Motor Listrik

Akhirnya, Indonesia akan memproduksi sepeda motor listrik [1]. Sedikit telat, tapi lebih baik telat daripada tidak sama sekali. Menurut saya, tidak ada yang spesial dari sepeda motor listrik ini. Modelnya hanya mencontoh dari motor bebek. Eropa, Amerika, Cina, Jepang, dan banyak negara lainnya sudah memproduksi sepeda motor listrik mereka sendiri, dan modelnya jauh lebih menarik.

Melihat spesifikasinya, produsen motor listrik ini mengunggulkan koneksi ke smartphone Android. Daripada menambah fungsi-fungsi 'nggak-penting' (untuk apa CPU ber-GHz di motor listrik??), produsen motor listrik di Indonesia, bersama dengan pemerintah (PLN), seharusnya juga memproduksi motor listrik untuk kelas 'ekonomi'. Sistem Baterai yang sama juga bisa digunakan untuk elektrifikasi daerah pedalaman yang sulit terjangkau oleh listrik.

Saat ini, banyak daerah pedalaman yang masih menggunakan gen-set untuk mendapatkan listrik. Bahan bakar untuk gen-set di daerah pedalaman, apalagi ratusan pulau di Indonesia Timur, harganya tidak terjangkau (berhubung mahalnya ongkos kirim). Walaupun beberapa daerah mendapat subsidi, anggaran tersebut seharusnya digunakan untuk kepentingan lainnya, seperti membangun infrastruktur daerah.

Stasiun-stasiun pengisian baterai (dari panel surya, atau sumber energi terbarukan lainnya) dibangun di daerah-daerah ini untuk mengisi baterai motor listrik. Bagi yang mampu, bisa memasang panel surya sendiri di rumahnya. Dengan sistem energi terbarukan, tidak perlu lagi bayar ongkos kirim untuk bahan bakar. Sampai di rumah, baterai yang sama bisa digunakan untuk lampu, TV, dan pengisian telpon genggam dan banyak lainnya. Sistem peminjaman juga harus diterapkan, karena tidak mungkin masyarakat membayar harga motor-motor listrik ini.

Baterai untuk motor listrik ini tidak dapat diremehkan. Dengan kapasitas hampir 2kWh, baterai ini bisa digunakan untuk mengoperasikan kulkas kecil beberapa hari. Sulitnya implementasi di lapangan, saat ini, karena tidak adanya standardisasi untuk tegangan rendah. PLN seharusnya mempelopori standardisasi tegangan rendah untuk daerah pedalaman. Dengan adanya standardisasi ini, produsen-produsen lokal bisa mulai memproduksi peralatan rumah tangga yang mampu menggunakan baterai yang sama dengan motor-motor listrik ini. Contoh, motor listrik ekonomi mungkin bisa menggunakan baterai 48-Volt, dan peralatan rumah tangga untuk daerah-daerah pedalaman ini (seperti lampu, kulkas, sampai kompor listrik dengan induksi) bisa menggunakan sistem ini juga.

Kalau saya sendiri saja sudah merakit sepeda listrik sendiri dan diisi ulang oleh panel surya. Masa produsen besar tidak bisa?

Sekali tepok, ratusan nyamuk. Tidak perlu konek-konek-an ke Android.

Sumber:
[1] http://www.jpnn.com/read/2016/05/05/401025/Ini-Keunggulan-Gesits-Motor-Listrik-Buatan-Indonesia-

Proposal Elektrifikasi Pedalaman Indonesia

Pedalaman Indonesia masih banyak yang belum terjangkau oleh listrik karena infrastruktur yang masih minimal. Memasang jaringan kabel listrik ke daerah pedalaman masih sulit dan mahal.

Biasanya, daerah pedalaman menggunakan genset (generator set). Nah, menggunakan BBM untuk listrik sangat boros dan mahal. Contoh, hanya untuk penerangan dan mengisi ulang baterai, penduduk ini [2] menghabiskan Rp50,000 per malam . Boros bukan?

