bab iv pengujian dan analisis -...

29

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISIS

Pada bab ini akan dijelaskan tentang pengujian keseluruhan alat yang telah

direalisasikan. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah alat yang sudah

terealisasi telah sesuai dengan spesifikasi alat. Pengujian yang dilakukan penguian sensor

tegangan, pengujian sensor arus ACS712, pengujian keluaran sistem dengan tegangan

masukan power supply, pengujian melakukan pengisian baterai dengan tegangan

masukan panel surya dan power supply, pengujian ON/OFF Port beban, duty cycle dan

tampilan LCD.

4.1. Pengujian sensor tegangan

Pada pengujian ini dilakukan untuk mengetahui hasil keluaran sensor tegangan

yang telah dibaca oleh mikrokontroller. Berikut ini adalah data hasil dari pengujian sensor

tegangan yang terbaca oleh mikrokontroller:

Tabel 4.1. Pengujian sensor tengangan

Tegangan

masukan

Tegangan yang terbaca

mikrokontroller

Ralat %

5V 5.09V 1,80%

8V 8.10V 1,25%

10V 10.12V 1,20%

12V 12.14V 1,17%

14V 14.16V 1,14%

16V 16.20V 1,26%

18V 18.23V 1,28%

20V 20.25V 1,25%

Berdasarkan Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa tegangan masukan dengan

yang terbaca oleh arduino memiliki ralat rata-rata 1,29% . Pada pembacaan

data terlihat bahwa data yang diterima sudah mendekati data yang diinginkan.

Yang berarti sensor tegangan sudah cukup baik untuk digunakan pada skripsi

ini. Berikut adalah rumus cara menghitung ralat :

R𝑎𝑙𝑎𝑡 =𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘𝑎𝑛−𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑦𝑔 𝑡𝑒𝑟𝑏𝑎𝑐𝑎 𝑎𝑟𝑑𝑢𝑖𝑛𝑜

𝑇𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘𝑎𝑛𝑥 100% (4.1)

30

4.2. Pengujian sensor arus ACS712

Pada pengujian ini dilakukan untuk mengetahui hasil keluaran sensor arus

ACS712 yang telah dibaca oleh mikrokontroller. Berikut ini adalah data hasil dari

pengujian sensor tegangan yang terbaca oleh mikrokontroller:

Tabel 4.2. Pengujian Sensor arus ACS712

Arus Tegangan yang terbaca mikrokontroller

0A 2.477V 0.2A 2.481V 0.4A 2.495V 0.6A 2.514V 0.8A 2.533V 1A 2.573V

1.2A 2.596V 1.4A 2.611V 1.6A 2.639V 1.8A 2.674V 2A 2.692V

Berdasarkan Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa sensor dapat bekerja sesuai fungsinya

ketika terjadi perubahan arus maka nilai keluaran sensor yang terbaca oleh arduino

berubah sesuai dengan perubahan arus. Yang berarti sensor ini cukup baik digunakan

pada skripsi ini.

4.3. Pengujian keluaran sistem dengan tegangan masukan power supply

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kinerja dari buck-boost converter

dengan cara menguji hasil keluaran dari sistem terhadap nilai tegangan masukan yang

berubah-ubah. Karena nilai tegangan keluaran dari panel yang berubah ubah, maka

rancangan skripsi ini harus dapat mempertahankan nilai tegangan keluaran sistem

sehingga sesuai untuk melakukan pengisian baterai. Pengujian dilakukan menggunakan

tegangan masukan power supply yang dapat diubah-ubah nilai tegangannya. Pengujian

ini dilakukan tanpa menggunakan beban. Berikut ini adalah data dari hasil pengujian yang

dilakukan :

Gambar 4.1 Diagram pengujian keluaran sistem dengan tegangan masukan power supply

