Perancangan Alat Pengisi Baterai Lead Acid Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535
PERANCANGAN ALAT PENGISI BATERAI LEAD ACID
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub Jurusan Teknik Komputer
Oleh:
BUKRY CHAMMA SIBURIAN
100422004
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Tulisan ini membahas tentang perancangan sebuah alat pengisi baterai lead
acid. Pengendali utama pada alat ini menggunakan mikrokontroler ATMega 8535.
Alat ini bekerja untuk memantau keadaan tegangan baterai pada saat kosong dan
saat penuh. Ketika tegangan baterai berada pada tegangan minimum maka akan
dilakukan proses pengisian dan ketika tegangan baterai berada pada tegangan
maksimum maka akan menghentikan proses pengisian. Setiap tegangan baterai
yang tebaca ditampilkan pada LCD.
Kata Kunci : Alat Pengisi Baterai, Baterai, Mikrokontroler ATMega 8535
iii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, atas
berkat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas
Akhir ini.
Adapun Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk
menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) Teknik Komputer pada Departemen
Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, yang penulis beri
judul Perancangan Alat Pengisi Baterai Lead Acid Berbasis Mikrokontroler
ATMEGA 8535.
Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak menerima
bimbingan dan dorongan berupa pemikiran tenaga dan waktu dari berbagai pihak.
Oleh sebab itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Ayahanda Gr. Drs. J. Siburian dan Ibunda T. Sihite, BA tercinta selaku
orangtua penulis, Kakak dan adik-adikku Yusrini Siburian, AMG, Yosi
Enola Siburian,SE dan Abram Yosua Siburian yang selalu memberikan
dukungan moril dan semangat kepada saya.
2. Bapak Ir. T. Ahri Bahriun, MSc, selaku dosen pembimbing Tugas Akhir
yang telah memberikan bimbingan, arahan, kritik, semangat dan
pengetahuan kepada penulis selama masa kuliah sampai menyelesaikan
Tugas Akhir.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
iv
Universitas Sumatera Utara
4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan sekaligus dosen
wali penulis.
5. Seluruh Bapak/Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah mengajar dan mendidik
penulis selama masa perkuliahan.
6. Seluruh staff karyawan Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik
Universitas Sumatera utara.
7. Teman-teman seperjuangan
penulis Leo, Elda, Ratih, Yetty, Mutiara,
Wilfrid, Erik, Rinaldi, Adi, Bg Doli, Bg Ronald, Bg Jackson, Bg Fery,
yang telah memberikan masukan dan semangat kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini belum sempurna, karena masih
banyak kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang bersifat membangun
sangat diharapkan. Akhirnya penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat
bagi yang membacanya.
Medan, Maret 2015
Hormat Penulis
Bukry Chamma Siburian
NIM : 100422004
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .................................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR .............................................................................................. iv
DAFTAR ISI ............................................................................................................. vi
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. viii
DAFTAR TABEL ..................................................................................................... ix
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang Penulisan ........................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ......................................................................................... 2
1.4 Tujuan Penulisan ......................................................................................... 2
1.5 Metodologi Penulisan ................................................................................. 3
1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................. 3
BAB II DASAR TEORI .......................................................................................... 5
2.1 Baterai .......................................................................................................... 5
2.1.1 Jenis – Jenis Baterai ........................................................................... 5
2.1.2 Prinsip Kerja Baterai .......................................................................... 9
2.1.3 Prinsip Kerja Baterai Asam ............................................................. 10
2.2 Alat Pengisi Baterai .................................................................................. 11
2.2.1 Prinsip Kerja Alat Pengisi Baterai .................................................. 11
2.2.2 Bagian-Bagian Alat Pengisi Baterai ............................................... 12
2.2.3 Metode Pengisian ............................................................................. 13
2.3 Mikrokontroler Secara Umum ................................................................. 14
2.3.1 Mikrokontroler ATMega 8535 ........................................................ 17
2.3.1.1 Arsitektur Mikrokontroler 8535 ........................................ 17
2.3.1.2 Fitur ATMega 8535 ............................................................ 18
2.3.1.3 Konfigurasi Pin ATMega 8535 ........................................ 19
2.3.1.4 Sistem Minimum ATMega 8535 ...................................... 20
2.3.2 Bahasa Pemrograman Mikrokontroler ............................................ 21
2.4 LCD (Liquid Crystal Display)................................................................... 22
2.5 Relay ........................................................................................................... 23