Belum lagi masalah logistik bahan bakar minyak ke daerah pedalaman. Semakin terpencil, semakin sulit untuk mendapatkan bahan bakar. Contoh, di daerah Timur Indonesia, bahan bakar saja sampai dikorupsi [3]. Waduh, sudah jatuh, tertimpa tangga pula!

Nah, kebanyakan dari kita (yang bisa akses internet dan baca) sudah tahu, bahwa panel surya jauh lebih cocok untuk elektrifikasi daerah pedalaman. Dengan tidak perlunya bahan bakar (kecuali sinar matahari), semua masalah di atas, ya teratasi!

Tapi, kenapa kita (Indonesia) masih sulit menerapkan sistem panel surya ke daerah pedalaman? Instansi pemerintah sudah banyak yang mencobanya [4], dan juga organisasi non-profit [5], dan banyak lainnya. Tapi, tetap saja masih banyak desa dan daerah pedalaman yang belum terjangkau listrik. Tanya kenapa?

Menurut saya, masalahnya bisa dikategorikan sebagai berikut:

1. Keterjangkauan Harga
Panel surya dan baterai memerlukan harga beli yang tinggi, walaupun ongkos operasional selama penggunaan hampir nol. Masalahnya, para pengguna hanya sanggup membeli dengan harga beli yang rendah, dengan harga operasional yang 'terjangkau'.

Masyarakat pada umumnya lebih memilih untuk membeli gen-set kecil seharga satu juta dengan membeli BBM seumur hidup (ongkos operasional), dibanding membeli perangkat panel surya dan baterai seharga 3 - 4 juta rupiah (walaupun tanpa biaya operasional sepeser pun).

2. Standardisasi
Melihat contoh-contoh sukses dari lapangan (seperti [4] dan [5]), masih belum ada standardisasi seperti: tegangan, baterai, dan colokan apa yang dipakai. Semuanya terserah donatur.

Dengan adanya standardisasi, harga sistem secara keseluruhan bisa menjadi lebih murah. Para supplier tidak perlu memproduksi berbagai macam colokan, satu saja cukup. Contoh: bagi yang tinggal di kota, selama punya 'colokan' listrik, tinggak 'nyolok' bukan? Nggak usah pusing-pusing mikir colokannya nggak cocok, atau tegangannya ngaco?

Semakin banyak kompetisi untuk hal yang sama, harga akan menjadi lebih murah, gampang kan?

3. Skalabilitas
Lanjut dari masalah sebelumnya, berhubung tidak adanya standardisasi, sistem panel surya yang dibagikan ke rakyat sejauh ini tidak bisa di-'upgrade'. Kalau ada pengguna yang mau menggunakan listrik lebih kuat (kulkas, mesin, dll), bagaimana sistem yang sudah ada mengatasinya?

Sejauh ini, berhubung tidak ada standardisasi, kalau mau 'upgrade', ya mesti beli sistem yang lebih besar. Sistem sebelumnya jadi sama sekali tidak bisa digunakan. Ini sebuah pemborosan dan mahal.


Proposal:
Nah, berhubung saya nggak punya duit, proposal saya hanya untuk mengatasi standardisasi, alias 'the low hanging fruit'. Yang gampang-gampang dulu aja, yaitu standardisasi.

Berhubung produk di pasaran sudah banyak yang menggunakan 12 Volt, kenapa kita tidak mulai dari standardisasi 12V? Ya, tentu saja menggunakan AC 220V lebih ideal. Tapi, siapa yang mampu memasang dan merawat peralatan 220V AC? Kita harus realistis. Berhubung belum banyak teknisi listrik di pedalaman, yang kita butuhkan adalah peralatan pembangkit listrik yang bisa langsung digunakan oleh rakyat pedalaman, dan untuk dirawat oleh mereka sendiri.

Semua colokan juga di-standardisasi, jadi kalo salah 'colok', tidak mengakibatkan konsekuensi yang drastis.

