PERANCANGAN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS …repo.polinpdg.ac.id/1084/1/Ta_Ferry_Harfayudi.pdfTugas akhir...
Transcript of PERANCANGAN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS …repo.polinpdg.ac.id/1084/1/Ta_Ferry_Harfayudi.pdfTugas akhir...
PERANCANGAN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS
MENGUNAKAN SENSOR SUHU
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya
dari Politeknik Negeri Padang
FERRY HARFAYUDI
BP 1201031004
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI PADANG
2016
PERANCANGAN PENYIRAM TAMAN OTOMATIS
MENGGUNAKAN SENSOR SUHU
TUGAS AKHIR
Oleh
Ferry Harfayudi
Bp.1201031004
Telah Disetujui
Pembimbing I Pembimbing II
A. Fadli, ST., MT Zas Ressy Aidha . SST., MT
NIP : 19590419 198803 1 002 NIP : 19710207 200003 2 002
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir yang berjudul Perancangan Penyiram Taman Otomatis Menggunakan
Sensor Suhu ini telah disidangkan atau dipertanggung jawabkan di depan tim penguji
sebagai berikut, pada hari Kamis, 12 November 2015 di Program Studi Teknik Listrik
Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang.
No. Nama Jabatan Tanda Tangan
1. Roswaldi. SK,Drs.,SST.,M.Kom Ketua
............................
NIP. 19580615 198603 1 002
2. Ir. Dedi Erawadi, M.Kom Sekretaris
............................
NIP. 19640901 199601 1 001
3. Junaidi Asrul, S.ST, MT Anggota
............................
NIP.19810625 201404 1 002
4. A. Fadli, ST., MT Anggota
............................
NIP. 19590419 198803 1 002
Mengetahui :
Ketua Jurusan
Teknik Elektro
Afrizal Yuhanef, ST.,M.Kom
Nip. 19640429 199003 1 001
Ketua Program Studi
Teknik Listrik
Herisajani.ST.,M.Kom
Nip. 19660130 199003 1 001
iv
Dengan Menyebut Nama Allah Yang Maha Pengasih Lagi Maha Penyayang
“Barangsiapa bersungguh-sungguh,
sesungguhnya kesungguhannya itu
adalah untuk dirinya sendiri.”
(QS Al-Ankabut [29]: 6)
“Jika kamu berbuat baik (berarti) kamu berbuat baik bagi dirimu sendiri, dan jika kamu berbuat
jahat, maka kejahatan itu untuk dirimu sendiri..”
(QS. Al-Isra’: 7)
“Kecintaan/ketulusan teman itu, akan tampak pada waktu kesempitan”
“Jika kamu letih istirahat lah sejenak jika kamu sudah siap mulailah semua lagi jangan pernah
berhenti tuk selama nya”
“Life is struggle , There is no life without struggle”
Segala puji dan syukur kupersembahkan bagi sang penggenggam langit dan bumi, dengan rahman
rahim yang menghampar melebihi luasnya angkasa raya. Dzat yang menganugerahkan kedamaian
bagi jiwa-jiwa yang senantiasa merindu akan kemaha besarannya.
Lantunan sholawat beriring salam penggugah hati dan jiwa, menjadi persembahan penuh kerinduan
pada sang revolusioner Islam, pembangun peradaban manusia yang beradab Habibana wanabiyana
Muhammad SAW...
v
Alhamdulillah maha besar Allah, sembah sujud sedalam qalbu hamba haturkan atas karunia dan
rizki yang melimpah, kebutuhan yang tercukupi, dan kehidupan yang layak.
Pada akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik dan tepat waktu (InsyaAllah),
Karya ini merupakan wujud dari kegigihan dalam ikhtiar untuk sebuah makna kesempurnaan dengan
tanpa berharap melampaui kemaha sempurnaan sang maha sempurna.
Saya Persembahkan seluruhnya yang telah kuraih untuk Papah dan Mamah saya yang alah
mendidik saya selama ini sehingga saya dapat menjadi saya yang sekarang ini.
Untuk Mama , Engkau adalah Wanita Hebat, Kuat, Pantang Menyerah, Pekerja Keras,
walaupun rintangan menghadang kau selalu berusaha untuk melakukan yang terbaik dan karena
Semangat, Nasehat serta Doa dari mu lah Ibu semuanya terselesaikan pada waktunya.
Untuk Papah, Pria yang Sangat Bijaksana, akhirnya Pengorbanan, Dukungan dan Doa dari
Papah Selama ini bisa menghantarkan Arif bisa seperti ini.
Untuk kakak saya Ceny FitriaWahyuni, terima kasih sudah cerewet selama ini untuk mengingatkan
saya untuk rajin sholat dan belajar, juga untuk cepat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan cepat.
Ayo cari kerja cepat kerjaanya ya.
Untuk Adik laki-lakiku M. Fauzy Rahman (Mahasiswa) dan Muhammad Yusuf Jadilah anak
yang berbakti kepada Orang Tua, anak yang sholeh, rajinlah belajar dan gapailah cita-citamu
setinggi-tingginya.
Untuk Para Sanak Family yang tidak bisa disebutkan satu persatu, gapailah cita-cita dan
bahagian orang tua kalian karena jerih payah orang tua untuk memperjuangkan sangat berarti untuk
mensukseskan anak-anaknya…..
Kepada dosen pembimbing ….. A. Fadli, ST., MT dan Bapak Zas Ressy Aidha . SST., MT
terima kasih atas bimbingannya selama ini dalam menyelesaikan tugas akhir ini. banyak atas nasihat
dan motivasi yang bapak berikan telah menjadi dasar tentang arti menjalani kehidupan ini dimasa
yang akan datang.
vi
Untuak Kawan-kawan lokal A Reguler EL
Ujang (RahmatUlfan) : “Dulu lo jang salasai pado wak yo , sampai batuka lo judul TA wak ha
dek ndak datang datang wak ka kampus “hehe.......
Saik (Muhamad Irsyad Syafnal) :“Si saik lah tibo se di PLN kini yo “......
Nop (Sanofri Andrika Putra) : “Inyo nan lah pulang baliak Malaisia semppat juo tibo waktu
sidang, mokasih yo “...
Arlen (Arlen Fandora) :”Si Arlen rajin surang surang se nyo kini lah karajo di PLN se “.......
Rido (Ridho Maryonda) : “Rido ko yo takajuak bisa salasai dulu lo nyo pado wak “........
Aris (Haris Novan Saputra) : “Kajaan lah revisi tu lai ris, PLN bukak ge ha , jan tunguan jo
wak salasai dulu lae”........
Ket (Khairul Warman) :”Ket kalau batamu jan lupo anime ndak “hehehe.....
Cha (Cut Yulisa Hasmi) : “Cha lah jauah se kini , ndakdo kabanyo lae doh “
Mul (Azmul Fauzie) :”Bilo wak download malam lae, lah taragak wak ha”hahaa.
Dwi (Dwi Saputra Juliandi) :”Bilo wak lalok samo2 lai ko lah kangen lo wak samo dwi ko sukses
ingek kawan buruak ko la”.
Bi (Febi Ramadhan) :”Bi, rajin na ka kampus walaupun lah lulus mah yo, demi dedek ” hahaa...
Syad (Muhammad Sad) :”Lah jadi Pak PLN se sad”.
Mhammad Arifin(Dewa) : Samo2 cari karajo lah wak fin tapi mau beli mobil
Eko (Eko Fajri) :”Si eko lah tibo di purwakarta kini yo , salamoko cek pai main main se nyo
loh”hehe.
Febi (Febrina Yufi Arnes) :”Karajoan lah revisi tu lai bia bisa dapek ijazah untuak mancari
karajo, pado lalok2 jo di rumah tu”hahaa....
Jon (Afrizon) :”Dima lah kawan wak nan surang ko kini karajo”.
Kairul (Khairul Hamdani) :”Lah karajo se nyo kini yo” hahaa...
Jul (Julia Juni Ertati) :”Lah jadi artis jul di jakarta kini”.
Nef (Nefri Surya Arganata) : “Bilo bisamenggaduah nef lagi ko bagaluik liak wak ko biar bisa
masuk ke sidang pkl dewa lai ingek dak”.
vii
Untuk Kawan-Kawan wak nan lain
Akhir kata thanks to all…… terima kasih atas pihak-pihak yang telah membantu baik langsung
ataupun secara tidak langsung, mohon maaf bila ada kata dan perbuatan yang selama ini telah saya
lakukan.
Kupersembahkan :
Untuk Ayah dan Ibu tercinta, Kakak dan
adik-adikku,
Terimalah hasil jerih ini
Ferry Harfayudi A.Md
ABSTRAK
Saat ini penyiraman tanaman secara tradisional dirasa kurang efisien karena
lamanya dalam penyiraman tanaman. Tak hanya itu, penyiraman tanaman secara
tradisional membutuhkan banyak tenaga dalam melakukan penyiraman tanaman. Hal
ini menyebabkan pemilik tidak bisa meninggalkan tanaman dalam waktu yang lama,
karena tanaman dapat kekurangan air. Atas dasar tersebut, alat ini ditujukan untuk
membantu pengguna atau pemilik tanaman dalam menyiram tanaman tanpa harus
disiram secara manual.
Alat Penyiram Tanaman Otomatis ini merupakan salah satu contoh penerapan
aplikasi dari IC Mikrokontroler LM35 dengan menggunakan perangkat tambahan
LCD (Liquid Crystal Display), pendeteksi sebuah sensor kelembaban yang terpasang
pada permukaan tanah tanaman dan relay yang digunakan sebagai saklar otomatis
pada sebuah pompa air dalam alat penyiram tanaman ini.Alat ini mampu menyiram
taman dalam suhu yang di tentukan,penyiraman taman akan dilakukan dalam suhu
antara suhu 27oC sampai 29
oC dalam percobaan penyiraman taman akan dilakukan
antara pukul 07.00 sampai pukul 09.00 dengan hidup tiga kali dan pada saat sore hari
penyiram taman akan di lakukan antara 17.45 sampai 18.45 dengan hidup sebanyak 2
kali setiap sekali hidup pompa kana menyiram selama 5 menit.
Kata kunci : Micro Controler atmega 8A-PU, Sensor Suhu LM35, Pompa Wiver, .
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang senantiasa
memberikan Rahmat dan Karunianya. Sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan
Tugas Akhir dengan Judul “Perancangan Penyiram Taman Otomatis Menggunakan Sensor
Suhu” ini di ajukan untuk memenuhi syarat akhir untuk menyelesaikan pndidikan program
Ahli Madya pada jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang.
Rasa terima kasih yang tulus penulis ucapkan kepada semua pihak yang telah
membantu selam penyusunan Tugas Akhir ini yaitu kepada :
1. Bapak Ir.Aidil Zamri,MT, Direktur Politeknik Negri Padang.
2. Bapak Efrizon,SST.,MT Ketua Jurusan Teknik Elekro TA 2015 dan Bapak
Afrizal Yuhanef, ST.,M.Kom Ketua Jurusan Teknik Elektro TA 2016.
3. Bapak Tri Artono ST.,M.Kom Ketua Program Studi Teknik Listrik TA 2015 Dan
Bapak Herisajani.ST.M.Kom Ketua Progam Studi Teknik Listrik TA 2016.
4. Bapak H.A.Fadli,ST.,MT Sebagai pembimbing I yang telah membimbing dan
membantu dalam proses pembuatan Tugas Akhir ini dengan baik
5. Ibu Zas Ressy Aidha,SST.,MT Sebagai pembimbing II yang telah membimbing
dan membantu dalam proses pembuatan Tugas Akhir ini dengan baik
6. Bapak/Ibu staf pengajar program studi Teknik Listrik.
7. Teristimewa untuk kedua orang tua yang selalu mendoakan dan mendukung saya
dalam kelancaran pembuatan tugas akhir ini.
8. Dan utuk teman-teman seperjuangan di Teknik Listrik serta semua pihak yang
telah membantu dalam pembuatan tugas akhir ini dengan baik.
Akhir kata,Penulis menyadari bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam
pembuatan tugas akhir ini. Oleh karan itu kritik dan saran dari pembaca akan sangat
bermanfaat bagi penulis . Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak
yang membaca.
Padang, 12 November 2015
FERRY HARFAYUDI
iii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ..........................................................................................
DAFTAR ISI .........................................................................................................
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
DAFTAR TABEL .................................................................................................
BAB I: PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ...................................................................................
1.2 Rumusan Masalah ..............................................................................
1.3 Tujuan.................................................................................................
1.4 Batasan Masalah .................................................................................
1.5 Metode Penulisan ...............................................................................
1.6 Sistematika Penulisan .........................................................................
BAB II: LANDASAN TEORI
2.1 Sel Surya ...........................................................................................
a. Pengertian sel surya ......................................................................
b. Jenis-jenis sel surya ......................................................................
1. Monocrystalline .....................................................................
2. Polycrystalline ........................................................................
3. Thim Film Solar Cell(TFSC) .................................................
c. Struktur dan Cara Kerja dari Sel Surya ........................................
1. Struktur Sel Surya ..................................................................
2. Cara kerja Sel Surya ...............................................................
2.2 Baterai ................................................................................................
1. Prinsip Kerja .........................................................................
2. Kategori dan jenis Baterai .....................................................
a. Baterai Primer .................................................................
b. Baterai Sekunder ............................................................
3. Kondisi Pengisian Baterai ....................................................
2.3 Sensor Suhu LM35 ................................................................................
a. Penjelasan LM35 ...................................................................
b. Karakteristik sensor LM35 ....................................................
c. Grafik akurasi LM35 terhadap suhu .....................................
d. Cara kerja sensor suhu ..........................................................
2.4 Resistor ..................................................................................................
2.5 Transistor ...............................................................................................
a. Pengertian Transistor............................................................
b. Cara Kerja Transistor ...........................................................
c. Jenis-jenis Transistor ............................................................
d. Karakteristik dan daerah kerja..............................................
i
iii
v
vii
1
1
2
2
2
3
4
5
5
6
7
8
9
10
13
15
16
17
17
17
25
27
28
28
29
30
32
36
36
37
37
41
iv
2.6 Sifat Air ..............................................................................................
a. Peranan Air Bagi Tumbuhan ...............................................
b. Faktor-faktor mempengaruhi kebutuhan air pada tanaman
c. Pengaruh Cekaman Air Terhadap Pertumbuhan Dan Hasil
Dan hasil Tanaman ..............................................................
BAB III: PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
3.1 Defenisi Penyiram Taman Otomatis ..................................................
3.2 Perencanan .........................................................................................
3.3 Perancangan dan Pembuatan Rangkaian mikrokontroler ..................
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Tujuan Pengujian .................................................................................
4.2 Data Hasil Pengujian dan Analisa Rangkaian Daya ...........................
4.3 Pengujian Dan Analisa dari Mikrokontroler .......................................
BAB V : PENUTUP
5.1 Kesimpulan ..........................................................................................
5.2 Saran ....................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................
50
51
52
55
59
61
63
66
66
68
72
73
74
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Jenis-jenis sel surya ............................................................................
Gambar 2.2 Bentuk Solar Cell Monocrystalline ...................................................
Gambar 2.3 Panel surya berbentuk Polycrystalline ..............................................
Gambar 2.4 sel surya thin film .............................................................................
Gambar 2.5 Modul Panel Surya ............................................................................
Gambar 2.6 struktur dari sel surya ........................................................................
Gambar 2.7 Junction atara semikonduktor tipe-p(kelebihan hole) dan
tipe-n (kelebihan lectron) ...............................................................
Gambar 2.8 Ilustrasi cara kerja sel surya dengan prinsip p-n junction .................
Gambar 2.9 Jenis sel dan baterai kecil ..................................................................
Gambar 2.10 Percobaan cara kerja baterai ..............................................................
Gambar 2.11 Komposisi sel batrai asam timbal .....................................................
Gambar 2.12 Metoda three stage charging ..............................................................
Gambar 2.13 Fungsi kaki-kaki LM35 ......................................................................
Gambar 2.14 macam-macam transistor ..................................................................
Gambar 2.15 Transistor NPN. ................................................................................
Gambar 2.16 sirkuit sederhana transistor NPN .......................................................
Gambar 2.17 Transistor PNP ...................................................................................
Gambar 2.18 sirkuit sederhana transistor PNP .......................................................
Gambar 2.19 Karakteristik daerah kerja transistor .................................................
Gambar 2.20 penggunaan transistor NPN ..............................................................
Gambar 2.21 Transistor JFET .................................................................................
Gambar 2.22 Tegangan antara Gate dengan Source ...............................................
Gambar 2.23 Contoh pemasangan JFET .................................................................
Gambar 2.24 Transistor MOSFET ..........................................................................
Gambar 2.25 Transistor mode depletion .................................................................
Gambar 2.26 transistor mode enchancement ..........................................................
Gambar 3.1 blok diagram daripompa penyiram taman..........................................
Gambar 3.2 flow chat diagram ...............................................................................
Gambar 3.3 Perancangan pembuatan rangkaian mikrokontroler ...........................
Gambar 4.1 (A) Arus pengisian baterai terhadap waktu .......................................
(B) Tegangan baterai terhadap waktu ...............................................
5
6
7
8
10
11
14
15
16
16
20
24
27
36
38
39
39
40
41
43
45
46
47
47
48
49
60
61
63
67
67
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan beberapa tipe baterai sekunder ..................................
Tabel 2.2 Tegangan baterai untuk berbagai kondisi pengisian .........................
Tabel 2.3 Nilai spesifik gravitasi untuk baterai lead acid .................................
Tabel 2.4 Besar kapasitas baterai lead acid pada pabrikan ...............................
Tabel 2.5 tabel warna dan nilai dari warna resistor ...........................................
Tabel 3.1 Bahan-bahan dan komponen yang diperlukan ...................................
Tabel 4.1 Data pengamatan pengisian baterai lead acid 12 Vdc 50 Ah .............
Tabel 4.2 Data percobaan pagi hari ....................................................................
Tabel 4.3 Data percobaan sore hari ....................................................................
18
25
26
26
33
62
66
68
70
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat, dimana dapat
kita rasakan disegala aspek kehidupan, yang dahulunya tidak memungkinkan tetapi
sekarang bisa menjadi mungkin, hal ini dikarenakan kemajuan teknologi sehingga
menuntut manusia mencari cara baru untuk mempermudah segala aktifitasnya sehari-
hari.
Dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat dewasa ini,
memungkinkan manusia untuk melakukan aktifitas kerja sehari-hari dapat dilakukan
dengan mudah.
Maka dari itu dalam mempermudah perkerjaan saya mendapatkan ide untuk
mempermudah kita dalam proses penyiraman tanaman maka penulis mendapatkan
judul tugas akhir dari latar belakang tersebut, dengan tugas akhir yang berjudul
“Perancangan Penyiram Taman Otomatis Menggunakan Sensor Suhu”
B. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas dapat dirumuskan permasalahannya yaitu :
1. Bagaimana merancang alat penyiram taman otomatis menggunakan sensor suhu
2. Bagaimana membuat rangkaian pengontrolan suhu untuk penyiraman taman
3. Bagaimana pemanfaatan penyiraman tanaman otomatis sehingga dapat dipakai di taman
dengan pengaturan suhu
2
C. Tujuan
Tujuan tugas akhir ini untuk mengimplementasikan IPTEK antara dunia
kampus yang teoritis dan dunia kerja yang bersifat praktis. Secara khusus tujuan yang
ingin dicapai dari tugas akhir ini antara lain sebagai berikut :
1. Diperoleh suatu rangkaian penyiram taman otomatis dengan menggunakan
microcontroler untuk mengukur batas dari sensor suhu.
2. Mengetahui prinsip kerja alat penyiram taman otomatis dengan
menggunakan sensor suhu.
D. Batasan Masalah
Untuk membuat tugas akhir ini, Penulis mempunyai beberapa batasan masalah
diatnaranya :
1. Penyiraman taman otomatis ini menggunakan sebuah pompa untuk mensuplai air.
2. Menganalisa temperatur suhu yang dibutuhkan saat penyiraman taman dilakukan
secara otomatis.
3. Mengetahui jumlah debit air yang keluar tiap sensor berkerja.
E. Metode Perancangan dan Penulisan
Metode Perencanaan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini dilakukan
dengan cara sebagai berikut :
1. Melakukan indikasi masalah terhadap tujuan tugas akhir.
2. Mengembangkan data yang telah didapat dari teori dan praktek, Beserta
konsultasi derngan dosen pembimbing, teknisi di bengkel dan labor dan
teman mahasiswa
3. Menentukan dan merancangkan rangkaian sensor suhu untuk penyiraman
taman.
4. Melakukan pengujian untuk mendapatkan data pada alat yang dirancang.
3
F. Sitematika Penulisan Laporan
Untuk memudahkan penulisan laporan tugas akhir ini maka disusun sistematika
dalam penulisannya, sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini membahas penjelasan tentang latar belakang, tujuan,
perumusan masalah, metode perancangan dan penulisan, dan
sistematika penulisan laporan.
BAB II LANDASAN TEORI
Pada bab ini membahas tentang penyiraman taman otomatis
teori dari solarcell , teori sensor LM35, teori Batrei, teori
resistor dan transistor.
BAB III RANCANG BANGUN
Pada Bab ini akan dibahas tentang perancangan dan peralatan
yang digunakan dan pembuatan alat.
Bab IV PENGUJIAN DAN ANALISIS
Pada aba ini akan diuraikan tentang pembahasan dan analisis
alat yang dibuat.
BAB V PENUTUP
Pada bab ini berisikan kesimpulan dan saran.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
4
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Sel Surya
a. Pengertian sel surya
Matahari adalah bintang yang paling dekat dengan bumi, sehingga penelitian
tentang bintang ini lebih mudah dari pada bintang lainnya. Matahari memiliki
jarak 150 juta kilometer dari bumi, dan dia menyediakan energi yang dibutuhkan
oleh kehidupan di bumi ini secara terus-menerus (Mulyono, 2007: 47).
Energi yang dibebaskan oleh matahari setiap detinya menurut perhitungan para
ahli, adalah ekuivalen dengan konversi massa hidrogen yang besarnya adalah 4,2
X 10 6 ton/detik, yang ekuivalen dengan 1,2 x 10
16 KW (Daryanto, 2007: 72).
Energi yang diradiasikan akibat transformasi hidrogen menjadi helium yang
kemudian menghasilkan energi
41H1 2 He4 + 2e
+ + energi
Sebagian energi tersebut di transmisikan ke bumi dengan cara radiasi gelombang
elektromagnetik. Radiasi menjalar dengan kecepatan cahaya (3x 108 m/s) dalam
bentuk gelombang yang mempunyai panjang gelombang yang berbeda-beda.
Peristiwa ini akan berhenti jika hidrogen dalam reaksi inti habis (Daryanto, 2007:
72).
Solar cell atau sel photovoltaic, adalah sebuah alat semikonduktor yang terdiri
dari sebagian besar dioda p-n junction dan dengan adanya cahaya matahari
mampu menciptakan energi listrik. Perubahan ini disebut efek photovoltaic.
5
Bidang riset berhubungan dengan sel surya dikenal sebagai photovoltaics (Patel,
2006: 143).
Berdasarkan jenis dan bentuk susunan atom-atom penyusunnya, solar cell dapat
dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu (Patel, 2006: 153):Jurnal Neutrino Vol.4, No. 2
April 2012
Gambar 2.1 Jenis-jenis sel surya
( http://www.solar-power-answers.co.uk )
Untuk menentukan bagus tidaknya sebuah sel surya digunakan istilah
Efficiency. Menentukan nilai efisiensi ini menggunakan rumus yang rumit
deengan berbagai persyaratan dan dihitung dalam persen(%). Namun kita
definisikan saja secara sederhana yaitu,perbandingan energi listrik yang
dihasilkan dari satu sel surya terhadap energi sinar matahari yang mengenai
permukaan sel surya tersebut.
b. Jenis-jenis sel surya
Jenis-jenis sel surya digolongkan berdasarkan teknologi pembuatannya.
Secara garis bersar sel surya dibagi dalam tiga jenis, yaitu:
6
1. Monocrystalline
Jenis ini terbuat dari batangan kristal silikon murni yang di iris tipis-tipis
dengan pengirisan teknologi khusus untuk mengirisnya menjadi kepingan-
kepingan kristal silikon yang tipis. Dengan teknologi xseperti ini. Akan
menghasilkan kepingan sel surya yang identik satu sama lain dan berkinerja
tinggi. Sehingga menjadi sel surya yang paling efisien di bandingkan jenis sel
surya lainnya, sekitar 15% - 20%.
Mahalnya harga kristal silikon murni dan teknologi yang digunakan,
menyebabkan mahalnya harga kristal silikon murni dan teknologi yang
digunakan, menyebabkan mahalnya harga jenis sel surya ini dibandingkan
jenis sel surya yang lain di pasaran kelemahannya, sel surya ini dibandingkan
jenis sel surya yang lain di pasaran kelemahan, selsurya jenis ini jika di susun
membentuk solar modul (panel surya) akan menyisakan banyak ruang yang
kosong karena sel surya seperti ini umumnya berbentuk segi enam atau bulat,
tergantung dari bentuk batangan kristal silikonnya, seperti terlihat pada
gambar berikut.
Gambar 2.2 Bentuk Solar Cell Monocrystalline (sanfordlegenda)
7
Keterangan gambar :
1. Batangan kristal silikon murni.
2. Irisan kristal silikon yang sangat tipis.
3. Sebuah panel surya monocrystalline yang sudah jadi
Monocrystalline. Nampak area kosong yang tidak tertutup karena bentuk sel
surya jenis ini.
2. Polycrystalline
Jenis ini terbuat dari beberapa abatang kristal silikon yang dileburkan /
dicairkan kemudian dituangkan dalam cetakan yang berbentuk persegi.
Kemudian kristal silikon tidak semurni pada sel surya monocrystalline,
karenanya sel surya yang dihasilkan tidak identik satu sama lain dan
efisiensinya lebih rendah, sekitar 13%-16%.
Tampilannya nampak seperti ada motif pecahan kaca di dalamnya.
Bentuknya yang persegi, jika disusun membentuk panel surya
monocrystailline di atas. Proses pembuatannya lebih mudah dibandingkan
monocrystalline, karenanya harganya lebih murah. Jenis ini paling banyak
dipakai saat ini
Gambar 2.3 panel surya berbentuk Polycrystalline (sanfordlegenda)
8
3. Thin Film Solar Cell (TFSC)
Jenis sel surya ini diproduksi dengan cara menambahkan satu atau
beberapa lapisan material sel surya yang tipis ke dalam lapisan dasar. Sel
surya jenis ini sangat tipis ke dalam lapisan dasar. Sel surya jenis ini sangat
tipis karenanya sangat ringan dan fleksibel. Jenis ini dikenal juga dengan
nama TFPV (Thin film Photovoltaic)
Gambar 2.4 sel surya thin film (sanfordlegenda)
Pengolongan sel surya thin film ini terdiri 3 macam :
3.1.Amorphous Slicon (a-Si) Solar Cells
Sel surya dengan bahan Amorphous silicon ini, awalnya banyak diterapkan
pada kalkulator dan jam tangan. Namun seiring dengan teknik produksi yang
disebut “stacking”(susun lapis), dimana beberapa lapisan amorphous silicon
ditumpuk membentuk sel surya, akan memberikan efisiensi yang lebih baik
antara 6% - 8%.
9
3.2 Cadmium Telluride (CdTe) Solar Cells
Sel surya jenis ini mengandung bahan Cadmium Telluride yang memiliki
efisiensi lebih tinggi dari sel surya Amorphous Silicon,yaitu sekitar 9% - 11%
.
3.3 Copper Indium Gallium Selenide (CIGS) Solar Cells.
Dibandingkan kedua jenis sel surya thin film di atas, CIGS sel surya memiliki
efisiensi paling tinggi yaitu sekitar 10% - 12 % . selain itu jenis ini tidak
mengandung bahan berbahaya Cadmium seperti pada sel surya CdTe.
Teknologi produksi sel surya thin film ini masih baru, masih banyak
kemungkinan di masa mendatang. Ongkos produksi yang murah serta
bentuknya yang tipis, ringan dan fleksibel sehingga dapat diletakkan pada
berbagai bentuk permukaan, seperti kaca, dinding gedung dan genteng rumah
dan bahkan tidak menutup kemungkinan kelak dapat diletakkan pada bahan
seperti baju kaos.
c. Struktur dan Cara Kerja dari Sel Surya
Sel surya atau juga sering disebut fotovoltaik adalah divais yang mampu
mengkonveksi langsung cahaya matahira menjadi listrika. Sel surya bisa disebut
sebagai pemeran utama untuk memaksimalkan potensi sangat besar energi cahaya
matahari yang sampai ke bumi, walaupun selain dipergunakan untuk
menghasilkan listrik, energi dari matahari juga bisa dimaksimalkan energi
panasnya melalui sistem solar thermal.
Sel surya dapat di analogikan sebagai divais dengan dua terminal atau
sambungan, dimana saat kondisi gelap atau tidak cukup cahaya berfungsi seperti
10
dioda, dan saat disinari dengan cahaya matahari dapat menghasilkan tegangan dc
sebesar 0,5 sampai 1 volt, dan arus short-circuit dalam skala miliampere per cm2.
Besarnya tegangan dan arus ini tidak cukup untuk berbagai aplikasi, sehingga
umumnya sejumlah sel surya disusun secara seri membentuk modul surya. Satu
modul surya biasanya terdiri dari 28-36 sel surya. Dan total menghasilkan
tegangan dc sebesar 12 V dalam kondisi penyinaran standar (Air Mass 1.5).
modul surya tersebut di gabungkan secara paralel atau seri untuk memperbesar
total tegangan dan arus outputnya sesuai dengan daya yang di butuhkan untuk
aplikasi tertentu.Gambar dibawah menunjukkan ilustrasi dari modul surya.
Gambar 2.5 Modul Panel Surya
biasanya terdiri dari 28-36 sel surya yang dirangkai seri untuk
memperbesar total daya out put (Gambar :”The Physics of Solar Cell”, Jenny
Nelson)
1. Struktur Sel Surya
Sesuai dengan perkembangan sains dan teknologi, jenis-jenis
teknologi sel suryapun berkembang dengan berbagai inovasi. Ada yang
disebut sel surya generasi satu, dua, tiga dan empatdengan struktur atau
11
bagian-bagian penyusun sel yang berbeda pula(jenis-jenis teknologi surya
akan dibahas di tulisan ini akan dibahas di tulisan “Sel Surya : Jenis-jenis
teknologi”). Dalam tulisan ini akan dibahas struktur dan cara kerja dari sel
surya yang umum mencakup struktur dan cara kerja sel surya generasi
pertama(sel surya silikon) dan kedua (thin film/ lapisan tipis).
Gambar 2.6 struktur dari sel surya
komersial yang menggunakana material silikon sebagai semi
konduktor.(Gambar:HowStuffWorks)
Gambar ini menunjukkan ilustrasi sel surya dan juga bagian-
bagiannya. Secara umum terdiri dari:
1. Substrat/Metal backing
Substrat adalah material yang menopang seluruh komponen sel
surya.material substrat juga harus mempunyai konduktifitas listrik
yang baik karena juga berfungsi sebagai kontak terminal positif sel
surya, sehingga umumnya digunakan material metal atau logam seperti
alumunium atau molybdenum. Untuk sel surya dye-sensitized (DSSC)
dan sel surya organik, substrat juga berfungsi sebagai tempat
12
masuknya cahaya sehingga material yang digunakan yaitu material
koduktif tapi juga trasparan seperti ndium tin oxide (ITO) dan flourine
doped tin oxide (FTO).
2. Material Semikonduktor
Material semi konduktor merupakan bagian inti sel surya yang
biasanya mempunyai tebal sampai beberapa ratus mikrmometer untuk
sel surya lapisan tipis. Material semikonduktor inilah yang berfungsi
menyerap cahaya dari sinar matahari. Untuk kasus gambar di atas
semikonduktor yang digunakan adalah material semikonduktor yang
digunakan adalah material silkon yang umum diaplikasikan di industri
elektronik.
Sedangkan untuk sel surya lapisan tipis, material semikonduktor yang
umum digunakan dan telah masuk pasaran yaitu contohnya material
Cu(In,Ga)(S,Se)2(CIGS), CdTe (Kadmium telluride), dan amorphous
silikon, disamping material-material semikonduktorPotensial lain yang
sedang dalam penelitian intensif seperti CU2ZnSn(S,Se)4(CZTS) dan
Cu2O (copper oxide).
Bagian semikonduktor tersebut terdiri dari junction atau gabungan dari
dua material semikonduktor yaitu semikonduktor tipe-p (material-
material yang disebut diatas) dan tipe-n(silikon tipe-n, CdS, dll) yang
membentuk junction . P-n junction dan sel surya akan dibahas dibagian
“ccara kerja sel surya”.
13
3. Selaian substrat sebagai kontak positif, diatas sebagai material
semikonduktor biasanya dilapiskan material metal atau material
konduktifit transparan sebagai kontak negatif.
4. Lapisan antireflekif
Reefleksi cahaya haus diminimalisir agar mengoptimakan cahaya yang
terserap oleh semikonduktor. Oleh karena itu biasanya sel surya
dilapisi oleh lapisan anti-refleksi. Material anti refleksi ini adalah
lapisan tipis material dengan besar indeks refraktif optik antara
semikonduktor dan udara yang menyebabkan cahaya dibelokkan ke
arah semikonduktor sehingga meminimumkan cahaya dipantulkan
kembali.
5. Enkapsulasi / cover glass
Bagian ini berfungsi sebagai enkapsulasi untuk melindungi modul
surya dari hujan atau kotoran.
2. Cara kerja sel surya
Sel surya konvensional berkerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu
junction antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari
ikatan-ikatan atom yang dimana terdapat elektron tipe-p dan tipe-n.
Semikonduktor ini terdiri dari ikatan-ikatan atom yang dimana terdapat elektron
(muatan negatif) sedangkan semikonduktor tipe-p mempunyai kelebihan hole
(positif) dalam struktur atomnya. Konsdisi kelebihan elektron dan hole tersebut
bisa terjadi dengan mendoping material dengan atomnya. Kondisi kelebihan
elektron dan hole tersebut bisa terjadi dengan mendoping material dengan atom
14
dopant. Sebagai contoh untuk mendapatkan material silikon tipe-p, silikon
didoping oleh atom boron, sedangkan untuk mendapatkan material silikon tipe-n,
silikon didoping oleh atom fosfor. Ilustrasi di bawah menggambarkan junction
semikonduktor tipe-p dan tipe-n.
Gambar. 2.7 Junction atara semikonduktor tipe-p(kelebihan hole) dan tipe-n
(kelebihan lectron) (Gambar : eere.energy.gov)
Peran dari p-n junction ini adalah untuk membentuk medan listrik
sehingga elektron(dan hole) bisa diekstrak oleh material kontak untuk
menghasilkan listrik. Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n terkontak, maka
kelebihan elektron akan bergerak dari semikonduktor tipe-n negatif pada
semikonduktor tipe-p. Akibat dari aliran elektron dan hole ini maka terbentuk
medan listrik yang mana ketika cahaya matahari mengenai susunan p-n junction
ini maka akan mendorong elektron bergerak dari semikonduktor menuju kontak
negatif, yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole
15
bergerak menuju kontak positif menunggu lectron datang, seperti diilustrasikan
pada gambar dibawah.
Gambar. 2.8 Ilustrasi cara kerja sel surya dengan prinsip p-n junction (Gambar
: sun-nrg.org)
2.2 Baterai
Baterai listrik adalah satu sel elektrokimia atau yang mengkonversi energi
kimia tersimpan menjadi energi listrik. Sejak penemuan baterai pertama
(tumpukan volta) pada tahun 1800 oleh Alessandro Volta, baterai telah menjadi
sumber daya yang umum bagi banyak rumah tangga dan aplikasi industri.
Menurut estimasi tahun 2005, industri baterai di seluruh dunia menghasilkan US $
48 miliar dalam penjualan setiap tahun, dengan pertumbuhan tahunan 6%.
Ada dua jenis baterai, baterai primer (baterai sekali pakai) yang dirancang
untuk digunakan sekali dan dibuang ketika sudah habis dan baterai sekunder
(baterai isi ulang) yang dirancang untuk diisi ulang dan digunakan beberapa kali.
Gambar 2.12 merupakan jenis sel dan baterai kecil.
16
Gambar 2.9 Jenis sel dan baterai kecil(Mitrabaterai.blogspot.co.id)
1. Prinsip Kerja
Baterai adalah sebuah alat yang mengubah energi kimia langsung menjadi
energi listrik, terdiri dari sejumlah sel volta. Setiap sel volta terdiri dari dua sel
setengah dihubungkan secara seri oleh elektrolit konduktif yang mengandung
anion dan kation. Satu setengah-sel termasuk elektrolit dan elektroda yang anion
(ion bermuatan negatif) berpindah yaitu anoda atau negatif elektroda, setengah
sel-lain termasuk elektrolit dan elektroda yang kation (ion bermuatan positif)
berpindah yaitu katoda atau elektroda positif. Cara kerja baterai seperti terlihat
pada gambar 2.8 berikut ini.
Gambar 2.10 Percobaan cara kerja baterai(ElectrochemCell.png)
17
2. Kategori dan Jenis Baterai
Baterai diklasifikasikan ke dalam dua kategori besar, masing-masing jenis
dengan kelebihan dan kekurangan yaitu:
a. Baterai Primer
Baterai primer mengubah energi kimia menjadi energi listrik, bila daya awal
habis energi tidak dapat diisikan ke baterai dengan menggunakan listrik. Baterai
primer dapat menghasilkan arus langsung pada rangkaian, baterai ini
dimaksudkan untuk digunakan sekali dan kemudian dibuang. Sel primer sekali
pakai tidak dapat diisi ulang, karena reaksi bahan kimia reversibel dan aktif tidak
dapat kembali ke bentuk aslinya.
b. Baterai Sekunder
Baterai sekunder dapat diisi ulang artinya baterai ini memiliki daya kimia
yang dapat dibalik dengan penyediaan energi listrik ke sel (pengisian komposisi
asli baterai). Baterai isi ulang atau baterai sekunder harus diisi sebelum
digunakan, karena dirakit dengan bahan aktif. Baterai isi ulang atau sel sekunder
dapat diisi ulang dengan menggunakan arus listrik yang membalikkan reaksi
kimia yang terjadi selama penggunaannya. Perangkat untuk mengisi yang tepat
disebut charger atau rechargers. Sebuah jenis peningkatan baterai elektrolit cair
adalah valve-regulated lead-acid battery (VRLA), populer di industri otomotif
sebagai pengganti asam-lead sel basah. Baterai VRLA menggunakan elektrolit
asam sulfat bergerak, mengurangi kemungkinan kebocoran dan memperpanjang
umur simpan. VRLA baterai elektrolit dibagi menjadi dua jenis, antara lain:
18
1) Baterai Gel (sel gel) mengandung elektrolit semi-padat untuk mencegah
tumpahan.
2) Baterai RUPS baterai yang menyerap elektrolit dalam fiber glass
khusus. Baterai sekunder terbagi kedalam beberapa tipe berdasarkan
material aktif yang digunakan yaitu:
a) Flooded Lead-Acid
b) Valve Regulating Lead Acid (VRLA)
c) Nickel Cadmium
Ketiga tipe baterai tersebut masing-masing mempunyai kelebihan dan
kelemahan baik harga perawatan maupun kinerjanya. Tabel 2.3 memperlihatkan
perbandingan dari harga, kinerja dan perawatan beberapa tipe baterai skunder.
Tabel 2.1 Perbandingan beberapa tipe baterai sekunder
3) Baterai Lead Acid
a. Karakteristik Baterai Sekunder (Lead Acid Battery)
19
Untuk memahami lebih dalam tentang baterai sekunder ini, akan
dijelaskan beberapa karakteristiknya.
1) Pengosongan (Discharge) adalah proses pada saat baterai menyalurkan
arus kebeban.
2) Pengisian (Charge) adalah proses dimana baterai menerima arus dari
sumber.
3) State of Charge (SOC) adalah persentase perbandingan kapasitas baterai
terhadap kapasitas maksimum dari baterai.
4) Deep of Discharge (DOD) adalah kedalaman pengeluaran daya adalah
banyaknya daya yang diambil dari baterai dalam satu siklus pengeluaran
daya, yang diekspresikan sebagai persentase.
5) Open Voltage adalah tegangan baterai pada saat kedua kutubnya terbuka.
Pada baterai asam timbal dengan kapasitas penuh (100% SOC),
teganganbuka baterai asam timbal (lead acid baterai) tipikal bernilai (12.6
Volt – 13.2 Volt) untuk sistem 12 Volt.
6) Cut off Voltage adalah nilai tegangan terendah yang diperbolehkan ketika
baterai mengalami pengosongan. Nilai tegangan cut off ini berbeda-beda
tergantung nilai rata-rata arus pengosongannya.
7) Kapasitas baterai adalah kemampuan baterai dalam menyimpan atau
menyalurkan energi listrik.
8) Ampere-Hour (Ah) adalah satuan yang umum digunakan yang
menunjukkan kapasitas baterai.
20
9) Cycle adalah banyaknya baterai mengalami proses pengosongan dengan
arus pengosongan tertentu yang diikuti pengisian hingga penuh kembali
(100% SOC).
10) Rata-rata pengisian atau pengosongan (Rate of Charge atau Discharge)
adalah rasio arus pengisian atau pengosongan dalam jam.
11) Self Discharge adalah proses dimana terjadinya penurunan kapasitas
baterai pada saat kedua kutub baterai terbuka. Self discharge disebabkan
oleh proses internal dari baterai itu sendiri dan rata-rata pengosongannya
(self-discharge rate) berbeda-beda untuk setiap tipe baterai.
b. Struktur Baterai Asam Timbal (Lead Acid Battery)
Pada penerapan pembangkit listrik tenaga surya, baterai asam timbal (lead
acid battery) banyak dipergunakan karena harganya yang relatif cukup murah
dibandingkan baterai tipe lainnya. Komposisi sel baterai asam timbal seperti
terlihat pada gambar 2.14 berikut ini.
Gambar 2.11 Komposisi sel batrai asam timbal
21
c. Prinsip Kerja Baterai Asam Timbal (Lead Acid Battery)
Bila kondisi baterai asam timbal tidak dibebani, maka tiap molekul cairan
elektrolit asam sulfat (H2SO4) dalam sel baterai asam timbal tersebut pecah
menjadi dua ion-hidrogen yang bermuatan positif (2H+) dan ion sulfat yang
bermuatan negatif (SO42-).
1) Proses pengosongan sel baterai asam timbal (Lead Acid Battery)
Pada saat dibebani, maka tiap ion negatif sulfat (SO42-) akan beraksi dengan pelat
Timbal (Pb) sebagai katoda menjadi Timbal Sulfat (PbSO4) sambil melepaskan
dua elektron. Sedangkan sepasang ion hidrogen (2H+) akan beraksi dengan
Timbal Dioksida (PbO2) sebagai anoda menjadi Timbal Sulfat (PbSO4) sambil
mengambil dua elektron dan bersenyawa dengan satu atom oksigen untuk
membentuk molekul air (H2O).
2) Proses pengisian sel baterai asam timbal (Lead Acid Battery)
Pada proses pengisian baterai dikembalikan dalam keadaan semula denganc.
Prinsip Kerja Baterai Asam Timbal (Lead Acid Battery) Bila kondisi baterai asam
timbal tidak dibebani, maka tiap molekul cairan elektrolit asam sulfat (H2SO4)
dalam sel baterai asam timbal tersebut pecah menjadi dua ion-hidrogen yang
bermuatan positif (2H+) dan ion sulfat yang bermuatan negatif (SO4
2-).
1) Proses pengosongan sel baterai asam timbal (Lead Acid Battery)
Pada saat dibebani, maka tiap ion negatif sulfat (SO42-) akan beraksi dengan
pelat Timbal (Pb) sebagai katoda menjadi Timbal Sulfat (PbSO4) sambil
melepaskan dua elektron. Sedangkan sepasang ion hidrogen (2H+) akan beraksi
22
dengan Timbal Dioksida (PbO2) sebagai anoda menjadi Timbal Sulfat (PbSO4)
sambil mengambil dua elektron dan bersenyawa dengan satu atom oksigen untuk
membentuk molekul air (H2O).
2) Proses pengisian sel baterai asam timbal (Lead Acid Battery)
Pada proses pengisian baterai dikembalikan dalam keadaan semula dengan
memberikan arus listrik yang arahnya berlawanan dengan arus yang terjadi pada
saat pengosoangan. Pada proses ini semua molekul air terurai dan tiap pasang ion
hidrogen (2H+) yang dekat dengan plat negatif bersatu dengan ion negatif sulfat
(SO42-) pada plat negatif untuk membentuk molekul asam sulfat. Sedangkan ion
oksigen yang bebas bersatu dengan tiap atom Pb pada plat positif membentuk
Timbal Dioksida (PbO2).
d. Pengisian Pada Baterai Asam Timbal ( Lead Acid Battery)
Pada baterai sekunder dikenal dua metode dasar pengisian, yaitu pengisian
dengan tegangan konstan dan pengisian dengan arus konstan dimana masing-
masing pengisian mempunyai kelebihan dan kekurangan.
1. Pengisian tegangan konstan
Pada pengisian tegangan konstan, tegangan pengisian distabilkan pada nilai
tegangan overcharge dari baterai tersebut. Arus pengisian ke baterai akan
berangsur-angsur turun seiring dengan naiknya kapasitas baterai. Pada akhir
pengisian dimana kondisi baterai telah mencapai 100% SOC. Meskipun kapasitas
baterai telah mencapai 100%, arus baterai pengisian akan tetap ada. Hal ini
disebabkan adanya karakteristik self discharge dari baterai. Metode pengisian ini
23
aman karena tegangan pengisian yang dibatasi untuk menghindari kelebihan
pengisian (Overcharge) namun lambat dalam waktu pengisiannya.
2) Pengisian arus konstan
Pada pengisian arus konstan, arus pengisian distabilkan pada nilai tertentu
dengan tegangan yang lebih besar dari tegangan overcharge baterai. Pada awal
pengisian, tegangan baterai akan naik dengan cepat dari tegangan buka nilai ke
titik tegangan tertentu tergantung arus pengisiannya. Semakin besar arus
pengisian, semakin tinggi pula titik tegangan tersebut. Setelah itu kenaikan
tegangan baterai akan berjalan perlahan hingga mendekati kondisi ± 90% SOC.
Selanjutnya itu kenaikan tegangan baterai akan meningkat cepat. Kenaikan ini
menunjukkan bahwa kapasitas baterai mendekati kapasitas maksimumnya dan
pengisian harus dihentikan. Kelebihan dari pengisian dengan metode arus konstan
ini adalah kecepatan dalam mengembalikan baterai mendekati kondisi
maksimumnya, namun kemungkinan terjadinya proses gassing akibat Overcharge
akan terjadi jika tidak ada pembatasan tegangan maksimum baterai.
3) Metoda three stage charging
Untuk mengembalikan kondisi hingga kapasitas maksimum secara cepat dan
aman digunakan metoda pengisian dengan menggabungkan kedua metoda dasar
tersebut. Gambar 2.12 menggambarkan tentang metoda pengisian dengan
menggabungkan kedua metoda arus konstan dan tegangan konstan.
24
Gambar 2.12 Metoda three stage charging
Dalam penggabungan metoda arus konstant dan tegangan konstant tersebut
terdapat beberapa langkah pengisian, yaitu :
a) Fase bulk : Baterai akan diisi sesuai dengan tegangan setup (14.4 - 14.6 Volt)
dan arus diambil secara maksimun dari panel surya. Pada langkah ini arus
pengisian tidak dibatasi selama tegangan baterai sudah pada tegangan setup
(bulk). Pada saat baterai sudah pada tegangan setup (bulk) dimulailah fase
absorption.
b) Fase absorption : Pada fase ini, tegangan baterai akan dijaga sesuai dengan
tegangan bulk, sampai waktu pengisian (umumnya satu jam) tercapai, arus yang
dialirkan menurun sampai tercapai kapasitas dari baterai.
c) Fase float : Setelah baterai mendekati kondisi maksimum pengisian akhir perlu
dilakukan dengan menstabilkan tegangan. Baterai akan dijaga pada tegangan float
setting (umumnya 13.2 - 13.7 Volt). Beban yang terhubung ke baterai dapat
menggunakan arus maksimun dari panel surya pada tahap ini.
25
3) Kondisi Pengisian Baterai
Ada dua metode yang digunakan untuk menentukan kondisi untuk
pengisian baterai lead acid antara lain sebagai berikut.
1) Tegangan terminal
Terminal tegangan dimana tegangan rangkaian terbuka (tidak ada arus
mengalir) dari sel yang sudah terisi penuh tergantung pada jenisnnya biasanya 2.1
V sampai 2.3 V (12.6V sampai 13.8V untuk baterai 12V). Tabel 2.4 menjelaskan
tentang kondisi pengisian. Jika tegangan diukur maka pengisian arus yang
mengalir akan meningkat sebesar penurunan tegangan pada resistansi internal.
Tabel 2.2 Tegangan baterai untuk berbagai kondisi pengisian
(sumber : T.R. Crompton, Battery reference book, p.506)
2) Berat jenis
Metode menggunakan hidrometer untuk menentukan berat jenis baterai.
Untuk baterai tipe lead acid dalam kondisi baik, berat jenis bervariasi disekitar
1,25 kg/ liter untuk baterai yang terisi penuh dan 1,17 kg/ liter untuk baterai habis.
26
Tabel 2.3 menjelaskan tentang nilai spesifik gravitasi untuk baterai lead acid
dimana angka-angka ini sedikit berbeda tergantung pada jenis baterai dan suhu.
Tabel 2.3 Nilai spesifik gravitasi untuk baterai lead acid (sumber : T.R.
Crompton, Battery reference book, p.507)
f. Kapasitas Baterai Lead Acid
Daya kapasitas dari baterai lead acid ditentukan dari besar Ah nya. Untuk
menentukan kapasitas Ah yang ada dalam pemasaran dapat dilihat pada tabel 2. 4
berikut ini.
Tabel 2.4 Besar kapasitas baterai lead acid pada pabrikan (sumber : Katalog
baterai lead acid)
27
2.3 Sensor suhu LM35
Sensor suhu LM35 merupakan sensor sederhana yang berbentuk transistor
denga tiga kaki dan masing-masinh kaki memiliki fungsi input dan output.
Berdasarkan gambar, dari kiri ke kanan, kaki-kaki tersebut berfungsi
sebagai VCC – OutPut – GND.
Gambar 2.13 Fungsi kaki-kaki LM35
Sensor ini bisa mendeteksi suhu 0 – 100 derajat celcius denga karakteristik
10 mV pada out put mewakili 1 derajat celcius. Jika tegangan out put
300mV berarti suhu adalah 30 derajat celcius, jika tegangan out put 230
mV berarti suhu 23 derajat Celcius.
a. Penjelasan LM35
Sensor suhu LM35 adlah komponen electronika yang memiliki fungsi
untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk
tegangan. Sensor suhu Lm35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa
komponen elektronika yang di produksi oleh National Semiconductor.
LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika
dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai
28
keluaran impendansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat
dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak
memerlukan penyetelan lanjutaan, meskipun tegangan sensor ini dapat
mencapai 30 Volt akan tetapi yang diberikan ke sensor adalah sebesar 5
volt , sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan
ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesaor 60 µA hal ini
berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self –
heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang
sangat rendah yaitu kurang dari 0,5 oC pada suhu 25
oC.
b. Karakteristik sensor LM35
1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan
dan suhu 10 mVolt/oC, sehingga dapat di kalibrasikan langsung dalam
celcius.
2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC
seperti terlihat pada gambar 2.2.
3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150
ºC.
4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang
dari 0,1 ºC pada udara diam.
7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1
mA.
29
8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
c. Grafik akurasi LM35 terhadap suhu
Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran
tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan
100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating)
kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply
tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control yang
sangat mudah.
IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk
Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear terhadap
perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pegubah dari besaran fisis suhu ke
besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti bahwa
kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV.
IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar
karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada
temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC
LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator
tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay
sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam
suhu ruangan.
30
Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat
dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic
temperature sensor.
Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :
• Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
• Lineritas +10 mV/ º C.
• Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
• Range +2 º C – 150 º C.
• Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.• Arus yang mengalir kurang dari 60
μA.
d. cara kerja sensor suhu.
Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran
tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan
100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating)
kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply
tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control yang
sangat mudah.
IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk
Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear terhadap
perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pegubah dari besaran fisis suhu ke
besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti bahwa
kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mV.
Gambar Rangkaian Sensor LM35
31
IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar
karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada
temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC
LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator
tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay
sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam
suhu ruangan.
Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat
dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic
temperature sensor.
Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :
– Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
– Lineritas +10 mV/ º C.
– Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
– Range +2 º C – 150 º C.
– Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
– Arus yang mengalir kurang dari 60 Μa
2.4 Resistor
Cara Membaca Nilai Resistor
32
Resistor merupakan komponen penting dan sering dijumpai dalam sirkuit
Elektronik. Boleh dikatakan hampir setiap sirkuit Elektronik pasti ada Resistor.
Tetapi banyak diantara kita yang bekerja di perusahaan perakitan Elektronik
maupun yang menggunakan peralatan Elektronik tersebut tidak mengetahui cara
membaca kode warna ataupun kode angka yang ada ditubuh Resistor itu sendiri.
Berdasarkan bentuknya dan proses pemasangannya pada PCB, Resistor
terdiri 2 bentuk yaitu bentuk Komponen Axial/Radial dan Komponen Chip. Untuk
bentuk Komponen Axial/Radial, nilai resistor diwakili oleh kode warna sehingga
kita harus mengetahui cara membaca dan mengetahui nilai-nilai yang terkandung
dalam warna tersebut sedangkan untuk komponen chip, nilainya diwakili oleh
Kode tertentu sehingga lebih mudah dalam membacanya.
Kita juga bisa mengetahui nilai suatu Resistor dengan cara menggunakan
alat pengukur Ohm Meter atau MultiMeter. Satuan nilai Resistor adalah Ohm (Ω).
Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial
adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu
sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor,
tetapi ada juga yang 5 Gelang.
Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna
lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan
nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.
Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :
33
Tabel 2.5 tabel warna dan nilai dari warna resistor(teknikelektronika.com)
Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :
34
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan
angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut
Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau
kalikan105
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1
MOhm dengan toleransi 10%.
Perhitungan untuk Resistor dengan 5 Gelang warna :
35
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang k3-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan
angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut
Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5
Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan
105
Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 105 = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm
dengan toleransi 10%.( http://teknikelektronika.com/cara-menghitung-nilai-resistor/)
2.5 Transistor
a. Pengertian Transisitor
Pengertian Transistor adalah komponen elektronika semikonduktor yang
memiliki 3 kaki elektroda, yaitu Basis (Dasar), Kolektor (Pengumpul) dan Emitor
(Pemancar). Komponen ini berfungsi sebagai penguat, pemutus dan penyambung
(switching), stabilitasi tegangan, modulasi sinyal dan masih banyak lagi fungsi
lainnya. Selain itu, transistor juga dapat digunakan sebagai kran listrik sehingga
dapat mengalirkan listrik dengan sangat akurat dan sumber listriknya.
Transistor sebenarnya berasal dari kata “transfer” yang berarti pemindahan
dan “resistor” yang berarti penghambat. Dari kedua kata tersebut dapat kita
36
simpulkan, pengertian transistor adalah pemindahan atau peralihan bahan
setengah penghantar menjadi suhu tertentu. Transistor pertama kali ditemukan
pada tahun 1948 oleh William Shockley, John Barden dan W.H, Brattain. Tetapi,
komponen ini mulai digunakan pada tahun 1958. Jenis Transistor terbagi menjadi
2, yaitu transistor tipe P-N-P dan transistor N-P-N.
Gambar 2.14 macam-macam transistor(http://komponenelektronika.biz/)
b. Cara Kerja Transistor
Cara kerja transisitor hampir sama dengan resistor yang mempunyai tipe dasar
modern. Tipe dasar modern terbagi menjadi 2, yaitu Bipolar Junction Transistor
atau biasa di singkat BJT dan Field Effect Transistor atau FET. BJT dapat bekerja
bedasarkan arus inputnya, sedangkan FET bekerja berdasarkan tegangan inputnya.
Dalam dunia elektronika modern, transistor merupakan komponen yang
sangat penting terutama dalam rangkaian analog karena fungsinya sebagai
penguat. Rangkaian analog terdiri dari pengeras suara, sumber listrik stabil dan
penguat sinyal radio. Tidak hanya rangkaian analog, di dalam rangkaian digital
37
juga terdapat transistor yang digunakan sebagai saklar dengan kecepatan tinggi.
Beberapa transistor juga dapat di rangkai sehingga berfungsi sebagai logic gate.
c. Jenis-Jenis Transistor
Jenis-jenis Transistor juga berbeda-beda, berdasarkan kategorinya
dibedakan seperti materi semikonduktor, kemasan fisik, tipe, polaritas, maximum
kapasitas daya, maximum frekuensi kerja, aplikasi dan masih banyak lagi jenis
yang lainnya.
Demikian penjelasan singkat mengenai pengertian transistor, semoga artikel di
atas dapat berguna dan bermanfaat bagi anda semua. Baca juga artikel menarik
lainnya, seperti Cara Kerja Transistor,Transistor Sebagai Saklar, Fungsi
Transistor dan Dioda Zener.
1. Bipolar junction transistor (BJT)
Bipolar junction transistor (BJT) adalah jenis transistor yang memiliki
tiga kaki, yaitu (Basis, Kolektor, dan Emitor) dan di pisah menjadi dua arah
aliran, positif dan negatif. Aliran positif dan negatif diantara Basis dan Emitor
terdapat tegangan dari 0v sampai 6v tergantung pada besar tegangan sumber yang
dipakai. Dan besar tegangan tersebut merupakan parameter utama transistor tipe
BJT. Tidak seperti Field Effect transistor (FET), arus yang dialirkan hanya
terdapat pada satu jenis pembawaan (Elektron atau Holes). Di BJT, arus dialirkan
dari dua tipe pembawaan (Elektron dan Holes), hal tersebut yang dinamakan
dengan Bipolar
Ada dua jenis tipe transistor BJT, yaitu tipe PNP dan NPN. Dimana NPN,
terdapat dua daerah negatif yang dipisah dengan satu daerah positif. Dan PNP,
38
terdapat dua daerah positif yang dipisah dengan daerah negatif.( http://werden-
forscher.blogspot.co.id/)
NPN
Gambar 2.15 Transistor NPN
Pada transistor jenis NPN terdapat arah arus aliran yang berbeda dengan
transistor jenis PNP, dimana NPN mengalir arus dari kolektor ke emitor. Dan
pada NPN, untuk mengalirkan arus tersebut dibutuhkan sambungan ke sumber
positif (+) pada kaki basis. Cara kerja NPN adalah ketika tegangan yang
mengenai kaki basis, hingga dititik saturasi, maka akan menginduksi arus dari
kaki kolektor ke emitor. Dan transistor akan berlogika 1 (aktif). Dan apabila arus
yang melalui basis berkurang, maka arus yang mengalir pada kolektor ke emitor
akan berkurang, hingga titik cutoff. Penurunan ini sangatlah cepat karena
perbandingan penguatan yang terjadi antara basis dan kolektor melebihi 200 kali.
39
Contoh gambar rangkaian penggunaan transistor PNP:
Gambar 2.16 sirkuit sederhana transistor NPN
PNP
Gambar 2.17 Transistor PNP
Pada PNP, terjadi hal sebaliknya ketika arus mengalir pada kaki basis,
maka transistor berlogika 0 (off). Arus akan mengalir apabila kaki basis diberi
sambungan ke ground (-) hal ini akan menginduksi arus pada kaki emitor ke
kolektor, hal yang berbeda dengan NPN, yaitu arus mengalir pada kolektor ke
40
emitor. Penggunaan transistor jenis ini mulai jarang digunakan. Dibanding dengan
NPN, transistor jenis PNP mulai sulit ditemukan dipasaran
Contoh gambar rangkaian penggunaan transistor PNP:
Gambar 2.18 sirkuit sederhana transistor PNP
d. Karaktersitik dan daerah kerja
Transistor BJT digunakan untuk 3 penggunaan berbeda: mode cut off,
mode linear amplifier, dan mode saturasi. Penggunaan fungsi transistor bisa
menggunakan karakteristik dari masing-masing daerah kerja ini. Selain untuk
membuat fungsi daripada transistor, karakteristik transistor juga dapat digunakan
untuk menganalisa arus dan tegangan transistor
41
Gambar 2.19 Karakteristik daerah kerja transistor
Karakteristik dari masing-masing daerah operasi transistor tersebut dapat
diringkas sebagai berikut:
• Daerah Potong (cutoff):
Dioda Emiter diberi prategangan mundur. Akibatnya, tidak terjadi pergerakan
elektron, sehingga arus Basis, IB = 0. Demikian juga, arus Kolektor, IC = 0, atau
disebut ICEO (Arus Kolektor ke Emiter dengan harga arus Basis adalah 0).
• Daerah Saturasi
Dioda Emiter diberi prategangan maju. Dioda Kolektor juga diberi prategangan
maju. Akibatnya, arus Kolektor, IC, akan mencapai harga maksimum, tanpa
bergantung kepada arus Basis, IB, dan βdc. Hal ini, menyebabkan Transistor
menjadi komponen yang tidak dapat dikendalikan. Untuk menghindari daerah ini,
Dioda Kolektor harus diberi prateganan mundur, dengan tegangan melebihi
VCE(sat), yaitu tegangan yang menyebabkan Dioda Kolektor saturasi.
42
• Daerah Aktif
Dioda Emiter diberi prategangan maju. Dioda Kolektor diberi prategangan
mundur. Terjadi sifat-sifat yang diinginkan, dimana:
atau
sebagaimana penjelasan pada bagian sebelumnya. Transistor menjadi komponen
yang dapat dikendalikan.
• Daerah Breakdown
Dioda Kolektor diberiprategangan mundur yang melebihi tegangan Breakdown-
nya, BVCEO (tegangan breakdown dimana tegangan Kolektor ke Emiter saat
Arus Basis adalah nol). Sehingga arus Kolektor, IC, melebihi spesifikasi yang
dibolehkan. Transistor dapat mengalami kerusakan.
Contoh sederhana penggunaan transistor tipe NPN dengan fungsi switching
43
Gambar 2.20 penggunaan transistor NPN
Ketika saklar (switch) diaktifakan, maka terdapat arus yang mengalir pada
resistor 1k dan menuju basis transistor. Ketika basis transistor terdapat arus, maka
arus yang berada pada kolektor juga mengalir pada emitor yang mengakibatkan
lampu menyala, karena lampu berada pada aliran tertutup (close circuit).
Field Effect Transistor (FET)
Field Effect Transistor adalah jenis transistor yang dapat digunakan untuk
menghasilkan sinyal untuk mengontrol komponen yang lain. Komponen
Transistor efek medan (field-effect transistor = FET) mempunyai fungsi yang
hampir sama dengan transistor bipolar. Meskipun demikian antara FET dan
transistor bipolar terdapat beberapa perbedaan yang mendasar. Perbedaan utama
antara kedua jenis transistor tersebut adalah bahwa dalam transistor bipolar arus
output (Ic) dikendalikan oleh arus input (Ib). Sedangkan dalam FET arus output
44
(ID) dikendalikan oleh tegangan input (Vgs), karena arus input adalah nol.
Sehingga resistansi input FET sangat besar, dalam orde puluhan megaohm.
Transistor efek medan mempunyai keunggulan lebih stabil terhadap
temperatur dan konstruksinya lebih kecil serta pembuatannya lebih mudah dari
transistor bipolar, sehingga amat bermanfaat untuk pembuatan keping rangkaian
terpadu. FET bekerja atas aliran pembawa mayoritas saja, sehingga FET
cenderung membangkitkan noise (desah) lebih kecil dari pada transistor bipolar.
Namun umumnya transistor bipolar lebih peka terhadap input, atau dengan kata
lain penguatannya lebih besar. Disamping itu transistor bipolar mempunyai
linieritas yang lebih baik dan respon frekuensi yang lebih lebar. Jenis dari
transistor FET itu sendiri adalah JFET dan MOFET
Junction Field Effect Transistor (JFET)
Keluarga FET yang penting lainnya adalah JFET (Junction Field Efect
Transistor) dan MOSFET (Metal-Oxide Semiconduktor Field-Effect Transistor).
JFET terdiri atas kanal-P dan Kanal N. JFET adalah komponen tiga terminal
dimana salah satu terminal dapat mengontrol arus antara dua terminal lainnya.
JFET terdiri atas dua jenis, yakni kanal-N dan kanal-P, sebagaimana transistor
terdapat jenis NPN dan PNP. Pada umumnya penjelasan tentang JFET adalah
kanal-N, karena kanal-P adalah kebalikannya.
45
Gambar 2.21 Transistor JFET
JFET terdiri dari suatu channel (saluran) yang terbuat dari sekeping
semikonduktor (misalnya tipe N). pada saluran ini ditempelkan dua bagian yang
terbuat dari semikonduktor jenis yang berbeda (misalnya tipe P). bagian ini
disebut Gate. Dan pada bagian lain, ujung bawah di sebut source sedangkan ujung
atas disebut drain (sesuai gambar).
Cara kerja JFET
jika channel antara source dengan drain cukup lebar maka elektrok akan mengalir
dari source ke drain, hal ini sama seperti hukum GGL. dimana beda potensial
tinggi ke potensial rendah. Dan jika channel ini menyempit, maka aliran elektron
akan berkurang atau berhenti sama sekali. Lebar channel sangat ditentukan oleh
Vgs (Tegangan antara Gate dengan Source). Ilustrasinya seperti gambar berikut
46
Gambar 2.22 Tegangan antara Gate dengan Source
Drain harus lebih positif dari source sedangkan gate harus lebih negatif dari
source. Jika tegangan gate cukup negatif, maka lapisan pengosongan akan saling
bersentuhan sehingga saluran akan terjepit sehingga Id = 0. Tegangan Vgs ini
kadang-kadang disebut sebagai tegangan pinch-off (pinch-off voltage) dan
besarnya tegangan ini ditentukan oleh karakteristik JFET.
Sambungan gate dengan source merupakan diode silicon yang diberi
prategangan terbalik sehingga idealnya tidak ada arus yang mengalir. Dengan
demikian maka Is = Id. Karena tidak ada arus yang mengalir ke gate maka
resistansi masukan JFET sangat tinggi (puluhan sampai ratusan Mega OHM)
47
Gambar 2.23 Contoh pemasangan JFET
Penggunaan JFET sangat sesuai untuk aplikasi yang membutuhkan resistansi
masukan yang tinggi. Sedangkan kekurangannya adalah untuk menghasilkan
perubahan Id yang besar, diperlukan perubahan Vg yang besar.( http://werden-
forscher.blogspot.co.id/)
Metal Oxide Semiconduktor Field Effect Transistor(MOSFET)
Gambar 2.24 Transistor MOSFET
MOSFET (Metal Oxide Semiconduktor Field Effect Transistor) adalah suatu
transistor dari bahan semiconduktor (silicon) dengan tingkat konsentrasi
48
ketidakmurnian tertentu. Tingkat dari ketidak murnian ini akan menentukan jenis
transistor tersebut, yaitu transistor MOSFET tipe–N (NMOS) dan transistor
MOSFET tipe-P (PMOS). Bahan silicon digunakan sebagai landasan (subsrat)
dari penguras (drain), dan sumber (source), dan gerbang (gate). Selanjutnya
transistor dibuat sedemikian rupa agar antara subsrat dan gerbangnya dibatasi oleh
oksida silicon yang sangat tipis. Oksida ini diendapkan diatas sisi kiri dari kanal,
sehingga transistor MOSFET akan mempunyai kelebihan dibanding dengan
transistor BJT (Bipolar Junction Transistor) yaitu menghasilkan daya rendah.
Cara kerja MOSFET dibedakan menjadi dua yaitu:
Gambar 2.25 transistor mode depletion
1. Transistor Mode Pengosongan (Transistor Mode Depletion)
Pada transistor mode depletion, antara drain dan source terdapat saluran yang
menghubungkan dua terminal tersebut, dimana saluran tersebut terdapat fungsi
sebagai saluran tempat mengalirnya elektron bebas. Lebar dari saluran itu sendiri
dapat dikendalikan oleh tegangan gerbang. Transistor MOSFET mode
pengosongan terdiri dari tipe-N dan tipe-P
49
Gambar 2.26 transistor mode enchancement
2, Transistor Mode Peningkatan (transistor Mode Enchancement)
Transistor mode enchancement ini pada fisiknya tidak memiliki saluran antara
drain dan source nya karena lapisan bulk meluas dengan lapisan SiO2 pada
terminal gate. Transistor MOSFET mode peningkatan terdiri dari tipe-N dan
Tipe-P
Dilihat dari jenis saluran yang digunakan, transistor MOSFET dapat
dikelompokkan menjadi tiga, antara lain:
1. NMOS
2. PMOS
3. CMOS
tags: pengertian transistor, jenis-jenis transistor, transistor dan karakteristik,
pengertian BJT, NPN dan PNP, pengertian transistor JFET MOSFET, daerah
kerja transistor, field effect transistor, cara memasang transistor. (http://werden-
forscher.blogspot.co.id/)
50
2.6 Sifat Air
Air adalah basis dari kehidupan kemungkinan besar kehidupan pertama
kali berevolusi di dalam air Itulah sebabnya keberadaan Air dianggap sebagai
kemungkinan adanya kehidupan di tempat lain. air meliputi sekitar 75% dari
permukaan bumi ini.Di alam, air terdapat dalam tiga bentuk:padat, cairdan gas.
Sel hidup, 70% lebih terdiri dari air,termasuk badan manusia. Kekurangan air
beberapa persen saja sudah cukup membuat badan ini lemah, dan kekurangan
beberapa puluh persen dapat menyebabkan kematian.
Kehidupan sangat bergantung dari sifat-sifat dari air yang unik dibanding
liquid yang lain. sifat-sifat ini berasal dari struktur dan interaksi molekul air .Air
memiliki apa yang dinamakan ikatan hidrogen yang anehnya cukup kuat. Ikatan
ini memberikan air lebih struktur daripada liquid yang lain, dan memberikan
kohesi yang tinggi yang membantu transport dalam tumbuhan. Ikatan ini juga
memberikan tegangan permukaan air yang cukup kuat, dan memberikan bentuk
butir-butir air. Demikian pula air mempunyai tingkat adhesi yang tinggi dengan
kebanyakan material. Imbibisi (proses merasuknya air ke dalam struktur berpori-
pori) membantu penyerapan air ke dalam biji dan memecahkan kulit biji sehingga
biji tersebut dapat tumbuh.
Ikatan hidrogen juga menyebabkan air mempunyai kapasitas panas yang
tinggi sehingga dapat berfungsi sebagai tempat penampung panas yang efektif.
Pada waktu musim panas air menampung panas dan pada waktu musim dingin
mengeluarkannya perlahan, sehingga menjaga level temperatur yang stabil yang
penting bagi iklim dan kehidupan. air juga memerlukan energi yang banyak untuk
51
menguap sehingga memoderasi panas dari matahari, menjaga temperatur
ekosistem air, dan menjaga temperatur organisma dari ekses panas. Air juga
mempunyai sifat anomali, yaitu mengembang ketika didinginkan kurang dari 4
derajat. Hal ini terjadi karena perubahan struktur air menjadi tetrahedral. Hal ini
menjaga air di kedalaman menjadi beku. Karena berat jenis es lebih ringan, es
terbentuk dipermukaan dulu. Ketika air membeku, panas dibebaskan ke lapisan di
bawahnya dan mengisolasinya. Hal ini juga membuat transisi antara musim tidak
terjadi dengan tiba-tiba.
Air bersifat polar sehingga melarutkan kebanyakan molekul ionik seperti
mineral.Air digunakan untuk mandi, mencuci, dan oleh tanaman digunakan
sebagai alat transport mineral. Seperti juga air sistem biologi kebanyakan berada
dalam pH netral, dan sebagai buffer air menjaga keseimbangan pH tersebut, yang
sangat penting bagi proses-proses dalam sel.
a. Peranan Air Bagi tumbuhan
Air yang di butuhkan oleh tanaman adalah air yang berada di dalam
tanah yang di tahan oleh butir-butir tanah . air ini berasal dari cadangan dalam
tanah yang telah ada sebelum tanaman di tanam dan curah hujan yang turun
senbelumnya. Peranan air bagi tumbuhan guna menjamin kelangsungan proses
fisiologis dan biologi pertumbuhannya yaitu :
Ø Merupakan 90 – 95% penyusun tubuh tanaman
Ø Aktivator enzim
Ø Pereaksi dalam reaksi hidrolisis
Ø Sumber H dalam fotosintesis
52
Ø Penghasil O2 dalam fotosintesis
Ø Pelarut dan pembawa berbagai senyawa
Ø Menjaga Ψp sel yang penting untuk pembelahan, pembesaran, pemanjangan
sel,
Ø mengatur bukaan stomata, gerakan daun dan bunga (misal epinasti)
Ø Pemacu respirasi
Ø Mengatur keluar masuknya zat terlarut ke dan dari sel
Ø Mendukung tegaknya tanaman, terutama pada tanaman herbaceus
Ø Agensia penyebaran benih tanaman
Ø Mempertahankan suhu tanaman tetap konstan pada saat cahaya penuh
b. Faktor-Faktor Mempengaruhi Kebutuhan Air Pada Tanaman
Banyak pertanyaan yang mendasar seputar bagaimana menyiram
tanaman yang baik. Untuk menjawab itu, ada beberapa hal penting yang berkaitan
dengan kebutuhan air pada saat penyiraman, yaitu:
a) Jenis, Bentuk dan Umur Tanaman
Berdasarkan kebutuhan air, umumnya ada tiga jenis tanaman, yaitu:
- Jenis Suka Air, memerlukan air yang cukup banyak untuk dapat hidup dengan
baik, contohnya jenis Adiantum, Begonia, Calathea, Dracaena, Dieffenbachia,
Monstera, Peperomia serta jenis pakis-pakisan.Jenis
- menyukai air dalam jumlah sedang, memerlukan air yang cukup tapi tidak
berlebih untuk tumbuh dalam kondisi yang sehat, contohnya adalah Aglaonema,
Anthurium, Philodendron, dan lainnya Jenis menyukai
53
- sedikit air, merupakan jenis tanaman yang dapat tumbuh dengan baik dalam
keadaan sedikit air, contohnya berbagai jenis tanaman sukulen, kaktus, Sansiviera,
Chryptanthus dan lainnya.
Bentuk daun juga harus diperhatikan, jika daunnya besar dan tipis, berarti
tanaman tidak kuat kondisi kering dan membutuhkan relatif lebih banyak air
dalam penyiraman. Jika daun ada lapisan lilinnya berarti sedikit tahan akan
kondisi kering. Daun kecil akan menghindari penguapan air saat siang hari. Akan
tetapi penting pula diketahui jenis tanamannya, apakah tanaman menyukai air atau
tidak
b) Lokasi dan Kondisi Sekitar Tanaman
Lokasi juga mempunyai andil dalam menentukan banyaknya air untuk
penyiraman. Tanaman dalam pot yang diletakkan di bawah naungan dengan yang
langsung di bawah sinar matahari akan mempunyai perbedaan kebutuhan air.
Umumnya tanaman yang berada di daerah naungan membutuhkan jumlah air yang
relatif lebih sedikit dari pada tanaman yang terkena sinar matahari langsung.
Peletakan tanaman pada sumber air membutuhkan air yang berbeda
dengan yang diletakkan di tengah lapangan terbuka. Peletakan di dekat sumber air
merupakan jenis tanaman yang menyukai kondisi air cukup banyak untuk
pertumbuhannya. Jenisnya pun berbeda dengan tanaman yang tahan akan sinar
matahari.
c) Jenis Media Tanam
Media merupakan material yang bersentuhan langsung dengan akar,
bagian tanaman yang sangat penting untuk penyerapan air dan unsur hara lainnya.
Media tanaman yang umum digunakan adalah tanah, humus, sekam, cocopeat,
54
pasir malang, dan akar pakis. Masing-masing mempunyai daya ikat air yang
berbeda. Humus mengandung banyak sisa-sisa bagian tanaman yang membusuk.
Biasanya bersifat menahan air. Tetapi jika diletakkan di area terbuka, humus
mudah kering dan berbentuk serpihan2/butiran2 halus.
Sekam yang umumnya digunakan adalah jenis sekam biasa dan sekam
bakar. Bentuknya yang berupa butiran-butiran sekam kasar membantu tanah
dalam memperbaiki struktur tanah hingga menjadi remah-remah tidak padat
sehingga air dapat mengalir dengan lancar. Untuk itu media tanam sekam murni
relatif cocok untuk tanaman hias pada pot, atau campuran media tanam pada
musim hujan agar air tidak merusak akar yang akan mengakibatkan busuk akar.
Cocopeat relatif dapat menyimpan air hingga penggunaan media dengan
campuran bahan ini sangat tepat saat musim kering, tetapi jangan biarkan media
ini terlampau kering. Beda dengan pasir malang yang lebih bersifat tidak menahan
air. Sangat cocok digunakan sebagai campuran media tanam pada musim hujan.
Tak jarang untuk penanaman sering kali media tersebut dicampur dengan jumlah
tertentu. Oleh karena itu penting mengetahui sifat media terhadap daya pegang air
untuk mendapat media yang ideal dengan jenis tanaman yang hendak ditanam.
d) Besar Kecilnya Pot
Terkait dengan tingkat kelembaban media dalam pot. Pot kecil akan
mempunyai tingkat kelembaban yang lebih kecil jika dibandingkan dengan media
pada pot yang besar. Tepai pot besar mempunyai kelebihan dalam pertumbuhan
akar tanaman. Banyaknya ruang yang tersedia dapat memberikan ruang yang
cukup untuk bernafasnya akar.
e) Musim
55
Dua musim utama di Indonesia, musim kering dan musim hujan, akan
mempengaruhi penyiraman terhadap tanaman. Musim kering tanaman harus
diperiksa apakah memerlukan penyiraman satu-dua hari sekali sedangkan musim
hujan apakah harus disiram setiap hari atau tidak.
c. Pengaruh Cekaman Air Terhadap Pertumbuhan Dan Hasil Tanaman
Pertumbuhan tanaman didefinisikan sebagai bertambah besarnya
tanaman yang diikuti oleh peningkatan berat kering. Proses pertumbuhan tanaman
terdiri dari pembelahan sel, perbesaran sel dan diferensiasi sel Kekurangan air
pada tanaman terjadi karena ketersediaan air dalam media tidak cukup dan
transpirasi yang berlebihan atau kombinasi kedua faktor tersebut. Di lapangan
walaupun di dalam tanah air cukup tersedia, tanaman dapat mengalami cekaman
(kekurangan air). Hal ini terjadi jika kecepatan absorpsi tidak dapat mengimbangi
kehilangan air melalui proses transpirasi .
Kehilangan air dari tanaman oleh transpirasi merupakan suatu akibat
yang mtidak dapat dielakkan dari keperluan membuka dan menutupnya stomata
untuk masuknya CO2 dan kehilangan air melalui transpirasi lebih besar melalui
stomata daripada melalui kutikula. Indeks luas daun yang merupakan ukuran
perkembangan tajuk, sangat peka terhadap cekaman air, yang mengakibatkan
penurunan dalam pembentukan dan perluasan daun, peningkatan penuaan dan
perontokan daun, atau keduanya. Perluasan daun lebih peka terhadap cekaman air
daripada penutupan stomata. Selanjutnya dikatakan bahwa peningkatan penuaan
daun akibat cekaman air cenderung terjadi pada daun-daun yang lebih bawah,
56
yang paling kurang aktif dalam fotosintesa dan dalam penyediaan asimilat,
sehingga kecil pengaruhnya terhadap hasil.
Martin, Tenorio dan Ayerbe (1994) menjelaskan bahwa cekaman air
yang terjadi pada paruh kedua dari siklus hidup tanaman ercis mengakibatkan
penurunan nilai LAI (leaf area index) setelah pembungaan. Hal ini menyebabkan
rendahnya hasil biji ercis bila dibandingkan dengan hasil pada musim tanam
sebelumnya, dimana curah hujan selama paruh pertama siklus hidupnya lebih
besar. Kekurangan air dapat menghambat laju fotosintesa, karena turgiditas sel
penjaga stomata akan menurun. Hal ini menyebabkan stomata menutup.
Penutupan stomata pada kebanyakan spesies akibat kekurangan air pada
daun akan mengurangi laju penyerapan CO2 pada waktu yang sama dan pada
akhirnya akan mengurangi laju fotosintesa .Disamping itu penutupan stomata
merupakan faktor yang sangat penting dalam perlindungan mesophyta terhadap
cekaman air yang berat. Waktu antara penyebaran benih dan pemasakan dapat
diperpendek atau diperpenjang tergantung pada intensitas dan waktu terjadinya
cekaman air. Hasil penelitian Turk dan Hal pada tahun 1980 dan Lawn tahun 1982
menunjukkan bahwa kacang tunggak berbunga dan masak lebih awal dibawah
tingkat cekaman air sedang, tetapi cekaman air yang berat menunda aktivitas
reproduktif
Kedalaman perakaran sangat berpengaruh terhadap jumlah air yang
diserap. Pada umumnya tanaman dengan pengairan yang baik mempunyai sistem
perakaran yang lebih panjang daripada tanaman yang tumbuh pada tempat yang
kering. Rendahnya kadar air tanah akan menurunkan perpanjangan akar,
kedalaman penetrasi dan diameter akar .Peningkatan pertumbuhan akar di bawah
57
kondisi cekaman air ringan sampai sedang mungkin sangat penting dalam
menyadap persediaan air baru bagi suatu tanaman.Hasil penelitian Nour dan
Weibel tahun 1978 menunjukkan bahwa kultivarkultivar sorghum yang lebih
tahan terhadap kekeringan, mempunyai perkaran yang lebih banyak, volume akar
lebih besar dan nisbah akar tajuk lebih tinggi daripada lini-lini yang rentan
kekeringan.Hasil penelitian Martin, Tenorio dan Ayerbe (1994) menunjukkan
bahwa perakaran tanaman ercis yang mengalami cekaman air pada paruh kedua
dari siklus hidupnya tidak dapat menjelajahi keseluruhan lapisan tanah pada
kedalaman 45 – 75 cm. Dengan kata lain tanaman ercis tidak dapat mengekstrak
air di bawah kedalaman 70 cm. akibat lebih lanjut cekaman air akan menurunkan
hasil tanaman, dan bahkan tanaman gagal membentuk hasil. Jika cekaman air
terjadi pada intensitas yang tinggi dan dalam waktu yang lama akan
mengakibatkan tanaman.
Tanggap pertumbuhan dan hasil tanaman terhadap cekaman air
tergantung fase pertumbuhan saat cekaman air tersebut terjadi. Jika cekaman air
terjadi pada fese pertumbuhan vegetatif yang cepat, pengaruhnya akan lebih
merugikan dibandingkan dengan jika cekaman air terjadi pada fese pertumbuhan
lainnya. Proses-proses fisiologi yng mengakibatkan perubahan hasil karena
cekaman air, digambarkan oleh Hsio dkk. tahun 1976 seperti pada gambar berikut.
Untuk mengetahui apakah tanaman cukup air atau tidak, dapat melihat
gejala-gejala yang ditampakkan oleh tanaman. Diantaranya adalah:
a. Pengecekan media tanam:
Ø Jika media terasa remah lepas, berarti media sedikit mengandung air
58
Ø Periksa dengan membuat lubang sebesar ibu jari dengan kedalaman 1,5-3cm.
Jika kering maka kelembaban tanaman rendah dan tanaman perlu disiram.
b. Gejala fisiologis tanaman:
Ø Tanaman layu dan daun tua coklat dan mengering, dicurigai tanaman
kekurangan air. Periksa media dan gejala lain apakah disebabkan oleh hama dan
penyakit tanaman lainnya.
Ø Pinggiran daun berwarna coklat dan kering untuk tanaman kekurangan air
Ø Jika berbunga dan kurang air, maka bunga akan gugur dengan cepat.
Ø Jika daun ujungnya coklat, kemungkinan besar kelebihan air.
Ø Dalam media yang terlalu lembab, akar akan membu. Dampak kandungan
lengas pada perkembangan sistem perakaran..
(Aak,1983,Dasar-Dasar Bercocok Tanam,kanisus,Yogyakarta. Arsyad
sofyan.dkk,1983,Ilmu iklim dan Pengairan. C.v yasaguna.).
59
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
3.1 Defenisi Penyiram Taman Otomatis
Penyiram taman mengunakan sumber energi solar sell ini, merupakan suatu terobosan
sistem yang bisa digunakan di taman-taman sekitar lingkungan kita. Hal ini dikarnakan
perkembangan zama yang inginkan kemudahan, dan dalam hal energi terbarukan di
indonesia. Solar cell ini juga meringankan beban PLN dan ramah lingkungan dalam
pengadaan dan tidak banyak memakan banyak tempat.
Pada perancangan ini selain sumber dari solar cel untuk mengatur hidup dan matinya
pompa di gunakan mikrokontroler dengan sensor LM35 untuk mengukur suhu lingkunag di
sekitar pompa. Program di microcontroler diatur supay bisa hidup di antara suhu 27 oC
sampai 29 oC. Denag pengontrolan tersebut agar dapat menghentikan pompa hidup jika suhu
di sekitar kurang atau lebih dari suhu yang di atur.
Cara kerja dari Pompa dan mikrokontroler diaktifkan dengan tegangan dc 12 Volt
sehingga keluaran dari batrei dan masuk ke SCR, sumber bisa langsung digunakan untuk
pompa dan Mikrokontroler
Untuk tempat penyimpanan air digunakan sebuah galon air untuk tempat
penyimpanan air agar pompa tidak kekurangan air dan pengunaan ini agar dapat digunakan
dalam musim panas yang bisa membuat tanaman mengering karna kekurangan air dengan
adanya penggunaan penyimpanan air ini bisa digunakan sebagai cadangan air
60
Pertimbangan menggunakan Mikrokontroler untuk penyiram taman dengan
menggunakan sensor LM35 dan menggunakan sumber dari solar cell ini adalah
1. Mikrokontroler agar dapat mengatur pompa agar saat hujan pompa tidak aktif
karna suhu yang rendah
2. Penggunaan solar cell agar penyiram taman ini tidak banyak memakan biaya
karna pemanfaatan energi matahari
3. Pengunaan istalasi sangat mudah dan tidak banyak memakan tempat
4. Tidak terlalu sering melakukan perawatan
5. Mudah di pindahkan
Gambar 3.1 blok diagram daripompa penyiram taman
SOLAR CELL
SOLAR CARGER
BATERAI MICRO
CONTROLER
POMPA PENYIRAM
Pengontrolan pompa
Sumber 12 volt
Sumber 12 volt
61
Gambar 3.2 flow chat diagram
3.2 Perencanaan
Untuk perencanaan dalam pembuatan “rancangan alat yang akan diuat untuk
pengontrolan mikrokontroler ini di perlukan bahan-bahan dan componen baik elekronik dan
mekanik, Dimana bahan-bahan dan kompenen yang digunakan sesuai dengan fungsi dan
kegunaannya dalam pembuatan alat dapat dilihat pada tabel di bawah ini
Solar Charger
Micro Controler
Baterai
SOLAR CELL
Pompa Wiver
62
Tabel 3.1. Bahan-bahan dan komponen yang diperlukan
No Nama komponen nilai Jumlah
1 LCD - 1
2 Relay 10 A ,28 V DC 1
3 Led - 1
4 Resistor 3
5 SCR 1
6 Solar Cell 50 Wp 1
7 Atmega 8A –PU 1
8 LM35 5 V DC 1
9 Beterai cair 1
10 Pompa Wiver 12 Volt Dc 2
63
3.3 Perancangan pembuatan rangkaian mikrokontroler
Gambar 3.3 Rangkaian Mikro untuk mengatur pompa
Dengan memasukan program kedalam atmega 8A-PU sehingga program yang telah di
simpan dapat diaktifka setlah suhu yang di inginkan agar dapat mengatur pompa supaya
dapat hidup sesuai dengan ke inginan.
64
Program yang di masukkan dalam mikrokontroler ini
#include <LiquidCrystal.h>
int LM35 = A0;
int nilai_LM35 = 0;
int relay = 1;
float hitung;
LiquidCrystal lcd ( 2, 3, 4, 5, 6, 7);
void setup() {
lcd.begin(16, 2);
pinMode(relay, OUTPUT);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Penyiram Taman");
lcd.setCursor(4, 1);
lcd.print("Otomatis");
delay(2000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("FERRY HARFAYUDI");
lcd.setCursor(3, 1);
lcd.print("1201031004");
delay(2000);
lcd.clear();
}
void loop() {
nilai_LM35 = analogRead(LM35);
hitung = nilai_LM35 * 0.48828125;
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Suhu :");
lcd.setCursor(8, 0);
lcd.print(hitung);
lcd.setCursor(14, 0);
lcd.print("C");
if (hitung > 27 && hitung < 29) {
lcd.clear();
digitalWrite(relay, HIGH);
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Pompa Hidup");
delay(180000);
}
else {
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Suhu :");
lcd.setCursor(8, 0);
lcd.print(hitung);
lcd.setCursor(14, 0);
lcd.print("C");
digitalWrite(relay, LOW);
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Pompa Mati");
65
}
delay(100);
}
66
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Tujuan Pengujian
Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah rangkaian yang telah
dibuat tersebut dapat berjalan dengan baik dan komponen yang telah dirakit dan control yang
didesain berkerja dengan baik, dan digunakan untuk mengetahui kelemahan atau kekurangan,
kemudian pada tahap pengujian rangkaian mikrokontroler apakah sesuai dengan perencanaan
atau tidak.
4.2 Data Hasil Pengujian Dan Analisa Rangkaian Daya
Baterai lead acid merupakan salah satu komponen yang sangat penting untuk memberikan
supply tenaga terutama pada beban seperti lampu LED proses lama pengisian baterai
ditentukan oleh kapasitas baterai (Ah) dan arus yang dihasilkan sel surya, pada peroses
pengujian baterai kali ini saya menggunakan sel surya berkapasitas 50 Wp.
Tabel 4.1 Data pengamatan pengisian baterai lead acid 12 Vdc 50 Ah.
No Jam Ich (A) Vch keterangan
1 09.00 1,2 13 Bat. Kosong
2 09.30 1,2 13
3 10.00 1,4 13
4 10.30 1,6 13,2
5 11.00 1,8 13,4
6 11.30 1,9 13,6
7 12.00 1,9 13,6
8 12.30 2 13,9
9 13.00 1,98 14
10 13.30 1,8 13,9
11 14.00 1 13,8
12 14.30 0,8 13,4
13 15.00 0,6 13
14 15.30 0,2 13
15 16.00 0 13 Bat. Penuh
67
Dalam pengambilan data pengisian baterai ini diukur tiap 30 menitsehingga didapatkan data
seperti tabel 4.1,dari data tersebut maka akan dapat dilihat grafik pengisian baterai pada
gambar 4.2.
(A)
(B)
Gambar 4.1
(A) Arus pengisian baterai terhadap waktu
(B) Tegangan baterai terhadap waktu
1,2 1,2 1,4
1,6 1,8 1,9 1,9 2 1,98
1,8
1 0,8
0,6
0,2 0
Ich
(A
)
Jam
Ich (A)
13 13 13 13,2
13,4 13,6 13,6
13,9 14 13,9 13,8
13,4
13 13 13
Vch
Jam
Vch
68
Pada saat awal pengisian baterai dengan kondisi 30 % muatan baterai maka arus charger
yang terukur ± mendekati nilai initial caren
4.3 Pengujian Dan analisa dari Mikrokontroler
Pengunaan mikrokontroler ini sangat berpengaruh besar terhadap alat ini, di karnakan
dalam pengaturan dalam penyiraman ditentukan dari suhu yang diatur dalam mikrokontroler
ini dan suhu yang diatur untuk menentukan hidup dan matinya pompa adalah antara suhu 27
oC sampai 29
oC Pompa diatur untuk hidup selama 3 menit setelah dilakukan penyiraman
tersebut suhu disekitar pompa akan turun sehingga pompa akan mati.
Dalam percobaan yang telah dilakukan Mendapatkan hasil sebagai berikut dapat
dilihat pada tabel 4.2
Tabel 4.2 Data percobaan pagi hari
No Jam Suhu Keadaan Pompa
1 07.00 24.41 oC Pompa tidak hidup
2 07.15 24.54 oC Pompa tidak hidup
3 07.30 24.65 oC Pompa tidak hidup
4 07.45 24.79 oC Pompa tidak hidup
5 08.00 24.90 oC Pompa tidak hidup
6 08.15 27.20 oC Pompa hidup
7 08.18 26.37 oC Pompa tidak hidup
8 08.30 28.17 oC Pompa hidup
9 08.33 26.37 oC Pompa tidak hidup
10 08.45 28.32 oC Pompa hidup
11 08.43 29.37 oC Pompa tidak hidup
12 09.00 30.15 oC Pompa tidak hidup
69
Dapat dilihat dari Tabel di atas Pompa akan berkerja pada suhu 27 oC sampai 29
oC
sehingga selain dari suhu yang sudah di tentukan akan membuat pompa tidak berkerja
- Pada jam 07.00 suhu yang terbaca adalah 24.41 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna masih belum mencapai suhu yang di tentukan.
- Pada jam 07.15 suhu yang terbaca adalah 24.54 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna masih belum mencapai suhu yang di tentukan.
- Pada jam 07.30 suhu yang terbaca adalah 24.65 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna masih belum mencapai suhu yang di tentukan.
- Pada jam 07.45 suhu yang terbaca adalah 24.79 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna masih belum mencapai suhu yang di tentukan.
- Pada jam 08.00 suhu yang terbaca adalah 24.90 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna masih belum mencapai suhu yang di tentukan.
- Pada jam 08.15 suhu yang terbaca adalah 27.20 oC sehingga pompa dalam keadaan
hidup karna sudah mencapai suhu yang di tentukan dan setalah mencapai 3 menit
- Pada jam 08.30 suhu yang terbaca adalah 28.17 oC sehingga pompa dalam keadaan
hidup karna sudah mencapai suhu yang di tentukan dan setelah mencapai 3 menit.
- Pada jam 08.45 suhu yang terbaca adalah 28.32 oC sehingga pompa dalam keadaan
hidup karna sudah mencapai suhu yang di tentukan dan setelah mencapai 3 menit.
- Pada jam 09.00 suhu yang terbaca adalah 30.15 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna sudah melaewati suhu
70
Dalam percobaan yang telah dilakukan pada sore hari.Mendapatkan hasil sebagai
berikut dapat dilihat pada tabel 4.3
Tabel 4.3 Data percobaan sore hari
No Jam Suhu Keadaan Pompa
1 16.00 32.00 oC Pompa tidak hidup
2 16.15 31.25 oC Pompa tidak hidup
3 16.30 31.25 oC Pompa tidak hidup
4 16.45 30.76 oC Pompa tidak hidup
5 17.00 30.76 oC Pompa tidak hidup
6 17.15 30.21 oC Pompa tidak hidup
7 17.30 29.79 oC Pompa tidak hidup
8 17.45 28.53 oC Pompa hidup
9 17.50 26.37 oC Pompa tidak hidup
10 18.00 28.10 oC Pompa hidup
11 18.05 26.00 oC Pompa tidak hidup
12 18.45 26.15 oC Pompa tidak hidup
Dapat dilihat dari Tabel 4.3 di atas Pompa akan berkerja pada suhu 27 oC sampai 29
oC
sehingga selain dari suhu yang sudah di tentukan akan membuat pompa tidak berkerja:
- Pada jam 04.00 suhu yang terbaca adalah 32.00 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna masih belum mencapai suhu yang di tentukan.
- Pada jam 16.15 suhu yang terbaca adalah 31.25 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna masih belum mencapai suhu yang di tentukan.
71
- Pada jam 16.30 suhu yang terbaca adalah 31.25 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna masih belum mencapai suhu yang di tentukan.
- Pada jam 16.45 suhu yang terbaca adalah 30.76 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna masih belum mencapai suhu yang di tentukan.
- Pada jam 17.00 suhu yang terbaca adalah 30.76 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna masih belum mencapai suhu yang di tentukan.
- Pada jam 17.15 suhu yang terbaca adalah 30.21 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna masih belum mencapai suhu yang di tentukan.
- Pada jam 17.30 suhu yang terbaca adalah 29.79 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna masih belum mencapai suhu yang di tentukan.
- Pada jam 17.45 suhu yang terbaca adalah 28.53 oC sehingga pompa dalam keadaan
hidup karna sudah mencapai suhu yang di tentukan.
- Pada jam 17.50 suhu yang terbaca adalah 26.37 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna suhu turun setelah dilakukan penyiraman.
- Pada jam 18.00 suhu yang terbaca adalah 28.10 oC sehingga pompa dalam keadaan
hidup karna sudah mencapai suhu yang di tentukan.
- Pada jam 18.05 suhu yang terbaca adalah 26.00 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna suhu turun setelah dilakukan penyiraman.
- Pada jam 18.45 suhu yang terbaca adalah 26.15 oC sehingga pompa dalam keadaan
tidak hidup karna masih belum mencapai suhu yang di tentukan.
Dari Tabel 4.2 dan tabel 4.3 di atas dapat di lihat bahwa pompa hidup di atara waktu
jam 07.00 sampai jam 09.00 dari karna saat itu suhu di antara 24 oC sampai 29
oC dan
pada sore hari jam 17.45 samapai jam 18.45 suhu pada saat sore hari di antar 32 oC
turun sampai 26 oC.
67
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari percobaan alat yang telah dilakukan untuk mengotrol penyiraman taman dapat
disimpulkan bahwa :
1. Pengunaan mikrokotroler ini dalam pengunaan untuk pengontrolan pompa lebih
akurat karna sensor suhu yang baik dan pemakaian dengan sumber dari batrei.
2. Penggunaan pompa wiver lebih baik karna air yang di keluarkan akan menyebar
dan tidak berlebihan.
3. Dari percobaan alat yang dipakai pompa akan hidup antara jam 07.00 sampai jam
09.00, karna setelah jam sembilan suhu akan lebih dari suhu yang diatur.
68
5.2 SARAN
Dari percobaan yang telah dilakukan masih banyak terdapat kekurangan dalam hal
pengembangan alat sehingga masih bisa dilakukan pengembangan dari alat ini.
Dalam hal penggunaan sensor,sensor yang di gunakan hanya untuk mengukur
suhu saja dalam hal ini membuat kelemahan jika tanah masih dalam keadaan
basahdan suhu mencapai 27 sampai 29 derajat celcius pompa akan hidup wlaupun
tanah masih basah sehingga sensor yang digunakan harus diganti dengan sensor
yang lebih baik dalam hal suhu dan kelembapan.
DAFTAR PUSTAKA
Daryanto. 2007. Energi Masalah dan Pemanfaatannya Bagi Kehidupan Manusia. Yogyakarta:
Pustaka Widyatama
Pagliaro, Mario. 2008. Flexible Solar Cells. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co.
KGaA.
Patel. Mukund R. 2006. Wind and Solar Power Systems Design, Analysis, and Operation.
USA: Taylor & Francis Group, LLC.
Aak,1983,Dasar-Dasar Bercocok Tanam,kanisus,Yogyakarta. Arsyad sofyan.dkk,1983,Ilmu
iklim dan Pengairan. C.v yasaguna.
LAMPIRAN 1
I II III Nama
Bagian
No.
Bagian Bahan Ukuran Keterangan
Perakitan box control Skala Digambar
Ferry
Harfayudi
Diperiksa
POLITEKNIK NEGERI
PADANG
Ferry Harfayudi
1201031004
LAMPIRAN 2
I II III Nama
Bagian
No.
Bagian Bahan Ukuran Keterangan
Microcontroler Skala Digambar Ferry Harfayudi
Diperiksa
POLITEKNIK NEGERI
PADANG
Ferry Harfayudi
1201031004
LAMPIRAN 3
I II III Nama
Bagian
No.
Bagian Bahan Ukuran Keterangan
FLOWCHART KERJA
SISTEM
Skala Digambar Ferry Harfayudi
Diperiksa
POLITEKNIK NEGERI
PADANG
Ferry Harfayudi
1201031004
Solar Charger
Micro Controler
Baterai
SOLAR CELL
Pompa Wiver
LAMPIRAN 4
I II III Nama
Bagian
No.
Bagian Bahan Ukuran
Keteranga
n
MIKROKONTROLER Skala Digambar
Ferry
Harfayudi
Diperiksa
POLITEKNIK NEGERI
PADANG
Ferry Harfayudi
1201031004
LAMPIRAN 5 LISTING PROGRAM
#include <LiquidCrystal.h>
int LM35 = A0;
int nilai_LM35 = 0;
int relay = 1;
float hitung;
LiquidCrystal lcd ( 2, 3, 4, 5, 6, 7);
void setup() {
lcd.begin(16, 2);
pinMode(relay, OUTPUT);
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Penyiram Taman");
lcd.setCursor(4, 1);
lcd.print("Otomatis");
delay(2000);
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("FERRY HARFAYUDI");
lcd.setCursor(3, 1);
lcd.print("1201031004");
delay(2000);
lcd.clear();
}
void loop() {
nilai_LM35 = analogRead(LM35);
hitung = nilai_LM35 * 0.48828125;
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Suhu :");
lcd.setCursor(8, 0);
lcd.print(hitung);
lcd.setCursor(14, 0);
lcd.print("C");
if (hitung > 27 && hitung < 29) {
lcd.clear();
digitalWrite(relay, HIGH);
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Pompa Hidup");
delay(180000);
}
else {
lcd.clear();
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print("Suhu :");
lcd.setCursor(8, 0);
lcd.print(hitung);
lcd.setCursor(14, 0);
lcd.print("C");
digitalWrite(relay, LOW);
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Pompa Mati");
}
delay(100);
}