...

PROTOTIPE CONTROLLER LAMPU

by user

on
Category: Documents
2

views

Report

Comments

Transcript

PROTOTIPE CONTROLLER LAMPU
Diding Suhardi
JURNAL GAMMA, ISSN 2086-3071
PROTOTIPE CONTROLLER LAMPU PENERANGAN
LED (LIGHT EMITTING DIODE) INDEPENDENT BERTENAGA SURYA
Prototype Lamp Lighting Controller LED (Light Emitting Diode) Independent Solar
Powered
Diding Suhardi
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang
Jl. Raya Tlogomas No 246 Malang
Email: [email protected]
ABSTRACT
With the increasingly shrinking reserves of fuel oil as an energy source, whereas energy needs
increase, then the man demanded more creative in finding and developing environmentally friendly
technology efficient in energy consumption. In the field of lighting (lighting), developing lighting
technology since the invention of the incandescent lamp, TL, SL, and now LED (Light Emitting Diode).
Economically, the price is still expensive LED lights, but LED bulbs have good prospects in the future,
considering the LED lights have several advantages over other types, one of which is age more than
30,000 hours.“ Solar power plants (solar cells) attractive used considering solar energy is a renewable
energy source that is clean and available in a number of very many in Indonesia, the price of solar cells
began to decline, operation and easy installation.“The use of solar cells made of copper oxide (CuO) and
zinc oxide (ZnO) with H2SO4 dielectric that has been found by researchers, will be used as a source of
energy for lighting this LED.“ During this LED lighting system that uses electrical energy source PLTS
not use control system voltage, current, short-circuit safety and cooling LED lights, so batrai easily
damaged and LED short-lived due to excessive heat, to avoid some of these then made a series of system
LED lighting controller types.“ After doing some research, obtained LED lamp lighting system with solar
cells and their source backup batrai can work normally with time, voltage, current, power and charging
process, with a series of independent light controller solar-powered LED lighting. Have been made and
tested, and the ignition timing control system outages appropriate natural lighting, system voltage between
2 volts and 7 volts to batrai, the current system is between 0.5 Amp and 10 Amp to batrai, cut-off interference
and LED cooling.
Keywood : Controller, LED, Solar Powered.
ABSTRAK
Dengan semakin menyusutnya jumlah cadangan bahan bakar minyak sebagai sumber energi, sedangkan
kebutuhan energi semakin meningkat, maka manusia dituntut lebih kreatif dalam menemukan dan
mengembangkan teknologi ramah lingkungan yang efisien dalam konsumsi energi. Di bidang penerangan
(lighting), teknologi lampu berkembang sejak ditemukannya lampu pijar, TL, SL dan kini lampu LED (Light
Emitting Diode). Secara ekonomis harga lampu LED masih mahal, tetapi lampu LED mempunyai prospek
yang baik di masa depan, mengingat LED mempunyai beberapa kelebihan dibanding lampu jenis lain, salah
satunya adalah usia lebih dari 30.000 jam. Pembangkit listrik tenaga surya (sel surya) menarik digunakan
mengingat energi surya adalah sumber energi terbarukan yang bersih dan tersedia dalam jumlah sangat
banyak di Indonesia, harga sel surya mulai menurun, pengoperasian dan instalasinya mudah dilakukan.
Penggunaan sel surya berbahan tembaga oksida (CuO) dan seng oksida (ZnO) dengan dielektrikum H2SO4
yang telah ditemukan oleh peneliti, akan digunakan sebagai sumber energi bagi lampu penerangan LED ini.
Selama ini sistem penerangan LED yang menggunakan sumber energi listrik PLTS belum menggunakan
sistem kontrol tegangan, arus, pengaman hubung singkat dan pendingin lampu LED, sehingga batrai cepat
rusak dan lampu LED berumur pendek karena panas yang berlebihan, untuk menghindari beberapa hal
tersebut maka dibuatlah rangkaian sistem pengendali lampu penerangan jenis LED. Setelah dilakukan beberapa
penelitian, didapatkan sistem penerangan lampu LED dengan sumber sel surya beserta batrai cadangan
dapat bekerja dengan normal sesuai waktu, tegangan, arus, daya dan proses pengisian, dengan rangkaian
116
September 2014: 116 - 122
Versi online / URL:
Volume 10, Nomor 1
pengendali lampu penerangan LED independent bertenaga surya. Telah dibuat dan diuji, sistem kendali
waktu penyalaan dan pemadaman sesuai pencahayaan alam, tegangan sistem antara 2 Volt dan 7 Volt ke
batrai, arus sistem antara 0,5 Amp dan 10 Amp ke batrai, cut-off gangguan dan pendingin LED.