Contoh proposal:

Ilustrasi sebagian diambil dari [6].

Dengan standardisasi 'colokan' dan tegangan, pengguna di pedalaman bisa menikmati keuntungan seperti penduduk di kota. Tinggal colok! Kalo mau 'upgrade', tinggal colok panel surya dengan hubungan paralel, dan juga batre, tidak perlu beli sistem baru dari 'nol'. Proposal sistem di atas juga dirancang untuk digunakan oleh pengguna yang kurang melek listrik-listrikan. Gampang kan?

Standardisasi juga menyederhanakan sistem logistik dan penerapan di lapangan. Donatur atau supplier manapun tinggal pasang-colok (plug and play) dengan sistem yang lain. Nggak perlu pusing panel surya buatan apa, dan runcian teknis lain-lainnya.

Kunci utama standardisasi adalah '12VDC bus' [8]. Selama ini diterapkan, semuanya menjadi jauh lebih mudah. Bagi pembaca yang melek panel surya, mungkin bertanya, "Itu penerapan 'kotak elektronik' dari panel surya ke '12VDC bus' gimana?"

Naaah, ini bisa diterapkan oleh:
1. Beli produk yang sudah ada di pasaran (alias '12V charge controller')
2. Bikin sendiri (produk dalam negri). Kalo saya sendiri aja udah bisa rancang dan bikin sendiri [7], kenapa situ nggak bisa?

Dari hitungan saya, harga beli sekitar 3 juta rupiah per unit. Ini untuk panel surya 50Watt-peak (dengan elektronik), dan baterai lithium 12V 20Ah, lengkap dengan colokan. Ini cukup untuk penerangan dan isi ulang batre handphone. Berhubung memakai batre lithium, sistem ini akan tahan selama 10 tahun, alias Rp 25,000 per bulan (kredit tanpa bunga selama 10 tahun)! Murah mana, dibanding Rp 50,000 per hari untuk pemakaian BBM?

Walaupun sistem ini masih belum bisa bersaing dengan harga PLN (harga sistem ini masih sekitar Rp 5,500 per kWh selama 10 tahun, dibanding harga PLN sekitar Rp 1,500-an per kWh), kita harus realistis. Sistem ini masih jauh lebih murah (daripada genset) untuk daerah pedalaman yang belum terjangkau listrik. Lagipula, harga PLN akan terus naik selama 10 tahun ke depan.

Bagi yang kebanyakan duit, silahkan hubungi saya! Duitnya akan saya pakai untuk elektrifikasi pedalaman Indonesia. Dijamin tokcer! [1]


Referensi dan catatan:
[1] Duit nggak bisa minta balik!
[2]  http://health.kompas.com/read/2012/09/29/03513482/listrik.untuk.kaum.pedalaman
[3] http://wildlifenews.co.uk/2014/05/indonesian-cop-is-jailed-for-eight-years-for-major-timber-smuggling-racket/
[4] http://regional.kompas.com/read/2013/04/25/09085871/Pemkab.Barito.Utara.Alokasikan.300.Unit.PLTS
[5] http://id.kopernik.ngo/update/menjangkau-desa-pedalaman-bersama-mama-mia
[6] http://www.solar-electric.com/how-to-use-mc4-connectors-cables.html/
[7] http://epxhilon.blogspot.com.au/2014/06/bmppt-solar-charger-3.html
[8] 12V dipilih karena lebih banyak pilihan untuk produk konsumen yang sudah ada di pasaran, dibanding sistem 48 volt misalnya (digunakan oleh: http://news.mit.edu/2015/microgrids-rural-villages-india-0601)

BMPPT Solar Charger (3)

In pursuit improving my Boost MPPT charger, I have done the following:

1. Update the software to use in-built PWM functionality of Arduino Uno. I've found out increasing frequency of the PWM is easy-as (simply add a line of code!!). The converter is now no longer making audible noise. Also, I get back most of the computing power of the Uno, instead of fully dedicated PWM routine. The negative of increasing PWM frequency is reduced efficiency. In my case, running 31kHz has reduced efficiency by 1%!
2. Use MOSFET gate driver: this has increased efficiency by 2 - 3%, not bad! My inexperience made me choosing MOSFET gate driver without under-voltage lock-out, which caused the converter unstable during start-up. After much troubleshooting, I've found out the MOSFET gate driver locks the MOSFET to ON position during low voltage start-up, which cause the whole circuit short-circuited. This is now rectified by choosing another driver with under-voltage lock-out;
3. Inductor: I've wound my own inductor using proper gapped core ETD34 core with much thicker copper wire. This has increased the current capacity and reduced EMI (so they said). However, no increased efficiency whatsoever compared to my old cowboy inductor.

I'm a bit disappointed that I haven't managed increased the efficiency significantly. I suspect my measurement method is inaccurate. As I simply read the watt reading from the el-cheapo watt-meter at the input. As the current is rippling, actual watt figure is probably different. So, next time I need to measure it properly using oscilloscope. None of the component is hot this time, so surely it's better than 90%.

New Schematic:

New software, click here. Note that the software includes my customised voltage selection during start-up. This is to accomodate my lead-acid 24V battery charging for the UPS. Yup, that's right, my shed is now off-grid too!

Arduino Uno Shield Boost MPPT Cost

So, how much it cost exactly my home-made Arduino Uno shield for Boost MPPT charger? Have I reached my original goal to create the el-cheapo version of Genasun boost MPPT lithium charger?

If I didn't account for:

• Hundreds of hours spending time in this project (I'm a slow learner),
• Buying an awesome picoscope USB oscilloscope (to find out what was wrong with my boost converter due to my lack of knowledge),
• PCB making infrastructure (solder, etching, etc etc).

Then the answer is absolutely yes! So far, components only cost me AUD65.80. If I were to get Genasun, that would cost me USD300!! Yes yes, it would financially much more beneficial if I were to buy the Genasun in the first place and not spending hundreds of hours and testing equipment... but... I learnt a lot from this project.

Breakdown of component cost as follow:

Total minimum purchase cost is shown above, as the minimum retail quantity was not one. I purchased them all from RS components.

There are components not shown in the cost table above (i.e. resistors and some diodes) because I've used my left-over components from my previous adventure. I ended up buying new Arduino Uno board, because I've blown up my original Uno freebie due to my own stupid mistake (literally, there was smoke coming out from the board after a 'POP'). So stupid, I won't share.

I can't share my board layout as it's riddled with problem, i.e. power jack is sitting on top of the USB connector, and the current sensing pad size is slightly wrong. I 'designed' the board using Microsoft Word, how silly is that?

Too bad, no one (that I can find in Google) has made buck/boost Arduino shield, nor boost only version that I can buy. So, until then, I'll be still using mine in the near future. 

Lampu Taman Sel Surya

OK, akhirnya project lampu surya anaknya pak jenggot bisa di finalised! Setelah coba rangkaian sana-sini dan bermacam masalah (lihat posting sebelumnya), si penulis akhirnya memutuskan pake off-the-shelf LED driver.

Dah, langsung to the point aja:

Setelah tes lapangan lagi, pake LED Driver ZXSC310, hasil tokcer! Selidik punya selidik, ternyata selama beberapa bulan, batre NiMH yang kejemur setiap hari jadi tekor. Alhasil, batre cuman bisa supply sekitar 1.1V di malam hari, kecuali malam yang dingin (dibawah 20C).

Nah, rangkaian baru diatas bisa beroperasi dengan efisien sampe batre 0.9V! Dapet darimana? Wah, ini tergantung situ tinggal dimana. Si penulis dapet dari RS Components:

Tes Lapangan Lampu Surya

Si lampu surya kabarnya OK sejauh ini. Dirakit di awal tahun, setelah lebih dari setengah tahun beroperasi, masih seterang ketika baru. Nggak kaya lampu surya taman murahan (padahal nggak murah juga), yang ini, terus terang, terang terus! (kayak iklan Phillips).

