PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC:KONTROL MANAJEMEN BATERAI BI-DIRECTIONAL(CONTROL PULSE WIDHT MODULATION)
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH
DC:KONTROL MANAJEMEN BATERAI
BI-DIRECTIONAL
(
CONTROL PULSE WIDHT
MODULATION
)
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh :
MUHAMMAD IQBAL FANANI
NIM: 201010130311177
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
(2)
ii
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH
DC:KONTROL MANAJEMEN BATERAI
BI-DIRECTIONAL
(
CONTROL PULSE WIDHT
MODULATION
)
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan
Akademik dalam Menyelesaikan Program Sarjana (S-1) Teknik
Disusun Oleh :
MUHAMMAD IQBAL FANANI
NIM: 201010130311177
JURUSAN ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
(3)
(4)
(5)
(6)
vi
ABSTRAKSI
Abstrak – Pada kehidupan yang semakin modern ini peralatan
elektronik semakin berkembang dan banyak digunakan dalam banyak sektor. Baik dalam industri,perkantoran, rumah tangga dan transportasi. Untuk semua aplikasi peralatan elektronika tersebut dibutuhkan sebuah alat penghasil daya tegangan searah(dc), konverter dc-dc adalah suatu alat penyedia tegangan dc yang diregulasi tegangan keluarannya sesuai dengan kebutuhan. Penelitian ini akan membuat kontrol manajemen baterai pada rumah dc dengan menggunakan dc-dc konverter bi-directional. Adapun konverter tegangan dc yang dipakai adalah buck dan boost konverter dimana dc tipe switching ini dapat menurunkan dan menaikan tegangan keluaran. Konverter tersebut akan dikendalikan dengan mengatur besarnya duty cycle sinyal pulse widht modulation (PWM) yang dihasilkan mikrokontroler dengan menggunakan mode fast PWM, hasil tegangan keluaran konverter ini akan dirancang sebesar 48 volt. Pengujiannya nanti akan dilakukan dengan mengukur nilai tegangan pada sisi masukan dan keluaran. Setelah melakukan pengujian tersebut maka dapat diketahui tegangan pada sisi masukan dan dan keluaran yang nanti ditampilkan pada sebuah layar LCD.
(7)
vii
ABSTRACT
Abstract – the modern life, electronic equipment is growing and widely used in many sectors. Both in industry, offices, households and transportation. For all applications the electronic equipment needed a producer of power tools direct voltage (dc), dc-dc converter is a tool providers dc voltage regulated output voltage as needed. The dc voltage converter that is used is the buck and boost dc-type switching converter which can lower and raise the output voltage. The converter will be controlled by adjusting the magnitude of the signal duty cycle pulse widht modulation (PWM) is generated using a microcontroller with fast PWM mode, the results of the converter output voltage will be designed for 48 volts. This study will make battery management control at home by using a dc-dc converter dc bi-directional. The test will be carried out by measuring the voltage on the input and output sides. After testing, it can be known and the voltage on the input side and the output of which will be displayed on an LCD screen.
(8)
viii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr. Wb.
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah mencurahkan kasih dan sayang kepada hambaNya sehingga tugas akhir yang berjudul
“PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RUMAH DC: KONTROL MANAJEMEN BATERAI BI-DIRECTIONAL (CONTROL PULSE WIDHT MODULATION)” dapat terselesaikan yang digunakan sebagai salah satu
persyaratan untuk meraih gelar sarjana S-1.
Banyak sekali pihak yang telah membantu penulis sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. Dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada:
1. Orang tua tercinta, yang senantiasa mendoakan dan mendukung secara materiil demi terselesaikannya tugas akhir ini.
2. Ibuk Ir. Nur Alif Mardiyah,MT., selaku Ketua Jurusan Elektro Universitas Muhammadiyah Malang, dan juga selaku dosen wali yang selama ini telah membimbing proses akademis hingga akhir jenjang kuliah.
3. Ermanu Azizul Hakim,Dr.Ir.MT, selaku dosen pembimbing I yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan penulis dengan sabar, dan selalu memberi semangat dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Ir. Nurhadi,MT. selaku dosen pembimbing II yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan, dan selalu memberi semangat serta masukan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
5. Seluruh dosen dan staf TU jurusan elektro UMM, terima kasih banyak atas bantuannya.
6.