31

Gambar 4.2. Pengujian keluaran sistem dengan tegangan masukan power supply

Tabel 4.3. Pengujian keluaran sistem dengan tegangan masukan power supply

Vin Uji Vout ke 1 Uji Vout ke 2

8V 13,93V 14,16V

9V 13,98V 14,14V

10V 14,21V 13,46V

11V 14,43V 14,48V

12V 14,60V 14,49V

13V 14,68V 15,42V

14V 14,50V 14,54V

15V 14,46V 14,50V

16V 15,57V 13,47V

17V 14,44V 15,68V

18V 14,43V 15,07V

19V 15,06V 14,38V

20V 15,13V 15,16V

32

Dapat dilihat dari Tabel 4.3 bahwa nilai keluaran sistem berkisar 14-15V dengan

menggunakan tegangan masukan power supply yang dapat diubah-ubah nilai

tegangannya antara 8-20V, dimana nilai tegangan keluaran sistem tersebut merupakan

nilai ideal yang digunakan untuk melakukan pengisian baterai 12V yaitu berkisar 13,8V-

14,4V. Pengukuran pada Tabel 4.3 dilakukan dengan mengunakan multimeter tegangan

yang diukur langsung pada keluaran buck-boost.

4.4. Pengujian pengisian baterai dengan tegangan masukan panel surya

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui sistem dapat melakukan pengisian

baterai dengan menggunakan tegangan masukan panel surya. Seperti yang diketahui

bahwa nilai keluaran panel surya berubah-ubah tergantung pada kondisi cuaca, sehingga

perlu dilakukan pengujian pengisian baterai dengan menggunakan tegangan masukan

panel surya. Pengujian ini dilakukan di tempat terbuka agar panel surya mendapat cahaya

matahari secara langsung. Pengukuran nilai pada Tabel 4.4 dilakukan secara berkala

dengan menggunakan multimeter.

Gambar 4.3. Diagram pengujian pengisian baterai dengan tegangan masukan panel surya

33

Gambar 4.4. Pengujian pengisian baterai dengan tegangan masukan panel surya

Tabel 4.4. Pengujian pengisian baterai dengan tegangan masukan panel surya

Berdasarkan Tabel 4.4 dapat dilihat bahwa sistem dapat melakukan pengisian

baterai dengan tegangan masukan panel surya. Pada Gambar 4.3 digunakan 2 multimeter

yang digunakan untuk mengukur arus yang dikeluarkan panel surya dan pada multimeter

tegangan digunakan untuk mengukur tegangan panel surya, dan tegangan baterai yang

seperti pada Tabel 4.4 Terlihat bahwa nilai arus yang diukur setiap 15 menit sekali

semakin lama semakin kecil seiring dengan bertambahnya nilai tegangan baterai.

Jam Vout panel surya Arus Vout charging Vbaterai

10.00 19,37V 1,3A 14,45V 12,22V

10.15 19,60V 1,1A 14,27V 12,40V

10.30 19,70V 1,1A 14,19V 12,68V

10.45 20,29V 1,0A 14,48V 12,96V

11.00 18,89V 0,8A 14,16V 13,28V

11.15 18,80V 0,8A 14,51V 13,70V

11.30 18,96V 0,7A 14,13V 13,83V

34

Hal ini disebabkan karena baterai kondisi baterai yang hampir penuh. dengan

menggunakan baterai 12V 7Ah maka didapat perhitungan energi yang diisikan ke baterai

sebagai berikut:

• Energi maksimal yang tersimpan pada baterai

𝐸 = 𝑉 𝑥 𝑄 (4.2)

𝐸 = 13,8 𝑥 7

𝐸 = 96,6 𝑊ℎ

• Energi yang diisikan baterai dengan data dari Tabel 4.4.

o 𝐴ℎ = 𝐼 𝑥 𝑡 (4.3)

𝐴ℎ = 1,3 𝑥 900

𝐴ℎ =1170

3600

= 0,32𝐴ℎ

𝐸 = 𝑉 𝑥 𝑄 (4.4)

