Perancangan Perancangan Perangkat Keras

Sesuai keterangan dasar teori untuk mengurangi spike noise gangguan dari trafo maka perlu ditambahkan LPF sederhana di input sensor arus pin 3 , sebagai berikut : Tahap ke-6. Menentukan besarnya lilitan untuk setiap output . Besar nilai induktansi primer telah diketahui sebelumnya yaitu 572 uH, setelah dililit menghasilkan jumlah lilitan primer sebesar 62 lilitan. Jumlah lilitan primer tersebut digunakan untuk menghitung banyak lilitan sekunder menggunakan persamaan 2.12, sebagai berikut : Lilitan sekunder pertama merupakan lilitan yang menjadi umpan balik, atau bisa disebut sebagai tegangan output yang akan distabilkan. Terdapat tiga lilitan sekunder lainnya, dapat dihitung sebagai berikut : = . 2 ∗ . = , � = , 2 ∗ = , � � = = ��� � = � ∗ ∗ � = , � = ∗ [ + , ,8 8 ] = , = + , + , ∗ = , = + , + , ∗ = , = + , + , ∗ = , Lilitan sekunder 4 berfungsi sebagai supply mikrokontroler atmega 8 sebesar 12 volt, untuk lilitan sekunder 5 berfungsi sebagai supply UC3845 sebesar 15 volt. Tahap ke-7. Menentukan diode penyearah untuk tiap output . Tiap keluaran flyback akan disearahkan oleh diode, untuk menentukan rating diode yang dipakai, perlu diketahui maksimum tegangan balik dan arus maju pada diode menggunakan persamaan 2.14, 2.15, 2.16, dan 2.17, sebagai berikut : = + , + , ∗ = , , = , ∗ = , = ∗ , = , = ∗ , = , 8 , , SF5A400HD � = + , ∗ + , ,8 8 � = , � = , ∗ √ − , 8 , 8 ∗ ,8 ∗ , + , = , � � , ∗ � � , ∗ , � , �� , ∗ � �� , ∗ , � , � FR207 � = + , ∗ + , ,8 8 � = , � = , ∗ √ − , 8 , 8 ∗ ,8 ∗ , + , = , � Tahap ke-8. Menentukan kapasitor output , dan LC filter. Nilai kapasitor output ditentukan dengan tujuan untuk mendapatkan tegangan ripple pada output , semakin besar nilai kapasitornya maka tegangan ripple semakin kecil, perhitungan menggunakan persamaan 2.18 dan 2.19. Penambahan LC filter dengan fc berkisar antara 110 – 15 frekuensi swithcing . � , ∗ � � , ∗ , � , �� , ∗ � �� , ∗ , � , � FR201 � = + , ∗ + , ,8 8 � = , � = , ∗ √ − , 8 , 8 ∗ ,8 ∗ , 8 + , = , � � , ∗ � � , ∗ , � , �� , ∗ � �� , ∗ , � , � ∆� = ,8 ∗ , 8 ∗ ∆� = , � Tahap ke-9. Mendesain rangkaian RCD snubber . Langkah pertama untuk merancang snubber yaitu menentukan Vsn, pada saat kondisi tegangan input minimum beban penuh. Vsn seharusnya lebih besar daripada Vro, menurut dasar teori besar Vsn yaitu 2 - 2,5 kali Vro. Perhitungan menggunakan persamaan 2.27, 2.28, 2.29, dan 2.30 sebagai berikut : Gambar 3.4. Rangkaian snubber . � = �√�� � = � 2 ∗ � ∗ � 2 � = � 2 ∗ ∗ 2 � = , � = , ∗ ,8 8 � = , � = , ∗ ∗ , ∗ ,8 2 ∗ , , − ,8 = ,8 � � = 2 ,8 � = , � = , ∗ , ∗ � = � � = √ ∗ , ∗ � = ,8 � � = , � = ∕∕ = � ∕∕ = � Tahap ke-10. Mendesain loop compesantion Perhitungan menggunakan persamaan 2.23, 2.24, 2.25, 2.26. Gambar 3.5. Rangkaian compensator. Sesuai dengan dasar teori UC3845 bahwa nilai Rint minimal 8800 ohm. Maka ditentukan nilai Rint sebesar 150 Kohm. Menghitung nilai R1 : � = ,8 + √ ,8 2 + ∗ 8, ∗ , ∗ ∗ ,8 2 � = , � � �� = , + , � �� = , � � = � ∗ ∗ � = , � �� = � ∗ ∗ , � = , � �� = � ∗ ∗ , �� = � � = � ∗ ∗ , � = � � = , 8 � =