Saudara-saudara di rumah, Kak Lin, Adikku Indah dan zula terima kasih atas doa dan dukungannya.7. Teman-teman seperjuangan elektro 2010, anak-anak Kontrakan dan para gamer warnet TX, “Cepet diselesaikan skripsinnya rek ndang kerjo !!! ndang nikah !!!” yang telah membantu dan mendukung terselesaikannya tugas akhir ini.
(9)
ix atas segala bantuan dan motivasinya.
Jika ada kesalahan dalam penulisan tugas akhir ini, penulis berharap saran dan kritik yang bersifat membangun guna kesempurnaan dari isi tugas akhir ini. Semoga tugas akhir ini dapat berguna bagi penulis dan pembaca.
Wassalamualaikum wr. wb.
Malang, 15 Oktober 2015
(10)
x
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN ... iii
LEMBAR PENGESAHAN ... iv
SURAT PERNYATAANKEASLIAN ... v
ABSTRAKSI ... vi
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xvi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 ... Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Metodologi ... 3
1.4.1 Studi literatur ... 3
1.4.2 Perancangan Sistem ... 3
1.4.3 Pembuatan Sistem ... 3
1.4.4 Pengujian dan Analisa Sistem ... 3
1.4.5 Penyusunan Skripsi ... 3
1.4.6 Pengambilan Kesimpulan dan Saran ... 3
1.6 Sistematika Penulisan Laporan ... 4
BAB II DASAR TEORI 2.1 ... Rumah DC ... 5
(11)
xi 2.2 ... Baterai
(Accumulator) ... ...6
2.2.1 Bagian-bagian Utama Baterai ... ...6
2.2.2 Prinsip Kerja Baterai... ...8
2.2.3 Prinsip Kerja Baterai Asam Timah ... . 9
2.2.4 Prinsip Kerja Batrai Basah atau Alkali ... 10
2.2.5 Jenis-jenis Baterai ... 11\
2.2.5.1 Baterai Asam (Lead Acid Storege Battery) ... 11
2.2.5.2 Baterai Basah (Alkaline Storege Battery)... 12
2.2.5.3 Berdasarkan Elektrolitnya ... 12
2.2.6 Cara-cara Pengisian Baterai ... 12
2.2.7 Rangkaian Baterai ... 14
2.2.7.1 Hubungan Seri ... 14
2.2.7.2 Hubungan Paralel... 14
2.2.7.3 Hubungan Kombinasi ... 15
2.2.8 Kapasitas Baterai ... 16
2.3 Mikrokontroller ATMega8535 ... 17
2.3.1 Arsitektur AVR ATMega8535 ... 18
2.3.2 Blok Diagram ATMega8535 ... 18
2.3.3 Fitur AVR 8535 ... 20
2.3.4 Konfigurasi Pin AVR ATMega8535 ... 21
2.3.5 Peta Memori ATMega8535 ... 22
2.3.6 Progam Memori ... 22
2.3.7 Data Memori ... 23
2.3.8 Eeprom Data Memori ... 23
2.3.9 Skema Minimum AVR ATMega 8535 ... 24
2.4 Analog to Digital Converter (ADC) ... 24
2.4.1 Mode Oprasi ADC ... 26
2.4.2 Register Pengendali ADC ... 26
2.5 Pulse Width Modulation (PWM) ... 29
2.5.1 Konfigurasi PWM ... 31
(12)
xii
2.6 Liquid Crystal Display (LCD) ... 34
2.7 Dasar Pemrograman ATMega8535 Dengan Bahasa C ... .36
2.7.1 Pendahuluan Bahasa C ... .36
2.7.2 Bahasa Pemrograman Mikrokontroller ... 36
2.7.3 Pengenal pada Bahasa C... 37
2.7.4 Tipe Data ... 37
2.7.5 Statement ... 39
2.7.6 Fungsi ... 39
2.7.7 Pernyataan perkondisi dan Pengulangan ... 40
BAB III RANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM 3.1 ... Tujuan Perancangan dan Pembuatan ... 44
3.2 ... Langkah-langkah Perancangan dan Pembuatan ... 45
3.3 ... Spesifikasi Alat ... 45
3.4 Perancangan Elektronik ... 46
3.5 Diagram Blok Sistem Bi-directional DC-DC Converter ... 47
3.6 Perancangan Perangkat Lunak ... 47
3.7 Flowchart Program ... 48
3.8 Perhitungan Nilai Analog to Digital Converter ... 50
3.9 Perhitungan Pulse Width Modulation (PWM) ... 51
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Metode Pengujian ... 52
