Perancangan Alat Pengisi Baterai Smartphone Berbayar dengan Tenaga Surya
PERANCANGAN ALAT PENGISI BATERAI SMARTPHONE
BERBAYAR DENGAN TENAGA SURYA
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub Jurusan Teknik Komputer
Oleh:
LEONARDO HAMONANGAN GIRSANG
100422032
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Teknologi panel surya merupakan salah satu solusi bagi manusia untuk
memperoleh energi listrik. Teknologi panel surya ini dapat diaplikasikan sebagai
sumber energi untuk mengisi baterai ponsel. Tulisan ini membahas tentang
perancangan alat pengisi baterai smartphone berbayar dengan tenaga surya.
Rangkaian alat pengisi baterai baterai smartphone terdiri dari beberapa
bagian utama, antara lain: mikrokontroler ATMega 8535 sebagai pengendali
utama, IC regulator untuk meregulasi nilai tegangan, optocoupler sebagai sensor
koin, dan LCD sebagai penampil waktu pengisian baterai smartphone. Alat ini
bekerja dengan cara mengubah tenaga surya menjadi energi listrik dengan
menggunakan panel surya, dimana energi listrik tersebut disimpan pada baterai
Lead Acid. Baterai Lead Acid merupakan sumber energi untuk mengisi baterai
smartphone yang diaktifkan dengan menggunakan sensor koin. Pengujian yang
dilakukan pada perangkat yang dirancang mampu mencapai tingkat keberhasilan
tanpa ada masalah.
Kata kunci: Panel surya, Alat Pengisi Baterai, Sensor, Mikrokontroler
iii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat
dan karunian-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan
judul “Perancangan Alat Pengisi Baterai Smartphone Berbayar Dengan Tenaga
Surya”. Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk memenuhi persyaratan
dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) Teknik Komputer pada
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini penulis banyak mendapatkan
bimbingan, bantuan dan motivasi dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih dan
penghargaan kepada :
1.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro FT-USU.
2.
Bapak Rahmat Fauzi ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro
FT-USU dan sekaligus sebagai dosen wali penulis.
3.
Bapak Ir. T. Ahri Bahriun, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah
banyak membantu, mengarahkan serta meluangkan waktu serta pikiran dalam
membimbing penulis guna penyusunan Tugas Akhir.
4.
Ir. Kasmir Tanjung, MT dan Suherman Ph.D, selaku penguji Tugas Akhir
yang telah memberikan banyak masukan dan arahan demi kesempurnaan
Tugas Akhir ini.
5.
Seluruh dosen pengajar dan staf pegawai Departemen Teknik Elektro
FT-USU.
iv
Universitas Sumatera Utara
6.
Terima kasih yang tak terhingga yang tulus dan ikhlas kepada Orang Tua
tercinta, Ayahanda Ganefo Girsang, Ibunda tercinta Lindawati Munthe,
adik-adik Dian, Maya, Moses, dan Dedy yang selalu memberikan semangat
pada penulis dan memberikan dukungan moral dan materil selama masa
pendidikan.
7.
Teman seperjuangan di Departemen Teknik Elektro FT-USU, yaitu Bukry,
Elda, Doli, Adi, Muti, Erik, Budi, Ronal, Jackson, Manasye, Rinaldi, Agnes
Ferusgel, Emil, Wilfrid, Yetty, dan juga teman-teman yang tidak dapat
penulis sebutkan satu per satu. Terimakasih untuk kebersamaan, dukungan,
bantuan dan doanya.
Penulis menyampaikan dari Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dan
kelemahan serta masih diperlukan penyempurnaan, hal ini tidak terlepas dari
keterbatasan kemampuan pengetahuan dan pengalaman yang penulis miliki.
Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat.
Medan, Oktober 2015
Hormat Penulis
Leonardo Hamonangan Girsang
NIM: 100422032
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ......................................................................................................... iii
KATA PENGANTAR ....................................................................................... iv
DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR......................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................. x
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................
