## DESAIN SISTEM MONITORING KELUARAN GENERATOR MAGENT PERMANEN PADA SEPEDA STATIS DENGAN MIKROKONTROLER
Hasyim Asy’ari, Abdul Basith, Agung Aristiyanto Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartasura 57102 Telp 0271 717417 Email: Hasyim.Asyari@ums.ac.id

## ABSTRAKSI
Perkembangan industri dan meningkatnya jumlah penduduk dunia memberikan efek yang sangat signifikan, berupa peningkatan  permintaan  energi  listrik  oleh  masyarakat  industri  dan  rumah  tangga.  Peningkatan  permintaan tersebut  harus  dibarengi  dengan  penambahan  jumlah  pembangkit  agar  tidak  terjadi  overload.  Pembangunan pembangkit  yang  menggunakan  bahan  bakar  primer  berupa  gas  dan  batubara  akan  menyebabkan  semakin menipisnya  cadangan  minyak  mentah  dan  juga  cadangan  batubara,  dari  permasalahan  tersebut  perlu  adanya kajian pemanfaatan energi terbarukan dan energi alternative, sebagai contoh saat ini masyarakat semakin banyak memanfaatkan  alat  fitnes  center  untuk  berolahraga  agar  senantiasa  kondisi  tubuh  senantiasa  segar  dan  bugar, namun  pemanfaatan  alat  fitnes  tersebut  sebatas  untuk  menjaga  kondisi  kesehatan  tubuh.  Jika  dilihat  alat  sepeda statis  maka  ada  potensi  untuk  menghasilkan  energi  listrik  sehingga  selain  menjaga  kondisi  tubuh  dapat  juga memproduksi energi listrik.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  merancang  pembaca  RPM  dan  tegangan  yang  dihasilkan  oleh  generator  magnet permanen yang dipasang pada sepeda statis. Sehingga pada saat mengkayuh sepeda statis maka roda sepeda akan bergerak atau berputar, perputaran roda tersebut dihubungkan dengan rotor generator magnet permanen sehingga rotor tersebut akan berputar pula, perputaran tersebut mengakibatkan adanya tegangan keluaran pada generator magnet  permanen,  agar  pengguna  sepeda  status  mudah  memantai  keluaran  generator  magnet  tersebut  maka dilakukan  pengukuran  berupa  kecepatan  putar  rotor  PMG  dan  juga  tegangan  keluaran  dengan  memanfaatkan sensor infrared, sensor photodioda, dan sensor pembagi tegangan yang outpunya akan diolah oleh minimum sistem Atmega16. Alat ini juga dilengkapi baterai yang berguna untuk menyalakan alat ketika alat digunakan pada suatu tempat yang belum ada listrik PLN.
Hasil penelitian ini adalah sebuah alat pembaca RPM dan tegangan generator magnet permanen yang penggerak utama  adalah  kayuhan  user.  Pembacaan  nilai  RPM  ini  diperoleh  dari  pembacaan  sensor  photodioda  yang dirangkai  dengan  sensor  infrared,  sedangkan  pada  tegangan  ini  dibaca  nilainya  dari  sensor  pembagi  tegangan. Alat  ini  memiliki  kapasitas  maksimal  tegangan  yang dapat  dibaca  yaitu 20  volt  DC.  Baterai  9V  dapat  digunakan ketika listrik PLN sedang padam atau ketika tidak tersedia energi listrik PLN. Hasil nilai dari alat ini dibadingkan dengan nilai dari alat multimeter dan tachometer infrared, yang menghasilkan nilai perbandingan pada alat yang dibuat  untuk  mengukur  tegangan  13,04V,  sedangkan  pada  multimeter  menujukkan  nilai  tegangan  12,80V  dengan selisih perbadingan 1,87%, alat yang dibuat selalu lebih tinggi nilainya. Pada pengukuran RPM alat yang dibuat menujukkan  nilai  1249,25  RPM,  sedangkan  pada  tachometer  digital  infrared  1262,64  RPM  dengan  selisih perbandingan 1,10%, alat yang dibuat perhitungannya selalu lebih tinggi dari alat yang ada.
Kata Kunci : Atmega16, Sensor Infrared, Sensor Photodioda, Sensor pembagi tegangan

