilannya terlihat menarik dan mudah dimengerti. Kita dapat mengatur editor sedemikian rupa, sehingga memudahkan kita dalam penulisan program.

3. Mampu membangkitkan kode program secara otomatis dengan

menggunakan fasilitas CodeVisionAVR.

4. Memiliki fasilitas untuk men-download program langsung dari

CodeVisionAVR dengan menggunakan hardware khusus seperti Atmel

STK500, Kanda System STK200/300 dan beberapa hardware lain yang telah

didefenisikan oleh CodeVisionAVR.

5. Memiliki fasilitas debugger, sehingga dapat menggunakan software compiler

6. Memiliki terminal komunikasi serial yang terintegrasi dalam CodeVisionAVR, sehingga dapat digunakan untuk membantu pengecekan program yang telah dibuat, khususnya yang menggunakan fasilitas komunikasi serial USART.

Salah satu kelebihan dari CodeVisionAVR adalah tersedianya fasilitas untuk men-download program ke mikrokontroler yang telah terintegrasi, sehingga demikian CodeVisionAVR ini selain dapat berfungsi sebagai software compiler

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

3.1 Spesifikasi Sistem

Spesifikasi sistem dalam perancangan alat pengisi baterai smartphone

berbayar dengan tenaga surya adalah :

1. Sumber daya pengisian baterai berasal dari tenaga matahari dengan menggunakan panel surya.

2. Tegangan output panel surya 13,8V dengan arus pengisian 0,45A. 3. Tegangan output charger ponsel 5V.

4. Mikrokontroler ATMega 8535 digunakan sebegai pusat kendali otomatis.

Dengan spesifikasi diatas, maka dapat dilakukan pemilihan komponen yang sesuai untuk mendukung sistem dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan. Secara umum diagram blok keseluruhan sistem dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Sensor Koin

Panel Surya

Relay Baterai

Relay Mikrokontroller

Regulator

User Regulator

Ponsel Regulator

Fungsi-fungsi diagram blok sistem pada Gambar 3.1 dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Panel surya berfungsi menyerap energi matahari dan mengubahnya menjadi energi listrik.

2. Relay berfungsi untuk memutus dan mengalirkan arus listrik. 3. Regulator berfungsi untuk meregulasi tegangan dari panel surya.

4. Baterai berfungsi untuk menyimpan energi yang dihasilkan oleh panel surya. 5. Sensor berfungsi untuk mendeteksi koin.

6. Mikrokontroler berfungsi sebagai pengendali seluruh rangkaian.

3.2 Perancangan Perangkat Keras

Rangkaian alat pengisi baterai smartphone berbayar dengan tenaga surya merupakan suatu rangkaian elektronik yang terdiri dari beberapa bagian. Setiap rangkaian memiliki fungsi tersendiri dan saling berinteraksi antara satu sama lain, sehingga membentuk suatu sistem. Adapun rangkaian sistem yang dirancang dibagi menjadi beberapa bagian, antara lain:

1. Panel surya

2. Rangkaian Charger Baterai Lead Acid

3. Rangkaian Charger Smartphone

4. Rangkaian Penggerak Relay

5. Rangkaian Sensor Koin

6. Rangkaian LCD

7. Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535

Penjelasan dari masing-masing rangkaian sistem tersebut dapat dilihat pada masing-masing sub bab berikut ini.

3.2.1 Panel Surya

Pada umumnya sebuah sel surya menghasilkan tegangan antara 0,5V dan 1V, tergantung intensitas cahaya dan zat semikonduktor yang dipakai. Dalam penggunaannya, sel-sel surya dihubungkan satu sama lain sejajar atau seri, tergantung dari apa yang diperlukan untuk menghasilkan daya dengan kombinasi tegangan dan arus yang dikehendaki. Arus listrik yang dihasilkan oleh panel surya akan disimpan ke baterai lead acid. Dalam perancangan ini jenis panel surya yang digunakan adalah tipe monocrystaline. Spesifikasi panel surya dapat dilihat pada Gambar 3.2 dan Tabel 3.1.

Gambar 3.2 Panel Surya Tipe Monocrystaline

Tabel 3.1 Spesifikasi Panel Surya Tipe Monocrystaline

Daya maksimal (Pmax) 20W

Voc 22,4V

Current at Pmax (Imp) 1,15A

Voltage at Pmax (Vmp) 17,4V

Standart Test condition AM 1,5 1000 w/m2 250 C

Pada Tabel 3.1 terdapat Standar Test Conditions (STC) untuk panel surya dimana AM (Air Mass) merupakan massa udara di bumi, yaitu sekitar 1,5

spektrum, radiasinya adalah 1000 Watt per meter persegi atau disebut satu matahari puncak (one peak sun hour) dan 25˚C suhu panel surya, bukan suhu

udara. Pada kondisi tersebut panel surya mampu menghasilkan arus maksimum dan tegangan maksimun. Hasil perkalian Imp dan Vmp merupakan jumlah Watt

maksimum pada STC, yaitu 1,15A x 17,4V = 20 Watt.