OK, pengakuan dosa, ada beberapa lampu surya yang nyalanya mulai meredup setelah setengah taon sejauh ini. Selidik punya selidik:

1. Lampu mulai meredup ketika batere jatuh dibawah 1.24V. Anehnya, yang masih terang nggak mempunyai masalah yang sama, padahal rangkaian identik, dan batre juga sama (voltasenya juga).
2. Masalahnya muncul di malam yang 'hangat' (diatas 20C), yang kemungkinan mengakibatkan voltase batre jatuh dibawah 1.24V
   

Yang kiri OK, yang kanan mulai redup kalau udara menghangat

Gimana solusi ini masalah? Penulis memutuskan untuk mengganti rangkaian. Oh, kalau situ pake BC337, masalah ini mungkin tidak ada, masalahnya, si penulis menggunakan transistor lain (yang mana datasheetnya ngilang entah kemana). Watch this space!

Lampu Surya Anak Pak Jenggot

Lanjut dari generasi lampu neonnya bang jenggot, anaknya mesti lebih modern dikit dong. Teorinya udah dijelasin semua di post sebelumnya. Prakteknya?

Bahan-bahannya lumayan gampang (relatip nih). Kalo situ tinggal di daerah terpencil, ya syusah atuh. Kalo tinggal di kota besar, ya gampang. Pertama, rangkaiannya dulu:

From Web

Rangkaian di atas punya tambahan dibanding dengan posting sebelumnya. Bedanya, yang ini nge-charge batere ketika siang melalui sel surya, terus nyala secara otomatis kalo udah gelap. Berapa lama nyala di malam hari, itu tergantung berapa besar sel-suryanya.

Terus, ya dibeli atuh itu komponennya (rechargeable baterenya, 1.2V, lupa dipoto nih):

From Web

Nah, koilnya rada syusah nih, mesti bikin sendiri. Kalo bisa, beli ferrite-core-nya yang toroidal (alias bentuk cincin, diameter luar sekitar 1cm), terus kawatnya enameled copper sekitar 0.5mm2. Kalo nggak ada, apa aja juga jadi (boleh nyolong dari radio lama juga OK), yang penting gulungan tembaga dengan inti ferit.

Nah, ngegulungnya juga harus diperhatiin, karena koil itu punya polaritas. Kurang lebih 10 gulungan setiap koil. Kalo nanti lampunya nggak nyala, salah satu gulungannya dibalik aja. Jangan lupa, dua koil - satu inti, alias kita bikin trafo (transformer) sendiri buat rangkaian ini.

Jadinya:

From Web

Tinggal taruh di halaman depan yang kena sinar matahari, pas malam jadi lampu. Asal jangan kena colong aja :)

Lampu Neon Bang Jenggot

Pernah ndak sih, situ terkesima sama lampu neonnya pedagang keliling? Bukannya lampu neon itu pake colokan rumah, yang minimal ratusan volt? Kok bisa yah jalan pake batere mobil, yang cuman 12V doang? Pake ilmu hitam apa yah?

Lebih hebatnya lagi, pernah si penulis plototin itu neon (dasar kurang kerjaan), rangkaian elektroniknya cuman pake coil sama sebiji transistor. Hebat amat yah? Nah, bagi yang cukup gila untuk terkesima dengan hal beginian, jangan takut. Sebenarnya rangkaian yang dipakai memang sangat sederhana. Kalo mao pake bahasa kerennya, namanya Blocking Oscillator (bahasa Indonesianya apa tuh? Osilator ngeblog? Osilator goblog? Apa ngobok osilator?).

Di jaman begini, lampu neon udah ndak keren lagi. Jadi kite yang muda-muda, pakenya LED dong. Itu tuuh, kayak bohlam, tapi warnanya bisa macem-macem. Lampu senter udah banyak pake bohlam beginian, warnanya putih terang.

