Sistem Penerangan Rumah Cerdas Menggunakan Solar Cell Berbasis Mikrokontroller Atmega32

LAMPIRAN

Lampiran 2. Gambar Rangkaian Sistem Kendali

Lampiran 4. Gambar Alat Keseluruhan dari Solar Cell

Lampiran 6. Konfigurasi Program Pengoperasian Solar Cell

/******************************************************* This program was created by the

CodeWizardAVR V3.12 Standard Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2014 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.

http://www.hpinfotech.com

Chip type : ATmega32 Program type : Application

AVR Core Clock frequency: 16.000000 MHz Memory model : Small

External RAM size : 0 Data Stack size : 128

*******************************************************/ #include <mega32.h>

#include <stdio.h> #include <delay.h> #define solar1 PORTC.6 #define solar2 PORTC.5 #define batere1 PORTC.4 #define batere2 PORTC.3 #define lampu PORTC.7 // Alphanumeric LCD functions #include <alcd.h>

// Declare your global variables here // Voltage Reference: AVCC pin

#define ADC_VREF_TYPE ((0<<REFS1) | (1<<REFS0) | (0<<ADLAR))

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input | ADC_VREF_TYPE;

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

// Start the AD conversion ADCSRA|=(1<<ADSC);

// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & (1<<ADIF))==0); ADCSRA|=(1<<ADIF);

return ADCW; }

void main(void) {

// Declare your local variables here unsigned char buf[33];

unsigned int vbat1, vbat2, vref, cnt; // Input/Output Ports initialization // Port A initialization

DDRA=(0<<DDA7) | (0<<DDA6) | (0<<DDA5) | (0<<DDA4) | (0<<DDA3) | (0<<DDA2) | (0<<DDA1) | (0<<DDA0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTA=(0<<PORTA7) | (0<<PORTA6) | (0<<PORTA5) | (0<<PORTA4) | (0<<PORTA3) | (0<<PORTA2) | (0<<PORTA1) | (0<<PORTA0);

// Port B initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRB=(0<<DDB7) | (0<<DDB6) | (0<<DDB5) | (0<<DDB4) | (0<<DDB3) | (0<<DDB2) | (0<<DDB1) | (0<<DDB0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTB=(0<<PORTB7) | (0<<PORTB6) | (0<<PORTB5) | (0<<PORTB4) | (0<<PORTB3) | (0<<PORTB2) | (0<<PORTB1) | (0<<PORTB0);

// Port C initialization

// Function: Bit7=Out Bit6=Out Bit5=Out Bit4=Out Bit3=Out Bit2=In Bit1=In Bit0=In

DDRC=(1<<DDC7) | (1<<DDC6) | (1<<DDC5) | (1<<DDC4) | (1<<DDC3) | (0<<DDC2) | (0<<DDC1) | (0<<DDC0);

// State: Bit7=0 Bit6=0 Bit5=0 Bit4=0 Bit3=0 Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTC=(0<<PORTC7) | (0<<PORTC6) | (0<<PORTC5) | (0<<PORTC4) | (0<<PORTC3) | (0<<PORTC2) | (0<<PORTC1) | (0<<PORTC0);

// Port D initialization

// Function: Bit7=Out Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRD=(1<<DDD7) | (0<<DDD6) | (0<<DDD5) | (0<<DDD4) | (0<<DDD3) | (0<<DDD2) | (0<<DDD1) | (0<<DDD0);

PORTD=(0<<PORTD7) | (0<<PORTD6) | (0<<PORTD5) | (0<<PORTD4) | (0<<PORTD3) | (0<<PORTD2) | (0<<PORTD1) | (0<<PORTD0);

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 125.000 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin // ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped ADMUX=ADC_VREF_TYPE;

ADCSRA=(1<<ADEN) | (0<<ADSC) | (0<<ADATE) | (0<<ADIF) | (0<<ADIE) | (1<<ADPS2) | (1<<ADPS1) | (1<<ADPS0);

SFIOR=(1<<ADHSM) | (0<<ADTS2) | (0<<ADTS1) | (0<<ADTS0); // Alphanumeric LCD initialization

// Connections are specified in the

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu: // RS - PORTB Bit 0

// RD - PORTB Bit 1 // EN - PORTB Bit 2 // D4 - PORTB Bit 4 // D5 - PORTB Bit 5 // D6 - PORTB Bit 6 // D7 - PORTB Bit 7 // Characters/line: 16 lcd_init(16);

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Solar charger"); delay_ms(150);

{

// Place your code here vref = 0;

for (cnt = 0; cnt < 50; cnt++) {

vref = vref + read_adc(2); }

vref = vref / 50; vbat1 = 0;

for (cnt = 0; cnt < 50; cnt++) {

vbat1 = vbat1 + read_adc(1); }

vbat1 = vbat1 / 50; vbat2 = 0;

for (cnt = 0; cnt < 50; cnt++) {

vbat2 = vbat2 + read_adc(0); }

vbat2 = vbat2 / 50;

lcd_gotoxy(0,1);

sprintf(buf,"B1:%03u B2:%03u", vbat1, vbat2); lcd_puts(buf);

} }

Lampiran 7. Konfugurasi Program Pengoperasian Baterai

/******************************************************* This program was created by the

CodeWizardAVR V3.12 Standard Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2014 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.

http://www.hpinfotech.com

Chip type : ATmega32 Program type : Application

AVR Core Clock frequency: 16.000000 MHz Memory model : Small

External RAM size : 0 Data Stack size : 128

*******************************************************/ #include <mega32.h>

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

#define lampu PORTC.3 #define batere1 PORTC.6 #define batere2 PORTC.7 #define solar1 PORTC.4 #define solar2 PORTC.5

// I2C Bus functions #include <i2c.h>

// DS1307 Real Time Clock functions #include <ds1307.h>

// Alphanumeric LCD functions #include <alcd.h>

// Declare your global variables here bit siang;

// Timer1 overflow interrupt service routine interrupt [TIM1_OVF] void timer1_ovf_isr(void) {

// Reinitialize Timer1 value TCNT1H=0xBDC >> 8; TCNT1L=0xBDC & 0xff; // Place your code here

rtc_get_time(&jam, &menit, &detik);

if ((jam > 6) & (menit > 0) & (detik > 0)) siang = 1; if ((jam > 18) & (menit > 0) & (detik > 0)) siang = 0; }

// Voltage Reference: AVCC pin

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input | ADC_VREF_TYPE;

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

// Start the AD conversion ADCSRA|=(1<<ADSC);

// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & (1<<ADIF))==0); ADCSRA|=(1<<ADIF);

return ADCW; }

void main(void) {

// Declare your local variables here unsigned char buf[33];

unsigned int vbat1, vbat2, vref, cnt; // Input/Output Ports initialization // Port A initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In

DDRA=(0<<DDA7) | (0<<DDA6) | (0<<DDA5) | (0<<DDA4) | (0<<DDA3) | (0<<DDA2) | (0<<DDA1) | (0<<DDA0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T PORTA=(0<<PORTA7) | (0<<PORTA6) | (0<<PORTA5) | (0<<PORTA4) | (0<<PORTA3) | (0<<PORTA2) | (0<<PORTA1) | (0<<PORTA0);

// Port B initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In

DDRB=(0<<DDB7) | (0<<DDB6) | (0<<DDB5) | (0<<DDB4) | (0<<DDB3) | (0<<DDB2) | (0<<DDB1) | (0<<DDB0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T PORTB=(0<<PORTB7) | (0<<PORTB6) | (0<<PORTB5) | (0<<PORTB4) | (0<<PORTB3) | (0<<PORTB2) | (0<<PORTB1) | (0<<PORTB0);

// Port C initialization

// Function: Bit7=Out Bit6=Out Bit5=Out Bit4=Out Bit3=Out Bit2=In Bit1=In Bit0=In

DDRC=(1<<DDC7) | (1<<DDC6) | (1<<DDC5) | (1<<DDC4) | (1<<DDC3) | (0<<DDC2) | (0<<DDC1) | (0<<DDC0);

// State: Bit7=0 Bit6=0 Bit5=0 Bit4=0 Bit3=0 Bit2=T Bit1=T Bit0=T PORTC=(0<<PORTC7) | (0<<PORTC6) | (0<<PORTC5) | (0<<PORTC4) | (0<<PORTC3) | (0<<PORTC2) | (0<<PORTC1) | (0<<PORTC0);

// Port D initialization

// Function: Bit7=Out Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In

DDRD=(1<<DDD7) | (0<<DDD6) | (0<<DDD5) | (0<<DDD4) | (0<<DDD3) | (0<<DDD2) | (0<<DDD1) | (0<<DDD0);

// State: Bit7=0 Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T PORTD=(0<<PORTD7) | (0<<PORTD6) | (0<<PORTD5) | (0<<PORTD4) | (0<<PORTD3) | (0<<PORTD2) | (0<<PORTD1) | (0<<PORTD0);

// Clock source: System Clock // Clock value: 250.000 kHz // Mode: Normal top=0xFFFF // OC1A output: Disconnected // OC1B output: Disconnected // Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge // Timer Period: 0.25 s

// Timer1 Overflow Interrupt: On // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=(0<<COM1A1) | (0<<COM1A0) | (0<<COM1B1) | (0<<COM1B0) | (0<<WGM11) | (0<<WGM10);

TCCR1B=(0<<ICNC1) | (0<<ICES1) | (0<<WGM13) | (0<<WGM12) | (0<<CS12) | (1<<CS11) | (1<<CS10);

TCNT1H=0x0B; TCNT1L=0xDC; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

TIMSK=(0<<OCIE2) | (0<<TOIE2) | (0<<TICIE1) | (0<<OCIE1A) | (0<<OCIE1B) | (1<<TOIE1) | (0<<OCIE0) | (0<<TOIE0);

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 125.000 kHz // ADC Voltage Reference: AVCC pin // ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped ADMUX=ADC_VREF_TYPE;

ADCSRA=(1<<ADEN) | (0<<ADSC) | (0<<ADATE) | (0<<ADIF) | (0<<ADIE) | (1<<ADPS2) | (1<<ADPS1) | (1<<ADPS0);

SFIOR=(1<<ADHSM) | (0<<ADTS2) | (0<<ADTS1) | (0<<ADTS0); // Bit-Banged I2C Bus initialization

// I2C Port: PORTC // I2C SDA bit: 1 // I2C SCL bit: 0 // Bit Rate: 100 kHz

// Note: I2C settings are specified in the

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|I2C menu. i2c_init();

