Tag: tp4056

Panel Surya untuk Stasiun Cuaca dengan NodeMCU

bchandra3 Komentar

Tertunda, namun tidak terlupakan. Begitulah kurang lebih kondisi Stasiun cuaca dengan NodeMCU, setelah update terakhir bulan Januari 2019 yang lalu. Hal ini disebabkan karena setelah percobaan dengan panel surya, ditemukan bahwa panel surya sebesar 2 watt tidak cukup untuk mengisi batere 18650 dalam kondisi normal sehari-hari.

Pencarian panjang pun dimulai untuk menemukan panel surya yang cukup kuat untuk mengisi batere 18650, sekaligus digunakan untuk sumber tenaga NodeMCU. Sempat terpikir untuk merangkai panel surya 1 watt secara paralel sebanyak 5 buah untuk mendapatkan daya maksimum 5 watt. Tapi, sebelum ide terlaksana, saya menemukan panel surya yang kira-kira cocok dengan kebutuhan: memiliki keluaran tegangan maksimum sekitar 6 volt dengan daya maksimum 5 watt. Ukuran panel surya ini kurang lebih selebar telapak tangan saya.

Panel Surya untuk NodeMCU dengan batere 18650

Merangkai Stasiun Cuaca

Setelah mendapatkan panel surya sebagai komponen terakhir, kini tiba saatnya untuk merakit stasiun cuaca. Sebagai kotak untuk melindungi stasiun cuaca, saya menggunakan kotak hitam berukuran 12.5 x 8.5 x 5 cm.

Keseluruhan rangkaian disusun di dalam box seperti pada foto di bawah ini.

Layout rangkaian stasiun cuaca dalam kotak

Agar sensor BME 280 bisa mengukur suhu, kelembaban dan tekanan dengan tepat, maka perlu dibuat lubang kecil. Lubang kecil juga perlu dibuat di atas TP4056 untuk jalur kabel menuju panel surya.

Tiap-tiap komponen sudah dijelaskan di bagian-bagian tersendiri sebagai berikut:

  • NodeMCU untuk stasiun cuaca, dibahas dalam artikel dalam tautan ini
  • TP4056 untuk mengisi batere Li-Ion, dibahas dalam artikel dalam tautan ini
  • 3.3V Low Drop Out (LDO) Voltage Regulator, untuk menyesuaikan tegangan batere Li-Ion menjadi 3.3V sesuai kebutuhan NodeMCU, dibahas dalam artikel dalam tautan ini.

Memasang Sensor Cuaca dan Panel Surya

Setelah semua komponen dirakit didalam kotak, stasiun cuaca siap dipasang dan dihubungkan dengan panel surya.

Pemasangan stasiun cuaca dan panel surya memiliki tantangan tersendiri. Agar pembacaan sensor suhu lebih akurat, stasiun cuaca harus diletakkan di tempat terbuka yang terhindar dari sinar matahari langsung, bisa dilewati angin, dan tidak boleh terlalu dekat dengan tanah. Hal ini bertentangan dengan panel surya yang justru membutuhkan sinar matahari langsung sebanyak mungkin.

Untuk itu, sebagai lokasi stasiun cuaca, saya memilih menempelkan box dibawah plafon di teras depan lantai 2. Plafon ini berjarak cukup jauh, sekitar 2 meter dari lantai, dan terlindung dari sinar matahari langsung.

Stasiun cuaca YD0SPU-13, dipasang di bawah plafon dengan menggunakan double tape

Panel surya yang membutuhkan sinar matahari langsung dipasang di atas atap rumah. Untuk menghubungkan panel surya dan stasiun cuaca, saya menggunakan kabel tembaga bekas kabel telepon sepanjang 2 meter.

Panel surya dipasang di atas atap. Di latar belakang terlihat panel surya 50 watt yang sudah lebih dulu terpasang untuk keperluan lain

Performance

Untuk menutup artikel ini, saya akan membagikan performa stasiun cuaca selama 2 hari terpasang.

