SIMULASI DAN PEMBUATAN RANGKAIAN SISTEM KONTROL PENGISIAN BATERAI UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA
Handy Indra Regain Mosey 1)
1) Program Studi Fisika FMIPA Universitas Samratulangi Manado e-mail: cici.heijie@gmail.com

## ABSTRAK
Paper  ini  membahas  tentang  simulasi  dan  pembuatan  rangkaian  sistem  kontrol  pengisian  baterai yang bersumber dari sebuah pembangkit listrik tenaga surya (Panel Surya). Pengisian baterai yang terlalu  lama  pada  sebuah  instalasi  pembangkit  listrik  tenaga  surya  akan  menyebabkan  baterai cepat rusak sehingga dibutuhkan sebuah sistem yang dapat berfungsi sebagai pengontrol. Metode penelitian yang dilakukan yaitu dengan merangkai rangkaian yang didapat dari pustaka kemudian disimulasikan dengan perangkat lunak Proteus ISIS Profesional, selanjutnya dilakukan pembuatan rangkaian  elektronika  dalam  sebuah  PCB.  Tegangan  yang  dihasilkan  oleh  baterai  dibaca  oleh sistem  kontrol  kemudian  sistem  akan  memilih  apabila  tegangan  yang  diberikan  oleh  panel  surya akan  diisi  pada  baterai  atau  dialihkan  kepada  sebuah  beban  tambahan.  Hasil  yang  didapatkan dalam penelitian menunjukan bahwa sistem kontrol pengisian baterai yang dibangun telah bekerja sesuai dengan simulasi dan dapat bekerja dengan baik.
Kata-kata kunci: sistem kontrol baterai, switch, panel surya.

## SIMULATION AND CONSTRUCTION OF A BATTERY CHARGING CONTROLLER SYSTEM FOR SOLAR POWER PLANTS

## ABSTRACT
This  paper  discusses  about  circuit  simulation  and  construction  of  a  battery  charging  control system  from  a  solar  power  plant  (Solar  Panels).  Charging  the  battery  for  too  long  on  an installation of solar power plants will cause the battery to be broken and so we need a system that can function as a controller. The research method is made by simulating a baterry charging control circuit  from  a  reference  and  then  simulated  by  Proteus  ISIS  Professional  software,  then constructing the circuit on a PCB. The voltage produced by the solar panel is read by the control system then the system will prefer if the voltage supplied by the solar panels will be filled on the battery or transferred to an additional load. Result obtained in this study indicate that the baterry charging control system are working in accordance with the software simulation and can work as a baterry charging control system for a solar panel instalation.
Keywords: Baterry charging control, switch, solar panel.

## PENDAHULUAN
Energi surya fotovoltaik dapat digunakan untuk menyalakan peralatan listrik seperti  pompa  air,  televisi,  telekomunikasi, dan  lemari  pendingin  di  daerah  yang  belum terjangkau  oleh  jaringan  listrik  PLN.  Foton sinar  matahari  akan  diubah  menjadi  arus listrik  oleh  sel-sel  fotovoltaik.  Arus  listrik dari panel surya  kemudian diarahkan menuju controller dan  dipergunakan  untuk  mengisi baterai sebagai tenaga cadangan ketika energi matahari  kurang  mencukupi.  Selain  itu
controller juga berfungsi agar tegangan yang dihasilkan menjadi stabil pada tegangan kerja yang diharuskan. Energi listrik yang dihasilkan  dapat  secara  langsung  digunakan untuk  peralatan  listrik  yang  membutuhkan arus searah atau DC (Hamdi, 2014).
Disamping  energi  surya  memiliki keunggulan,  tidak  dipungkiri  bahwa  energi surya  dibeberapa  tempat  seperti  Indonesia memiliki  kelemahan  seperti  letak  georafis menyebabkan karakteristik penerimaan cahaya  matahari  dan  angin  menjadi  berbeda-
beda  (Pakpahan,  2000).  Semakin  jauh  letak tempat dari garis ekuator maka fluktuasi lama penyinaran  akan  semakin  besar  (Lakitan, 1994).
Untuk  mengatasi  hal  itu  diperlukan desain  peletakan  modul  pembangkit  listrik tenaga  surya  yang  sesuai  dengan  kondisi geografis  di  Indonesia.  Selain  itu  diperlukan perancangan sistem kontrol baterai  agar daya yang  dihasilkan  oleh  panel  surya  dapat digunakan lebih efisien (Ragheb, 2009).
Berdasarkan  hal  di  atas  maka  akan dilakukan  penelitian  untuk  membuat  sistem kontrol  baterai  yang  dapat  digunakan  pada panel  surya.  Tahapan  dalam  penelitian  ini yaitu:  (1).  Akan  dibuat  sistem  kontrol pengisian baterai dengan simulasi menggunakan  perangkat  lunak  Proteus  ISIS berdasarkan  rangkaian  yang  didapat  dari pustaka,  lalu  (2).  Akan  dibuat  sistem  kontrol pengisian baterai, yang selanjutnya direncanakan  akan  diujicobakan  pada  sebuah panel surya.