// DS1307 Real Time Clock initialization // Square wave output on pin SQW/OUT: Off // SQW/OUT pin state: 0

rtc_init(0,0,0);

// Alphanumeric LCD initialization // Connections are specified in the

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu: // RS - PORTB Bit 0

// EN - PORTB Bit 2 // D4 - PORTB Bit 4 // D5 - PORTB Bit 5 // D6 - PORTB Bit 6 // D7 - PORTB Bit 7 // Characters/line: 16 lcd_init(16);

// Global enable interrupts #asm("sei")

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("Solar charger"); delay_ms(1500);

//rtc_set_time(10,5,30); lcd_clear();

while (1) {

// Place your code here

vref = 0;

for (cnt = 0; cnt < 50; cnt++) {

vref = vref + read_adc(2); }

vbat1 = 0;

for (cnt = 0; cnt < 50; cnt++) {

vbat1 = vbat1 + read_adc(1); }

vbat1 = vbat1 / 50;

vbat2 = 0;

for (cnt = 0; cnt < 50; cnt++) {

vbat2 = vbat2 + read_adc(0); }

vbat2 = vbat2 / 50;

lcd_gotoxy(0,1);

sprintf(buf,"B1:%03u B2:%03u", vbat1, vbat2); lcd_puts(buf);

lcd_gotoxy(0,0);

sprintf(buf,"%02u:%02u:%02u SOLAR", jam, menit, detik); lcd_puts(buf);

lampu = 1;

if ((vbat1 > vbat2) & (vbat1 > 200)) {

batere1 = 1; batere2 = 0; delay_ms(250);

}

if ((vbat2 > vbat1) & (vbat2 > 200)) {

batere1 = 0; batere2 = 1; delay_ms(250); }

delay_ms(25); if (siang)

{

solar1 = 1; solar2 = 1; delay_ms(2000); if (vbat1 > 280) {

solar1 = 0; delay_ms(500); } if (vbat2 > 280) {

solar2 = 0; delay_ms(500); } }

if (siang == 0)

{

solar1 = 0; solar2 = 0; }

} }

Lampiran 8. Konfigurasi Program Menghitung Data Komputer (Assembly) /*******************************************************

This program was created by the CodeWizardAVR V2.60 Standard Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2012 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com

Chip type : ATmega32 Program type : Application

AVR Core Clock frequency: 16.000000 MHz Memory model : Small

External RAM size : 0 Data Stack size : 128

*******************************************************/ #include <mega32.h>

#include <delay.h> #define led PORTC.7 #define peltier PORTC.6

// Declare your global variables here unsigned char fc_l, fc_h;

// Standard Input/Output functions #include <stdio.h>

// Timer1 overflow interrupt service routine interrupt [TIM1_OVF] void timer1_ovf_isr(void) {

TCNT1H=0x9E58 >> 8; TCNT1L=0x9E58 & 0xff; // Place your code here led = ! led; }

#define ADC_VREF_TYPE ((1<<REFS1) | (1<<REFS0) | (0<<ADLAR)) // Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input | ADC_VREF_TYPE;

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

// Start the AD conversion ADCSRA|=(1<<ADSC);

// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & (1<<ADIF))==0); ADCSRA|=(1<<ADIF);

return ADCW; }

unsigned int channel_0 (void) {

float v_ch_0; unsigned char idx; v_ch_0 = 0;

for (idx = 0; idx < 150; idx ++) {

}

v_ch_0 = v_ch_0/150; return v_ch_0;

}

unsigned int channel_1 (void) {

float v_ch_1; unsigned char idx; v_ch_1 = 0;

for (idx = 0; idx < 150; idx ++) {

v_ch_1 = v_ch_1 + read_adc(1); }

v_ch_1 = v_ch_1/150; return v_ch_1;

}

unsigned int channel_2 (void) {

float v_ch_2; unsigned char idx; v_ch_2 = 0;

for (idx = 0; idx < 150; idx ++) {

v_ch_2 = v_ch_2 + read_adc(2); }

v_ch_2 = v_ch_2/150; return v_ch_2;

}

unsigned int channel_3 (void) {

float v_ch_3; unsigned char idx; v_ch_3 = 0;

for (idx = 0; idx < 150; idx ++) {

v_ch_3 = v_ch_3 + read_adc(3); }

v_ch_3 = v_ch_3/150; return v_ch_3;

}

void main(void) {

// Declare your local variables here unsigned int v_0, v_1, v_2, v_3; unsigned int addr_0, lo_0, hi_0; unsigned int addr_1, lo_1, hi_1; unsigned int addr_2, lo_2, hi_2; unsigned int addr_3, lo_3, hi_3;

// Input/Output Ports initialization // Port A initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRA=(0<<DDA7) | (0<<DDA6) | (0<<DDA5) | (0<<DDA4) | (0<<DDA3) | (0<<DDA2) | (0<<DDA1) | (0<<DDA0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTA=(0<<PORTA7) | (0<<PORTA6) | (0<<PORTA5) | (0<<PORTA4) | (0<<PORTA3) | (0<<PORTA2) | (0<<PORTA1) | (0<<PORTA0);

// Port B initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRB=(0<<DDB7) | (0<<DDB6) | (0<<DDB5) | (0<<DDB4) | (0<<DDB3) | (0<<DDB2) | (0<<DDB1) | (0<<DDB0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTB=(0<<PORTB7) | (0<<PORTB6) | (0<<PORTB5) | (0<<PORTB4) | (0<<PORTB3) | (0<<PORTB2) | (0<<PORTB1) | (0<<PORTB0);

// Port C initialization

// Function: Bit7=Out Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRC=(1<<DDC7) | (0<<DDC6) | (0<<DDC5) | (0<<DDC4) | (0<<DDC3) | (0<<DDC2) | (0<<DDC1) | (0<<DDC0);

// State: Bit7=0 Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTC=(0<<PORTC7) | (0<<PORTC6) | (0<<PORTC5) | (0<<PORTC4) | (0<<PORTC3) | (0<<PORTC2) | (0<<PORTC1) | (0<<PORTC0);

// Port D initialization

// Function: Bit7=In Bit6=In Bit5=In Bit4=In Bit3=In Bit2=In Bit1=In Bit0=In DDRD=(0<<DDD7) | (0<<DDD6) | (0<<DDD5) | (0<<DDD4) | (0<<DDD3) | (0<<DDD2) | (0<<DDD1) | (0<<DDD0);

// State: Bit7=T Bit6=T Bit5=T Bit4=T Bit3=T Bit2=T Bit1=T Bit0=T

PORTD=(0<<PORTD7) | (0<<PORTD6) | (0<<PORTD5) | (0<<PORTD4) | (0<<PORTD3) | (0<<PORTD2) | (0<<PORTD1) | (0<<PORTD0);

// Clock source: System Clock // Clock value: Timer 0 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC0 output: Disconnected

TCCR0=(0<<WGM00) | (0<<COM01) | (0<<COM00) | (0<<WGM01) | (0<<CS02) | (0<<CS01) | (0<<CS00);

TCNT0=0x00; OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 250.000 kHz // Mode: Normal top=0xFFFF // OC1A output: Disconnected // OC1B output: Disconnected // Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge // Timer Period: 0.1 s

// Timer1 Overflow Interrupt: On // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off

TCCR1A=(0<<COM1A1) | (0<<COM1A0) | (0<<COM1B1) | (0<<COM1B0) | (0<<WGM11) | (0<<WGM10);

TCCR1B=(0<<ICNC1) | (0<<ICES1) | (0<<WGM13) | (0<<WGM12) | (0<<CS12) | (1<<CS11) | (1<<CS10);

TCNT1H=0x9E; TCNT1L=0x58; ICR1H=0x00;

ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer2 Stopped // Mode: Normal top=0xFF // OC2 output: Disconnected ASSR=0<<AS2;

TCCR2=(0<<WGM20) | (0<<COM21) | (0<<COM20) | (0<<WGM21) | (0<<CS22) | (0<<CS21) | (0<<CS20);

TCNT2=0x00; OCR2=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization

TIMSK=(0<<OCIE2) | (0<<TOIE2) | (0<<TICIE1) | (0<<OCIE1A) | (0<<OCIE1B) | (1<<TOIE1) | (0<<OCIE0) | (0<<TOIE0);

// External Interrupt(s) initialization // INT0: Off

// INT1: Off // INT2: Off

MCUCR=(0<<ISC11) | (0<<ISC10) | (0<<ISC01) | (0<<ISC00); MCUCSR=(0<<ISC2);

// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity // USART Receiver: On

// USART Transmitter: On // USART Mode: Asynchronous // USART Baud Rate: 9600

UCSRA=(0<<RXC) | (0<<TXC) | (0<<UDRE) | (0<<FE) | (0<<DOR) | (0<<UPE) | (0<<U2X) | (0<<MPCM);

UCSRB=(0<<RXCIE) | (0<<TXCIE) | (0<<UDRIE) | (1<<RXEN) | (1<<TXEN) | (0<<UCSZ2) | (0<<RXB8) | (0<<TXB8);

UCSRC=(1<<URSEL) | (0<<UMSEL) | (0<<UPM1) | (0<<UPM0) | (0<<USBS) | (1<<UCSZ1) | (1<<UCSZ0) | (0<<UCPOL);

UBRRH=0x00; UBRRL=0x67;

// Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off

ACSR=(1<<ACD) | (0<<ACBG) | (0<<ACO) | (0<<ACI) | (0<<ACIE) | (0<<ACIC) | (0<<ACIS1) | (0<<ACIS0);

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 125.000 kHz

// ADC Voltage Reference: Int., cap. on AREF // ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: ADC Stopped ADMUX=ADC_VREF_TYPE;

ADCSRA=(1<<ADEN) | (0<<ADSC) | (0<<ADATE) | (0<<ADIF) | (0<<ADIE) | (1<<ADPS2) | (1<<ADPS1) | (1<<ADPS0);

// SPI initialization // SPI disabled

SPCR=(0<<SPIE) | (0<<SPE) | (0<<DORD) | (0<<MSTR) | (0<<CPOL) | (0<<CPHA) | (0<<SPR1) | (0<<SPR0);

// TWI initialization // TWI disabled

TWCR=(0<<TWEA) | (0<<TWSTA) | (0<<TWSTO) | (0<<TWEN) | (0<<TWIE); // Global enable interrupts