Untungnya, LED ndak pake ratusan volt buat nyala. Tergantung warnanya, biasanya yang putih cuman butuh sekitar 3-4Volt juga udah terang. Jadi si bang jenggot, anaknya udah nggak perlu pake lampu neon lagi yang ratusan volt. Yah, tapi sekarang masih rada mahal, jadi belum diadaptasi sama khalayak ramai.

Nah, boleh nyolong idenya si bang jenggot, kita juga mao bikin lampu senter LED yang cuman pake sebiji batere dong. Mana keren kalo cuman asal nyambung pake kabel, ya ndak? Ini senter juga mesti nyala walaupun pake batre yang udah soak pula, pokoknya canggih deh:

From Rusdy's Picasa

Ide di atas boleh nyolong dari si ini nih, skematik di atas, LED-nya disimulasi pake 4 biji dioda 1N4148. Tadinya sih, si penulis ndak yakin sama efisiensinya, tapi, setelah disimulasi di PSPICE, ternyata sangat memuaskan:

From Rusdy's Picasa

Bagi yang nggak ngarti, pokoknya efisiensi rangkaian diatas cukup tinggi (di atas 70%), padahal baterenya cuman 0.7V!! Yah, di dunia  nyata mungkin nggak seefisien ini, tergantung coil yang digunaken tentunya.

Di komputer jalan, di dunia nyata gimana? Tunggu posting selanjutnya dong!

Elektronik Maya

Bagi yang doyan ngoprek elektronik, tapi kantongnya cetek, jelas-jelas nggak bisa sembarang beli komponen terus langsung nyolder. Di jaman modern kayak gini, kita prototype dulu, pas udah jalan, baru dibikin produknya.

"Tapi, wahai sang penulis, yang begitu bijaksana, prototyping itu kan mahal! Udah mana tangan kita ini sudah gatel mau langsung nyolder aja, gimana dong?". Ya sabar dong! Dijamin nggak rugi deh kalo mau uji ulang design dengan prototyping dulu.

Caranya? Ya gini:

1. Gunaken program komputer untuk prototype

Bagi yang belum, kemane aja situ selama ini? Yang pasti, untuk hasil yang OK, harus pake software yang mampu me-representasi-kan rangkaian akhir.

Bagi yang kelas teri (eh, pemula maksudnya), Circuit Simulator dari www.falstad.com memiliki user interface termudah. Ndak perlu banyak pengalaman, dijamin bisa langsung pake. Yah, jelas-jelas pilihan komponennya sangat terbatas.

Ini simulator paling cocok bagi kaum muda (atau tua) yang baru mencicipi dunia elektronika. Bagi murid sekolah yang belajar Fisika tentang rangkaian arus listrik, ini cara gampang untuk menyelesaikan soal-soal yang ruwet itu, dari rangkaian seri/paralel atau mao dikombinasikan bagaimanapun juga, dijamin tokcer!

Yang udah berpengalaman, jelas-jelas harus pake SPICE. Ini industry standard untuk simulasi rangkaian elektronika. Yang bikin simulator SPICE juga banyak. Bak mobil, fungsinya sama, tapi merknya sama, begitulah SPICE simulator. Intinya, pake yang paling banyak supportnya, alias memiliki banyak pengguna. Jadi, kalau ketemu technical problem, bisa langsung Google, terus ketemu solusinya. Si penulis, menggunakan PSPICE dari OrCad. Versi studentnya gratis...tis...tis (dan legal!!!).

2. Gunakan Breadboard sebelum hasil akhir

Jangan kegatelan langsung nyolder. Mending gunakan breadboard untuk ngetes rangkaian. Jadi kalau ada yang salah kan ketauan. Lagipula, biasanya kalo keburu males nyolder, hasil akhirnya yah di breadboard aja :).

Bagi pendatang baru di elektronika, ini jelas-jelas cara terbaik untuk merangkai elektronik. Nggak perlu beli solder, langsung colok (kayak pemilu dong?)!