## 1. PENDAHULUAN
Perkembangan industri  dan meningkatnya jumlah penduduk dunia memberikan efek yang sangat signifikan, berupa peningkatan permintaan  energi  listrik  oleh  masyarakat industri  dan  rumah  tangga.  Peningkatan permintaan  tersebut  harus  dibarengi  dengan penambahan  jumlah  pembangkit  agar  tidak terjadi  overload.  Pembangunan  pembangkit yang menggunakan bahan bakar primer berupa gas  dan  batubara  akan  menyebabkan  semakin menipisnya cadangan minyak mentah dan juga
cadangan batubara, dari permasalahan tersebut perlu  adanya  kajian  pemanfaatan  energi terbarukan  dan  energi  alternative,  sebagai contoh  saat  ini  masyarakat  semakin  banyak memanfaatkan alat fitnes center untuk berolahraga  agar  senantiasa  kondisi  tubuh senantiasa segar dan bugar, namun pemanfaatan  alat  fitnes  tersebut  sebatas  untuk menjaga  kondisi  kesehatan  tubuh.  Jika  dilihat alat  sepeda  statis  maka  ada  potensi  untuk menghasilkan  energi  listrik  sehingga  selain
menjaga kondisi tubuh dapat juga memproduksi energi listrik. Energi  terbarukan  perlu  dioptimalkan sebagai upaya
untuk mengurangi
ketergantungan penggunaan bahan bakar fosil.
Kajian-kajian  tersebut  dengan  berbagai  skema tergantunga dari potensi alam yang dimanfaatkan.  Pemanfaatan  tenaga  air  dan angin  merupakan  potensi  alam  yang  sedang popular  dilakukan.  Banyak  sekali  penelitian tentang  pembuatan  kincir  angin  dan  kincir  air untuk  memanfaatkan  potensi  angin  dan  air yang  akan  dikonversi  menjadi  energi  listrik. Kedua  jenis  kincir  ini  pasti  membutuhkan generator  untuk  merubah  energi  mekanis menjadi  energi  listrik  yang  disebut  generator. Generator yang tersedia biasanya berjenis high speed  induction  generator,  generator  jenis  ini membutuhkan putaran tinggi dan
membutuhkan  energi  listrik  awal  untuk membuat  medan  magnetnya.  Sedangkan  pada penggunaan kincir angin di butuhkan generator  yang  berjenis  low  speed  dan  tanpa energi  listrik  awal,  karena  biasanya  di tempatkan  di  daerah-daerah  yang  tidak memiliki aliran listrik.
Penerapan inovasi teknologi yang menggunakan energi terbarukan
akan membantu  kegiatan  manusia  dan  bersifat ramah lingkungan. Perkembangan yang seperti itu  bisa  diwujudkan  dalam  bidang  olahraga (gym)  yang  pada  akhirnya  dapat  memberikan kemudahan  dalam  memperoleh  sumber  energi terbarukan.
Sepeda  statis  adalah  sebuah  peralatan olahraga  yang  ramah  lingkungan.  Di  desain untuk  mengurangi  kecendrungan  manusia dalam  olahraga  yang  menggunakan  sumber energi  listrik.  Generator  sebagai  pembangkit listrik  dengan  penggerak  kayuhan  pedal sepeda statis yang kemudian mengisi akumulator  dan  motor  akan  menggerakan gearbok  dengan  menggunakan  sumber  listrik dari akumulator tersebut (Hasyim, 2014).
Pemanfaatan  sepeda  statis  dan  generator magnet  permanen  memberikan  keluaran  15,8 Volt  dan  arus  250  mA  dengan  putaran  rotor generator  tersebut  mencapai  1150  rpm (Hasyim, 2014).

## 2. METODE PENELITIAN
2.1 Alat dan Bahan Penelitian
Alat  dan  Bahan  yang  dibutuhkan  untuk membuat alat ini adalah :
a. Mikrokontroler Atmega16. b. Minimum sistem. c. LCD 2x16.
d. Sensor Tegangan, Infrared, Photodioda.
e. Power Supply 5 Volt.
f. Baterai 9 Volt.
g. Keping CD.
Diagram Alir Penelitian
Proses penelitian dan perancangan dilakukan  dengan  berbagai  tahap  dan  proses sehingga  mendapatkan  data  dan  informasi lengkap.
Mulai Inisialisasi Selesai

## Gambar 1. Diagram alir inialisasi.
Baca Tegangan Baca RPM Hitung Tegangan dan RPM Tampil ke LCD Mulai Selesai
Gambar 2. Diagram alir program keseluruhan. Perancangan  alat  penampil  RPM  dan tegangan  pada  generator  magnet  permanen sepeda statis.
Gambar 3 . Diagram rangkaian. Perancangan hardware :
1. Minimum system.
Gambar 4. Skema minimum system.
2. LCD 16x2.
Gambar 5 . Skema LCD 16x2.
3. Rangkaian sensor pembagi tegangan.
Gambar 6 . Skema pembagi tegangan.
4. Rangkaian  sensor  pembaca  RPM  yang terdiri  dari  sensor  infrared  dan  sensor photodioda.
Gambar 7 . Skema pembaca RPM.
5. Baterai 9volt dan Switch.
Gambar 8 . Skema baterai 9V dan
switch.
6. push button .
Gambar 9. Skema rangkaian reset. Perancangan software :
1. Software proteus v7.5SP3.
2. Software codevision AVR.
Software diptrace v2.3.1.