Kata kunci : Controller, LED, Bertenaga Surya
PENDAHULUAN
Jika kita perhatikan cadangan energi
dari bahan minyak bumi di Indonesia
diperkirakan tinggal 10 tahun lagi, sedangkan
cadangan batu bara dan gas alam diperkirakan
masih ada untuk 40 tahun lagi (BP Migas,
2011). Dengan semakin menyusutnya jumlah
cadangan bahan bakar minyak, sedangkan
disisi lain kebutuhannya semakin meningkat,
maka manusia dituntut lebih kreatif
melakukan penemuan dan mengembangkan
pembangkit energi terbarukan yang ramah
lingkungan dan menemukan alat-alat yang
lebih efisien mengkonsumsi energi.
Di bidang penerangan (lighting), lampu
penerangan berkembang maju sejak
ditemukan lampu pijar oleh Thomas Alfa
Edison, kemudian lampu jenis TL, SL dan kini
lampu LED dan OLED. Secara ekonomis
harga lampu LED saat ini masih mahal, tetapi
mempunyai prospek sangat baik, mengingat
lampu jenis LED mempunyai kelebihan
dibanding lampu jenis lain.
LED adalah semikonduktor yang dapat
mengubah energi listrik lebih banyak menjadi
cahaya, merupakan perangkat keras dan
padat (solid-state component) sehingga
lebih unggul dalam ketahanan (durability).
Selama ini LED banyak digunakan pada
perangkat elektronik karena ukuran yang
kecil, cara pemasangan praktis, serta
konsumsi listrik yang rendah. Salah satu
kelebihan LED adalah usia relativ panjang,
yaitu lebih dari 30.000 jam. Kelemahannya
pada harga per lumen (satuan cahaya) lebih
mahal dibandingkan dengan lampu jenis pijar,
TL dan SL, mudah rusak jika dioperasikan
pada suhu lingkungan yang terlalu tinggi, misal
di industri.
Gambar 1. Karakteristik Lampu LED
Dari beberapa penelitian diketahui
bahwa energi listrik dari pembangkit listrik
tenaga surya (sel surya) merupakan sumber
ener gi listrik yang dapat diandalkan
keberlangsungannya hingga usia matahari
berakhir, akibatnya pengembangan sel surya
dari berbagai bahan sangat cepat. Harga sel
surya mulai turun akibat ditemukan beberapa
bahan pembuat sel yang harganya murah.
Dari kondisi yang ada diperkirakan sekitar 5
tahun kedepan akan banyak lampu
pener angan menggunakan sel surya,
mengingat energi listrik dapat disimpan.
Prototipe Controller Lampu Penerangan LED (Light Emitting Diode) Independent Bertenaga Surya
117
Diding Suhardi
METODE PENELITIAN
Pada tahap awal
Adapun metode yang digunakan adalah
penelitian deskriptif eksploratif. Subyek
penelitian adalah rangkaian-rangkaian sel
surya, batrai dan lampu LED yang di integrasi
menjadi rangkaian kontrol lampu penerangan
jenis LED yang di beri sumber tenaga dari
sel surya. Fokus yang diteliti dalam penelitian
ini adalah rangkaian controller lampu
penerangan LED (Light Emitting Diode)
independent bertenaga surya.
Metode pengumpulan data yang
digunakan dalam penelitian ini adalah
melakukan pencatatan dari kondisi rangkaian,
kemudian melakukan optimalisasi terhadap
bagian-bagian rangkaian, melakukan
pencatatan dari kondisi rangkaian yang ada,
menguji rangkaian, melakukan konsultasi
dengan pakar kontrol, kemudian merevisi dan
melakukan perbaikan, melakukan pengukuran
langsung pada rangkaian, melakukan
pengujian, melakukan perbaikan untuk
mendapatkan rangkaian kontrol yang paling
optimal.
Analisis data yang digunakan dalam
penelitian ini adalah analisis eksploratif
dengan cara analisis catatan pengujian,
pengubahan dan pengukuran kemudian
melakukan perbaikan dan pengujian, dengan
memperhatikan beberapa jurnal dan
penelitian-penelitian sebelumnya, hal-hal yang
baik di catat kembali untuk kemudian
dilakukan kembali pengujian, perbaikan dan
pengukuran untuk mendapatkan hasil yang
lebih baik.