2.6 Code Vision AVR ...................................................................................... 24
vi
Universitas Sumatera Utara
BAB III PERANCANGAN SISTEM ................................................................... 26
3.1 Spesifikasi Sistem yang dirancang........................................................... 26
3.2 Rangkaian Alat Pengisi Baterai Lead Acid ............................................. 27
3.3 Rangkaian Catu Daya Mikrokontroler..................................................... 33
3.4 Rangkaian Penggerak Relay..................................................................... 34
3.5 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535 .............................................. 36
3.6 Rangkaian Pembagi Tegangan ................................................................. 38
3.8 Hubungan Tombol ke Mikrokontroler .................................................. 39
3.9 Hubungan LCD ke Mikrokontroler ........................................................ 40
3.10 Flowchart Program ................................................................................. 42
BAB IV PENGUJIAN SISTEM ............................................................................ 46
4.1 Pengujian Rangkaian ................................................................................ 46
4.1.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya ...................................................... 46
4.1.2 Pengujian Rangkaian Relay.............................................................. 47
4.1.3 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535, LCD dan
Tombol ........................................................................................................ 47
4.1.4 Pengujian Rangkaian Pembagi Tegangan ....................................... 49
4.2 Pengujian Secara Keseluruhan ................................................................. 51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 53
5.1 Kesimpulan ................................................................................................. 53
5.2 Saran ........................................................................................................... 53
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 54
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Blok Diagram Fungsional ATMega 8535 ........................................... 17
Gambar 2.2 Konfigurasi pin ATMega 8535 ............................................................ 20
Gambar 2.3 Skema Sistem Minimum ATMega 8535............................................. 20
Gambar 2.4 LCD 16x2 .............................................................................................. 22
Gambar 2.5 Relay ...................................................................................................... 23
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Pengisian Secara Keseluruhan ........................ 26
Gambar 3.2 Baterai Lead Acid 12V 4Ah................................................................. 28
Gambar 3.3 Rangkaian penyearah Gelombang penuh ............................................ 28
Gambar 3.4 Bentuk Gelombang dengan Filter Kapasitor....................................... 29
Gambar 3.5 Rangkaian regulator tegangan LM317 ................................................ 29
Gambar 3.6 Jumlah tegangan yang diperlukan pada setiap komponen ................. 31
Gambar 3.7 Rangkaian alat pengisi baterai lead acid ............................................. 33
Gambar 3.8 Rangkaian Catu Daya Mikrokontroler ................................................ 34
Gambar 3.9 Rangkaian Penggerak Relay ................................................................ 34
Gambar 3.10 Rangkaian Penggerak relay Keseluruhan ......................................... 36
dan Gambar 3.11 Rangkaian minimum Mikrokontroler ATMega 8535 ............... 37
Hubungan I/O PORT................................................................................................. 37
Gambar 3.12 Rangkaian Pembagi Tegangan .......................................................... 38
Gambar 3.13 Hubungan Tombol ke Mikrokontroler .............................................. 40
Gambar 3.14 Hubungan LCD ke Mikrokontroler ................................................... 41
Gambar 3.15 Diagram alir sistem secara keseluruhan ............................................ 42
Gambar 4.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya ......................................................... 46
Gambar 4.2 Tampilan pengujian Mikrokontroler, LCD dan Tombol.................... 49
Gambar 4.3 Rangkaian Pembagi Tegangan............................................................. 50
Gambar 4.4 Pengujian saat Pengisian Baterai ......................................................... 51
\
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Konsumsi arus dari komponen yang dicatu ............................................ 31
Tabel 3.2 Fungsi PORT/Bandar yang digunakan .................................................... 37
Tabel 4.1 Data Pengujian Rangkaian Catu Daya .................................................... 47
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Pembagi Tegangan ........................................................ 50
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Keseluruhan ................................................................... 51
ix
Universitas Sumatera Utara
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub Jurusan Teknik Komputer
Oleh:
BUKRY CHAMMA SIBURIAN
100422004
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Tulisan ini membahas tentang perancangan sebuah alat pengisi baterai lead
acid. Pengendali utama pada alat ini menggunakan mikrokontroler ATMega 8535.
