Skripsi Satria Tunnel [PDF]

Citation preview

SKRIPSI



PEMANFAATAN UDARA BUANG EXHAUST FAN SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BAYU DENGAN PENAMBAHAN WIND TUNNEL BERBASIS ATMEGA 2560



Made Satria Tresnajaya



PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2020



i



SKRIPSI



PEMANFAATAN UDARA BUANG EXHAUST FAN SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BAYU DENGAN PENAMBAHAN WIND TUNNEL BERBASIS ATMEGA 2560



Made Satria Tresnajaya



PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2020



i



HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS



Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar



Nama



: Made Satria Tresnajaya



NIM



: 1605541084



Tanda Tangan :



Tanggal



: 9 Januari 2020



ii



LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI SKRIPSI INI TERLAH DISETUJUI



PADA TANGGAL 30 JUNI 2020



JUDUL



: PEMANFAATAN UDARA BUANG EXHAUST FAN SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BAYU DENGAN PENAMBAHAN WIND TUNNEL BERBASIS ATMEGA 2560



NAMA



: MADE SATRIA TRESNAJAYA



NIM



: 1605541084



BIDANG STUDI



: ENERGI DAN SISTEM TENAGA LISTRIK



PROGRAM STUDI : TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS



: TEKNIK



PERIODE



: 2020/2020



MENYETUJUI



Dosen Pembimbing I



Dosen Pembimbing II



(Ir. Cok Gede Indra Partha, M.Erg., MT.)



(Ir. I Wayan Sukerayasa, MT.)



NIP. 196505251992031004



NIP. 196411031991031001



iii



KATA PENGANTAR



Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, atas rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan usulan proposal yang berjudul PEMANFAATAN UDARA BUANG EXHAUST FAN SEBAGAI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BAYU DENGAN PENAMBAHAN WIND TUNNEL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 2560 Pada kesempatan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bimbingan dalam penyusunan laporan kerja praktek ini, terutama kepada : 1. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT., Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Dr. Ida Bagus Manuaba, ST., MT selaku Koordinator Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. 3. Ir. Cok Gede Indra Partha, M.Erg., MT. dan Ir. I Wayan Sukerayasa, MT. selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan kepada penulis di dalam penyelesaian usulan proposal ini. 4. Orang tua penulis (Nyoman Tresnawati) yang telah memberikan dukungan serta doa yang tidak ternilai harganya. 5. Rekan-rekan mahasiswa Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana, Konsentrasi Energi dan Sistem Tenaga Listrik angkatan 2016 yang telah memberikan support selama berlangsungnya kerja praktek. 6. Serta semua pihak yang tidak bias penulis sebutkan satu-persatu.



Penulis menyadari bahwa laporan kerja praktek ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan penulisan dimasa yang akan datang.



Denpasar, 1 Juli 2020 Penulis



iv



ABSTRAK Krisis tenaga listrik adalah fenomena umum di negara berkembang. Hari demi hari menjadi masalah serius karena berbagai faktor, seperti meningkatnya permintaan, kapasitas produksi yang lebih rendah, dan kerugian transmisi, dan lainnya. Sebagai negara berkembang, Banyak Industri berjalan di sekitar kita dan juga banyak industri baru tumbuh setiap harinya. Kita dapat melihat begitu banyak exhaust fan yang digunakan untuk menjaga lingkungan kerja pada suhu ruangan di setiap industri. Exhaust fan ini bekerja mengeluarkan udara dari dalam ke luar. Udara yang dikeluarkan exhaust fan dari dalam bisa diolah kembali untuk membangkitkan energi listrik. Penelitian ini ini, akan menunjukkan proses untuk menggunakan sumber energi dari exhaust fan. Perancangan prototipe dengan memanfaatkan udara buang exhaust fan untuk dijadikan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) berhasil dirancang, yang terdiri dari rangkaian kontrol sebagai sistem data logger dan wahana pengujian sebagai tempat pengujian serta turbin yang digunakan pada percobaan kali ini adalah turbin 4 sudu dan turbin 2 sudu. Dalam proses ini, angin dari kipas akan dikumpulkan dan didorong melalui satu terowongan yang akan memberikan aliran angin besar ke turbin angin, kemudian turbin angin akan mengubahnya menjadi energi listrik yang efektif. Penelitian kali ini juga membandingkan pengaruh pemakaian wind tunnel dan tanpa wind tunnel terhadap output. Hasil yang didapat pada pemakaian wind tunnel adalah turbin 2 sudu menghasilkan kecepatan yang lebih tinggi dibanding yang 4 sudu akan tetapi untuk starting awal turbin 4 sudu lebih unggul. Setelah melakukan pengukuran hasil yang didapat adalah untuk turbin 2 sudu menghasilkan output rata – rata sebesar 0.64 watt sedangkan untuk 4 sudu 0.39 watt. Sedangkan tanpa penggunaan wind tunnel pada turbin 2 sudu menghasilkan output sebesar 0.2 watt dan 0.18 watt pada turbin 4 sudu Kata Kunci : Energi, Exhaust Fan, Data Logger, Wind Tunnel



v



ABSTRACT Electricity crisis is a common phenomenon in developing countries. Day by day it becomes a serious problem due to various factors, such as increased demand, lower production capacity, and transmission losses, and others. As a developing country, many industries are running around us and also many new industries are growing every day. We can see so many exhaust fans that are used to maintain the work environment at room temperature in every industry. This exhaust fan works removing air from inside to outside. From the outside we can see as a source of high speed wind. In this research, I will show the process to use an energy source from the exhaust fan. The design of the prototype by utilizing the exhaust fan air to be used as a Wind Power Plant was successfully designed, consisting of a control circuit as a data logger system and a test vehicle. as a test site and the turbines used in this experiment are 4 blade turbines and 2 blade turbines. In this process, the wind from the fan will be collected and pushed through a tunnel that will provide a large wind flow to the wind turbine, then the wind turbine will convert it into effective electrical energy. This experiment also compares the effect of using wind tunnel and without wind tunnel on output. So that the results obtained in the use of wind tunnel is a 2 blades turbine produces a higher speed than the 4 blades, but for the initial starting 4 blades turbine is superior. After measuring the results the results obtained are for 2 blades turbines producing an average output of 0.64 watts while for 4 blades 0.39 watts. Whereas without the use of wind tunnels on 2 blades turbine produces an output of 0.2 watts and 0.18 watts on 4 blades turbine Keywords: Energy, Exhaust Fan, Data Logger, Wind Tunnel



vi



DAFTAR ISI HALAMAN SAMPUL DEPAN .............................................................................. i HALAMAN SAMPUL DALAM ............................................................................ i HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS .................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI ................................................................... iii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv ABSTRAK .............................................................................................................. v DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii DAFTAR SINGKATAN ..................................................................................... xvi BAB I ...................................................................................................................... 1 1.1



Latar Belakang .......................................................................................... 1



1.2



Rumusan Masalah ..................................................................................... 2



1.3



Tujuan Penelitian ...................................................................................... 2



1.4



Manfaat Penelitian .................................................................................... 3



1.5



Batasan Masalah ....................................................................................... 3



BAB II KAJIAN PUSTAKA .................................................................................. 4 2.1



Tinjauan Mutakhir .................................................................................... 4



2.2



Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) ................................................ 5



2.3



Angin......................................................................................................... 7



2.4



Generator................................................................................................... 9



2.4.1 Prinsip Kerja Generator DC .................................................................... 11 2.5



Turbin Angin ........................................................................................... 12



2.6



Wind tunnel ............................................................................................. 15



2.6.1 Jalur Rangkaian Wind tunnel.............................................................. 16 vii



2.6.2 Bagian – bagian Wind tunnel Rangkaian Terbuka ............................. 16 2.7



Blok Diagram Hardware ......................................................................... 19



2.8



Arduino Mega 2560 ................................................................................ 20



2.9



Anemometer ............................................................................................ 21



2.10 Sensor Optocoupler ................................................................................ 23 2.11 Sensor Arus AC SCT 013-030 ................................................................ 23 2.12 Sensor Tegangan AC ZMPT101B .......................................................... 24 2.13 Modul Data Logger ................................................................................. 25 2.14 Liquid Crystal Display (LCD) 20x4 dengan I2C .................................... 26 2.15 Arduino Integrated Development Environment (IDE) ........................... 27 BAB III METODELOGI PENELITIAN .............................................................. 27 3.1



Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................. 27



3.2



Data ......................................................................................................... 27



3.2.1 Sumber Data ....................................................................................... 27 3.2.2 Jenis Data ........................................................................................... 27 3.2.3 Metode Pengumpulan Data ................................................................ 28 3.3



Bahan Penelitian ..................................................................................... 28



3.3.1 Bahan Penelitian Perancangan Alat Uji ............................................. 28 3.3.2 Bahan Penelitian Perancangan Data Logger ...................................... 28 3.5



Metodelogi Penelitian ............................................................................. 30



3.6



Pemodelan Sistem ................................................................................... 31



3.7



Metode Rancang Bangun Prototype ....................................................... 32



3.7.1 Perancangan Perangkat Keras ............................................................ 32 3.7.2 Perancangan Perangkat Lunak ................................................................ 40 3.8



Skema Pengujian Alat ............................................................................. 42



viii



3.9



Diagram Alur Penelitian ......................................................................... 44



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 46 4.1



Perancangan Alat .................................................................................... 46



4.1.1 Perancangan Alat Uji .............................................................................. 46 4.2



Pengujian Alat ......................................................................................... 57



4.2.1 Pengujian Kalibrasi Sistem Kontrol........................................................ 57 4.2.1.1 Pengujian Kestabilan Tegangan Listrik ............................................. 58 4.2.1.2 Pengujian Konsumsi Daya Listrik...................................................... 59 4.2.1.3 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Mikrokontroler .................... 60 4.2.1.4 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Display................................. 62 4.2.1.5 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Data Logger ......................... 64 4.2.1.6 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Anemometer ........................ 71 4.2.1.7 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Sensor Tegangan AC ........... 75 4.2.1.8 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Sensor Arus AC ................... 79 4.2.1.9 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Sensor Tegangan DC ........... 82 4.2.1.10



Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Sensor Arus DC ............ 85



4.2.1.11



Pengujian dan Pembahasan Sensor Tachometer ......................... 89



4.2.2 Pengujian Output dengan Penambahan Wind tunnel dan Tanpa Wind tunnel....................................................................................................... 93 4.2.2.1 Pengujian Turbin Sudu 4 .................................................................... 95 4.2.2.2 Pengujian Turbin Sudu 2 .................................................................. 100 4.2.2.3 Pengujian Turbin 4 Sudu Tanpa Wind tunnel .................................. 105 4.2.2.4 Pengujian Turbin 2 Sudu Tanpa Wind Tunnel ................................. 110 4.2.2.5 Perbandingan Penggunaan Tunnel dan Tanpa Menggunakan Wind Tunnel ............................................................................................... 115



ix



BAB V................................................................................................................. 119 5.1



Simpulan ............................................................................................... 119



5.2



Saran ..................................................................................................... 119



DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 120



x



DAFTAR TABEL



Tabel 3. 1 Hubungan Pin Pada Rangkaian AC Current Sensor SCT 013-030 ..... 36 Tabel 3. 2 Hubungan Pin Pada Rangkaian Sensor Tegangan AC ........................ 37 Tabel 3. 3 Hubungan Pin Pada Rangkaian Data Logger ...................................... 38 Tabel 3. 4 Hubungan Pin Pada Rangkaian Display .............................................. 39 Tabel 3. 5 Hubungan Pin Pada Rangkaian Mikrokontroler ................................. 40 Tabel 4. 1 Tabel Uji Perancangan Wind Tunnel ................................................... 52 Tabel 4. 2Hasil Pengujian Tegangan Output pada Rangkaian Power Supply ..... 57 Tabel 4. 3 Hasil Tegangan dan Arus pada Rangkaian Utama .............................. 58 Tabel 4. 4 Hasil Pengujian Pembacaan Sensor Kecepatan Angin........................ 74 Tabel 4. 5 Hasil Pengujian Pembacaan Sensor Tegangan ZMPT101B ............... 77 Tabel 4. 6 Hasil Pengujian Pembacaan Sensor Tegangan DC ............................. 84 Tabel 4. 7 Hasil Pengujian Pembacaan Sensor Arus SCT 013-030 ..................... 88 Tabel 4. 8 Hasil Pengujian Pembacaan Sensor Tachometer ................................ 92 Tabel 4. 9 Data Hasil Percobaan Pengujian Turbin 4 Sudu dengan Windu Tunnel Tanpa Beban ......................................................................................... 96 Tabel 4. 10 Pengujian Turbin 4 Sudu Menggunakan Wind tunnel dengan Beban 98 Tabel 4. 11 Data Hasil Pengujian Turbin Sudu 2 Menggunakan Wind tunnel Tanpa Beban........................................................................................................ 101 Tabel 4. 12 Data Hasil Pengujian Turbin 2 Sudu Menggunakan Wind tunnel dengan Beban ..................................................................................... 103 Tabel 4. 13 Pengujian Turbin 4 Sudu Tanpa Wind tunnel Tanpa Beban ........... 105 Tabel 4. 14 Pengujian Turbin 4 Sudu Tanpa Wind tunnel dengan Beban .......... 108 Tabel 4. 15 Pengujian Turbin 2 Sudu Tanpa Wind tunnel Tanpa Beban ........... 110 Tabel 4. 16 Pengujian Turbin 2 Sudu Tanpa Wind tunnel Berbeban ................. 112



xi



DAFTAR GAMBAR



Gambar 2. 1: Peta Potensi Angin di Indonesia ...................................................... 5 Gambar 2. 2 Anemometer ..................................................................................... 7 Gambar 2. 3 Kontruksi Mesin Sinkron................................................................ 11 Gambar 2. 4 Turbin Angin .................................................................................. 12 Gambar 2. 5 (a) Turbin Vertikal (b) Turbin Horizontal ...................................... 14 Gambar 2. 6 Wind tunnel Rangkaian Terbuka .................................................... 16 Gambar 2. 7 Wind tunnel Construction ............................................................... 16 Gambar 2. 8 Setting Chamber ............................................................................. 17 Gambar 2. 9 Test Chamber .................................................................................. 18 Gambar 2. 10 Diffuser ......................................................................................... 18 Gambar 2. 11 Blok Diagram Rangkaian ............................................................. 19 Gambar 2. 12 Arduino Mega 2560 ...................................................................... 20 Gambar 2. 13 Sensor Anemometer ..................................................................... 21 Gambar 2. 14 Simbol Optocoupler ...................................................................... 22 Gambar 2. 15 Skema Transformator Arus .......................................................... 23 Gambar 2. 16 Sensor Arus SCT 013-030 ............................................................ 23 Gambar 2. 17 Sensor Tegangan AC ZMPT101B ................................................ 24 Gambar 2. 18 Modul Data Logger....................................................................... 25 Gambar 2. 19 Liquid Crystal Display (LCD) 20x4 dengan I2C ......................... 26 Gambar 3. 1 Jenis Wind tunnel Diffuser.............................................................. 30 Gambar 3.2 Gambar 3. 2 (a) pemodelan dengan Wind tunnel, (b) Pemodelan Tanpa Wind tunnel ........................................................................... 31 Gambar 3. 3 Diagram Blok Perancangan Prototype............................................ 32 Gambar 3. 4 Rancangan bentuk dengan wind tunnel .......................................... 33 Gambar 3. 5 Diagram Blok Rangkaian ............................................................... 33 Gambar 3. 6 Rangkaian Power Supply................................................................ 34 Gambar 3. 7 Hubungan Piringan Encoder dengan Sensor Optocoupler ............ 35 Gambar 3. 8 Rangkaian Sensor Optocoupler ...................................................... 35 Gambar 3. 9 Rangkaian Sensor Arus AC ........................................................... 36



xii



Gambar 3. 10 Rangkaian Sensor Tegangan AC dan DC .................................... 37 Gambar 3. 11 Rangkaian Mini Data Logger ...................................................... 38 Gambar 3. 12 Rangkaian LCD ........................................................................... 39 Gambar 3. 13 Tampilan Software Arduino IDE................................................. 41 Gambar 3. 14 Flowchart Perancangan Perangkat Lunak ................................... 42 Gambar 3. 15 Skema Pengujian Prototype ......................................................... 43 Gambar 3. 16 Alur diagram Penelitian ............................................................... 44 Gambar 3. 17 Lanjutan ........................................................................................ 45 Gambar 4. 1 Hasil Perancangan Alat Uji ............................................................ 46 Gambar 4. 2 Hasil Perancangan Turbin Vertikal ................................................ 47 Gambar 4. 3 Hasil Perancangan Bagian Pengujian ............................................. 48 Gambar 4. 4 Hasil Perancangan Bagian Tempat Pengujian ................................ 49 Gambar 4. 5 Hasil Perancangan Gagang Turbin ................................................. 50 Gambar 4. 6 Hasil Perancangan Dudukan Exhaust Fan ..................................... 51 Gambar 4. 7 Gambaran Perancangan Wind tunnel .............................................. 52 Gambar 4. 8 Simulasi Arah Aliran Angin dalam Wind Tunnel ............................ 53 Gambar 4. 9 Gambaran Beban yang Dipakai ...................................................... 53 Gambar 4. 10 Spesifikasi Generator yang Digunakan ........................................ 54 Gambar 4. 11 Hasil Perancangan Data Logger ................................................... 55 Gambar 4. 12 Pengukuran Tegangan Output pada IC Regulator LM2596 dalam kondisi berbeban ............................................................................ 58 Gambar 4. 13 Pengukuran Tegangan dan Arus pada Rangkaian Utama............. 59 Gambar 4. 14 Block Diagram Pengujian Mikrokontroler.................................... 60 Gambar 4. 15 Tampilan Serial Monitor Pengujian Rangkaian Mikrokontroler .. 61 Gambar 4. 16 Tampilan Serial Monitor Pengujian Rangkaian Mikrokontroler .. 61 Gambar 4. 17 Hasil Pengujian Display ............................................................... 63 Gambar 4. 18 Blok Diagram Pengujian Rangkaian RTC .................................... 64 Gambar 4. 19 Hasil Pengujian Rangkaian RTC .................................................. 66 Gambar 4. 20 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Penyimpanan ...................... 67 Gambar 4. 21 Hasil Pengujian Rangkaian Penyimpanan .................................... 70 Gambar 4. 22 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Anemometer....................... 71



xiii



Gambar 4. 23 Hasil Pengujian Rangkaian Anemometer ..................................... 73 Gambar 4. 24 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan ZMPT101B ..................................................................................................... 75 Gambar 4. 25 Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan ZMPT101B .......... 77 Gambar 4. 26 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Sensor Arus SCT 013-030 . 78 Gambar 4. 27 Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Arus SCT 013-030 ............... 81 Gambar 4. 28 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan DC ......... 82 Gambar 4. 29 Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan DC........................ 84 Gambar 4. 30 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Sensor Arus ACS712 ......... 85 Gambar 4. 31 Hasil Pengujian Sensor Arus ACS712 ......................................... 88 Gambar 4. 32 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Sensor Arus ACS712 ......... 89 Gambar 4. 33 Hasil Pengujian Sensor Tachometer ............................................. 92 Gambar 4. 34 Gambaran Pengujian dengan Wind tunnel.................................... 93 Gambar 4. 35 Flowchart Pengukuran Data ......................................................... 94 Gambar 4. 36 Gambaran Pengujian Turbin 4 Sudu Menggunakan Wind tunnel 95 Gambar 4. 37 Data Pengukuran dari Data Logger .............................................. 97 Gambar 4. 38 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan ............................. 97 Gambar 4. 39 Data Pengukuran dari Data Logger .............................................. 99 Gambar 4. 40 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan ............................. 99 Gambar 4. 41 Gambaran Pengujian Turbin Sudu 2 dengan Wind tunnel ......... 100 Gambar 4. 42 Data Pengukuran dari Data Logger ............................................ 102 Gambar 4. 43 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan ........................... 102 Gambar 4. 44 Data Pengukuran dari Data Logger ............................................ 104 Gambar 4. 45 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan ........................... 104 Gambar 4. 46 Pengujian Turbin 4 Sudu Tanpa Wind tunnel Tanpa Beban....... 105 Gambar 4. 47 Data Pengukuran dari Data Logger ............................................ 106 Gambar 4. 48 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan ........................... 107 Gambar 4. 49 Data Pengukuran dari Data Logger ............................................ 109 Gambar 4. 50 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan ........................... 109 Gambar 4. 51 Pengujian Turbin 4 Sudu Tanpa Wind tunnel Tanpa Beban....... 110 Gambar 4. 52 Data Pengukuran dari Data Logger ............................................ 111



xiv



Gambar 4. 53 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan ........................... 112 Gambar 4. 54 Data Pengukuran dari Data Logger ............................................ 113 Gambar 4. 55 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan ........................... 114 Gambar 4. 56 Grafik Perbandingan dengan Wind Tunnel dan Tanpa Wind Tunnel ..................................................................................................... 116 Gambar 4. 57 Grafik Perbandingan dengan Wind Tunnel dan Tanpa Wind Tunnel ..................................................................................................... 116



xv



DAFTAR SINGKATAN



A



= Ampere



ARPANET



= Advanced Research Project Agency Network



ADC



= Analog Digital Converter



AC



= Alternating Current



Atcommand



= Attention Command



AVR



= Alf and Vegard RISC



CMOS



= Complementary Metal Oxide Semiconductor



CoP



= Coefficient of Power



DC



= Direct Current



E



= Enable



EEPROM



= Electrically Erasable Programmable Read Only Memory



FeCl3



= Fericlorida



GGL



= Gaya Gerak Listrik



GND



= Ground



HAWT



= Horizontal Axis Wind Turbine



I/O



= Input Output



I2C



= Inter-Integrated Circuit



IC



= Integrated Circuit



ICSP



= In-Circuit Serial Programing



IDE



= Integrated Development Environment



IR



= Infra Red



KB



= KiloByte



LED



= Light Emitting Dioda



LCD



= Liquid Crystal Display



Mhz



= MegaHertz



MISO



= Master Input/Slave Output



MOSI



= Master Output/Slave Input



Ω



= Ohm



PCB



= Printing Circuit Board



xvi



PLTB



= Pembangkit Listrik Tenaga Bayu



PWM



= Pulse Width Modulation



Pw



= Daya angin (Watt)



RAM



= Random Acces Memory



SD Card



= Secure Digital Card



RS



= Register Select



RTC



= Real Time Clock



RX



= Receiver



SC



= Service Center



SCK



= Serial Clock



SC



= Serial Clock



SCT



= Split-core Current Transformer



SDA



= Serial Data



SPI



= Serial Peripheral Interface



TX



= Transmitter



USB



= Universal Serial Bus



V



= Volt



VAWT



= Vertical Axis Wind Turbine



Vc



= Circuit Voltage



VCC



= Voltage Common Collector



Vdc



= Direct Voltage



Wp



= Watt peak



μF



= mikroFarad



xvii



BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar Belakang Energi merupakan kebutuhan yang sangat penting bagi kita manusia untuk



kehidupan sehari – hari. Setiap tahun kebutuhan energi semakin meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk, pertumbuhan ekonomi dan konsumsi energi yang tinggi. Energi dunia saat ini, lebih dari 86 % berasal dari bahan bakar fosil, sementara itu permintaan kebutuhan energi dunia semakin tinggi (Alit, 2016). Pada tahun 2011 di Indonesia penggunaan energi mencapat 1.116,1 Juta SBM (Setara Barrel Minyak) (ESDM,2012) dimana bahan bakar minyak masih mendominasi. Sumber utama energi yaitu, minyak mentah menunjukkan penurunan harga yang dianggap dapat menyebabkan pengurangan harga listrik. Penggunaan energi fosil dalam pembangkitan energi listrik membuat harga dari listrik jauh lebih murah, akan tetapi dampak yang dihasilkan dari hasil sisa pembakaran ini mengakibatkan dampak yang cukup serius untuk lingkungan seperti hujan asam, pemanasan global. Saat ini Indonesia masih tergantung terhadap bahan bakar fosil yang setidaknya memiliki tiga ancaman serius yaitu: menipisnya cadangan minyak bumi, ketidakstabilan harga antara permintaan dengan produksi minyak, dan polusi gas rumah kaca terutama CO2 yang dapat menimbulkan pemanasan global, oleh karena itu implementasi energi terbarukan yang ramah lingkungan perlu mendapatkan perhatian serius dari negara baik itu energi dari matahari, air maupun angin. Indonesia memiliki potensi untuk mengembangkan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu dengan kecepatan rata – rata sebesar 4 m/s pertahun (LAPAN, 2008). Kebutuhan energi listrik sangat banyak di daerah perkotaan, hal ini menjadi tantangan untuk menerapkan sistem pembangkit energi angin dikarenakan ruang yang tersedia di perkotaan sangat terbatas. Para peneliti telah mengusulkan gagasan dari energi angin yang mungkin dapat diterapkan di perkotaan untuk pembangkit energi lokal, baik dengan memanfaatkan geometri bangunan atau kombinasi ruangan, namun kualitas angin tetap menjadi perhatian dalam penentuan tapak



1



2



turbin angin di daerah perkotaan. Exhaust Fan adalah alat yang berfunsgi untuk menjaga sirukulasi udara pada suatu ruangan. Alat ini banyak digunakan untuk mempercepat sirkulasi udara di dalam ruangan kemudian udara tersebut dibuang ke luar ruangan. Udara di dalam yang bersifat panas dipaksa keluar dari ruangan dengan bantuan fan. Sistem pembuangan udara ini cocok untuk pembangkit listrik dengan turbin angin sebagai penggerak. Turbin angin dapat ditempatkan di depan udara buangan exhaust fan dimana kecepatan angin yang dihasilkan lebih tinggi dan konsisten jika dibandingkan dengan angin alami. Angin merupakan sumber energi yang tak ada habisnya sehingga pemanfaatan sistem konversi energi angin akan berdampak positif terhadap lingkungan, oleh karena itu, sebuah inovasi diperlukan untuk memanfaatkan udara buang exhaust fan untuk menghasilkan energi listrik. Pada penelitian ini dilakukan dengan menambahkan wind turbine dan wind tunnel. Wind tunnel adalah terowongan angin yang berfungsi untuk memfokuskan aliran udara agar langsung mengenai sudu pada turbin sehingga dapat menghasilkan output energi listrik yang lebih maksimal.