## 3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  penelitian  ini  mendesain  alat  ukur penampil RPM dan tegangan berbasis mikrokontroler tipe Arduino, hasil desain akan digunakan untuk  mengukur tegangan keluaran dan kecepatan putar generator magnet permanen pada sepeda statis, untuk mengetahui  keakuratan  alat  tersebut  maka hasilnya dibandingkan dengan peralatan tachometer dan voltmeter.
Gambar 10 . Bentuk box dari depan.
Gambar 11 . Bentuk box dari bagian samping.
Gambar 12 . Sensor Photodioda dan Sensor infrared.
Gambar 13 . Baterai 9 Volt.
Gambar 14 . Sakelar baterai atau catu daya.
Gambar 15 . Push button untuk reset.
Gambar 16 . Tampilan awal.
Gambar 17 . Tampilan Tegangan.
Gambar 18 . Tampilan RPM.
Gambar 19 . Tampilan RPM dan Tegangan. Hasil  Ujicoba  yang  telah  didapat  pada penelitian alat ditunjukkan pada tabel 1.
Tabel 1. Hasil Pengujian Tegangan.
No Tegangan Selisih (%) Multimeter Alat yang dibuat 1 5,98 6,38 6,68 2 8,56 8,86 3,51 3 9,97 10,25 2,81 4 12,80 13,04 1,87 5 17,66 17,93 1,61
Data  pada  tabel  1  memberikan  informasi bahwa  tegangan  yang  terukur  oleh  alat  yang dibuat  memiliki  selisih  dengan  voltmeter tertinggi  adalah  6,68%  dan  terendah  adalah 1,61%,
Tabel 2. Hasil Pengujian RPM No Tegangan Selisih (%) Tachome ter Alat yang dibuat 1 249,2 264,53 6,15 2 452,35 484,45 7,09 3 645,12 662,93 2,76 4 798,55 828,80 3,78 5 1249,25 1262,64 1,10
Data pengujian pada tabel 2 menunjukkan bahwa selisih  tertinggi  antara alat  yang dibuat dan  tachometer  sebesar  7,09%  dan  terendah adalah 1,1%.
1. Pengujian RPM dan Tegangan.
Gambar 21 . Pengujian RPM dan Tegangan.
Tabel 3 . Hasil Pegujian RPM dan Tegangan.
No Kecepatan Putar (RPM) Tegangan (Volt) 1 0 0 2 100 1,25 3 300 4,13 4 600 8,33 5 900 11,33 6 1200 13,98 7 1500 16,12
Gambar  22  memberikan  informasi  bahwa kecepatan  putar  generator  magnet  permanen memberikan dampak terhadap tegangan
keluaran generator tersebut.
Tegangan
keluaran  akan  meningkat  sejalan  dengan kenaikan  kecepatan  putar  generator  magnet permanen. Tegangan tertinggi  yang dihasilkan dalam  pengujian  sebesar  16,12  Volt  DC dengan kondisi kecepatan putar 1500 Rpm.

## 4 KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  pembuatan desain  penampil  RPM  dan  tegangan  keluaran generator magnet permanen pada sepeda statis berbasis Atmega16, dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Penggunaan penampil  RPM  dan tegangan pada  sepeda  statis  yang  ditambahkan dengan generator magnet permanen kecepatan  rendah  ini  lebih  menarik, sehingga  pengguna  sepeda  statis  dapat mengerti  berapa  putaran  RPM  dan  besar tegangan  yang  dihasilkan  saat  pengguna mengayuh sepeda statis. Selisih antara alat tachometer  dengan  desain  alat  maksimal 7,09%.
2. Data  yang  terukur  oleh  alat  yang  dibuat memiliki selisih dengan voltmeter terbesar adalah  6,68%.  Alat  ini  bisa  digunakan ditempat  yang  belum  ada  listrik  PLN dengan menggunakan baterai 9V.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. RPM Motor DC : Menghitung Kecepatan  dalam  RPM, http://too-
payz.blogspot.com//2010/10/rpm- motor-dc-menghitung-kecepatan- dalam.html?m=1/ ,  20  September  2010, 00:19WIB.
Bejo,  Agus.  2008. C  &  AVR  Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroler ATmega 8535 . Yogyakarta : Graha Ilmu. Febri,  Acuk  .  2012. Membuat  Generator
Magnet  Permanen  Kecepatan  Rendah. Surakarta:  Tugas  Akhir.  Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Muhammad.  2014. Desain  Sepeda  Statis Generator Magnet Permanen. Surakarta:  Tugas  Akhir,  Universitas Muhammadiyah Surakarta. Munkhanif,  Muhammad.  2013.  Rangkaian Resistor Pembagi Tegangan, http://kanip- fismandor.blogspot.com/2013/02/rangk aian-resistor-pembagi- tegangan.html?m=1/ , 26 Februari 2013, 04.59 WIB.
Rahman,  Arief.  2013. Desain  Generator Magnet Permanen  Untuk  Sepeda Listrik . Surakarta: Tugas Akhir, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Sumardi. 2013. Mikrokontroler Belajar AVR Mulai Dari Nol. Yogyakarta : Graha Ilmu.