1.1. Latar Belakang ........................................................................................
1.2. Rumusan Masalah ...................................................................................
1.3. Batasan Masalah ......................................................................................
1.4. Tujuan Penulisan .....................................................................................
1.5. Metodologi Penulisan ..............................................................................
1.6. Sistematika penulisan ..............................................................................
1
1
2
2
3
3
3
BAB II DASAR TEORI .................................................................................... 5
2.1. Energi Matahari ....................................................................................... 5
2.2. Pembangkit Listrik Tenaga Surya ............................................................. 6
2.2.1. Sel surya Fotovoltaik ...................................................................... 7
2.2.2. Pengisi Baterai ................................................................................ 8
2.2.3. Baterai (Accumulator) ..................................................................... . 9
2.3. Baterai Ponsel .................... ..................................................................... 9
2.4. Relay .................... ................................................................................... 14
2.5. Optocoupler ............................................................................................. 15
2.6. Mikrokontroler Secara Umum ................................................................ 17
2.6.1. Mikrokontroler ATMega 8535 ...................................................... 19
2.6.1.1 Arsitektur Mikrokontroler 8535 .......................................... 20
2.6.1.2 Fitur ATMega 8535 ......................................................... 21
2.6.1.3 Konfigurasi Pin ATMega 8535 ......................................... 21
2.6.1.4 Sistem Minimum ATMega 8535 .................................... 22
2.6.2 Bahasa Pemograman Mikrokontroler ............................................ 23
2.7. LCD ( Liquid Crystal Display)................................................................ 24
2.8. CodeVisionAVR ..................................................................................... 25
BAB III PERANCANGAN SISTEM ..............................................................
3.1. Spesifikasi Sistem ...................................................................................
3.2. Perancangan Perangkat Keras .................................................................
3.2.1. Panel Surya ..................................................................................
3.2.2. Rangkaian Charger Baterai Lead Acid ..........................................
3.2.3. Rangkaian Charger Smartphone ...................................................
3.2.4. Rangkaian Penggerak Relay ..........................................................
3.2.5. Rangkaian Sensor Koin .................................................................
3.2.6. LCD (Liquid Crystal Display) ......................................................
3.2.7. Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535 ....................................
3.3. Diagram Alir Program .............................................................................
27
27
28
29
30
32
34
35
37
38
40
vi
Universitas Sumatera Utara
BAB IV PENGUJIAN .......................................................................................
4.1 Pengujian Rangkaian ..............................................................................
4.1.1 Pengujian Catu Daya .....................................................................
4.1.2 Pengujian Rangkaian Charger Smartphone ..................................
4.1.3 Pengujian Rangkaian Relay ...........................................................
4.1.4 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler dan LCD ............................
4.1.5 Pengujian Rangkaian Sensor Koin ................................................
4.2 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan ....................................................
45
45
45
47
48
48
49
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. Pemanasan Sebuah Planet oleh Matahari .......................................
5
Gambar 2.2. Skema Instalasi PLTS ....................................................................
6
Gambar 2.3 Panel Surya ......................................................................................
8
Gambar 2.4 Aki . ................................................................................................. . 9
Gambar 2.5 Relay................................................................................................ 15
Gambar 2.6 Rangkaian Optocoupler ................................................................... 16
Gambar 2.7 Blok Diagram Fungsional ATMega 8535 ....................................... 20
Gambar 2.8 Konfigurasi Pin ATMega 8535 ....................................................... 22
Gambar 2.9 Skema Minimum Sistem ATMega 8535......................................... 23
Gambar 2.10 LCD 16×2...................................................................................... 25
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem keseluruhan .................................................. 27
Gambar 3.2 Panel Surya Tipe Monocrystaline ................................................... 29
Gambar 3.3 Rangkaian Regulator Tegangan LM317 ......................................... 30
Gambar 3.4 Rangkaian Regulator Arus LM317 ................................................. 32
Gambar 3.5 Rangkaian Alat Pengisi Baterai Lead Acid ..................................... 32
Gambar 3.6 Rangkaian Charger Smartphone ..................................................... 33
Gambar 3.7 Rangkaian Penggerak Relay............................................................ 35
Gambar 3.8 Rangkaian Sensor Koin ................................................................... 36
Gambar 3.9 Hubungan LCD ke Mikrokontroler ................................................. 37
Gambar 3.10 Rangkaian Minimun Mikrokotroler ATMega 8535 ...................... 38
Gambar 3.11 ISP Programmer ........................................................................... 39
Gambar 3.12 Diagram Alir Program ................................................................... 40
Gambar 4.1 Pengujian Catu Daya ....................................................................... 45
viii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Pengujian Panel Surya ..................................................................... 46
Gambar 4.3 Pengujian Rangkaian Charger Smartphone .................................... 47
Gambar 4.4 Pengujian Rangkaian Relay ............................................................ 48\
Gambar 4.5 Tampilan Pengujian Mikrokontroler dan LCD ............................... 49
Gambar 4.6 Sensor Koin ..................................................................................... 50
Gambar 4.6 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan ............................................ 51
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Spesifikasi Panel Surya Tipe Monocrystaline .................................. 29
Tabel 3.2. Spesifikasi PORT/ Bandar yang digunakan ....................................... 39
Tabel 4.1. Pengujian Panel Surya ....................................................................... 47
Tabel 4.2. Waktu Pengisian Charger Smartphone ............................................. 50
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Keseluruhan tanpa Beban ........................................ 52
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Keseluruhan dengan Beban ..................................... 52
\
x
Universitas Sumatera Utara
BERBAYAR DENGAN TENAGA SURYA
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan
Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub Jurusan Teknik Komputer
Oleh:
LEONARDO HAMONANGAN GIRSANG
100422032
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Teknologi panel surya merupakan salah satu solusi bagi manusia untuk
memperoleh energi listrik. Teknologi panel surya ini dapat diaplikasikan sebagai
sumber energi untuk mengisi baterai ponsel. Tulisan ini membahas tentang
perancangan alat pengisi baterai smartphone berbayar dengan tenaga surya.
Rangkaian alat pengisi baterai baterai smartphone terdiri dari beberapa
bagian utama, antara lain: mikrokontroler ATMega 8535 sebagai pengendali
utama, IC regulator untuk meregulasi nilai tegangan, optocoupler sebagai sensor
koin, dan LCD sebagai penampil waktu pengisian baterai smartphone. Alat ini
bekerja dengan cara mengubah tenaga surya menjadi energi listrik dengan
menggunakan panel surya, dimana energi listrik tersebut disimpan pada baterai
Lead Acid. Baterai Lead Acid merupakan sumber energi untuk mengisi baterai
smartphone yang diaktifkan dengan menggunakan sensor koin. Pengujian yang
dilakukan pada perangkat yang dirancang mampu mencapai tingkat keberhasilan
tanpa ada masalah.
Kata kunci: Panel surya, Alat Pengisi Baterai, Sensor, Mikrokontroler
iii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat
dan karunian-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan
judul “Perancangan Alat Pengisi Baterai Smartphone Berbayar Dengan Tenaga
Surya”. Tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk memenuhi persyaratan
dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) Teknik Komputer pada
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini penulis banyak mendapatkan
bimbingan, bantuan dan motivasi dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih dan
penghargaan kepada :
1.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro FT-USU.
2.
Bapak Rahmat Fauzi ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro
FT-USU dan sekaligus sebagai dosen wali penulis.
3.
Bapak Ir. T. Ahri Bahriun, M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah
banyak membantu, mengarahkan serta meluangkan waktu serta pikiran dalam
membimbing penulis guna penyusunan Tugas Akhir.
4.
Ir. Kasmir Tanjung, MT dan Suherman Ph.D, selaku penguji Tugas Akhir
yang telah memberikan banyak masukan dan arahan demi kesempurnaan
Tugas Akhir ini.
5.
Seluruh dosen pengajar dan staf pegawai Departemen Teknik Elektro
FT-USU.
iv
Universitas Sumatera Utara
6.
Terima kasih yang tak terhingga yang tulus dan ikhlas kepada Orang Tua
tercinta, Ayahanda Ganefo Girsang, Ibunda tercinta Lindawati Munthe,
adik-adik Dian, Maya, Moses, dan Dedy yang selalu memberikan semangat
pada penulis dan memberikan dukungan moral dan materil selama masa
pendidikan.
7.
Teman seperjuangan di Departemen Teknik Elektro FT-USU, yaitu Bukry,
Elda, Doli, Adi, Muti, Erik, Budi, Ronal, Jackson, Manasye, Rinaldi, Agnes
Ferusgel, Emil, Wilfrid, Yetty, dan juga teman-teman yang tidak dapat
penulis sebutkan satu per satu. Terimakasih untuk kebersamaan, dukungan,
bantuan dan doanya.
Penulis menyampaikan dari Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dan
kelemahan serta masih diperlukan penyempurnaan, hal ini tidak terlepas dari
keterbatasan kemampuan pengetahuan dan pengalaman yang penulis miliki.
Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat.
Medan, Oktober 2015
Hormat Penulis
Leonardo Hamonangan Girsang
NIM: 100422032
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ......................................................................................................... iii
KATA PENGANTAR ....................................................................................... iv
DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR......................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................. x
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................