1.2



Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan maka rumusan masalah



yang akan dibahas adalah: 1.



Bagaimanakah Perancangan Prototipe Penelitian Pembangkit Listrik Tenaga Bayu dengan memanfaatkan keluaran dari exhaust fan ?



2.



Bagaimanakah peningkatan output ketika menggunakan wind tunnel dengan tanpa menggunakan wind tunnel ?



1.3



Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah memaksimalkan



output dari pembangkitan energi listrik menggunakan tenaga bayu serta melihat perbedaan peningkatan output pada tiap jenis wind tunnel yang dimana nantinya output ini siap untuk dipakai kembali



3



1.4



Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:



1.



Untuk mengetahui bentuk perancangan prototipe sistem PTLB dengan memanfaatkan udara keluaran dari exhaust fan



2.



Mengetahui seberapa besar pengaruh pemasangan wind tunnel pada penelitian ini



1.5



Batasan Masalah Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah



1.



Analisa hanya menghitung perbandingan dan efisiensi antar penggunaan wind tunnel dengan tanpa wind tunnel



2.



Kecepatan angin dari exhaust fan dianggap tetap karena kecepatan exhaust fan tidak dapat dikontrol



3.



Penelitian ini menggunakan turbin dengan tipe vertical axis wind turbine



BAB II KAJIAN PUSTAKA



2.1



Tinjauan Mutakhir Penelitian tentang pemanfaatan udara buang dari exhaust fan untuk



pembangkitan energi telah banyak dikembangkan. Penelitian kali ini ingin melihat pengaruh pemasangan wind tunnel terhadap output yang dihasilkan dari udara buang exhaust fan, yang nantinya hasil yang diharapkan dari penelitian ini adalah dapat membangkitkan energi semaksimal mungkin dan siap untuk digunakan. 1. Penelitian yang dilakukan oleh Md. Abir Hassan (2013) dengan judul “Producing Electrical Energy By Using Wastage Wind Energy From Exhaust Fans Of Industries”. Penelitian Md. Abir Hassan ini membahas tentang pengaruh perubahan kecepatan udara dengan output yang dihasilkan oleh generator menurut Md. Abir Hassan pengaruh kecepatan udara mempengaruhi output yang dihasilkan semakin besar aliran udara yang dihasilkan maka semakin besar juga output yang didapat. 2. Penelitian yang dilakukan oleh Dr. Ulaan Dakeev (2014) dengan judul penelitian “Analysis Of Wind Power Generation With Application Of Wind tunnel Attachment”. Penelitan Dr. Ulaan Dakeev berisi tentang pengaruh pemasangan wind tunnel terhadap pembangkitan energi dengan alat diffuser menurut Dr. Ulaan Dakeev dengan penambahan wind tunnel output yang dihasilkan ikut meningkat. 3. Penelitian yang dilakukan oleh V.L. Kakate, dkk (2014) dengan judul “Study of Measurement and Control Aspects of Wind tunnel”. Penelitian V.L. Kakate, dkk ini membahas tentang pengaruh jenis design wind tunnel terhadap output yang dihasilkan menurut V.L. Kakate, dkk jenis wind tunnel yang menghasilkan output yang cukup tinggi ialah tipe diffuser. 4. Penelitian yang dilakukan oleh Nagendra Kumar Mauya , dkk (2018) dengan judul “Design & Fabrication of Low Speed Wind tunnel and Flow Analysis”. Penelitian Nagendra kumar Mauya, dkk ini membahas tentang desain dari wind tunnel yang dibuat dengan biaya seminimal mungkin dari



4



5



hasil penelitiannya didapat bahwa dengan penambahan wind tunnel maka kecepatan angin dapat meningkat dan tekanan berkurang ketika tinggi objek secara bertahap meningkat atau menjauh.



2.2



Pembangkit Listrik Tenaga Bayu (PLTB) Eneri angin merupakan salah satu potensi energi terbarukan yang dapat



memberikan kontribusi signifikan terhadap kebutuhan energi listrik domestik. Khususnya wilayah yang terpencil. Pembangkit energi angin atau yang biasa disebut dengan pembangkit listrik tenaga angin / bayu ini bebas polusi dan sumber energinya yaitu angin yang tersedia di mana pun, maka pembangkit ini dapat menjawab



masalh



lingkungan



hidup



dan



ketersediaan



sumber



energi.



Pembangkis listrik tenaga bayu di Indonesia menghadapi beberapa masalah yang harus dipecahkan diantaranya 1. Rendahnya distribusi kecepatan angin di Indonesia. daerah di Indonesia rata – rata hanya memiliki kecepatan angin pada kisaran 2.5 – 6 m/s. 2. Besarnya fluktasi kecepatan angin di Indonesia. yang berarti profil kecepatan angin selalu berubah secara drastis dengan interval yang cepat. Berikut adalah peta potensi persebaran angin di Indonesia



Gambar 2. 1: Peta Potensi Angin di Indonesia Sumber William Xaveriano, 2020



6



Peta persebaran potensi angin di Indonesia diatas, dapat dilihat bahwa distribusi kecepatnnya relatif rendah. Rata – rata kecepatan angin yang rendah mengakibatkan generator yang dipasang harus dirancang untuk berputar secara optimal pada kecepatan angin yang rendah yang kemungkinan terjadinya paling besar. Fluktasi kecepatan angin di Indonesia menjadi masalah yang cukup besar, karena kecepatan angin sering melonjak tinggi beberapa saat. Umumnya perancangan generator berputar optimal pada kecepatan angin rendah. Maka generator tidak akan kuat menahan kecepatan angin yang lebih besar dan akibatnya generator akan rusak Turbin angin yang dipasang di Indonesia biasanya tidak dirancang untuk berputar secara optimal pada kecepatan rendah yang kemungkinan terjadinya paling besar tersebut. Turbin angin yang dipasang di Indonesia dirancang untuk berputar secara optimal pada kecepatan angin yang sedikit lebih tinggi daripada kecepatan angin yang rendah di daerah tersebut. Solusi ini menimbulkan masalah baru yaitu turbin tidak akan berputar dengan baik pada kecepatan yang sangat rendah (yang sering terjadi juga karena besarnya fluktasi). Daya yang dihasilkan dari generator biasanya rendah karena kecepatan yang dihasilkan cukup rendah. Angin selalu bertiup dari tempat dengan tekanan udara tinggi ke tempat udara dengan tekanan udara yang lebih rendah angin akan bergerak secara langsung dari udara bertekanan tinggi ke udara bertekanan rendah jika tidak ada gaya lain yang mempengaruhi. Perputaran bumi pada sumbunya akan menimbulkan gaya yang mempengaruhi arah pergerakan angin. Alat ukur untuk mengetauhi besaran kecepatan angin dinamakan anemometer. Anemometer adalah sebuah alat ukur kecepatan angin yang banyak dipakai dalam bidang meteorlogi dan geofisika atau stasiun perkiraan cuaca. Namun alat ini berasal dari kata yunani anemos yang artinya angin. Perancang pertama dari alat ini bernama Leon Battista Alberti pada tahun 1450. Anemometer ini juga dapat mengukur besarnya tekanan angin.



7



Gambar 2. 2 Anemometer Sumber: doc.info



2.3



Angin Angin adalah udara yang bergerak karena adanya perbedaan tekanan di



permukaan bumi ini. Angin akan bergerak dari suatu daerah yang memiliki tekanan udara tinggi ke daerah yang memiliki tekanan udara yang lebih rendah. Angin yang bertiup di permukaan bumi ini terjadi akibat adanya perbedaan penerimaan radiasi surya, sehingga mengakibatkan perbedaan suhu udara. Adanya perbedaan suhu tersebut menyebabkan perbedaan tekanan, akhirnya menimbulkan gerakan udara. Perubahan panas antara siang dan malam merupakan gaya gerak utama sistem angin harian, karena beda panas yang kuat antara udara di atas darat dan laut atau antara udara diatas tanah tinggu (pegunungan) dan tanah rendah (lembah). Energi angin adalah energi yang relatif bersih dan ramah lingkungan karena tidak menghasilkan karbon diosida CO2 atau gas – gas lain yang berbahaya dalam pemanasan global, sulphur dioksida dan nitrogen dioksida (jenis gas yang menyebabkan hujan asam). Energi ini pun tidak menghasilkan limbah yang berbahaya bagi lingkngan ataupun manusia. Dengan demikian harap diingat bahwa sekecil apapun semua bentuk produksi energi selalu memiliki akibat bagi lingkungan. Hanya saja efek turbin angin sangat rendah, bersifat lokal dan mudah dikelola.



8



Proses pemanfaatan energi angin dilakukan melalui tahapan konversi energi, pertama aliran angin akan menggerakan rotor (baling – baling ) yang menyebabkan rotor berputar selaras dengan angin yang bertiup, kemudian putaran dari rotor dihubungkan dengan generator, dari generator inilah dihasilkan arus listrik. Listrik yang dihasilkan dari sistem konversi energi angin akan bekerja optimal pada siang hari dimana angin berhembus cukup kencang dibandngkan dengan pada malam hari. Sedangkan penggunaan listrik biasanya akan meningkat pada malam hari. Untuk mengantisipasinya sistem ini sebaiknya tidak langusng digunakan untuk keperluan produk – produk elektronik, namun terlebih dahulu disimpan dalam satu media seperti baterai atau aki sehingga listrik yang keluar dapat stabil Pemanfaatan energi angin selain dapat mengurangi ketergantungan terhadap energi fosil, diharapkan juga dapat meningkatkan produktifitas masyarakat pertanian. Walaupun pemanfaatan energi angin dapat dilakukan dimana saja, daerah-daerah yang memiliki potensi energi angin ini lebih kompetitif dibandingkan dengan energi alternatif lainnya. Ada beberapa informasi penting telah didapatkan, yaitu tentang profil suhu dan penurunan suhu (lapse rate), lapisan tropopause, profil komponen angin zonal, dan beberapa nilai indeks radiosonde. Lapse rate rerata dari permukaan sampai ketinggian lapisan tropopause adalah sekitar -0.62 oC/ 100meter. Lapse rate rerata dari permukaan sampai paras freezing level sekitar -0.55 C/ 100meter. Untuk lapisan di atas freezing level mempunyai tingkat labilitas yang lebih tinggi dibandingkan pada lapisan di bawah freezing level. Lapisan tropopause secara rerata berada pada ketinggian 16.6 kilometer dengan suhu sekitar -81 C. Oleh karena itu studi potensi pemanfaatan energi angin ini sangat tepat dilakukan guna mengidentifikasi daerah-daerah berpotensi. Udara yang memiliki massa (m) dan kecepatan (v) akan menghasilkan energi kinetik sebesar : E= Dimana: E



= energi kinetik (joule)



1 2



m. v 2



(2.1)



9



m



= Massa udara (kg)



v



= Kecepatan udara (m/s) Rumus di atas juga berlaku untuk angin yang merupakan udara yang



bergerak. Jika suatu “blok” udara memiliki penampung A dan bergerak dengan kecepatan v, maka jumlah massa yang melewati suatu tempat dapat dilihat pada rumus berikut 𝑚 = 𝜌. 𝐴. 𝑣



(2.2)



Dimana: m



= kelajuan aliran massa udara (kg/s)



ρ



= Kecepatan udara (kg/m3)



A



= Luas Penampang (m2)



V



= Kecepatan angin (m/s)



Dengan luas penampang dapat ditentukan dengan persamaan berikut: 𝐴 =𝑑xℎ



(2.3)



Dimana d



= diameter sudut (m)



h



= Tinggi Sudu (m) dengan persamaan (2.1) dan (2.2) dapat dihitung besar daya yang dihasilkan



dari pembangkit listrik tenaga bayu tersebut: 𝑝=



1 2



. 𝜌. 𝐴. 𝑣 2



(2.4)



Dimana: 𝑝



= Densitas udara (1.225 kg/m3)



A



= Luas penampang turbin (m2)



v



= Kecepatan udara



2.4



Generator Generator adalah sebuah perangkat yang dapat menghasilkan sumber listrik



dari energi mekanik. Jadi generator listrik mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan dari generator ini dapat diperoleh karena memakai sistem induksi elektromagnetik. Generator sederhana atau



10



generator listrik kecil biasa disebut dinamo. Walaupun struktur dan cara kerjanya hampir sama, generator berbeda dengan motor listrik, jika fungsi motor listrik adalah untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik dan menjadi energienergi lainnya. Generator merupakan sumber utama energi listrik yang dipakai sekarang ini dan merupakan converter terbesar di dunia. Pada prinsipnya tegangan yang dihasilkan bersifat bolak balik, sedangkan generator yang menghasilkan tegangan searah karena telah mengalami proses penyearah. Generator adalah mesin listrik yang menggunakan magnet untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Prinsip generator dapat di liat pada Gambar berikut secara sederhana dapat dikatakan bahwa tegangan diinduksikan pada kontaktor apabila konduktor tersebut bergerak pada medan magnet sehingga memotong garis garis gaya magnet.



Gambar 2. 3 Kaidah Tangan Kanan Sumber: Seftyan, 2018



Prinsip dasar generator arus bolak balik menggunakan hukum faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang yang berubah-berubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik. Besar tegangan generator bergantung pada: a.



Kecepatan putaran (N)



b.



Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluks (Z)



c.



Jumlah fluks magnet yang dibandingkan oleh medan magnet (f)



11



Konstruksi generator arus bolak balik ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu. a.



Rotor, merupakan bagian bergerak yang menghasilkan medan magnet yang menginduksi ke stator



b.



Stator merupakan bagian yang tetap pada generator yang terbuat dari baja yang berfungsi melindungi bagian dalam generator kotak terminal dan name plate pada generator. Inti stator yang terbuat dari bahan feromagnetik yang berlapis-lapis dan terdapat alur-alur tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan sedangkan rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder).



2.4.1 Prinsip Kerja Generator DC Prinsip dasar generator DC menggunakan hukum faraday yang mengatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, seperti Gambar 2.4, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik. Besar tegangan generator bergantung pada : a.



Kecepatan putaran (N)



b.



Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluks (Z)



c.



Banyaknya fluks magnet yang dibangkitkan oleh medan magnet (F)



d.



Konstruksi Generator



Gambar 2. 4 Prinsip Kerja Generator Sumber. Amrie Mucta 2018



12



2.5



Turbin Angin Turbin angin adlah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan



tenaga listrik. Turbin angin pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi. Turbin angin terdahulu banyak dibangun di wilayah Denmark, Belanda, dan negara negara eropa lainnya dan lebih dikenal dengan sebutan windmill. Turbin angin merupakan sebuah alat yang digunakan dalam sistem konversi energi angin (SKEA). Turbin angin berfungsi merubah energi kinetik angin menjadi energi mekanik berupa putaran poros. Putaran poros tersebut kemudian digunakan untuk beberapa hal sesuai dengan kebutuhan seperti memutar dinamo atau generator untuk menghasilkan listrik atau menggerakan pompa untuk pengairan. Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energi mekanis dari angin menjadi energin putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik. Turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbarui yaitu angin. Walaupun sampai saat ini pembangunan turbin angin amasih belum dapat menyaingi pembangkit listrik konvesional seperti PLTD, PLTU turbin angin masih lebih dikembangkan oleh para ilmuwan karena dalam waktu dekat manusia dihadapkan dengan masalah kekurangan suber daya alam yang tak dapat diperbarui seperti batubara, minyak bumi sebagai bahan dasar untuk membangkitkan energi listrik. Gambar turbin angin ditujukan pada gambar 2.5



13



Gambar 2. 5 Turbin Angin Sumber: republika.co



Janes Manwell menyatakan pada tahun 2009 bahwa pada awalnya turbin angin merupakan alat bantu yang digunakan dalam bidang pertanian. Teknologi tenaga angin sumber daya energi yang paling cepat berkembang di dunia, sepintas terlihat sederhana. Turbin angin selain untuk pembangkitan energi listrik, turbin angin sangat cocok untuk mendukung keperluan kegiatan pertanian, perikanan seperi irigasi, aerasi tambak ikan dan sebagainya. Tenaga ditransfer melalui baling – baling kadang dioperasikan pada variabel kecepatan, lalu ke generator dan menghasilkan energi listrik yang siap digunakan Menurut Jane Manwell tahun 2009 pengetahuan tentang energi angin telah lama dipelajari dan digunakan, sehingga teknologi energi angin bukanlah teknologi yang baru ditemukan. Pada 200 tahun lalu sebelum masehi bangsa persia telah menggunakan teknologi kincir angin. Kincir angin sumbu vertikal merupakan kincir angin pertama yang tercatat dalam sejarah, pada abad ke – 7 kincir angin ini dibangun pada perbatasan antara Iran-Afganistan-Pakistan. Bangsa Persia dulunya menggunakan teknologi energi angin untuk menggiling/menumbuk gandum dan biji-bijian lainnya, dan juga mereka memanfaatkannya untuk memompa air. Perkembangan yang paling maju terjadi di Belanda dimana mulai banyak dikembangkannya bentuk dari kincir angin. Pada tahun 1920 di Amerika, teknologi tersebut mulai digunakan untuk membangkitkan listrik, yang dimana kincir angin



14



untuk membangkitkan listrik dikenal dengan nama turbin angin. Kini turbin angin mulai banyak digunakan untuk mengakomodasikan kebutuhan listrik, dengan menggunakan konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbarui yaitu angin. Walaupun untuk saat ini pembangunan turbin angin belum mampu untuk menyaingi pembangkit energi konvensional (PLLTU, PLTD, dll). Turbin angin dikembangkan oleh ilmuwan karena dalam waktu dekat akan terjadi kekurangan sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui seperti batu bara dan minyak bumi sebagai bahan utama pembangkit listrik saat ini. Umumnya daya efektif yang dapat diterima oleh turbin angin hanya sebesar 20%-30%. Oleh karenanya, pengembangan efisiensi turbin angin dengan menyempurnakan beberapa aspek di bawah ini 1.



Baling – baling Baling – baling berukuran panjang bias menangkap atau mengumpulkan lebih banyak energi dibandingkan dengan yang berukuran pendek. Kelemahannya adalah baling – baling panjang cenderung lebih berat dan lebih mudah rusak. Fokus penelitian adalah untuk tetap mempertahankan panjang, kekuatan, ketebalan, namun dengan berat yang ringan.



2.



Kontrol Jika angin semakin kencang, semakin besar pula energi yang dihasilkan. Memang benar tapi tidak semudah itu. Karena baling-baling direncanakan akan



berbobot



ringan,



angin



kencang



dapat



dengan



mudah



menghancurkannya. Jika tidak ada mekanisme rem atau penurunan kecepatan baling-baling, angin dapat merusak konstruksi baling-baling, bahkan menerbangkannya dengan mudah. Rem merupakan faktor penting dalam pengendalian kecepatan putaran baling-baling itu yang masih terus dipelajari. Kebanyakan turbin angin yang digunakan yaitu turbin angin horisontal yang bersudu tiga atau dua. Turbin angin yaitu kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Daya yang dihasilkan oleh turbin angin tergantung pada diamter dari sudu, semakin panjang diameter maka daya yang dihasilkan semakin besar. Namun sekarang ini turbin angin banyak digunakan untuk mengkomodasi listrik masyrakat, dengan menggunakan konversi energi dan



15



menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbarui yaitu angin. jenis jenis turbin dibagi menjadi dua yaitu turbin angin horisontal dan vertikal, dan ini lah Gambar 2.6 dari turbin angin tersebut



(a)



(b)



Gambar 2. 6 (a) Turbin Vertikal (b) Turbin Horizontal Sumber: Indonesia.alibaba



2.6



Wind tunnel Terowongan angin digunakan untuk mensimulasikan keadaan sebenarnya



pada suatu benda yang berada dalam pengaruh gaya-gaya aerodinamik dalam bidang aeronautika kinerja mekanika terbang (flight mechanic) dari suatu benda terbang (aerial vechicle) dapat diuji secara experimental, dengan peralatan system pendukung yang memiliki kemampuan ukur enam derajat kebebasan (degree of freedom), yaitu gaya, Fdrag, Fthrust, Fweight, Flift, Fside, momen, Mpitch, Mroll, Myaw. Obyek analisa ini sangat luas sehingga dibagi dalam beberapa sub klasifikasi. Pada bidang otomotif desain kendaraan modern menuntut bentuk (shape) yang futuristic tapi juga hambatan angin dapat direduksi sehingga konsumsi bahan bakar lebih hemat. Dalam hal ini reduksi Coefisien Drag dapat dilakukan melalui pengujian dengan terowongan angin. Selain itu juga menuntut kestabilan tinggi terutama saat menikung sehingga menuntut gaya tekan ke bawah (down force negative lift) yang optimal. Terowongan tipe ini biasanya menggunakan lantai seksi uji yang dapat bergerak sesuai kecepatan jet untuk menghilangkan pengaruh lapisan batas (boundary layer) lantai.