𝐸 = 14,45 𝑥 0,32

𝐸 = 4,61 Wh

o 𝐴ℎ = 𝐼 𝑥 𝑡

𝐴ℎ = 1,1 𝑥 900

𝐴ℎ =990

3600

= 0,27𝐴ℎ

𝐸 = 𝑉 𝑥 𝑄

𝐸 = 14,27 𝑥 0,27

𝐸 = 3,85 Wh


𝐴ℎ = 1,1 𝑥 900

𝐴ℎ =990

3600

= 0,27𝐴ℎ


𝐸 = 14,19 𝑥 0,27

𝐸 = 3,83 Wh

35


𝐴ℎ = 1,0 𝑥 900

𝐴ℎ =900

3600

= 0,25 𝐴ℎ


𝐸 = 14,48 𝑥 0,25

𝐸 = 3,62 Wh


𝐴ℎ = 0,8 𝑥 900

𝐴ℎ =720

3600

= 0,2𝐴ℎ


𝐸 = 14,16 𝑥 0,2

𝐸 = 2,83 Wh


𝐴ℎ = 0,8 𝑥 900

𝐴ℎ =720

3600

= 0,2𝐴ℎ


𝐸 = 14,51 𝑥 0,2

𝐸 = 2,90 Wh

• Energi yang terisikan pada baterai saat dilakukan pengujian pengisian baterai

dengan menggunakan tegangan masukan panel surya.

𝐸 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 4,61 + 3,85 + 3,83 + 3,62 + 2,83 + 2,90 = 21,67 Wh (4.5)

Dari perhitungan energi total pada saat melakukan pengisian baterai dengan

menggunakan tegangan masukan panel surya maka energi yang terisi adalah 21,67 Wh

atau sekitar 22,57% dari kapasitas baterai maksimal, Dapat disimpulkan bahwa alat ini

bisa melakukan pengisian ulang baterai dengan menggunakan tegangan masukan panel

surya.

36

4.5. Pengujian pengisian baterai dengan tegangan masukan power supply

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui bahwa sistem dapat melakukan

pengisian baterai dengan menggunakan tegangan masukan yang bervariasi. Pengujian ini

dilakukan menggunakan power supply sebagai sumber tegangan masukan sistem. Untuk

pengujian pada Tabel 4.5 digunakan nilai tegangan 20V sebagai tegangan masukan

sistem, sedangkan pada Tabel 4.6 digunakan nilai tegangan 8V sebagai tegangan

masukan sistem.

Gambar 4.5. Diagram pengujian pengisian baterai dengan tegangan masukan power supply

Gambar 4.6. Pengujian pengisian baterai dengan tegangan masukan power supply

37

Tabel 4.5. Pengujian sistem pengisian baterai dengan tegangan masukan power supply 20V

Tabel 4.6. Pengujian sistem pengisian baterai dengan tegangan masukan power supply 8V

Berdasarkan Tabel 4.5 dan Tabel 4.6 maka dapat dilihat bahwa sistem dapat

melakukan pengisian baterai dengan tegangan masukan power supply. Pada Tabel 4.5

digunakan nilai tegangan power supply 20V ini menunjukkan bahwa sistem dapat bekerja

saat buck mode dan pada Tabel 4.6 digunakan tegangan power supply 8V ini

menunjukkan bahwa sistem dapat bekerja saat boost mode. Pada pengujian ini digunakan

tegangan masukan 8V dan 20V karena sistem ini hanya dapat bekerja antara tegangan

masukan 8-20V untuk melakukan pengisian baterai.

Jam Arus Vout Charging V baterai

10.00 1,5A 14,55V 12,22V

10.15 1,3A 14,17V 12,60V

10.30 1,3A 14,37V 12,98V

10.45 1A 14,48V 13,36V

11.00 0,8A 14,56V 13,58V

11.10 0,7A 14,35V 13,80V

Jam Arus Vout Charging V baterai

14.00 1,4A 14,53V 12,25

14.15 1,3A 14,66V 12,56

14.30 1,1A 14,32V 12,92

14.45 1A 14,44V 13,20

15.50 0,8A 14,53V 13,67

15.15 0,7A 14,33V 13,84

38

Dapat disimpulkan bahwa alat ini dapat melakukan pengisian baterai dengan

menggunakan tegangan masukan power supply. Pengujian dilakukan dengan melakukan

pengukuran seperti Gambar 4.5 dengan menggunakan multemeter digunakan untuk

mengukur tegangan keluaran buck-boost dan tegangan baterai setiap 15 menit yang

terlihat pada Tabel 4.5 dan Tabel 4.6.

4.6. Pengujian ON/OFF port beban

Pengujian ON/OFF port beban ini dilakukan untuk mengetahui cara kerja

rancangan port beban yang telah dibuat. Port beban ini akan ON apabila kondisi baterai

sudah terbaca 13,8V oleh Arduino, maka pin D3 Arduino akan HIGH untuk mengaktifkan

port beban. Port beban akan OFF saat kondisi baterai terbaca 12,5V maka pin D3 pada

arduino akan LOW untuk mematikan port beban.

Gambar 4.7. Diagram pengujian kondisi port beban saat OFF

Gambar 4.8. Pengujian kondisi port beban saat OFF

Gambar 4.9. Diagram pengujian kondisi port beban saat ON

39

Gambar 4.10. Pengujian kondisi port beban saat ON

Tabel 4.7. Pengujian ON/OFF port beban

Pada pengujian port beban ini digunakan lampu sebagai beban. Ketika port beban

OFF maka lampu mati seperti terlihat pada Gambar 4.5. Sedangkan saatport beban ON

maka lampu akan menyala seperti terlihat pada Gambar 4.6. Melalui Tabel 4.7 dapat

disimpulkan bahwa sistem dapat mengendalikan port beban sesuai dengan kondisi baterai

dengan tingkat keberhasilan 100%.

4.7. Pengujian Duty Cycle

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui berubahnya duty cycle pada saat sistem

melakukan pengisian baterai. Berikut adalah Gambar keluaran sinyal PWM yang

digunakan untuk melakukan pengisian baterai:

Percobaan ke- Kondisi ON Kondisi OFF Keterangan

Percobaan 1 13,8Volt 12,5Volt Berhasil




40

Gambar 4.11. Tampilan duty cycle 96% pada osiloskop



Pada pengujian ini dapat disimpulkan bahwa sistem dapat berubah duty cycle

sesuai dengan kondisi baterai pada saat melakukan pengisian baterai secara otomatis yang

dikendalikan oleh Arduino. Pada saat sensor tegangan baterai dibawah 13,5V maka

sistem akan mengirimkan duty cycle 96% seperti yang terlihat pada Gambar 4.11 , apabila

tegangan baterai 13,5V dan lebih kecil dari 13,8V maka sistem akan mengirmkan duty

cycle 60% seperti terlihat pada Gambar 4.12.

41

saat tegangan baterai 13,8V atau lebih besar maka sistem akan mengirimkan duty

cycle 0% dan sistem pengisian baterai akan berhenti seperti terlihat pada Gambar 4.13.

4.8. Pengujian tampilan LCD

Pada pengujian ini dilakukan untuk mengetahui bahwa sistem dapat menampilkan

nilai tegangan dan arus pada LCD.

Gambar 4.14. Tampilan LCD

Gambar 4.15. Tampilan multimeter arus

Gambar 4.16. Tampilan multimeter tegangan

42

Pada pengujian ini dapat dilihat pada Gambar 4.14 bahwa sistem dapat

menampilkan nilai tegangan sistem. Dibandingkan dengan Gambar 4.15 memiliki ralat

1,3% , sedangkan tampilan arus dibandingkan dengan Gambar 4.16 memiliki ralat 1,4%

antara tampilan LCD dengan alat ukur. Maka dapat disimpulkan bahwa alat ini dapat

menampilkan nilai tegangan dan arus hampir sesuai dengan nilai tegangan yang

sebenarnya.

bab iv pengujian dan analisis -...

Documents