#asm("sei") while (1) {

// Place your code here v_0 = channel_0(); v_1 = channel_1(); v_2 = channel_2(); v_3 = channel_3();

v_0 = (v_0 * 9)/7; v_1 = (v_1 * 9)/7; v_2 = (v_2 * 9)/7; v_3 = (v_3 * 9)/7;

addr_0 = '0'; // v_0 = 256; hi_0 = v_0 >> 8; lo_0 = v_0 & 0x00ff; putchar(addr_0);

putchar(lo_0); putchar(hi_0);

delay_ms(25);

addr_1 = '1'; // v_1

hi_1 = v_1 >> 8; lo_1 = v_1 & 0x00ff; putchar(addr_1); putchar(lo_1); putchar(hi_1); delay_ms(25); addr_2 = '2'; // v_2

hi_2 = v_2 >> 8; lo_2 = v_2 & 0x00ff; putchar(addr_2); putchar(lo_2); putchar(hi_2); addr_3 = '3'; // v_3

hi_3 = v_3 >> 8; lo_3 = v_3 & 0x00ff; putchar(addr_3); putchar(lo_3); putchar(hi_3);

delay_ms(25); }

Lampiran 9. Konfigurasi Program Menghitung Data Komputer (Visual Basic)

Private Sub Command1_Click() MSComm1.PortOpen = False Close intHandle

End End Sub

Private Sub Command3_Click()

Print #intHandle, "There will be a new line after this!" Print #intHandle, "Last line in file!"; '<- Notice semicolon. End Sub

Private Sub Form_Load()

If MSComm1.PortOpen = False Then MSComm1.PortOpen = True

MSComm1.RThreshold = 3 MSComm1.NullDiscard = False

MSComm1.InputMode = comInputModeText End If

End Sub

Private Sub MSComm1_OnComm() Dim vkar, cmd As String

Dim arus, tegangan As Byte

If MSComm1.CommEvent = 2 Then vkar = MSComm1.Input

If cmd = "0" Then

v1 = Asc(Mid$(vkar, 2, 1)) ' v baterai 1 End If

If cmd = "1" Then

v2 = Asc(Mid$(vkar, 2, 1)) ' v baterai 2 End If

If cmd = "2" Then

v3 = Asc(Mid$(vkar, 2, 1)) ' v solar 1 End If

If cmd = "3" Then

v4 = Asc(Mid$(vkar, 2, 1)) ' v solar 2 End If

End If End Sub

Private Sub Timer1_Timer() Dim intHandle As Integer intHandle = FreeFile

Text5.Text = Time$() 'catat waktu

Open "C:\Users\verdiant\solar.txt" For Append As intHandle

Print #intHandle, Text1.Text, Text2.Text, Text3.Text, Text4.Text, Text5.Text, Chr(13), Chr(10)

Close intHandle End Sub

DAFTAR PUSTAKA

Septina, Wilman., 2013, Prinsip Kerja Sel Surya, [serial online].

https://teknologisurya.wordpress.com/dasar-teknologi-sel-surya/prinsip-kerja-sel-surya/

Legenda, Sanford., 2011, Solar cells Jenis-jenis Sel Surya, [serial online]. http://sanfordlegenda.blogspot.com/2013/10/Solar-cells-Jenis-jenis-sel-surya.html

Jeperson, Sefto., 2014, Solar Charger Controller, [serial online].

http://seftojepersen.blogspot.com/2014/10/solar-charge-controller.html Atmaja’z, 2010, Teknik Electronika, 2009, Pengertian relay electronika. [serial

online].

http://teknikelectronika.blogspot.com/2009/02/pengertian-relay-electronika.html#

BAB III

PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

3.1 Diagram blok

Secara garis besar, diagram blok alat digambarkan pada gambar berikut ini:

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian

Pada diagram blok di atas, sumber input awalnya adalah sinar matahari yang akan dialirkan ke 2 panel solar cell yang fungsinya untuk mengkonversikan dari energi sinar matahari menjadi energi listrik lalu di teruskan ke solar charge

kondisi baterai tersebut lalu diteruskan ke driver untuk menghidupkan arus ke lampu super led. Di dalam komponen ADC berfungsi untuk mengubah sinyal elektrik (analog) menjadi sinyal digital untuk diproses oleh mikrokontroller. Mikrokontroller akan mempermudah mengatur kinerja disetiap komponen tersebut membantu pc untuk menganalisis hasil olahan data dari mikrokontroller.

3.2 Fungsi Masing – masing Blok

Solar Cell

Komponen yang fungsinya merubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Solar Charge Controller

Komponen yang fungsinya mengatur pengisian arus ke baterai dan mengatur arus yang diambil dari baterai ke beban.

Baterai

Komponen yang fungsinya sebagai penyimpan tenaga listrik arus searah (DC) dari tenaga surya sebelum dimanfaatkan untuk beban.

ADC (Analog to Digital Converter)

Berfungsi untuk Mengubah sinyal elektrik (analog) menjadi sinyal digital untuk diproses oleh mikrokontroller.

Mikrokontroller

Komponen yang fungsinya menghitung data yang akan di teruskan ke PC. PC

Komponen yang fungsinya membantu menganalisis hasil olahan data dari mikrokontroller dengan menggunakan program Visual Basic

Driver

Komponen yang fungsinya memutus sambung arus dari mikrokontroller dan batere ke output.

Lampu Super Led

3.3 Gambar Rangkaian Sistem Kendali

Sistem awal akan bekerja dengan catu daya yang diperoleh dari 2 buah baterai yang terpasang paralel sebesar 12 volt DC, ini berguna untuk mikrokontroller dan ADC. Solar charge controller bergitu juga untuk mengatur relay. Pada awalnya kontak relay K3, K4, dan K5 bekerja untuk menghidupkan lampu. Jika catu daya yang berasal dari baterai habis (kurang dari 11,5 volt) maka relay K1 dan K2 akan bekerja menghubungkan solar cell kepada kedua baterai yang ada.

Yang membuat keadaan ini adalah rangkaian ADC, yang mana input yang diperoleh dari informasi keadaan tegangan baterai. Jika tegangan baterai berkurang maka rangkaian ini akan memberi informasi ke mikrokontroller, sehingga keluaran dari mikrokontroller akan mengerjakan relay K1 dan K2 tetapi mematikan relay K3, K4, dan K5 sehingga solar cell akan mengisi energi kedua baterai yang ada.

3.3.1 Flowchart Sistem Kendali

Flowchart ini menjelaskan mekanisme kerja pada rangkaian sistem kendali. Dengan flowchart ini dapat mengerti kemana arah tujuan program yang akan dibuat. Flowchart dapat dilihat pada gambar 3.3

Gambar 3.3 Flowchart Sistem Kendali Start

Apakah baterai kosong?

Pengecasan baterai selama 12

jam

Ya

Tidak

Inisialisasi pada mikrokontroller

Mikrokontroller akan bekerja jika catu daya memiliki tegangan. Maka mikrokontroller akan memeriksa kedua baterai mana yang dahulu energinya lemah. Jika salah satu baterai energinya lemah, maka mikrokontroller akan memerintahkan solar cell untuk mengecas baterai yang energinya lemah. Baterai akan dicas selama 12 jam. Apabila energi baterai sudah penuh, maka relay akan terhubung ke saklar dan lampu dapat dihidupkan. Baterai akan beroperasi selama batas kondisi energi baterai mencapai titik rendahnya 11.5 volt. Sehingga mikrokontroller akan memeriksa kembali kedua baterai secara bergantian.

3.4 Perancangan Skema Rangkaian

3.4.1 Perancangan Rangkaian Solar Cell

Rangkaian Solar cell adalah rangkaian yang dapat menghasilkan energi listrik dari sumber energi matahari karena solar cell salah satu alternatif sumber energi listrik di bumi. Rangkaian ini menggunakan saklar sebagai pemutus tegangan dan dilengkapi lampu indikator. Mikrokontroller sebagai pengontrol untuk memutus tegangan. Berikut adalah rangkaian solar cell.

Gambar 3.4 Rangkaian Skematik Solar Cell

Pada gambar diatas saklar akan menyambungkan tegangan listrik ke solar

charge controller pada jam 06.00 pagi dan lampu indikator solar cell akan ON.

Pada jam 19.00 malam menjelang malam tegangan dari solar cell otomatis akan putus, lampu indikator solar cell akan OFF dan berpindah ke lampu indikator baterai. Apabila pengisian energi baterai penuh sebelum jam 19.00 malam maka rangkaian pendeteksi tegangan penuh akan memutus arus secara otomatis.

Solar Cell 1-1

Solar Cell 1-3

Baterai 1-1

Baterai 1-3 Solar Cell 2-1

Baterai 2-1 Baterai 2-3 R1 10K Ohm R2 1K Ohm R3 10K Ohm R4 1K Ohm C1 100nF C2 100nF C3 100nF D1 1N5060GP D2 1N5060GP Solar Charger Controller

Driver Lampu 3 Lampu 2 Lampu 1 Control-1 Control-2 Control-3 Mikrokontroller Mikrokontroller

3.4.2 Perancangan Rangkaian Solar charge Controller

Rangkaian solar charge controller adalah rangkaian yang berfungsi untuk mengontrol arus secara otomatis pada pengisian tegangan baterai. Rangkaian ini akan memberikan arus pengisian secara konstan, kemudian setelah muatan terisi penuh maka rangkaian pendeteksi tegangan penuh akan memutus arus pengisian secara otomatis. Rangkaian ini menggunakan transistor sebagai pemutus arusnya, dan mikrokontroler sebagai pengontrol untuk memutus arusnya. Berikut adalah rangkaian kontrol charger baterai.

Gambar 3.5 Rangkaian Skematik solar charge controller

Pada gambar diatas menggunakan IC LM317T sebagai pengatur tegangan pengisian baterai. Pada terminal adjust terdapat komponen variable resistor 5kΩ dan resistor 5kΩ sebagai pengatur tegangan output IC LM317T dan kapasitor

VI

3 _VO 2

A D J 1 U2 LM317T RV1 5K Ohm C1 10mF C2 10mF R1 240 Ohm R2 330 Ohm R3 10K Ohm R4 1K Ohm ADC Mikrokontroller Driver D1 DIODE-LED R5 5K Ohm

sebagai penyaring frekuensi. Semakin besar nilai tahanan pada terminal adjust semakin besar tegangan outputnya. Sebaliknya jika semakin kecil tahanan pada terminal adjust maka semakin kecil outputnya. Terdapat satu buah diode led yang berfungsi sebagai lampu indikator pada rangkaian solar charge controller. Pada tegangan inputnya terdapat rangkaian driver sebagai pemutus sambung arus yang di kendalikan oleh mikrokontroller. Untuk dapat mendeteksi kapasitas tegangan baterai digunakan dua buah resistor yang berfungsi untuk membaca tegangan ke ADC mikrokontroler.