16



2.6.1



Jalur Rangkaian Wind tunnel Wind tunnel mempunyai dua jenis jalur rangkaian dalam aplikasinya, yang



pertama yaitu dengan rangkaian terbuka (Open Circuit Tunnel) dan yang kedua yaitu dengan rangkaian tertutup (Close Circuit Tunnel). Namun untuk yang dibahas oleh penulis untuk Wind tunnel Rangkaian Terbuka. Wind tunnel ini disebut tipe terbuka atau Open Circuit Tunnel karena pada sisi inlet dan outlet bersinggungan langsung dengan atmosfer. Untuk alliran udaranya sendiri akan digerakan oleh axial fan yang diletakan di bagaian belakang Wind tunnel. Terdapat 4 bagian utama dari Wind tunnel rangkaian terbuka ini, yaitu Construction (Nozzle), Setling Chamber, Test Chamber (tempat uji) dan Difuser.



Gambar 2. 7 Wind tunnel Rangkaian Terbuka Sumber: Doc.info



2.6.2



Bagian – bagian Wind tunnel Rangkaian Terbuka Terdapat 4 bagian utama pada Wind tunnel, yaitu Construction (Nozzle),



Settling Chamber, Test Chamber, dan Diffusers. Berikut fungsi dari masing masing bagian Wind tunnel 1. Construction (Nozzle)



17



Construction marupakan bagian terpenting dalam mendesain Wind tunnel, aliran yang dihasilkannya sangat berpengaruh pada kualitas aliran di test chamber. Dengan bentuknya seperti gambar 2.8 , bertujuan untuk meningkatkan kecepatan aliran dan mengurangi aliran turbulen sebelum masuk ke test chamber



Gambar 2. 8 Wind tunnel Construction Sumber: doc.info



2. Settling Chamber Settling chamber merupakan bagian dari Wind tunnel rangkaian terbuka yang diletakan diawal rangkaian. Ketika membutuhkan aliran udara yang berkualitas tinggi, sesuatu alat harus dipasang untuk meningkatkan aliran yang seragam dan mengurangi tingkat turbulen dalam aliran sebelum memasuki bagian construction. Komponen yang dipasang dibagian settling chamber yaitu biasa disebut Honneycombs. Walaupun honeycombs ini di pasang tidak akan mengurangi pressure dan keceparan yang masuk, karena hanya berbentuk screen yang berfungsi sebagai penyearah aliran.



18



Gambar 2. 9 Setting Chamber Sumber: Doc.info



3. Test Chamber Test Chamber merupakan tempat ditest-nya suatu permodelan yang telah dibuat. Aliran udara yang masuk ke test chamber ini sangat sekali dibutuhkan tingkat turbulen yang sangat rendah, semakin rendah maka akan semakin bagus dan akurat untuk hasil simulasi dari test yang dilakukan. Ukuran untuk test chamber ini tergantung kepada permodelan yang akan disimulasikan di wind tunnel.



Gambar 2. 10 Test Chamber Sumber: Doc.info



19



4. Diffusers Fungsi utama dari Diffuser yaitu untu memulihkan tekanan stastis dalam rangka meningkatkan efisiensi dan menutup dari aliran sirkuit. Letak dari diffuser ini berada di setelah test chamber. Dan di bagian akhir dari diffuser akan diletakan axial fan.



Gambar 2. 11 Diffuser Sumber: Doc.info



2.7



Blok Diagram Hardware Berikut merupakan blok diagram hardware dari perancangan prototipe



pembangkit listrik tenaga bayu dengan memanfaatkan udara buang dari exhaust fan.



Gambar 2. 12 Blok Diagram Rangkaian Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2020



20



Pada blok diagram di atas terdapat beberapa rangkaian yang dibutuhkan dalam perancangan sistem yang direncanakan yaitu: 1.



Modul Mikrokontroler Arduino Mega 2560 (chip ATmega2560).



3.



Anemometer



4.



Optocoupler



5.



Sensor Arus AC SCT 013-030



6.



Sensor Tegangan AC ZMPT101B



7.



Modul Data logger, RTC dan Micro SD Card



8.



Liquid Crystal Display (LCD)



9.



Power Supply.



2.8



Arduino Mega 2560 Arduino merupakan perangkat elektronik yang bersifat open source baik



dari segi hardware maupun software. Selain, arduino merupakan kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan Integrated Development Environment (IDE). Arduino dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Gambar 2.13 merupakan board Arduino yang nantinya digunakan.



Gambar 2. 13 Arduino Mega 2560 Sumber: Arduino, 2016



Arduino Mega 2560 adalah mikrokontroler yang berbasis Arduino dengan menggunakan chip Atmega 2560. Arduino mega 2560 memiliki pin I/O yang cukup banyak, sejumlah 54 buah digital I/O pin ,14 pin diantaranya adalah PWM, 16 pin



21



analog input, 4 pin serial port hardware (UART). Arduino Mega 2560 dilengkapi dengan sebuah osilator kristal 16 Mhz, sebuah port USB, power jack DC, ICSP header, dan tombol reset. Berikut merupakan spesifikasi dari modul mikrokontroler Arduino Mega 2560: 1. Menggunakan mikrokotroler ATmega 2560. 2. Beroperasi pada tegangan 5 V. 3. Tegangan input rekomendasi 7-12 V dengan batas tegangan input yaitu 620V. 4. Memiliki 54 pin input/output digital dan diantaranya terdapat 14 pin PWM. 5. Memiliki 16 pin analog. 6. Arus untuk pin input/output 40mA. 7. Arus untuk pin 3.3V adalah 50mA. 8. Flash memory 32KB, 8 KB digunakan oleh bootloader. 9. SRAM sebesar 8 KB. 10. EEPROM sebesar 4 KB. 11. Kecepatan clock 16 MHz.



2.9



Anemometer Anemometer adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk mengukur



kecepatan angin. Kata anemometer berasal dari Yunani yaitu anemos yang berarti angin. Angin merupakan udara yang bergerak ke segala arah, angin bergerak dari suatu tempat menuju ke tempat yang lain.



Gambar 2. 14 Sensor Anemometer Sumber. Doc. info



22



Anemometer ini pertama kali diperkenalkan oleh Leon Battista Alberti dari Italia pada tahun 1450. Pada saat tertiup angin, baling- baling atau mangkok yang terdapat pada anemometer akan bergerak sesuai arah angin. Makin besar kecepatan angin meniup mangkok- mangkok tersebut, makin cepat pula kecepatan berputarnya piringan mangkok-mangkok. Dari jumlah putaran dalam satu detik maka dapat diketahui kecepatan anginnya. Di dalam anemometer terdapat alat pencacah yang akan menghitung kecepatan angin. Untuk menghitung kecepatan angin pada alat anemometer yaitu menggunakan rumus keliling lingkaran dan kecepatan. Rumus Kecepatan linier angin dapat dihitung melalui persamaan berikut: 𝑣 = 𝑟𝜔𝑏



(2.5)



Keterangan: v



= Kecepatan Linier (m/s)



𝜔𝑏 = Kecepatan Sudut Baling – baling atau Mangkok (rad/detik) r



= Jari – jari Piringan



Dengan banyaknya pulsa dihitung dalam satuan waktu maka:



𝜔=



2𝜋𝑁 60



(2.6)



Keterangan: N



= Jumlah Putaran Permenit (rpm)



𝜔



= Kecepatan Sudut Piringan (rad/detik)



Karena poros baling – baling dan piringan sama, maka: 𝜔 = 𝜔𝑏



(2.7)



v = 𝑟𝜔𝑏



(2.8)



v=𝑟



2𝜋 𝑝



𝑓 (m/s)



Keterangan: f



= Frekuensi, jumlah pulsa perdetik (Hz)



𝑝



= Jumlah celah pada piringan



(2.9)



23



2.10



Sensor Optocoupler Optocoupler adalah rangkaian terpadu yang terdiri dari phototransistor dan



Light Emiting Diode (LED), kombinasi antara emitter dan detector. Ketika terdapat penghalang antara phototransistor dan IR LED maka phototransistor tidak dapat menangkap cahaya infra merah dari IR LED, sehingga keluaran sensor berlogika low atau 0. Sebaliknya, Ketika tidak terdapat penghalang antara phototransistor dan IR LED maka phototransistor dapat menangkap cahaya infra merah dari IR LED, sehingga keluaran sensor berlogika high atau 1. Berikut adalah simbol dari optocoupler.



Gambar 2. 15 Simbol Optocoupler



2.11



Sensor Arus AC SCT 013-030 Splilt-core Current Transformer adalah sensor arus yang menggunakan



konsep kinerja dari trafo arus. Gambar 2.16 menjelaskan bagaimana trafo arus bekerja.



Gambar 2. 16 Skema Transformator Arus



Transformator arus dirancang untuk menghasilkan nilai arus sekunder yang lebih kecil dibandingkan sisi primernya. Trafo arus mengubah nilai arus pada suatu saluran transmisi ke nilai yang lebih kecil sehingga lebih aman untuk dilakukan



24



pengukuran. Trafo arus terdiri dari lilitan sekunder yang terdapat pada cicin ferromagnetic, dengan lilitan primer yang melewati bagian tengah dari cicin. Cicin ferromagnetic menahan sedikit fluks dari lilitan primer. Fluks ini menginduksi tegangan dan arus ke dalam lilitan sekunder. Rasio trafo arus antara lilitan primer dan sekunder mempengaruhi arus yang dihasilkan. Gambar 2.7 adalah gambar jenis trafo arus SCT 013-030 dengan batas maksimum arus yang dapat diukur sebesar 30 ampere.



Gambar 2. 17 Sensor Arus SCT 013-030



Transformator arus ini menggunakan magnet permanen sebagai cicin ferromagnetic. Berikut adalah spesifikasi dari SCT 013: 1. Input current 0-30 Ampere 2. Output voltage 0-1 Volt 3. Non-linearity ± 1% 4. Build in sampling resistance (RL) 62 Ω 5. Turn ratio 1800:1 6. Resistance grade B 7. Work temperature -25ºC~+70ºC 8. Dielectric strength (between shell and output) 1500V AC/1min 5 mA



2.12



Sensor Tegangan AC ZMPT101B Pengukuran besar perubahan tegangan dilakukan dengan menggunakan



sebuah transformator ZMPT101B. Tranformator ini dapat digunakan untuk mengukur perubahan tegangan dengan memanfaatkan perubahan nilai resistansi pada output transformator (Saputra, Muid & Rismawan, 2016).



25



Gambar 2. 18 Sensor Tegangan AC ZMPT101B



Nilai tegangan AC yang dapat diukur antara 0 sampai 1000 Volt. Tegangan yang telah melewati transformator diukur menggunakan rasio. Jika menggunakan tegangan referensi 3,3 Volt maka rasionya adalah 1000 : 1,16 Volt. Sedangkan jika menggunakan tegangan referensi 5 Volt maka rasionya adalah 1000 : 3,53 Volt. Proses pembaca sensor tegangan ini adalah dengan cara pensamplingan (Somari, 2017).



2.13



Modul Data Logger Modul data logger merupakan sebuah modul yang berfungsi sebagai data



logger. Modul ini terdiri dari 2 bagian utama, yaitu micro SD card reader dan real time clock (RTC). Micro SD card reader adalah pembaca micro SD card, melalui sistem file SPI antar muka driver, MCU untuk melengkapi sistem file untuk read dan write micro SD card. Modul data logger ditunjukan pada Gambar 2.19.



Gambar 2. 19 Modul Data Logger



26



Real clock time (RTC) berfungsi sebagai penyimpan data waktu digital yang dapat diakses oleh mikrokontroler, dimana RTC menggunakan chip DS1307 serial dengan protokol komunikasi I2C (Inter-Integrated Circuit). Modul data logger memiliki 8 buah pin (GND, VCC, MISO, MOSI, SCK, CS, SDA, SCL). Fitur modul data logger antara lain: 1. Kompatibel dengan micro SD card dan micro SDHC card. 2. Memerlukan sumber tegangan 4.5-5.5V. 3. Dapat diintegrasikan langsung dengan Arduino. 4. Gelombang sinyal output RTC square. 5. Otomatis mendeteksi fail supply dan switch supply ke baterai. 6. RTC mengkonsumsi kurang dari 500nA pada mode baterai dengan osilator aktif. 7. Terdapat slot baterai RTC. 8. RAM RTC sebesar 56 Byte.



2.14



Liquid Crystal Display (LCD) 20x4 dengan I2C Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi



sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-light.



Gambar 2. 20 Liquid Crystal Display (LCD) 20x4 dengan I2C



Inter Integrated Circuit (I2C) merupakan standar komunikasi tersusun atas dua saluran utama yaitu, saluran serial clock (SCL) dan serial data (SDA) yang membawa informasi data antara I2C dengan sistem pengontrolnya.



27



2.15



Arduino Integrated Development Environment (IDE) Software yang digunakan dalam membuat listing program adalah Arduino



Integrated Development Environment (IDE), yaitu software yang merupakan bawaan dari arduino itu sendiri yang dapat dilakukan proses compile dan upload program dengan bahasa pemrograman C. Secara sederhana, sketch dalam arduino dikelompokkan menjadi 2 yaitu, setup dan loop. 1. Setup () Semua kode didalam kurung kurawal akan dijalankan hanya satu kali ketika program Arduino dijalankan untuk pertama kalinya. 2. Loop () Fungsi ini akan dijalankan setelah setup (fungsi void setup) selesai. Setelah dijalankan satu kali fungsi ini akan dijalankan lagi, secara terus menerus sampai catu daya dilepaskan.



BAB III METODE PENELITIAN



3.1



Tempat dan Waktu Penelitian Perencanaan dan pembuatan alat ini dilaksanakan di Lab. Teknik Elektro



Fakultas Teknik Universitas Udayana, Jalan Raya Kampus Unud No. 88 Jimbaran, Kec. Kuta Selatan, Kab. Badung, Bali mulai bulan Januari 2020 sampai dengan Juni 2020.



3.2



Data Dalam penelitian ini, data yang digunakan sebgai sumber referensi yang



sangat penting. Ada beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam melaksanakan penelitian ini yaitu sumber data, jenis data, dan metode pengumpulan data



3.2.1



Sumber Data Sumber data yang digunakan dalam pelaksanaan penelitian ini adalah



Library Research, atau penelitian kepustakaan yang berhubungan dengan penulisan skripsi ini, spesifikasi exhaust fan dan spesifikasi generator digunakan. Data – data tersebut kemudian diolah untuk menjadi rujukan dalam melakukan penelitian ini.



3.2.2



Jenis Data Jenis data yang digunakan dalam penelitian ini terbagi menjadi dua yaitu



data primer dan data sekunder. 1. Data primer adalah data yang diperoleh dari pengukuran dan pengujian alat, dimana sebelumnya dilakukan pembuatan alat uji mengenai pengaruh pemasangan wind tunnel pada exhaust fan sehingga nantinya didapat output yang seoptimal mungkin. 2. Data sekunder merupakan data yang diperoleh dari jurnal, artikel, spesifikasi exhaust fan, spesifikasi generator dan komponen lainnya yang berkaitan dengan penelitian ini.



27



28



3.2.3



Metode Pengumpulan Data Metode pengumpulan data dilakukan dengan melaksanakan pengukuran



pada saat pengujian alat secara langsung serta melakukan studi literatur, yaitu dengan mengumpulkan dan mempelajari data yang telah didapat kemudian menyesuaikan dengan teori dari skripsi terdahulu atau buku yang berhubungan dengan topik penelitian yang akan dilakukan.



3.3



Bahan Penelitian Bahan – bahan yang diperlukan dalam melakukan rancang bangun protytpe



pembangkit listrik tenaga bayu dengan memanfaatkan udara buang dari exhaust fan terdiri dari 2 perencanaan



3.3.1



Bahan Penelitian Perancangan Alat Uji Bahan yang diperlukan untuk membuat perancangan prototipe pembangkit



listrik tenaga bayu dengan memanfaatkan udara buang dari exhaust fan adalah: 1. Generator sebagai penghasil energi listrik. 2. Besi Siku sebagai kontruksi dudukan alat uji. 3. Lembar PVC sebagai bahan pembuatan sudu Wind Turbine Vertical. 4. Pipa PVC sebagai bahan pembuatan honeycomb. 5. Triplek sebagai bahan pembuatan Wind tunnel 3.3.2



Bahan Penelitian Perancangan Data Logger Bahan – bahan yang diperlukan dalam melakukan rancang bangun sistem



data logger kecepatan angin, tegangan dan arus listrik pada pemanfaatan gas buang exhaust fan sebagai bangkit listrik tenaga bayu adalah: 1. Arduino Mega 2560 sebagai pengolah data. 2. Optocoupler sebagai sensor kecepatan angina 3. Sensor Arus AC SCT 013-030 sebagai komponen pengukur arus 4. Sensor Tegangan AC ZMPT101B sebagai komponen pengukur tegangan.



29



5. Modul data logger (RTC dan Micro SD Card) RTC sebagai penghitung waktu dan Micro SD sebagai media penyimpanan data. 6. Liquid Crystal Display (LCD) dengan I2C sebagai penampil informasi pembacaan sensor, hasil konversi dan waktu. 7. Komponen – komponen elektronika pendukung lainnya. 8. Larutan kimia (FeCl3) untuk pelarut PCB.



3.4



Peralatan Kerja Peralatan kerja yang digunakan dalam perancangan prototipe pembangkit



listrik tenaga bayu dengan memanfaatkan udara buang dari exhaust fan disertai dengan sistem data logger kecepatan angin, tegangan dan arus listrik adalah: 1.



Multimeter digunakan sebagai alat ukur, dimana untuk mengukur besarnya arus dari exhaust fan menggunakan Ampermeter dan tegangan dari output wind turbine menggunakan Voltmeter.



2.



Tachometer digunakan sebagai alat yang digunakan untuk mengetahui besarnya putaran wind turbine.



3.



Anemometer digunakan sebagai alat yang digunakan untuk mengetahui kecepatan angin exhaust fan.



4.



Personal Computer (PC) yang digunakan untuk merancang layout PCB dengan menggunakan software Eagle serta software Arduino IDE (Integrated Development Environment) yang digunakan untuk melakukan pemrograman pada mikrokontroler Arduino Mega 2560.



5.



Gergaji besi yang digunakan untuk memotong PCB.



6.



Setrika yang digunakan untuk pensablonan rangkaian pada PCB.



7.



Larutan Fericlorida (FeCl3) untuk pelarut PCB yang sudah disablon.



8.



Bor PCB yang digunakan untuk membuat lubang tempat meletakan kakikaki komponen.



9.



Solder dan timah yang digunakan untuk melakukan penyolderan komponen.



10.



Gerinda yang digunakan untuk memotong pipa pada pembuatan sudu turbin, serta besi, plat dan aluminium digunakan untuk dudukan peralatan alat uji.



30



11.



Kikir yang digunakan sebagai penghalus dari bahan yang dipotong agar tampak rapi dan aman.



12.



Baut, mur, dan ripet yang digunakan sebagai pengerat dan penyambung besi, plat dan aluminium penyangga alat uji.



13.



3.5



Serta peralatan pendukung lainya.



Metodelogi Penelitian Metodelogi yang dilakukan dalam melakukan pengujian prototype PLTB



dengan memanfaatkan udara exhaust fan ini menggunakan metode pengukuran, yaitu melakukan pengujian dengan hasil perhitungan. Pengujian yang dilakukan untuk mengetauhui perbandingan jenis perbedaan dari tiap jenis wind tunnel adapun beberapa perhitungan yang dilakukan dalam pembuatan konstruksi wind tunnel diantaranya diantaranya: Diffuser



Gambar 3. 1 Jenis Wind tunnel Diffuser Sumber: http://aeroengineering.co.id/2017/07/pengujian-model-pesawat-terbang-denganterowongan-angin-wind-tunnel/



31



3.6



Pemodelan Sistem Adapun pemodelan sistem dari perancangan prototype Pembangkit Listrik



Tenaga Bayu ini adalah:



(a)



(b)



Gambar 3.2 Gambar 3. 2 (a) pemodelan dengan Wind tunnel, (b) Pemodelan Tanpa Wind tunnel Sumber: Dokumentasi pribadi, 2020



Dari pemodelan rancangan prototype diatas maka dapat dijelaskan sebagai berikut: 1. Sumber energi angin pada rancangan diatas terletak pada exhaust fan dimana pada perancangan diatas menggunakan udara buang dari exhaust fan. 2. Selanjutnya udara buang dari exhaust fan akan memutar vertikal turbin sehingga nantinya turbin akan menggerakan rotor pada generator dan akan menghasilkan energi listrik. 3. Pengaruh pemasangan wind tunnel akan mempengaruhi kecepatan turbin yang dimana bila dipasang wind tunnel maka udara buang dari exhaust fan akan terfokus menuju turbin yang dimana penggunaan wind tunnel berguna untuk mencegah terjadinya udara terbuang. 4. Selanjutnya sensor arus, sensor tegangan, sensor kecepatan putaran turbin dan sensor kecepatan angin akan bekerja bersamaan selama power supply tersedia serta untuk rangkaian data logger akan menyimpan waktu dan data – data hasil pemngukuran tersebut.



32



3.7



Metode Rancang Bangun Prototype Metode rancang bangun prototype sistem pembangkit listrik dengan



memanfaatkan udara buang dari exhaust fan terdiri dari perancangan perangkat keras yang dimana dalam perancangan perangkat keras alat alat disusun secara sistematis agar menghasilkan output energi sefisien mungkin.



3.7.1



Perancangan Perangkat Keras Pada perancangan prototype ini terdapat beberapa perancangan perangkat



keras yang terdapat diantaranya 1. Perancangan turbin 2. Perancangan wind tunnel



Gambar 3. 3 Diagram Blok Perancangan Prototype Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2020



3.7.1.1 Perancangan Wind tunnel Penelitian ini dimana memanfaatkan udara buang dari exhaust fan yang aliran udaranya bersifat turbulen. Kondisi keadaan nyata udara buang dari exhaust fan umumnya masih bersifat tersebar kurang terfokuskan. Solusi yang dapat mengatasi masalah tersebut adalah dengan memasang wind tunnel yang dimana wind tunnel ini nantinya menyelimuti exhaust fan sampai ke turbin yang dimana aliran udara buang dari exhaust fan dapat terfokus menuju turbin. Perencanaan desain dari wind tunnel ini menggunakan bantuan software bernama solidwork yang dimana nantinya hasil perancangan wind tunnel akan dipasang seperti yang ditunjukan pada perancangan beriku:



33



Gambar 3. 4 Rancangan bentuk dengan wind tunnel Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2020



3.7.1.2 Perancangan Perangkat Keras Data Logger Perancangan perangkat keras data logger yang akan dilakukan dalam pembuatan prototipe adalah sebagai berikut, 1.



Perancangan rangkaian power supply



2.



Perancangan sensor kecepatan angin



3.



Perancangan sensor kecepata putaran turbin



4.



Perancangan rangkaian sensor arus AC dan DC



5.