3.2.2 Rangkaian Charger Baterai Lead Acid

Pada perancangan ini jenis baterai yang digunakan adalah baterai lead acid

atau sering juga disebut baterai timbal. Alasan pemilihan baterai ini digunakan karena dapat diisi ulang, tidak memerlukan perawatan (Maintenance Free), dari segi tata letak baterai ini dapat di letakkan pada posisi tegak, miring atau terbalik. Bila pertimbangannya untuk segala posisi maka baterai ini adalah pilihan utama karena cairan air aki tidak akan tumpah.

Baterai yang digunakan memiliki kapasitas sebesar 12V 4,5Ah. Pada rancangan ini, tegangan baterai untuk kondisi penuh adalah 13,8V dan pada saat kondisi lemah tegangan baterai 12,6V dengan arus pengisian normal sebesar 450 mA (0,45A). Tegangan maksimum yang dihasilkan oleh panel surya adalah 22,4V. Tegangan ini terlalu besar untuk mengisi baterai 12V, sehingga dibutuhkan rangkaian regulator tegangan. Regulator yang digunakan adalah IC LM317, dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Tegangan output sebesar 13,8V dari IC4 dapat dihasilkan dengan menggunakan satu fixed resistor dan satu variabel resistor dengan menggunakan rumus sesuai dengan datasheet, yaitu :

out IAdj*R2) (1)

Nilai dari R12 dan R9 dipilih sesuai dengan datasheet, R12 sebesar 5000Ω dan

R9 sebesar 240 Ω, sehingga tegangan output dari LM317 dapat dihitung dengan menggunakan rumus persamaan (1), yaitu :

out

out

out

Tegangan output sebesar 27,785V tidak dapat digunakan untuk pengisian baterai lead acid karena beda potensialnya terlalu jauh. Cara untuk mendapatkan tegangan tersebut adalah dengan memutar variabel resistor hingga mendapatkan tegangan sebesar 13,8V dengan bantuan alat ukur multimeter.

Untuk mendapatkan arus pengisian sebesar 0,45mA digunakan IC4 sebagai pembatas arus, yang dapat dihitung sesuai dengan rumus datasheet, yaitu :

Ilimit = Vref/R4 (2)

R4 = 1.2/0,45A R4 = 2,6Ω

Nilai hambatan yang diperoleh dari persamaan (2) adalah 2,6Ω. Jadi, nilai resistor yang digunakan untuk membatasi arus yang masuk adalah 2,6 Ω, sedangkan yang tersedia di pasaran adalah 2,2Ω, dengan menggunakan R4 sebesar 2,2Ω, arus pengisiannya adalah 0,5A. Rangkai regulator arus dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Rangkaian Regulator Arus LM317

Setelah nilai komponen untuk regulator tegangan dan pembatas arus diperoleh, maka dapat dirangkai suatu alat pengisi baterai lead acid, dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Rangkaian Alat pengisi Baterai Lead Acid

3.2.3 Rangkaian Charger Smartphone

Rangkaian ini berfungsi untuk pengisian baterai smartphone. Ponsel jenis

smartphone memiliki konsumsi arus yang berbeda-beda, oleh karena itu pada

perancangan ini metode pengisian baterai yang digunakan adalah constant

voltage, yaitu dengan mempertahankan tegangan keluaran dari charger

smartphone.

Dalam pengisian baterai smartphone dibutuhkan tegangan 5V. Sumber tegangan berasal dari baterai lead acid 12V, sehingga dibutuhkan regulator tegangan untuk memperoleh tegangan 5V. Arus keluaran dari charger adalah 1A

Gambar 3.6 Rangkaian Charger Smartphone

Komponen utama rangkaian pada Gambar 3.6 adalah IC LM317 yang berfungsi sebagai regulator tegangan. Untuk menghasilkan tegangan output yang stabil dari IC5 digunakan satu fixed resistor dan satu variabel resistor, untuk R8 sebesar 240Ω dan R9 sebesar 5kΩ, sehingga tegangan output dari IC5 dapat dihitung dengan menggunakan rumus sesuai dengan datasheet LM317, yaitu :

Vout=1,25 V (1+R9/R8) +(IAdj*R9) (3)

Vout =1,25 V (1+(5000 Ω)/(240 Ω))+(100μA*5000 Ω)