4.2 Pengujian LCD ... 53
4.2.1 Hasil dan Analisa Pengujian LCD ... 59
4.3 Pengujian Mikrokontroller ... 60
4.3.1 Analisa Pengujian Mikrokontroller ... 60
4.4 Pengujian Pulse Width Modulation (PWM) ... 60
(13)
xiii
4.5 Program Pengujian Boost Converter ... 61
4.5.1 Hasil dan Analisa Program Boost Converter ... 62
4.6 Program Pengujian Buck Converter ... 63
4.6.1 Hasil dan Analisa Program Buck Converter ... 64
4.7 Program Pengujian Relay ... 65
4.7.1 Hasil dan Analisa Relay ... 66
4.8 Program Pengujian Sensor Tegangan dan Arus ... 67
4.8.1 Hasil dan Analisa Sensor Tegangan dan Arus ... 67
4.9 Pengujian Keseluruhan Sistem ... 68
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 70
5.2 Saran ... 70
(14)
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Blok Rumah DC ... 5
Gambar 2.2 Bagian Bagian Baterai ... 6
Gambar 2.3 Bentuk Sederhana Sel Baterai ... 7
Gambar 2.4 Proses Pengosongan dan Pengisian Baterai ... 8
Gambar 2.5 Hubungan Baterai Secara Seri... 14
Gambar 2.6 Hubungan Baterai Secara Paralel ... 15
Gambar 2.7 Hubungan Baterai Secara Seri Paralel ... 15
Gambar 2.8 Hubungan Baterai Secara Paralel Seri ... 16
Gambar 2.9 Blok Diagram Fungsional ATMega8535 ... 20
Gambar 2.10 Configurasi Pin ATMega8535 ... 22
Gambar 2.11 Program Memori ... 22
Gambar 2.12 Data Memori. ... 23
Gambar 2.13 EEPROM Data Memori ... 24
Gambar 2.14 Skema Minimum Sistem ATMega8535 ... 24
Gambar 2.15 Diagram Blok Analog to Digital Converter ... 25
Gambar 2.16 Register ADMUX ... 26
Gambar 2.17 Register ADCSRA ... 27
Gambar 2.18 Register ADCH:ADCL ... 28
Gambar 2.19 Register SFIOR ... 29
Gambar 2.20 Pola Kerja PWM ... 30
Gambar 2.21 Duty Cycle... 30
Gambar 2.22 Register TCNT0 ... 31
Gambar 2.23 Register OCR0 ... 31
Gambar 2.24 Register TCCR0 ... 32
Gambar 2.25 Pulse Fast PWM ... 33
Gambar 2.26 Pulse Phase Corect PWM ... 34
Gambar 2.27 Sruktur Memori LCD ... 35
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Mikrokontroller ATMega8535 ... 46
(15)
xv
Gambar 3.3 Perancangan Perangkat Lunak ... 48
Gambar 3.4 Flowchart Charging dan Discharging Baterai ... 49
Gambar 4.1 Tampilan LCD ... 59
Gambar 4.2 Hardware Mikrokontroller ... 60
Gambar 4.3 Gelombang PWM Boost Konverter ... 62
Gambar 4.4 Tampilan Boost Konverter pada LCD ... 63
Gambar 4.5 Gelombang PWM Buck Konverter ... 64
Gambar 4.6 Tampilan Hasil Buck Konverter pada layar LCD ... 65
Gambar 4.7 Relay 1, Relay 2, Relay 3 ... 66
Gambar 4.8 Pembagi Tegangan dan Sensor Arus ACS712 ... 67
Gambar 4.9 Hasil Tampilan Sensor Tegangan dan Sensor Arus Pada LCD ... 68
Gambar 4.10 Proses Pengujian Seluruh Sistem 1 ... 68
(16)
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pmilihan Mode Tegangan Referensi ADC ... 26
Tabel 2.2 Pilihan Saluran Masukan ADC ... 27
Tabel 2.3 Pilihan Nilai Prescaler. ... 28
Tabel 2.4 Pilihan Sumber Triger. ... 29
Tabel 2.5 Configurasi Bit WGM01 dan WGM00. ... 32
Tabel 2.6 Configurasi Bit COM01 dan COM00 Mode Fast PWM ... 32
Tabel 2.7 Configurasi Bit COM01 dan COM00 Mode Phase Correct PWM ... 33
(17)
xvii
DAFTAR PUSTAKA
[1].Cabaj. Mark, DC House Model Design and Construction. Senior Project, San Luis Obispo, CA:Calpoly State University, 2012
[2].No Author. (2015 juli 10 ). Dasar Teori Baterai. [Online]. Available: http:// www.inverterplus.com/2010/04/cara-kerja-akiatau-battery.html.