Perancangan rangkaian sensor tegangan AC dan DC



6.



Perancangan rangkaian data logger



7.



Perancangan rangkaian display



8.



Perancangan rangkaian mikrokontroler



Gambar 3. 5 Diagram Blok Rangkaian Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2020



34



1. Perancangan Rangkaian Power Supply Perancangan rangkaian power supply pada alat ini berfungsi untuk mensuplai tegangan yang dibutuhkan rangkaian mikrokontroler, LCD, sensor, dan data logger, Rangkaian power supply mendapat input tegangan dari adaptor 12 VDC. Terdapat regulator 7805 untuk mensuplai, sensor arus, sensor tegangan, sensor kecepatan angin dan sensor tachometer. Pada rangkaian terdapat sebuah Transistor TIP41 yang berfungsi sebagai penguat arus. Kapasitor yang terpasang pada input IC 7805 berfungsi untuk mengurangi riak dari output adaptor, serta kapasitor yang terpasang pada bagian output IC 7805 berfungsi sebagai filter dan mengantisipasi drop tegangan seketika saat alat dimatikan. Dioda sebagai pengaman, jika terjadi kesalahan polaritas pada tegangan input.



Gambar 3. 6 Rangkaian Power Supply Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2020



2.



Perancangan Sensor Kecepatan Angin dan Tachometer Perancangan sensor kecepatan angin dan tachometer menggunakan sensor



optocoupler. Sensor ini akan menghitung banyak pulsa yang terjadi setiap putaran piringan encoder. Piringan encoder yang digunakan adalah piringan modular dengan 18 celah. Perancangan anemometer menggunakan baling – baling atau mangkok dengan 3 sudu, sedangkan perancangan tachometer hanya menggunakan piringan yang dipasang pada turbin, ketika angin mengenai baling – baling anemometer dan turbin, maka piringan akan berputar pada kecepatan tertentu. Berikut adalah skema hubungan antara piringan encoder dengan sensor optocoupler.



35



Piringan



Optocoupler



Encoder



Celah



Gambar 3. 7 Hubungan Piringan Encoder dengan Sensor Optocoupler Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2020



Output dari sensor kecepatan angin dan kecepatan putaran turbin adalah nilai digital 0 dan 1. Besarnya resistor yang terpasang sesuai dengan datasheet dari sensor optocoupler. Rangkaian sensor optocoupler terhubung dengan Pin 2 dan Pin 3 dari Arduino Mega 2560 yang merupakan Pin Digital. Berikut adalah rancangan rangkaian dari sensor optocoupler.



4K7



220



VCC



Optocoupler



GND



Gambar 3. 8 Rangkaian Sensor Optocoupler Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2020



3.



Perancangan Rangkaian Sensor Arus AC Sensor arus AC menggunakan AC Current Sensor SCT 013-030. Rangkaian



AC Curret Sensor SCT 013-030 berupa sensor berbentuk clamp, sehingga dapat mengukur arus tanpa mengganggu gangguan listriknya. Soket pada sensor yang terhubung langsung dengan mkrokontroler Arduino Mega 2560. AC Current Sensor SCT 013-030 akan mengeluarkan output pulsa sesuai dengan besar arus listrik yang mengalir. Pada penelitian ini menggunakan 2 buah sensor arus AC untuk melakukan monitoring arus pada output turbin angin dan exhaust fan.



36



Gambar 3. 9 Rangkaian Sensor Arus AC Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2016



AC Current Sensor SCT 013-030 terdiri dari 3 Pin diantaranya adalah pin Vcc, pin data dan pin GND. Berikut adalah hubungan pin pada AC Current Sensor SCT 013-030 dengan pin mikrokontroler Arduino Mega 2560 dan rangkaian power supply. Tabel 3. 1 Hubungan Pin Pada Rangkaian AC Current Sensor SCT 013-030



No



4.



Pin SCT 013-030



Hubungan



1



Data Sensor Arus 1



Pin A1 Arduino Mega 2560



2



Data Sensor Arus 2



Pin A2 Arduino Mega 2560



4



Vcc Sensor Arus 1



Vcc +5 Volt



5



Vcc Sensor Arus 2



Vcc +5 Volt



6



GND Sensor Arus 1



Ground



7



GND Sensor Arus 2



Ground



Perancangan Rangkaian Sensor Tegangan AC dan DC Sensor tegangan berfungsi untuk mengetahui nilai tegangan output turbin



angin. Sensor tegangan yang digunakan pada penelitian ini adalah ZMPT101B yang memiliki 4 Pin. Pada penelitian ini menggunakan 1 buah sensor tegangan AC untuk melakukan monitoring tegangan output generator dari turbin angin.



37



VCC Pin Data (A3)



GND



Gambar 3. 10 Rangkaian Sensor Tegangan AC dan DC Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2020



Sensor tegangan ZMPT101B memiliki 4 Pin yaitu Vcc, data dan 2 buah pin GND. Berikut adalah hubungan pin pada sensor tegangan AC ZMPT101B dengan rangkaian lainnya. Tabel 3. 2 Hubungan Pin Pada Rangkaian Sensor Tegangan AC



No



5.



Pin ZMPT101B



Hubungan



1



Data Sensor Tegangan 1



Pin A3 Arduino Mega 2560



2



Vcc Sensor Tegangan 1



Vcc +5 Volt



3



GND Sensor Tegangan 1



Ground



Perancangan Rangkaian Mini Data Logger Mini Data logger merupakan sebuah modul yang terdiri dari 2 bagian



utama, yaitu micro SD card reader dan real time clock (RTC). Mini Data Logger digunakan untuk menyimpan hasil pengukuran dari sensor. Nilai kecepatan angin, kecepatan putar, arus dan tegangan akan disimpan pada micro SD card serta waktu ketika besaran – besaran tersebut terukur. Rangkaian mini data logger terdiri dari 8 pin yaitu VCC, GND, SDA, SCL, SCK, MISO, MOSI, CS. Hubungan pin pada rangkaian data logger dengan pin mikrokontroler Arduino Mega 2560 dan rangkaian lainnya dapat ditunjukkan pada gambar dan tabel berikut:



38



Vcc



SCK



GND



MISO



SDA



MOSI



SCL



CS



Gambar 3. 11 Rangkaian Mini Data Logger Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2020



Tabel 3. 3 Hubungan Pin Pada Rangkaian Data Logger



No



Pin SD Card Module



Hubungan



1



Vcc



Vcc +5 Volt



2



GND



Ground



3



SDA



Pin 20 Arduino Mega 2560



4



SCL



Pin 21 Arduino Mega 2560



5



SCK



Pin 52 Arduino Mega 2560



6



MISO



Pin 50 Arduino Mega 2560



7



MOSI



Pin 51 Arduino Mega 2560



8



CS



Pin 53 Arduino Mega 2560



Rangkaian pada modul mini data logger dilengkapi dengan chip IC DS1307 yang berfungsi untuk mengetahui waktu pengukuran, sehingga dapat membandingkan nilai parameter yang telah diukur berdasarkan waktu pengukuran. Secara serial, data yang dikirim oleh DS1307 akan diproses pada mikrokontroler. Kemudian data yang sudah diproses akan dikirim kembali ke DS1307 melalui pin SCL, yaitu serial clock yang mengirimkan data clock ke mikrokontroler.



39



6.



Perancangan Rangkaian Display Rangkaian display menggunakan LCD 4×20 dan I2C yang berfungsi untuk



menampilkan informasi pengukuran pada LCD. Pada rangkaian ini, pin yang digunakan adalah pin GND, VCC, SDA dan SCL. Hubungan rangkaian LCD 4×20 yang dilengkapi I2C dengan pin Arduino mega 2560 ditunjukkan pada gambar berikut:



Gambar 3. 12 Rangkaian LCD Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2020



Hubungan rangkaian display dengan Arduino Mega 2560 adalah sebagai berikut: Tabel 3. 4 Hubungan Pin Pada Rangkaian Display



No



7.



Rangkaian Display



Hubungan



1



SDA



Pin 20 Arduino Mega 2560



2



SCL



Pin 21 Arduino Mega 2560



3



Vcc



Vcc +5 Volt



4



GND



Ground



Perancangan Rangkaian Mikrokontroler Pada penelitian ini, rangkaian mikrokontroler yang digunakan adalah



sebuah modul mikrokontroler Arduino mega 2560 yang merupakan mikrokontroler yang bersifat open source. Arduino mega 2560 dapat diaktifkan dengan disuplai daya dengan tengangan input rekomendasi 7 volt sampai 12 volt dengan batas tegangan input yaitu 6 volt sampai 20 volt. Berdasarkan



40



tegangan rekomendasi, maka dalam penelitian ini modul mikrokontroler Arduino mega 2560 disuplai dengan tegangan 12 volt. Pin – pin yang digunakan pada Arduino mega 2560 dapat ditunjukkan pada tabel berikut: Tabel 3. 5 Hubungan Pin Pada Rangkaian Mikrokontroler



NO



Pin Arduino Mega 2560



Perangkat I/O



1



Pin A1, Pin A2



Sensor Arus SCT 013-030



2



Pin A3



Sensor Tegangan ZMPT101B



3



Pin 2, Pin 3



Sensor Optocoupler



5



Pin 51



MOSI SD Card Module



6



Pin 50



MISO SD Card Module



7



Pin 52



SCK SD Card Module



8



Pin 53



SCK SD Card Module



9



Pin 20



SDA (RTC) dan I2c LCD



10



Pin 21



SCL (RTC) dan I2c LCD



3.7.2 Perancangan Perangkat Lunak Perancangan perangkat lunak pada rancang bangun prototipe sistem pembangkit listrik dengan memanfaatkan udara buang dari exhaust fan menggunakan Arduino IDE (Integrated Development Environment), yaitu software yang merupakan bawaan dari arduino.



Gambar 3. 13 Tampilan Software Arduino IDE Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2020



41



Tampilan awal dari software Arduino IDE ditunjukan pada gambar berikut 3.13. Arduino IDE menggunakan Bahasa pemrograman C dan dilengkapi dengan source code editor, compiler dan library yang terdapat contoh program dalam memudahkan pembuatan software. Berikut adalah diagram alir atau flowchart yang menggambarkan prinsip kerja dari rancang bangun prototipe sistem pembangkit listrik dengan memanfaatkan udara buang dari exhaust fan. Pada perancangan perangkat lunak, terdapat 5 sub program yaitu: 1. Sub program sensor kecepatan angin 2. Sub program sensor kecepatan putaran turbin 3. Sub program sensor arus AC 4. Sub program sensor tegangan AC 5. Sub program data logger



Gambar 3. 14 Flowchart Perancangan Perangkat Lunak Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2020



42



Gambar 3.14 menjelaskan alur dari perancangan program dari rancang bangun prototipe. 1. Inisiasi pin dan variabel yang digunakan. 2. Sub program sensor kecepatan angin dan putaran turbin mengolah input pulsa yang dihasilkan sensor optocoupler menjadi satuan m/s. 3. Sub program sensor Arus AC mengolah input pulsa yang dihasilkan sensor Arus AC kemudian dikonversikan dalam satuan Ampere. 4. Sub program sensor tegangan AC mengolah input pulsa yang dihasilkan sensor tegangan AC kemudian dikonversikan dalam satuan Volt. Sub data logger akan berjalan secara otomatis dan berlangsung sesuai waktu yang ditentukan, dan menyimpan data hasil pembacaan sensor beserta waktu dari RTC pada micro SD card.



3.8



Skema Pengujian Alat Penelitian Pembangkit Listrik Tenaga Bayu dengan memanfaatkan udara



buang dari exhaust fan dilakukan di gedung Student Center Lt. 4 Jalan Dr. Goris No. 7 Universitas Udayana. Sumber energi penggerak turbin pada penelitian kali ini terletak pada exhaust fan yang berukuran 57 x57 dan memiliki diameter fan sebesar 42 cm. Exhaust Fan memiliki kecepatan angin sebesari 5 – 6 m/s yang sudah diuji dengan menggunakan alat bernama anemo meter. Skema pengujian alat pada penelitian kali ini dibagi menjadi 2 yaitu pengujian menggunakan wind tunnel dan pengujian tanpa menggunakan wind tunnel. Turbin yang digunakan pada pengujian ini terdapat 2 jenis yaitu turbin bilah 2 dan turbin bilah 4, berikut gambaran skema pengujian ketika menggunakan wind tunnel dan tanpa wind tunnel. Jarak antara turbin dengan exhaust fan yang digunakan pada penelitian kali ini adalah 60 cm.



43



Gambar 3. 15 Skema Pengujian Prototype Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2020



44



3.9



Diagram Alur Penelitian Dari penelitian ini dapat digambarkan diagram alur penelitian proses



pengerjaan alat dari awal sampai selesai mendapatkan data penelitian, diagram menunjukan langkah kerja dalam penelitian penulis. Mulai percobaan



Desgin dan perancangan Wind tunnel



Tahapan pengujian



Pengujian tanpa menggunakan menggunakan wind tunnel



Pengujian menggunakan menggunakan wind tunnel



x



Gambar 3. 16 Alur diagram Penelitian Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2020



45



x



Pengambilan data untuk masing masing percobaan Pengolahan hasil data output yang didapat pada tiap masing – masing pengujian TIDAK Data penelitian sesuai teori YA Analisa data pengujian dan Kesimpulan



Selesai sesuai teori Gambar 3. 17 Lanjutan Sumber: Dokumentasi Pribadi, 2020



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN



4.1



Perancangan Alat Perancangan alat pada penelitian Pemanfaatan Udara Buang Exhaust Fan



sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Bayu dibagi menjadi dua (2) yaitu perancangan alat uji dan perancangan Data Logger.



4.1.1 Perancangan Alat Uji Pembuatan alat uji pada penelitian Pemanfaatan Udara Buang Exhaust Fan sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Bayu menggunakan besi siku lobang dengan total panjang besi yang diperlukan 16 meter. Perancangan alat uji akan dibagi menjadi beberapa bagian diantaranya bagian dudukan turbin dan bagian tempat pengujian exhaust fan berikut gambaran perancangan alat uji yang telah dibuat



Gambar 4. 1 Hasil Perancangan Alat Uji Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



46



47



Penjelasan bagian – bagian Alat Uji 1.



Turbin Vertikal Turbin vertikal berfungsi sebagai penggerak untuk generator yang nantinya



generator akan mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Percobaan kali ini menggunakan 2 macam turbin vertikal yang diantaranya turbin vertikal 2 sudu dan 4 sudu, dua macam turbin yang dibuat merupakan turbin jenis savonius dengan perbedaan sudut sebesar 90o. . Berikut spesifikasi dari turbin yang digunakan: a. Panjang Poros



: 100 cm



b. Diameter Lubang Poros



: 10 mm



c. Material Poros



: Besi Drat Ukuran 10mm



d. Jarak Antar Frame



: 66 cm



e. Tebal Frame



: 5 mm



f. Diameter Frame



: 33 cm



g. Material Frame



: Kayu Lapis



h. Panjang Sudu



: 67 cm



i. Tebal Sudu



: 3 mm



j. Diameter Sudu



: 15.24 cm



k. Material Sudu



: Pipa Talang e



a



f



d



h



j



i



b



Gambar 4. 2 Hasil Perancangan Turbin Vertikal Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



48



Gambar 4. 3 Hasil Perancangan Turbin Vertikal Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



2.



Bagian Tempat Pengujian Bagian Tempat Pengujian digunakan sebagai tempat pengujian peletakan



turbin dan exhaust fan. Perancangan bagian tempat pengujian dibuat dengan menggunakan besi siku lubang, dengan jarak antar lubang 5 cm.. Berikut spesifikasi serta gambar model dari wahana pengujian yang dirancang. Spesifikasi Wahana Pengujian: a.



Panjang Wahana Pengujian



: 168 cm



b.



Lebar Wahana Pengujian



: 62 cm



c.



Tinggi Wahana



: 145 cm



49



a



b



Gagang Turbin



c



Rangka Gambar 4. 4 Hasil Perancangan Bagian Pengujian Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Perancangan bagian tempat pengujian merupakan hal yang sangat penting untuk meletakkan semua bagian-bagian utama penelitian, adapun bagian dari tempat pengujian ini meliputi, perancangan rangka dan gagang turbin. Pada perancangan rangka, ukurannya berdasarkan panjang wind tunnel. Selain itu mempertimbangkan clearance (kelonggaran) agar mudah untuk dioperasikan. Berikut gambaran hasil perancangan bagian pengujian



Gambar 4. 5 Hasil Perancangan Bagian Tempat Pengujian Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



50



Dari gambar hasil perancangan bagian tempat pengujian dimana panjang rangka bagian atas dan bawah memiliki ukuran yang sama dengan memperhatikan sistem pengujian jarak sumbu x, Panjang Wind tunnel dan pengujian Honeycomb, sehingga didapatkan ukuran sebagai berikut: a.



Panjang Wind tunnel



= 90 cm



Dari hasil data diatas, maka panjang rangka atas dan bawah dapat ditetapkan sepanjang 100 cm. Lebar dari rangka memperhatikan sistem pengujian jarak sumbu y, dan sisi exhaust fan, sehingga didapatkan ukuran sebagai berikut: a. Sisi Exhaust Fan



= 62 cm



Dari data yang didapat, digunakan lebar rangka yaitu 62 cm, sedangkan untuk tinggi rangka sama dengan ukuran tinggi gagang turbin. Berikut Gambaran Hasil Perancangan gagangan turbin Panjang Gagang Turbin



Tinggi Gagang Turbin



Panjang Box Controller



Diameter Turbin



Panjang Cup Anemometer



Panjang Turbin



Panjang Generator & Dudukan Generator



Perpindahan Sumbu Y Gambar 4. 6 Hasil Perancangan Gagang Turbin Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Ukuran panjang gagang turbin bagian atas dan bawah memiliki ukuran yang sama dengan memperhatikan panjang cup anemometer dengan diameter turbin, sehingga didapatkan ukuran sebagai berikut: a.



Panjang Cup Anemometer



= 15 cm



b.



Diameter turbin



= 32 cm



51



Dari data yang didapat, maka digunakan panjang gagang turbin yaitu Panjang Cup Anemometer + Diameter Turbin + clearance = 68 cm. Tinggi dari gagang turbin memperhatikan panjang turbin, box controller, dan panjang generator, sehingga didapatkan ukuran sebagai berikut: a. Panjang Turbin



= 67 cm



b. Panjang Box Controller



= 30 cm



c. Panjang Generator dan dudukannya



= 35 cm



Berdasarkan data yang telah didapat, maka digunakan tinggi gagang turbin dari wahana pengujian yaitu Panjang Turbin + Panjang Generator dan dudukannya + clearance = 145 cm. 3.



Dudukan Exhaust Fan Dudukan exhaust fan berfungsi untuk tempat peletakan exhaust fan, yang



dapat digerakkan ke sumbu x. Perancangan dudukan exhaust fan dibuat dengan menggunakan besi siku lubang, untuk mempermudah perpindahan peletakan exhaust fan dan nantinya diganjal dengan 4 buah baut yang diletakan disudut exhaus fan. Berikut spesifikasi dudukan Exhaust Fan serta gambar model dudukan yang dirancang. a. Tinggi Dudukan



: 115 cm



b. Lebar Dudukan



: 62 cm



c. Panjang sisi-sisi pegangan



: 60 cm



d. Material Dudukan



: Besi Siku Lubang



e. Diameter Exhaust Fan



: 50 cm



f. Daya Exhaust Fan



: 350 Watt



g. Tegangan Motor Fan



: 220 Volt



h. Model Exhaust Fan



: APK50-A1



52



b



a



c



e Gambar 4. 7 Hasil Perancangan Dudukan Exhaust Fan Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



4.



Wind tunnel Wind tunnel merupakan terowongan untuk udara dari Exhaust Fan yang



nantinya langsung ditujukan ke Turbin. Penelitian kali ini membuat Wind tunnel menggunakan kayu lapis atau triplek yang halus agar mudah dibentuk. Perancangan wind tunnel kali ini menggunakan software SolidWork, berikut untuk perancangan wind tunnel yang digunakan:



Gambar 4. 8 Gambaran Perancangan Wind tunnel Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



53



Tabel 4. 1 Tabel Uji Perancangan Wind Tunnel



Kecepatan



Rancangan



T1



T2



L1



L2



Sudut



1



75



10



57



15.24



32.72°



10.8715



101725.55



2



75



20



57



15.24



37.21°



10.9214



101732.31



3



75



30



57



15.24



42.86°



11.0035



101743.09



4



75



40



57



15.24



50.03°



10.9145



101727.21



5



75



50



57



15.24



59.09°



10.8623



101726.19



Angin m/s



Tekanan



Dari uji perancangan wind tunnel didapat ukuran perubahan pada T2 yang optimal dengan tinggi T2 30 cm berikut arah aliran angin didalam wind tunnel:



Gambar 4. 9 Simulasi Arah Aliran Angin dalam Wind Tunnel Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



5.



Beban Beban dalam percobaan kali ini menggunakan beban resistor berukuran



10Ω. Berikut gambaran dari beban yang digunakan:



54



Gambar 4. 10 Gambaran Beban yang Dipakai Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



7.



Generator Generator yang digunakan pada perancangan prototipe PLTB menggunakan



generator DC (Direct Current). Spesifikasi dari generator yang digunakan adalah Generator Magnet Permanen dengan ukuran seperti pada data dibawah:



b



d a



c



a Gambar 4. 11 Spesifikasi Generator yang Digunakan Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Berikut spesifikasi dari generator yang digunakan dalam perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu dengan memanfaatkan udara buang Exhaust Fan. a. Panjang Generator



: 10 cm



b. Lebar Generator



: 5 cm



c. Panjang Ulir Generator



: 9 cm



55



4.1.2



d. Diameter Ulir Generator



: 0,8 cm



e. Tegangan Generator



: 12 – 18 volt DC



f. Daya Maximum



: 30 Wattt



g. RPM Generator



: 800 RPM



h. Aplikasi Penggunaan



: Kincir Angin dan Kincir Air



Perancangan Data Logger Perancangan data logger pada penelitian Pembangkit Listrik Tenaga Bayu



dengan memanfaatkan udara keluaran exhaust fan ini terbagi menjadi beberapa bagian utama yaitu rangkaian power supply, mikrokontroler arduino mega 2560, rangkaian display, modul mini data logger, sensor kecepatan angin atau anemometer, sensor kecepatan putar turbin atau tachometer, rangkaian sensor arus listrik AC SCT 013-030, rangkaian sensor arus listrik DC ACS712, rangkaian sensor tegangan listrik AC ZMPT101B, dan rangkaian sensor tegangan DC. Hasil rancangan dari data logger pada prototype pembangkit listrik tenaga bayu dengan memanfaatkan udara buang exhaust fan dapat dilihat pada gambar berikut



Gambar 4. 12 Hasil Perancangan Data Logger Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Penjelasan bagian – bagian dari rancangan data logger Pembangkit Listrik Tenaga Bayu dengan pemanfaatan udara buang exhaust fan adalah sebagai berikut: 1. Rangkaian Power Supply



56



Rangkaian power supply sebagai penyuplai daya listrik DC yang dibutuhkan tiap komponen pada rangkaian. Tegangan 12V dihasilkan dari AC to DC converter yang mensuplai rangkaian mikrokontroler sedangkan tegangan 5V dihasilkan dengan menurunkan tegangan 12V menjadi 5V menggunakan IC LM7805, dimana tegangan 5V ini mensuplai rangkaian display, modul data logger, anemometer, tachometer, sensor arus dan sensor tegangan. 2.



