BAB III PERANCANGAN POWERBANK

BAB III
PERANCANGAN POWERBANK
Bab
ini
membahas
perancangan
powerbank
berbasis
platform
Mikrocontroller Open Source Wemos. Microcontroller tersebut digunakan untuk
mengolah informasi yang telah didapatkan oleh microcontroller dan mengatur
operasi kerja dari sistem. Pengaturan tersebut berfungsi untuk menampilkan
informasi yang telah diterima oleh microcontroller mengenai kondisi dan status
baterai. Pembuatan sistem dibagi dalam beberapa blok perangkat yang
mempunyai fungsi sendiri-sendiri. Pembuatan sistem meliputi perencanaan
perangkat lunak dan perencanaan perangkat keras.
3.1 Prinsip Kerja Sistem
Sistem yang telah dibangun, secara garis besar terdiri dari blok rangkaian
seperti terlihat pada gambar dibawah ini :
Baterai
Regulator 4.2
Volt
Boost Converter
Terminal USB
Output Powerbank
Microcontroller
Wemos
Display on
Webserver
Gambar 3.1 Blok Rangkaian PowerBank
Secara garis besar, cara kerja sistem ini adalah :

Regulator 4.2 Volt melakukan pengisian arus listrik untuk baterai Li-Ion
yang belum penuh (Kurang dari tegangan 4,2 Volt) sebesar 600mA25
http://digilib.mercubuana.ac.id/
26
1000mA, sedangkan apabila baterai telah penuh terisi (tegangan sebesar
4.2 Volt) maka secara otomatis module rangkaian akan mendeteksi dan
kemudian arus listrik untuk pengisian baterai akan diturunkan menjadi
beberapa beberapa microampere saja.

Baterai Li-Ion akan menyimpan energi listrik yang diberikan oleh
regulator 4.2 Volt dan akan terus menyimpan energi tersebut sampai
baterai penuh (4.2 Volt). Setelah mencapai level tegangan 4.2 Volt baterai
Li-Ion tidak akan lagi menyimpan energi listrik yang diberikan oleh
regulator 4.2 Volt.

Rangkaian boost converter akan mengambil energi listrik dari baterai LiIon selanjutnya energi tersebut kemudian dinaikan tegangannya dari 4.2
Volt menjadi 5 Volt, selanjutnya energi tersebut diberikan untuk
microcontroller Wemos dan sebagian diberikan kepada terminal USB
untuk selanjutnya diberikan kepada perangkat mobile lainnya.

Microcontroller
Wemos
akan
mengukur
tegangan
dari
baterai,
mengubahnya menjadi data digital, dan kemudian membuat webserver
berdasarkan program webserver yang telah di input oleh user sebelumnya.

Data digital dari microcontroller akan diubah menjadi objek / tulisan oleh
Webserver, objek tersebut merupakan sesuatu yang dapat dimengerti oleh
manusia yang menerangkan tentang kondisi dan status baterai terkini.
3.2 Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak dibuat dengan flowchart. Flowchart atau
diagram alir merupakan sebuah diagram dengan simbol-simbol grafis yang
menyatakan aliran algoritma atau proses yang menampilkan langkah-langkah
yang disimbolkan dalam bentuk kotak, beserta urutannya dengan menghubungkan
masing masing langkah tersebut menggunakan tanda panah. Diagram ini bisa
memberi solusi selangkah demi selangkah untuk penyelesaian masalah yang ada
di dalam proses atau algoritma tersebut. Berikut adalah flowchart sistem ini :
http://digilib.mercubuana.ac.id/
27
START
YES
Microcontroller
Wemos
NO
Input Program
NO
Boost Converter
YES
Output
Webserver
Output USB
END
Gambar 3.2 Flowchart Sistem untuk aplikasi Powerbank
Secara garis besar flowchartnya dapat diberikan gambaran sebagai berikut :

Sistem terbagi menjadi 2 bagian yaitu sistem pasif berupa Boost Converter
dengan output USB dan sistem aktif yaitu microcontroller Wemos.

Pada sistem aktif Microcontroller
Wemos akan di program untuk
membaca data yaitu berupa tegangan pada baterai Lithium-Ion.