[3].Wardhana, L., 2006, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATmega8535 Simulasi, Hardware,dan Aplikasi , Andi, Yogyakarta
[4].Atmel, 2008, Product data sheet, http://www.atmel.com/product/ATMega8535.pdf
[5].Depok Instrument, 2011, Analog Digital Converter,
zhttp://depokinstruments.com/2011/07/20/adc-analog-to-digital-converter/
[6].Anonimous. 2011. Mengenai PWM. http://kecoakacau.blogspot.com
[7].Nasution, Muhammad Fadli.2010 Pulse Widht Modulation. http://www.ini-robot.blogspot.com
[8].Bejo, Agus. C &AVR Rahasia Kemudahan Basa C dalam Mikrokontroler ATMega8535. Graha ilmu. Yogyakarta : 2008
[9].Ahmad, Balza, Agus Arif. Modul: Workshop Dasar Aplikasi Mikrokontroler. Kelompok Instrumentasi Berbasis Mikrokontroler Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada. Yogyakarta : 2003.
[10].Kazimierczuk,Marian. (2008). Pulse-widht Modulated DC-DC Power Converters”. Wright state University Dayton, Ohio, USA
(18)
1
BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang
Dengan semakin berkembangnya teknologi di dunia, kebutuhan energi di dunia juga ikut meningkat. Kenaikan kebutuhan energi tersebut akan terus meningkat seiring kenaikan angka pertumbuhan penduduk di dunia. Sebagian besar energi yang dikonsumsi merupakan energi fosil yang tidak dapat diperbaharui (unrenewable resources). Ketersediaan energi fosil sebagai sumber energi utama sangat terbatas dan terus mengalami ancaman kelangkaan karena penggunaan energi tersebut dalam skala besar dan secara terus menerus. Perlu adanya sumber energi alternatif baru yang dapat diperbaharui (renewable resources) untuk menggantikan sumber energi fosil. Selain itu angka polusi yang diakibatkan dari pembangkitan energi bahan bakar fosil tersebut juga sangat besar.
Penelitian dalam bidang renewable energi pun telah banyak dilakukan untuk meminimalkan krisis kekurangannya energi listrik. Beberapa peneliti menggunakan baterai sebagai sumber energi utama sebagai penyimpan energi berupa superkapasitor, accu dan lain-lain. Sedangkan lainnya menggunakan sel bahan bakar (fuel cell) sebagai sumber energi utama dan melakukan hibridisasi dengan baterai atau superkapasitor, atau keduanya.
Pada kenyataannya, tegangan DC yang berasal dari sumber atau penyimpan energi tidak selalu sesuai dengan tegangan bus yang menuju ke beban. Oleh karena itu perlu penambahan rangkaian elektronika daya berupa konverter DC-DC untuk menyesuaikan tegangan bus pada aplikasi ke beban.Adapun konverter DC-DC yang digunakan adalah konvereter DC-DC dua arah (bidirectional converter) atau sering dikenal dengan buck-boost converter. Hal ini terjadi karena pada konverter tipe tersebut, arus dapat mengalir secara dua arah, dari arah sumber menuju beban (discharging), dan dari arah beban menuju sumber (charging).
Pengontrolan dalam bidang bidirectional DC-DC converter sudah sering dilakukan.Mengingat bidirectional DC-DC converter melakukan tugas secara dua arah yaitu dapat menyuplai dan menyimpan energi listrik. Proses switching dilakukan secara otomatis menggunakan mikronkontroller ATMega8535 dimana konfigurasi disesuaikan dengan bidirectional DC-DC converter yaitu sebagai pembangkit sinyal Pulse Widht
(19)
2
Modulation (PMW) serta pengolah error tegangan dan arus output dengan set-point
tegangan dan arus.