Vout =1,25 V (21,83) +0.5V

Vout=27,785 V

Tegangan output sebesar 27,785V tidak dapat digunakan untuk pengisian baterai smartphone, karena baterai smartphone hanya mampu menerima tegangan maksimal sebesar 5V. Cara untuk mendapatkan tegangan tersebut adalah dengan memutar variabel resistor hingga mendapatkan tegangan sebesar 5V dengan bantuan alat ukur multimeter. Untuk mendapatkan arus keluaran sebesar 1A (1000mA) digunakan IC4 sebagai pembatas arus, nilai resistor dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

Ilimit = Vref/R7 (4)

1A = 1,2V/R7 R7 = 1,2V/1A R7 = 1,2Ω

Dengan pemilihan komponen tersebut, maka dapat di rancang rangkaian

3.2.4 Rangkaian Penggerak Relay

Rangkaian ini berfungsi untuk memutus dan mengaktifkan relay. Dalam perancangan ini hal yang pertama dilakukan adalah pemilihan jenis relay yang digunakan. Relay yang digunakan adalah relay DPDT. Dari hasil pengukuran tahanan pada coil, relay ini memiliki tahanan dalam sebesar 720Ω, VCCrelay =

+12 V, VCE(saturasi) = 0V, sehingga arus yang mengalir adalah :

V = I.R (5) Ic = IRelay

Ic = (VCC-VCE(sat)/Rrelay = (12V-0V)/720Ω

= 12V/720Ω = 0,0166 mA = 16,6 mA

Setelah mengetahui jumlah arus yang dibutuhkan untuk mengaktifkan relay, maka pemilihan komponen selanjutnya adalah mencari transistor yang memiliki keluaran arus pada kolektor (Ic) di atas 16 mA. Pada perancangan ini jenis

transistor yang digunakan adalah transistor BD139, sesuai dengan datasheet arus maksimum yang digunakan pada kolektor ketika transistor sedang beroperasi kontinyu adalah 1,5 A(1500mA), lebih dari ini transistor akan rusak.

Pada datasheet transistor BD139 terdapat nilai hFE min = 40, hFE max= 250,

Ic = 16 mA, sehingga arus basis (Ib) dapat dihitung, yaitu :

0,4 mA 40 16mA min h I I FE C

B   

Dengan demikian, maka arus keluaran dari mikrokontroler akan mampu mencatu transistor yang membutuhkan arus minimal sebesar 4mA. Transistor BD139 tidak perlu menggunakan tahanan pada basis, karena arus basis (IB) pada

dari pin mikrokontroler adalah 20 mA, sehingga transistor jenis ini akan aman digunakan. Dengan pemilihan komponen tersebut, maka dapat dirancang rangkaian penggerak relay, dapat dilihat pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Rangkaian Penggerak Relay

3.2.5 Rangkaian Sensor Koin

Rangkaian ini menggunakan optocoupler terdiri dari kombinasi LED dan

phototransistor. Pada prinsipnya, optocoupler dengan kombinasi

LED-phototransistor adalah optocoupler yang terdiri dari sebuah komponen LED yang memancarkan cahaya infra merah (IR LED) dan sebuah komponen semikonduktor yang peka terhadap cahaya (phototransistor) sebagai bagian yang digunakan untuk mendeteksi cahaya infra merah yang dipancarkan oleh IR LED. Rangkaian

optocoupler ditunjukkan pada Gambar 2.6 (halaman 16).

Gambar 2.6 menjelaskan bahwa arus listrik yang mengalir melalui IR LED akan menyebabkan IR LED memancarkan cahaya infra merahnya. Intensitas cahaya tergantung pada jumlah arus listrik yang mengalir pada IR LED tersebut. Kelebihan cahaya infra merah adalah pada ketahanannya yang lebih baik jika dibandingkan dengan cahaya tampak. Sinar infra merah tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.

Cahaya infra merah yang dipancarkan akan dideteksi oleh phototransistor yang menyebabkan terjadinya hubungan atau switch on pada phototransistor. Terminal basis pada phototransistor peka terhadap cahaya. Rangkaian sensor koin yang menggunakan optocoupler dapat dilihat pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Rangkaian Sensor Koin

Pada rangkaian Gambar 3.8 digunakan sebuah LED yang diserikan dengan sebuah resistor. Resistor berfungsi untuk membatasi arus yang masuk ke LED infra merah agar tidak rusak. Nilai resistor yang digunakan adalah 100Ω, sehingga arus yang mengalir pada IR LEDadalah :

A 0,033 100 3,3V 100 1,7V 5V R V Vcc

I Led 

      

Pancaran dari sinar infra merah akan diterima oleh phototransistor, kemudian akan diolah oleh rangkaian penerima agar menghasilkan data biner. Pada saat phototransistor menerima sinar IR LED nilai tahanannya akan semakin kecil, sehingga arus yang mengalir semakin besar yang mengakibatkan transistor jenuh, dan tegangan output (Vout) = 0. Apabila phototransistor tidak terkena sinar

mengalir yang mengakibatkan photransistor cut off, dimana Vout = Vcc.