Mikrokontroler Arduino Mega 2560 Mikrokontroler Arduino Mega 2560 sebagai otak atau pusat pemrosesan data dari sensor, data logger dan rangkaian display.



3.



Rangkaian Display Rangkaian display pada percobaan kali ini terdiri dari LCD dan modul I2C. Rangkaian display berfungsi untuk menampilkan informasi pengukuran pada LCD.



4.



Modul Data Logger (RTC dan Micro SD Card)



Modul data logger komponen yang digunakan untuk mencatat hasil pengukuran beserta waktu saat pengukuran tersebut. RTC digunakan sebagai penghitung waktu sedangkan micro SD card berfungsi sebagai media penyimpanan data. 5.



Anemometer Anemometer berguna untuk merasakan atau mendeteksi kecepatan angin yang nantinya digunakan untuk memutar turbin. Anemometer pada sistem ini terdiri dari tiga komponen utama, yaitu cup, piringan encoder 22 celah dan sensor optocoupler.



6.



Tachometer Tachometer berguna untuk menghitung kecepatan putaran dari turbin angin yang berputar disebabkan oleh exhaust fan. Komponen utama pada tachometer, yaitu piringan encoder 22 celah dan sensor optocoupler.



7.



Rangkaian Sensor Arus SCT 013-030 dan Arus DC ACS712 Rangkaian sensor arus adalah komponen yang fungsinya untuk mengukur arus listrik AC pada exhaust fan dan listrik DC dari output generator.



57



Rangkaian ini menghasilkan nilai analog yang akan dikonversikan menjadi nilai digital pada Arduino Mega 2560 dengan menggunakan ADC. 8.



Rangkaian Sensor Tegangan ZMPT101B dan Tegangan DC Rangkaian sensor tegangan adalah komponen yang berguna untuk mengukur besaran tegangan yang dihasilkan oleh exhaust fan berupa tegangan AC dan tegangan yang dihasilkan oleh generator yang beripa tegangan DC.



4.2



Pengujian Alat Pengujian percobaan Pemanfaatan Udara Buang Exhaust Fan Sebagai



Pembangkit Listrik Tenaga Bayu dengan penambahan Windu Tunnel berbasis AT Mega 2560, terbagi menjadi 2 pengujian diantaranya 1. Pengujian Kalibrasi pada Sistem Kontrol 2. Pengujian Penambahan Wind tunnel



4.2.1 Pengujian Kalibrasi Sistem Kontrol Pengujian rangkaian sistem kontrol yang digunakan pada percobaan Pembangkit Listrik Tenaga Bayu dengan penambahan Windu Tunnel berbasis AT Mega 2560 sebagai berikut: 1. Rangkaian Power Supply. 2. Rangkaian Mikrokontroler. 3. Rangkaian Display. 4. Rangkaian Data Logger. 5. Rangkaian Tachometer 6. Rangkaian Anemometer. 7. Rangkaian Sensor Tegangan. 8. Rangkaian Sensor Arus.



58



4.2.1.1 Pengujian Kestabilan Tegangan Listrik Pengujian kestabilan teganan listrik ini berfungsi untuk mengetahui kestabilan suplai tegangan yang dipengaruhi oleh beban yang akan digunakan seperti sensor anemometer, sensor tachometer, sensor tegangan, sensor arus, mikrokontroler, rangkaian display, dan rangkaian data logger. AT MEGA 2560 disuplai oleh tegangan input sebesar 12 V yang didapat dari converter sedangkan sensor anemometer, sensor tegangan, sensor arus, rangkaian display, dan rangkaian data logger, serta RTC mendapatkan suplai tegangan 5 V yang didapat dari IC regulator LM2596. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel berikut Tabel 4. 2Hasil Pengujian Tegangan Output pada Rangkaian Power Supply



No



IC Regulator



1



LM2596



Tanpa Beban



Hasil Pengukuran 5V



Berbeban



4.98 V



Kondisi



Dari data yang didapat diatas maka dapat dijelaskan 1.



berdasarkan pengujian dalam kondisi tanpa beban keluaran IC Regulator LM2596 sebesar 5 V. Nilai tersebut telah sesuai dengan keluaran yang seharusnya yaitu 5 V. Maka penyimpangan nilai tegangan dapat dihitung sebgai berikut: Penyimpangan = |



2.



5.00−5.00



| 𝑥 100% = 0 %



5.00



berdasarkan dalam kondisi berbeban keluaran IC Regulator LM2596 sebesar 4.57 V sementara hasil yang didapat pada pengukuran sebesar 5 V. Maka nilai penyimpangan dapat dihitung sebagai berikut: Penyimpangan = |



5.00−4.98 5.00



| 𝑥 100% = 0.4 %



Pengujian power supply dengan melakukan pengukuran tegangan pada output IC Regulator LM 2596 dapat dilihat pada gambar berikut



59



Gambar 4. 13 Pengukuran Tegangan Output pada IC Regulator LM2596 dalam kondisi berbeban Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



4.2.1.2 Pengujian Konsumsi Daya Listrik Pengujian konsumsi daya listrik kali ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar daya yang dikonsumsi oleh perangkat, yang dimana pengujian konsumsi daya pada rangkaian utama Pengujian konsumsi daya listrik diujikan pada rangkaian utama diantaranya sensor anemometer, rangkaian mikrokontroler, sensor tachometer, sensor tegangan, sensor arus, rangkaian data logger, dan rangkaian display yang bertujuan untuk mengetahui seberapa besar daya listrik yang dibutuhkan untuk mensuplai rangkaian utama. Berikut hasil pengujiannya: Tabel 4. 3 Hasil Tegangan dan Arus pada Rangkaian Utama



No



Besaran



Hasil Pengukuran



1



Tegangan (VDC)



4.98 V



2



Arus



0.0934 A



60



Berikut gambaran hasil pengukuran pada rangkaian utama:



Gambar 4. 14 Pengukuran Tegangan dan Arus pada Rangkaian Utama Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Dari hasil pengujian yang dilakukan, daya yang dibutuhkan pada rangkaian utama pada perangkat sistem kontrol yang digunakan pada percobaan Pemanfaatan Udara Buang Exhaust Fan Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Bayu dengan penambahan Wind Tunnel berbasis AT Mega 2560 sebesar 0.465 A



4.2.1.3 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Mikrokontroler Pengujian rangkaian mikronkontroler bertujuan untuk mengetahi kelayakan mikrokontroler AT MEGA 2560 yang digunakan pada sistem kontrol data logger. Pengujian kali ini dilakukan dengan cara mengirimkan data ke mikrokontroler AT MEGA 2560 berikut diagram block dari pengujian kali ini



Desktop / Laptop



Arduino IDE Software



AT MEGA 2560



Gambar 4. 15 Block Diagram Pengujian Mikrokontroler Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Pengujian dilakukan dengan menghubungkan Arduino Mega 2560 dengan Personal Computer (PC) menggunakan universal serial bus (USB) melalui software Arduino IDE. Source code yang digunakan dalam pengujian rangkaian mikrokontroler Arduino Mega 2560 adalah sebagai berikut:



61



void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { Serial.print("Pengujian Rangkaian Mikrokontroler: "); Serial.println("Kondisi Baik"); Serial.print("\n"); delay(3000);}Penjelasan



1.



void setup()



source code:



merupakan fungsi untuk memberikan pengaturan awal dari



input dan output pada mikrokontoler. 2.



Serial.begin(9600);



3.



void loop()



4.



Serial.print("Pengujian



Rangkaian



Serial.println("Kondisi



Baik");



merupakan komunikasi serial yaitu 9600 bit/s.



merupakan fungsi program utama atau main programs. Mikrokontroler:



dan



");,



Serial.print("\n");



merupakan perintah untuk mencetak kalimat “Pengujian Rangkaian Mikrokontroler: “, mencetak kalimat “Kondisi Normal” dan mencetak karakter enter. 5.



delay(3000)



merupakan jeda selama 3000 miliseconds atau 3 detik.



Gambar 4. 16 Tampilan Serial Monitor Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



62



Mikrokontroler dapat dikatakan dalam kondisi normal jika perintah yang dikirimkan ke mikrokontroler berhasil ditampilkan pada serial monitor. Sebaliknya jika perintah yang dikirimkan ke mikrokontrol tidak dapat ditampilkan pada serial monitor, maka mikrokontroler tersebut dalam kondisi rusak. Berdasarkan hasil pengujian rangkaian mikrokontroler ini dapat diketahui bahwa mikrokontroler Arduino Mega 2560 dalam kondisi normal dan dapat beroperasi dengan baik



4.2.1.4 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Display Pengujian rangkaian display bertujuan untuk mengetahui rangkaian display dapat bekerja sesuai rancangan. Blok diagram dari pengujian rangkaian display ditunjukan pada gambar berikut. Arduino IDE



Desktop / Laptop



AT MEGA 2560



Software



Gambar 4. 17 Tampilan Serial Monitor Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Pengujian rangkaian display dilakukan dengan memberikan perintah untuk menampilkan karakter pada LCD. Rangkaian display dikatakan dalam kondisi normal jika karakter dapat ditampilkan pada LCD. Source code yang digunakan dalam pengujian rangkaian display adalah sebagai berikut: #include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27); void setup() { lcd.begin(20,4); lcd.backlight();} void loop(){ lcd.setCursor(1,0); lcd.print("Rangkaian



Display");



lcd.setCursor(4,1); lcd.print("PLTB EXHAUST");



63



lcd.setCursor(3,3); lcd.print("KONDISI BAIK"); delay(1000);}



Penjelasan source code: 1.



#include



merupakan file header untuk lybrary wire yang



merupakan konektivitas pin SDA dan SCL. 2.



include



merupakan file header untuk lybrary



dari LCD, agar dapat mengenali fungsi – fungsi dari LCD. 3.



LiquidCrystal_I2C lcd(0x27);



merupakan address I2C dan konfigurasi



pin I2C yang terhubung pada LCD. 4.



void setup()merupakan



fungsi untuk memberikan pengaturan awal dari



input dan output pada mikrokontoler. 5.



lcd.begin(20,4);



merupakan pengaturan awal jenis LCD yang



digunakan yaitu menggunakan LCD dengan 20 kolom 4 baris. 6.



lcd.backlight();



7.



void loop()



8.



lcd.setCursor(1,0); dan lcd.setCursor(4,1);



merupakan fungsi untuk mengaktifkan backlight LCD.



merupakan fungsi program utama. merupakan perintah



lokasi penulisan pada LCD dimulai. 9.



lcd.print("Rangkaian EXHAUST");



Display");



dan



lcd.print("PLTB



merupakan instruksi untuk menampilkan karakter tulisan



“Rangkaian Display” dan “PLTB EXHAUST” pada LCD. 10. lcd.setCursor(4,3); merupakan perintah lokasi penulisan pada LCD dimulai. 11. lcd.print("BAIK"); merupakan instruksi untuk menampilkan karakter tulisan “BAIK” pada LCD. 12. delay(1000); merupakan jeda selama 1000 miliseconds atau 1 detik. Hasil pengujian rangkaian display ditunjukan pada gambar 4.14.



64



Gambar 4. 18 Hasil Pengujian Display Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



4.2.1.5 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Data Logger Pengujian dan pembahasan rangkaian data logger dibagi menjadi 2 yaitu:



1.



1.



Pengujian Rangkaian Real Time Clock (RTC)



2.



Pengujian Rangkaian Penyimpanan



Pengujian Rangkaian RTC Pengujian rangkaian real time clock (RTC) bertujuan untuk mengetahui



apakah rangkaian yang telah dirancang dapat memberikan informasi waktu yang tepat secara real time. Blok diagram pengujian RCT diperlihatkan pada gambar berikut.



RTC



Arduino Mega 2560



LCD



Gambar 4. 19 Blok Diagram Pengujian Rangkaian RTC Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Berdasarkan blok diagram di atas, proses pengujian RTC menggunakan mikrokontroler Arduino Mega 2560 dan LCD. Source code dari pengujian RTC adalah sebagai berikut: #include "Wire.h" #include "RTClib.h" #include "LiquidCrystal_I2C.h" RTC_DS1307 RTC;



65



LiquidCrystal_I2C lcd(0x27); void setup() { Wire.begin(); RTC.begin(); lcd.begin (20,4); lcd.backlight(); } void loop() { DateTime now = RTC.now(); lcd.setCursor(0,0); if (now.hour() < 10) lcd.print("0"); lcd.print(now.hour(), DEC); lcd.print(':'); if (now.minute() < 10) lcd.print("0"); lcd.print(now.minute(), DEC); lcd.print(':'); if (now.second() < 10) lcd.print("0"); lcd.print(now.second(), DEC); lcd.print("



");



if (now.day() < 10) lcd.print("0"); lcd.print(now.day(), DEC); lcd.print('/'); if (now.month() < 10) lcd.print("0"); lcd.print(now.month(), DEC); lcd.print('/'); lcd.print(now.year(), DEC); delay(100);}



Penjelasan source code: 1.



#include "RTClib.h"



merupakan instruksi untuk mengaktifkan library



RTC. 2.



RTC_DS1307



RTC;



adalah DS1307.



merupakan instruksi library RTC yang digunakan



66



3.



Wire.begin();



merupakan instruksi awal menggunakan koneksi SDA dan



SCL antara RTC dengan mikrokontroler. 4.



RTC.begin(); merupakan instruksi awal menggunakan fungsi library RTC.



5.



DateTime now = RTC.now();



merupakan instruksi untuk mengambil data



waktu yang bersumber dari clock pada PC ketika mengunggah program ke mikrokontroler. 6.



lcd.setCursor(0,0);



merupakan perintah lokasi penulisan pada LCD



dimulai. 7.



if (now.hour() < 10) lcd.print("0");



merupakan kondisi jika pada



hour atau jam menunjukan nilai kurang dari 10 maka ditambahkan angka 0 di depan jam tersebut. 8.



lcd.print(now.hour(), DEC);



merupakan perintah untuk menampilkan



hour atau jam pada LCD. 9.



lcd.print(':');



merupakan perintah untuk menampilkan karakter “ : ”



pada LCD. 10. if (now.minute() < 10) lcd.print("0"); merupakan kondisi jika pada minute atau menit menunjukan nilai kurang dari 10 maka ditambahkan angka 0 di depan menit tersebut. 11. lcd.print(now.minute(),



DEC);



merupakan



perintah



untuk



menampilkan minute atau menit pada LCD. 12. if (now.second() < 10) lcd.print("0"); merupakan kondisi jika pada second atau detik menunjukan nilai kurang dari 10 maka ditambahkan angka 0 di depan detik tersebut. 13. lcd.print(now.second(),



DEC);



merupakan



perintah



untuk



menampilkan second atau detik pada LCD. 14. if (now.day() < 10) lcd.print("0"); merupakan kondisi jika pada tanggal menunjukan nilai kurang dari 10 maka ditambahkan angka 0 di depan tanggal tersebut. 15. lcd.print(now.day(), DEC); merupakan perintah untuk menampilkan second atau tanggal pada LCD.



67



16. lcd.print('/'); merupakan perintah untuk menampilkan karakter “ / ” pada LCD. 17. if (now.month() < 10) lcd.print("0"); merupakan kondisi jika pada month atau bulan menunjukan nilai kurang dari 10 maka ditambahkan angka 0 di depan bulan tersebut. 18. lcd.print(now.month(),



DEC);



merupakan



perintah



untuk



menampilkan month atau bulan pada LCD. 19. lcd.print(now.year(), DEC); merupakan perintah untuk menampilkan year atau tahun pada LCD.



Hasil pengujian rangkaian real time clock (RTC) pada sistem kontrol ditunjukan pada Gambar 4.20.



Gambar 4. 20 Hasil Pengujian Rangkaian RTC Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Berdasarkan hasil pengujian rangkaian RTC dapat diketahui bahwa rangkaian RTC telah dapat beroperasi dengan baik, hal tersebut ditunjukan dengan perbandingan nilai yang sama antara informasi waktu yang ditampilkan pada LCD dengan informasi waktu pada hand phone.



68



2.



Pengujian Rangkaian Penyimpanan Pengujian rangkaian penyimpanan bertujuan untuk mengetahui apakah



micro SD card dapat menyimpan data sesuai dengan perancangan. Blok diagram dari pengujian rangkaian micro SD card yang ditunjukan pada gambar berikut. PC



Arduino



Rangkaian



(Personal Computer)



Mega 2560



Penyimpanan



Gambar 4. 21 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Penyimpanan Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Pengujian rangkaian penyimpanan menggunakan micro SD card berkapasitas 2 GB (2.000.000.000 byte) sebagai media penyimpanan data. Tiap karakter yang tertulis dalam file dengan ekstensi .txt memiliki ukuran sebesar 1 byte. Rangkaian penyimpanan menuliskan karakter sebanyak 102 buah dalam sekali logging, sehingga jika sistem monitoring PLTB ini melakukan data logging setiap 3 detik maka micro SD card akan terisi penuh dalam waktu 729 hari atau 24 bulan 3 hari. Arduino Mega 2560 dihubungkan dengan PC melalui USB. Pengujian dilaksanakan dengan cara membaca serta menulis file pada micro SD card. Source code pada pengujian rangkaian penyimpanan adalah sebagai berikut: #include #include File myFile; void setup() { Serial.begin(9600); Serial.print("Inisialisasi SD card..."); if (!SD.begin(53)) { Serial.println("inisialisasi gagal!"); return; } Serial.println("Inisialisasi Selesai."); myFile = SD.open("uji.txt", FILE_WRITE); if (myFile) {



69



Serial.print("Menulis pada uji.txt..."); myFile.println("I MADE MUDIARTA (1605541116)"); myFile.close(); Serial.println("Selesai."); Serial.println("\n"); } else { Serial.println("kesalahan saat membuka uji.txt"); } myFile = SD.open("uji.txt"); if (myFile) { Serial.println("uji.txt:"); while (myFile.available()){ Serial.write(myFile.read()); } myFile.close(); } else{ Serial.println("kesalahan saat membuka uji.txt");}} void loop(){}



Penjelasan source code: 1.



#include



merupakan instruksi untuk mengaktifkan library yang



bertugas untuk menangani komunikasi serial peripheral interface (SPI). 2.



#include



merupakan instruksi untuk mengaktifkan library SD



card. 3.



File



myFile;



merupakan instruksi lybrary SD card yang digunakan



adalah “myFile”. 4.



Serial.print("Inisialisasi



SD



card...");



merupakan instruksi



untuk menampilkan tulisan "Inisialisasi SD card..." pada serial monitor. 5.



if (!SD.begin(53)) {Serial.println("inisialisasi gagal!");, return;}, Serial.println("Inisialisasi Selesai.");



merupakan



instruksi untuk memeriksa apakah pin 53 pada Arduino Mega 2560 terhubung dengan chip select (CS) micro SD card. Jika telah terhubung maka serial monitor akan menampilkan tulisan "Inisialisasi Selesai.",



70



sedangkan jika tidak terhubung maka serial monitor akan menampilkan "Inisialisasi gagal!". 6.



myFile = SD.open("uji.txt", FILE_WRITE);



merupakan instruksi



untuk memungkinkan akses membaca dan menulis file dengan nama uji.txt pada micro SD card. Jika dalam micro SD card tidak terdapat file dengan nama uji.txt, maka file tersebut akan dibuat baru. 7.



if (myFile) {



merupakan instruksi jika file yang dibuka adalah myFile



maka akan melakukan instruksi selanjutnya. 8.



Serial.print("Menulis



pada



uji.txt...");



merupakan instruksi



untuk menampilkan tulisan "Menulis pada uji.txt..." pada serial monitor. 9.



myFile.println("SKRIPSI



PLTB



EXHAUST");



merupakan instruksi



untuk menulis tulisan "SKRIPSI PLTB EXHAUST" ke dalam myFile. 10. myFile.close(); merupakan instruksi untuk menutup myFile. 11. Serial.println("Selesai."); merupakan instruksi untuk mencetak tulisan “selesai” pada serial monitor. 12. else



{Serial.println("kesalahan



saat



membuka



uji.txt");



merupakan instruksi untuk mencetak tulisan “kesalahan saat membuka uji.txt” pada serial monitor jika tidak dapat membuka dan menulis pada myFile. 13. myFile = SD.open("uji.txt"); merupakan instruksi untuk membuka myFile dengan nama file uji.txt 14. if (myFile){ Serial.println("uji.txt:"); merupakan instruksi jika myFile yang dibuka benar maka serial monitor akan menampilkan tulisan “uji.txt”. 15. while(myFile.available()){Serial.write(myFile.read()); merupakan instruksi jika myFile tersedia akan dilakukan pembacaan data pada myFile tersebut. 16. else{



Serial.println("kesalahan



saat



membuka



uji.txt");



merupakan instruksi untuk menampilkan tulisan "kesalahan saat membuka uji.txt" pada serial monitor jika myFile tidak dapat dibuka.



71



17. void loop() pada pengujian ini tidak terdapat instruksi pada void loop karena program yang dijalankan untuk sekali penulisan dan pembacaan.



Hasil pengujian dapat dilihat memalui serial monitor yang terdapat pada Arduino IDE atau membuka file uji.txt pada micro SD card melalui PC, hasil dari pengujian rangkaian penyimpanan ditunjukan pada gambar berikut.



Gambar 4. 22 Hasil Pengujian Rangkaian Penyimpanan Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Berdasarkan hasil pengujian pada gambar diatas, rangkaian penyimpanan diketahui rangkaian tersebut dapat bekerja dengan baik sesuai dengan perencanaan, hal tersebut dibuktikan dengan membandingkan tampilan data yang ada pada serial monitor (gambar kiri) dan data yang ada di dalam micro SD card (gambar kanan).



4.2.1.6 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Anemometer Pengujian dan pembahasan rangkaian anemometer bertujuan untuk mengetahui kemampuan sensor dalam membaca kecepatan angin. Kalibrasi dilakukan dengan cara membandingkan dan menyamakan hasil dari pembacaan sensor kecepatan angin yang telah dibuat dengan anemometer digital. Blok diagram dari pengujian rangkaian anemometer ditunjukan pada gambar 4.23. Sensor



Arduino Mega 2560



Anemometer Gambar 4. 23 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Anemometer Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



LCD



72



Anemometer terdiri dari 3 bagian utama yaitu cup, piringan encoder dan sensor optocoupler. Cup anemometer dan piringan encoder terpasang pada sebuah shaft yang sama, sehingga encoder dan cup akan berputar jika cup terhembus angin. Anemometer selanjutnya mengirimkan pulsa digital ke Mikrokontroler Arduino Mega 2560 yang nantinya diolah sehingga didapatkan nilai kecepatan angin dengan satuan meter per detik. Hasil pembacaan kecepatan angin tersebut akan ditampilkan pada LCD. Source code yang digunakan dalam pengujian pembacaan nilai kecepatan angin oleh anemometer adalah sebagai berikut: #include "TimerOne.h" #include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27); unsigned int counter=0; float WindSpeed = 0; float rps = 0; float radius = 0.08; int celah = 22; float phi = 3.14; void docount() { counter++; } float timerIsr() { Timer1.detachInterrupt(); rps = (counter/celah); WindSpeed=2*phi*radius*rps; counter=0; Timer1.attachInterrupt( timerIsr ); } void setup() { Timer1.initialize(1000000); attachInterrupt(0, docount, CHANGE); Timer1.attachInterrupt( timerIsr );



73



lcd.begin(20,4); lcd.backlight(); } void loop() { lcd.setCursor(5 ,0); lcd.print("Kecepatan Angin"); lcd.setCursor(6,2); lcd.print(WindSpeed); lcd.print(" m/s"); delay(1000); }



Penjelasan source code: 1.