Pada sistem aktif ini juga Microcontroller Wemos akan di program untuk
mengubah data tegangan tersebut menjadi berupa output tampilan dengan
menggunakan teknologi web server dan mengambil energi dari output
terminal USB.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
28

Pada sistem pasif Boost Converter akan menghasilkan tegangan sebesar 5
Volt.

Pada sistem pasif ini juga tegangan sebesar 5 Volt yang telah dihasilkan
oleh Boost Converter akan dikeluarkan dengan melalui output terminal
USB.
3.3
Perancangan Perangkat Keras
Dalam pemilihan komponen pada sistem-sistem ini maka sangatlah
penting untuk memperhatikan beberapa hal berikut ini :
1. Menggunakan microcontroller dengan platform Open Source sehingga
untuk pengembangannya dapat di support oleh komunitas pengguna
microcontroller ini.
2. Menggunakan komponen-komponen yang tersedia di pasaran, sehingga
harganya murah dan mudah di dapat.
3. Rangkaian yang sederhana sehingga mudah untuk dilakukan penambahan
untuk pengembangan lebih lanjut.
3.3.1 Baterai Lithium Ion
Pada sistem ini menggunakan baterai Lithium Ion Beberapa pertimbanganpertimbangan yang digunakan untuk memilih sensor ini adalah sebagai berikut:
1. Rancangan
baterai memperhatikan keselamatan pengguna dengan
menyediakan rangkain internal short circuit.
2. Kapasitas besar dan bervariasi dari 2000 mAH sampai dengan 4800 mAH.
Gambar 3.3 Baterai Li-Ion merek Ultrafire
http://digilib.mercubuana.ac.id/
29
3.3.2 Rangkaian Regulator 4.2 Volt
Pada sistem ini menggunakan IC TP4056. Rancangan IC ini adalah untuk
memberikan energi kepada baterai Li-Lion namun dengan tetap memberikan
pengaman terhadap baterai dengan cara memperhatikan parameter-parameter dari
baterai tersebut. Beberapa parameter-parameter tersebut adalah suhu baterai dan
kelebihan pengisian pada baterai. Dengan adanya pengaman-pengaman tersebut
maka masa pakai baterai dapat lebih lama dan keselamatan dari pengguna sistem
ini dapat terjaga dengan baik dan benar. Beberapa pertimbangan-pertimbangan
yang digunakan untuk memilih sensor ini adalah sebagai berikut:
1. Harga komponen sangat murah.
2. Rancangan IC memperhatikan keselamatan pengguna dan memperlama
masa pakai baterai.
3. Berbentuk modul sehingga mudah dilakukan penggantian apabila terjadi
kerusakan.
4. Rangkaian dapat dibuat sangat kecil.
5. Dapat dilakukan pengaturan ulang untuk arus pengisian baterai yang
diinginkan sehingga dapat memperpanjang masa pakai baterai.
Gambar 3.4 Rangkaian Module Charger Baterai
http://digilib.mercubuana.ac.id/
30
3.3.3 Rangkaian Boost converter
Pada sistem ini menggunakan baterai yang dikombinasikan dengan
rangkaian Boost converter sehingga dapat berfungsi sebagai power supply yang
dapat untuk memberikan energi untuk perangkat lainnya. Pertimbanganpertimbangan yang digunakan untuk memilih sensor ini adalah sebagai berikut:
1. Harga komponen sangat murah.
2. Berbentuk modul sehingga mudah dilakukan penggantian apabila terjadi
kerusakan.
3. Rangkaian dapat dibuat sangat kecil.
4. Dapat dilakukan pengaturan ulang untuk tegangan kerja yang diinginkan
sehingga dapat digunakan oleh perangkat lainnya.
Gambar 3.4 Gambar rangkaian Boost Converter
http://digilib.mercubuana.ac.id/
31
3.3.4 Minimum Sistem Microcontroller Wemos
Rangkaian mikrokontroler berfungsi untuk mengolah informasi yang
didapatkan dari baterai. Kemudian memproses data analog tersebut menjadi data
digital. Diharapkan dengan minimum sistem ini akan dapat menghemat biaya
yang dikeluarkan untuk membangun sistem powerbank ini. Berikut adalah
minimum sistem dari Microcontroller Wemos.
Gambar 3.5 Minimum sistem Microcontroller Wemos
http://digilib.mercubuana.ac.id/