SISTEM KONTROL CHARGING DAN DISCHARGING SERTA MONITORING KESEHATAN BATERAI

SISTEM KONTROL CHARGING DAN DISCHARGING SERTA MONITORING KESEHATAN BATERAI Borni Florus King 1), Seno Darmawan Panjaitan 2), Aryanto Hartoyo 3) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura, Jln. Prof. H. Hadari Nawawi, Pontianak, Indonesia. Email : [email protected] Penelitian ini dimaksudkan untuk mencari solusi terbaik dalam pengguanaan baterai sebagai sumber daya. Seperti yang diketahui bahwa bterai adalah salah satu sumber daya alternatif yang digunakan untuk mensuplai daya pada perangkat-perangkat elektronik yang kira gunakan sehari-hari. Kebanyakan baterai akan digunakan secara terus menerus tanpa parawatan yang benar sehingga membuat baterai tersebut lebih cepat kehilangan daya dari yang seharusnya. Pada penulisan skripsi ini penulis merancang sebuah alat yang dapat digunakan untuk mengetahui tingkat kesehatan sebuah baterai sekaligus sebagai pengisi daya otomatis untuk baterai. Alat yang dirancang ini dapat mengetahui tingkat kesehatan baterai dengan cara membaca niai tegangan yang ada pada baterai lalu menentukan pengisian apa yang paling cocok berdasarkan kondisi tersebut. Terdapat tiga jenis pengisian yang bisa dihasilkan oleh alat ini yaitu fast charging untuk kondisi baterai lemah, float charging untuk kondisi baterai baik, dan off charging ketika baterai rusak ataupun saat daya pada baterai sudah penuh. Semua jenis pengisian ini diatur secara otomatis pada alat dengan memanfaatkan prinsip kerja dari transistor NPN sebagai saklar otomatis yang akan men-switch tahanan pada alat untuk menghasilkan tegangan output pengisian yang berbeda-beda sesuai kebutuhan dan kondisi baterai. Setelah melakukan penguian dan pengukuran terhadap semua kondisi baterai serta pengisian yang ada didapat hasil yang mendekati hasil perhtungan berdasarkan teori yang dijabarkan. Seperti misalnya ketika dilakukan pengujian terhadap discharging baterai terdapat selisih sebesar 1.2% terhadap hasil perhitungan berdasarkan teori. Sedangkan pada pengujian terhadap jenis-jenis pengisian tertentu didapat nilai arus yang berbeda pada setiap jenis pengisian seperti float charging yang menghasilkan arus sebesar 1.47 Ampere dan fast charging menghasilkan arus sebesar 3.09 Ampere yang akan berpengaruh terhadap lama pengisian baterai. Dengan membandingkan hasil pengukuran yang didapat dari pengujian terhadap hasil perhitungan yang didapat melalui pembahasan teori maka didapat berbagai kesimpulan yang dapat diambil guna membuktikan teori-teori yang ada serta menilai kemampuan alat yang dirancang. Setelah melakukan pengisian yang benar dan tepat secara konsisten maka lama pemakaian baterai dapat diperpanjang dari yang seharusnya sehingga menimbulkan dampak ekonomis karena usia pakai baterai bisa lebih lama. Kata kunci : Baterai, Kesehatan Baterai, Fast Charging, Float Charging, Off Charging. I. Pendahuluan Pada kehidupan manusia yang sudah memasuki era digital seperti hari ini penggunaan perangkat-perangkat elektronik sangat pesat perkembangannya, untuk menjalankan perangkatperangkat elektronik tersebut tentunya dibutuhkan energi berupa listrik. Untuk menghasilkan listrik dibutuhkan sumber yang bisa didapat dari PLN selaku penyedia listrik negara ataupun dari baterai, karena kebutuhan akan energi listrik tersebutlah maka penulis ingin mengangkat judul ini sebagai bahan untuk tugas akhir yang mana dimaksudkan untuk mengelola energi listrik dengan lebih baik khususnya energi listrik yang bersumber dari baterai. Penggunaan baterai sendiri dimaksudkan sebagai sumber daya untuk menjalankan perangkatperangkat elektronik yang dibutuhkan. Namun pada prakteknya baterai ini memiliki usia dan penurunan kualitas yang terbilang cukup singkat sehingga dibutuhkan perhatian dalam menggunakannya karena harus mengganti baterai ini secara berkala. Penurunan kualitas dan usia pakai baterai sendiri dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain seperti penggunaan yang berlebihan, ataupun ketika proses pengisian yang terlalu lama sehingga menyebabkan baterai terus-menerus diberi tegangan berlebihan. Dampak dari hal ini adalah dapat menyebabkan baterai tersebut mengalami overcharged, lalu kemudian panas dan kemungkinan terburuknya adalah baterai tersebut dapat sewaktu-waktu meledak dan membahayakan pengguna. Untuk itu dibutuhkan sebuah sistem yang dapat melakukan pengisian baterai secara otomatis dan efisien, serta dapat memantau kesehatan dari baterai tersebut. Penggunaan baterai yang tidak sehat dapat merusak perangkat-perangkat elektronik yang kita gunakan karena spesifikasi arus dan tegangan yang dihasilkan oleh baterai yang tidak sehat berbeda dari arus dan tegangan ideal yang digunakan. Sistem kontrol yang dirancang pada penelitian ini adalah sebuah alat yang dapat digunakan untuk merawat kondisi baterai sehingga usia pakainya bisa maksimal, perawatan dilakukan dengan cara II. 2.1 Tinjauan Pustaka Baterai Baterai atau akumulator adalah sebuah sel listrik yang mana didalamnya terjadi proses elektrokimia yang bersifat reversible (dapat berbalikan) dengan efisiensinya yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimia yang reversible adalah didalam baterai dapat berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik (proses pengosongan), dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi tenaga kimia, pengisian kembali dengan cara regenerasi dari elektroda-elektroda yang dipakai, yaitu dengan melewatkan arus listrik dalam arah (polaritas) yang berlawanan di dalam sel. oleh beban sebagai sebuah energi listrik sehingga beban mendapat energi untuk bekerja. B. Pengisian (charge) Proses pengisian (charge) dilakukan untuk mengisi kembali daya yang telah terpakai pada baterai, bila sel dihubungkan dengan catu daya maka elektroda positif menjadi anoda dan elektroda negatif menjadi katoda seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2 Baterai pada skripsi ini berfungsi sebagai objek yang akan dimonitoring atau dipantau tingkat kesehatannya, sehingga pemakaiannya dapat lebih optimal dan efisien. 2.1.1 Prinsip Kerja Baterai Secara umum prinsip kerja baterai dibedakan menjadi dua, yaitu pada saat pengosongan (discharge) dan pengisian (charge). Gambar 2: Proses Pengisian Baterai (charge) A. Pengosongan (discharge) Proses pengosongan ini terjadi ketika baterai digunakan untuk mensuplai beban Gambar 1: Proses Pengosongan Baterai (discharge) Pada saat baterai sedang digunakan untuk mengaliri beban maka akan ada dua aliran yang terjadi yaitu aliran di dalam baterai atau disebut juga internal circuit dan aliran yang terjadi di beban yaitu external circuit Di internal circuit terjadi proses perpindahan energi potensial yang dibawa oleh elektron dari kutub negatif ke kutub positif sehingga kutub positif baterai mendapat tambahan energi potensial dan membuatnya menciptakan tegangan untuk menjalankan beban. Sedangkan di external circuit terjadi aliran pelepasan energi potensial yang berasal dari kutub positif baterai yang kita kenal sebagai arus listrik menuju ke kutub negatif baterai melalui beban. Beda pote (...truncated)