JURNAL GAMMA, ISSN 2086-3071
lampu LED berumur pendek karena panas
yang berlebihan, rangkaian pengendali waktu
penyalaan (pukul 17.30) dan pemadaman
(pukul 05.00) menggunakan LDR sebagai
sensor. Rangkaian pengendali tegangan
minimal 2 Volt dan maksimal 7 Volt, agar tidak
merusakkan sel batrai (accu). Rangkaian
pengendali arus minimal 0,5 Amp dan
maksimal 10 Amp, agar tidak merusakkan sel
batrai (accu). Rangkaian cut-off untuk
menghindari gangguan hubung singkat yang
dapat merusakkan lampu LED, rangkaian
pengendali dan batrai (accu). Lempeng logam
sebagai pendingin lampu LED agar usia
lampu lebih panjang, terutama pada jenis
logam, letak atau posisi logam dan ukuran
lempeng logam.
Rangkaian yang digunakan
•
Rangkaian pengendali waktu penyalaan
menggunakan LDR sebagai sensor,
membuat rangkaian keseimbangan
tahanan, memanfaatkan perubahan
tahanan tinggi (saat terang) dan tahanan
rendah (saat gelap).
LDR tidak mendeteksi cahaya
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Selama ini sistem penerangan jenis LED
yang menggunakan sumber listrik PLTS
belum menggunakan sistem kontrol tegangan,
arus, pengaman hubung singkat dan pendingin
lampu LED, sehingga batrai cepat rusak dan
118
September 2014: 116 - 122
LDR mendeteksi cahaya
Gambar 2. Rangkaian pendeteksi cahaya
Versi online / URL:
Volume 10, Nomor 1
•
Rangkaian pengendali tegangan minimal
2 Volt dan maksimal 7 Volt, rangkaian
tahanan mínimum dan maksimum untuk
tegangan, agar tidak merusak sel batrai
(accu).
Cara membuat
•
12 Volt
•
6 Volt
Gambar 3. Rangkaian seri sel batrai
•
Rangkaian pengendali penyalaan dan
pemadaman lampu menggunakan
sensor LDR. Dibuat dengan logika
rangkaian sistem bekerja mempunyai
nilai tahanan tinggi (off) pada saat
mendapatkan sinar terang matahari
(mulai pukul 05.00) dan mempunyai nilai
tahanan rendah (on) pada saat tidak
mendapatkan sinar terang matahari
(mulai pukul 17.30), LDR digunakan
sebagai komponen input tahanan (tinggi
atau rendah) pada rangkaian.
Rangkaian pengendali tegangan
digunakan agar tidak merusakkan sel
batrai (accu). Dibuat dengan logika
rangkaian sistem tegangan kurang dari
2 Volt rangkaian akan padam (off) dan
pada tegangan lebih dari 7 Volt rangkaian
akan padam (off). Sehingga rangkaian
akan menyala (on) pada tegangan lebih
dari 2 Volt dan kurang dari 7 Volt.
Rangkaian pengendali arus digunakan
agar tidak merusakkan sel batrai (accu).
Dibuat dengan logika rangkaian sistem
arus kurang dari 0,5 Amper rangkaian
akan padam (off) dan pada arus lebih
dari 10 Amper rangkaian akan padam
(off). Sehingga rangkaian akan menyala
(on) pada arus lebih dari 0,5 Amper dan
kurang dari 10 Amper.
Gambar 4. Proses dalam sel batrai
•
•
Rangkaian cut-off untuk menghindari
gangguan hubung singkat, rangkaian
hubung singkat sesaat arus membesar
dan memutuskan sekring (fuse).
Lempeng logam sebagai pendingin
lampu LED dan reflektor cahaya,
memanfaatkan hukum fisika aliran
panas ke ruang alam, agar usia lampu
LED lebih panjang.
•
Gambar 5. Rangkaian Pengendali
Rangkaian cut-off digunakan untuk
menghindari kerusakan akibat gangguan
Prototipe Controller Lampu Penerangan LED (Light Emitting Diode) Independent Bertenaga Surya
119
Diding Suhardi
•
JURNAL GAMMA, ISSN 2086-3071
hubung singkat. Dibuat dengan logika
rangkaian sistem padam (off) secara
langsung jika terjadi hubung singkat pada
rangkaian, menggunakan sekring (fuse)
1 Amper pada sisi keluaran (output)
lampu ke netral, dan sekring (fuse) 1
Amper pada keluaran (output) batrai
(accu).
Lempeng logam sebagai pendingin
lampu LED dan reflektor cahaya. Dibuat
dengan logika bahwa panas (kalor) akan
disebarkan ke segala arah oleh logam,
kemudian panas (kalor) akan dilepaskan
ke alam. Jenis logam ter baik
menggunakan aluminium, posisi terbaik
pada tengah logam diameter 30 cm,
ukuran luas terbaik 94,2 cm² dan
ketebalan logam 0,4 mm.
