Berbagai Charger Solar panel untuk perangkat Mikrokontroler dan perbandingannya

Sekarang ini dunia sedang mengalami krisis energi. Energi utama masyarakat yang paling besar dipakai adalah bahan bakar fosil. Namun semakin tahun semakin menipis, karena energi fosil adalah energi yang tidak dapat diperbaharui.

Sekarang ini banyak perusahaan yang mencoba memproduksi energi yang dapat diperbaharui, salah satu yang populer adalah dari energi matahari. Energi matahari dikonversi ke energi listrik menggunakan alat solar panel.

Namun penggunaan solar panel itu perlu perlakuan kusus, hal ini dikarenakan energi yang dihasilkan relatif kecil dan tidak setiap saat dapat diproduksi.

Nah biasanya agar dapat memanfaatkan energi solar panel secara maksimal, maka perlu adanya baterai dan chragernya. Energi matahari yang diserap oleh Solar Panel disimpan dalam baterai melalui media charger.

Pemilihan charger yang baik tentunya sangat perlu agar energi yang diperoleh dapat maksimal dan tidak terbuang sia sia.

Nah kali ini saya akan berbagi beberapa charger atau kita sebut saja cas solar panel yang ada untuk digunakan pada perangkat Mikrokontroler.

Nah kita akan memulai dengan pertanyaan:

1. Melihat chip charger solar panel yang ada di pasaran;
2. Kita akan coba mengelompokkan cas solar panel berdasarkan teknologi yang digunakan
3. Kita akan melihat teori dibalik charger-charger tersebut.
4. Kita akan mengatur lalu membandingkan pada dua buah perangkat.
5. Kita akan mengukur di full cahaya matahari dan di mendung hari.
6. Kita akan cek jika charger-charger tidak ngedischarge baterai saat tidak ada cahaya matahari

Kita akan memakai Solar panel ukuran 6V dan juga baterai LiFePo 3.7V karena 

Namun masalah nya adalah baterai 3.7V tidak didukung oleh charger pada umumnya. Oleh sebabnya kita harus melakukan studi lanjutan.

Disini solar panel menghasilkan tegangan maksimum 6V di matahari yang terik. Selanjutnya karena tegangan tersebut berfluktuasi, maka akan distabilkan oleh cas solar panel menuju baterai. Baterai kemudian menyimpan energi Listrik 3.7 V yang nantinya akan dipakai di mikrokontroler. Namun disini perlu adanya Voltage regulator karena mikrokontroler pakai 3.3V dan jika pakai 5V perlu pakai boost converter.

Selain itu, karena baterai berada ditengah dibawah soale panel, maka justu baterai akan deserap oleh cas solar panel lalu habis, ini tentunya tidak sesuai dengan yang direncanakan.

Seperti yang kita ketahui kalau daya mengaliri dari soalr panel ke baterai melalui charger.

Oleh sebab itu kali ini kita hanya akan membahas mengenai solar charger dan baterai saja bukan tentang voltage regulator atau esp

Kebanyakan cas solar panel disebut sebagai MPPT atau Maximum Power Point. Untuk membandingkan berbagai jenis mppt yang ada di pasaran kita terlebih dahulu harus tahu karakteristik dari solar panel itu sendiri.

Kita tahu daya adalah tegangan dikali arus. Nilai tersebut digambarkan dalam sebuah grafik, dan dibawa merupakan grafik solar panel. Ketika solar panel tidak ada beban, maka rangkaian open circuit, lalu arus dan tegangan adalah 0 sehingga titik berada pada grafik sebelah kiri bawah. 

Jika kita mulai memakai arus, maka tegangan mulai turun tapi daya/power mulai naik sampai pada titik maksimum. Namun jika kita terus memakai arus lagi melebihi kurva maksimum, daya yang semula naik menjadi turun karena tegangan turun dengan deras. Oleh sabab itu, kita enaknya mengambil daya pada tirik maksimum. Hal ini disebut MPPT (maximum power point tracker).

Sayangnya grafik mppt diatas ternyata berubah ubah sesuai dengan cahaya yang didapat (iluminasi). Jika mendapatkan sedikit cahaya, grafik mppt agak menurun. Namun jika mendapatkan banyak cahaya, grafik mppt naik tinggi.

Sayangnya hal itu tidaklah terlalu perlu untuk daya rendah karena cahaya matahari rendah akan tidak maksimal atau bahkan tidak dipanen energinya. Oleh karena itu kita akana mengoptimalkan saja mppt/setp down daya rendah yang sudah dada dengan mengandalkan 3 faktor berikut:

1. Optimalkan charger mppt pada saat cahaya Rendah (kurva mppt agak kebawah). Dan pada daya tinggi (kurva mppt lebih menonjol)
2. Charger Pelacak mppt canggih butuh daya besar, jadi mungkin akan mengurangi efisiensi dengan teknologi ini.
3. Charger mppt yang tidak optimal bisa dengan mudah diatasi dengan menambah solar panel lebih banyak karena semakin murah. Namun pada kodisi tertentu kita tetap harus melakukan optimalisasi Charger.