3.2.2. Perancangan Rangkaian Umpan Balik

TL431 merupakan sebuah diode yang memliki output variable, tegangannya mencapai 36 V. Konfigurasi TL431 yang digunakan yaitu shunt regulator . Sesuai dengan persamaan 2.32 untuk mendapatkan nilai Vo = 6V, maka nilai Ra dapat dihitung sebagai berikut : Gambar 3.6. Rangkaian TL431. Nilai R3 bernilai 575 Ohm sesuai dengan persamaan 2.38 nilai standar terdekat 560 Ohm dengan arus Id sekitar 8mA. Nilai RB sebesar 3300 ohm, sehingga digunakan resistor 3K dan potensio 1Kohm, C9 dan R4 sesuai dengan dasar teori bernilai 4,7nf dan 1,2 K. TL431 termasuk kedalam bagian rangkaian umpan balik, yang menggunakan optocoupler 4n35 dikarenakan ground yang berbeda antara output flyback dengan UC3845. Sehingga umpan balik tidak terhubung secara langsung, melainkan dipisahkan oleh optocoupler � = � , � = , �, � = � = [ + � � ] ∗ � �� = [ � − � � ] ∗ � �� = [ − , , ] ∗ �� =

3.2.3. Minimum Sistem Atmega 328

Atmega 328 berfungsi sebagai pengontrol pengisian baterai dan pemprosesan data. Untuk menunjang kinerja dari atmega 328 maka dibutuhkan rangkaian minimum system . Atmega 328 membutuhkan minimum system yang terdiri dari rangkaian eksternal seperti osilator, dan reset . Rangkaian osilator menggunakan cristal sebesar 16 Mhz, sesuai dengan dasar teori kapasitor yang digunakan sebesar 22 pf pada pin XTAL1 dan XTAL2. Pemberian kapasitor bertujuan untuk memberikan kestabilan. Rangkaian osilator tersebut merupakan sumber clock eksternal untuk atmega 328. Berikut Gambar 3.7 menunjukan rangkaian osilator. Gambar 3.7. Rangkaian osilator. Gambar 3.8. Rangkaian reset . Rangkaian reset pada gambar 3.8, berfungsi untuk mereset mikrokontroler. Rangkaian tersebut dilengkapi dengan resistor pull-up, yang bernilai sebesar 30K yang berfungsi untuk menjaga logika pin reset , dan kapasitor sebesar 47 uF untuk mendapatkan waktu sekitar satu detik, menggunakan persamaan 2.32. Nilai kapasitor yang mendekati yaitu 47uF. Berikut keterangan pin yang digunakan : 1. Sensor : PC4 – PC0, ADC6, ADC7. 2. PWM : PB1, PB2, PB3. � = = � 3. XTAL : PB6, PB7. 4. LCD : PD2 – PD7, PB0. 5. Reset : PC6. 6. Tombol : PB4, PC5.

3.2.4. Rangkaian LCD 16x2

Rangkaian LCD berfungsi sebagai penampil tegangan tiap sel, baterai dan arus pengisian dengan ketelitian 2 digit. LCD yang digunakan membutuhkan 7-pin pada mikrokontroler. Nilai potensio R4 menggunakan 10Kohm. Berikut gambar 3.7 rangkaian LCD. Gambar 3.9. Rangkaian LCD 16x2