Alat ini bekerja untuk memantau keadaan tegangan baterai pada saat kosong dan
saat penuh. Ketika tegangan baterai berada pada tegangan minimum maka akan
dilakukan proses pengisian dan ketika tegangan baterai berada pada tegangan
maksimum maka akan menghentikan proses pengisian. Setiap tegangan baterai
yang tebaca ditampilkan pada LCD.
Kata Kunci : Alat Pengisi Baterai, Baterai, Mikrokontroler ATMega 8535
iii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, atas
berkat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas
Akhir ini.
Adapun Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk
menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) Teknik Komputer pada Departemen
Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, yang penulis beri
judul Perancangan Alat Pengisi Baterai Lead Acid Berbasis Mikrokontroler
ATMEGA 8535.
Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini penulis banyak menerima
bimbingan dan dorongan berupa pemikiran tenaga dan waktu dari berbagai pihak.
Oleh sebab itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Ayahanda Gr. Drs. J. Siburian dan Ibunda T. Sihite, BA tercinta selaku
orangtua penulis, Kakak dan adik-adikku Yusrini Siburian, AMG, Yosi
Enola Siburian,SE dan Abram Yosua Siburian yang selalu memberikan
dukungan moril dan semangat kepada saya.
2. Bapak Ir. T. Ahri Bahriun, MSc, selaku dosen pembimbing Tugas Akhir
yang telah memberikan bimbingan, arahan, kritik, semangat dan
pengetahuan kepada penulis selama masa kuliah sampai menyelesaikan
Tugas Akhir.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
iv
Universitas Sumatera Utara
4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dan sekaligus dosen
wali penulis.
5. Seluruh Bapak/Ibu Dosen Pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah mengajar dan mendidik
penulis selama masa perkuliahan.
6. Seluruh staff karyawan Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik
Universitas Sumatera utara.
7. Teman-teman seperjuangan
penulis Leo, Elda, Ratih, Yetty, Mutiara,
Wilfrid, Erik, Rinaldi, Adi, Bg Doli, Bg Ronald, Bg Jackson, Bg Fery,
yang telah memberikan masukan dan semangat kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini belum sempurna, karena masih
banyak kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang bersifat membangun
sangat diharapkan. Akhirnya penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat
bagi yang membacanya.
Medan, Maret 2015
Hormat Penulis
Bukry Chamma Siburian
NIM : 100422004
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .................................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR .............................................................................................. iv
DAFTAR ISI ............................................................................................................. vi
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. viii
DAFTAR TABEL ..................................................................................................... ix
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang Penulisan ........................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ......................................................................................... 2
1.4 Tujuan Penulisan ......................................................................................... 2
1.5 Metodologi Penulisan ................................................................................. 3
1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................. 3
BAB II DASAR TEORI .......................................................................................... 5
2.1 Baterai .......................................................................................................... 5
2.1.1 Jenis – Jenis Baterai ........................................................................... 5
2.1.2 Prinsip Kerja Baterai .......................................................................... 9
2.1.3 Prinsip Kerja Baterai Asam ............................................................. 10
2.2 Alat Pengisi Baterai .................................................................................. 11
2.2.1 Prinsip Kerja Alat Pengisi Baterai .................................................. 11
2.2.2 Bagian-Bagian Alat Pengisi Baterai ............................................... 12
2.2.3 Metode Pengisian ............................................................................. 13
2.3 Mikrokontroler Secara Umum ................................................................. 14
2.3.1 Mikrokontroler ATMega 8535 ........................................................ 17
2.3.1.1 Arsitektur Mikrokontroler 8535 ........................................ 17
2.3.1.2 Fitur ATMega 8535 ............................................................ 18
2.3.1.3 Konfigurasi Pin ATMega 8535 ........................................ 19
2.3.1.4 Sistem Minimum ATMega 8535 ...................................... 20
2.3.2 Bahasa Pemrograman Mikrokontroler ............................................ 21
2.4 LCD (Liquid Crystal Display)................................................................... 22
2.5 Relay ........................................................................................................... 23
2.6 Code Vision AVR ...................................................................................... 24