Oleh karena itu kita akan melakukan perbandingan pada: jenis charger switching dan linear. Jenis charger mptt dan tanpa mppt

Jenis charger switching dan liner

Jenis charger mppt vs tidak

Juga akan membandingkan dengan jenis modul caheger yang sudah include stepdown didalamnya. Kita akan melihat perbandingan nya dengan menguji pada berbagai kondisi cahaya seperti cahaya Rendah dan melihat output dengan beban.

Jenis charger include Voltage regulator 

Kita akan mengukur nya pada output charger Yang tersambung di Baterai karena kita akan mengukur efisiensi dari Charger tersebut.

Kita akan mencobanya pada tegangan 4-6V dengan output akan terkoneksi dengan baterai.

Input solar Antara 4-6V

• Change Switching CN3791

Adalah Charger stepdown yang berasal dari cina, mampu CV DAN CC yang outputnya terlihat konstant . Kita akan mensetingnya saat mendapatkan cahaya rendah charger off dan saat mendapatkan cahaya tinggi mengeluarkan output hanya 4.2V untuk mengamankan baterai

Pada modul ini, terlihat hanya akan mengisi ketika input (solar panel) berada pada V 5.5V. setelah resistor nya dibuah hal ini berhasil menyesuaikan, namun hanya pada satu iluminasi (tinggi rendah cahaya matahari) saja, tidak pad setiap illiminasi.

Pengubahan reistor hanya berdampak pada satu iluminasi 

Mulai mengisi pada 5.5V

Umumnya perbedaan Anata regualtor Switching dan linear adalah jika switching itu akan bagus jika perbdaan v input dan output besar, sedangkan linear kebalikannya.

• Lm2396

Ini adalah buck konverter yang memiliki nilai range yang besar. Cukup susah untuk mensetingnya pada max 4.2 V. Terlihat di grafik jika cas mulai mengisi pada tegangan 4.7V sampe pada 2.6 A pada 6V

• Ams117

Adalah linear charger yang karakteristik nya sama seperti lm2396 hanya beda 0.1V saha yakni 4.8V. dan kekurangan adalah pada efisiensi yang sangat kecil.

• Cn3065

Adalah linear voltage regulator, ini tidak bisa diatur tegangannya dan hanya mulai berjalan pada 4.4 V , namun bisa diatur keluaran arusnya dengan mengganti resistor. Cukup baik untuk diterapkan.

• Xl4096

Adalah regulator switching dengan karakter mirip seperi lm2396, namun kurang bagus karena input bisa pada 4V dan pada tegangan tersebut akan menarik arus lebih banyak yang tentunya tidak baik untuk pengisian baterai.

• Tp4056

Ini adalah jenis modul charger baterai linear yang dioptimalkan (mppt) dengan karakteristik pengisian yang kompleks. Menghasilkan input yang linear dan bagus mulai pada 4.2V mirip dengan cn3065.

Terlihat sangat baik untuk pengisian baterai 

• Mcp73871

Adalah Charger baterai linear yang mirip dengan tp4056 juga dengan karakteristik pengsiaan yang kompleks. Cukup baik untuk soale panel charger. Modul ini mengisi pada Input 5V dan memiliki pin konektor beban langsung dirangkaianya (include step down beban).

• Modul lain

Kebanyakan sama seperti diatas namun beberapa ada yang mengsisi pada tegangan tinggi.

Selanjutnya kita akan mengijinkannya langsung pada soalar panel. Menggunakan dua soalar panel yang identik dan dua bateria yang sama-sama setangah terisi penuh. Berikut hasil pengukuran lada full iluminasi dan pada low iluminasi (mendung/cloudy)

• Full iluminasi (matahari terik)

Terlihat pemenangnya adalah CN379 dengan titik MPPT berada pada 5.6V dan perolehan daya 2.7 Watt. Selanjutnya disusul TP4056, lalu XL4009, dan CN3065.

• Low Iluminasi (Mendung)

Terlihat yang menang adalah TP 4056 karena menghasilkan tegangan yang cukup tinggi dibandingkan dengan yang lain.

• Tidak ada iluminasi (Charger menjadi beban baterai)

Terlihat ada yang mengkonsumsi daya cukup besar seperti regulator Switching dan ada yang tidak mengkonsumsi daya. Ini sebenarnya bisa diatasi dengan menambah dioda skotty, namun tentu saja akan menjadi boros dan menambah pengeluaran.

 

Kesimpulan 

1. Kita membuat perbandingan Charger yang ada di Pasaran
2. Kita merangkum berbagai Charger dari berbagai teknologi
3. Kita menemukan charger linear dan Switching
4. Kita menemukan Charger yang punya mppt tracking meski hanya ngtrack sedikit kondisi
5. Kifa menemukan charger untuk pengisian baterai Li-Po yang optimal
6. Kita juga mencoba mengetahui tujuan dari setiap regulator
7. Kita mengetahui karakteristik Input bertahap dari charger. Hal ini penting Karena mempengaruhi performa keseluruhan.
8. Kita menemukan berbagai perilaku yang ada dari setiap teknologi charger
9. Kita melakukan percobaan awal di full iluminasi dan di low Iluminasi/mendung
10.  Kita juga mengukur arus balik, saat keadaan tidak mengsis bagerai yakni saat tidak ada cahaya matahari (konsumsi charger dari baterai saat tidak mengecas).

Tweet