3.2.5. Sensor Arus dan Sensor Tegangan

Sensor arus yang digunakan yaitu ACS712 5A. Sensor ini memiliki tengangan keluaran dengan jangkauan dari 3,5 V – 1,5 V. Tegangan keluaran tersebut akan menjadi input analog pada kaki pin ADC mikrokontroler. Sesuai dengan keterangan dasar teori ACS712 nilai kapasitor filter dan kapasitor bypass yaitu 1nF dan 0,1uF. Berikut gambar 3.8 rangkaian ACS712. Gambar 3.10. Rangkaian ACS712. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2.81 2.94 3.07 3.19 3.32 3.45 3.57 3.7 3.82 3.95 4.07 4.19 4.32 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4 4.1 4.2 O U T P U T INPUT Karakteristik Sensor Tegangan Gambar 3.11. Rangkaian sensor tegangan. Untuk sensor tegangan menggunakan optocoupler 4n35 dikarenakan ground yang berbeda dengan mikrokontroler. Resistor yang terhubung seri dengan led dirancang untuk mendapatkan arus yang melewati led antara 9ma – 1ma. Dengan menggunakan persamaan 2.38 dan 2.39 maka didapat besar nilai maksimum dan minimum Rled pada sensor 1, 2, dan 3 dengan tegangan masukan 4,2 V. Gambar 3.12. Karakteristik 4n35 sebagai sensor tegangan. � �� = , = ℎ � m�n = , = , ℎ �� �� = , − , = ℎ �� � = , − , = ℎ Karakteristik antara If dengan Ic yang kurang linear, sehingga perlu diuji melalui simulasi untuk mendapatkan karakteristik optocoupler sebagai sensor tegangan. Gambar 3.10 merupakan karakteristik yang di dapatkan melalui uji simulasi, dengan menggunakan Rled sebesar 360 ohm, dan Re sebesar 510 ohm dengan If sekitar 8ma, nilai tersebut digunakan sebagai acuan untuk keluaran sensor tegangan tiap sel menggunakan 4n35. Untuk tegangan baterai secara keseluruhan didapatkan dari hasil penjumlahan tegangan sel 1, 2, dan 3.

3.2.6. Regulator Tombol

a b Gambar 3.13. a Regulator tegangan 5v b Tombol Rangkaian pada gambar 3.10 merupakan rangkaian regulator yang dirancang menggunakan 7805, dengan tegangan masukan sekitar 9V. Keluaran dari regulator ini sebesar 5V dan digunakan untuk supply mikrokontroler. Terdapat rangkaian tambahan penurun tegangan menggunakan transistor BD139 dan diode zener, untuk mendapatkan tegangan 9v sebagai input 7805. Dengan arus zener 8mA, maka dapat digunakan zener 10V 0,5 watt. Nilai dari kapasitor masukan dan keluaran mengacu pada dasar teori 7805, bisa digunakan 100uF untuk kapasitor inpu t dan 10uf untuk kapasitor output sesuai dengan gambar 2.31. Rangkaian tombol menggunkaan pull-up resistor sebesar 20 Kohm, saat tombol ditekan maka PB4 dan PC5 berlogika low karena terhubung pada ground , sebaliknya saat tombol tidak ditekan � = ℎ , � = � � = = � � = − = � �� = − = 8 � maka terdapat arus yang mengalir dari VCC melewati resistor pull-up menuju PB4 dan PC5 yang menyebabkan pin tersebut berlogika high . 3.2.7. Driver Mosfet Gambar 3.14. Rangkaian driver mosfet. Mikrokontroler tidak bisa mengendalikan secara langsung mosfet, karena ground yang berbeda antara mikrokontroler dan baterai. Diperlukan rangkaian drive r menggunakan optocoupler dan rangkaian totem pole . Perhitungan menggunakan persamaan 2.38, 2,37 : Nilai R15 sebesar 20 ohm, mengacu pada datasheet mosfet IRF3205, dan datasheet UC3845. R15 merupakan resistor gate pada mosfet, biasanya bernilai kecil, karena gate mosfet sudah memiliki impedansi yang besar.

3.3. Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak menggunakan bahasa pemrogaman C++ dengan menggunakan aplikasi Codevision AVR . Aplikasi tersebut di desain untuk memprogram mikrokontroler AVR . Dengan menggunakan aplikasi tersebut memudahkan untuk mengatur fitur – fitur yang terdapat pada mikrokontroler Atmega. Terdapat beberapa diagram alir dalam merancang perangkat lunak : 1. Program utama. 2. Program cek tegangan baterai. � = − , 8 = ℎ � �� � � � ℎ � = − 8 = ℎ � �� � � � ℎ