#include "TimerOne.h"



merupakan



file header untuk library Timer



yang digunakan sebagai counter pulsa digital yang dihasilkan sensor optocoupler. 2.



unsigned int counter=0;



3.



float WindSpeed = 0;



4.



float rps = 0;



5.



float radius = 0.08;



Mendefinisikan nilai awal counter.



Mendefinisikan nilai awal kecepatan angin.



Mendefinisikan nilai awal dari rotation per second (RPS) Mendefinisikan panjang jari – jari baling – baling



anemometer dalam satuan meter. 6.



int celah = 22;



Mendefinisikan banyaknya jumlah celah pada piringan



encoder. 7.



float phi = 3.14;



8.



void docount()



9.



{counter++;}



Mendefinisikan phi.



Merupakan method program counter.



Merupakan algoritma peningkatan nilai counter.



10. float timerIsr(){ Merupakan method program timer. 11. Timer1.detachInterrupt(); Merupakan perintah untuk menghentikan timer. 12. rps = (counter/celah); Merupakan persamaan untuk mendapatkan nilai rps. 13. WindSpeed=2*phi*radius*rps; mendapatkan nilai kecepatan angin.



Merupakan



persamaan



untuk



74



14. counter=0; Merupakan perintah untuk mereset counter menjadi 0. 15. Timer1.attachInterrupt( timerIsr ); Merupakan perintah untuk mengaktifkan timer. 16. Timer1.initialize(1000000); Mengatur timer dalam 1.000.000 us atau 1 detik. 17. attachInterrupt(0, docount, CHANGE); Merupakan perintah untuk menjalankan timer ketika terdapat perubahan logika. 18. lcd.setCursor(5



,0);



,



lcd.print("Kecepatan



Angin");



Merupakan instruksi untuk menampilkan kalimat “Kecepatan Angin” pada LCD. 19. lcd.setCursor(6,2); m/s");



, lcd.print(WindSpeed);



, lcd.print("



Merupakan instruksi untuk menampilkan nilai kecepatan angin dan



tulisan “m/s” pada LCD. Hasil pengujian rangkaian anemometer ditunjukan pada Gambar 4.24.



Gambar 4. 24 Hasil Pengujian Rangkaian Anemometer Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Pengujian pembacaan nilai kecepatan angin oleh anemometer yang telah dibuat dilakukan di wahana pengujian turbin dengan udara buang exhaust fan digunakan sebagai sumber angin untuk pemutar turbin. Nilai yang terbaca oleh sensor kecepatan angin dibandingkan dengan nilai pembacaan dari anemometer digital. Hasil pengujian pembacaan nilai kecepatan angin ditunjukan pada tabel 4.4.



75



Tabel 4. 4 Hasil Pengujian Pembacaan Sensor Kecepatan Angin



Hasil Pembacaan No.



Hasil Pembacaan



Anemometer Digital



Sensor (m/s)



(m/s)



Penyimpangan Pembacaan Sensor (%)



1



0.00



0,00



0



2



3.00



2.92



2.6



3



5.50



5.44



1.1



Hasil pengujian sensor kecepatan angin dalam pembacaan nilai kecepatan angin menunjukan adanya penyimpangan dengan hasil pembacaan pada anemometer digital. Perhitungan penyimpangan pembacaan sensor kecepatan angin adalah sebagai berikut: 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 − 𝑃𝑒𝑚𝑏𝑎𝑐𝑎𝑎𝑛 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟



Penyimpangan = | Penyimpangan = |



𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛



| 𝑥 100%



5.50 − 5.44 5.50



| 𝑥 100% = 0,50%



Berdasarkan hasil pengujian pembacaan nilai sensor kecepatan angin atau anemometer, diketahui rata -rata penyimpangan sensor sebesar 1,86%.



4.2.1.7 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Sensor Tegangan AC Pengujian dan pembahasan rangkaian sensor tegangan AC ZMPT101B bertujuan untuk mengetahui akurasi pembacaan sensor terhadap besar tegangan yang diukur. Ketika proses pengujian dilaksanakan dilakukan kalibrasi dalam pembacaan nilai tegangan agar pembacaan sensor semakin akurat. Blok diagram dari pengujian rangkaian sensor tegangan ZMPT101B ditunjukan pada gambar berikut. Sensor Tegangan



Arduino Mega 2560



LCD



ZMPT101B Gambar 4. 25 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan ZMPT101B Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Proses pengujian menggunakan mikrokontroler Arduino Mega 2560 sebagai pengolah nilai analog yang dihasilkan sensor dan memrosesnya menjadi



76



satuan volt, serta LCD untuk menampilkan nilai tegangan tersebut. Hasil yang diukur akan dibandingkan dengan hasil pengukuran dari multi meter sehingga akan diketahui keakurasian dari sistem Data Logger PLTB tersebut dalam membaca nilai tegangan yang dihasilkan oleh turbin angin. Source code yang digunakan dalam pengujian pembacaan nilai tegangan oleh sensor tegangan ZMPT101B adalah sebagai berikut: #include "EmonLib.h" #include "Wire.h" #include "LiquidCrystal_I2C.h" #define VOLT_CAL 110.7 LiquidCrystal_I2C lcd(0x27); EnergyMonitor emon1; void setup() { emon1.voltage(A5, VOLT_CAL, 1.7); ); lcd.begin (20,4); lcd.backlight();} void loop() { emon1.calcVI(20,2000); double supplyVoltage_1 = emon1.Vrms; lcd.setCursor(7,0); lcd.print("VOLTAGE"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("V1 : "); if (supplyVoltage_1 < 100) lcd.print("0"); if (supplyVoltage_1 < 10) lcd.print("0"); lcd.print(supplyVoltage_1); lcd.print("V"); delay(1000); }



Penjelasan source code: 1.



#include



"EmonLib.h"



merupakan file header untuk library energi



monitoring yang digunakan oleh sensor tegangan ZMPT101B dan sensor arus SCT-013-000.



77



2.



#define



VOLT_CAL



110.7



mendefinisikan nilai kalibrasi pembacaan



sensor tegangan. 3.



EnergyMonitor emon1; , EnergyMonitor emon2; , EnergyMonitor emon3;



merupakan instruksi untuk pendeklarasian variabel sensor yang



digunakan. 4.



emon1.voltage(A5,



VOLT_CAL,



1.7);



,



emon2.voltage(A6,



VOLT_CAL, 1.7); , emon3.voltage(A4, VOLT_CAL, 1.7);



merupakan



inisialisasi pin analog dan kalibrasi yang digunakan. 5.



emon1.calcVI(20,2000);merupakan



instruksi perhitungan yang terdapat



pada library yang digunakan untuk mendapatkan nilai tegangan. 6.



double supplyVoltage_1 = emon1.Vrms;



merupakan instruksi untuk



mengekstrak vrms menjadi variabel, sehingga didapatkan nilai tegangan akhir. 7.



lcd.setCursor(7,0); , lcd.print("VOLTAGE");



merupakan instruksi



untuk menampilkan tulisan “VOLTAGE” di LCD pada posisi kolom ke- 8 dan baris pertama. 8.



lcd.setCursor(0,1); , lcd.print("V1 : ");



merupakan instruksi



untuk menampilkan tulisan “V1” di LCD pada posisi kolom pertama dan baris ke- 2. 9.



if (supplyVoltage_1 < 100) lcd.print("0");



merupakan kondisi



jika nilai tegangan yang terbaca oleh sensor tegangan 1 kurang dari 100 maka ditambahkan angka 0 di depan nilai tegangan tersebut. 10. if (supplyVoltage_1 < 10) lcd.print("0"); merupakan kondisi jika nilai tegangan yang terbaca oleh sensor tegangan 1 kurang dari 10 maka ditambahkan angka 0 di depan nilai tegangan tersebut. 11. lcd.print(supplyVoltage_1); lcd.print("V"); merupakan instruksi untuk menampilkan nilai tegangan yang dibaca oleh sensor tegangan 1 dan huruf “V”. Gambar berikut menunjukan hasil pengujian sensor tegangan ZMPT101B dalam membaca tegangan AC yang dihasilkan oleh turbin angin.



78



Gambar 4. 26 Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan ZMPT101B Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Pengujian sensor tegangan ZMPT dalam membaca nilai tegangan dilakukan pada sumber tegangan yang menyuplai exhaust fan. Sensor mengukur tegangan pada titik tegangan 1 fasa. Hasil pembacaan tegangan oleh sensor akan dibandingkan dengan hasil pembacaan tegangan yang dibaca oleh multimeter. Hasil pengujian pembacaan nilai tegangan ditunjukan pada tabel berikut. Tabel 4. 5 Hasil Pengujian Pembacaan Sensor Tegangan ZMPT101B



Hasil Pembacaan



Hasil Pembacaan



Penyimpangan



Multimeter Digital



Sensor ZMPT101B



Pembacaan Sensor



(Volt)



(Volt)



(%)



1



221



221.01



0.0045



2



220



220.00



0



3



221



221.02



0.009



No.



Hasil pengujian sensor tegangan dalam pembacaan nilai tegangan yang dihasilkan oleh turbin angin menunjukan adanya penyimpangan dengan hasil pembacaan pada multimeter. Berikut merupakan perhitungan penyimpangan pembacaan sensor tegangan. 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 − 𝑃𝑒𝑚𝑏𝑎𝑐𝑎𝑎𝑛 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟



Penyimpangan = |



𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛



| 𝑥 100%



79



Penyimpangan = |



221 − 221.01 221



| 𝑥 100% = 0,0045%



Berdasarkan hasil pengujian pembacaan nilai sensor tegangan ZMPT101B, diketahui rata-rata penyimpangan sensor tegangan memiliki penyimpangan sebesar 0.0045%.



4.2.1.8 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Sensor Arus AC Pengujian dan pembahasan rangkaian sensor arus SCT 013-030 bertujuan untuk mengetahui akurasi pembacaan sensor terhadap besar arus yang diukur. Ketika proses pengujian dilaksanakan dilakukan kalibrasi dalam pembacaan nilai arus agar pembacaan sensor semakin akurat. Blok diagram dari pengujian rangkaian sensor arus SCT 013-030 ditunjulan pada gambar berikut.



Sensor Arus SCT



Arduino Mega 2560



LCD



013-030 Gambar 4. 27 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Sensor Arus SCT 013-030 Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Proses pengujian menggunakan mikrokontroler Arduino Mega 2560 sebagai pengolah nilai analog yang dihasilkan sensor dan LCD untuk menampilkan nilai arus yang telah diukur. Output dari sensor akan diproses menjadi satuan ampere (A). Hasil yang diukur akan dibandingkan dengan hasil pengukuran dari clamp meter sehingga dapat diketahui keakurasian dari sistem Data Logger PLTB tersebut dalam membaca nilai arus yang dihasilkan oleh turbin angin. Source code yang digunakan dalam pengujian pembacaan nilai arus oleh sensor arus SCT 013030 aalah sebagai berikut: #include "EmonLib.h" #include "Wire.h" #include "LiquidCrystal_I2C.h" #define CURRENT_CAL 29.55 LiquidCrystal_I2C lcd(0x27 EnergyMonitor emon1; void setup()



80



{ emon1.current(A1, CURRENT_CAL); lcd.begin (20,4); lcd.backlight() } void loop() { emon1.calcVI(20,2000); double currentDraw_1 = emon1.Irms; lcd.setCursor(7,0); lcd.print("CURRENT"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("i1 : "); if (currentDraw_1 < 100) lcd.print("0"); if (currentDraw_1 < 10) lcd.print("0"); lcd.print(currentDraw_1); lcd.print("A"); delay(1000); }



Penjelasan source code: 1.



#include



"EmonLib.h"



merupakan file header untuk library energi



monitoring yang digunakan oleh sensor tegangan ZMPT101B dan sensor arus SCT-013-000. 2.



#define CURRENT_CAL 29.55



mendefinisikan nilai kalibrasi pembacaan



sensor arus. 3.



EnergyMonitor emon3;



emon1;



EnergyMonitor



emon2;



EnergyMonitor



merupakan instruksi untuk pendeklarasian variabel sensor yang



digunakan. 4.



emon1.current(A1, CURRENT_CAL);



merupakan inisialisasi pin analog



dan kalibrasi yang digunakan. 5.



emon1.calcVI(20,2000);



merupakan instruksi perhitungan yang terdapat



pada library yang digunakan untuk mendapatkan nilai arus.



81



6.



double



currentDraw_1



=



emon1.Irms;



merupakan instruksi untuk



mengekstrak Irms menjadi variabel, sehingga didapatkan nilai arus akhir. 7.



lcd.setCursor(7,0); , lcd.print("CURRENT");



merupakan instruksi



untuk menampilkan tulisan “CURRENT” di LCD pada posisi kolom ke- 8 dan baris pertama. 8.



lcd.setCursor(0,1); , lcd.print("i1 : ");



merupakan instruksi



untuk menampilkan tulisan “i1” di LCD pada posisi kolom pertama dan baris ke- 2. 9.



if (currentDraw_1 < 100) lcd.print("0");



merupakan kondisi jika



nilai tegangan yang terbaca oleh sensor arus 1 kurang dari 100 maka ditambahkan angka 0 di depan nilai arus tersebut. 10. if (currentDraw_1 < 10) lcd.print("0"); merupakan kondisi jika nilai tegangan yang terbaca oleh sensor arus 1 kurang dari 10 maka ditambahkan angka 0 di depan nilai arus tersebut. 11. lcd.print(currentDraw_1); , lcd.print("A"); merupakan instruksi untuk menampilkan nilai arus yang dibaca oleh sensor arus 1 dan huruf “A”. Hasil pengujian sensor arus SCT 013-030 dalam membaca arus AC yang dihasilkan oleh exhaust fan ditunjukan pada gambar berikut.



Gambar 4. 28 Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Arus SCT 013-030 Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



82



Pengujian sensor arus SCT 013-030 dalam membaca nilai arus dilakukan pada exhaust fan, hal ini dilakukan agar mengetahui performa dari exhaust fan akibat udara buang yang dikeluarkan tertutup oleh turbin. Hasil pembacaan arus oleh sensor akan dibandingkan dengan hasil pembacaan arus yang dibaca oleh multimeter. Hasil pengujian pembacaan nilai arus ditunjukan pada tabel berikut. Tabel 4.6 Hasil Pengujian Pembacaan Sensor Arus SCT 013-030



Hasil Pembacaan



Hasil Pembacaan



Penyimpangan



Multimeter Digital



Sensor SCT 013-030



Pembacaan Sensor



(Ampere)



(Ampere)



(%)



1



0.64



0.64



0



2



0.64



0.65



1.56



3



0.64



0.64



0



No.



Hasil pengujian sensor Arus dalam pembacaan nilai arus yang dihasilkan oleh exhaust fan menunjukan adanya penyimpangan dengan hasil pembacaan pada clamp meter. Berikut merupakan perhitungan penyimpangan pembacaan sensor arus SCT 013-030. 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 − 𝑃𝑒𝑚𝑏𝑎𝑐𝑎𝑎𝑛 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟



Penyimpangan = | Penyimpangan = |



𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛



| 𝑥 100%



0.64 − 0.65 0.64



| 𝑥 100% = 1.56%



Berdasarkan hasil pengujian pembacaan nilai sensor tegangan ZMPT101B, diketahui rata-rata penyimpangan sensor arus memiliki penyimpangan sebesar 0.52%.



4.2.1.9 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Sensor Tegangan DC Pengujian dan pembahasan rangkaian sensor tegangan DC bertujuan untuk mengetahui akurasi pembacaan sensor terhadap besar tegangan yang diukur. Ketika proses pengujian dilaksanakan dilakukan kalibrasi dalam pembacaan nilai tegangan agar pembacaan sensor semakin akurat. Blok diagram dari pengujian



83



rangkaian sensor tegangan DC dengan sistem voltage divider ditunjukan pada gambar berikut. Sensor Tegangan



Arduino Mega 2560



LCD



DC Gambar 4. 29 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan DC Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Proses pengujian menggunakan mikrokontroler Arduino Mega 2560 sebagai pengolah nilai analog yang dihasilkan sensor dan memrosesnya menjadi satuan volt, serta LCD untuk menampilkan nilai tegangan tersebut. Hasil yang diukur akan dibandingkan dengan hasil pengukuran dari multi meter sehingga akan diketahui keakurasian dari sistem Data Logger PLTB tersebut dalam membaca nilai tegangan yang dihasilkan oleh generator. Source code yang digunakan dalam pengujian pembacaan nilai tegangan DC oleh sensor tegangan DC adalah sebagai berikut: #include "Wire.h" #include "LiquidCrystal_I2C.h" LiquidCrystal_I2C lcd(0x27); float Volt1; float Volt; void setup() { Serial.begin(9600); Serial.println("Voltage: "); lcd.begin (20,4); } void loop() { Volt1=analogRead(A6); Volt=((Volt1*0.00489)*5); lcd.setCursor(2,0); lcd.print("TEGANGAN GENERATOR"); lcd.setCursor(7,3); lcd.print(Volt); lcd.print(" VOLT DC"); delay(1000);}



Penjelasan source code:



84



1. #include "Wire.h" merupakan file header untuk library I2C yang digunakan pada mikrokontroler Arduino. 2. #include "LiquidCrystal_I2C.h" merupakan untuk library LCD yang digunakan untuk tampilan LCD. 3.



float Volt1;



dan float Volt merupakan instruksi untuk pendeklarasian



variabel sensor tegangan DC yang digunakan. 4. { Volt1=analogRead(A6); merupakan pin yang digunakan pada Arduino untuk mengkonversikan data sensor tegangan DC. 5.



Volt=((Volt1*0.00489)*5);merupakan



instruksi untuk mengekstrak



data menjadi variabel, sehingga didapatkan nilai tegangan akhir. 6.



lcd.setCursor(2,0);lcd.print("TEGANGAN GENERATOR");merupakan



instruksi untuk menampilkan tulisan “TEGANGAN GENERATOR” di LCD pada posisi kolom 2 dan baris pertama. 7.



lcd.setCursor(7,3);lcd.print(Volt);



lcd.print("



VOLT



DC");



merupakan instruksi untuk menampilkan data sensor yang didapat pada posisi kolom 7 dan baris ketiga dengan menuliskan satuan “VOLT DC”. 8.



delay(1000);}



merupakan lama pengolahan dan pengiriman data dari



sensor ke mikrokontroler, hingga ke tampilan LCD. Gambar berikut menunjukan hasil pengujian sensor tegangan DC dalam yang dihasilkan oleh generator.



Gambar 4. 30 Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan DC Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



85



Pengujian sensor tegangan DC dalam membaca nilai tegangan dilakukan pada output tegangan yang dihasilkan oleh generator. Hasil pembacaan tegangan oleh sensor akan dibandingkan dengan hasil pembacaan tegangan yang dibaca oleh multimeter. Hasil pengujian pembacaan nilai tegangan ditunjukan pada tabel berikut. Tabel 4. 6 Hasil Pengujian Pembacaan Sensor Tegangan DC



Hasil Pembacaan



Hasil Pembacaan



Penyimpangan



Multimeter Digital



Sensor Tegangan DC



Pembacaan



(Volt)



(Volt)



Sensor (%)



1



10.36



10.36



0



2



10.35



10.36



0.097



3



10.35



10.35



0



No.



Hasil pengujian sensor tegangan dalam pembacaan nilai tegangan yang dihasilkan oleh turbin angin menunjukan adanya penyimpangan dengan hasil pembacaan pada multimeter. Berikut merupakan perhitungan penyimpangan pembacaan sensor tegangan. 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 − 𝑃𝑒𝑚𝑏𝑎𝑐𝑎𝑎𝑛 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟



Penyimpangan = | Penyimpangan = |



𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛



| 𝑥 100%



10.35 − 10.36 10.35



| 𝑥 100% = 0,097%



Berdasarkan hasil pengujian pembacaan nilai sensor tegangan DC, diketahui rata-rata penyimpangan sensor tegangan memiliki penyimpangan sebesar 0.032%.



4.2.1.10 Pengujian dan Pembahasan Rangkaian Sensor Arus DC Pengujian dan pembahasan rangkaian sensor arus ACS712 bertujuan untuk mengetahui akurasi pembacaan sensor terhadap besar arus yang diukur. Ketika proses pengujian dilaksanakan dilakukan kalibrasi dalam pembacaan nilai arus agar pembacaan sensor semakin akurat. Blok diagram dari pengujian rangkaian sensor arus ACS712 ditunjulan pada gambar berikut.



86



Sensor Arus SCT



Arduino Mega 2560



LCD



013-030 Gambar 4. 31 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Sensor Arus ACS712 Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Proses pengujian menggunakan mikrokontroler Arduino Mega 2560 sebagai pengolah nilai analog yang dihasilkan sensor dan LCD untuk menampilkan nilai arus yang telah diukur. Output dari sensor akan diproses menjadi satuan ampere (A). Hasil yang diukur akan dibandingkan dengan hasil pengukuran dari clamp meter sehingga dapat diketahui keakurasian dari sistem Data Logger PLTB tersebut dalam membaca nilai arus yang dihasilkan oleh turbin angin. Source code yang digunakan dalam pengujian pembacaan nilai arus oleh sensor arus ACS712 adalah sebagai berikut: #include "Wire.h" #include "LiquidCrystal_I2C.h" LiquidCrystal_I2C lcd(0x27); const int pin = A7; float numReadings = 1000; unsigned int total; float kalibrasi = 40.00; float span = 185; float amps; int average; float nilaiADC; void setup() { lcd.begin(20,4); Serial.begin(9600); pinMode(pin, INPUT); } void loop() { total = 0; for (int x = 0; x < numReadings; x++) { total = total + analogRead(pin); }



87



average = total/numReadings; nilaiADC = average - kalibrasi; amps = abs((nilaiADC * 5000/1024/ span)); lcd.setCursor(5,0); lcd.print("NILAI ARUS"); lcd.setCursor(8,1); lcd.print(amps); lcd.print("A"); delay(1000); }



Penjelasan source code: 1.



#include



"Wire.h"



merupakan file header untuk lybrary wire yang



merupakan konektivitas pin SDA dan SCL.#define CURRENT_CAL 29.55 mendefinisikan nilai kalibrasi pembacaan sensor arus. 2.



#include "LiquidCrystal_I2C.h"



merupakan file header untuk lybrary



dari LCD, agar dapat mengenali fungsi – fungsi dari LCD. 3.



LiquidCrystal_I2C lcd(0x27);



merupakan address I2C dan konfigurasi



pin I2C yang terhubung pada LCD. 4.



const int pin = A7;



5.



float numReadings = 1000;



merupakan inisialisasi pin analog. merupakan lama banyaknya data yang



dibaca. 6.



unsigned int total;



merupakan jumlah total dari nilai adc selama



pembacaan. 7.



float



kalibrasi



=



40.00;



merupakan nilai kalibrasi yang akan



digunakan. 8.



float span = 185;



9.



float amps;



merupakan nilai toleransi dari sensor.



merupakan variable nilai arus yang akan dicari.