Hasil
Pada penelitian ini menghasilkan
prototipe r angkaian controller lampu
penerangan LED (Light Emitting Diode)
independent ber tenaga surya, yang
bermanfaat bagi pengendalian otomatis lampu
penerangan jenis LED 6 Watt 6 Volt dengan
sumber listrik dari sel surya, sehingga lampu
penerangan dengan sistem ini akan menyala
dan padam secara otomatis mengikuti kondisi
alam dengan sumber energi listrik juga dari
alam (surya).
Adapun kerja pengendali dapat menyala
dan padam mengikuti sinar surya alam,
tegangan sistem lebih besar dari 2 Volt dan
kurang dari 7 Volt, pada arus sistem lebih
besar dari 0,5 Amper dan kurang dari 10
Amper, jika terjadi hubung singkat secara
otomatis sistem akan padam dan dilengkapi
lempeng logam pembuang panas ke alam.
Jenis lampu penerangan dengan
pengendali semacam ini akan sangat diminati
dimasa depan karena sangat efisien dalam
penggunaan, mudah dikendalikan, mudah
dirawat, hemat energi dan aman terhadap
lingkungan.
120
September 2014: 116 - 122
Gambar 6. Uji rangkaian pengendali
Versi online / URL:
Volume 10, Nomor 1
Pembahasan
•
•
•
•
•
Rangkaian pengendali penyalaan dan
pemadaman lampu, rangkaian bekerja
mati (off) saat mendapatkan sinar
matahari dan hidup (on) pada saat tidak
mendapatkan sinar matahari, LDR
digunakan sebagai pemberi input
tahanan (tinggi atau rendah) ke
rangkaian, hal ini dilakukan untuk
memudahkan pengendalian penyelaan
lampu LED dan penghematan energi
listrik di bartai (accu), telah diuji dan
berhasil baik.
Rangkaian pengendali tegangan untuk
mengamankan batrai (accu) dari
kerusakan akibat pengosongan total atau
pengisian terlalu penuh, bekerja pada
tegangan kurang dari 2 Volt rangkaian
akan padam (off) dan pada tegangan
lebih dari 7 Volt rangkaian akan padam
(off). Sehingga lampu menyala (on)
pada tegangan lebih dari 2 Volt dan
kurang dari 7 Volt.
Rangkaian pengendali arus untuk
mengamankan batrai (accu) dari
kerusakan akibat pengosongan total atau
pengisian terlalu penuh, dengan logika
rangkaian pada arus kurang dari 0,5
Amper rangkaian akan padam (off) dan
pada arus lebih dari 10 Amper rangkaian
akan padam (off). Sehingga rangkaian
akan menyala (on) pada arus lebih dari
0,5 Amper dan kurang dari 10 Amper,
telah diuji dan bekerja baik.
Rangkaian cut-off untuk menghindari
kerusakan total pada rangkaian, padam
(off) langsung jika terjadi hubung singkat
pada rangkaian, menggunakan sekring
(fuse) 1 Amper pada sisi keluaran
(output) lampu ke netral, dan sekring
(fuse) 1 Amper pada keluaran (output)
batrai (accu), telah diuji dan bekerja baik.
Lempeng logam sebagai pendingin dan
reflektor cahaya, logam terbaik penyalur
panas adalah aluminium, posisi terbaik
penyebaran panas lampu pada tengah
logam agar panas tersebar merata. Hal
ini dimaksudkan untuk menghindari
panas berlebihan saat lampu LED
menyala, sehingga menambah panjang
umur lampu.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
•
•
•
•
•
Rangkaian pengendali penyalaan dan
pemadaman lampu, dapat bekerja
dengan baik, pada saat alam gelap maka
lampu menyala dan sebaliknya saat alam
terang maka lampu padam.
Rangkaian pengendali tegangan bekerja
baik dan normal, bekerja pada tegangan
minimal 2 Volt dan maksimal 7 Volt,
sebagai mengamankan batrai (accu) dari
kerusakan akibat pengosongan tegangan
total atau pengisian tegangan terlalu
tinggi.
Rangkaian pengendali arus bekerja
dengan baik, bekerja pada arus 0,5
Amper dan maksimum 10 Amper, untuk
mengamankan batrai (accu) dari
kerusakan akibat pengosongan arus total
atau pengisian arus terlalu penuh.