1.2Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas masalah yang timbul dari tugas akhir ini adalah.
1. Bagaimana cara merancangkontrol manajemen baterai pada proyek DC House
(Control pulse widht modulation)?
2. Bagaimana cara pengontrolan switching otomatis menggunakan pulse width modulation (PWM)
3. Bagaimana cara pengontrolan suplai daya beban agar selalu konstan (stabil)
1.3Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah :
1. Memperoleh rancangan kontrol manajemen baterai pada proyek DC House
(Control pulse widht modulation).
2. Mengontrol switching otomatis menggunakan pulse widht modulation (PWM) 3. Mengontrol suplai daya pada beban agar selalu stabil
1.4Batasan Masalah
Agar tujuan tugas akhir ini tidak menyimpang dari tujuan semula, dibutuhkan suatu batasan-batasan yang jelas guna mengarahkan pembahasan. Batasan-batasan masalah tersebut adalah sebagai berikut :
1. Fokus pembahasan pada tugas akhir ini adalah perancangan dan pembuatan rumah DC: kontrol manajemen baterai bi-directional (control pulse widht modulation).
2. Parameter yang dikeluarkan hanya tegangan keluaran buck dan boost saja 3. Batas proses charging dan discharging masih belum bisa ditampilkan (%) 4. Mikrokontroller yang dipakai ATMega8535 sedangkan untuk Pemograman
(20)
3
1.5Metodologi
1. Studi literatur
Membaca buku-buku penunjang dan data-data yang diperlukan sesuai dengan metode yang mencakup landasan teoritis termasuk Microkontroller dan Control pulse widht modulation
2. Rancangan
Dalam rancangan ini digunakan software AVR Studio 4 untuk merancang
Control pulse widht modulation untuk kontrol manajemen baterai
Bidirectional DC-DC Converter serta pembahasan tentang alat tersebut yaitu kontrol manajemen baterai pada proyek rumah DC
3. Pembuatan
Pembuatan dilakukan sesuai dengan rancangan yang sudah dibuat dan menerapkannya pada proyek rumah DC
4. Pengujian dan analisa
Pengujian dilakukan dengan menggunakan program proteus untuk mengetahui apakah kerja alat tersebut telah sesuai dengan perencanaan, serta mengunakan
osciloskop untuk melihat sinyal keluaran pada alat apakah sesuai dengan simulasi atau tidak.
5. Penyusunan skripsi
Dari hasil perencanaan, pembuatan dan pengujian alat tersebut kemudian dianalisa dan diambil suatu kesimpulan yang akhirnya disusunlah buku naskah Tugas Akhir ini mencakup semua langkah dalam perencanaan.
6. Pegambilan kesimpulan dan saran
Setelah melakukan hasil perencanaan, pembuatan dan pengujian, maka didapat beberapa kesimpulan untuk menyelesaikan masalah yang terjadi, sehingga tujuan akhir dapat diselesaikan.
(21)
4
1.6Sistematika Pembahasan
Sistematika yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini terdiri dari beberapa bab Antara lain :
BAB I : PENDAHULUAN
Pada Bab I ini akan menguraikan secara garis besar terhadap permasalahan yang terjadi dari: latar belakang, perumusan masalah, tujuan penyusunan, pembatasan masalah, metodologi pelaksanaan dan sistematika penulisan. BAB II : DASAR TEORI
Dasar teori mengacu pada buku dan jurnal ilmiah nasional maupun internasional.
BAB III : PERANCANGAN ALAT
Merupakan bab yang membahas mengenai rancangan alat dan komponen-komponen yang digunakan.
BAB IV : PEMBUATAN SERTA PENGUJIAN ALAT
Merupakan bab yang membahas mengenai perancangan dan pembuatan rumah DC: kontrol manajemen baterai bi-directional (control pulse widht modulation) serta pembahasan mengenai alat tersebut.
BAB V : PENUTUP
Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil analisa dan saran-saran yang diperlukan untuk melengkapi kesempurnaan pasa perancang analisa.