10. int average; merupakan variable rata-rata. 11. float nilaiADC; merupakan variable nilai adc. 12. for (int x = 0; x < numReadings; x++) { total = total + analogRead(pin);



88



}



merupakan instruksi melakukan pembacaan nilai adc selama



numReadings



dan menjumlahkan.



13. average = total/numReadings; melakukan instruksi pembagian dari jumlah total nilai adc yang dibaca dibagi dengan lamanya pengambilan data. 14. nilaiADC = average - kalibrasi; melakukan instruksi pengurang nilai rata-rata dengan nilai kalibrasi, sehingga mendapatkan nilai adc yang sebenarnya. 15. amps = abs((nilaiADC * 5000/1024/ span));merupakan instruksi untuk mendapatkan nilai arus dc dengan menggunakan rumus tersebut. 16. lcd.setCursor(5,0);lcd.print("NILAI ARUS");lcd.setCursor(8,1);lcd.print(amps);lcd.print("A");



merupakan instruksi untuk menampilkan nilai arus pada lcd. Hasil pengujian sensor arus ACS712 dalam membaca arus AC yang dihasilkan oleh beban ditunjukan pada gambar berikut.



Gambar 4. 32 Hasil Pengujian Sensor Arus ACS712 Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Pengujian sensor arus ACS712 dalam membaca nilai arus dilakukan pada beban, Hasil pembacaan arus oleh sensor akan dibandingkan dengan hasil pembacaan arus yang dibaca oleh multimeter. Hasil pengujian pembacaan nilai arus ditunjukan pada tabel berikut.



89



Tabel 4. 7 Hasil Pengujian Pembacaan Sensor Arus SCT 013-030



Hasil Pembacaan



Hasil Pembacaan



Penyimpangan



Multimeter Digital



Sensor SCT 013-030



Pembacaan Sensor



(Ampere)



(Ampere)



(%)



1



0.24



0.24



0



2



0.24



0.25



4,16



3



0.24



0.25



4,16



No.



Hasil pengujian sensor Arus dalam pembacaan nilai arus yang dihasilkan oleh beban menunjukan adanya penyimpangan dengan hasil pembacaan pada multimeter. Berikut merupakan perhitungan penyimpangan pembacaan sensor arus ACS712. 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 − 𝑃𝑒𝑚𝑏𝑎𝑐𝑎𝑎𝑛 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟



Penyimpangan = | Penyimpangan = |



𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛



| 𝑥 100%



0.24 − 0.26 0.24



| 𝑥 100% = 8.33%



Berdasarkan hasil pengujian pembacaan nilai sensor arus dc ACS712, diketahui rata-rata penyimpangan sensor arus memiliki penyimpangan sebesar 2,77%.



4.2.1.11 Pengujian dan Pembahasan Sensor Tachometer Pengujian dan pembahasan sensor tachometer bertujuan untuk mengetahui akurasi pembacaan sensor terhadap nilai rpm turbin. Ketika proses pengujian dilaksanakan dilakukan kalibrasi dalam pembacaan nilai rpm agar pembacaan sensor semakin akurat. Blok diagram dari pengujian tachometer ditunjulan pada gambar berikut.



Tachometer



Arduino Mega 2560



Gambar 4. 33 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Sensor Arus ACS712 Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



LCD



90



Proses pengujian menggunakan mikrokontroler Arduino Mega 2560 sebagai pengolah nilai analog yang dihasilkan sensor dan LCD untuk menampilkan nilai rpm yang telah diukur. Output dari tachometer akan diproses menjadi satuan rpm (Rotation per Minute). Hasil yang diukur akan dibandingkan dengan hasil pengukuran dari alat ukur tachometer sehingga dapat diketahui keakurasian dari sistem Data Logger PLTB tersebut dalam membaca nilai arus yang dihasilkan oleh turbin angin. Source code yang digunakan dalam pengujian pembacaan nilai arus oleh sensor tachometer adalah sebagai berikut: #include "Wire.h" #include "LiquidCrystal_I2C.h" #define windPin 3 const float pi = 3.14159265; int period = 10000; int radio = 80; int jml_celah = 22; unsigned int Sample = 0; unsigned int counter = 0; unsigned int RPM = 0; int tacho = 0; LiquidCrystal_I2C lcd(0x27); void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(3, INPUT); digitalWrite(3, HIGH); lcd.begin (20,4); lcd.backlight(); } void loop() { Sample++; windvelocity(); Tachometer(); lcd.setCursor(5,0); lcd.print("TACHOMETER"); lcd.setCursor(5,2);



91



lcd.print(tacho); lcd.print("rpm"); Serial.println(tacho); } void windvelocity() { tacho = 0; counter = 0; attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(3), addcount, CHANGE); unsigned long millis(); long startTime = millis(); while(millis() < startTime + period) {} detachInterrupt(1); } void Tachometer() { tacho=((counter/jml_celah)*60)/(period/1000); } void addcount() { counter++; }



Penjelasan source code: 1. #include "Wire.h" merupakan file header untuk lybrary wire yang merupakan konektivitas pin SDA dan SCL.#define CURRENT_CAL 29.55 mendefinisikan nilai kalibrasi pembacaan sensor arus. 2.



#include "LiquidCrystal_I2C.h"



merupakan file header untuk lybrary



dari LCD, agar dapat mengenali fungsi – fungsi dari LCD. 3.



LiquidCrystal_I2C lcd(0x27);



merupakan address I2C dan konfigurasi



pin I2C yang terhubung pada LCD. 4.



#define windPin 3



5.



const float pi = 3.14159265;



6.



int period = 10000;



7.



int radio = 80;



merupakan inisialisasi pin. merupakan nilai konstanta phi.



merupakan lamanya pembacaan data.



merupakan nilai ukuran radius dari encoder disk.



92



8.



int jml_celah = 22;



9.



lcd.setCursor(5,0);lcd.print("TACHOMETER");lcd.setCursor(5,2



merupakan banyaknya celah dalam encoder disk.



);lcd.print(tacho);lcd.print("rpm");merupakan



instruksi untuk



menampilkan nilai rpm pada lcd. 10. tacho=((counter/jml_celah)*60)/(period/1000);merupakan perhitungan untuk mendapatkan nilai rpm Hasil pengujian sensor tachometer dalam membaca nilai rpm yang dihasilkan oleh turbin ditunjukan pada gambar berikut.



Gambar 4. 34 Hasil Pengujian Sensor Tachometer Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Pengujian sensor tachometer dalam membaca nilai rpm dilakukan pada saat turbin berputar, Hasil pembacaan nilai rpm oleh sensor tachometer akan dibandingkan dengan hasil pembacaan nilai rpm yang dibaca oleh alat ukur tachometer. Hasil pengujian pembacaan nilai arus ditunjukan pada tabel berikut.



93



Tabel 4. 8 Hasil Pengujian Pembacaan Sensor Tachometer



No.



Hasil Pembacaan Tachometer (RPM)



Hasil Pembacaan



Penyimpangan



Sensor Tachometer



Pembacaan Sensor



(RPM)



(%)



1



280



278



0,7



2



279



278



0,3



3



281



278



1,06



Hasil pengujian sensor tachometer dalam pembacaan nilai rpm yang dihasilkan oleh turbin menunjukan adanya penyimpangan dengan hasil pembacaan pada alat ukur tachometer. Berikut merupakan perhitungan penyimpangan pembacaan sensor tachometer. 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 − 𝑃𝑒𝑚𝑏𝑎𝑐𝑎𝑎𝑛 𝑆𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟



Penyimpangan = | Penyimpangan = |



𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛



280 − 278 278



| 𝑥 100%



| 𝑥 100% = 0.7%



Berdasarkan hasil pengujian pembacaan nilai sensor tachometer, diketahui rata-rata penyimpangan sensor arus memiliki penyimpangan sebesar 0,68%.



93



4.2.2 Pengujian Output dengan Penambahan Wind tunnel dan Tanpa Wind tunnel Percobaan kali ini membahas tentang seberapa besar peningkatan output ketika penambahan wind tunnel pada turbin 4 sudu dan 2 sudu serta tanpa menggunakan wind tunnel. Data output yang didapat nanti akan digambarkan dengan grafik agar dapat memperlihatkan perbedaannya. Data yang dicari pada percobaan kali ini berupa data tegangan, arus, kecepatan putar turbin, kecepatan angin, tegangan exhaust fan, arus pada exhaust fan. Lama percobaan yang dilakukan selama 1 menit yang akan disimpan pada data logger. Pemasangan wind tunnel pada percobaan ini diletakan langsung didepan exhaust fan yang nantinya output wind tunnel langsung dihadapkan ke sudu turbin. Posisi datangnya angin langsung ditabrakan ke sudu turbin seperti gambar berikut:



Gambar 4. 35 Gambaran Pengujian dengan Wind tunnel Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Penelitian penambahan wind tunnel kali ini dilakukan dengan beberapa tahapan pengukuran yang nantinya berfungsi untuk mendapatkan data hasil pengujian. Pengukuran pertama dilakukan dengan menggunakan wind tunnel terhadap turbin sudu 4 dan 2. Pengukuran kedua dilakukan tanpa menggunakan wind tunnel terhadap turbin sudu 4 dan 2. Berikut flowchart metode pengukuran yang akan dilakukan



94



1. Pengukuran dengan penggunaan wind tunnel turbin sudu 2 dan 4



2. pengukuran tanpa penggunaan wind tunnel turbin sudu 2 dan 4



3. Pengukuran tegangan starting generator hingga tegangan stabil yang bisa dicapai generator



4. Pengukuran kecepatan turbin ketika dibebani dan pengukuran arus dan daya pada generator



5. Pengaruh pemasangan wind tunnel



Gambar 4. 36 Flowchart Pengukuran Data Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Dari flowchart pengukuran data, sampel yang dilakukan pada percobaan ini dilakukan selama 1 menit.



95



4.2.2.1 Pengujian Turbin Sudu 4 Percobaan kali ini menggunakan turbin 4 sudu dengan menggunakan wind tunnel yang diarahkan langsung ke sudu turbin dimana jarak antara turbin dan exhaust sejaih 1 m dari tengah turbin. Berikut gambaran dari skema pengujian:



Gambar 4. 37 Gambaran Pengujian Turbin 4 Sudu Menggunakan Wind tunnel Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Penelitian kali ini dibagi menjadi 2 yaitu pengujian turbin 4 sudu menggunakan wind tunnel tanpa beban dan pengujian turbin 4 sudu menggunakan wind tunnel berbeban. 1.



Pengujian Turbin 4 Sudu Menggunakan Wind tunnel Tanpa Beban Penelitian turbin 4 sudu menggunakan wind tunnel tanpa beban yang



dimana udara keluaran exhaust fan langsung diarahkan menggunakan wind tunnel menuju sudu turbin yang nantinya turbin terhubung dengan generator sehingga generator menghasilkan energi listrik yang tidak dibebani. Berikut data hasil yang didapat:



96



Tabel 4. 9 Data Hasil Percobaan Pengujian Turbin 4 Sudu dengan Windu Tunnel Tanpa Beban



Kecepatan I. V. Turbin Exhaust (A) Exhaust (V) (rpm) 3.63 992 1.06 220.93 4.08 1017 0.8 221.63 4.08 1017 0.8 219.92 4.08 1017 0.8 221.18 4.18 1019 0.8 220.05 4.18 1019 0.8 221.25 4.18 1019 0.8 221.36 4.22 1036 0.8 221.15 4.25 1042 0.8 221.09 4.25 1042 0.8 220.12 4.27 1069 0.8 221.5 4.27 1069 0.8 221.5 4.27 1069 0.95 221.69 4.3 1085 0.95 221.72 4.3 1085 0.95 221.29 4.3 1085 0.95 220.58 4.3 1085 0.95 221.29 4.3 1085 0.95 220.58 4.27 1069 0.95 221.57 4.27 1069 0.8 220.52 4.27 1069 0.95 220.79 4.27 1069 0.95 220.13 4.27 1069 0.95 221.57 4.27 1069 0.8 220.52 4.27 1069 0.95 220.79 4.27 1069 0.95 220.13 4.27 1069 0.95 221.29 4.27 1069 0.95 220.58 4.27 1069 0.95 220.79 4.27 1069 0.95 220.79 Gambar berikut merupakan gambaran hasil pengukuran yang ditampilkan



Waktu (sec) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30



V. Generator (V)



pada data logger yang mempunyai format .TXT



97



Gambar 4. 38 Data Pengukuran dari Data Logger Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Dari data hasil pengujian turbin 4 sudu menggunakan wind tunnel tanpa beban mendapatkan tegangan stabil sekitar 4.27 V. Starting Generator dari keadaan 0 V hingga mencapai tegangan tersebut membutuhkan waktu 11 s berikut tampilan grafiknya kecepatan turbin terhadap tegangan



Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan 1100 1080 1060



rpm



1040 1020 1000 980 960 940 3.63 4.08 4.18 4.18 4.25 4.27 4.27 4.3 4.3 4.27 4.27 4.27 4.27 4.27 4.27



tegangan (V) Gambar 4. 39 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



2.



Pengujian Turbin 4 Sudu Menggunakan Wind tunnel dengan Beban Penelitian turbin 4 sudu menggunakan wind tunnel dengan beban yang



dimana udara keluaran exhaust fan langsung diarahkan menggunakan wind tunnel menuju sudu turbin yang nantinya turbin terhubung dengan generator sehingga



98



generator menghasilkan energi listrik yang akan langsung terhubung dengan beban 10Ω. Berikut data hasil yang didapat: Tabel 4. 10 Pengujian Turbin 4 Sudu Menggunakan Wind tunnel dengan Beban



V. I. Kecepatan I. V. Waktu Daya Generator Generator Turbin Exhaust Exhaust (sec) (W) (V) (A) (m/s) (A) (V) 1 0.02 0.002 0.00004 20 0.9 221 2 0.09 0.009 0.00081 53 0.9 221 3 0.5 0.05 0.025 106 0.8 220.99 4 1.13 0.113 0.12769 689 0.8 221.78 5 1.35 0.135 0.18225 700 0.8 221.4 6 1.82 0.182 0.33124 727 0.85 220.47 7 2.05 0.205 0.42025 736 0.8 221.48 8 2.1 0.21 0.441 745 0.8 218.98 9 2.1 0.21 0.441 745 0.8 219.97 10 2.12 0.212 0.44944 753 0.8 221.77 11 2.15 0.215 0.46225 776 0.8 220.02 12 2.15 0.215 0.46225 776 0.8 220.02 13 2.15 0.215 0.46225 776 0.95 221.52 14 2.15 0.215 0.46225 776 0.95 221.73 15 2.17 0.217 0.47089 772 0.95 220.45 16 2.22 0.222 0.49284 781 0.95 222.57 17 2.22 0.222 0.49284 781 0.95 219.25 18 2.15 0.215 0.46225 776 0.95 220.59 19 2.15 0.215 0.46225 776 0.95 221.06 20 2.15 0.215 0.46225 776 0.8 219.41 21 2.15 0.215 0.46225 776 0.95 221.52 22 2.15 0.215 0.46225 776 0.95 221.73 23 2.17 0.217 0.47089 772 0.95 220.45 24 2.22 0.222 0.49284 781 0.95 222.57 25 2.22 0.222 0.49284 781 0.95 219.25 26 2.15 0.215 0.46225 776 0.95 220.59 27 2.15 0.215 0.46225 776 0.95 221.06 28 2.15 0.215 0.46225 776 0.8 219.41 29 2.15 0.215 0.46225 776 0.95 221.52 30 2.15 0.215 0.46225 776 0.95 221.73 Gambar berikut merupakan gambaran hasil pengukuran yang ditampilkan pada data logger yang mempunyai format .TXT



99



Gambar 4. 40 Data Pengukuran dari Data Logger Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Dari data hasil pengujian turbin 4 sudu menggunakan wind tunnel dengan beban 10 Ω mendapatkan tegangan stabil sekitar 2.15 V. Starting Generator dari keadaan 0 V hingga mencapai tegangan tersebut membutuhkan waktu 11 s berikut tampilan grafiknya kecepatan turbin terhadap tegangan



Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan 900 800 700



rpm



600 500 400 300 200 100 0



0.02 0.5 1.35 2.05 2.1 2.15 2.15 2.17 2.22 2.15 2.15 2.17 2.22 2.15 2.15



tegangan (V) Gambar 4. 41 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



100



4.2.2.2 Pengujian Turbin Sudu 2 Percobaan kali ini menggunakan turbin 2 sudu dengan menggunakan wind tunnel yang diarahkan langsung ke sudu turbin dimana jarak antara turbin dan exhaust sejaih 60 cm dari tengah turbin. Berikut gambaran dari skema pengujian:



Gambar 4. 42 Gambaran Pengujian Turbin Sudu 2 dengan Wind tunnel Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Penelitian kali ini dibagi menjadi 2 yaitu pengujian turbin 2 sudu menggunakan wind tunnel tanpa beban dan pengujian turbin 4 sudu menggunakan wind tunnel berbeban. 1.



Pengujian Turbin Sudu 2 Menggunakan Wind tunnel Tanpa Beban Penelitian turbin sudu 2 menggunakan wind tunnel tanpa beban yang



dimana udara keluaran exhaust fan langsung diarahkan menggunakan wind tunnel menuju sudu turbin yang nantinya turbin terhubung dengan generator sehingga generator menghasilkan energi listrik yang tidak dibebani. Berikut data hasil yang didapat:



101



Tabel 4. 11 Data Hasil Pengujian Turbin Sudu 2 Menggunakan Wind tunnel Tanpa Beban



Kecepatan I. V. Turbin Exhaust (A) Exhaust (V) (rpm) 0.05 5 1.37 218.85 0.57 10 0.8 219.56 1.46 14 0.8 222.29 3.33 53 0.8 221.57 4.63 1115 0.8 219.89 4.63 1115 0.9 221.59 4.63 1115 0.8 222.22 4.65 1115 0.8 219.78 4.67 1115 0.8 221.37 4.7 1151 0.8 221.41 4.7 1151 0.8 221.41 4.74 1153 0.8 221.55 4.74 1153 0.95 219.31 4.74 1153 0.95 221.48 4.77 1160 0.95 221.49 4.77 1160 0.95 221.17 4.77 1160 0.8 221.41 5.05 1169 0.95 221.17 5.05 1169 0.95 221.26 4.74 1153 0.8 220.06 4.74 1153 1.23 235.06 4.74 1153 1.03 235.06 4.74 1153 1.19 235.19 4.74 1153 1.23 236.55 4.74 1153 1.24 234.31 4.74 1153 1.23 236.48 4.77 1160 1.23 236.49 4.77 1160 1.18 236.17 4.77 1160 1.25 236.41 4.74 1153 1.23 236.17 Gambar berikut merupakan gambaran hasil pengukuran yang ditampilkan



Waktu (sec) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30



V. Generator (V)



pada data logger yang mempunyai format .TXT



102



Gambar 4. 43 Data Pengukuran dari Data Logger Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Dari data hasil pengujian turbin 2 sudu menggunakan wind tunnel tanpa beban mendapatkan tegangan sekitar 4.74 V. Starting Generator dari keadaan 0 V hingga mencapai tegangan tersebut membutuhkan waktu 12 s berikut tampilan grafiknya kecepatan turbin terhadap tegangan



Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan 1400



1200



rpm



1000 800 600 400 200 0 0.05 1.46 4.63 4.63 4.67 4.7 4.74 4.77 4.77 5.05 4.74 4.74 4.74 4.77 4.77



tegangan (V) Gambar 4. 44 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



2.



Pengujian Turbin 2 Sudu Menggunakan Wind tunnel dengan Beban Penelitian turbin 2 sudu menggunakan wind tunnel dengan beban yang



dimana udara keluaran exhaust fan langsung diarahkan menggunakan wind tunnel menuju sudu turbin yang nantinya turbin terhubung dengan generator sehingga



103



generator menghasilkan energi listrik yang akan langsung terhubung dengan beban 10Ω. Berikut data hasil yang didapat: Tabel 4. 12 Data Hasil Pengujian Turbin 2 Sudu Menggunakan Wind tunnel dengan Beban



V. I. Kecepatan I. V. Waktu Daya Generator Generator Turbin Exhaust Exhaust (sec) (W) (V) (A) (m/s) (A) (V) 1 0.33 0.033 0.01089 1 1.32 221.62 2 0.5 0.05 0.025 40 0.8 221.1 3 1.35 0.135 0.18225 90 0.8 220.38 4 2.12 0.212 0.44944 952 0.8 220.23 5 2.6 0.26 0.676 972 0.9 221.14 6 2.6 0.26 0.676 972 0.8 220.55 7 2.62 0.262 0.68644 988 0.8 222.4 8 2.62 0.262 0.68644 988 0.8 221.68 9 2.67 0.267 0.71289 992 0.8 219.89 10 2.67 0.267 0.71289 992 0.8 221.55 11 2.67 0.267 0.71289 992 0.8 221.55 12 2.69 0.269 0.72361 997 0.95 220.06 13 2.69 0.269 0.72361 997 0.95 219.46 14 2.69 0.269 0.72361 997 0.95 222.87 15 2.71 0.271 0.73441 1004 0.95 221.71 16 2.76 0.274 0.75076 1007 0.8 220.45 17 2.76 0.276 0.76176 1007 0.95 221.01 18 2.69 0.276 0.76176 997 0.95 220.85 19 2.69 0.276 0.76176 997 0.8 222.18 20 2.69 0.276 0.76176 997 0.8 221.97 21 2.69 0.269 0.72361 997 0.95 220.06 22 2.69 0.269 0.72361 997 0.95 219.46 23 2.69 0.269 0.72361 997 0.95 222.87 24 2.71 0.271 0.73441 1004 0.95 221.71 25 2.76 0.274 0.75076 1007 0.8 220.45 26 2.67 0.267 0.71289 992 0.8 221.55 27 2.69 0.269 0.72361 997 0.95 220.06 28 2.69 0.269 0.72361 997 0.95 219.46 29 2.69 0.269 0.72361 997 0.95 222.87 30 2.69 0.269 0.72361 997 0.95 222.87 Gambar berikut merupakan gambaran hasil pengukuran yang ditampilkan pada data logger yang mempunyai format .TXT



104



Gambar 4. 45 Data Pengukuran dari Data Logger Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Dari data hasil pengujian turbin 4 sudu menggunakan wind tunnel dengan beban 10 Ω mendapatkan tegangan stabil sebesari 2.69. Starting Generator dari keadaan 0 V hingga mencapai tegangan tersebut membutuhkan waktu 11 s berikut tampilan grafiknya Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan



Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan 1200 1000



rpm



800 600 400 200 0 0.33 1.35 2.6 2.62 2.67 2.67 2.69 2.71 2.76 2.69 2.69 2.69 2.76 2.69 2.69



tegangan (V) Gambar 4. 46 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



105



4.2.2.3 Pengujian Turbin 4 Sudu Tanpa Wind tunnel Percobaan kali ini menggunakan turbin 4 sudu dengan menggunakan tanpa wind tunnel dimana jarak antara turbin dan exhaust sejaih 60 cm dari tengah turbin. Berikut gambaran dari skema pengujian



Gambar 4. 47 Pengujian Turbin 4 Sudu Tanpa Wind tunnel Tanpa Beban Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Penelitian kali ini dibagi menjadi 2 yaitu pengujian turbin 4 sudu tanpa wind tunnel tanpa beban dan pengujian turbin 4 sudu tanpa wind tunnel berbeban. 1.