  • Hasil pengukuran stasiun cuaca dengan diletakkan di bawah plafon cukup akurat. Dengan terlindung dari sinar matahari langsung, maka suhu yang ditunjukkan stasiun cuaca juga tidak terlalu tinggi dan lebih akurat. Hasil pengukuran bisa dilihat di tautan ini
  • Dalam kondisi setengah mendung, batere Li-Ion sudah terisi penuh sekitar jam 12 siang
  • Pengukuran tegangan acak di siang hari menunjukkan tegangan panel surya antara 6-7 volt.

Selamat mencoba. Semoga semakin banyak stasiun cuaca amatir di Indonesia untuk membantu perkiraan cuaca.

Isi Ulang Batere LiIon 18650 Dengan Panel Surya

bchandraMeninggalkan komentar

Salah satu catu daya yang ideal untuk IoT adalah menggunakan panel surya dan batere yang bisa diisi ulang. Panel surya digunakan sebagai catu daya untuk perangkat IoT dan mengisi batere di siang hari. Ketika matahari sudah terbenam di malam hari, batere akan menjadi catu daya untuk perangkat IoT.

Untuk perangkat IoT yang kecil, seperti stasiun cuaca berbasis NodeMCU, batere isi ulang 18650 cocok untuk digunakan sebagai catu daya. Hal ini sudah saya ulas di tulisan sebelumnya. Batere 18650 ini bisa diisi ulang dengan menggunakan panel surya, sehingga tidak perlu diisi ulang dengan catu daya PLN. Dan kebetulan, kontroller TP4056 juga bisa digunakan untuk mengisi batere 18650 dengan panel surya.

Panel surya yang digunakan sebaiknya menggunakan tegangan 5V, menyesuaikan dengan tegangan masuk board TP4056. Untuk daya panel surya yang dibutuhkan sangat tergantung pada beban. Untuk Stasiun Cuaca dengan NodeMCU saya menggunakan 2 buah panel surya, masing-masing memiliki daya 1 watt. Total daya yang saya dapatkan adalah 2 watt.

Namun, perlu diingat bahwa daya 2 watt ini hanya akan saya dapatkan dalam situasi sinar matahari yang sangat terik. Perkiraan saya bahwa dalam keadaan mendung, di pagi maupun sore hari, saya bisa mendapatkan sekitar 1 watt dari kedua panel surya. Artinya, arus maksimum yang saya dapatkan adalah 200 mA. Arus ini tentu dibawah konfigurasi board TP4056 dari pabrik. Oleh karena itu TP4056 ini perlu dirubah dengan mengganti R3, sesuai tulisan saya sebelumnya.

Setelah modifikasi TP4056 selesai, maka tinggal menyambungkan kedua panel surya secara paralel ke Vin dari TP4056. Mungkin bisa juga sih menggunakan colokan MicroUSB, tapi kok lebih praktis kalau disambung secara langsung. Diagram sambungan panel surya, TP4056 dan batere 18650 bisa dilihat di diagram dibawah ini.

Setelah panel surya selesai disambungkan, keseluruhan rangkaian diletakkan di luar, di bawah sinar matahari sore. Ketika panel surya diarahkan pada sinar matahari langsung, lampu merah di TP4056 langsung menyala, tanda pengisian sedang berlangsung. Dengan mengatur R3 maka arus pengisian bisa diatur di sekitar 150 – 200 mA, cukup untuk IoT Stasiun Cuaca dengan NodeMCU.

Modifikasi TP4056 Untuk Batere 18650

bchandraMeninggalkan komentar

TP4056 adalah sebuah IC untuk mengatur pengisian batere jenis 18650. Chip ini, dan varian yang serupa, TC4056, bisa dibeli dalam bentuk board siap pakai, lengkap dengan colokan micro USB sehingga bisa digunakan dengan charger telepon genggam, atau bahkan dengan laptop.