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
(1)
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Pmilihan Mode Tegangan Referensi ADC ... 26
Tabel 2.2 Pilihan Saluran Masukan ADC ... 27
Tabel 2.3 Pilihan Nilai Prescaler. ... 28
Tabel 2.4 Pilihan Sumber Triger. ... 29
Tabel 2.5 Configurasi Bit WGM01 dan WGM00. ... 32
Tabel 2.6 Configurasi Bit COM01 dan COM00 Mode Fast PWM ... 32
Tabel 2.7 Configurasi Bit COM01 dan COM00 Mode Phase Correct PWM ... 33
(2)
xvii DAFTAR PUSTAKA
[1].Cabaj. Mark, DC House Model Design and Construction. Senior Project, San Luis Obispo, CA:Calpoly State University, 2012
[2].No Author. (2015 juli 10 ). Dasar Teori Baterai. [Online]. Available: http:// www.inverterplus.com/2010/04/cara-kerja-akiatau-battery.html.
[3].Wardhana, L., 2006, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATmega8535 Simulasi, Hardware,dan Aplikasi , Andi, Yogyakarta
[4].Atmel, 2008, Product data sheet, http://www.atmel.com/product/ATMega8535.pdf [5].Depok Instrument, 2011, Analog Digital Converter,
zhttp://depokinstruments.com/2011/07/20/adc-analog-to-digital-converter/ [6].Anonimous. 2011. Mengenai PWM. http://kecoakacau.blogspot.com
[7].Nasution, Muhammad Fadli.2010 Pulse Widht Modulation. http://www.ini-robot.blogspot.com
[8].Bejo, Agus. C &AVR Rahasia Kemudahan Basa C dalam Mikrokontroler ATMega8535. Graha ilmu. Yogyakarta : 2008
[9].Ahmad, Balza, Agus Arif. Modul: Workshop Dasar Aplikasi Mikrokontroler. Kelompok Instrumentasi Berbasis Mikrokontroler Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada. Yogyakarta : 2003.
[10].Kazimierczuk,Marian. (2008). Pulse-widht Modulated DC-DC Power Converters”. Wright state University Dayton, Ohio, USA
(3)
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Dengan semakin berkembangnya teknologi di dunia, kebutuhan energi di dunia juga ikut meningkat. Kenaikan kebutuhan energi tersebut akan terus meningkat seiring kenaikan angka pertumbuhan penduduk di dunia. Sebagian besar energi yang dikonsumsi merupakan energi fosil yang tidak dapat diperbaharui (unrenewable resources). Ketersediaan energi fosil sebagai sumber energi utama sangat terbatas dan terus mengalami ancaman kelangkaan karena penggunaan energi tersebut dalam skala besar dan secara terus menerus. Perlu adanya sumber energi alternatif baru yang dapat diperbaharui (renewable resources) untuk menggantikan sumber energi fosil. Selain itu angka polusi yang diakibatkan dari pembangkitan energi bahan bakar fosil tersebut juga sangat besar.
Penelitian dalam bidang renewable energi pun telah banyak dilakukan untuk meminimalkan krisis kekurangannya energi listrik. Beberapa peneliti menggunakan baterai sebagai sumber energi utama sebagai penyimpan energi berupa superkapasitor, accu dan lain-lain. Sedangkan lainnya menggunakan sel bahan bakar (fuel cell) sebagai sumber energi utama dan melakukan hibridisasi dengan baterai atau superkapasitor, atau keduanya.
Pada kenyataannya, tegangan DC yang berasal dari sumber atau penyimpan energi tidak selalu sesuai dengan tegangan bus yang menuju ke beban. Oleh karena itu perlu penambahan rangkaian elektronika daya berupa konverter DC-DC untuk menyesuaikan tegangan bus pada aplikasi ke beban.Adapun konverter DC-DC yang digunakan adalah konvereter DC-DC dua arah (bidirectional converter) atau sering dikenal dengan buck-boost converter. Hal ini terjadi karena pada konverter tipe tersebut, arus dapat mengalir secara dua arah, dari arah sumber menuju beban (discharging), dan dari arah beban menuju sumber (charging).