Pengujian Turbin 4 sudu tanpa Wind tunnel Tanpa Beban Dari Pengujian Turbin 4 Sudu Tanpa Wind tunnel Tanpa Beban



mendapatkan data hasil sebagai berikut: Tabel 4. 13 Pengujian Turbin 4 Sudu Tanpa Wind tunnel Tanpa Beban



Waktu (sec)



V. Generator (V)



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10



0.05 0.05 0.24 0.94 1.37 1.72 2.05 2.27 2.5 2.57



Kecepatan Turbin (rpm) 40 232 281 321 353 384 418 604 605 605



I. Exhaust (A)



V. Exhaust (V)



1.49 0.8 0.8 0.8 0.8 0.9 0.8 0.8 0.8 0.8



218.58 220.48 220.9 222.6 221.84 221.63 219.8 221.56 219.26 221.49



106



11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30



2.57 614 0.8 2.57 615 0.8 2.57 625 0.95 2.6 628 0.95 2.64 633 0.95 2.67 634 0.95 2.69 634 0.8 2.69 638 0.95 2.69 640 0.95 2.76 640 0.8 2.81 642 0.8 2.93 657 0.8 2.93 657 0.8 2.93 657 0.8 2.93 657 0.9 2.93 657 0.8 2.93 657 0.85 2.93 657 0.9 2.93 657 0.8 2.93 657 0.8 Gambar berikut merupakan gambaran hasil pengukuran



221.44 221.29 220.12 220.95 219.88 219.24 220.2 221.31 220.5 221.4 221.43 220.32 221.12 219.78 221.34 221.34 221.34 221.34 221.34 221.34 yang ditampilkan



pada data logger yang mempunyai format .TXT



Gambar 4. 48 Data Pengukuran dari Data Logger Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Dari data hasil yang didapat tegangan output yang dihasilkan sebesar 2.93 V waktu yang dibutuhkan generator untuk menghasilkan teganan tersebut sekitar 22s berikut gambaran grafik kecepatan turbin terhadap tegangan



107



Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan 700 600



rpm



500 400 300 200



100 0 0.05 0.24 1.37 2.05 2.5 2.57 2.57 2.64 2.69 2.69 2.81 2.93 2.93 2.93 2.93



tegangan (V) Gambar 4. 49 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



108



2.



Pengujian Turbin 4 Sudu Tanpa Wind tunnel dengan Beban Penelitian turbin 4 sudu tanpa wind tunnel dengan beban yang berjarak 60



cm dari turbin yang dimana nantinya terhubung langsung dengan generator sehingga generator dapat menghasilkan energi listrik yang akan langsung terhubung dengan beban 10Ω. Berikut data hasil yang didapat: Tabel 4. 14 Pengujian Turbin 4 Sudu Tanpa Wind tunnel dengan Beban



V. I. Kecepatan I. V. Waktu Daya Generator Generator Turbin Exhaust Exhaust (sec) (W) (V) (A) (m/s) (A) (V) 1 0.99 0.099 0.09801 163 1.45 221.48 2 1.04 0.104 0.10816 178 1.49 221.38 3 1.11 0.111 0.12321 199 0.8 221.46 4 1.11 0.111 0.12321 212 0.8 222.4 5 1.16 0.116 0.13456 226 0.8 220.79 6 1.18 0.118 0.13924 240 0.8 223.43 7 1.2 0.12 0.144 260 0.9 219.44 8 1.2 0.12 0.144 275 0.8 220.79 9 1.2 0.12 0.144 291 0.8 221.05 10 1.25 0.125 0.15625 306 0.8 222.89 11 1.27 0.127 0.16129 309 0.8 222.28 12 1.3 0.13 0.169 309 0.8 221.51 13 1.32 0.132 0.17424 312 0.8 221.79 14 1.35 0.135 0.18225 313 0.95 222.9 15 1.35 0.135 0.18225 313 0.95 221.82 16 1.37 0.137 0.18769 315 0.95 222.13 17 1.42 0.142 0.20164 315 0.95 220.47 18 1.42 0.142 0.20164 316 0.8 222.35 19 1.44 0.144 0.20736 320 0.95 221.2 20 1.46 0.146 0.21316 322 0.95 221.66 21 1.56 0.156 0.24336 332 0.8 220.46 22 1.56 0.156 0.24336 332 0.8 222.09 23 1.56 0.156 0.24336 332 0.8 222.01 24 1.63 0.163 0.26569 345 0.8 223.14 25 1.65 0.165 0.27225 345 0.8 221.79 26 1.56 0.156 0.24336 332 0.9 222.37 27 1.56 0.156 0.24336 332 0.8 222.96 28 1.56 0.156 0.24336 332 0.85 219.36 29 1.56 0.156 0.24336 332 0.9 219.97 30 1.56 0.156 0.24336 332 0.8 221.32 Gambar berikut merupakan gambaran hasil pengukuran yang ditampilkan pada data logger yang mempunyai format .TXT



109



Gambar 4. 50 Data Pengukuran dari Data Logger Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Dari data hasil yang didapat tegangan output yang dihasilkan sebesar 1.56V waktu yang dibutuhkan generator untuk menghasilkan teganan tersebut sekitar 21s berikut gambaran grafik kecepatan turbin terhadap tegangan



Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan 400 350 300



rpm



250 200 150 100 50 0 0.99 1.11 1.16 1.2 1.2 1.27 1.32 1.35 1.42 1.44 1.56 1.56 1.65 1.56 1.56



tegangan (V) Gambar 4. 51 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



110



4.2.2.4 Pengujian Turbin 2 Sudu Tanpa Wind Tunnel Percobaan kali ini menggunakan turbin 2 sudu tanpa menggunakan wind tunnel dimana jarak antara turbin dan exhaust sejaih 60 cm dari tengah turbin. Berikut gambaran dari skema pengujian:



Gambar 4. 52 Pengujian Turbin 2 Sudu Tanpa Wind tunnel Tanpa Beban Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Penelitian kali ini dibagi menjadi 2 yaitu pengujian turbin 2 sudu tanpa wind tunnel tanpa beban dan pengujian turbin 2 sudu tanpa wind tunnel berbeban. 1.



Pengujian Turbin 2 sudu tanpa Wind tunnel Tanpa Beban Dari Pengujian Turbin 2 Sudu Tanpa Wind tunnel Tanpa Beban



mendapatkan data hasil sebagai berikut: Dari Pengujian Turbin 4 Sudu Tanpa Wind tunnel Tanpa Beban mendapatkan data hasil sebagai berikut:



111



Tabel 4. 15 Pengujian Turbin 2 Sudu Tanpa Wind tunnel Tanpa Beban



Kecepatan I. V. Turbin Exhaust (A) Exhaust (V) (rpm) 0 0 1.48 221.03 0.24 43 1.49 219.7 1.51 318 0.8 219.53 2.43 615 0.8 220.95 2.57 692 0.8 222.19 2.71 785 0.8 220.65 2.74 749 0.9 222.49 2.74 750 0.8 221.15 2.76 753 0.8 221.58 2.88 764 0.8 220.81 2.93 772 0.8 221.61 2.97 773 0.8 222.08 2.97 773 0.8 220.74 3 810 0.95 221.67 3.02 810 0.95 221.2 3.02 820 0.95 220.63 3.12 784 0.95 221.88 3.16 793 0.8 220.68 3.26 790 0.95 222 3.3 798 0.95 222.21 3.3 810 0.8 222.08 3.33 815 0.8 220.9 3.33 815 0.8 220.74 3.35 817 0.7 221.67 3.33 815 0.8 221.2 3.33 815 0.9 220.63 3.34 816 0.8 222.19 3.33 815 0.85 220.65 3.35 815 0.9 222.49 3.33 815 0.8 221.15 Gambar berikut merupakan gambaran hasil pengukuran yang ditampilkan



Waktu (sec) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30



V. Generator (V)



pada data logger yang mempunyai format .TXT



112



Gambar 4. 53 Data Pengukuran dari Data Logger Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Dari data hasil yang didapat tegangan output yang dihasilkan sebesar 3.33 V waktu yang dibutuhkan generator untuk menghasilkan teganan tersebut sekitar 23s berikut gambaran grafik kecepatan turbin terhadap tegangan



Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan 900



800 700



rpm



600 500 400 300 200 100 0 0



1.51 2.57 2.74 2.76 2.93 2.97 3.02 3.12 3.26 3.3 3.33 3.33 3.34 3.35



tegangan (V) Gambar 4. 54 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



2.



Pengujian Turbin 2 Sudu Tanpa Wind tunnel Berbeban Penelitian turbin 2 sudu tanpa wind tunnel dengan beban yang berjarak 60



cm dari turbin yang dimana nantinya terhubung langsung dengan generator sehingga generator dapat menghasilkan energi listrik yang akan langsung terhubung dengan beban 10Ω. Berikut data hasil yang didapat



113



Tabel 4. 16 Pengujian Turbin 2 Sudu Tanpa Wind tunnel Berbeban



V. I. Kecepatan I. V. Waktu Daya Generator Generator Turbin Exhaust Exhaust (sec) (W) (V) (A) (m/s) (A) (V) 1 6 0.005 0.00025 0.05 1.49 221.32 2 8 0.009 0.00081 0.09 0.8 220.76 3 50 0.064 0.04096 0.64 0.8 221.44 4 503 0.116 0.13456 1.16 0.8 221.03 5 505 0.127 0.16129 1.27 0.8 221.54 6 513 0.13 0.169 1.3 0.9 221.81 7 519 0.135 0.18225 1.35 0.8 222.21 8 519 0.135 0.18225 1.35 0.8 222.24 9 519 0.135 0.18225 1.35 0.8 222.49 10 519 0.135 0.18225 1.35 0.8 221.79 11 519 0.135 0.18225 1.35 0.8 222.69 12 542 0.139 0.19321 1.39 0.8 221.1 13 553 0.142 0.20164 1.42 0.95 221.34 14 557 0.144 0.20736 1.44 0.95 222.52 15 557 0.144 0.20736 1.44 0.95 221.44 16 566 0.149 0.22201 1.49 0.95 221.5 17 566 0.149 0.22201 1.49 0.8 223.02 18 594 0.153 0.23409 1.53 0.95 222.15 19 595 0.156 0.24336 1.56 0.95 221.54 20 595 0.156 0.24336 1.56 0.8 220.27 21 693 0.175 0.30625 1.75 0.8 221.94 22 693 0.175 0.30625 1.75 0.8 221.94 23 637 0.163 0.26569 1.63 0.8 222.49 24 637 0.165 0.27225 1.63 0.89 222.38 25 637 0.172 0.29584 1.63 0.79 223.03 26 637 0.163 0.26569 1.63 0.8 220.27 27 637 0.163 0.26569 1.63 0.85 221.94 28 637 0.163 0.26569 1.63 0.92 223.02 29 637 0.163 0.26569 1.63 0.81 221.5 30 637 0.163 0.26569 1.63 0.8 223.02 Gambar berikut merupakan gambaran hasil pengukuran yang ditampilkan pada data logger yang mempunyai format .TXT



114



Gambar 4. 55 Data Pengukuran dari Data Logger Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Dari data hasil yang didapat tegangan output yang dihasilkan sebesar 1.63 V waktu yang dibutuhkan generator untuk menghasilkan teganan tersebut sekitar 23s berikut gambaran grafik kecepatan turbin terhadap tegangan.



Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan 800 700 600



rpm



500 400 300 200 100 0 0.05 0.64 1.27 1.35 1.35 1.35 1.42 1.44 1.49 1.56 1.75 1.63 1.63 1.63 1.63



tegangan (V) Gambar 4. 56 Grafik Kecepatan Turbin Terhadap Tegangan Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



115



4.2.2.5 Perbandingan Penggunaan Tunnel dan Tanpa Menggunakan Wind Tunnel 1.



Perbandingan Daya Output Setelah melakukan pengujian menggunakan menggunakan wind tunnel dan



tanpa menggunakan wind tunnel pada turbin 2 sudu dan 4 sudu maka didapat data output generator sebagai berikut Turbin 2 Sudu Turbin 4 Sudu Daya Tanpa Wind Daya Dengan Daya Tanpa Wind Daya Dengan Tunnel (W) Wind Tunnel (W) Tunnel (W) Wind Tunnel (W) 0.00025 0.01089 0.09801 0.00004 0.00081 0.025 0.10816 0.00081 0.04096 0.18225 0.12321 0.025 0.13456 0.44944 0.12321 0.12769 0.16129 0.676 0.13456 0.18225 0.169 0.676 0.13924 0.33124 0.18225 0.68644 0.144 0.42025 0.18225 0.68644 0.144 0.441 0.18225 0.71289 0.144 0.441 0.18225 0.71289 0.15625 0.44944 0.18225 0.71289 0.16129 0.46225 0.19321 0.72361 0.169 0.46225 0.20164 0.72361 0.17424 0.46225 0.20736 0.72361 0.18225 0.46225 0.20736 0.73441 0.18225 0.47089 0.22201 0.75076 0.18769 0.49284 0.22201 0.76176 0.20164 0.49284 0.23409 0.76176 0.20164 0.46225 0.24336 0.76176 0.20736 0.46225 0.24336 0.76176 0.21316 0.46225 0.30625 0.72361 0.24336 0.46225 0.30625 0.72361 0.24336 0.46225 0.26569 0.72361 0.24336 0.47089 0.27225 0.73441 0.26569 0.49284 0.29584 0.75076 0.27225 0.49284 0.26569 0.71289 0.24336 0.46225 0.26569 0.72361 0.24336 0.46225 0.26569 0.72361 0.24336 0.46225 0.26569 0.72361 0.24336 0.46225 0.26569 0.72361 0.24336 0.46225 Berikut grafik perbandingan turbin 2 sudu dengan menggunakan Wind Tunnel dan tanpa menggunakan Wind Tunnel



116



Grafik Perbandingan dengan Wind Tunnel dan Tanpa Wind Tunnel 0.8 0.7



Daya (W)



0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0



1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 13 14 15 16 17 18 19 20 2122 23 24 25 26 27 28 29 30



waktu (s) Gambar 4. 57 Grafik Perbandingan dengan Wind Tunnel dan Tanpa Wind Tunnel Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



Berikut untuk grafik perbandingan turbin 4 sudu menggunakan Wind Tunnel dan tanpa menggunakan Wind Tunnel



Grafik Perbandingan dengan Wind Tunnel dan Tanpa Wind Tunnel 0.6



Daya (W)



0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30



waktu (s) Gambar 4. 58 Grafik Perbandingan dengan Wind Tunnel dan Tanpa Wind Tunnel Sumber: Dokumentasi Pribadi,2020



BAB V PENUTUP



5.1



Simpulan Simpulan yang didapat berdasarkan pembuatan, pengujian dan pembahasan



sisttem monitoring kecepatan angin, tegangan dan arus listrik pada penelitian Pemanfaatan Udara Buang Exhaust Fan Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Bayu Dengan Penambahan Wind tunnel Berbasis Atmega 2560 sebagai berikut: 1. Penelitian Pemanfaatan Udara Buang Exhaust Fan Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Bayu Dengan Penambahan Wind tunnel Berbasis Atmega 2560 terdiri dari tempat pengujian dan rangkaian kontrol. Rangkaian kontrol pada percobaan kali ini terdiri dari sensor anemometer, sensor tegangan AC, sensor tegangan DC, sensor arus AC, sensor arus DC, sensor tachometer, micro SD Card. Tempat pengujian terdiri dari gagang turbin dan bagian rangka. 2. Pengujian ini membuktikan penambahan wind tunnel sangat efektif agar angin terfokuskan dan dapat meningkatkan output. Pengujian yang paling besar mendapatkan output pada pengujian dua sudu dengan menggunakan wind tunnel dengan hasil output sebesar 0.76176 W.



5.2



Saran Adapun saran yang didapat untuk membuat penelitian Pemanfaatan Udara



Buang Exhaust Fan Sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Bayu Dengan Penambahan Wind tunnel Berbasis Atmega 2560 menjadi lebih baik diantaranya: 1. Penelitian kali ini akan lebih baik jika dalam pembuatan wind tunnel menggunakan bahan dasar plat agar permukaan lebih halus



119



DAFTAR PUSTAKA



Andrew Welsh, 2013, Low Turbulence Wind tunnel Design and Wind Turbine Wake Chacaterization, University of Wiconsin-Milwaukee Anonim. Arduino Mega 2560. https://www.arduino.cc/ en/Main/ ArduinoBoard Mega2560. Diakses tanggal 25 November 2020. Anonim. Prinsip Kerja Exhaust Fan. http://www.candyheartsblog.com. Diakses tanggal 5 November 2020. Arieyasa, Dhanan, Cok. G. Indra Partha, I.W. Sukerayasa. (2020). Analisa Perbandingan Unjuk Kerja Wind Turbine-500 dan GH-0,5K Di Pilot Project Smart Grid Teknik Elektro Universitas Udayana. Universitas Udayana, Jurnal Spektrum Vol 7, No 1 Maret 2020. Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi, 2018, Outlook Energi Indonesia 2018 : Energi Berkelanjutan untuk Transportasi Darat. Jakarta : Pusat Pengkajian Industri Proses dan Energi (PPIPE). Dr. Ulaan Dakeev, 2014, Analysis Of Wind Power Generation With Application Of Wind tunnel Attachment. University of Michigan John C.K Cheung, 2009, Effect Of Square Cells In Improving Wind tunnel Flow Quality. University Changsa Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral, 2009, Handbook of Energy and Economic Statistic of Indonesia. Center for Data and Information on Energy and Mineral Resources. Ministry Energy and Mineral Resources. Jakarta. Kholiq, Imam, 2015, Pemanfaatan Energi Alternatif Sebagai Energi Terbarukan untuk Mendukung Subtitusi BBM, Surabaya : Fakultas Teknik, Universitas Wijaya Putra. Mauro S., 2017, Small-Scale Open-Circuit Wind tunnel: Design Criteria, Construction and Calibration. University of Catania Md. Abir Hasan, 2013, Producing Electrical Energy by Using Wastage Wind Energy From Exhaust Fans of Industries. University of Michigan MD. Arifuzzaman, 2012, Design Construction and Performance Test of a Low Cost Subsonic Wind Wunnel. University of Wiconsin-Milwaukee



120



121



Moch. Muclhis, 2014. Proyeksi Kebutuhan Listrik PLN Tahun 2003 Sampai Dengan 2020. PLN V.i.Kakate, 2014, Study of Measurement and Control Aspects of Wind tunnel. Electrical Enginnering Departement BVDU COE



LAMPIRAN



Lampiran 1



Jadwal Kegiatan Tabel Jadwal Kegiatan



Tahun 2020 No



Kegiatan



Maret



April



Mei



Juni



1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1



Study liteature



2



Perancangan Hardware



3



Perancangan Software



4



Pembuatan Hardware



5



Pembuatan Software



6



Pengujian Alat



7



Pembuatan Laporan



Lampiran 2



Anggaran Pembuatan Prototipe



RINCIAN PENGGUNAAN BIAYA PEMBUATAN PROTOTIPE PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BAYU



A. KOMPONEN UTAMA NO



URAIAN BELANJA



VOLUME Jumlah



Satuan



Harga Satuan



Jumlah Harga



(Rp)



(Rp)



1



Arduino Mega 2560



1



Buah



Rp



177.000



Rp 177.000



2



Generator



1



Buah



Rp



314.000



Rp 314.000



3



Mini Data Logger Module



1



Buah



Rp



65.000



Rp 65.000



4



Sensor Tegangan ZMPT101B



2



Buah



Rp



60.000



Rp 120.000



5



Sensor Arus Non Invasive



2



Buah



Rp



95.000



Rp 190.000



6



LCD + I2C



1



Buah



Rp



75.000



Rp 75.000



7



Sensor Anemometer



1



Buah



Rp



185.000



Rp 185.000



8



Exhaust Fan 50 x 50 cm



1



Buah



Rp



934.000



Rp 934.000



9



Encoder + Piringan



2



Buah



Rp



35.000



Rp 70.000



10



Sensor Tegangan DC



1



Buah



Rp



45.000



Rp 45.000



11



Sensor Arus AC



1



Buah



Rp



37.000



Rp 37.000



TOTAL



Rp 2.212.000



B. KOMPONEN PENUNJANG NO



URAIAN BELANJA



VOLUME Jumlah



Satuan



Harga Satuan



Jumlah Harga



(Rp)



(Rp)



1



Timah 1 Roll



1



Buah



Rp



35.000



Rp



35.000



2



Baut + Mur+Ring



80



Buah



Rp



2.000



Rp



160.000



3



Fecl3



1



Buah



Rp



5.000



Rp



5.000



4



Black Housing 10P



10



Buah



Rp



10.000



Rp



100.000



5



PCB



2



Buah



Rp



15.000



Rp



30.000



6



Flat Rainbow Cable 10P



2



Buah



Rp



15.000



Rp



30.000



7



Bearing 10 mm



2



Buah



Rp



50.000



Rp



100.000



9



Besi Siku



9



Buah



Rp



80.000



Rp



720.000



10



Pipa PVC Rucika 4 M



1



Buah



Rp



Rp



55.000



11



Adaptor 12 V 2A



1



Buah



Rp



Rp



75.000



NO



URAIAN BELANJA



VOLUME Jumlah



Satuan



55.000 75.000



Harga Satuan



Jumlah Harga



(Rp)



(Rp)



12



Kabel AWG 16



5



Buah



Rp



6.000



Rp 30.000



13



Kabel Tunggal



5



Buah



Rp



1.000



Rp 5.000



14



Ring Lubang 3 mm



80



Buah



Rp



120



Rp 9.600



1



Lembar



16



Acrilik Lembaran 3mm 100 x 700 cm



Rp 150.000



Rp 150.000



17



Mata Bor 3.5 mm



10



Buah



Rp



5.000



Rp 50.000



18



Spiral Kabel



4



Meter



Rp



10.000



Rp 40.000



19



Dempul Kayu



1



Box



Rp



95.000



Rp 95.000



20



Cat Hitam



3



Kaleng



Rp



50.000



Rp 150.000



21



Engsel Pintu + Baut



1



Buah



Rp



18.000



Rp 18.000



22



Pully ukuran 15



1



Buah



Rp



160.000



Rp 160.000



23



Pully ukuran 3



1



Buah



Rp



45.000



Rp 45.000



24



Karton 0.6 mm



15



Buah



Rp



6.000



Rp 90.000



25



Lem G



10



Buah



Rp



10.000



Rp 100.000



26



Spacer + mur



15



Buah



Rp



2.000



Rp 30.000



26



Triplek 6 mm



3



Buah



Rp



95.000



Rp 285.000



27



Jasa Bubut dan Bor Ulir



-



-



Rp



200.000



Rp 200.000



28



3D print Hub Turbin



4



100 Gram



Rp



1500/gram



Rp 500.000



26



Kayu Reng



4



Buah



Rp



25.000



Rp 100.000



TOTAL



Rp



3.367.600



TOTAL KESELURUHAN 1



KOMPONEN UTAMA



Rp 2.212.000



2



KOMPONEN PENUNJANG



Rp 3.367.600



TOTAL



Rp 5.579.600



Lampiran 3



Datasheet Komponen yang Digunakan pada Prototipe



1. Datasheet Arduino Mega 2560



2. Datasheet Sensor Optocoupler



3. Datasheet SCT 013-030



4. Datasheet ZMPT101B



5. Datasheet IC LM7805



6. Datasheet TIP41



7. Datasheet LCD 20x4



8. Datasheet I2C



9. Datasheet DS1307