Papan Sirkuit TP4056/TC4056

Chip TP4056 melakukan pengaturan pengisian batere 18650 dengan menjaga tegangan dan arus pengisian. Besarnya arus pengisian dari TP4056 bisa diatur dengan mengubah besarnya tahanan R3. Dari datasheet TP4056, besarnya arus pengisian (Ibat) diatur oleh R3 dengan formula:

Ibat = 1200 / R3

Board TP4056 yang kebanyakan dijual biasanya memiliki R3 sebesar 1200 ohm. Berdasarkan formula di atas, TP4056 akan melakukan pengisian dengan arus sebesar 1 ampere.

Ada kalanya dalam proyek elektronika kita memutuhkan arus pengisian yang lebih kecil, baik karena kita menggunakan kapasitas batere yang lebih kecil, atau menggunakan sumber daya yang kecil (misalnya panel surya). Untuk itu kita bisa mengganti R3 untuk mendapatkan arus pengisian yang kita inginkan. Apabila target arus pengisian masih belum diketahui dengan pasti, maka R3 ini bisa juga diganti dengan tahanan variabel, atau juga dikenal dengan trimpot.

Modifikasi R3 dari TP4056, Menggunakan Trimpot 10kOhm

Untuk melepaskan R3, cukup tempelkan solder panas ke salah satu kaki R3, sambil didorong dengan mata solder. Setelah 1 kaki terlepas, mata solder bisa ditempelkan ke kaki yang lainnya, hingga R3 terlepas.

Tantangan terbesar adalah menghubungkan trimpot pada lokasi bekas R3. Dalam percobaan ini saya menggunakan kabel tunggal bekas. Cara memasang kabel ke terminal R3 yang paling mudah adalah dengan memberikan sedikit timah pada kabel, melumerkan sisa timah di terminal R3, dan menempelkan kabel yang sudah diberi timah ke terminal. Timah yang sedang meleleh pada kabel dan terminal R3 akan segera menyatu.

Menggunakan TP4056 Modifikasi, Dengan Arus 500 mA

TP4056 hasil modifikasi lalu dihubungkan dengan Volt/Amperemeter, dan dicoba untuk mengisi batere 18650. Dengan memutar trimpot R3, arus pengisian yang terlihat di amperemeter pun berubah. Dalam gambar diatas, trimpot R3 diputar sehingga didapatkan arus pengisian sebesar 0.51 A.

Selamat mencoba.

Catu Daya 3.3V NodeMCU Dengan Batere Li-Ion 18650

bchandraMeninggalkan komentar

Cara yang paling mudah untuk menyediakan listrik untuk NodeMCU adalah menggunakan catu daya PLN, dengan menggunakan micro USB. Cukup dengan menggunakan charger telepon genggam, colok ke listrik, dan colok micro USB ke NodeMCU, dan NodeMCU pun sudah bisa bekerja dengan baik.

Akan tetapi, catu daya listrik dari PLN ini kurang cocok untuk NodeMCU yang akan digunakan sebagai IoT, yang pada umumnya tidak memiliki akses ke catu daya PLN. Untuk itu, catu daya dengan batere merupakan pilihan yang paling masuk akal. Permasalahannya sekarang, batere seperti apa yang cocok untuk NodeMCU yang tidak terhubung dengan akses catu daya PLN, atau tidak harus sering-sering diganti?

Batere Li-Ion (atau Li-Po) seri 18650 sepertinya menjadi pilihan yang cukup baik. Tegangan batere ini yang tertulis adalah 3.7 volt, cukup mendekati tegangan 3.3v yang dibutuhkan oleh NodeMCU ESP8266. Batere ini juga memiliki kapasitas besar, sehingga tidak perlu sering-sering diganti atau di charge. Dan kelebihan dari batere 18650 adalah bisa di isi ulang dengan menggunakan panel surya, tentunya dengan menggunakan sirkuit tertentu untuk mengatur pengisian ulang.

Tulisan ini berisi catatan menggunakan batere 18650 sebagai catu daya untuk NodeMCU sebagai stasiun cuaca.

Kontroler TP40560

Pengaturan pengisian batere dan daya yang disalurkan ke NodeMCU dilakukan oleh chip TP4056. Chip ini bisa dibeli dalam keadaan terpasang dalam board kecil, sesuai dengan gambar dibawah ini.