3.4.3 Perancangan Rangkaian Baterai

Batere adalah suatu alat penyimpan energi listrik yang dapat diisi (charge) setelah energi yang digunakan. Kapasitas atau kemampuan menyimpaan energi ditentukan oleh semua komponen didalam baterai seperti jenis material yang digunakan dan jenis elektrolitenya sehingga dikenal baterai asam dan baterai alkali. Alat untuk mengisi energi listrik kedalam baterai dinamakan rectifier

(charging) yang berfungsi mengubah arus bolak-balik menjadi searah dan tegangan

outputnya sesuai dengan tegangan baterai. Kapasitas rectifier ini ditentukan oleh kapasitas baterai, sehingga besarnya arus dan tegangan pengisian serta waktu sangat menentukan kondisi baterai. Jika tegangan baik dan sesuai (lebih tinggi dari pada tegangan baterai) sehingga arus pengisian dapat mengalir mengisi baterai tersebut.

Untuk mengetahui apakah baterai sudah terisi penuh dan dapat menyimpannya dengan baik maka perlu dilakukan pengukuran kondisi baterai dengan cara menguji secara simulasi beban yang dapat diatur sehingga arusnya dapat diatur pada arus yang tetap maka tegangan baterai akan turun dari nominalnya. Waktu penurunan tegangan dibandingkan dengan karakteristik baterai tersebut maka dapat diketahui kondisi baterai tersebut, apakah mempunyai kapasitas yang baik atau buruk < 40 %.

Gambar 3.6 Rangkaian Skematik Baterai

Pada rangkaian blok baterai terdapat dua buah saklar yang disatukan ke Baterai 1-1 Baterai 1-3 Baterai 2-1 Baterai 2-3 R1 10K Ohm R2 1K Ohm R3 10K Ohm R4 1K Ohm C1 100nF C2 100nF C3 100nF D1 1N5060GP D2 1N5060GP Solar Charger Controller

Driver Lampu 3 Lampu 2 Lampu 1 Control-1 Control-2 Control-3 Mikrokontroller Mikrokontroller Solar Cell 1-1 Solar Cell 2-1

indikator. Terdapat resistor 10kΩ dan resistor 1kΩ berfungsi sebagai pembagi tegangan. Mikrokontroller sebagai pengontrol baterai. Dioda pada gambar diatas berfungsi sebagai pengaman atau sekering dan kapasitor sebagai penyaring frekuensi.

Cara kerja rangkaian baterai ini, pada saat jam 19.00 malam menjelang malam lampu indikator baterai akan hidup dan baterai akan aktif maka lampu super Led akan hidup. Apabila energi baterai I habis, maka baterai II akan aktif dan lampu super led tetap hidup, sehingga lampu beroperasi selama 12 jam. Pada jam 06.00 pagi lampu indikator baterai akan mati dan berpindah ke lampu indikator solar cell. Solar cell akan mengisi energi baterai I dan II kembali.

3.4.4 Perancangan Rangkaian PC

PC digunakan untuk membantu menganalisis hasil olahan data dari mikrokontroller dengan menggunakan program Visual Basic. Data yang telah di olah akan di tampilkan dalam bentuk tabel yang mana tabel tersebut sudah menampilkan bilangan hasil dari ADC Mikrokontroller. Untuk dapat menghubungkan antara rancangan perangkat keras (hardware) dengan tampilan PC, dibutuhkan konektor dari db9.

3.4.5 Perancangan Rangkaian Mikrokontroller ATMega32

Rangkaian ini berfungsi untuk mengendalikan seluruh rangkaian system kendali. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler ATMega32. Pada IC ini program diisi sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Mikrokontroller ini memiliki 32 port I/O, yaitu port A, port B, port C dan port D. Pin 33 sampai 40 adalah Port A yang merupakan port ADC, dimana port ini dapat menerima data analog. Untuk supply tegangan Pin 10 dihubungkan ke sumber tegangan 5 volt sedangkan pin 11 dan pin 22 dihubungkan ke ground,

dan Pin 32 dihubungkan ke tegangan 3,3 V sebagai tegangan referensi ADC. Rangkaian mikrokontroller ditunjukkan pada gambar 3.6.

Gambar 3.7 Rangkaian Skematik Mikrokontroller ATMega32

Rangkaian mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal sebagai sumber clocknya pada pin 12 dan pin 13. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu.

Untuk menulis flash rom pada mikrokontroller dapat menggunakan ISP Programmer seperti USBAsp, MKII, STK dan lain-lain, port yang digunakan untuk menulis flash rom adalah PortB5(MOSI), PortB6(MISO), PortB7(SCK), dan Reset, Port ini juga digunakan untuk komunikasi SPI (Serial Peripheral Interface).

Kestabilan kinerja mikrokontroller sangat berpengaruh dari stabilitas arus dan tegangan, sehingga diperlukan regulator yang handal, disamping itu juga diperlukan algoritma yang handal juga, sehingga mikrokontroller dapat bekerja secara efesien dan stabil.

3.4.6 Perancangan Rangkaian Driver

Driver yang dimaksudkan dalam rancangan ini adalah pengendali arus/ penguat arus. Fungsi driver adalah menguatkan arus dari mikrokontroler agar dapat mengendalikan beban, menghidupkan lampu 18 watt. Untuk menggerakan relay, daya (arus/tegangan) dari mikrokontroller kurang mencukupi sehingga perlu penguat (driver). Driver relay yang paling sederhana biasanya terdiri dari sebuah transistor. Rangkaian driver ditunjukkan pada gambar 3.7.

R1

10K Ohm

Q1

2SC945

D1

1N4148

Baterai

Solar Charger Controller

RL2

Mikrokontroller

Dalam hal ini, driver berupa rangkaian penguat transistor 2SC945 yaitu transistor NPN yang terhubung secara common emitter. Driver berfungsi sebagai saklar (on/off). Apabila input dari transistor diberi logika 1 akan membuat transistor jenuh dan arus akan mengalir dari colector ke emitor dan tegangan dari baterai akan masuk melewati relay maka lampu akan menyala, dioda 1N4148 sebagai pengaman atau sekering tegangan agar induktor pada relay akan saling bersinkronasi dengan transistor sedangkan jika input diberi logika 0 akan membuat transistor cut off dan arus akan terputus.

3.4.7 Perancangan Rangkaian Lampu Super Led

LED (Light Emitting Diode) masih merupakan keluarga dioda yang hanya bekerja jika diberi arus DC (Direct Current) secara forward. Seperti halnya lampu listrik lain, lampu LED bekerja dengan cara mengubah arus listrik menjadi cahaya. Banyak sekali manfaat LED dalam kehidupan sehari-hari di antaranya Lampu Indikator, Lampu Penerangan, Lampu Emergency, dan Pemancar Infrared pada remote control.

Agar lampu LED dapat menyala dengan baik, maka harus diberi arus dan tegangan DC (searah) yang sesuai dengan spesifikasinya. Tegangan yang dibutuhkan rangkaian LED tidak sebesar lampu AC yang membutuhkan 220 VAC. Hanya dengan sumber tegangan 1,5 – 3 Volt DC lampu ini dapat menyala. LED dapat dipasang secara seri, paralel, ataupun seri-paralel.

Keistimewaan dari lampu LED adalah :

1. Konsumsi daya sangat kecil

2. Bekerja dengan dengan DC seperti Battery, ACCU, dan Adaptor 3. Tidak menghasilkan panas pada lampu

4. Intensitas cahaya cukup terang

6. Cahaya yang dihasilkan dapat diarahkan

7. Lebih ramah lingkungan karena tidak mengandung unsur Mercury

8. Lebih hemat energi karena membutuhkan daya yang kecil dengan sumber tegangan DC

BAB IV

PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM

Pada bab ini, akan dibahas pengujian alat mulai dari pengujian alat permodul sampai pengujian alat secara keseluruhan. Pengujian tersebut akan dilakukan secara bertahap dengan urutan sebagai berikut:

a. Pengujian pengisian baterai dari solar cell

b. Pengujian pemakaian baterai melalui lampu super LED 4.1 Pengujian Pengisian Baterai dari Solar Cell

Pengujian solar cell ini dilakukan berdasarkan waktu yang ditentukan, tegangan input baterai yang dihasilkan dari solar cell dan tegangan output solar cell yang diberikan ke baterai.

Alat ini beroperasi dari jam 06.00 pagi sampai jam 19.00 malam, maka pengukuran ini akan tampil melalui PC secara otomatis dengan menggunakan aplikasi software memanfaatkan fitur ADC yang dimiliki oleh ATMega32. Hasil pengamatan pengujiannya adalah sebagai berikut:

Tabel 4.1. Hasil Data Pengujian Pengisian Baterai dari Solar Cell Percobaan

(Jam)

Solar Cell I Solar Cell II Volt input

Baterai I (V)

Volt output Solar Cell I (V)

Volt input Baterai II (V)

Volt output Solar Cell II (V)

06.00 11.5 18 11.5 18

07.00 11.6 18 11.6 18

09.30 12 18 12 18

11.00 12 19 12 19

13.00 12 19.6 12 19.6

15.00 12.4 18 12.5 18.5

16.00 12.7 17.5 13 18

17.30 13 17 13.2 17.5

19.00 13.8 17 13.8 17

Grafik 4.1 Hasil Percobaan dari tegangan input baterai I dan tegangan output solar cell I pada posisi horizontal

0 5 10 15 20 25 T e g a n g a n ( V ) Percobaan (jam)

Hasil Percobaan Pengisian Baterai I Dari Solar Cell I

Volt input Baterai I (V)

Volt output Solar Cell I (V)

Grafik 4.2 Hasil Percobaan dari tegangan input baterai II dan tegangan output solar cell II pada posisi horizontal

Berdasarkan table 4.1, grafik 4.1 dan grafik 4.2 diatas maka dapat disimpulkan bahwa tegangan yang tertinggi terjadi dari jam 11.00 s/d 15.00 WIB. Terlihat pengujian solar cell terhadap pengisian baterai nilai keluaran tegangan berbeda - beda, sehingga nilai refrensi untuk setiap tegangan solar cell berbeda-beda. Pengisian baterai melalui tegangan masuk dari solar cell bisa berbeda di tempat yang berbeda, tergantung dengan lokasi area pancaran cahaya yang strategis, cuaca yang bagus dan pergiliran waktu, oleh karena itu solar cell ini dilengkapi dengan solar charge controller. Dimana solar charge controller berfungsi mengontrol arus secara otomatis pada pengisian tegangan baterai. Rangkaian ini akan memberikan arus pengisian secara konstan, kemudian setelah muatan arus terisi penuh maka rangkaian pendeteksi tegangan penuh akan memutus arus pengisian secara otomatis. Bagaimanapun juga dalam proses pengisian baterai dari solar cell dibutuhkan nilai refrensi agar mendapatkan nilai maksimum dan nilai minimum, jika pembacaan ADC lebih besar dari nilai refrensi maka nilai ADC akan menjadi nilai maksimum, dan jika pembacaan ADC lebih

0 5 10 15 20 25 T e g a n g a n ( V ) Percobaan (jam)

Hasil Percobaan Pengisian Baterai II Dari Solar Cell II

Volt input Baterai II (V)

Volt output Solar Cell II (V)

dari nilai maksimum dan minimum menjadi nilai refrensi yang baru. Untuk mendapatkan pembacaan ADC yang lebih baik maka dalam proses pengisian baterai dari solar cell dipantau pada waktu siang bertepatan matahari bergerak 90º diatas kepala kita dan cuaca tidak mendung ataupun gelap agar mendapatkan nilai tegangan output maksimum.