Pengontrolan dalam bidang bidirectional DC-DC converter sudah sering dilakukan.Mengingat bidirectional DC-DC converter melakukan tugas secara dua arah yaitu dapat menyuplai dan menyimpan energi listrik. Proses switching dilakukan secara otomatis menggunakan mikronkontroller ATMega8535 dimana konfigurasi disesuaikan dengan bidirectional DC-DC converter yaitu sebagai pembangkit sinyal Pulse Widht
(4)
2 Modulation (PMW) serta pengolah error tegangan dan arus output dengan set-point tegangan dan arus.
1.2Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas masalah yang timbul dari tugas akhir ini adalah.
1. Bagaimana cara merancang kontrol manajemen baterai pada proyek DC House (Control pulse widht modulation)?
2. Bagaimana cara pengontrolan switching otomatis menggunakan pulse width modulation (PWM)
3. Bagaimana cara pengontrolan suplai daya beban agar selalu konstan (stabil)
1.3Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini adalah :
1. Memperoleh rancangan kontrol manajemen baterai pada proyek DC House (Control pulse widht modulation).
2. Mengontrol switching otomatis menggunakan pulse widht modulation (PWM) 3. Mengontrol suplai daya pada beban agar selalu stabil
1.4Batasan Masalah
Agar tujuan tugas akhir ini tidak menyimpang dari tujuan semula, dibutuhkan suatu batasan-batasan yang jelas guna mengarahkan pembahasan. Batasan-batasan masalah tersebut adalah sebagai berikut :
1. Fokus pembahasan pada tugas akhir ini adalah perancangan dan pembuatan rumah DC: kontrol manajemen baterai bi-directional (control pulse widht modulation).
2. Parameter yang dikeluarkan hanya tegangan keluaran buck dan boost saja 3. Batas proses charging dan discharging masih belum bisa ditampilkan (%) 4. Mikrokontroller yang dipakai ATMega8535 sedangkan untuk Pemograman
(5)
3 1.5Metodologi
1. Studi literatur
Membaca buku-buku penunjang dan data-data yang diperlukan sesuai dengan metode yang mencakup landasan teoritis termasuk Microkontroller dan Control pulse widht modulation
2. Rancangan
Dalam rancangan ini digunakan software AVR Studio 4 untuk merancang
Control pulse widht modulation untuk kontrol manajemen baterai
Bidirectional DC-DC Converter serta pembahasan tentang alat tersebut yaitu kontrol manajemen baterai pada proyek rumah DC
3. Pembuatan
Pembuatan dilakukan sesuai dengan rancangan yang sudah dibuat dan menerapkannya pada proyek rumah DC
4. Pengujian dan analisa
Pengujian dilakukan dengan menggunakan program proteus untuk mengetahui apakah kerja alat tersebut telah sesuai dengan perencanaan, serta mengunakan osciloskop untuk melihat sinyal keluaran pada alat apakah sesuai dengan simulasi atau tidak.
5. Penyusunan skripsi
Dari hasil perencanaan, pembuatan dan pengujian alat tersebut kemudian dianalisa dan diambil suatu kesimpulan yang akhirnya disusunlah buku naskah Tugas Akhir ini mencakup semua langkah dalam perencanaan.
6. Pegambilan kesimpulan dan saran
Setelah melakukan hasil perencanaan, pembuatan dan pengujian, maka didapat beberapa kesimpulan untuk menyelesaikan masalah yang terjadi, sehingga tujuan akhir dapat diselesaikan.
(6)
4 1.6Sistematika Pembahasan
Sistematika yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini terdiri dari beberapa bab Antara lain :
BAB I : PENDAHULUAN
Pada Bab I ini akan menguraikan secara garis besar terhadap permasalahan yang terjadi dari: latar belakang, perumusan masalah, tujuan penyusunan, pembatasan masalah, metodologi pelaksanaan dan sistematika penulisan. BAB II : DASAR TEORI
Dasar teori mengacu pada buku dan jurnal ilmiah nasional maupun internasional.
BAB III : PERANCANGAN ALAT
Merupakan bab yang membahas mengenai rancangan alat dan komponen-komponen yang digunakan.
BAB IV : PEMBUATAN SERTA PENGUJIAN ALAT
Merupakan bab yang membahas mengenai perancangan dan pembuatan rumah DC: kontrol manajemen baterai bi-directional (control pulse widht modulation) serta pembahasan mengenai alat tersebut.
BAB V : PENUTUP
Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil analisa dan saran-saran yang diperlukan untuk melengkapi kesempurnaan pasa perancang analisa.
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN