PROTOTIPE SOLAR DRYER PORTABLE UNTUK RUMPUT LAUT DENGAN PLTS BERBASIS MIKROKONTROLER
ABSTRACT
PROTOTYPE PORTABLE SOLAR DRYER FOR SEAWEED
WITH PLTS IN BASE MICROCONTROLLER
By
EKO WARSIYANTO
Utilization of natural resources on oceans potential has not been utilized
maximally. One of the way to improve the quality of seaweed production is by
reducing water containt with drying process. Drying process should be able to
reduce water containt at least to the maximum value of quality standard.
Obviously it will directly influence itself.
Solar Dryer System that has been made is using heater suchincandescent light,
two batteries as solar cell energy storage. BCR is used as a control when charging
the battery. While microcontroller is used for switching heater process.
Result showed the difference among natural drying/opened and solar drying. Final
value of water content after dried using solar drying is less than natural drying. So
the temperature in solar drying is higher than natural drying. It showed a better
efectifity when using solar drying compared to natural drying methods.
Keywords: Seaweed, Solar Dryer, PLTS, Battery, Microcontroller.
ABSTRAK
PROTOTIPE SOLAR DRYER PORTABLE UNTUK RUMPUT
LAUT DENGAN PLTS BERBASIS MIKROKONTROLER
Oleh
EKO WARSIYANTO
Pemanfaatan potensi sumber daya alam terutama lautan belum dimanfaatkan
secara maksimum. Salah satu upaya untuk meningkatkan kualitas produksi
rumput laut adalah dengan mengurangi kadar air yaitu dengan pengeringan. Pada
proses pengeringan harus mampu menurunkan kadar air minimal sampai batas
maksimal kadar air yang memenuhi standar mutu. Hal ini tentunya akan
berpengaruh langsung terhadap kualitas, mutu serta daya jual dari rumput laut itu
sendiri.
Sistem Solar Dryer yang dibuat menggunakan Heater berupa lampu pijar, dua
buah baterai untuk menyimpan energi dari PLTS. BCR digunakan sebagai kontrol
saat pengecasan baterai. Mikrokontroler digunakan untuk proses switching heater.
Berdasarkan pengujian yang dilakukan menunjukkan perbedaan antara
pengeringan alami/terbuka dengan pengeringan solar dryer. Nilai kadar air akhir
rumput laut setelah dikeringkan dengan pengeringan solar dryer lebih rendah
daripada pengeringan alami. Lalu suhu pengeringan di dalam solar dryer lebih
tinggi daripada suhu pengeringan alami. Ini menunjukkan tingkat efektifitas yang
lebih baik ketika menggunakan solar dryer daripada menggunakan pengering
alami.
Kata Kunci: Rumput Laut, Solar Dryer, PLTS, Baterai, Mikrokontroler.
PROTOTIPE SOLAR DRYER PORTABLE UNTUK RUMPUT
LAUT DENGAN PLTS BERBASIS MIKROKONTROLER
SKRIPSI
Oleh
EKO WARSIYANTO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2015
ABSTRACT
PROTOTYPE PORTABLE SOLAR DRYER FOR SEAWEED
WITH PLTS IN BASE MICROCONTROLLER
By
EKO WARSIYANTO
Utilization of natural resources on oceans potential has not been utilized
maximally. One of the way to improve the quality of seaweed production is by
reducing water containt with drying process. Drying process should be able to
reduce water containt at least to the maximum value of quality standard.
Obviously it will directly influence itself.
Solar Dryer System that has been made is using heater suchincandescent light,
two batteries as solar cell energy storage. BCR is used as a control when charging
the battery. While microcontroller is used for switching heater process.
Result showed the difference among natural drying/opened and solar drying. Final
value of water content after dried using solar drying is less than natural drying. So
the temperature in solar drying is higher than natural drying. It showed a better
efectifity when using solar drying compared to natural drying methods.
Keywords: Seaweed, Solar Dryer, PLTS, Battery, Microcontroller.
ABSTRAK
PROTOTIPE SOLAR DRYER PORTABLE UNTUK RUMPUT
LAUT DENGAN PLTS BERBASIS MIKROKONTROLER
Oleh
EKO WARSIYANTO
Pemanfaatan potensi sumber daya alam terutama lautan belum dimanfaatkan
secara maksimum. Salah satu upaya untuk meningkatkan kualitas produksi
rumput laut adalah dengan mengurangi kadar air yaitu dengan pengeringan. Pada
proses pengeringan harus mampu menurunkan kadar air minimal sampai batas
maksimal kadar air yang memenuhi standar mutu. Hal ini tentunya akan
berpengaruh langsung terhadap kualitas, mutu serta daya jual dari rumput laut itu
sendiri.
Sistem Solar Dryer yang dibuat menggunakan Heater berupa lampu pijar, dua
buah baterai untuk menyimpan energi dari PLTS. BCR digunakan sebagai kontrol
saat pengecasan baterai. Mikrokontroler digunakan untuk proses switching heater.
Berdasarkan pengujian yang dilakukan menunjukkan perbedaan antara
pengeringan alami/terbuka dengan pengeringan solar dryer. Nilai kadar air akhir
rumput laut setelah dikeringkan dengan pengeringan solar dryer lebih rendah
daripada pengeringan alami. Lalu suhu pengeringan di dalam solar dryer lebih
tinggi daripada suhu pengeringan alami. Ini menunjukkan tingkat efektifitas yang
lebih baik ketika menggunakan solar dryer daripada menggunakan pengering
alami.
Kata Kunci: Rumput Laut, Solar Dryer, PLTS, Baterai, Mikrokontroler.
PROTOTIPE SOLAR DRYER PORTABLE UNTUK RUMPUT
LAUT DENGAN PLTS BERBASIS MIKROKONTROLER
Oleh
EKO WARSIYANTO
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2015
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Gumpang, Jawa Tengah pada tanggal
22 Mei 1988, sebagai anak pertama dari lima bersaudara,
dari Bapak Sriyanto dan Ibu Warsinah. Pendidikan Taman
Kanak-Kanak diselesaikan di TK Dharma Wanita Gumpang
Solo diselesaikan Pada tahun 1994, Sekolah Dasar
diselesaikan di SDN 2 Pinang Jaya Bandar Lampung pada tahun 2000, Sekolah
Lanjutan Tingkat Pertama di SLTPN 14 Bandar Lampung diselesaikan pada tahun
2003, dan Sekolah Menengah Kejuruan di SMKN 2 Bandar Lampung
diselesaikan pada tahun 2006.
Penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Lampung melalui jalur SNMPTN (Seleksi Nasional Masuk Perguruan
Tinggi Negeri) pada tahun 2008. Selama menjadi mahasiswa penulis pernah
menjadi asisten Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Universitas Lampung.
Penulis pernah terdaftar sebagai anggota Departermen Informasi dan Komunikasi
pada tahun 2009-2011 Forum Silaturahmi dan Studi Islam Fakultas Teknik
(FOSSI-FT), anggota Departemen Pendidikan dan Pengkaderan (Dikder) pada
tahun 2009-2010, dan sebagai Kepala Departemen Kerohanian pada tahun 20102011 Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro Universitas Lampung (HIMATRO).
Pada semester 5 penulis memilih konsentrasi Sistem Energi Elektrik (SEE)
sebagai fokus dalam perkuliahan dan penelitian.
viii
Pada bulan September tahun 2011, penulis melaksanakan kerja praktik di PLTA
Batu Tegi pada bagian operasi dan pemeliharaan (Har Listrik). Pada saat kerja
praktik penulis membuat laporan berjudul tentang “Karakteristik Transformator
Tiga Fasa 150 KV Unit 1 di PLTA Batu Tegi”.
.
DENGAN KERENDAHAN HATI YANG TULUS
KUPERSEMBAHKAN SEBUAH KARYA INI
UNTUK :
Bapak dan IBUKU TERCINTA;
SRIYANTO & WARSINAH
ADIK-ADIKKU TERSAYANG;
DWI WARTONO
JUNAIDI
FITRI OKTA SETIANINGSIH
ANTON CAHYONO
MOTtO
“...sesungguhnya allah tidak merubah keadaan
sesuatu kaum sehingga mereka merubah keadaan
yang ada pada diri mereka sendiri...”
(qs. Ar-ra’d : 11)
“Man jadda wa jadda”
“sebaik-baik manusia adalah yang paling
bermanfaat bagi manusia lainnya”
“kita berdoa kalau kesusahan dan membutuhkan
sesuatu,mestinya kita juga berdoa dalam
kegembiraan besar dan saat rezeki melimpah.”
(kahlil gibran)
“jangan lihat masa lampau dengan penyesalan,
jangan pula lihat masa depan dengan ketakutan,
tapi lihat sekitar anda dengan penuh kesadaran.”
SANWACANA
Alhamdulillahirobbal’alamin, Segala puji bagi Allah SWT. yang selalu
melimpahkan rahmat, taufiq dan hidayahNya kepada penulis, sehingga dapat
menyelesaikan tugas akhir ini dan semoga selaku muslim kita dapat mengikuti
serta menteladani pola kehidupan Nabi dan para sahabatnya sampai akhir zaman
kelak.
Skripsi dengan judul “Prototipe Solar Dryer Portable Untuk Rumput Laut
Dengan PLTS Berbasis Mikrokontroler” merupakan salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Lampung. Penulis dengan senang hati menerima kritik dan saran yang
bersifat membangun bila terdapat kekurangan dalam tugas akhir ini.
Selama perkuliahan dan penelitian, penulis banyak mendapatkan pengalaman
yang sangat berharga. Penulis juga telah mendapat bantuan baik moril, materil,
bimbingan, petunjuk serta saran dari berbagai pihak baik secara langsung maupun
tidak langsung. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih
kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Lampung.
xii
2. Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro
Universitas Lampung.
3. Bapak. Dr. Herman Halomoan Sinaga, S.T., M.T. selaku Sekretaris Jurusan
Teknik Elektro Universitas Lampung.
4. Bapak Herri Gusmedi, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik.
5. Ibu Dr. Eng. Dikpride Despa, S.T., M.T. selaku Pembimbing Utama atas
kesediaannya meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, ilmu yang
bermanfaat, dukungan moral, saran dan kritik dalam proses penyelesaian tugas
akhir ini.
6. Ibu Dr. Eng. Dewi Agustina Iryani, S.T., M.T. selaku Pembimbing Kedua atas
kesediaannya untuk memberikan bimbingan, saran dan kritik yang sangat
membangun dalam proses penyelesaian tugas akhir ini.
7. Bapak Ir. Noer Soedjarwanto, M.T. selaku Penguji Utama tugas akhir. Terima
kasih atas cerita, pengalaman yang bermanfaat, serta saran dan kritik yang
membangun sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung atas pengajaran
dan bimbingannya yang diberikan selama ini kepada penulis.
9. Mbak Ning dan Mas Daryono atas semua bantuannya menyelesaikan urusan
administrasi di Teknik Elektro Universitas Lampung selama ini.
10. Kedua orang tua penulis, Ibu Warsinah dan Bapak Sriyanto tercinta yang tidak
pernah berhenti memberikan doa’, dukungan, dan kasih sayang tiada akhir.
11. Adik-Adik penulis, Dwi Wartono, Junaidi, Fitri Okta Setia Ningsih, dan
Anton Cahyono yang selalu memberikan motivasi, dukungan moril-materil
kepada penulis serta seluruh keluarga besar penulis yang tidak dapat
xiii
disebutkan satu persatu, atas segala kasih sayang, perhatian, dan dukungan
selama penulis menyelesaikan kuliah.
12. Seluruh Teman - teman 2008 yang sudah terlebih dahulu mendapatkan gelar
sarjana, terimakasih atas semangat yang kalian tularkan.
13. Teman - teman 2008 yang sedang berjuang mendapatkan gelar sarjana, Kholil,
Arya, Rahmatullah, dan Aferdi, terimakasih atas semua bantuan, kesabaran,
dan cerita yang ada.
14. Mutiara-mutiara kebanggaan Teknik Elektro UNILA 2008, Anisa, Ayu,
Barokatun, Novia, Palupi, Prativi, Rita, Yuly.
15. Teman-teman Seperjuangan Lab. Teknik Tegangan Tinggi, Ahmad Khumaidi,
Giri woryanto, Yudhi Wiranata, yang senantiasa memberi Bantuan, semangat
dan motivasi luar biasa bagi penulis.