4.2 Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED

Pengujian Baterai ini dilakukan berdasarkan kapasitas tegangan baterai, arus dari beban baterai (lampu super LED) dan waktu ketahanan baterai dengan daya yang dihasilkan oleh lampu super LED yang berdaya 18 watt.

Untuk mendapatkan hasil perhitungan arus yang mengalir dari baterai maka rumus arus yang mengalir pada saat diberi daya 18 watt dengan tegangan baterai 12 volt adalah sebagai berikut :

P = V × i

18 watt = 12 volt × i i = = 1.5 Ampere

Beban baterai yang ditanggung selama baterai beroperasi adalah sebagai berikut :

V = i × R

12 volt = 1.5 Ampere × R

Setelah mengetahui hasil perhitungan beban dari arus baterai maka data tersebut diolah kembali agar hasil keluaran data dari arus beban baterai lebih tepat. Berikut hasil data pengujiannya :

Tabel 4.2. Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED Secara Penuh

Percobaan (jam)

Lampu Super LED Berdaya 18 watt Volt output

Baterai I (V)

Arus Lampu (A)

Volt output Baterai II (V)

Arus Lampu (A)

19.00 13.8 1.725 Standby Standby

20.00 13.3 1.663 Standby Standby

21.00 12.7 1.588 Standby Standby

22.00 12.2 1.525 Standby Standby

23.00 11.8 1.475 Standby Standby

24.00 11.5 1.438 Standby Standby

01.00 Standby Standby 13.9 1.738

02.00 Standby Standby 13.5 1.688

03.00 Standby Standby 13 1.625

04.00 Standby Standby 12.5 1.563

05.00 Standby Standby 12 1.5

Grafik 4.3 Hasil Perbandingan dari tegangan output baterai I dan tegangan output baterai II pada posisi horizontal secara operasi penuh

Grafik 4.4 Hasil Perbandingan dari arus lampu I dengan arus lampu II pada posisi horizontals secara operasi penuh

0 2 4 6 8 10 12 14 16

19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6

T e g a n g a n ( V ) Percobaan (jam)

Tegangan Output Baterai Lampu Super LED Berdaya 18 watt dan 9 watt

Volt output Baterai I (V)

Volt output Baterai II (V) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6

A ru s (I ) Percobaan (jam)

Arus Output Lampu Super LED Berdaya 18 watt dan 9 watt

Arus Lampu I (A) Arus Lampu II (A)

Pada table dan grafik diatas disimpulkan bahwa pada malam hari batere I dan II bisa menyuplai semua lampu super LED. Karena pada malam hari semua aktivitas baterai dan lampu digunakan secara maksimum. Untuk itu diperlukan pengecasan baterai secara penuh. Apabila baterai dalam kondisi titik lemah tegangan output 11.5 volt, maka mikrokontroller akan memerintahkan solar cell untuk mengecas baterai yang energi lemah tersebut.

Namun pemakaian baterai secara rutinitas pada malam hari tidak digunakan secara maksimal, hanya saja pada saat waktu tertentu digunakan pemakaian baterai secara rutinitas dan pada penggunaan waktu tertentu. Berikut hasil data pengujiannya:

Tabel 4.3. Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED Secara Fruktuasi pada jam 19.00 s/d 24.00 WIB berdaya 18 watt

Percobaan (jam)

Lampu Super LED Berdaya 18 watt

Volt output Baterai I (V)

Arus Lampu (A)

19.00 13.8 1.725

20.00 13.3 1.663

21.00 12.7 1.588

22.00 12.2 1.525

23.00 11.8 1.475

Tabel 4.3.1 Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED Secara Fruktuasi pada jam 01.00 s/d 03.00 WIB berdaya 9 watt

Percobaan (jam)

Lampu Super LED Berdaya 9 watt

Volt output Baterai II (V)

Arus Lampu (A)

01.00 13.9 0.869

02.00 standby standby

03.00 standby standby

Tabel 4.3.2 Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED Secara Fruktuasi pada jam 04.00 s/d 06.00 WIB berdaya 18 watt

Percobaan (jam)

Lampu Super LED Berdaya 18 watt

Volt output Baterai II (V)

Arus Lampu (A)

04.00 13.2 1.65

05.00 12.5 1.562

Sehingga hasil grafik percobaannya adalah sebagai berikut :

Grafik 4.5 Hasil Perbandingan dari tegangan output baterai I dan tegangan output baterai II pada posisi horizontal secara fruktuasi

Grafik 4.6 Hasil Perbandingan dari arus lampu I dengan arus lampu II pada posisi horizontal secara fruktuasi

0 2 4 6 8 10 12 14 16

19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6

T e g a n g a n ( V ) Percobaan (jam)

Lampu Super LED Berdaya 18 watt

Volt output Baterai I (V)

Volt output Baterai II (V) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6

A ru s (A ) Percobaan (jam)

Lampu Super LED Berdaya 18 watt dan 9 watt

Arus Lampu I (A) Arus Lampu II (A)

Pada saat jam 01.00 malam, lampu hanya dihidupkan sebanyak 3 bola lampu dengan jumlah daya 9 watt. Masing – masing lampu tersebut diposisi ruang tamu, ruang bagasi, dan taman. Pada saat jam 04.00 pagi, 6 bola lampu dihidupkan dengan jumlah daya 18 watt. Sehingga si pengguna dapat mengatur hidup atau matikan lampu pada jam 19.00 s/d 06.00 pagi.

Untuk posisi pemasangan lampu si pengguna alat ini meletakkan 2 lampu super LED di taman, 2 super LED lampu di dapur, 1 super LED lampu di garasi dan 1 super LED lampu di teras.

Untuk mendapatkan hasil perhitungan arus yang mengalir dari baterai maka rumus arus yang mengalir pada saat diberi daya 9 watt dengan tegangan baterai 12 volt adalah sebagai berikut :

P = V × i

9 watt = 12 volt × i i = = 0.75 Ampere

Beban baterai yang ditanggung selama baterai beroperasi adalah sebagai berikut :

V = i × R

12 volt = 0.75 Ampere × R

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Sistem penerangan rumah cerdas ini terdiri beberapa solar cell, baterai, sistem minimum, dan lampu. Prinsip kerja dari rumah cerdas ini adalah pengoperasian sistem kerja dari mikrokontroller sebagaimana mengatur waktu pengisian baterai dari solar cell pada jam 06.00 pagi sampai jam 19.00 malam secara otomatis, dan pengoperasian kedua baterai yang saling bergantian dari jam 19.00 malam sampai jam 06.00 pagi secara otomatis. Besar tegangan tersebut digunakan sebagai acuan untuk menyalakan dan mematikan lampu secara otomatis.

2. Hasil data pengujian pengisian baterai dari solar cell disimpulkan bahwa nilai keluaran tegangan dari kedua solar cell berbeda, sehingga nilai referensi untuk setiap tegangan solar cell berbeda – beda. Tergantung dengan lokasi area pancaran cahaya yang strategi, cuaca yang bagus dan pergiliran waktu, oleh karena itu solar cell ini dilengkapi dengan solar

charge controller. Dimana solar charge controller berfungsi mengontrol

arus secara otomatis pada pengisian secara konstan, kemudian setelah muatan arus terisi penuh maka rangkaian pendeteksi tegangan penuh akan memutus arus pengisian secara otomatis.

3. Hasil data pengujian pemakaian baterai melalui lampu super LED secara penuh disimpulkan bahwa energi baterai baik perbandingan tegangan output maupun arus lampu terjadi penurunan secara perlahan akibat pemakaian energi baterai untuk menyuplai semua lampu super LED selama

12 jam. Karena pada malam hari semua aktivitas baterai dan lampu digunakan secara maksimum. Untuk diperlukan pengecasan baterai secara penuh.

4. Hasil data pengujian pemakaian baterai melalui lampu super LED secara fruktuasi disimpulkan energi baterai pada perbandingan tegangan output maupun arus lampu terjadi tidak stabil akibat pemakaian keseharian si pemakai menggunakan baterai pada malam hari. Karena pada malam hari tidak semua lampu digunakan hanya di jam tertentu, terutama pada jam 01.00 s/d jam 03.00 WIB hanya menggunakan jumlah daya 9 watt. Setelah jam 03.00 WIB kembali menggunakan jumlah daya 18 watt. Serta letak posisi lampu si pengguna alat ini meletakkan 2 lampu super LED di taman, 2 lampu super LED di dapur, 1 lampu super LED di garasi dan 1 lampu super LED di teras.

5.2Saran

Dibutuhkan lokasi area pancaran cahaya matahari yang strategis dan cuaca yang bagus serta pergiliran waktu yang tepat agar pengisian baterai dapat terisi penuh. Dan pengoperasian baterai pada malam hari dapat digunakan secara maksimal.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Defenisi Umum Solar Cell

Photovoltaic adalah teknologi yang berfungsi untuk mengubah atau mengkonversi radiasi matahari menjadi energi listrik secara langsung. Photovoltaic biasanya dikemas dalam sebuah unit yang disebut modul. Dalam sebuah modul surya terdiri dari banyak sel surya yang bisa disusun secara seri maupun paralel. Sedangkan yang dimaksud dengan surya adalah sebuah elemen semikonduktor yang dapat mengkonversi energi surya menjadi energi listrik atas dasar efek photovoltaic. Solar cell mulai popular akhir-akhir ini, selain mulai menipisnya cadangan enegi fosil dan isu global warming. energi yang dihasilkan juga sangat murah karena sumber energi (matahari) bisa didapatkan secara gratis.

2.1.1. Jenis-jenis Panel Surya

Berdasarkan jenis bahan dalam pembuatannya panel surya dibagi menjadi empat jenis yaitu monokristal, polikristal, amourphous dan coumpound atau gallium arsenide.

2.1.1.1 Monokristal

Sel surya yang terdiri atas p-n junction monokristal silikon atau yang disebut juga monocrystalline photovoltaic, mempunyai kemurnian yang tinggi yaitu 99,999%. Efisiensi sel fotovoltaik jenis silikon monokristal mempunyai efisiensi konversi yang cukup tinggi yaitu sekitar 15 sampai 20%.

Kelemahan dari panel jenis ini adalah tidak akan berfungsi baik ditempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh), efisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan. Sel surya jenis ini jika disusun membentuk solar modul (panel surya) akan menyisakan banyak ruangan yang kosong karena sel surya seperti ini umumnya berbentuk segi enam atau bulat, sehingga memiliki tingkat kerapatannya yang rendah. Bisa saja produsen membuat bentuk persegi dengan proses pemotongan tetapi kerugian proses produksi tentu menjadi lebih besar dan menjadikan harga jauh lebih mahal lagi. Seperti terlihat pada gambar berikut.

Gambar 2.1. Monokristal

Keterangan gambar: 1. Batangan kristal silikon murni. 2. Irisan kristal silikon yang sangat tipis. 3. Sebuah sel surya monokristal yang sudah jadi.

4. Sebuah solar cell monokristal yang berisi susunan sel surya monokristal. Nampak area kosong yang tidak tertutup karena bentuk sel surya jenis ini.

2.1.2. Prinsip Kerja Solar Cell

Pembangkit listrik tenaga surya itu konsepnya sederhana yaitu mengubah cahaya matahari menjadi energi listrik. Cahaya matahari merupakan salah satu bentuk energi dari sumber daya alam.

Sumber daya alam matahari ini sudah banyak digunakan untuk mensuplai daya listrik di satelit komunikasi melalui solar cell. Solar cell ini dapat menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang tidak terbatas langsung diambil dari matahari, tanpa ada bagian yang berputar dan tidak memerlukan bahan bakar. Sehingga sistem solar cell sering dikatakan bersih dan ramah lingkungan. Panel solar cell merupakan modul yang terdiri beberapa solar cell yang digabung dalam hubungkan seri dan paralel tergantung ukuran dan kapasitas yang diperlukan. Yang sering digunakan adalah modul solar cell 20 watt. Modul solar cell itu menghasilkan energi listrik yang proporsional dengan luas permukaan panel yang terkena sinar matahari.

Solar cell terbuat dari potongan silikon yang sangat kecil dengan dilapisi bahan kimia khusus untuk membentuk dasar dari solar cell. Solar cell pada umumnya memiliki ketebalan minimum 0,3 mm yang terbuat dari irisan bahan semikonduktor dengan kutub positif dan negatif. Tiap solar cell biasanya menghasilkan tegangan 0,5 volt. Solar cell merupakan elemen aktif (Semikonduktor) yang memanfaatkan efek photovoltaic untuk merubah energi surya menjadi energi listrik. Berikut adalah diagram kerja solar cell pada gambar 2.1.

Gambar 2.2. Diagram Kerja Solar Cell

Sel surya dapat dianalogikan sebagai divais dengan dua terminal atau sambungan, dimana saat kondisi gelap atau tidak cukup cahaya berfungsi seperti dioda, dan saat disinari dengan cahaya matahari dapat menghasilkan tegangan. Ketika disinari, umumnya satu sel surya komersial menghasilkan tegangan dc sebesar 0,5 sampai 1 volt, dan arus short-circuit dalam skala milliampere per cm2. Besar tegangan dan arus ini tidak cukup untuk berbagai aplikasi, sehingga umumnya sejumlah sel surya disusun secara seri membentuk modul surya. Satu modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya, dan total menghasilkan tegangan dc sebesar 12 V dalam kondisi penyinaran standar (Air Mass 1.5). Modul surya tersebut bisa digabungkan secara paralel atau seri untuk memperbesar total tegangan dan arus outputnya sesuai dengan daya yang dibutuhkan untuk aplikasi tertentu. Gambar dibawah menunjukan ilustrasi dari modul surya.

Gambar 2.3. Modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya yang dirangkai seri untuk memperbesar total daya output.

Pada solar cell terdapat sambungan (junction) antara dua lapisan tipis yang terbuat dari bahan semikonduktor yang masing-masing diketahui sebagai

semikonduktor jenis “P” (positif) dan semikonduktor jenis “N” (negatif).

Semikonduktor jenis negatif dibuat dari kristal silikon dan terdapat juga sejumlah material lain (umumnya posfor) dalam batasan bahwa material tersebut dapat memberikan suatu kelebihan elektron bebas.

Elektron adalah partikel sub atom yang bermuatan negatif, sehingga silikon paduan dalam hal ini disebut sebagai semikonduktor jenis-N (negatif). Semikonduktor jenis-P juga terbuat dari kristal silikon yang didalamnya terdapat sejumlah kecil materi lain (umumnya boron) yang mana menyebabkan material tersebut kekurangan satu elektron bebas. Kekurangan atau hilangnya elektron ini disebut lubang (hole). Karena tidak ada atau kurangnya elektron yang bermuatan listrik negatif maka silikon paduan dalam hal ini sebagai semikonduktor jenis-P (positif).

Pengaruh medan listrik dalam sel Photovoltaic

Operasi sel Photovoltaic

Struktur dasar dari sel Photovoltaic silikon Gambar 2.4. PN Junction Solar Cell

Sehingga pada bagian kiri terbentuk silikon yang tidak murni lagi dan dinamakan silikon jenis P, sedangkan yang sebelah kanan dinamakan silikon jenis N. Didalam silikon murni terdapat dua macam pembawa muatan listrik yang

negatif dinamakan elektron. Setelah dilakukan proses penodaan itu, didalam silikon jenis P terbentuk hole (pembawa muatan listrik positif) dalam jumlah yang sangat besar dibandingkan dengan elektronnya. Oleh karena itu didalam silikon jenis P hole merupakan pembawa muatan mayoritas, sedangkan elektron merupakan pembawa muatan minoritas. Sebaliknya, di dalam silikon jenis N terbentuk elektron dalam jumlah yang sangat besar sehingga disebut pembawa muatan mayoritas dan hole disebut pembawa muatan minoritas.

Didalam batang silikon itu terjadi pertemuan antara bagian P dan N. Oleh karena itu dinamakan PN junction. Bila sekarang, bagian P dihubungkan dengan kutub positif dari sebuah baterai, sedangkan kutub negatifnya dihubungkan dengan

bagian N, maka terjadi hubungan yang dinamakan “forward bias”.

Tapi, bila bagian positif dihubungkan dengan kutub negatif dari baterai dan bagian negatif dihubungkan dengan kutub positifnya, maka sekarang terbentuk

hubungan yang dinamakan “reverse bias”. Dengan keadaan seperti ini, maka hole

(pembawa muatan positif) dapat tersambung langsung ke kutub positif, sedangkan elektron juga langsung ke kutub positif. Jadi, jelas di dalam PN junction tidak ada gerakan pembawa muatan mayoritas baik yang hole maupun yang elektron. Sedangkan pembawa muatan minoritas (elektron) didalam bagian P bergerak berusaha untuk mencapai kutub positif baterai. Demikian pula pembawa muatan minoritas (hole) di dalam bagian N juga bergerak berusaha mencapai kutub negatif. Karena itu, dalam keadaan reverse bias, di dalam PN junction ada juga arus yang timbul meskipun dalam jumlah yang sangat kecil (mikro ampere). Arus ini sering disebut dengan reverse saturation current atau leakage current (arus bocor)

2.2. Solar Charge Controller

Solar charge controller adalah charger baterai yang disuplai dari panel surya / photovoltaic. Perangkat elektronik ini berfungsi untuk mengatur arus dari solar sel ke dalam baterai. Perangkat ini memiliki fitur yang lengkap dan pengoperasian yang mudah dengan satu potensiometer untuk pengaturan tegangan mengambang / floating voltage, dan kompensasi suhu ruang otomatis, sehingga masa pakai baterai akan lebih lama. Dilengkapi juga dioda untuk proteksi kutub terbalik.

Gambar 2.5. Solar Charge Controller

Solar Charge Controller adalah peralatan elektronik yang digunakan untuk mengatur arus searah yang diisi ke baterai dan diambil dari baterai ke beban. Solar charge controller mengatur overcharging (kelebihan pengisian - karena batere sudah 'penuh') dan kelebihan voltase dari panel surya / solar cell. Kelebihan voltase dan pengisian akan mengurangi umur baterai.

2.2.1. Fungsi Solar Charge Controller

Beberapa fungsi detail dari solar charge controller adalah sebagai berikut: Mengatur arus untuk pengisian ke baterai, menghindari overcharging, dan overvoltage.

Mengatur arus yang dibebaskan/ diambil dari baterai agar baterai tidak 'full discharge', dan overloading.

Monitoring temperatur baterai

(Jeperson, Sefto. 2014) 2.3. Baterai

Baterai adalah alat elektro kimia yang dibuat untuk mensuplai listrik ke komponen kelistrikan. Baterai menyimpan listrik dalam bentuk energi kimia, yang dikeluarkannya bila diperlukan dan mensuplainya ke masing-masing sistem kelistrikan atau alat yang memerlukannya.

Baterai merupakan suatu proses kimia listrik, dimana pada saat pengisian energi listrik diubah menjadi energi kimia dan saat pengeluaran energi kimia diubah menjadi energi listrik.

Baterai yang digunakan adalah baterai aki ini berfungsi untuk menyimpan tegangan yang dihasilkan oleh solar cell dan dimanfaatkan kembali untuk menyalakan lampu.