Ada 2 jenis board TP4056, tanpa terminal beban terpisah, dan dengan terminal beban terpisah dari batere. Board TP4056 dengan terminal beban terpisah seperti gambar diatas memiliki chip DW01 yang berfungsi untuk melindungi batere dengan memutuskan beban apabila batere 18650 hampir habis. Dengan harga yang lebih mahal sedikit, saran saya untuk memilih TP4056 dengan proteksi batere, dengan terminal terpisah untuk batere dan beban.

Dalam foto diatas, board TP4056 yang saya dapatkan, IC yang digunakan adalah TC4056, bukan TP4056. Ada yang menyebutkan kalau chip TC4056 adalah tiruan dari TP4056. Sejauh ini saya tidak menemukan perbedaan yang berarti.

Regulator Tegangan 3.3v Menggunakan XC6206P332MR

Percobaan pertama dengan menyambungkan keluaran dari board TP4056 ke Vin dan GND dari NodeMCU tidak berhasil. Pengukuran menunjukkan bahwa tegangan Vin-GND adalah 4.02 volt, sesuai dengan tengangan batere 18650 yang terisi penuh. Akan tetapi pengukuran di pin 3V-GND NodeMCU menunjukkan tegangan sebesar 2.5-2.8 volt.

Usut punya usut, ternyata hal ini disebabkan oleh regulator tegangan AMS1117 yang digunakan oleh NodeMCU. Regulator ini membutuhkan tegangan masuk minimal 4.7 volt untuk bisa mengeluarkan tegangan 3.3 volt. Batere 18650 memiliki tegangan maksimal sebesar 4.2 volt dalam keadaan penuh. Dari sini, sudah jelas bahwa diperlukan cara lain.

Ada 3 cara yang bisa digunakan untuk mendapatkan tegangan 3.3 volt dari batere 18650:

  1. Menggunakan DC Boost Converter untuk menaikkan keluaran batere 18650 menjadi 5 volt, lalu menghubungkan tegangan 5 volt pada Vin dari NodeMCU. Cara ini agak boros dari sisi penggunaan daya, karena ada 2 kali konversi tegangan oleh DC Boost Converter menjadi 5 volt, dan AMS1117 pada board NodeMCU dari 5 volt menjadi 3.3 volt.
  2. Mengganti chip AMS1117 pada board NodeMCU dengan regulator tegangan yang bisa menghasilkan tegangan 3.3 volt dari 3.7 volt tegangan 18650. Regulator ini biasa disebut Lod Drop Out (LDO) regulator. Cara ini adalah paling baik, tapi perlu dilakukan dengan teliti dan bisa merusak board NodeMCU. Masalah yang lebih besar adalah menemukan pengganti AMS1117, dengan pin dan ukuran yang sesuai
  3. Cara ketiga dan yang saya pilih adalah dengan memasang chip pengganti AMS1117 di board berbeda. Board ini akan menjadi sebuah jajaran pin untuk sumber daya 3.3 volt untuk sensor.

Chip regulator yang saya pilih adalah XC6206P332MR. Chip ini hanya membutuhkan tegangan sekitar 3.6v untuk menghasilkan tegangan 3.3 volt. Kemasan yang tersedia di toko online adalah dalam kemasan SOT-23, dengan 3 kaki. Kemasan ini ternyata cukup kecil, tapi masih bisa dipasang di PCB dengan solder biasa. Kebetulan jarak antara 2 kaki cukup sesuai dengan jarak 2 lubang kaki di PCB. Dalam gambar dibawah ini, chip XC6206 adalah kotak hitam ditengah.

Keluaran dari XC6206 ini bisa langsung disambungkan dengan salah satu pin 3.3 volt dari NodeMCU, bukan pada pin Vin.

Kombinasi antara TP4056 dan XC6206 ini telah berjalan selama 2 hari. Dengan batere 18650 yang penuh sejauh ini NodeMCU masih bekerja dengan baik. Berikut ini diagram TP4056 – Batere 18650 – XC6206 dan NodeMCU