Photoransistor cut off akan dibaca oleh mikrokontroler sebagai logika high, ketika koin menghalangi sinar infra merah.

3.2.6 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (liquid crystal display) adalah suatu alat penampil dari bahan cairan

kristal yang pengoperasiannya menggunakan sistem dot matriks. Fungsi LCD pada rancangan ini digunakan untuk menampilkan hasil dari proses perhitungan mikrokontroler. Pada perancangan ini, LCD yang digunakan adalah LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Hubungan antara LCD dengan port mikrokontroler dapat dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Hubungan LCD ke Mikrokontroler

Pada rangkaian Gambar 3.10, pin 1 LCD dihubungkan ke GND, pin 2 dihubungkan ke VCC, pin 3 ke Port C2, pin 4 merupakan Register Select (RS), pin 5 merupakan R/W(Read/Write), pin 6 merupakan enable, pin 7-11 merupakan data. Reset, R/W, clock dan data dihubungkan ke mikrokontroler Atmega8535.

3.2.7 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535

Rangkaian mikrokontroler ATMega 8535 berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem. Rangkaian ini juga berfungsi untuk memproses masukan yang berasal dari tombol pengaturan (setting) pada perangkat keras. Di dalam mikrokontroler ATMega 8535 sudah terdapat fitur ADC.

ADC merupakan salah satu fitur mikrokontroler ATMega 8535 yang berfungsi untuk mengubah data analog menjadi data digital. Dalam hal ini ADC fungsinya sangat vital untuk bisa mengontrol pengisian baterai pada saat lemah dan penuh. Berikut tampilan rangkaian minimum mikrokontroler ATMega 8535 ditunjukkan pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Rangkaian Minimum Mikrokontroler ATMega 8535 Rangkaian I/O adalah semua rangkaian yang terhubung dengan mikrokontroler ATMega 8535, seperti tampak pada Gambar 3.10. Bandar-bandar yang digunakan untuk mengendalikan rangkaian I/O dapat dilihat pada tabel 3.2

Tabel 3.2 Spesifikasi PORT/Bandar yang digunakan

PORT/Bandar Bit Fungsi

A 7 Membaca tegangan baterai

B 1,2 Penggerak relay

C 0,1,2,4,5,6,7 Menampilkan LCD

D

0,1 Mendeteksi koin

2 Tombol Start

Men-download program ke mikrokontroler ATMega 8535 digunakan

programmer/downloader ISP (In System Programming). Keuntungan dari

program ISP adalah dapat memprogram mikrokontroler yang sedang terpasang dengan rangkaian lainnya tanpa harus mencabut/melepas mikrokontroler tersebut dari rangkaian. Jadi, tidak perlu lagi untuk bolak-balik mencabut chip mikrokontroler dari rangkaian untuk download program ke mikrokontroler tersebut. Downloader yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.11.

3.3 Diagram Alir Program

Diagram alir untuk proses kerja program diperlihatkan pada Gambar 3.12.

Inisialisasi, nilai awal Vmax Vmin

Cek Tegangan Baterai

Lead Acid, Baca Port D0 dan Port D1

(Baca Koin)

Aktifkan Relay

Charger Batereai

Lead Acid

Non Aktifkan Relay Charger

Baterai Lead Acid

Y

Lama Waktu

Charger aktif = jumlah koin x 20

Menit Baca Countdown Timer Aktifkan Relay Charger smartphone

Non Aktifkan Relay

Charger smartphone T T Y Y T Y T Lama Waktu

Charger aktif = jumlah koin x 10

Menit

Hitung Jumlah waktu Port D0 dan Port D1

T

Y

T

Cek Tegangan Baterai

Lead Acid, Baca Port D0 dan Port D1

(Baca Koin)

Y Vbat ≤ 12,6V?

Ada Koin masuk pada Port D0? Tekan Tombol Start? Ada koin masuk pada Port D1?

Vbat ≥12,6V?

Timer = 0 ? Start

Gambar 3.12 Diagram Alir Program Charger Baterai Lead Acid dan Smartphone

Program dimulai dengan membaca tegangan baterai lead acid. Pada saat tegangan baterai ≤12,6V relay charger baterai lead acid akan diaktifkan, ketika tegangan baterai mencapai ≥13,8V relay charger baterai akan diputuskan. Relay

charger baterai lead acid akan aktif apabila ada tegangan masukan dari panel

surya minimal 14V, apabila tegangannya di bawah 14V pengisian panel surya tidak akan aktif, khususnya pada malam hari relay charger baterai lead acid tidak akan aktif apabila tegangan masukan tidak memenuhi syarat pengisian baterai, untuk menghindari adanya arus yang mengalir dari baterai ke panel surya digunakan sebuah dioda sebagai pembalik tegangan.

Sensor berfungsi mendeteksi jenis koin yang masuk, misalnya koin Rp 1000 melewati sensor, maka pada LCD akan tampil lama waktu penggunaan

charger ponsel yang akan aktif selama dua puluh menit, setelah itu menekan

tombol start untuk memulai pengisian baterai ponsel dan timer akan menghitung mundur waktu pengisian baterai. Mikrokontroler akan selalu memantau/membaca tegangan baterai lead acid.

Prinsip kerja dan fungsi instuksi pada program awal. #include <mega8535.h>

#include <stdio.h> #include <delay.h> #include <alcd.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0x00

Instuksi program diatas merupakan perintah untuk library program pada Atmega8535,, dan delay.

// Read the AD conversion result

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10);

// Start the AD conversion ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10; return ADCW; }

Instruksi diatas berfungsi untuk mengaktifkan fitur ADC. unsigned char x,T,i;

unsigned int V; char buf[16];

void Display(void){ lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" masukkan coin"); sprintf(buf,"Waktu : %i mnt ",T); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_puts(buf); delay_ms(200);}

Instruksi diatas berfungsi untuk menampilkan LCD.

void BatCheck(void){ V = read_adc(0);

if (V >= 138){PORTB.1 = 0;} }

Instruksi diatas berfungsi untuk memutus dan mengaktifkan relay dengan membaca tegangan baterai menggunakan fitur ADC.

void main(void) { PORTA=0x00; DDRA=0x00; PORTB=0x00; DDRB=0xFF; PORTC=0x00; DDRC=0x00; PORTD=0xFF; DDRD=0x00;

Instruksi diatas berfungsi untuk inisialisasi Port A,B,C,dan D.

while (1)

{ x = 0; lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" masukkan coin"); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" Rp500; Rp1000;"); while (PIND.2 == 1){ BatCheck();

if (PIND.0 == 1){delay_ms(10);

if ((PIND.0 == 1)&&(PIND.1 == 1)){x++; if(x > 18){x = 18;}

T = 10 * x;delay_ms(100); while(PIND.0 == 1){} goto a;}

if (PIND.0 == 1){x++;x++; if(x > 18){x = 18;}

T = 10 * x;delay_ms(100); while(PIND.0 == 1){} a: Display();}

} }

lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Sedang mengisi.."); PORTB.0 =1;

while (T > 0){ for (i=60;i>0;i--) {

sprintf(buf,"Waktu : %i ",T); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_puts(buf); sprintf(buf,"%i ",i); lcd_gotoxy(12,1); lcd_puts(buf); BatCheck(); delay_ms(1000); }

T--; }

PORTB.0 = 0; lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Charging selesai"); delay_ms(5000);

} }

BAB IV PENGUJIAN

4.1 Pengujian Rangkaian

Setelah selesai melakukan tahap perancangan perangkat keras dan lunak, tahap selanjutnya adalah pengujian alat. Pengujian bertujuan untuk mengetahui sejauh mana kinerja sistem yang telah dirancang dan untuk mengetahui letak kekurangan dari alat yang dirancang.

4.1.1 Pengujian Catu Daya

Pengujian rangkaian catu daya bertujuan untuk memeriksa apakah suplai tegangan yang diberikan ke rangkaian sesuai dengan kemampuan rangkaian yang diberi catu daya. Hal ini dilakukan untuk mengantisipasi kelebihan tegangan yang akan berpotensi mengakibatkan beberapa kerusakan pada komponen, sehingga sistem tidak akan bekerja dengan baik. Pada rancangan ini sumber catu daya yang digunakan ada dua jenis, yaitu dari panel surya dan baterai lead acid, dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Pengujian panel surya dilakukan saat cuaca cerah, yaitu dimulai dari pukul 10.00-17.00 WIB. Alat ukur yang digunakan adalah multitmeter digital, pengujian dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Pengujian Panel Surya

Dari hasil pengukuran, tegangan yang dihasilkan oleh panel surya belum sesuai dengan spesifikasi yang tercantum pada alat. Hal ini disebabkan karena faktor cuaca yang tidak menentu, karena untuk mendapatkan kemampuan maksimum dari alat ini dibutuhkan intensitas matahari yang maksimum agar sesuai dengan spesifikasi pada alat.

Dalam pengujian ini, yang belum memenuhi dengan spesifikasi pada alat adalah jumlah arus yang dihasilkan panel surya. Arus yang dihasilkan maksimum sebesar 0,5A sementara kemampuan dari panel surya mengeluarkan arus di saat cuaca maksimum adalah 1,15A. Pengujian dilakukan tanpa dialiri beban, hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Pengujian Panel Surya

No. Jadwal (WIB) Tegangan

(V)

1 Pukul 10.00-11.00 18,5

2 Pukul 11.00-12.00 19,5

3 Pukul 12.00-13.00 20

4 Pukul 13.00-14.00 21

5 Pukul 14.00-15.00 20

6 Pukul 15.00-16.00 19

7 Pukul 16.00-17.00 18

Tahap selanjutnya adalah pengujian regulator tegangan IC6, dari hasil pengujian tegangan yang diperoleh adalah 5V. Hal ini menunjukkan bahwa sumber tegangan untuk mencatu mikrokontroler sesuai dengan yang diharapkan.

4.1.2 Pengujian Rangkaian Charger Smartphone

Pengujian rangkaian ini bertujuan untuk memeriksa tegangan keluaran dari

charger smartphone. Hal ini perlu diperhatikan agar tegangan yang masuk ke

smartphone tidak melebihi batas, dikarenakan baterai smartphone hanya mampu

menerima tegangan sebesar 5V. Pengujian dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran dari regulator IC5, dari hasil pengukuran diperoleh tegangan sebesar 5V. Pengujian rangkaian chargersmartphone ditunjukkan pada Gambar 4.3.

4.1.3 Pengujian Rangkaian Relay

Pengujian rangkaian relay dilakukan dengan memberikan tegangan 5V pada basis transistor Q2. Tegangan basis transistor Q2 berasal dari mikrokontroler port PB0. Pada saat tegangan pada port PB0 adalah tinggi (high), maka transistor akan aktif (saturasi) karena tegangan pada basis sudah mencapai 0,7V. Transistor akan mengalirkan arus ke kumparan relay melalui kolektor sehingga mengaktifkan relay. Hal ini akan menyebabkan kontak dari relay menjadi tertutup, sehingga rangkaian charger akan terhubung ke baterai. Begitu juga sebaliknya pada saat tegangan pada port PB0 adalah rendah (low), maka transistor tidak aktif (cut off)

yang mengakibatkan relay tidak aktif, sehingga pengisian baterai akan terputus. Dari hasil pengujian relay berfungsi dengan baik, pengujian dapat dilihat pada Gambar 4.4.

. Gambar 4.4 Pengujian Rangkaian Relay

4.1.4 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler dan LCD

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui data yang dimasukkan (input)

atau yang dikeluarkan (output) mikrokontroler berfungsi sesuai dengan deskripsi kerja sistem. Tahap awal yang dilakukan adalah pengujian pada mikrokontroler

menampilkannya pada sebuah LCD. Berikut listing program pengujian mikrokontroler dan LCD :

unsigned char x,T,i; unsigned int V; char buf[16];

void Display(void){ lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" masukkan coin"); sprintf(buf,"Waktu : %i mnt ",T); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_puts(buf); delay_ms(200);}

Program yang dimasukkan ke mikrokontroler akan ditampilkan pada LCD, hasilnya adalah tampilnya character “masukkan koin” dan juga menampilkan nilai koin. Hal ini menunjukkan mikrokontroler dan LCD berfungsi dengan baik, dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Tampilan Pengujian Mikrokontroler dan LCD

4.1.5 Pengujian Rangkaian Sensor Koin

Pengujian pada rangkaian ini dilakukan dengan memasukkan koin sebanyak 200 kali melewati sensor. Tujuannya adalah untuk mengetahui sejauh mana keakuratan kinerja sensor dan program yang dirancang. Dari hasil pengujian, tingkat keakuratan koin melewati sensor adalah 100% koin berhasil dideteksi oleh sensor tanpa adanya error pada program.

Koin yang digunakan ada dua jenis, yaitu koin Rp 1000 dan Rp 500. Pada saat koin Rp 1000 dimasukkan, maka pada LCD akan tampil waktu pengisian selama 20 menit dan koin Rp 500 selama 10 menit, dapat dilihat pada Tabel 4.2 dan Gambar 4.6.

Tabel 4.2 Waktu Pengisian Charger Smartphone

Jumlah Koin Rp 500 (menit) Rp 1000 (menit)

1 10 menit 20 menit

2 20 menit 40 menit

3 30 menit 60 menit

4 40 menit 80 menit

5 50 menit 100 menit

Gambar 4.6 Sensor Koin

Berikut merupakan listing program pengujian sensor koin : while (PIND.2 == 1){ BatCheck();

if (PIND.0 == 1){delay_ms(10);

if ((PIND.0 == 1)&&(PIND.1 == 1)){x++; if(x > 18){x = 18;}

T = 10 * x;delay_ms(100); while(PIND.0 == 1){} goto a;}

if (PIND.0 == 1){x++;x++; if(x > 18){x = 18;}

T = 10 * x;delay_ms(100); while(PIND.0 == 1){} a: Display();}

}

Hasil pengujian kedua koin tersebut menunjukkan bahwa rangkaian sensor koin bekerja dengan baik, dapat dilihat pada Gambar 4.6.

4.2 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan

Pengujian keseluruhan sistem dilakukan setelah perangkat keras dan perangkat lunak diintegrasikan menjadi satu sistem. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui sejauh mana alat pengisi baterai smartphone dengan tenaga surya dapat bekerja dengan baik sesuai dangan target yang dinginkan dari awal perancangan. Pengujian dilakukan dengan cara mengisi baterai lead acid 12V 4,5Ah dan ponsel Samsung Galaxy Fame yang memiliki kapasitas baterai 1300 mAh, pengujian keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan

Adapun langkah-langkah pengujian yang dilakukan pada Gambar 4.7 adalah :

1. Mengukur tegangan panel surya dan baterai lead acid tanpa beban. 2. Pengukuran dilakukan dengan rentang waktu 1 jam.

3. Memasukkan koin, kemudian pada LCD akan tampil waktu pengisian baterai ponsel.

4. Menghubungkan chargersmartphone sesuai dengan jenis konektornya.

5. Setelah itu, menekan tombol start untuk memulai pengisian baterai

smartphone.

Dari hasil pengujian yang diperoleh, alat ini berhasil mengisi baterai

smartphone yang ditandai dengan indikator pada baterai smartphone yang dicatu

mulai bergerak. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.3 dan 4.4. Tabel 4.3 Hasil Pengujian Keseluruhan Tanpa Beban

No. Jadwal

Pengisian (WIB) Tegangan Panel Surya (Voc) Tegangan Baterai (V) Arus (A)

1 10.00-11.00 18,5 12,3 0,3

2 11.00-12.00 19,5 12,5 0,4

3 12.00-13.00 20 12,7 0,5

4 13.00-14.00 20 13,0 0,5

5 14.00-15.00 19,5 13,3 0,4

6 15.00-16.00 19 13,6 0,4

7 16.00-17.00 18 13,8 0,3

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Keseluruhan dengan Beban

No. Jadwal

Pengisian (WIB) Tegangan Panel Surya (Voc) Tegangan Baterai (V) Arus (A)

1 10.00-11.00 18,5 12,3 0,3

2 11.00-12.00 19,5 12,4 0,4

3 12.00-13.00 20 12,6 0,5

4 13.00-14.00 20 12,8 0,5

5 14.00-15.00 19,5 12,9 0,4

6 15.00-16.00 19 13,0 0,4

7 16.00-17.00 18 13,1 0,3

Dari hasil pengujian secara keseluruhan diperoleh bahwa :

1. Sistem dapat mengontrol pengisian baterai. Disaat baterai lemah pengisian akan diaktifkan dan disaat baterai dalam kondisi penuh pengisian baterai akan diputuskan.

2. Pada saat charger smartphone aktif, pengisian baterai lead acid akan membutuhkan waktu yang lebih lama, hal ini dikarenakan baterai digunakan

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan perancangan dan pengujian sistem, dapat disimpulkan beberapa hal, antara lain:

1. Alat yang dirancang berfungsi sesuai dengan yang diharapkan.

2. Pada saat tegangan baterai maksimum, pengisian dari panel surya akan dihentikan dan saat tegangan baterai minimum pengisian akan diaktifkan kembali.

3. Tegangan output yang disediakan untuk charger ponsel adalah 5V, karena jenis smartphone memiliki tegangan pengisian baterai sebesar 5V.

5.2 Saran

Untuk pengembangan aplikasi ini, maka terdapat beberapa saran yang dapat diberikan antara lain:

1. Sistem pembayaran koin dapat dikembangkan dengan menggunakan

pembayaran dalam bentuk kartu agar bisa diaplikasikan lebih praktis.

2. Dapat dilakukan dengan penambahan daya panel surya dan kapasitas baterai sehingga memberikan waktu pemakaian yang lebih lama terhadap rangkaian pengisi baterai smartphone.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Kadir, A. 1995. Energi Sumber Daya Inovasi Tenaga Listrik dan Potensi Ekonomi. Jakarta: Universitas Indonesia.

[2] Yoannita. 2011. Pengantar Inovasi Aplikasi Bergerak (Baterai). Jakarta: Jurnal MDP.

[3] Malvino, A. 2003.Prinsip-Prinsip Elektronika. Jakarta: Salemba Teknika.

[4] Daryanto. 2008. Pengetahuan Teknik Elektronika. Jakarta: PT Bumi Aksara.

[5] Wardhana, L. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega 8535 Simulasi, Hardware dan Aplikasi. yogyakarta: ANDI OFFSET.