Rangkaian cut-off untuk menghindari
kerusakan akibat hubung singkat, dapat
bekerja dengan baik untuk menghindari
kerusakan total pada rangkaian
pengendali.
Lempeng logam sebagai pendingin dan
reflektor cahaya, untuk menghindari
panas berlebihan saat lampu LED
menyala, sehingga kondisi lampu tetap
dingin.
Saran
Agar dikembangkan lagi rangkaian
kontr ol lampu penerangan LED yang
independent untuk lampu bertenaga surya
yang dapat digunakan untuk beberapa pilihan
tegangan dan beberapa pilihan daya lampu
LED.
Prototipe Controller Lampu Penerangan LED (Light Emitting Diode) Independent Bertenaga Surya
121
Diding Suhardi
Agar dikembangkan rangkaian kontrol
yang mampu menghadapi beberapa kondisi
lingkungan sehingga bisa dipakai didalam
ruangan (in door) dan diluar ruangan (out
door).
Agar dikembangkan rangkaian kontrol
jarak jauh untuk pengatur arah sorot lampu
(pengendali arah reflector) sehingga arah
penyinaran dapat diatur dari bawah tiang
lampu.
Pada kesempatan ini, peneliti
menyampaikan terima kasih kepada yang
terhormat :
•
Bapak Dr. Muhadjir Effendy, MAP
Rektor yang telah member ikan
kesempatan
•
kepada kami untuk melakukan penelitian
ini.
•
Bapak Prof. Dr. Sujono, direktur DP2M
UMM yang telah memberi ijin.
•
Ibu Dr. Vina Salfiana DS, M.Si wakil
direktur DP2M yang telah memberikan
ijin.
•
Muhammad Liman S.F dan Hasrul
Muliawan, TA mahasiswa yang ikut
penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
Arakawa H. et al. 2012. “ Efficient Dyesensitized Solar Cells Using Zinc
Oxide Powder” National Inst. Materials
and Chemical Res. July 2012.
Elandbird, F et al. 2008. “ Current-Voltage
Characteristics of The Solar Cells
With These Electrodes Were
Examined”. IEEE Transaction on
Industry Applications,
Vol. 7. No. 2. Jun. 2008. p 453 – 458.
Horiguchi, Toshiro et al. 2011. “Dye-sensitized
Solar Cell (Graetzel cell) Uses a Titania
P h o t o - E l e c t r o d e ” .
Sumitomoosakasemento Shinkigiken.
July 2011.
Janu, Kapoor et al. 2012 “ Mercurochrome
Dye Exhibits High Photoelectric
Conversion Efficiency Over 60% in a
Wide Region Up to 450-520nm”. IEEE
122
September 2014: 116 - 122
JURNAL GAMMA, ISSN 2086-3071
Trans.on PWRD. Vol. 2. No. 2. p.178.
2012
R.K Smith et al. 2010. “ Electrodes of High
Specific Surface Area by Nano ZnO
Particles” .IEEE Trans. On PWRD.
Vol. 4. No. 2. p. 334. 2010.
Shuji, Nakamura et al. 2010. “ Galium Nitrid
Substrat For Uses Light Emitting
Diode”. IEEE Trans. On PWRD. Vol.
3. No. 2. p. 186. 2010
Suhar di, Diding. 2008 “ Rekayasa
Pembuatan Sel Surya Berbahan
Dasar Aluminium Oksida (AlO)
Dengan Media Larutan NaCl “. DP2M
UMM. 2008.
Suhardi, Diding. 2010 “Rekayasa Pembuatan
Sel Surya Dengan Bahan Dasar
Tembaga Oksida (CuO) Dengan Media
Larutan NaCl “. DP2M UMM. 2010.
Suhardi, Diding. 2010 Jurnal SimNas RAPI
–IX 2010. ISSN: 1412-9612, “Prototipe
Sel Surya Tembaga Oksida (CuO) Dan
Aluminium Oksida (AlO) Menggunakan
Dielektrikum NaCl” hal. 36–42,
Universitas Muhammadiyah Surakarta
2010.
Whisker et al. 2011. “ Crystal Vacum Tube
Base Light Emitting Diode “. IEEE Trans
On PWRD. Jan/Febr. 2011. Vol.1. No.
2. p.109. 2011
William D. Cooper. 2008 “ Pengukuran
Listrik
dan
Instrumentasi
Elektronika”.Penerbit Erlangga. Jakarta
2008.Wasito S. 2004 “ Vademekum
Elektronika “ PT. Gramedia Pustaka
Utama
Jakarta 10270, Cetakan ke
delapan, Edisi kedua
Fly UP