2.3.1 Cara Kerja Baterai Aki

Baterai (dalam hal ini adalah aki mobil/motor/mainan) terdiri dari sel-sel dimana tiap sel memiliki tegangan sebesar 2 V, artinya aki mobil dan aki motor yang memiliki tegangan 12 V terdiri dari 6 sel yang dipasang secara seri (12 V = 6 x 2 V) sedangkan aki yang memiliki tegangan 6 V memiliki 3 sel yang dipasang secara seri (6 V = 3 x 2 V).

Gambar 2.7. Sel Baterai

Antara satu sel dengan sel lainnya dipisahkan oleh dinding penyekat yang terdapat dalam bak baterai, artinya tiap ruang pada sel tidak berhubungan karena itu cairan elektrolit pada tiap sel juga tidak berhubungan (dinding pemisah antar sel

positif (antar pelat dipisahkan oleh kayu, ebonit atau plastik, tergantung teknologi yang digunakan) dan beberapa pelat untuk kutub negatif. Bahan aktif dari plat positif terbuat dari oksida timah coklat (PbO2) sedangkan bahan aktif dari plat

negatif ialah timah (Pb) berpori (seperti bunga karang). Pelat-pelat tersebut terendam oleh cairan elektrolit yaitu asam sulfat (H2SO4).

Pada saat baterai mengeluarkan arus, oksigen (O2) pada pelat

positif terlepas karena bereaksi/ bersenyawa/ bergabung dengan hidrogen (H) pada cairan elektrolit yang secara perlahan-lahan keduanya bergabung/berubah menjadi air (H2O). Asam (SO4) pada cairan elektrolit bergabung dengan timah (Pb)

di pelat positif maupun pelat negatif sehingga menempel dikedua pelat tersebut. Reaksi ini akan berlangsung terus sampai isi (tenaga baterai) habis alias dalam keadaan discharge. Pada saat baterai dalam keadaan discharge maka hampir semua asam melekat pada pelat-pelat dalam sel sehingga cairan eletrolit konsentrasinya sangat rendah dan hampir melulu hanya terdiri dari air (H2O), akibatnya berat jenis cairan menurun menjadi sekitar 1,1 kg/dm3 dan ini mendekati berat jenis air yang 1 kg/dm3. Sedangkan baterai yang masih berkapasitas penuh berat jenisnya sekitar 1,285 kg/dm3. Nah, dengan perbedaan berat jenis inilah kapasitas isi baterai bisa diketahui apakah masih penuh atau sudah berkurang yaitu dengan menggunakan alat hidrometer. Hidrometer ini merupakan salah satu alat yang wajib ada di bengkel aki / ruang aki di kapal. Selain itu pada saat baterai dalam keadaan discharge maka 85% cairan elektrolit terdiri dari air (H2O) dimana

Ilustrasi baterai dalam keadaan terisi penuh

Ilustrasi baterai saat mengeluarkan arus

Ilustrasi baterai dalam keadaan tak terisi (discharge) Gambar 2.8 Ion Senyawa Baterai

Air memiliki berat jenis 1 kg/dm3 (1 kg per 1000 cm3 atau 1 liter) dan asam sulfat memiliki berat jenis 1,285 kg/dm3 pada suhu 20 derajat Celcius.

Keterangan : kg = Kilogram

dm3 = Decimeter kubik = liter

cm3 = Centimeter kubik / cc (centimeter cubic) 1 dm = 1 liter = 1000 cm3 = 1000 cc 2.3.2 Cara Pengisian Baterai Aki

Pengisian arus dialirkan berlawanan dengan waktu pengeluaran isi yang berarti juga bahwa beban aktif dan elektrolit diubah supaya energi kimia baterai mencapai maksimum.

Ada tiga metode pengisian baterai :

1. Pengisian perawatan(maintenance charging) digunakan untuk mengimbangi kehilangan isi (self discharge), dilakukan dengan arus rendah sebesar 1/1000 dari kapasitas baterai. Ini biasa dilakukan pada baterai tak

terpakai untuk melawan proses penyulfatan. Bila baterai memiliki kapasitas 45 Ah maka besarnya arus pengisian perawatan adalah 45 mA (miliAmpere).

2. Pengisian lambat (slow charging) adalah suatu pengisian yang lebih normal. Arus pengisian harus sebesar 1/10 dari kapasitas baterai. Bila baterai

memiliki kapasitas 45 Ah maka besarnya arus pengisian lambat adalah 4,5 A. Waktu pengisian ini bergantung pada kapasitas baterai, keadaan baterai pada permulaan pengisian, dan besarnya arus pengisian. Pengisian harus sampai gasnya mulai menguap dan berat jenis elektrolit tidak bertambah walaupun pengisian terus dilakukan sampai 2 - 3 jam kemudian.

3. Pengisian cepat (fast charging) dilakukan pada arus yang besar yaitu mencapai 60 - 100 A pada waktu yang singkat kira-kira 1 jam dimana baterai akan terisi sebesar tiga per empatnya. Fungsi pengisian cepat adalah memberikan baterai suatu pengisian yang memungkinkannya dapat menstarter motor yang selajutnya generator memberikan pengisian ke baterai.

2.4. Driver

Relay adalah saklar elektronik yang dikendalikan oleh arus listrik. Secara prinsip, relai merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena

adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar.

Gambar 2.9. relay

Cara kerja komponen ini dimulai pada saat mengalirnya arus listrik melalui koil,lalu membuat medan magnet sekitarnya sehingga dapat merubah posisi saklar yang ada di dalam relay terserbut, sehingga menghasilkan arus listrik yang lebih besar. Disinilah keutamaan komponen sederhana ini yaitu dengan bentuknya yang minimal bisa menghasilkan arus yang lebih besar.

Pemakaian relay dalam perangkat-perangkat elektronika mempunyai keuntungan yaitu :

- Dapat mengontrol sendiri arus serta tegangan listrik yang diinginkan. - Dapat memaksimalkan besarnya tegangan listrik hingga mencapai batas

maksimalnya.

- Dapat menggunakan baik saklar maupun koil lebih dari satu, disesuaikan dengan kebutuhan.

BAB I PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang Masalah

Seiring dengan semakin pesatnya perkembangan teknologi, maka semakin tinggi pula kebutuhan manusia akan listrik. Karena hampir semua alat – alat elektronik membutuhkan listrik dalam penggunaannya. Namun, terbatasnya sumber daya alam (SDA) yang ada membuat pasokan listrik tidak sebanding dengan kebutuhan masyarakat. Oleh karena itu, kerap kali diberlakukan pemadaman bergilir untuk menghemat ketersediaan listrik tersebut. Akan tetapi hal ini akan sangat mengganggu apabila pemadaman dilakukan pada malam hari, dimana masyarakat justru sangat membutuhkan penerangan pemanfaatan sinar matahari dengan menggunakan solar cell dapat menghasilkan sumber listrik.

Pemanfaatan solar cell sebagai sumber listrik merupakan satu diantara pemanfaatan energi yang terbaharui, dikarenakan solar cell terhubung dengan aliran energi yang berasal dari "proses alam yang berkelanjutan". Solar cell diaktifkan dari sumber sinar matahari.

Pemilihan solar cell sebagai tenaga listrik karena memanfaatkan tenaga surya yang tidak pernah habis, bersih, ramah lingkungan, investasi jangka panjang, Praktis, tidak memerlukan perawatan.

Pada siang hari solar cell menerima cahaya matahari yang kemudian diubah menjadi energi listrik oleh sel-sel kristal melalui proses photovoltaic. Listrik yang dihasilkan oleh solar cell disimpan dalam baterai sebelum disalurkan ke beban (lampu) pada malam hari, sedangkan pada malam hari dimana panel surya tidak menghasilkan listrik, beban mengambil listrik dari baterai. Listrik yang sudah terkumpul (tersimpan) dalam baterai akan dapat digunakan untuk menyalakan

peralatan listrik terutama lampu penerangan dan lain-lain. Oleh karena itu penulis akan mencoba merancang suatu alat yang diberi judul “Sistem penerangan

rumah cerdas menggunakan solar cell berbasis mikrokontroler ATMEGA 32”

1.2Rumusan Masalah

Berbagai uraian yang telah ada maka penelitian ini diarahkan pada permasalahan berikut:

1. Bagaimana menghasilkan energi listrik dengan daya yang dibutuhkan untuk penerangan.

2. Bagaimana menemukan desain alat system penerangan rumah cerdas yang dapat bekerja secara sistematis berbasis mikrokontroler.

3. Bagaimana penggunaan baterai sebagai penyimpanan energi listrik yang diperlukan untuk pertimbangan penggunaan tanpa sinar matahari (pada malam hari).

1.3Batasan Masalah

Mengingat keterbatasan waktu dan untuk menghindari topik yang tidak perlu maka penulis membatasi pembahasan pembuatan alat ini. Adapun permasalahan ini adalah:

1. Menggunakan dua buah solar cell masing-masing memiliki daya 20 Watt. 2. Beban maksimum yang dapat digunakan adalah 6 buah bola lampu dengan

masing –masing daya 3watt.

1.4Tujuan Penelitian

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah : 1. Untuk mendapatkan hasil kerja optimum dari pemanfaatan solar cell.

2. Menentukan beban maksimum yang dapat dilayani secara terus menerus selama waktu yang ditentukan untuk pemakaian normal.

3. Sebagai sumber daya alternatif untuk penerangan daerah terpencil.

1.5 Manfaat Penelitian

1. Memanfaatkan sinar matahari sebagai sumber daya alternatif melalui solar cell.

2. Ingin berkontribusi pada sistem energi listrik, serta mengurangi ketergantungan pada sumber listrik PLN untuk penerangan.

3. Diharapkan masyarakat pada daerah terpencil untuk dapat menggunakan sistem penerangan ruangan rumah melalui pemanfaatan sumber tenaga listrik dari solar cell.

SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS MENGGUNAKAN SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32

ABSTRAK

Seiring dengan semakin pesatnya perkembangan teknologi, maka semakin tinggi pula kebutuhan manusia akan listrik. Karena hampir semua alat – alat elektronik membutuhkan listrik dalam penggunaannya. Namun, terbatasnya sumber daya alam (SDA) yang ada membuat pasokan listrik tidak sebanding dengan kebutuhan masyarakat. Pemanfaatan solar cell sebagai sumber listrik merupakan satu diantara pemanfaatan energi yang terbaharui, dikarenakan solar cell terhubung dengan aliran energi yang berasal dari "proses alam yang berkelanjutan". Perancangan alat sistem penerangan rumah cerdas ini terdiri 2 solar cell, 2 baterai, sistem minimum, dan 6 lampu super LED. Prinsip kerja dari rumah cerdas ini adalah pengoperasian sistem kerja dari mikrokontroller sebagaimana mengatur waktu pengisian baterai dari solar cell pada jam 06.00 pagi sampai jam 19.00 malam secara otomatis, dan pengoperasian kedua baterai yang saling bergantian dari jam 19.00 malam sampai jam 06.00 pagi secara otomatis. Dengan letak posisi lampu, si pengguna alat ini meletakkan 2 lampu super LED di taman, 2 lampu super LED di dapur, 1 lampu super LED di garasi dan 1 lampu super LED di teras sebagai pengujiannya. Berdasarkan hasil perancangan alat, sistem penerangan rumah cerdas ini yang menggunakan baterai sebagai sumber tegangan acuan untuk mengaktifkan mikrokontroller yang akan menggerakkan seluruh sistem kendali dapat berjalan dengan baik. Walaupun hasil pengujian baik dari pengisian baterai maupun pemakaian baterai adalah tidak stabil. Ketergantungan pengisian baterai berdasarkan lokasi area pancaran cahaya yang strategi, cuaca yang bagus dan pergiliran waktu serta pemakaian baterai akibat pemakaian keseharian si pengguna pada malam hari.

Kata Kunci : Mikrokontroller, Solar cell, Baterai, Lampu super LED (Light Emitting Diode).

Intelligent Home Lighting System Using Solar Cell Based Microcontroller ATMEGA32

ABSTRAC

Along with the rapid development of technology, the higher the human need for electricity. Because almost all of the tools - an electronic device needs electricity in use. However, limited natural resources (SDA) that is making the power supply is not comparable with the needs of the community. Utilization of solar cell as a power source, is among the utilization of renewable energy, because solar cell is connected with the flow of energy derived from "natural processes are sustainable". The design tool intelligent home lighting system comprises two solar cell, 2 batteries, the minimum system, and 6 super LED lamps. The working principle of this smart house is the work of a microcontroller system operation as set battery charging time of solar cell at 06.00 am to 19.00 night automatically, and the operation of the battery turns from 19.00 pm to 06.00 am automatically. With the location of the position lights, the users of these tools put two super LED lights in parks, 2 super LED lights in the kitchen, 1 super LED lamp in the garage and 1 super LED lamp on the porch as testing. Based on the results of the design tool, this intelligent home lighting system that use battery as a source of reference voltage to enable the microcontroller that will move the entire control system can be run properly. Although the test results either from the battery charging and discharging is unstable. Dependence battery charging area based on the location of the light that strategy, the weather was nice and rotation time as well as battery consumption due to daily usage of the user at night.

Keywords: Microcontroller, Solar cells, battery, light super LED (Light Emitting Diode).

SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS MENGGUNAKAN

SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32

SKRIPSI

VERDIAN ARIEF

NIM : 130821023

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2016

SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS MENGGUNAKAN SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

VERDIAN ARIEF NIM : 130821023

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2016

PERSETUJUAN

Judul : SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS

MENGGUNAKAN SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32

Kategori : SKRIPSI

Nama : VERDIAN ARIEF

NIM : 130821023

Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA EKSTENSI Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

(MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di Medan, Januari 2016 Komisi Pembimbing :

Diketahui/Disetujui oleh

Ketua Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing,

PERNYATAAN

SISTEM PENERANGAN RUMAH CERDAS MENGGUNAKAN SOLAR CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA32

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing- masing disebutkan sumbernya.

Medan, Januari 2016

VERDIAN ARIEF NIM. 130821023

PENGHARGAAN

Alhamdulillah puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Subhanahuwata’ala, atas segala karuniaNya yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik. Shalawat dan Salam kepada Nabi Muhammad SAW semoga kita mendapatkan safa’atnya di kemudian hari. Amin

Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada keluarga serta orang- orang yang mendukung sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek Skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada :

1. Yth.Bapak Dekan Dr. Sutarman beserta jajarannya di lingkungan FMIPA USU. 2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Program Studi Fisika S1 Fakultas

Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.

3. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M. Sc, selaku Sekretaris Program Studi Fisika S1 Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.

4. Bapak Drs. Kurnia Brahmana M. Si selaku dosen pembimbing yang telah bersedia dengan sabar meluangkan waktunya untuk membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

5. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Fisika SI Departemen Fisika FMIPA USU.

Risye Atmi dan Refit Atmi, terimakasih buat dukungannya, doa dan motivasi yang diberikan dari awal mulai perkuliahan sampai penulisan skripsi ini serta buat seluruh keluarga yang telah membantu, mendukung dan memberikan kelonggaran serta support terhadap pendidikan saya hingga bisa berkembang seperti sekarang.

7. Semua teman-teman seperjuangan angkatan 2013 Ekstensi Fisika Instrumentasi yang sama-sama merasakan pahit manisnya membuat Skripsi serta selama kuliah di Universitas Sumatera Utara.

8. Dan kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam kehidupan penulis yang tidak mampu saya tuliskan satu persatu.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.

Amin Yaa Rabbal’alamin

Medan, Januari 2016 Hormat Penulis,

Verdian Arief

vii

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ... iii

Pernyataan ... iv

Penghargaan ... v

Abstrak ... vii

Abstract ... viii

Daftar Isi ... ix

Daftar Gambar ... xi

Daftar Tabel ... xii

Daftar Grafik ... xiii

Daftar Lampiran ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar belakang ... 1

1.2 Rumusan masalah ... 2

1.3 Batasan masalah ... 2

1.4 Tujuan penelitian ... 3

1.5 Manfaat penelitian ... 3

BAB II LANDASAN TEORI ... 4

2.1 Defenisi Umum Solar Cell ... 4

2.1.1 Jenis – jenis Panel Surya ... 4

2.1.1.1 Monokristal ... 4

2.1.2 Prinsip Kerja Solar Cell ... 6

2.2 Solar Charge Controller ... 11

2.2.1 Fungsi Solar Charge Controller ... 12

2.3 Baterai ... 12

2.3.1 Cara Kerja Baterai Aki ... 13

2.3.2 Cara Pengisian Baterai Aki ... 15

2.4 Driver ... 16

BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM ... 18

3.1 Diagram blok ... 18

3.2 Fungsi Masing – masing Blok ... 19

3.3 Gambar Rangkaian Sistem Kendali ... 20

3.3.1 Flowchart Sistem Kendali ... 21

3.4 Perancangan Skema Rangkaian ... 23

3.4.1 Perancangan Rangkaian Solar Cell ... 23

3.4.2 Perancangan Rangkaian Solar Charge Controller .. 25

3.4.3 Perancangan Rangkaian Baterai ... 26

3.4.4 Perancangan Rangkaian PC ... 28

3.4.5 Perancangan Rangkaian Mikrokontroller ATMega32 .. ... 28

3.4.6 Perancangan Rangkaian Driver ... 30

3.4.7 Perancangan Rangkaian Super Led ... 31

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM ... 33

4.1 Pengujian Pengisian Baterai dari Solar Cell ... 33

4.1 Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED ... … 36

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 43

5.1 Kesimpulan ... 43

5.2 Saran ... 44

DAFTAR PUSTAKA ... 45

LAMPIRAN ... 46

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Monokristal ... 5

2.2 Diagram Kerja Solar Cell ... 7

2.3 Modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya yang dirangkai seri untuk memperbesar total daya output ... 8

2.4 PN Junction Solar Cell ... 9

2.5 Solar Charge Controller ... 11

2.6 Baterai ... 12

2.7 Sel Baterai ... 13

2.8 Ion Senyawa Baterai... 15

2.9 Relay... 17

3.1 Diagram Blok Rangkaian ... 18

3.2 Rangkaian Skematik Sistem Kendali ... 20

3.3 Flowchart Sistem Kendali ... 22

3.4 Rangkaian Skematik Solar Cell... 24

3.5 Rangkaian Solar Charger Controller ... 25

3.6 Rangkaian Skematik Baterai ... 27

3.7 Rangkaian Skematik Mikrokontroller ATMega32 ... 29

3.8 Rangkaian Skematik Driver ... 30

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

4.1 Hasil Data Pengujian Baterai dari Solar Cell ... 34 4.2 Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu

Super LED Secara Penuh ... 37 4.3 Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu

Super LED Secara Fruktuasi Pada Jam 19.00 s/d 24.00 WIB berdaya 18 watt ... 39

4.3.1 Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED Secara Fruktuasi Pada Jam 19.00 s/d 24.00 WIB berdaya 18 watt ... 40

4.3.2 Hasil Data Pengujian Pemakaian Baterai Melalui Lampu Super LED Secara Fruktuasi Pada Jam 19.00 s/d 24.00 WIB berdaya 18 watt ... 40

xi

DAFTAR GRAFIK

Grafik Halaman

4.1 Hasil Percobaan dari Tegangan Input Baterai I dan Tegangan Output Solar Cell I pada Posisi Horizontal ... 34 4.2 Hasil Percobaan dari Tegangan Input Baterai II dan Tegangan Output

Solar Cell II pada Posisi Horizontal ... 35 4.3 Hasil Perbandingan dari Tegangan Output Baterai I dan Tegangan

Output baterai II pada posisi horizontal secara operasi penuh ... 38 4.4 Hasil Perbandingan dari Arus Lampu I dan Arus Lampu II pada posisi Horizontal secara Operasi Penuh ... 38 4.5 Hasil Perbandingan dari Tegangan Output Baterai I dan Tegangan

Output Baterai II pada Posisi Horizontal secara Fruktuasi ... 41 4.6 Hasil Perbandingan dari Arus Lampu I dan Arus Lampu II pada posisi Horizontal secara Fruktuasi ... 41

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Rangkaian Lengkap Mikrokontroller ... . 46

2. Gambar Rangkaian Sistem Kendali ... . 47

3. Gambar Layout Sistem Kendali ... . 47

4. Gambar Alat Keseluruhan dari Solar Cell ... . 48

5. Gambar Alat Keseluruhan dai Solar Cell Ketika LCD Tampil ... . 48

6. Konfigurasi Program Pengoperasian Solar Cell... 49

7. Konfigurasi Program Pengoperasian Baterai ... 54

8. Konfigurasi Program Menghitung Data Komputer (Assembly)…… 63 9. Konfigurasi Program Menghitung Data Komputer (Visual Basic)…. 73