[6] Bejo, A. 2008. C&AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam

LISTING PROGRAM

#include <mega8535.h> #include <stdio.h> #include <delay.h> #include <alcd.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0x00 // Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10);

// Start the AD conversion ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10; return ADCW; }

unsigned char x,T,i; unsigned int V; char buf[16];

void Display(void){ lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" masukkan coin"); sprintf(buf,"Waktu : %i mnt ",T); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_puts(buf); delay_ms(200);} void BatCheck(void){ V = read_adc(0);

if (V < 126){PORTB.1 = 1;} if (V >= 138){PORTB.1 = 0;} } void main(void) { PORTA=0x00; DDRA=0x00; PORTB=0x00;

DDRB=0xFF; PORTC=0x00; DDRC=0x00; PORTD=0xFF; DDRD=0x00;

// ADC initialization

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x82;

SFIOR&=0xEF; lcd_init(16); lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" ALAT ISI ULANG"); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" PONSEL MANDIRI"); delay_ms(2000);

lcd_clear(); while (1)

{ x = 0; lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" masukkan coin"); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" Rp500; Rp1000;");

while (PIND.2 == 1){ BatCheck();

if (PIND.0 == 1){delay_ms(10);

if ((PIND.0 == 1)&&(PIND.1 == 1)){x++; if(x > 18){x = 18;}

T = 10 * x;delay_ms(100); while(PIND.0 == 1){} goto a;}

if (PIND.0 == 1){x++;x++; if(x > 18){x = 18;}

T = 10 * x;delay_ms(100); while(PIND.0 == 1){} a: Display();}

}

} lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Sedang mengisi.."); PORTB.0 =1;

while (T > 0){ for (i=60;i>0;i--) {

sprintf(buf,"Waktu : %i ",T); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_puts(buf);

sprintf(buf,"%i ",i); lcd_gotoxy(12,1); lcd_puts(buf);

BatCheck(); delay_ms(1000); }

T--; }

PORTB.0 = 0; lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Charging selesai"); delay_ms(5000);

} }

54

DAFTAR PUSTAKA

[1] Kadir, A. 1995. Energi Sumber Daya Inovasi Tenaga Listrik dan Potensi Ekonomi. Jakarta: Universitas Indonesia.

[2] Yoannita. 2011. Pengantar Inovasi Aplikasi Bergerak (Baterai). Jakarta: Jurnal MDP.

[3] Malvino, A. 2003.Prinsip-Prinsip Elektronika. Jakarta: Salemba Teknika.

[4] Daryanto. 2008. Pengetahuan Teknik Elektronika. Jakarta: PT Bumi Aksara.

[5] Wardhana, L. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega 8535 Simulasi, Hardware dan Aplikasi. yogyakarta: ANDI OFFSET.

[6] Bejo, A. 2008. C&AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam

Mikrokontroler ATMega 8535. Yogyakarta: GRAHA ILMU.

LAMPIRAN

56

GAMBAR RANGKAIAN KESELURUHAN

57

LISTING PROGRAM

#include <mega8535.h> #include <stdio.h> #include <delay.h> #include <alcd.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0x00 // Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10);

// Start the AD conversion ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10; return ADCW; }

unsigned char x,T,i; unsigned int V; char buf[16];

void Display(void){ lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" masukkan coin"); sprintf(buf,"Waktu : %i mnt ",T); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_puts(buf); delay_ms(200);} void BatCheck(void){ V = read_adc(0);

if (V < 126){PORTB.1 = 1;} if (V >= 138){PORTB.1 = 0;} } void main(void) { PORTA=0x00; DDRA=0x00; PORTB=0x00;

58 DDRB=0xFF; PORTC=0x00; DDRC=0x00; PORTD=0xFF; DDRD=0x00;

// ADC initialization

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x82;

SFIOR&=0xEF; lcd_init(16); lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" ALAT ISI ULANG"); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" PONSEL MANDIRI"); delay_ms(2000);

lcd_clear(); while (1)

{ x = 0; lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" masukkan coin"); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf(" Rp500; Rp1000;");

while (PIND.2 == 1){ BatCheck();

if (PIND.0 == 1){delay_ms(10);

if ((PIND.0 == 1)&&(PIND.1 == 1)){x++; if(x > 18){x = 18;}

T = 10 * x;delay_ms(100); while(PIND.0 == 1){} goto a;}

if (PIND.0 == 1){x++;x++; if(x > 18){x = 18;}

T = 10 * x;delay_ms(100); while(PIND.0 == 1){} a: Display();}

}

} lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Sedang mengisi.."); PORTB.0 =1;

while (T > 0){ for (i=60;i>0;i--) {

sprintf(buf,"Waktu : %i ",T); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_puts(buf);

sprintf(buf,"%i ",i); lcd_gotoxy(12,1); lcd_puts(buf);

BatCheck(); delay_ms(1000); }

T--; }

PORTB.0 = 0; lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Charging selesai"); delay_ms(5000);

} }