## TINJAUAN PUSTAKA
Sistem kontrol pengisian baterai sangat diperlukan  pada  instalasi  pembangkit  listrik tenaga surya (Piggot, 1995). Pengisian baterai terus-menerus  dan  berlebihan  dapat  merusak sel kering
baterai
(www.panelsurya.com/index.php/id/solar- controller/12-solar-charge-controller-solar-
controller). Pada penelitian ini akan dirancang sistem pengisian baterai menggunakan  beban  tambahan.  Fungsi  dari beban tambahan ini adalah sebagai pengalihan  pemberian  daya  dari  sel  surya  ke baterai yang sudah penuh sehingga pembangkit listrik tenaga surya tetap terbebani  tanpa  harus  selalu  membuat pembangkit  mengisi  baterai  yang  telah penuh.  Beban  tambahan  ini  berupa heater karena  dapat  menampung  daya  yang  besar. Namun  sebelum  diujicobakan,  digunakan beban tambahan berupa lampu LED. Keadaan  panel  surya  tanpa  beban  sangat beresiko  merusak  panel  surya  itu  sendiri. Selain itu fungsi dari sistem pengisian baterai ini  adalah  sebagai  alat  monitoring  keadaan baterai (penuh atau tidak penuh).
Sistem kontrol pengisian baterai digunakan untuk mencegah baterai
mengalami  pengisian  terlalu  lama  (Ragheb, 2009).  Disamping  itu  sistem  ini  membuat pembangkit  tetap  terbebani  saat  beroperasi.
Sistem  ini  bekerja  dengan  memonitor tegangan  baterai  15  VDC  sebagai  indikator penuh  atau  tidaknya  baterai.  Sebelumnya diatur  batas  tegangan  atas  indikator  baterai penuh  adalah  14,8  Volt  dan  batas  tegangan bawah  adalah  11,95  Volt.  Pengaturan  ini dilakukan  dengan  asumsi  bahwa  pengisian baterai  bersifat  transien  terhadap  waktu sehingga  tegangan  baterai  akan  butuh  waktu yang  lama  sampai  mencapai  tegangan maksimumnya.  Jika  tegangan  baterai  lebih besar  atau  sama  batas  tegangan  atas  maka tegangan  akan  dibebani dummy  load ,  jika tegangan  baterai  lebih  kecil  atau  sama  batas tegangan  bawah  maka  dilakukan  pengisian baterai.  Untuk  tegangan  ambang  11,95  Volt <V baterai <  14,8  Volt,  pengisian  baterai  atau pembebanan  ke dummy load akan ditentukan oleh user dengan  menekan switch  on-off pada  kontrol.  Berikut  diagram  alir  cara  kerja rangkaian (Gambar 1).
Start Ukur tegangan baterai V V >= 14.8 V <= 11.95 11.5 < V < 14 Isi baterai ? Isi baterai Tegangan dibebani dummy load no yes no yes yes no
Gambar  1.  Diagram  alir  kontrol  pengisian baterai

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 2 menunjukan skematik rangkaian  dan  hasil  simulasi  rangkaian
menggunakan software Proteus ISIS  7 Professional .
Gambar 2. Desain Rangkaian Sistem Kontrol Pengisian Baterai.
Rangkaian  pada  gambar  2  bekerja dengan cara memonitor masukan tegangan 15 volt  dari  baterai.  Tegangan  dari  baterai  ini dapat  berubah  ketika  tegangan  baterai  mulai menurun.  Pada  gambar  juga  terlihat  adanya regulator  tegangan  8  Volt  (LM7808), sehingga  tegangan  masukan  terbagi  menjadi 8  Volt  dan  7,5  Volt  pada  saat  baterai  penuh dan ketika baterai tidak penuh bernilai 8 Volt
dan  5,75  Volt.  Rangkaian  ini  bekerja  dengan menggunakan  Op-Amp  dalam  hal  ini komparator  LM  339N  sebagai  pembanding tegangan  yang  masuk  dari  dua  resistor variable  (RV1  dan  RV2)  yang  telah ditetapkan  nilainya  yaitu  7,4  Volt  dan  5,95 Volt. Selanjutnya komparator akan membandingkan  tegangan  ketika  baterai penuh  masukannya  bernilai  7,5  Volt  (pada kaki  3  dan  6)  dan  ketika  baterai  tidak  penuh maka  tegangannya  bernilai  5,75  Volt.
Selanjutnya  tegangan  akan  melalui  gerbang NOR  yang  dibuat  secara latch untuk mengaktifkan  lampu  LED,  MOSFET  dan relay . Dari  skematik  rangkaian,  selanjutnya dilakukan simulasi rangkaian dengan menggunakan bantuan perangkat lunak Proteus  ISIS  8  Profesional.  Dari  gambar  3 terlihat  lampu  hijau  D2  menyala  (baterai terbebani  ke dummy  load ).  Dari  gambar  4
terlihat  lampu  merah  D1  menyala  (baterai terbebani ke dummy load ).
Gambar  3.  Simulasi  rangkaian  kontrol pengisian  baterai.  Tegangan  baterai  penuh hingga mencapai 15-15,5 VDC. Lampu hijau menyala (baterai terbebani ke dummy load ).
Gambar  4.  Simulasi  rangkaian  kontrol pengisian  baterai.  Tegangan  baterai  jatuh hingga  mencapai  11.5  VDC.  Lampu  merah menyala (dilakukan pengisian baterai)
Setelah disimulasikan, penelitian dilanjutkan  dengan  membuat  rangkaian sistem kontrol baterai pada sebuah rangkaian PCB.  Gambar  5  menunjukan  rangkaian  yang telah dibuat.
Gambar 5. Rangkaian yang dibuat
berdasarkan skema pada gambar 2
Pada  gambar  5  terlihat  bahwa  rangkaian belum terhubung dengan catu daya.
Gambar  6.  Lampu  hijau  menyala  ketika rangkaian  diberi  catu  daya  15  VDC  atau ketika baterai penuh.
Dalam alat ini yang digunakan sebagai baterai  (asumsi)  adalah  trafo  yang  bisa diubah-ubah  tegangan  keluarannya.  Ketika masukan  dari  trafo  ke  rangkaian  bernilai  15 Volt  (pada  trafo  bernilai  12  Volt),  maka lampu  hijau  yang  akan  menyala  (Gambar  6). Ketika  masukan  dari  trafo  ke  rangkaian bernilai  7,5  Volt  (tegangan  yang  terukur adalah 11,8 Volt), maka lampu kuning secara otomatis  akan  menyala  (gambar  7).  Agar lampu  hijau  menyala  lagi,  maka input harus dinaikan lagi ke posisi 12 Volt (pada trafo).
Gambar  7.  Lampu  kuning  menyala,  ketika tegangan masukan bernilai 7,5 VDC.

## KESIMPULAN
Telah  berhasil  dilakukan  simulasi  dan pembuatan  sistem  kontrol  pengisian  baterai. Sistem  kontrol  ini  bekerja  dengan  cara memonitor  tegangan  masukan  dari  sebuah catu  daya  (baterai)  dan  dapat  melakukan pengisian  secara  otomatis  apabila  tegangan masukan (dari baterai) mulai menurun sesuai dengan  nilai  yang  ditetapkan.  Sistem  kontrol pengisian  baterai  telah  diuji  dan  menunjukan unjuk kerja yang baik.

## DAFTAR PUSTAKA
Hamdi, S. 2014. Mengenal  Lama Penyinaran Matahari Sebagai Salah Satu Parameter Klimatologi. Berita Dirgantara Vol. 15. No. 1. Juni 2014:7-16. Lakitan,  B.  1994. Dasar-dasar  Klimatologi . PT Rajawali Grafindo. Jakarta. http://www.panelsurya.com/index.php/id/sola r-controller/12-solar-charge-controller- solar-controller .
Pakpahan,  Sahat.  2000.  Sistem  Wind-Diesel untuk  Pembangkit  Listrik  di  Lokasi Dengan  Kecepatan  Angin  Menengah
Di Indonesia. LAPAN
Piggot,  H.  1995. Wind  Power  Workshop. Centre  of  Alternative  Technology Publication. Ragheb, M. 2009. Control of Turbinangines.