vi
Universitas Sumatera Utara
BAB III PERANCANGAN SISTEM ................................................................... 26
3.1 Spesifikasi Sistem yang dirancang........................................................... 26
3.2 Rangkaian Alat Pengisi Baterai Lead Acid ............................................. 27
3.3 Rangkaian Catu Daya Mikrokontroler..................................................... 33
3.4 Rangkaian Penggerak Relay..................................................................... 34
3.5 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535 .............................................. 36
3.6 Rangkaian Pembagi Tegangan ................................................................. 38
3.8 Hubungan Tombol ke Mikrokontroler .................................................. 39
3.9 Hubungan LCD ke Mikrokontroler ........................................................ 40
3.10 Flowchart Program ................................................................................. 42
BAB IV PENGUJIAN SISTEM ............................................................................ 46
4.1 Pengujian Rangkaian ................................................................................ 46
4.1.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya ...................................................... 46
4.1.2 Pengujian Rangkaian Relay.............................................................. 47
4.1.3 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535, LCD dan
Tombol ........................................................................................................ 47
4.1.4 Pengujian Rangkaian Pembagi Tegangan ....................................... 49
4.2 Pengujian Secara Keseluruhan ................................................................. 51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 53
5.1 Kesimpulan ................................................................................................. 53
5.2 Saran ........................................................................................................... 53
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 54
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Blok Diagram Fungsional ATMega 8535 ........................................... 17
Gambar 2.2 Konfigurasi pin ATMega 8535 ............................................................ 20
Gambar 2.3 Skema Sistem Minimum ATMega 8535............................................. 20
Gambar 2.4 LCD 16x2 .............................................................................................. 22
Gambar 2.5 Relay ...................................................................................................... 23
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem Pengisian Secara Keseluruhan ........................ 26
Gambar 3.2 Baterai Lead Acid 12V 4Ah................................................................. 28
Gambar 3.3 Rangkaian penyearah Gelombang penuh ............................................ 28
Gambar 3.4 Bentuk Gelombang dengan Filter Kapasitor....................................... 29
Gambar 3.5 Rangkaian regulator tegangan LM317 ................................................ 29
Gambar 3.6 Jumlah tegangan yang diperlukan pada setiap komponen ................. 31
Gambar 3.7 Rangkaian alat pengisi baterai lead acid ............................................. 33
Gambar 3.8 Rangkaian Catu Daya Mikrokontroler ................................................ 34
Gambar 3.9 Rangkaian Penggerak Relay ................................................................ 34
Gambar 3.10 Rangkaian Penggerak relay Keseluruhan ......................................... 36
dan Gambar 3.11 Rangkaian minimum Mikrokontroler ATMega 8535 ............... 37
Hubungan I/O PORT................................................................................................. 37
Gambar 3.12 Rangkaian Pembagi Tegangan .......................................................... 38
Gambar 3.13 Hubungan Tombol ke Mikrokontroler .............................................. 40
Gambar 3.14 Hubungan LCD ke Mikrokontroler ................................................... 41
Gambar 3.15 Diagram alir sistem secara keseluruhan ............................................ 42
Gambar 4.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya ......................................................... 46
Gambar 4.2 Tampilan pengujian Mikrokontroler, LCD dan Tombol.................... 49
Gambar 4.3 Rangkaian Pembagi Tegangan............................................................. 50
Gambar 4.4 Pengujian saat Pengisian Baterai ......................................................... 51
\
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Konsumsi arus dari komponen yang dicatu ............................................ 31
Tabel 3.2 Fungsi PORT/Bandar yang digunakan .................................................... 37
Tabel 4.1 Data Pengujian Rangkaian Catu Daya .................................................... 47
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Pembagi Tegangan ........................................................ 50
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Keseluruhan ................................................................... 51
ix
Universitas Sumatera Utara