tegangan yang dihasilkan oleh sumber bisa mencapai 25V, maka untuk mengamankan IC mikrokontroler digunakanlah rangkaian pembagi tegangan untuk mengkondisikan
tegangan masukan ADC tersebut. Rangkaian pembagi tegangan menggunakan potensiometer, dimana pada ujung kiri dihubungkan dengan terminal positif sumber dan
pada ujung kanan dihubungkan dengan ground. Masukan ke port ADC di-tap-kan pada kaki tengahpotensiometer tersebut.
Dengan begitu perbandingan antara tegangan yang masuk ke ADC dengan tegangan riil pada sumber yaitu 1:5. Jika tegangan pada sumber 0V maka tegangan yang masuk ADC
juga 0V, namun jika tegangan pada sumber mencapai nilai maksimalnya yaitu 25V, maka tegangan yang akan masuk ke ADC adalah 5V.
Sedangkan untuk pengukuran arus, alat ini menggunakan modul current sensor IC ACS-712-05B dengan batasan arus maksimal 5A. Modul tersebut memerlukan suplai
tegangan 5 Volt agar dapat bekerja dengan baik, sensor ini memiliki kepekaan 185mVA, artinya setiap perubahan 1 ampere keluaran dari modul berubah 185mV. Pengggunaan
sensor arus ini yaitu dengan cara merangkai secara serial antara terminal sumber dan rangkaian beban. Terminal postif sumber dihubungkan dengan port 1 dan 2 dan
keluarannya melalui port 3 dan 4. Port 5 dihubungkan dengan GND port 6 merupakan filter dengan kapasitor, port 7 merupakan port keluaran tegangan hasil pengukuran arus
dan yang terakhir port 8 dihubungkan ke VCC 5V untuk mencatu IC agar bekerja. Pengukuran tegangan menggunakan ADC 1 yang dihubungkan pada port PA0 dan
pengukuran arus akan menggunakan ADC 2 yang dihubungkan pada port PA1. Tegangan keluaran dari input regulator yang akan digunakan pada proses
selanjutnya terlebih dahulu akan diregulasi sesuai dengan kebutuhan proses pengisian baterai, oleh sebab itu digunakan voltage regulator sebelum daya masuk ke baterai.
Voltage regulator berguna untuk mengkondisikan tegangan berada pada level 10V. Tegangan 10V adalah tegangan yang digunakan pada proses pengisian baterai, karena jika
tegangan pengecasan lebih dari 10V maka dapat merusak inti baterai. Jika tegangan sumber kurang dari 10V maka input regulator akan “off”, artinya tidak ada daya yang
ditransfer ke rangkaian chargedischarge.
3.2.3. Perancangan Rangkaian ChargeDischarge
Rangkaian ChargeDischarge dapat dikatakan rangkaian terpenting dari alat ini. Proses otomatisasi pengisian dan pemakaian baterai dikontrol dari sini. ChargeDscharge
terdiri dari rangkaian modul relay dan satu rangkaian lagi dengan beberapa port yang akan
dihubungkan dengan rangkaian lain seperti inputoutput regulator dan baterai. Penyaklaran pada proses Charge dan proses Discharge dilakukan oleh modul relay. Pengisian baterai
dihubungkan dengan dengan Port Normally Close NC, Pengosongan baterai dihubungkan dengan Port Normally Open NO, sedangkan Port COM dihubungkan
dengan baterai. Dengan demikian, pada keadaan normal baterai akan diisi jika sumber menghasilkan daya yang akan berpengaruh pada pada waktu pengisian baterai. Relay
dikontrol langsung dari mikrokontroler, saat mikro memberikan masukan “0” atau logika rendah maka Port COM akan terhubung dengan Port NC, sedangkan saat mikrokontroler
memberkan masukan “1” maka relay akan terhubung ke Port NO. Channel K1 – K3 terhubung dengan Batt 1
– Batt 3, sedangkan channel K4 digunakan untuk menghubungkan sumber dengan beban dummy jika baterai sudah terisi penuh. Beban
dummy dipasang di port unregulated output.
Gambar 3.5 Rangkaian ChargeDischarge
Gambar 3.5 diatas merupakan rangkaian yang akan bekerja sama dengan modul relay untuk melakukan tugasnya. Port K
1-4
akan terhubung dengan masing – masing
channel pada modul relay dan Port Batt
1-3
dihubungkan dengan terminal baterai. Proses pengukuran tegangan pada baterai dilakukan oleh ADC mkrokontroler melalui Port V
Batt. Tegangan pengisian baterai yang dikeluarkan input regulator bernilai 10V, oleh sebab itu perlu diberi pembagi tegangan sebelum masuk ke pin ADC.
3.2.4. Perancangan Rangkaian Output Regulator
Output regulator merupakan bagian akhir yang mengatur penggunaan daya yang
terdapat pada baterai. Rangkaian ini termasuk digunakan saat proses discharging berlangsung. Daya dari baterai akan diregulasi terebih dahulu oleh output regulator dan
disesuaikan dengan kebutuhan beban.
Gambar 3.6 Rangkaian Output Regulator Rangkaian output regulator akan memiliki 3 keluaran yang bervariasi. Hal ini
dimaksudkan untuk mengatasi kebutuhan daya pada beban yang berbeda – beda.
Pengaturan tegangan pada Output
A-C
menggunakan dioda zener IN4735 yang memiliki tegangan referensi 6.2 V dan potensiometer. Jika output regulator menggunakan zener
dengan tegangan referensi 5.1V maka output regulator akan bernilai 4.72 V dan bukan 5V, hal ini dikarenakan ada drop tegangan akibat penggunaan transistor 2n3055, oleh karena
itu digunakanlah zener 6.2V yang tegangan keluarannya dapat diatur sedemikian rupa oleh potensiometer agar keluaran output regulator tetap bernilai 5 V.
Sub sistem output regulator menggunakan pembatas arus yang rangkaiannya terdiri dari transistor 2N2222, transistor 2N3055, dan sebuah resistor Rsc. Rangkaian ini
akan membatasi besar arus yang dapat ditarik oleh beban. Jika beban berlebih maka arus meningkat, maka tegangan keluarannya akan menurun seiring dengan peningkatan arus
keluarannya. Hal ini dimaksudkan untuk menjaga level daya pada port keluaran output regulator tetap sesuai dengan spesifikasi yang dirancang. Daya pada masing
– masing port ditunjukkan pada tabel di bawah ini.
Tabel 3.2 Spesifikasi Port Output Regulator
Output
Vo V Io max A
P W A
5 0.5
2.5 B
5 0.5
2.5 C
5 1
5 D
5 ~ 15 3
~
Daya yang digunakan oleh beban dapat dimonitor melaui tegangan dan arus yang keluar melewati output regulator. Tegangan diukur dengan cara men-tap-kan pin ADC
pada kaki tengah trimpot yang berlaku sebagai rangkaian pembagi tegangan. Hal ini dimaksudkan karena tegangan yang melalui output regulator bisa mencapai 10V lebih,
maka untuk menghindari kerusakan pada Port ADC digunakanlah rangkaian pembagi tegangan dengan trimpot tersebut. Pengukuran Arus menggunakan modul sensor arus yang
memerlukan suplai tegangan 5V untuk dapat bekerja dengan baik. Keluaran dari sensor arus yang berupa tegangan yang akan dikirimkan ke ADC untuk dikalibrasi dan dikalikan
dengan tegangan output regulator sehingga menghasilkan daya yang digunakan oleh beban.
Output
A-C
lebih ditujukan untuk mengisi baterai handphone dan powerbank, sedangkan pada Output
D
dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan lainnya. Variasi Output
A, Output B, dan Output C memberikan keluaran tegangan 5 VDC, disesuaikan dengan kebanyakan tegangan charger handphone dan powerbank pada umumnya. Arus
yang dihasilkan oleh tiga varian pertama tersebut juga disesuaikan dengan arus keluaran charger
, dikarenakan setiap merk handphone memiliki spesifikasi arus yang berbeda –
beda, maka disediakan 2 pilihan yang sangat umum digunakan yaitu 0.5A dan 1A. Output D memberikan tegangan dan arus yang berbeda
– beda sesuai dengan kondisi sumber saat itu. Tegangan minimal pada Output D adalah 7.4 V sedangkan arus keluarannnya
merupakan arus maksimal pada baterai, ditambah dengan arus yang dihasilkan oleh sumber secara langsung tanpa diregulasi terlebih dahulu sehingga Output D menghasilkan banyak
variasi tegangan dan arus. Ketiga baterai yang dirangkai pararel akan menghasilkan tegangan yang tetap
yaitu 7.4V, namun arusnya menjadi tiga kali dari arus maksimal yang dimiliki masing –
masing baterai. Jika satu baterai memiliki arus keluaran maksimal 1A, maka ketiga baterai akan menghasilka arus maksimal 3A. Hal inilah yang menyebabkan tegangan dan arus
minimal pada Output D. Saat kondisi ter-bypass maka tegangan keluarannya bisa mencapai 15 V dengan arus yang berbeda
– beda tergantung sumber mana yang mensuplai. Solar Cell akan menghasilkan arus maksimal sebesar 0.6A, sedangkan kincir angin
menghasilkan arus maksimal 0.5A. arus dari sumber tersebut akan ditambahkan dengan arus keluaran baterai.
3.2.5. Perancangan User Interface