16. Teman-teman Pelangi Enol Lapan, Nora, Olil, Ade Wahyu, Indra, Bambang,
Rizky, Taufik, Perdana, Firman, Pujo, Reza, Cipo, Novri, Sigit, Arif, Aris,
Adam, Sate, atas kebersamaan dalam mewarnai kehidupan siang malam
berjuang menggapai impian.
17. Teman-teman Lorong Perjuangan, sofyan, Haki, Kiki, Budi, Penceng, Oka,
Andre.
18. Teman-teman asisten Lab. Pengukuran Besaran Elektrik
19. Seluruh penghuni Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas atas
kebersamaan dalam mewarnai kehidupan siang malam berjuang menggapai
impian.
20. Keluarga besar Teknik Elektro yang luar biasa.
xiv
21. Semua pihak yang telah membantu serta mendukung penulis dari awal kuliah
hingga terselesaikannya tugas akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu per
satu.
Semoga kebersamaan ini membawa kebaikan, keberkahan, kemurahan hati, serta
bantuan dan do’a yang telah diberikan seluruh pihak akan mendapatkan balasan
yang setimpal dari Allah SWT dan semoga kita menjadi manusia yang berguna
dan berkembang. Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak terlepas dari
kesalahan dan jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu masukan serta saran dan
kritik yang membangun sangat penulis harapkan demi perbaikan dimasa yang
akan datang. Akhirnya, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Aamiin.
Bandar Lampung, 23 Desember 2015
Penulis,
Eko Warsiyanto
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK.... ........................................................................................................ i
HALAMAN JUDUL............................................................................................. iii
HALAMAN PERSETUJUAN .............................................................................. iv
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... v
SURAT PERNYATAAN...................................................................................... vi
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................... vii
HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................... ix
MOTTO........ ........................................................................................................ x
SANWACANA ..................................................................................................... xi
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xv
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... ...xviii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ ... xx
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ...................................................................................... 1
1.2. Tujuan Penelitian .................................................................................. 3
1.3. Manfaat Penelitian ................................................................................ 3
1.4. Rumusan Masalah................................................................................. 4
1.5. Batasan Masalah ................................................................................... 4
1.6. Hipotesis.... ........................................................................................... 4
1.7. Sistematik Penulisan ............................................................................. 5
xvi
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sel Surya ............................................................................................... 7
2.1.1. Sistem Sel Surya ......................................................................... 7
2.1.2. Konversi Energi Sel Surya .......................................................... 8
2.1.3. Perhitungan Daya Masukan Dan Daya Keluaran........................ 15
2.2. Dasar Sistem Kendali ........................................................................... 17
2.2.1. Sistem Kendali Kalang Terbuka ................................................. 17
2.2.2. Sistem Kendali Kalang Tertutup ................................................. 18
2.3. Solar charge control ............................................................................ 19
2.4. Baterai..... .............................................................................................. 20
2.5. Arduino Mega ....................................................................................... 22
2.5.1. Mikrokontroler Atmega 2560 ..................................................... 24
2.5.2. Software Arduino ........................................................................ 27
2.7. Sensor LM35 ........................................................................................ 29
2.8. Real Time Clock.................................................................................... 30
2.9. Driver Relay ......................................................................................... 32
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Waktu Dan Tempat ............................................................................... 34
3.2. Alat Dan Bahan .................................................................................... 34
3.3. Prosedur Kerja ...................................................................................... 35
3.4. Metode Penelitian ................................................................................. 41
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Perangkat Keras Dan Pengujian ........................................................... 43
4.1.1. Spesifikasi perangkat keras ......................................................... 43
4.1.2. Driver Relay ................................................................................ 44
4.1.3 Rangkaian RTC ............................................................................ 45
4.1.4. Heater .......................................................................................... 46
4.1.5. LCD ............................................................................................. 46
4.1.6. BCR (Battery Control Regulator ) .............................................. 47
4.1.7. Regulator Tegangan 9 Volt dan 5 Volt ....................................... 48
xvii
4.1.8. Rangkaian Alat keseluruhan ....................................................... 49
4.2. Pengujian Alat ...................................................................................... 50
4.2.1. pengujian sensor Suhu ................................................................ 50
4.2.2. Pengujian Sel Surya .................................................................... 52
4.2.3. Pengujian solar dryer .................................................................. 60
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ........................................................................................... 64
5.2. Saran ..................................................................................................... 64
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar
2.1
Halaman
Skema sederhana komponen suatu sel surya yang berdiri
sendiri .....................................................................................................
7
2.2
Sistem sel surya terinterkoneksi dengan jaringan pengguna ..................
8
2.3
Perpindahan Atom ..................................................................................
9
2.4
Semikonduktor jenis p dan n sebelum disambung .................................
10
2.5
Semikonduktor jenis p dan n disambung ................................................
11
2.6
Semikonduktor n bersatu dengan hole pada semikonduktor p ..............
11
2.7
Timbulnya medan listrik E .....................................................................
12
2.8
Susunan sel surya ....................................................................................
13
2.9
terbentuknya pasangan elektron dan hole ..............................................
13
2.10 Pergerakan Elektron................................................................................
14
2.11 Panel surya ..............................................................................................
16
2.12 Pengndali Kalang Terbuka .....................................................................
18
2.13 Pengendali Kalang tertutup.....................................................................
19
2.14 Solar Charge Controller .........................................................................
20
2.15 Baterai .....................................................................................................
21
2.16 Tampak atas Arduino Mega....................................................................
22
2.17 Konfigurasi pin board Arduino Mega ....................................................
23
2.18 PDIP Atmega 2560P ...............................................................................
25
2.19 Diagram blog fungsional Atmega 2560 ..................................................
26
2.20 Jendela awal software Arduino...............................................................
28
2.21 Sensor LM35 ..........................................................................................
29
2.22 Pin-pin IC ...............................................................................................
31
2.23 Relay .......................................................................................................
32
3.1
Diagram perancangan solar dryer ..........................................................
36
3.2
Diagram Alir penelitian ..........................................................................
37
3.3
Diagram Alir prinsip kerja alat ...............................................................
38
3.4
Diagram alir program RTC.....................................................................
39
3.5
Real Time Clock......................................................................................
40
xix
3.6
Driver Relay............................................................................................
41
4.1
Driver Relay............................................................................................
44
4.2
Rangkaian RTC .....................................................................................
45
4.3
Heater lampu pijar 12VDC ....................................................................
46
4.4
Tampilan LCD ........................................................................................
46
4.5
Rangkaian BCR pada solar dryer ...........................................................
47
4.6
Regulator Tegangan 9 volt dan 5 volt .....................................................
48
4.7
Rangkaian Alat keseluruhan ...................................................................
49
4.8
Kalibrasi sensor LM35 ...........................................................................
50
4.9
Perubahan intensitas cahaya matahari pada panel surya ........................
55
4.10 Perubahan efisiensi pada panel surya .....................................................
56
4.11 Perubahan tegangan pada panel surya ....................................................
57
4.12 Perubahan arus pada panel surya ............................................................
58
4.13 Perubahan suhu pada permukaan panel surya ........................................
59
4.14 Perubahan suhu solar dryer ....................................................................
61
4.15 Hubungan waktu dan penurunan berat pada solar dryer
Tanpa heater ...........................................................................................
62
4.16 Hubungan waktu dan suhu pada solar dryer tanpa heater .....................
62
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
4.1
Regulator Tegangan 9 volt dan 5 volt .....................................................
49
4.2
Hasil Pengukuran kalibrasi sensor LM35 ...............................................
51
4.3
Pengujian panel surya di belakang Laboratorium Terpadu
Teknik Elektro .......................................................................................
52
4.4
Perhitungan pengujian panel surya ditempat pertama ...........................
53
4.5
Pengujian panel surya di Laboratorium Teknik Elektronika
dan Laboratorium PBE........ ...................................................................
54
4.6
Perhitungan pengujian panel surya di tempat kedua ..............................
55
4.7
Pengujian Solar Dryer tanpa heater di belakang Laboratorium Terpadu
Teknik Eektro .........................................................................................
4.8
60
Pengujian Solar Dryer tanpa heater di Dusun Kalangan
Pulau Pahawang ......................................................................................
60
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Indonesia merupakan negara kepulauan yang sebagian besar luas wilayahnya
adalah lautan, sehingga disebut sebagai negara maritim. Pemanfaatan potensi
sumber daya alam terutama lautan belum dimanfaatkan secara maksimum. Salah
satu kekayaan alam yang bisa kita manfaatkan banyak terdapat di perairan. Selain
ikan, alternatif hasil laut yang bisa di olah adalah rumput laut. Rumput laut atau
yang biasa disebut dengan seaweed merupakan tanaman makro alga yang hidup di
laut yang tidak memiliki akar, batang dan daun sejati. Rumput laut termasuk
dalam anggota alga ( Tumbuhan memiliki klorofil atau zat hijau daun). Tumbuhan
yang hidup di perairan dangkal dan pada umumnya hidup didasar perairan.
Rumput laut dibagi menjadi kedalam 4 kelas besar, yaitu rhodophyceae (alga
merah),
Phaeophyceae
(alga
coklat),
chlorophyceae
(alga
hijau),
dan
cyanophyceae (alga biru hijau).[1]
Salah satu upaya untuk meningkatkan kualitas produksi rumput laut ialah dengan
mengurangi kadar air yaitu dengan pengeringan. Pada proses pengeringan harus
mampu menurunkan kadar air minimal sampai batas maksimal kadar air yang
memenuhi standar mutu. Hal ini tentunya akan berpengaruh langsung terhadap
2
kualitas, mutu serta daya jual dari rumput laut itu sendiri. Proses pengeringan
alami biasanya membutuhkan waktu yang cukup lama karena suhu dan energinya
tergantung pada sinar matahari. Selain itu, pengaruh cuaca, musim, serta
pergantian siang dan malam membuat proses ini semakin terbatas. Apabila
kondisi cuaca tidak mendukung maka kadar air semakin bertambah tinggi
sehingga dapat menjadi media pertumbuhan kapang dan jamur. Terlebih lagi jika
penjemuran dilakukan di tempat terbuka. Hal ini akan memicu hadirnya
kontaminan-kontaminan yang menurunkan kualitas produk rumput laut, seperti
debu, kotoran maupun benda-benda asing yang tak diinginkan. [2]
Berdasarkan permasalahan tersebut maka diperlukan adanya suatu upaya
pengembangan teknologi yang efisien, efektif serta tepat guna dalam pengeringan
rumput laut yaitu dengan menggunakan alat solar dryer portable sumber suplai
beban dengan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) berbasis mikrokontroler.
Upaya ini diharapkan mampu menurunkan kadar air sesuai standarnya, dengan
proses pengeringan yang lebih cepat, tidak tergantung hanya pada energi sinar
matahari, cuaca serta iklim daerah setempat. Oleh karena itu diperlukan adanya
suatu kombinasi energi dalam proses pengeringan rumput laut dan pengurangan
kontaminasi dari benda-benda asing, sehingga akan diperoleh rumput laut kering
yang mempunyai kualitas tinggi.
PLTS dengan sistemnya yang modular dan mudah dipindahkan serta bersifat
bersih dan ramah lingkungan merupakan salah satu solusi yang dapat
dipertimbangkan sebagai salah satu pembangkit listrik alternatif. Alasan lain
3
pemilihan PLTS sebagai pembangkit listrik alternatif ialah Indonesia mempunyai
sumber energi surya yang berlimpah dengan intensitas radiasi matahari rata-rata
sekitar 4,8 kW/m2 per hari di seluruh wilayah, karena letak Indonesia yang berada
di garis katulistiwa.[3]
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan yang diharapkan dari penelitian ini yakni :
1. Merancang dan merangkai solar dryer menggunakan sumber energi
dari matahari langsung yang dikombinasikan dengan PLTS.
2. Merangkai switching otomatis solar dryer berdasarkan perubahan
temperatur.
1.3. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Dapat dihasilkan sistem switching otomatis solar dryer berdasarkan
perubahan temperatur, untuk memaksimalkan pengeringan rumput laut.
2. PLTS dapat digunakan sebagai sumber energi utama dalam menjaga
temperatur pada solar dryer.
4
1.4. Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada tugas akhir ini adalah bagaimana membuat solar dryer
dapat beroperasi menggunakan sumber tegangan dari PLTS, serta bagaimana
membuat Switching otomatis solar dryer berdasarkan perubahan temperaturnya
menggunakan mikrokontroler.
1.5. Batasan Masalah
Beberapa hal yang menjadi batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah :
1. Sistem pengendalian utama dari alat menggunakan mikrokontroler
ATMega 2560.
2. PLTS sebagai sumber energi pengisian baterai.
3. Indikator yang ditampilkan pada LCD hanya besar temperatur di area
solar dryer.
1.6. Hipotesis
Solar dryer menggunakan energi cahaya matahari langsung sebagai sumber energi
untuk pengeringan rumput laut. PLTS dapat menjadi sumber energi tambahan
pada pengoperasian Solar dryer. Diharapkan dengan mengkombinasikan antara
energi cahaya matahari dan PLTS bisa mengoptimalkan kinerja Solar dryer.
PLTS dapat mengisi baterai secara maksimal sehingga energi listrik yang
tersimpan pada baterai dapat mengaktifkan mikrokontroler, kipas dan heater.
Lampu Pijar DC dapat digunakan untuk heater.
5
Mikrokontroler dapat digunakan sebagai Switching otomatis dan kontrol suhu
pada Solar dryer. Battery charge controller pada PLTS dapat menjaga usia pakai
baterai dengan kendali pengisian yang tepat, yakni menghentikan proses
pengisian ketika baterai sudah terisi penuh dan untuk mensuplai energi listrik ke
Solar dryer ketika dibutuhkan serta untuk memulai pengisian kembali ketika
baterai hampir kosong. Indikator pada alat dapat menunjukkan besar temperatur
didalam area Solar dryer.
1.7. Sistematik Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Menjelaskan tugas akhir secara umum, berisi latar belakang, tujuan, manfaat
penelitian, batasan masalah, perumusan masalah, hipotesis dan sistematika
penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini menjelaskan secara umum tentang teori dasar yang behubungan
dengan peralatan yang akan dibuat, Serta hal-hal yang berhubungan dengan
aplikasi alat.
BAB III METODE PENELITIAN
Dimana berisi tentang Langkah-langkah yang akan dilakukan dalam penelitian,
Diantaranya waktu dan tempat penelitian, Alat dan bahan, Komponen dan
perangkat penelitian, Prosedur kerja dan perancangan serta Metode penelitian.
6
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bagian yang berisi hasil dari pengujian dan menganalisis kerja alat.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi tentang satu kesimpulan yang diperoleh dari pembuatan dan pengujian,
Serta saran-saran untuk pegembangan penelitian lebih lanjut.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sel Surya
2.1.1. Sistem Sel Surya
Sel surya adalah suatu teknologi yang dapat mengubah energi sinar matahari
secara langsung menjadi energi listrik. Sel surya ini banyak digunakan untuk
penyediaan tenaga lsitrik bagi penerangan, pompa air, telekomunikasi dan lain
sebagainya. Pemanfaatan sistem sel surya sebagai pembangkit tenaga listrik
tersebut telah banyak diterapkan baik yang menghasilkan daya rendah maupun
yang berdaya tinggi. Sistem sel surya bila tinjau dari daya keluarannya dapat
dibagi menjadi:
1.Sistem yang berdiri sendiri
Array sel
surya
Pengatur
tegangan
Beban AC
Sistem penyimpanan
energi
Beban DC
Inverter
Gambar 2.1. Skema sederhana komponen suatu sel surya yang berdiri sendiri.[4]
Gambar 2.1 memperlihatkan desain pembangkit listrik tenaga surya yang berdiri
8
sendiri tidak memperhatikan sumber energi luar selain energi radiasi matahari dan
generator sebagai pembangkit darurat. Sistem yang berdiri sendiri dapat
mensuplai beban DC maupun beban AC dengan menggunakan inverter.
2. Sistem yang terinterkoneksi dengan jaringan pengguna
PLN
Array
BCR
Inverter
Switch
Controller
Baterai
Beban
Gambar 2.2 Sistem sel surya terinterkoneksi dengan jaringan pengguna [4]
Sistem sel surya yang terinterkoneksi dengan jaringan pengguna diperlihatkan
dalam gambar 2.2, kelebihan beban yang tidak dapat disuplai oleh sel surya akan
disuplai oleh jaringan. Sebaliknya, jika kondisi cuaca sangat baik serta permintaan
beban berkurang, maka kelebihan energi listrik yang dihasilkan oleh sel surya
akan ditampung oleh jaringan pengguna.[4]
2.1.2. Konversi Energi Sel Surya
Proses pengubahan atau konversi cahaya matahari menjadi listrik ini
dimungkinkan karena bahan material yang menyusun sel surya berupa
semikonduktor. Lebih tepatnya tersusun atas dua jenis semikonduktor ; yakni
jenis n dan jenis p.[5]
Semikonduktor jenis n merupakan semikonduktor yang memiliki kelebihan
9
elektron, sehingga kelebihan muatan negatif, (n = negatif). Sedangkan
semikonduktor jenis p memiliki kelebihan hole, sehingga disebut dengan p (p =
positif) karena kelebihan muatan positif. Caranya, dengan menambahkan unsur
e (elektron) lain kedalam semikonduktor, maka jenis semikonduktor tersebut
dapat dikontrol, sebagaimana diilustrasikan pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.3 Perpindahan atom[5]
Pada awalnya, pembuatan dua jenis semikonduktor ini dimaksudkan untuk
meningkatkan tingkat konduktifitas atau tingkat kemampuan daya hantar listrik
dan panas semikonduktor alami. Di dalam semikonduktor alami (disebut dengan
semikonduktor intrinsik) ini, elektron maupun hole memiliki jumlah yang sama.
Kelebihan elektron atau hole dapat meningkatkan daya hantar listrik maupun
panas dari sebuah semikoduktor.[5]
Misal semikonduktor intrinsik yang dimaksud ialah silikon (Si). Semikonduktor
jenis p, biasanya dibuat dengan menambahkan unsur boron (B), alumunium
(Al), galium (Ga) atau Indium (In) ke dalam Si. Unsur-unsur tambahan ini akan
menambah jumlah hole. Sedangkan semikonduktor jenis n dibuat dengan
menambahkan nitrogen (N), fosfor (P) atau arsen (As) kedalam Si. Dari sini,
tambahan elektron dapat diperoleh. Sedangkan, Si intrinsik sendiri tidak
10
mengandung unsur tambahan. Usaha menambahkan unsur tambahan ini disebut
dengan doping yang jumlahnya tidak lebih dari 1 % dibandingkan dengan berat
Si yang hendak di-doping.[5]
Dua jenis semikonduktor n dan p ini jika disatukan akan membentuk
sambungan p-n atau dioda p-n (istilah lain menyebutnya dengan sambungan
metalurgi/ metal lurgical junction) yang dapat digambarkan sebagai berikut.
1. Semikonduktor jenis p dan n sebelum disambung.
Gambar 2.4 Semikonduktor jenis p dan n sebelum disambung.[5]
2. Sesaat setelah dua jenis semikonduktor ini disambung, terjadi perpindahan
elektron-elektron dari semikonduktor n menuju semikonduktor p, dan
perpindahan hole dari semikonduktor p menuju semikonduktor n. Perpindahan
elektron maupun hole ini hanya sampai pada jarak tertentu dari batas
sambungan awal.[5]
11
Gambar 2.5 Semikonduktor jenis p dan n disambung.[5]
3. Elektron dari semikonduktor n bersatu dengan hole pada semikonduktor p
yang mengakibatkan jumlah hole pada semikonduktor p akan berkurang.
Daerah ini akhirnya berubah menjadi lebih bermuatan positif. Pada saat yang
sama hole dari semikonduktor p bersatu dengan elektron yang ada pada
semikonduktor n yang mengakibatkan jumlah elektron didaerah ini berkurang.
Daerah ini akhirnya lebih bermuatan positif.[5]
Gambar 2.6 semikonduktor n bersatu dengan hole pada semikonduktor p.[5]
4. Daerah negatif dan positif ini disebut dengan daerah deplesi (depletion region)
ditandai dengan huruf W.
5. Baik elektron maupun hole yang ada pada daerah deplesi disebut dengan
pembawa muatan minoritas (minority charge carriers) karena keberadaannya
di jenis semikonduktor yang berbeda.
6. Dikarenakan adanya perbedaan muatan positif dan negatif didaerah deplesi,
maka timbul dengan sendirinya medan listrik internal E dari sisi positif ke sisi
12
negatif, yang mencoba menarik kembali hole ke semikonduktor p dan elektron
kesemikonduktor n. Medan listrik ini cenderung berlawanan dengan
perpindahan hole maupun elektron pada awal terjadinya daerah deplesi.
Gambar 2.7 Timbulnya medan listrik E.[5]
7. Adanya medan listrik mengakibatkan sambungan p-n berada pada titik
setimbang, yakni saat dimana jumlah hole yang berpindah dari semikonduktor
p ke n dikompensasi dengan jumlah hole yang tertarik kembali kearah semi
konduktor p akibat medan listrik E. Begitu pula dengan jumlah elektron yang
berpindah dari semikonduktor n ke p, dikompensasi dengan mengalirnya
kembali elektron ke semikonduktor n akibat tarikan medan listrik E. Dengan
kata lain, medan listrik E mencegah seluruh elektron dan hole berpindah dari
semikonduktor yang satu ke semikonduktor yang lain.[5]
Pada sambungan p-n inilah proses konversi cahaya matahari menjadi listrik
terjadi.Untuk keperluan sel surya, semikonduktor n berada pada lapisan atas
sambungan p yang menghadap kearah datangnya cahaya matahari,dan dibuat jauh
lebih tipis dari semikonduktor p, sehingga cahaya matahari yang jatuh ke
permukaan sel surya dapat terus terserap dan masuk ke daerah deplesi dan
semikonduktor p.[5]
13
Gambar 2.8 Susunan sel surya[5]
Ketika sambungan semikonduktor ini terkena cahaya matahari,maka elektron
mendapat energi dari cahaya matahari untuk melepaskan dirinya dari
semikonduktor n, daerah deplesi maupun semikonduktor. Terlepasnya elektron
ini meninggalkan hole pada daerah yang ditinggalkan oleh elektron yang disebut
dengan fotogenerasi elektron-hole (electron-hole photogeneration) yakni,
terbentuknya pasangan elektron dan hole akibat cahaya matahari.
Gambar 2.9 Terbentuknya pasangan elektron dan hole.[5]
14
Cahaya matahari dengan panjang gelombang (dilambangkan dengan simbol
“lambda”) yang berbeda, membuat foto generasi pada sambungan p-n berada
pada bagian sambungan p-n yang berbeda pula. Spektrum merah dari cahaya
matahari yang memiliki panjang gelombang lebih panjang, mampu menembus
daerah deplesi hingga terserap di semikonduktor p yang akhirnya menghasilkan
proses foto generasi disana. Spektrum biru dengan panjang gelombang yang jauh
lebih pendek hanya terserap di daerah semikonduktor n.
Selanjutnya, dikarenakan pada sambungan p-n terdapat medan listrik E, elektron
hasil foto generasi tertarik kearah semikonduktor n, begitu pula dengan hole yang
tertarik kearah semikonduktor p.
Apa bila rangkaian kabel dihubungkan ke dua bagian semikonduktor, maka
elektron akan mengalir melalui kabel. Jika sebuah lampu kecil dihubungkan ke
kabel, lampu tersebut menyala dikarenakan mendapat arus listrik, dimana arus
listrik ini timbul akibat pergerakan elektron.[6]
Gambar 2.10 Pergerakan elektron.[5]
15
2.1.3. Perhitungan Daya Masukan dan Daya Keluaran
Sebelum mengetahui berapa nilai daya sesaat yang dihasilkan maka harus
diketahui daya yang diterima (daya input),dimana daya tersebut adalah perkalian
antara intensitas radiasi matahari yang diterima dengan luas area PV module
dengan persamaan[9].
Pin = Ir x A
(2.1)
Keterangan:
Pin
: Daya Input akibat irradiance matahari (Watt)
Ir
: Intensitas radiasi matahari (Watt/m 2)
A
: Luas area permukaan photo voltaic module (m2)
Sedangkan untuk besarnya daya pada solar cell (Pout) yaitu perkalian tegangan
rangkaian terbuka (Voc), arus hubung singkat (Isc), dan Fill Factor (FF) yang
dihasilkan oleh sel Photovoltaic dapat dihitung dengan rumus berikut[9]
Pout=Voc x Isc x FF
(2.2)
Keterangan:
Pout
: Daya yang dibangkitkan oleh solar cell (Watt),
Voc
:Tegangan rangkaian terbuka pada solar cell (Volt)
Isc
: Arus hubung singkat pada solar cell (Ampere)
FF
: Fill Factor ( Faktor Pengisian )
Nilai FF dapat diperoleh dari rumus:[9]
FF=
(2.3)
Efisiensi yang terjadi pada sel surya adalah merupakan perbandingan daya yang
16
dapat dibangkitkan oleh sel surya dengan energi input yang diperoleh dari
irradiance matahari. Efisiensi yang digunakan adalah efisiensi sesaat pada
pengambilan data. Besar efisiensi dapat dihitung dengan rumus berikut: [9]
η=
x 100%
(2.4)
Sehingga efisiensi sesaat yang dihasilkan:[9]
η sesaat =
x 100%
(2.5)
Keterangan:
Ηsesaat
: Efisiensi solar cell (%)
: Intensitas radiasi matahari (Watt/m2)
: Daya output yang dibangkitkan oleh solar cell (Watt)
: Luas area permukaan module photo voltaic (m2)
Gambar 2.11 Panel surya[10]
Dari gambar 2.11 dapat dilihat perbedaan antara panel surya tipe monocrystalline
dan polycrystalline. Panel surya tipe monocrystalline merupakan panel yang
17
paling efisien, menghasilkan daya listrik persatuan luas yang paling tinggi.
Memiliki efisiensi sampai dengan 15%. Kelemahan dari panel jenis ini adalah
tidak akan berfungsi baik ditempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh),
efisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan. Tipe polycrystalline
merupakan panel surya yang memiliki susunan kristal acak, memerlukan luas
permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan tipemonocrystalline untuk
menghasilkan daya listrik yang sama, akan tetapi dapat menghasilkan listrik pada
saat mendung.[10]
2.2. Dasar Sistem Kendali
Sistem kendali merupakan suatu sistem yang keluarannya dikendalikan pada suatu
nilai tertentu atau untuk mengubah beberapa ketentuan yang telah ditetapkan dari
masukan ke sistem. Untuk merancang suatu sistem yang dapat merespon suatu
perubahan tegangan dan mengeksekusi perintah berdasarkan situasi yang terjadi,
maka diperlukan pemahaman tentang sistem kendali (control system). Sistem
kendali merupakan suatu kondisi dimana sebuah perangkat (device) dapat
dikendalikan sesuai dengan perubahan situasi.
2.2.1. Sistem Kendali Kalang Terbuka (Open Loop)
Kalang terbuka atau open loop merupakan sebuah sistem yang tidak dapat
mengubah dirinya sendiri terhadap perubahan situasi yang ada. Dengan kata lain,
sistem kendali kalang terbuka tidak dapat digunakan sebagai perbandingan umpan
balik dengan masukan. Hal ini disebabkan karena tidak adanya umpan balik
18
(feedback) pada sebuah sistem kalang terbuka. Sistem ini masih membutuhkan
manusia yang bekerja sebagai operator.
Dapat dilihat blog diagram kalang terbuka pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Pengendali kalang terbuka
Pada sistem kalang terbuka masukan dikendalikan oleh manusia sebagai operator,
dan perubahan kondisi lingkungan tidak akan langsung direspon oleh sistem,
melainkan dikendalikan oleh manusia. Contoh dari sistem kendali kalang terbuka
adalah kipas angin, dimana kuatnya putaran motor dikendalikan oleh manusia.
2.2.2. Sistem Kendali Kalang Tertutup (Close Loop)
Sistem kendali kalang tertutup merupakan sebuah sistem kontrol yang nilai
keluarannya memiliki pengaruh langsung terhadap aksi pengendalian yang
dilakukan. Pada rangkaian loop tertutup sinyal error yang merupakan selisih
antara sinyal masukan dengan sinyal umpanbalik (feedback), lalu diumpankan
pada komponen pengendali (controller). Umpan balik ini dilakukan untuk
memperkecil kesalahan nilai keluaran (output) sistem semakin mendekati nilai
yang diinginkan dapat dilihat pada gambar 2.13.
19
Gambar 2.13 Pengendali Kalang Tertutup
Keuntungan dari sistem kalang tertutup ini adalah adanya pemanfaatan nilai
umpanbalik yang dapat membuat respon sistem kurang peka terhadap gangguan
eksternal dan perubahan internal pada parameter sistem. Contoh dari sistem
kendali kalang tertutup adalah pengatur suhu ruangan menggunakan Air
Conditioning (AC)
dengan cara membandingkan suhu ruangan sebenarnya
dengan nilai suhu yang dikehendaki, dan dengan cara meningkatkan kinerja AC
suhu ruangan menjadi seperti yang diinginkan.
2.3. Solar Charge Controller
Solar charge controller berfungsi mengatur lalu lintas dari panel surya ke baterai
dan beban.Alat elektronik ini juga mempunyai banyak fungsi yang pada dasarnya
ditujukan untuk melindungi baterai.
Solar charge controller, adalah komponen penting dalam PLTS. Solar charge
controller berfungsi untuk:
1.
Charging mode: Mengisi baterai (kapan baterai diisi, menjaga pengisian
ketika baterai penuh).
2.
Operation mode: Penggunaan baterai ke beban (pelayanan baterai ke
beban diputus kalau baterai sudah mulai kosong).
20
Gambar 2.14 memperlihatkan bentuk dari Solar Charge Controller yang biasanya
terdiri dari : 1 input ( 2 terminal ) yang terhubung dengan output panel surya, 1
output ( 2 terminal ) yang terhubung dengan baterai dan 1 output ( 2 terminal )
yang terhubung dengan beban. Arus listrik DC yang berasal dari baterai tidak
mungkin masuk ke panel sel surya karena biasanya ada diode protection yang
hanya melewatkan arus listrik DC dari panel surya ke baterai, bukan sebaliknya.
Gambar 2.14.Solar charge controller[12]
2.4. Baterai
Baterai akan diisi oleh tenaga listrik yang berasal dari system sel surya dan
sumber energi PLN.Pada saat pelepasan muatan,arus searah yang berasal dari
baterai akan dirubah menjadi arus bolak-balik oleh inverter dan kemudian
dialirkan menuju beban. Untuk menjaga agar baterai tidak mengalami
kelebihan muatan (over charge) dan kekurangan muatan (under charge) maka
pengoperasian baterai dan inverter perlu diawasi dan dikontrol oleh suatu
sistem kontrol. Sistem kontrol dan pemilihan baterai yang tepat dapat
21
menjaga agar baterai tidak mudah rusak dan berfungsi secara optimal.
Dalam pemilihan baterai yang akan digunakan haruslah memperhatikan halhal berikut ini:
1.Mempunyai umur panjang (lebih dari 3 tahun).
2.Mempunyai kondisi charge yang stabil.
3.Mempunyai self discharge yang rendah.
4. Kestabilan depthof discharge (DOD).
5. Mempunyai efisiensi pengisian (chargain) yang tinggi.
6. Mudah untuk dibongkar pasang dengan menggunakan peralatan sederhana
untuk keperluan transportasi ke daerah terpencil.
Gambar 2.15 Baterai
Gambar 2.15 memperlihatkan baterai sebagai tempat penyimpanan
listrik DC yang memiliki 2 kutub/terminal, kutub positif dan kutub
negatif. Biasanya kutub positif (+) lebih besar atau lebih tebal dari kutub
negatif (-), untuk menghindarkan kelalaian bila aki hendak dihubungkan
dengan kabel-kabelnya.
22
2.5. Arduino Mega[12]
Arduino Mega adalah board mikrokontroller berbasis Atmega2560. Memiliki 70
pin input dari output digital dimana 11 pin tersebut dapat digunakan sebagai
output PWM dan 16 pin input analog, 16 MHz osilator Kristal , koneksi USB,
jack power, ICSP header, dan tombol reset seperti ditunjukkan pada Gambar 2.16
Untuk mendukung mikrokontroller agar dapat digunakan, cukup hanya
menghubungkan Board Arduino Mega ke komputer dengan menggunakan kabel
USB atau listrik dengan AC ke adaptor DC atau baterai untuk menjalankannya.
Gambar 2.16 Tampak atas Arduino Mega
Adapun spesifikasi Arduino Mega adalah sebagai berikut:
a.
Daya
Arduino Mega dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya
eksternal (otomatis). Kisaran kebutuhan daya yang disarankan untuk board Mega
adalah 7 sampai dengan 12 volt, jika diberi daya kurang dari 7 volt kemungkinan
pin 5v dapat beroperasi tetapi tidak stabil kemudian jika diberi daya lebih dari
12V, regulator tegangan bisa panas dan dapat merusak board Arduino.
23
b.
Memori
ATmega2560 memiliki 256 KB (dengan 8 KB digunakan untuk bootloader), 8
KB dari SRAM dan 4 KB EEPROM.
c.
Input dan Output
Konfigurasi pin pada arduino Mega dapat dilihat pada gambar 2.17. dibawah ini:
Gambar 2.17 Konfigurasi pin board Ardiono Mega
Masing-masing dari 32 pin digital digunakan sebagai input atau output, 11 pin
digunakan sebagai keluaran PWM, 10 pin digunakan sebagai komunikasi, dan 16
pin digunakan sebagai input analog.
d.
Komunikasi
Arduino Mega memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan
komputer, Arduino lain, atau mikrokontroller lainnya. ATmega2560 menyediakan
UART TTL (5V) untuk komunikasi serial, yang tersedia di pin digital 0 (RX) dan
1 (TX). Sebuah ATmega8U2 sebagai saluran komunikasi serial melalui USB dan
sebagai port virtual com untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware U2
menggunakan driver USB standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang
24
diperlukan. Namun, pada Windows diperlukan, sebuah file inf. Perangkat lunak
Arduino terdapat monitor serial yang memungkinkan digunakan memonitor data
tekstual sederhana yang akan dikirim ke atau dari board Arduino. LED RX dan
TX di papan arduino akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USBto-serial dengan koneksi USB ke komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial
pada pin 0 dan 1).
2.5.1. Mikrokontroller ATmega 2560
Mikrokontroller adalah piranti elektronik berupa Integrated Circuit (IC) yang
memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan suatu urutan
instruksi (program) yang dibuat oleh programmer dimana di dalamnya sudah
terdapat Central Proccesssing Unit (CPU), Random Acess Memory (RAM),
Electrically Erasable Programmable Read Only Memori (EEPROM), I/O, Timer
dan peralatan internal lainnya yang sudah saling terhubung terorganisasi dengan
baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai.
Umumnya mikrokontroler memiliki instruksi manipulasi bit, akses ke I/O secara
langsung
serta
proses
interupsi
yang
cepat
dan
efisien.
Penggunaan
mikrokontroler sudah banyak ditemui dalam berbagai peralatan elektronik, seperti
telepon digital, microwave oven, televisi, dan lain-lain. Mikrokontroller juga
dapat digunakan untuk berbagai aplikasi dalam industri seperti: sistem kendali,
otomasi, dan lain-lain.
A. Konfigurasi Pin
Konfigurasi pin mikrokontroller ATmega 2560 adalah sebagai berikut:
25
Gambar 2.18 PDIP ATmega 2560 P
Untuk melihat konfigurasi ATmega 2560 dapat dilihat pada gambar 2.18 yang
merupakan tampilan nama pin dari ATmega 2560.
a. VCC merupakan pin yang digunakan sebagai masukan sumber tegangan.
b. GND merupakan pin untuk Ground.
c.
XTAL1/ XTAL2, XTAL digunakan sebagai pin external clock.
d. Port A, B, C ,D ,E , H, dan L merupakan 8 bit port I/O dengan internal pull-up
resistor. Port G merupakan 6 bit port I/O dengan internal pull-up resistor.
e. Port F (PF0:PF7) dan Port K (PK0:PK7) merupakan pin I/O dan merupakan
26
pin masukan ADC.
f. AVCC adalah pin masukan untuk tegangan ADC.
g. AREF adalah pin masukan untuk tegangan referensi eksternal ADC.
B. Spesifikasi ATmega 2560
ATmega2560 adalah mikrokontroler yang sangat kompleks di mana tersedia 85
jumlah I/O yang disediakan. Mikrokontroller Atmega 2560 memiliki fitur yang
lengkap (ADC internal, EEPROM internal, Timer/Counter, Watchdog Timer,
PWM, Port I/O, komunikasi serial, Komparator).
Gambar 2.19 Diagram blok fungsional Atmega 2560.
Dari Gambar 2.19 dapat dilihat bahwa Atmega 2560 memiliki bagian sebagai
berikut:
27
a. Saluran I/O sebanyak 85 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D,
Port E, port F, Port G, Port H, Port J, Port K, dan Port L,.
b. ADC 10 bit
PROTOTYPE PORTABLE SOLAR DRYER FOR SEAWEED
WITH PLTS IN BASE MICROCONTROLLER
By
EKO WARSIYANTO
Utilization of natural resources on oceans potential has not been utilized
maximally. One of the way to improve the quality of seaweed production is by
reducing water containt with drying process. Drying process should be able to
reduce water containt at least to the maximum value of quality standard.
Obviously it will directly influence itself.
Solar Dryer System that has been made is using heater suchincandescent light,
two batteries as solar cell energy storage. BCR is used as a control when charging
the battery. While microcontroller is used for switching heater process.
Result showed the difference among natural drying/opened and solar drying. Final
value of water content after dried using solar drying is less than natural drying. So
the temperature in solar drying is higher than natural drying. It showed a better
efectifity when using solar drying compared to natural drying methods.
Keywords: Seaweed, Solar Dryer, PLTS, Battery, Microcontroller.
ABSTRAK
PROTOTIPE SOLAR DRYER PORTABLE UNTUK RUMPUT
LAUT DENGAN PLTS BERBASIS MIKROKONTROLER
Oleh
EKO WARSIYANTO
Pemanfaatan potensi sumber daya alam terutama lautan belum dimanfaatkan
secara maksimum. Salah satu upaya untuk meningkatkan kualitas produksi
rumput laut adalah dengan mengurangi kadar air yaitu dengan pengeringan. Pada
proses pengeringan harus mampu menurunkan kadar air minimal sampai batas
maksimal kadar air yang memenuhi standar mutu. Hal ini tentunya akan
berpengaruh langsung terhadap kualitas, mutu serta daya jual dari rumput laut itu
sendiri.
Sistem Solar Dryer yang dibuat menggunakan Heater berupa lampu pijar, dua
buah baterai untuk menyimpan energi dari PLTS. BCR digunakan sebagai kontrol
saat pengecasan baterai. Mikrokontroler digunakan untuk proses switching heater.
Berdasarkan pengujian yang dilakukan menunjukkan perbedaan antara
pengeringan alami/terbuka dengan pengeringan solar dryer. Nilai kadar air akhir
rumput laut setelah dikeringkan dengan pengeringan solar dryer lebih rendah
daripada pengeringan alami. Lalu suhu pengeringan di dalam solar dryer lebih
tinggi daripada suhu pengeringan alami. Ini menunjukkan tingkat efektifitas yang
lebih baik ketika menggunakan solar dryer daripada menggunakan pengering
alami.
Kata Kunci: Rumput Laut, Solar Dryer, PLTS, Baterai, Mikrokontroler.
PROTOTIPE SOLAR DRYER PORTABLE UNTUK RUMPUT
LAUT DENGAN PLTS BERBASIS MIKROKONTROLER
SKRIPSI
Oleh
EKO WARSIYANTO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2015
ABSTRACT
PROTOTYPE PORTABLE SOLAR DRYER FOR SEAWEED
WITH PLTS IN BASE MICROCONTROLLER
By
EKO WARSIYANTO
Utilization of natural resources on oceans potential has not been utilized
maximally. One of the way to improve the quality of seaweed production is by
reducing water containt with drying process. Drying process should be able to
reduce water containt at least to the maximum value of quality standard.
Obviously it will directly influence itself.
Solar Dryer System that has been made is using heater suchincandescent light,
two batteries as solar cell energy storage. BCR is used as a control when charging
the battery. While microcontroller is used for switching heater process.
Result showed the difference among natural drying/opened and solar drying. Final
value of water content after dried using solar drying is less than natural drying. So
the temperature in solar drying is higher than natural drying. It showed a better
efectifity when using solar drying compared to natural drying methods.
Keywords: Seaweed, Solar Dryer, PLTS, Battery, Microcontroller.
ABSTRAK
PROTOTIPE SOLAR DRYER PORTABLE UNTUK RUMPUT
LAUT DENGAN PLTS BERBASIS MIKROKONTROLER
Oleh
EKO WARSIYANTO
Pemanfaatan potensi sumber daya alam terutama lautan belum dimanfaatkan
secara maksimum. Salah satu upaya untuk meningkatkan kualitas produksi
rumput laut adalah dengan mengurangi kadar air yaitu dengan pengeringan. Pada
proses pengeringan harus mampu menurunkan kadar air minimal sampai batas
maksimal kadar air yang memenuhi standar mutu. Hal ini tentunya akan
berpengaruh langsung terhadap kualitas, mutu serta daya jual dari rumput laut itu
sendiri.
Sistem Solar Dryer yang dibuat menggunakan Heater berupa lampu pijar, dua
buah baterai untuk menyimpan energi dari PLTS. BCR digunakan sebagai kontrol
saat pengecasan baterai. Mikrokontroler digunakan untuk proses switching heater.
Berdasarkan pengujian yang dilakukan menunjukkan perbedaan antara
pengeringan alami/terbuka dengan pengeringan solar dryer. Nilai kadar air akhir
rumput laut setelah dikeringkan dengan pengeringan solar dryer lebih rendah
daripada pengeringan alami. Lalu suhu pengeringan di dalam solar dryer lebih
tinggi daripada suhu pengeringan alami. Ini menunjukkan tingkat efektifitas yang
lebih baik ketika menggunakan solar dryer daripada menggunakan pengering
alami.
Kata Kunci: Rumput Laut, Solar Dryer, PLTS, Baterai, Mikrokontroler.
PROTOTIPE SOLAR DRYER PORTABLE UNTUK RUMPUT
LAUT DENGAN PLTS BERBASIS MIKROKONTROLER
Oleh
EKO WARSIYANTO
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2015
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Gumpang, Jawa Tengah pada tanggal
22 Mei 1988, sebagai anak pertama dari lima bersaudara,
dari Bapak Sriyanto dan Ibu Warsinah. Pendidikan Taman
Kanak-Kanak diselesaikan di TK Dharma Wanita Gumpang
Solo diselesaikan Pada tahun 1994, Sekolah Dasar
diselesaikan di SDN 2 Pinang Jaya Bandar Lampung pada tahun 2000, Sekolah
Lanjutan Tingkat Pertama di SLTPN 14 Bandar Lampung diselesaikan pada tahun
2003, dan Sekolah Menengah Kejuruan di SMKN 2 Bandar Lampung
diselesaikan pada tahun 2006.
Penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Lampung melalui jalur SNMPTN (Seleksi Nasional Masuk Perguruan
Tinggi Negeri) pada tahun 2008. Selama menjadi mahasiswa penulis pernah
menjadi asisten Laboratorium Teknik Tegangan Tinggi Universitas Lampung.
Penulis pernah terdaftar sebagai anggota Departermen Informasi dan Komunikasi
pada tahun 2009-2011 Forum Silaturahmi dan Studi Islam Fakultas Teknik
(FOSSI-FT), anggota Departemen Pendidikan dan Pengkaderan (Dikder) pada
tahun 2009-2010, dan sebagai Kepala Departemen Kerohanian pada tahun 20102011 Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro Universitas Lampung (HIMATRO).
Pada semester 5 penulis memilih konsentrasi Sistem Energi Elektrik (SEE)
sebagai fokus dalam perkuliahan dan penelitian.
viii
Pada bulan September tahun 2011, penulis melaksanakan kerja praktik di PLTA
Batu Tegi pada bagian operasi dan pemeliharaan (Har Listrik). Pada saat kerja
praktik penulis membuat laporan berjudul tentang “Karakteristik Transformator
Tiga Fasa 150 KV Unit 1 di PLTA Batu Tegi”.
.
DENGAN KERENDAHAN HATI YANG TULUS
KUPERSEMBAHKAN SEBUAH KARYA INI
UNTUK :
Bapak dan IBUKU TERCINTA;
SRIYANTO & WARSINAH
ADIK-ADIKKU TERSAYANG;
DWI WARTONO
JUNAIDI
FITRI OKTA SETIANINGSIH
ANTON CAHYONO
MOTtO
“...sesungguhnya allah tidak merubah keadaan
sesuatu kaum sehingga mereka merubah keadaan
yang ada pada diri mereka sendiri...”
(qs. Ar-ra’d : 11)
“Man jadda wa jadda”
“sebaik-baik manusia adalah yang paling
bermanfaat bagi manusia lainnya”
“kita berdoa kalau kesusahan dan membutuhkan
sesuatu,mestinya kita juga berdoa dalam
kegembiraan besar dan saat rezeki melimpah.”
(kahlil gibran)
“jangan lihat masa lampau dengan penyesalan,
jangan pula lihat masa depan dengan ketakutan,
tapi lihat sekitar anda dengan penuh kesadaran.”
SANWACANA
Alhamdulillahirobbal’alamin, Segala puji bagi Allah SWT. yang selalu
melimpahkan rahmat, taufiq dan hidayahNya kepada penulis, sehingga dapat
menyelesaikan tugas akhir ini dan semoga selaku muslim kita dapat mengikuti
serta menteladani pola kehidupan Nabi dan para sahabatnya sampai akhir zaman
kelak.
Skripsi dengan judul “Prototipe Solar Dryer Portable Untuk Rumput Laut
Dengan PLTS Berbasis Mikrokontroler” merupakan salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Lampung. Penulis dengan senang hati menerima kritik dan saran yang
bersifat membangun bila terdapat kekurangan dalam tugas akhir ini.
Selama perkuliahan dan penelitian, penulis banyak mendapatkan pengalaman
yang sangat berharga. Penulis juga telah mendapat bantuan baik moril, materil,
bimbingan, petunjuk serta saran dari berbagai pihak baik secara langsung maupun
tidak langsung. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih
kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Lampung.
xii
2. Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro
Universitas Lampung.
3. Bapak. Dr. Herman Halomoan Sinaga, S.T., M.T. selaku Sekretaris Jurusan
Teknik Elektro Universitas Lampung.
4. Bapak Herri Gusmedi, S.T., M.T. selaku Pembimbing Akademik.
5. Ibu Dr. Eng. Dikpride Despa, S.T., M.T. selaku Pembimbing Utama atas
kesediaannya meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, ilmu yang
bermanfaat, dukungan moral, saran dan kritik dalam proses penyelesaian tugas
akhir ini.
6. Ibu Dr. Eng. Dewi Agustina Iryani, S.T., M.T. selaku Pembimbing Kedua atas
kesediaannya untuk memberikan bimbingan, saran dan kritik yang sangat
membangun dalam proses penyelesaian tugas akhir ini.
7. Bapak Ir. Noer Soedjarwanto, M.T. selaku Penguji Utama tugas akhir. Terima
kasih atas cerita, pengalaman yang bermanfaat, serta saran dan kritik yang
membangun sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung atas pengajaran
dan bimbingannya yang diberikan selama ini kepada penulis.
9. Mbak Ning dan Mas Daryono atas semua bantuannya menyelesaikan urusan
administrasi di Teknik Elektro Universitas Lampung selama ini.
10. Kedua orang tua penulis, Ibu Warsinah dan Bapak Sriyanto tercinta yang tidak
pernah berhenti memberikan doa’, dukungan, dan kasih sayang tiada akhir.
11. Adik-Adik penulis, Dwi Wartono, Junaidi, Fitri Okta Setia Ningsih, dan
Anton Cahyono yang selalu memberikan motivasi, dukungan moril-materil
kepada penulis serta seluruh keluarga besar penulis yang tidak dapat
xiii
disebutkan satu persatu, atas segala kasih sayang, perhatian, dan dukungan
selama penulis menyelesaikan kuliah.
12. Seluruh Teman - teman 2008 yang sudah terlebih dahulu mendapatkan gelar
sarjana, terimakasih atas semangat yang kalian tularkan.
13. Teman - teman 2008 yang sedang berjuang mendapatkan gelar sarjana, Kholil,
Arya, Rahmatullah, dan Aferdi, terimakasih atas semua bantuan, kesabaran,
dan cerita yang ada.
14. Mutiara-mutiara kebanggaan Teknik Elektro UNILA 2008, Anisa, Ayu,
Barokatun, Novia, Palupi, Prativi, Rita, Yuly.
15. Teman-teman Seperjuangan Lab. Teknik Tegangan Tinggi, Ahmad Khumaidi,
Giri woryanto, Yudhi Wiranata, yang senantiasa memberi Bantuan, semangat
dan motivasi luar biasa bagi penulis.
16. Teman-teman Pelangi Enol Lapan, Nora, Olil, Ade Wahyu, Indra, Bambang,
Rizky, Taufik, Perdana, Firman, Pujo, Reza, Cipo, Novri, Sigit, Arif, Aris,
Adam, Sate, atas kebersamaan dalam mewarnai kehidupan siang malam
berjuang menggapai impian.
17. Teman-teman Lorong Perjuangan, sofyan, Haki, Kiki, Budi, Penceng, Oka,
Andre.
18. Teman-teman asisten Lab. Pengukuran Besaran Elektrik
19. Seluruh penghuni Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas atas
kebersamaan dalam mewarnai kehidupan siang malam berjuang menggapai
impian.
20. Keluarga besar Teknik Elektro yang luar biasa.
xiv
21. Semua pihak yang telah membantu serta mendukung penulis dari awal kuliah
hingga terselesaikannya tugas akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu per
satu.
Semoga kebersamaan ini membawa kebaikan, keberkahan, kemurahan hati, serta
bantuan dan do’a yang telah diberikan seluruh pihak akan mendapatkan balasan
yang setimpal dari Allah SWT dan semoga kita menjadi manusia yang berguna
dan berkembang. Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak terlepas dari
kesalahan dan jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu masukan serta saran dan
kritik yang membangun sangat penulis harapkan demi perbaikan dimasa yang
akan datang. Akhirnya, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Aamiin.
Bandar Lampung, 23 Desember 2015
Penulis,
Eko Warsiyanto
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK.... ........................................................................................................ i
HALAMAN JUDUL............................................................................................. iii
HALAMAN PERSETUJUAN .............................................................................. iv
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... v
SURAT PERNYATAAN...................................................................................... vi
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................... vii
HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................... ix
MOTTO........ ........................................................................................................ x
SANWACANA ..................................................................................................... xi
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xv
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... ...xviii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ ... xx
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ...................................................................................... 1
1.2. Tujuan Penelitian .................................................................................. 3
1.3. Manfaat Penelitian ................................................................................ 3
1.4. Rumusan Masalah................................................................................. 4
1.5. Batasan Masalah ................................................................................... 4
1.6. Hipotesis.... ........................................................................................... 4
1.7. Sistematik Penulisan ............................................................................. 5
xvi
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sel Surya ............................................................................................... 7
2.1.1. Sistem Sel Surya ......................................................................... 7
2.1.2. Konversi Energi Sel Surya .......................................................... 8
2.1.3. Perhitungan Daya Masukan Dan Daya Keluaran........................ 15
2.2. Dasar Sistem Kendali ........................................................................... 17
2.2.1. Sistem Kendali Kalang Terbuka ................................................. 17
2.2.2. Sistem Kendali Kalang Tertutup ................................................. 18
2.3. Solar charge control ............................................................................ 19
2.4. Baterai..... .............................................................................................. 20
2.5. Arduino Mega ....................................................................................... 22
2.5.1. Mikrokontroler Atmega 2560 ..................................................... 24
2.5.2. Software Arduino ........................................................................ 27
2.7. Sensor LM35 ........................................................................................ 29
2.8. Real Time Clock.................................................................................... 30
2.9. Driver Relay ......................................................................................... 32
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Waktu Dan Tempat ............................................................................... 34
3.2. Alat Dan Bahan .................................................................................... 34
3.3. Prosedur Kerja ...................................................................................... 35
3.4. Metode Penelitian ................................................................................. 41
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Perangkat Keras Dan Pengujian ........................................................... 43
4.1.1. Spesifikasi perangkat keras ......................................................... 43
4.1.2. Driver Relay ................................................................................ 44
4.1.3 Rangkaian RTC ............................................................................ 45
4.1.4. Heater .......................................................................................... 46
4.1.5. LCD ............................................................................................. 46
4.1.6. BCR (Battery Control Regulator ) .............................................. 47
4.1.7. Regulator Tegangan 9 Volt dan 5 Volt ....................................... 48
xvii
4.1.8. Rangkaian Alat keseluruhan ....................................................... 49
4.2. Pengujian Alat ...................................................................................... 50
4.2.1. pengujian sensor Suhu ................................................................ 50
4.2.2. Pengujian Sel Surya .................................................................... 52
4.2.3. Pengujian solar dryer .................................................................. 60
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ........................................................................................... 64
5.2. Saran ..................................................................................................... 64
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar
2.1
Halaman
Skema sederhana komponen suatu sel surya yang berdiri
sendiri .....................................................................................................
7
2.2
Sistem sel surya terinterkoneksi dengan jaringan pengguna ..................
8
2.3
Perpindahan Atom ..................................................................................
9
2.4
Semikonduktor jenis p dan n sebelum disambung .................................
10
2.5
Semikonduktor jenis p dan n disambung ................................................
11
2.6
Semikonduktor n bersatu dengan hole pada semikonduktor p ..............
11
2.7
Timbulnya medan listrik E .....................................................................
12
2.8
Susunan sel surya ....................................................................................
13
2.9
terbentuknya pasangan elektron dan hole ..............................................
13
2.10 Pergerakan Elektron................................................................................
14
2.11 Panel surya ..............................................................................................
16
2.12 Pengndali Kalang Terbuka .....................................................................
18
2.13 Pengendali Kalang tertutup.....................................................................
19
2.14 Solar Charge Controller .........................................................................
20
2.15 Baterai .....................................................................................................
21
2.16 Tampak atas Arduino Mega....................................................................
22
2.17 Konfigurasi pin board Arduino Mega ....................................................
23
2.18 PDIP Atmega 2560P ...............................................................................
25
2.19 Diagram blog fungsional Atmega 2560 ..................................................
26
2.20 Jendela awal software Arduino...............................................................
28
2.21 Sensor LM35 ..........................................................................................
29
2.22 Pin-pin IC ...............................................................................................
31
2.23 Relay .......................................................................................................
32
3.1
Diagram perancangan solar dryer ..........................................................
36
3.2
Diagram Alir penelitian ..........................................................................
37
3.3
Diagram Alir prinsip kerja alat ...............................................................
38
3.4
Diagram alir program RTC.....................................................................
39
3.5
Real Time Clock......................................................................................
40
xix
3.6
Driver Relay............................................................................................
41
4.1
Driver Relay............................................................................................
44
4.2
Rangkaian RTC .....................................................................................
45
4.3
Heater lampu pijar 12VDC ....................................................................
46
4.4
Tampilan LCD ........................................................................................
46
4.5
Rangkaian BCR pada solar dryer ...........................................................
47
4.6
Regulator Tegangan 9 volt dan 5 volt .....................................................
48
4.7
Rangkaian Alat keseluruhan ...................................................................
49
4.8
Kalibrasi sensor LM35 ...........................................................................
50
4.9
Perubahan intensitas cahaya matahari pada panel surya ........................
55
4.10 Perubahan efisiensi pada panel surya .....................................................
56
4.11 Perubahan tegangan pada panel surya ....................................................
57
4.12 Perubahan arus pada panel surya ............................................................
58
4.13 Perubahan suhu pada permukaan panel surya ........................................
59
4.14 Perubahan suhu solar dryer ....................................................................
61
4.15 Hubungan waktu dan penurunan berat pada solar dryer
Tanpa heater ...........................................................................................
62
4.16 Hubungan waktu dan suhu pada solar dryer tanpa heater .....................
62
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
4.1
Regulator Tegangan 9 volt dan 5 volt .....................................................
49
4.2
Hasil Pengukuran kalibrasi sensor LM35 ...............................................
51
4.3
Pengujian panel surya di belakang Laboratorium Terpadu
Teknik Elektro .......................................................................................
52
4.4
Perhitungan pengujian panel surya ditempat pertama ...........................
53
4.5
Pengujian panel surya di Laboratorium Teknik Elektronika
dan Laboratorium PBE........ ...................................................................
54
4.6
Perhitungan pengujian panel surya di tempat kedua ..............................
55
4.7
Pengujian Solar Dryer tanpa heater di belakang Laboratorium Terpadu
Teknik Eektro .........................................................................................
4.8
60
Pengujian Solar Dryer tanpa heater di Dusun Kalangan
Pulau Pahawang ......................................................................................
60
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Indonesia merupakan negara kepulauan yang sebagian besar luas wilayahnya
adalah lautan, sehingga disebut sebagai negara maritim. Pemanfaatan potensi
sumber daya alam terutama lautan belum dimanfaatkan secara maksimum. Salah
satu kekayaan alam yang bisa kita manfaatkan banyak terdapat di perairan. Selain
ikan, alternatif hasil laut yang bisa di olah adalah rumput laut. Rumput laut atau
yang biasa disebut dengan seaweed merupakan tanaman makro alga yang hidup di
laut yang tidak memiliki akar, batang dan daun sejati. Rumput laut termasuk
dalam anggota alga ( Tumbuhan memiliki klorofil atau zat hijau daun). Tumbuhan
yang hidup di perairan dangkal dan pada umumnya hidup didasar perairan.
Rumput laut dibagi menjadi kedalam 4 kelas besar, yaitu rhodophyceae (alga
merah),
Phaeophyceae
(alga
coklat),
chlorophyceae
(alga
hijau),
dan
cyanophyceae (alga biru hijau).[1]
Salah satu upaya untuk meningkatkan kualitas produksi rumput laut ialah dengan
mengurangi kadar air yaitu dengan pengeringan. Pada proses pengeringan harus
mampu menurunkan kadar air minimal sampai batas maksimal kadar air yang
memenuhi standar mutu. Hal ini tentunya akan berpengaruh langsung terhadap
2
kualitas, mutu serta daya jual dari rumput laut itu sendiri. Proses pengeringan
alami biasanya membutuhkan waktu yang cukup lama karena suhu dan energinya
tergantung pada sinar matahari. Selain itu, pengaruh cuaca, musim, serta
pergantian siang dan malam membuat proses ini semakin terbatas. Apabila
kondisi cuaca tidak mendukung maka kadar air semakin bertambah tinggi
sehingga dapat menjadi media pertumbuhan kapang dan jamur. Terlebih lagi jika
penjemuran dilakukan di tempat terbuka. Hal ini akan memicu hadirnya
kontaminan-kontaminan yang menurunkan kualitas produk rumput laut, seperti
debu, kotoran maupun benda-benda asing yang tak diinginkan. [2]
Berdasarkan permasalahan tersebut maka diperlukan adanya suatu upaya
pengembangan teknologi yang efisien, efektif serta tepat guna dalam pengeringan
rumput laut yaitu dengan menggunakan alat solar dryer portable sumber suplai
beban dengan Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) berbasis mikrokontroler.
Upaya ini diharapkan mampu menurunkan kadar air sesuai standarnya, dengan
proses pengeringan yang lebih cepat, tidak tergantung hanya pada energi sinar
matahari, cuaca serta iklim daerah setempat. Oleh karena itu diperlukan adanya
suatu kombinasi energi dalam proses pengeringan rumput laut dan pengurangan
kontaminasi dari benda-benda asing, sehingga akan diperoleh rumput laut kering
yang mempunyai kualitas tinggi.
PLTS dengan sistemnya yang modular dan mudah dipindahkan serta bersifat
bersih dan ramah lingkungan merupakan salah satu solusi yang dapat
dipertimbangkan sebagai salah satu pembangkit listrik alternatif. Alasan lain
3
pemilihan PLTS sebagai pembangkit listrik alternatif ialah Indonesia mempunyai
sumber energi surya yang berlimpah dengan intensitas radiasi matahari rata-rata
sekitar 4,8 kW/m2 per hari di seluruh wilayah, karena letak Indonesia yang berada
di garis katulistiwa.[3]
1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan yang diharapkan dari penelitian ini yakni :
1. Merancang dan merangkai solar dryer menggunakan sumber energi
dari matahari langsung yang dikombinasikan dengan PLTS.
2. Merangkai switching otomatis solar dryer berdasarkan perubahan
temperatur.
1.3. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Dapat dihasilkan sistem switching otomatis solar dryer berdasarkan
perubahan temperatur, untuk memaksimalkan pengeringan rumput laut.
2. PLTS dapat digunakan sebagai sumber energi utama dalam menjaga
temperatur pada solar dryer.
4
1.4. Rumusan Masalah
Rumusan masalah pada tugas akhir ini adalah bagaimana membuat solar dryer
dapat beroperasi menggunakan sumber tegangan dari PLTS, serta bagaimana
membuat Switching otomatis solar dryer berdasarkan perubahan temperaturnya
menggunakan mikrokontroler.
1.5. Batasan Masalah
Beberapa hal yang menjadi batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah :
1. Sistem pengendalian utama dari alat menggunakan mikrokontroler
ATMega 2560.
2. PLTS sebagai sumber energi pengisian baterai.
3. Indikator yang ditampilkan pada LCD hanya besar temperatur di area
solar dryer.
1.6. Hipotesis
Solar dryer menggunakan energi cahaya matahari langsung sebagai sumber energi
untuk pengeringan rumput laut. PLTS dapat menjadi sumber energi tambahan
pada pengoperasian Solar dryer. Diharapkan dengan mengkombinasikan antara
energi cahaya matahari dan PLTS bisa mengoptimalkan kinerja Solar dryer.
PLTS dapat mengisi baterai secara maksimal sehingga energi listrik yang
tersimpan pada baterai dapat mengaktifkan mikrokontroler, kipas dan heater.
Lampu Pijar DC dapat digunakan untuk heater.
5
Mikrokontroler dapat digunakan sebagai Switching otomatis dan kontrol suhu
pada Solar dryer. Battery charge controller pada PLTS dapat menjaga usia pakai
baterai dengan kendali pengisian yang tepat, yakni menghentikan proses
pengisian ketika baterai sudah terisi penuh dan untuk mensuplai energi listrik ke
Solar dryer ketika dibutuhkan serta untuk memulai pengisian kembali ketika
baterai hampir kosong. Indikator pada alat dapat menunjukkan besar temperatur
didalam area Solar dryer.
1.7. Sistematik Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Menjelaskan tugas akhir secara umum, berisi latar belakang, tujuan, manfaat
penelitian, batasan masalah, perumusan masalah, hipotesis dan sistematika
penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini menjelaskan secara umum tentang teori dasar yang behubungan
dengan peralatan yang akan dibuat, Serta hal-hal yang berhubungan dengan
aplikasi alat.
BAB III METODE PENELITIAN
Dimana berisi tentang Langkah-langkah yang akan dilakukan dalam penelitian,
Diantaranya waktu dan tempat penelitian, Alat dan bahan, Komponen dan
perangkat penelitian, Prosedur kerja dan perancangan serta Metode penelitian.
6
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bagian yang berisi hasil dari pengujian dan menganalisis kerja alat.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi tentang satu kesimpulan yang diperoleh dari pembuatan dan pengujian,
Serta saran-saran untuk pegembangan penelitian lebih lanjut.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sel Surya
2.1.1. Sistem Sel Surya
Sel surya adalah suatu teknologi yang dapat mengubah energi sinar matahari
secara langsung menjadi energi listrik. Sel surya ini banyak digunakan untuk
penyediaan tenaga lsitrik bagi penerangan, pompa air, telekomunikasi dan lain
sebagainya. Pemanfaatan sistem sel surya sebagai pembangkit tenaga listrik
tersebut telah banyak diterapkan baik yang menghasilkan daya rendah maupun
yang berdaya tinggi. Sistem sel surya bila tinjau dari daya keluarannya dapat
dibagi menjadi:
1.Sistem yang berdiri sendiri
Array sel
surya
Pengatur
tegangan
Beban AC
Sistem penyimpanan
energi
Beban DC
Inverter
Gambar 2.1. Skema sederhana komponen suatu sel surya yang berdiri sendiri.[4]
Gambar 2.1 memperlihatkan desain pembangkit listrik tenaga surya yang berdiri
8
sendiri tidak memperhatikan sumber energi luar selain energi radiasi matahari dan
generator sebagai pembangkit darurat. Sistem yang berdiri sendiri dapat
mensuplai beban DC maupun beban AC dengan menggunakan inverter.
2. Sistem yang terinterkoneksi dengan jaringan pengguna
PLN
Array
BCR
Inverter
Switch
Controller
Baterai
Beban
Gambar 2.2 Sistem sel surya terinterkoneksi dengan jaringan pengguna [4]
Sistem sel surya yang terinterkoneksi dengan jaringan pengguna diperlihatkan
dalam gambar 2.2, kelebihan beban yang tidak dapat disuplai oleh sel surya akan
disuplai oleh jaringan. Sebaliknya, jika kondisi cuaca sangat baik serta permintaan
beban berkurang, maka kelebihan energi listrik yang dihasilkan oleh sel surya
akan ditampung oleh jaringan pengguna.[4]
2.1.2. Konversi Energi Sel Surya
Proses pengubahan atau konversi cahaya matahari menjadi listrik ini
dimungkinkan karena bahan material yang menyusun sel surya berupa
semikonduktor. Lebih tepatnya tersusun atas dua jenis semikonduktor ; yakni
jenis n dan jenis p.[5]
Semikonduktor jenis n merupakan semikonduktor yang memiliki kelebihan
9
elektron, sehingga kelebihan muatan negatif, (n = negatif). Sedangkan
semikonduktor jenis p memiliki kelebihan hole, sehingga disebut dengan p (p =
positif) karena kelebihan muatan positif. Caranya, dengan menambahkan unsur
e (elektron) lain kedalam semikonduktor, maka jenis semikonduktor tersebut
dapat dikontrol, sebagaimana diilustrasikan pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.3 Perpindahan atom[5]
Pada awalnya, pembuatan dua jenis semikonduktor ini dimaksudkan untuk
meningkatkan tingkat konduktifitas atau tingkat kemampuan daya hantar listrik
dan panas semikonduktor alami. Di dalam semikonduktor alami (disebut dengan
semikonduktor intrinsik) ini, elektron maupun hole memiliki jumlah yang sama.
Kelebihan elektron atau hole dapat meningkatkan daya hantar listrik maupun
panas dari sebuah semikoduktor.[5]
Misal semikonduktor intrinsik yang dimaksud ialah silikon (Si). Semikonduktor
jenis p, biasanya dibuat dengan menambahkan unsur boron (B), alumunium
(Al), galium (Ga) atau Indium (In) ke dalam Si. Unsur-unsur tambahan ini akan
menambah jumlah hole. Sedangkan semikonduktor jenis n dibuat dengan
menambahkan nitrogen (N), fosfor (P) atau arsen (As) kedalam Si. Dari sini,
tambahan elektron dapat diperoleh. Sedangkan, Si intrinsik sendiri tidak
10
mengandung unsur tambahan. Usaha menambahkan unsur tambahan ini disebut
dengan doping yang jumlahnya tidak lebih dari 1 % dibandingkan dengan berat
Si yang hendak di-doping.[5]
Dua jenis semikonduktor n dan p ini jika disatukan akan membentuk
sambungan p-n atau dioda p-n (istilah lain menyebutnya dengan sambungan
metalurgi/ metal lurgical junction) yang dapat digambarkan sebagai berikut.
1. Semikonduktor jenis p dan n sebelum disambung.
Gambar 2.4 Semikonduktor jenis p dan n sebelum disambung.[5]
2. Sesaat setelah dua jenis semikonduktor ini disambung, terjadi perpindahan
elektron-elektron dari semikonduktor n menuju semikonduktor p, dan
perpindahan hole dari semikonduktor p menuju semikonduktor n. Perpindahan
elektron maupun hole ini hanya sampai pada jarak tertentu dari batas
sambungan awal.[5]
11
Gambar 2.5 Semikonduktor jenis p dan n disambung.[5]
3. Elektron dari semikonduktor n bersatu dengan hole pada semikonduktor p
yang mengakibatkan jumlah hole pada semikonduktor p akan berkurang.
Daerah ini akhirnya berubah menjadi lebih bermuatan positif. Pada saat yang
sama hole dari semikonduktor p bersatu dengan elektron yang ada pada
semikonduktor n yang mengakibatkan jumlah elektron didaerah ini berkurang.
Daerah ini akhirnya lebih bermuatan positif.[5]
Gambar 2.6 semikonduktor n bersatu dengan hole pada semikonduktor p.[5]
4. Daerah negatif dan positif ini disebut dengan daerah deplesi (depletion region)
ditandai dengan huruf W.
5. Baik elektron maupun hole yang ada pada daerah deplesi disebut dengan
pembawa muatan minoritas (minority charge carriers) karena keberadaannya
di jenis semikonduktor yang berbeda.
6. Dikarenakan adanya perbedaan muatan positif dan negatif didaerah deplesi,
maka timbul dengan sendirinya medan listrik internal E dari sisi positif ke sisi
12
negatif, yang mencoba menarik kembali hole ke semikonduktor p dan elektron
kesemikonduktor n. Medan listrik ini cenderung berlawanan dengan
perpindahan hole maupun elektron pada awal terjadinya daerah deplesi.
Gambar 2.7 Timbulnya medan listrik E.[5]
7. Adanya medan listrik mengakibatkan sambungan p-n berada pada titik
setimbang, yakni saat dimana jumlah hole yang berpindah dari semikonduktor
p ke n dikompensasi dengan jumlah hole yang tertarik kembali kearah semi
konduktor p akibat medan listrik E. Begitu pula dengan jumlah elektron yang
berpindah dari semikonduktor n ke p, dikompensasi dengan mengalirnya
kembali elektron ke semikonduktor n akibat tarikan medan listrik E. Dengan
kata lain, medan listrik E mencegah seluruh elektron dan hole berpindah dari
semikonduktor yang satu ke semikonduktor yang lain.[5]
Pada sambungan p-n inilah proses konversi cahaya matahari menjadi listrik
terjadi.Untuk keperluan sel surya, semikonduktor n berada pada lapisan atas
sambungan p yang menghadap kearah datangnya cahaya matahari,dan dibuat jauh
lebih tipis dari semikonduktor p, sehingga cahaya matahari yang jatuh ke
permukaan sel surya dapat terus terserap dan masuk ke daerah deplesi dan
semikonduktor p.[5]
13
Gambar 2.8 Susunan sel surya[5]
Ketika sambungan semikonduktor ini terkena cahaya matahari,maka elektron
mendapat energi dari cahaya matahari untuk melepaskan dirinya dari
semikonduktor n, daerah deplesi maupun semikonduktor. Terlepasnya elektron
ini meninggalkan hole pada daerah yang ditinggalkan oleh elektron yang disebut
dengan fotogenerasi elektron-hole (electron-hole photogeneration) yakni,
terbentuknya pasangan elektron dan hole akibat cahaya matahari.
Gambar 2.9 Terbentuknya pasangan elektron dan hole.[5]
14
Cahaya matahari dengan panjang gelombang (dilambangkan dengan simbol
“lambda”) yang berbeda, membuat foto generasi pada sambungan p-n berada
pada bagian sambungan p-n yang berbeda pula. Spektrum merah dari cahaya
matahari yang memiliki panjang gelombang lebih panjang, mampu menembus
daerah deplesi hingga terserap di semikonduktor p yang akhirnya menghasilkan
proses foto generasi disana. Spektrum biru dengan panjang gelombang yang jauh
lebih pendek hanya terserap di daerah semikonduktor n.
Selanjutnya, dikarenakan pada sambungan p-n terdapat medan listrik E, elektron
hasil foto generasi tertarik kearah semikonduktor n, begitu pula dengan hole yang
tertarik kearah semikonduktor p.
Apa bila rangkaian kabel dihubungkan ke dua bagian semikonduktor, maka
elektron akan mengalir melalui kabel. Jika sebuah lampu kecil dihubungkan ke
kabel, lampu tersebut menyala dikarenakan mendapat arus listrik, dimana arus
listrik ini timbul akibat pergerakan elektron.[6]
Gambar 2.10 Pergerakan elektron.[5]
15
2.1.3. Perhitungan Daya Masukan dan Daya Keluaran
Sebelum mengetahui berapa nilai daya sesaat yang dihasilkan maka harus
diketahui daya yang diterima (daya input),dimana daya tersebut adalah perkalian
antara intensitas radiasi matahari yang diterima dengan luas area PV module
dengan persamaan[9].
Pin = Ir x A
(2.1)
Keterangan:
Pin
: Daya Input akibat irradiance matahari (Watt)
Ir
: Intensitas radiasi matahari (Watt/m 2)
A
: Luas area permukaan photo voltaic module (m2)
Sedangkan untuk besarnya daya pada solar cell (Pout) yaitu perkalian tegangan
rangkaian terbuka (Voc), arus hubung singkat (Isc), dan Fill Factor (FF) yang
dihasilkan oleh sel Photovoltaic dapat dihitung dengan rumus berikut[9]
Pout=Voc x Isc x FF
(2.2)
Keterangan:
Pout
: Daya yang dibangkitkan oleh solar cell (Watt),
Voc
:Tegangan rangkaian terbuka pada solar cell (Volt)
Isc
: Arus hubung singkat pada solar cell (Ampere)
FF
: Fill Factor ( Faktor Pengisian )
Nilai FF dapat diperoleh dari rumus:[9]
FF=
(2.3)
Efisiensi yang terjadi pada sel surya adalah merupakan perbandingan daya yang
16
dapat dibangkitkan oleh sel surya dengan energi input yang diperoleh dari
irradiance matahari. Efisiensi yang digunakan adalah efisiensi sesaat pada
pengambilan data. Besar efisiensi dapat dihitung dengan rumus berikut: [9]
η=
x 100%
(2.4)
Sehingga efisiensi sesaat yang dihasilkan:[9]
η sesaat =
x 100%
(2.5)
Keterangan:
Ηsesaat
: Efisiensi solar cell (%)
: Intensitas radiasi matahari (Watt/m2)
: Daya output yang dibangkitkan oleh solar cell (Watt)
: Luas area permukaan module photo voltaic (m2)
Gambar 2.11 Panel surya[10]
Dari gambar 2.11 dapat dilihat perbedaan antara panel surya tipe monocrystalline
dan polycrystalline. Panel surya tipe monocrystalline merupakan panel yang
17
paling efisien, menghasilkan daya listrik persatuan luas yang paling tinggi.
Memiliki efisiensi sampai dengan 15%. Kelemahan dari panel jenis ini adalah
tidak akan berfungsi baik ditempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh),
efisiensinya akan turun drastis dalam cuaca berawan. Tipe polycrystalline
merupakan panel surya yang memiliki susunan kristal acak, memerlukan luas
permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan tipemonocrystalline untuk
menghasilkan daya listrik yang sama, akan tetapi dapat menghasilkan listrik pada
saat mendung.[10]
2.2. Dasar Sistem Kendali
Sistem kendali merupakan suatu sistem yang keluarannya dikendalikan pada suatu
nilai tertentu atau untuk mengubah beberapa ketentuan yang telah ditetapkan dari
masukan ke sistem. Untuk merancang suatu sistem yang dapat merespon suatu
perubahan tegangan dan mengeksekusi perintah berdasarkan situasi yang terjadi,
maka diperlukan pemahaman tentang sistem kendali (control system). Sistem
kendali merupakan suatu kondisi dimana sebuah perangkat (device) dapat
dikendalikan sesuai dengan perubahan situasi.
2.2.1. Sistem Kendali Kalang Terbuka (Open Loop)
Kalang terbuka atau open loop merupakan sebuah sistem yang tidak dapat
mengubah dirinya sendiri terhadap perubahan situasi yang ada. Dengan kata lain,
sistem kendali kalang terbuka tidak dapat digunakan sebagai perbandingan umpan
balik dengan masukan. Hal ini disebabkan karena tidak adanya umpan balik
18
(feedback) pada sebuah sistem kalang terbuka. Sistem ini masih membutuhkan
manusia yang bekerja sebagai operator.
Dapat dilihat blog diagram kalang terbuka pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12 Pengendali kalang terbuka
Pada sistem kalang terbuka masukan dikendalikan oleh manusia sebagai operator,
dan perubahan kondisi lingkungan tidak akan langsung direspon oleh sistem,
melainkan dikendalikan oleh manusia. Contoh dari sistem kendali kalang terbuka
adalah kipas angin, dimana kuatnya putaran motor dikendalikan oleh manusia.
2.2.2. Sistem Kendali Kalang Tertutup (Close Loop)
Sistem kendali kalang tertutup merupakan sebuah sistem kontrol yang nilai
keluarannya memiliki pengaruh langsung terhadap aksi pengendalian yang
dilakukan. Pada rangkaian loop tertutup sinyal error yang merupakan selisih
antara sinyal masukan dengan sinyal umpanbalik (feedback), lalu diumpankan
pada komponen pengendali (controller). Umpan balik ini dilakukan untuk
memperkecil kesalahan nilai keluaran (output) sistem semakin mendekati nilai
yang diinginkan dapat dilihat pada gambar 2.13.
19
Gambar 2.13 Pengendali Kalang Tertutup
Keuntungan dari sistem kalang tertutup ini adalah adanya pemanfaatan nilai
umpanbalik yang dapat membuat respon sistem kurang peka terhadap gangguan
eksternal dan perubahan internal pada parameter sistem. Contoh dari sistem
kendali kalang tertutup adalah pengatur suhu ruangan menggunakan Air
Conditioning (AC)
dengan cara membandingkan suhu ruangan sebenarnya
dengan nilai suhu yang dikehendaki, dan dengan cara meningkatkan kinerja AC
suhu ruangan menjadi seperti yang diinginkan.
2.3. Solar Charge Controller
Solar charge controller berfungsi mengatur lalu lintas dari panel surya ke baterai
dan beban.Alat elektronik ini juga mempunyai banyak fungsi yang pada dasarnya
ditujukan untuk melindungi baterai.
Solar charge controller, adalah komponen penting dalam PLTS. Solar charge
controller berfungsi untuk:
1.
Charging mode: Mengisi baterai (kapan baterai diisi, menjaga pengisian
ketika baterai penuh).
2.
Operation mode: Penggunaan baterai ke beban (pelayanan baterai ke
beban diputus kalau baterai sudah mulai kosong).
20
Gambar 2.14 memperlihatkan bentuk dari Solar Charge Controller yang biasanya
terdiri dari : 1 input ( 2 terminal ) yang terhubung dengan output panel surya, 1
output ( 2 terminal ) yang terhubung dengan baterai dan 1 output ( 2 terminal )
yang terhubung dengan beban. Arus listrik DC yang berasal dari baterai tidak
mungkin masuk ke panel sel surya karena biasanya ada diode protection yang
hanya melewatkan arus listrik DC dari panel surya ke baterai, bukan sebaliknya.
Gambar 2.14.Solar charge controller[12]
2.4. Baterai
Baterai akan diisi oleh tenaga listrik yang berasal dari system sel surya dan
sumber energi PLN.Pada saat pelepasan muatan,arus searah yang berasal dari
baterai akan dirubah menjadi arus bolak-balik oleh inverter dan kemudian
dialirkan menuju beban. Untuk menjaga agar baterai tidak mengalami
kelebihan muatan (over charge) dan kekurangan muatan (under charge) maka
pengoperasian baterai dan inverter perlu diawasi dan dikontrol oleh suatu
sistem kontrol. Sistem kontrol dan pemilihan baterai yang tepat dapat
21
menjaga agar baterai tidak mudah rusak dan berfungsi secara optimal.
Dalam pemilihan baterai yang akan digunakan haruslah memperhatikan halhal berikut ini:
1.Mempunyai umur panjang (lebih dari 3 tahun).
2.Mempunyai kondisi charge yang stabil.
3.Mempunyai self discharge yang rendah.
4. Kestabilan depthof discharge (DOD).
5. Mempunyai efisiensi pengisian (chargain) yang tinggi.
6. Mudah untuk dibongkar pasang dengan menggunakan peralatan sederhana
untuk keperluan transportasi ke daerah terpencil.
Gambar 2.15 Baterai
Gambar 2.15 memperlihatkan baterai sebagai tempat penyimpanan
listrik DC yang memiliki 2 kutub/terminal, kutub positif dan kutub
negatif. Biasanya kutub positif (+) lebih besar atau lebih tebal dari kutub
negatif (-), untuk menghindarkan kelalaian bila aki hendak dihubungkan
dengan kabel-kabelnya.
22
2.5. Arduino Mega[12]
Arduino Mega adalah board mikrokontroller berbasis Atmega2560. Memiliki 70
pin input dari output digital dimana 11 pin tersebut dapat digunakan sebagai
output PWM dan 16 pin input analog, 16 MHz osilator Kristal , koneksi USB,
jack power, ICSP header, dan tombol reset seperti ditunjukkan pada Gambar 2.16
Untuk mendukung mikrokontroller agar dapat digunakan, cukup hanya
menghubungkan Board Arduino Mega ke komputer dengan menggunakan kabel
USB atau listrik dengan AC ke adaptor DC atau baterai untuk menjalankannya.
Gambar 2.16 Tampak atas Arduino Mega
Adapun spesifikasi Arduino Mega adalah sebagai berikut:
a.
Daya
Arduino Mega dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya
eksternal (otomatis). Kisaran kebutuhan daya yang disarankan untuk board Mega
adalah 7 sampai dengan 12 volt, jika diberi daya kurang dari 7 volt kemungkinan
pin 5v dapat beroperasi tetapi tidak stabil kemudian jika diberi daya lebih dari
12V, regulator tegangan bisa panas dan dapat merusak board Arduino.
23
b.
Memori
ATmega2560 memiliki 256 KB (dengan 8 KB digunakan untuk bootloader), 8
KB dari SRAM dan 4 KB EEPROM.
c.
Input dan Output
Konfigurasi pin pada arduino Mega dapat dilihat pada gambar 2.17. dibawah ini:
Gambar 2.17 Konfigurasi pin board Ardiono Mega
Masing-masing dari 32 pin digital digunakan sebagai input atau output, 11 pin
digunakan sebagai keluaran PWM, 10 pin digunakan sebagai komunikasi, dan 16
pin digunakan sebagai input analog.
d.
Komunikasi
Arduino Mega memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan
komputer, Arduino lain, atau mikrokontroller lainnya. ATmega2560 menyediakan
UART TTL (5V) untuk komunikasi serial, yang tersedia di pin digital 0 (RX) dan
1 (TX). Sebuah ATmega8U2 sebagai saluran komunikasi serial melalui USB dan
sebagai port virtual com untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware U2
menggunakan driver USB standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang
24
diperlukan. Namun, pada Windows diperlukan, sebuah file inf. Perangkat lunak
Arduino terdapat monitor serial yang memungkinkan digunakan memonitor data
tekstual sederhana yang akan dikirim ke atau dari board Arduino. LED RX dan
TX di papan arduino akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USBto-serial dengan koneksi USB ke komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial
pada pin 0 dan 1).
2.5.1. Mikrokontroller ATmega 2560
Mikrokontroller adalah piranti elektronik berupa Integrated Circuit (IC) yang
memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan suatu urutan
instruksi (program) yang dibuat oleh programmer dimana di dalamnya sudah
terdapat Central Proccesssing Unit (CPU), Random Acess Memory (RAM),
Electrically Erasable Programmable Read Only Memori (EEPROM), I/O, Timer
dan peralatan internal lainnya yang sudah saling terhubung terorganisasi dengan
baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai.
Umumnya mikrokontroler memiliki instruksi manipulasi bit, akses ke I/O secara
langsung
serta
proses
interupsi
yang
cepat
dan
efisien.
Penggunaan
mikrokontroler sudah banyak ditemui dalam berbagai peralatan elektronik, seperti
telepon digital, microwave oven, televisi, dan lain-lain. Mikrokontroller juga
dapat digunakan untuk berbagai aplikasi dalam industri seperti: sistem kendali,
otomasi, dan lain-lain.
A. Konfigurasi Pin
Konfigurasi pin mikrokontroller ATmega 2560 adalah sebagai berikut:
25
Gambar 2.18 PDIP ATmega 2560 P
Untuk melihat konfigurasi ATmega 2560 dapat dilihat pada gambar 2.18 yang
merupakan tampilan nama pin dari ATmega 2560.
a. VCC merupakan pin yang digunakan sebagai masukan sumber tegangan.
b. GND merupakan pin untuk Ground.
c.
XTAL1/ XTAL2, XTAL digunakan sebagai pin external clock.
d. Port A, B, C ,D ,E , H, dan L merupakan 8 bit port I/O dengan internal pull-up
resistor. Port G merupakan 6 bit port I/O dengan internal pull-up resistor.
e. Port F (PF0:PF7) dan Port K (PK0:PK7) merupakan pin I/O dan merupakan
26
pin masukan ADC.
f. AVCC adalah pin masukan untuk tegangan ADC.
g. AREF adalah pin masukan untuk tegangan referensi eksternal ADC.
B. Spesifikasi ATmega 2560
ATmega2560 adalah mikrokontroler yang sangat kompleks di mana tersedia 85
jumlah I/O yang disediakan. Mikrokontroller Atmega 2560 memiliki fitur yang
lengkap (ADC internal, EEPROM internal, Timer/Counter, Watchdog Timer,
PWM, Port I/O, komunikasi serial, Komparator).
Gambar 2.19 Diagram blok fungsional Atmega 2560.
Dari Gambar 2.19 dapat dilihat bahwa Atmega 2560 memiliki bagian sebagai
berikut:
27
a. Saluran I/O sebanyak 85 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D,
Port E, port F, Port G, Port H, Port J, Port K, dan Port L,.
b. ADC 10 bit