1.1. Latar Belakang ........................................................................................
1.2. Rumusan Masalah ...................................................................................
1.3. Batasan Masalah ......................................................................................
1.4. Tujuan Penulisan .....................................................................................
1.5. Metodologi Penulisan ..............................................................................
1.6. Sistematika penulisan ..............................................................................
1
1
2
2
3
3
3
BAB II DASAR TEORI .................................................................................... 5
2.1. Energi Matahari ....................................................................................... 5
2.2. Pembangkit Listrik Tenaga Surya ............................................................. 6
2.2.1. Sel surya Fotovoltaik ...................................................................... 7
2.2.2. Pengisi Baterai ................................................................................ 8
2.2.3. Baterai (Accumulator) ..................................................................... . 9
2.3. Baterai Ponsel .................... ..................................................................... 9
2.4. Relay .................... ................................................................................... 14
2.5. Optocoupler ............................................................................................. 15
2.6. Mikrokontroler Secara Umum ................................................................ 17
2.6.1. Mikrokontroler ATMega 8535 ...................................................... 19
2.6.1.1 Arsitektur Mikrokontroler 8535 .......................................... 20
2.6.1.2 Fitur ATMega 8535 ......................................................... 21
2.6.1.3 Konfigurasi Pin ATMega 8535 ......................................... 21
2.6.1.4 Sistem Minimum ATMega 8535 .................................... 22
2.6.2 Bahasa Pemograman Mikrokontroler ............................................ 23
2.7. LCD ( Liquid Crystal Display)................................................................ 24
2.8. CodeVisionAVR ..................................................................................... 25
BAB III PERANCANGAN SISTEM ..............................................................
3.1. Spesifikasi Sistem ...................................................................................
3.2. Perancangan Perangkat Keras .................................................................
3.2.1. Panel Surya ..................................................................................
3.2.2. Rangkaian Charger Baterai Lead Acid ..........................................
3.2.3. Rangkaian Charger Smartphone ...................................................
3.2.4. Rangkaian Penggerak Relay ..........................................................
3.2.5. Rangkaian Sensor Koin .................................................................
3.2.6. LCD (Liquid Crystal Display) ......................................................
3.2.7. Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535 ....................................
3.3. Diagram Alir Program .............................................................................
27
27
28
29
30
32
34
35
37
38
40
vi
Universitas Sumatera Utara
BAB IV PENGUJIAN .......................................................................................
4.1 Pengujian Rangkaian ..............................................................................
4.1.1 Pengujian Catu Daya .....................................................................
4.1.2 Pengujian Rangkaian Charger Smartphone ..................................
4.1.3 Pengujian Rangkaian Relay ...........................................................
4.1.4 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler dan LCD ............................
4.1.5 Pengujian Rangkaian Sensor Koin ................................................
4.2 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan ....................................................
45
45
45
47
48
48
49
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. Pemanasan Sebuah Planet oleh Matahari .......................................
5
Gambar 2.2. Skema Instalasi PLTS ....................................................................
6
Gambar 2.3 Panel Surya ......................................................................................
8
Gambar 2.4 Aki . ................................................................................................. . 9
Gambar 2.5 Relay................................................................................................ 15
Gambar 2.6 Rangkaian Optocoupler ................................................................... 16
Gambar 2.7 Blok Diagram Fungsional ATMega 8535 ....................................... 20
Gambar 2.8 Konfigurasi Pin ATMega 8535 ....................................................... 22
Gambar 2.9 Skema Minimum Sistem ATMega 8535......................................... 23
Gambar 2.10 LCD 16×2...................................................................................... 25
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem keseluruhan .................................................. 27
Gambar 3.2 Panel Surya Tipe Monocrystaline ................................................... 29
Gambar 3.3 Rangkaian Regulator Tegangan LM317 ......................................... 30
Gambar 3.4 Rangkaian Regulator Arus LM317 ................................................. 32
Gambar 3.5 Rangkaian Alat Pengisi Baterai Lead Acid ..................................... 32
Gambar 3.6 Rangkaian Charger Smartphone ..................................................... 33
Gambar 3.7 Rangkaian Penggerak Relay............................................................ 35
Gambar 3.8 Rangkaian Sensor Koin ................................................................... 36
Gambar 3.9 Hubungan LCD ke Mikrokontroler ................................................. 37
Gambar 3.10 Rangkaian Minimun Mikrokotroler ATMega 8535 ...................... 38
Gambar 3.11 ISP Programmer ........................................................................... 39
Gambar 3.12 Diagram Alir Program ................................................................... 40
Gambar 4.1 Pengujian Catu Daya ....................................................................... 45
viii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Pengujian Panel Surya ..................................................................... 46
Gambar 4.3 Pengujian Rangkaian Charger Smartphone .................................... 47
Gambar 4.4 Pengujian Rangkaian Relay ............................................................ 48\
Gambar 4.5 Tampilan Pengujian Mikrokontroler dan LCD ............................... 49
Gambar 4.6 Sensor Koin ..................................................................................... 50
Gambar 4.6 Pengujian Sistem Secara Keseluruhan ............................................ 51
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Spesifikasi Panel Surya Tipe Monocrystaline .................................. 29
Tabel 3.2. Spesifikasi PORT/ Bandar yang digunakan ....................................... 39
Tabel 4.1. Pengujian Panel Surya ....................................................................... 47
Tabel 4.2. Waktu Pengisian Charger Smartphone ............................................. 50
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Keseluruhan tanpa Beban ........................................ 52
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Keseluruhan dengan Beban ..................................... 52
\
x
Universitas Sumatera Utara