RUANG IDE / SIAP DIKERJAKAN / 2026
DIY Auto-Backup LED Lighting System
Sistem pencahayaan LED 12 V dengan sumber energi cadangan berbasis battery pack Li-ion yang dirancang untuk tetap menyediakan penerangan ketika terjadi pemadaman listrik. Pada […]
01 / OVERVIEW
Sistem pencahayaan LED 12 V dengan sumber energi cadangan berbasis battery pack Li-ion yang dirancang untuk tetap menyediakan penerangan ketika terjadi pemadaman listrik.
Pada kondisi normal, lampu mendapatkan suplai dari SMPS 12 V. Ketika listrik PLN padam, relay DPDT 12 V secara otomatis memindahkan sumber suplai lampu dari SMPS ke battery pack Li-ion 3S4P. Ketika listrik kembali menyala, sistem kembali menggunakan suplai utama dari SMPS.
Intensitas cahaya lampu dapat diatur menggunakan dimmer DC 12–24 V, sehingga pengguna dapat menyesuaikan tingkat terang lampu sesuai kebutuhan dan membantu mengoptimalkan konsumsi energi battery pack.
Sistem dirancang dengan pendekatan modular, sehingga komponen utama dapat dilepas secara individual untuk perbaikan, penggantian, atau pengembangan sistem. Modul relay dan fuse ditempatkan pada satu PCB sebagai modul power switching & protection. Battery pack, charger, SMPS, lampu, dimmer, dan saklar dibuat menggunakan koneksi yang memungkinkan masing-masing komponen dilepas tanpa harus membongkar keseluruhan sistem.
Battery pack dan charger berada di dalam sistem, tetapi keduanya tetap dapat dilepas ketika diperlukan. Charging dilakukan dengan mengaktifkannya melalui saklar charging. Setelah proses pengisian selesai, charger dapat dimatikan.
Konsep utama sistem adalah simple, modular, repairable, dan upgradeable, dengan memanfaatkan relay mekanis sebagai mekanisme automatic source switching.
Latar Belakang
Salah satu solusi yang dapat dibuat adalah sistem lampu backup berbasis baterai. Untuk kebutuhan lampu 12 V, perpindahan sumber daya tidak harus menggunakan sistem elektronik yang kompleks. Relay DPDT dapat digunakan sebagai mekanisme sederhana untuk memindahkan suplai antara sumber utama dan sumber cadangan.
Ide ini dikembangkan menjadi sistem pencahayaan 12 V yang secara otomatis berpindah dari SMPS ke battery pack ketika terjadi blackout.
Selain fungsi backup, lampu juga dilengkapi dimmer 12–24 V untuk mengatur intensitas cahaya. Hal ini memungkinkan pengguna memilih tingkat pencahayaan yang sesuai sekaligus mengendalikan konsumsi daya ketika sistem beroperasi menggunakan baterai.
Sistem juga dirancang modular agar komponen yang mengalami kerusakan tidak mengharuskan seluruh sistem dibongkar. Komponen seperti battery pack, charger, SMPS, lampu, dimmer, dan saklar dapat dilepas dan diganti secara individual.
Gagasan Utama
Arsitektur sumber energi:
PLN → MCB → SMPS 12 V → Fuse → Relay DPDT → Dimmer → Lampu LED
Sumber cadangan:
Battery Pack Li-ion 3S4P → Fuse → Relay DPDT → Dimmer → Lampu LED
Ketika PLN tersedia, relay menghubungkan lampu dengan SMPS sebagai sumber utama.
Ketika terjadi pemadaman, coil relay kehilangan tegangan dan kontak berpindah ke posisi NC sehingga battery pack mengambil alih suplai lampu.
Dimmer ditempatkan pada jalur output menuju lampu sehingga tingkat terang dapat diatur baik ketika menggunakan SMPS maupun battery pack.
Sistem charging:
Charger Li-ion 12,6 V → Saklar CHARGE → Battery Pack
Charger dan battery pack menggunakan konektor modular sehingga keduanya dapat dilepas apabila diperlukan.
Konsep
PLN memberikan suplai kepada SMPS 12 V. SMPS menjadi sumber energi utama ketika listrik tersedia.
SMPS dibuat modular sehingga dapat dilepas dari sistem untuk pemeriksaan, perbaikan, atau penggantian.
2. Sumber cadangan
Battery pack Li-ion 3S4P digunakan sebagai sumber energi ketika PLN mengalami pemadaman.
Konfigurasi 3S4P menggunakan 12 sel 18650 dengan kapasitas 2.000 mAh per sel.
Kapasitas nominal:
4P × 2.000 mAh = 8.000 mAh
Energi nominal:
11,1 V × 8 Ah ≈ 88,8 Wh
Battery pack menggunakan konektor sehingga dapat dilepas dari sistem tanpa membongkar PCB utama.
3. Automatic source switching
Relay DPDT 8 pin 12 V digunakan untuk memindahkan hubungan antara SMPS dan battery pack.
Pada kondisi normal, coil relay mendapatkan tegangan dari sumber utama sehingga lampu mendapatkan suplai dari SMPS.
Ketika terjadi blackout, coil relay kehilangan tegangan dan kontak kembali ke posisi NC sehingga battery pack menjadi sumber lampu.
Relay dipilih karena mekanismenya sederhana, mudah dipahami, mudah diperbaiki, dan tidak memerlukan sistem kontrol mikrokontroler untuk mendeteksi blackout.
4. Modul relay & protection
Relay DPDT dan fuse utama dirakit dalam satu PCB modular power switching & protection.
PCB ini menjadi pusat distribusi dan perpindahan sumber daya.
Modul mencakup:
Relay DPDT 12 V
Fuse sumber utama
Fuse battery pack
Dioda flyback
Terminal input
Terminal output
Konektor modular
Dengan konsep ini, apabila terjadi masalah pada sistem switching atau proteksi, modul PCB dapat dilepas dan diperbaiki atau diganti sebagai satu unit.
5. Dimmer
Output relay diteruskan menuju dimmer DC 12–24 V.
Dimmer digunakan untuk mengatur intensitas cahaya lampu secara manual.
Dengan adanya dimmer, pengguna tidak harus selalu menggunakan daya maksimum lampu. Ketika menggunakan battery pack, tingkat terang dapat diturunkan untuk memperpanjang waktu operasi.
6. Timer
Timer DC 12 V digunakan untuk mengatur waktu operasi lampu.
Timer dapat digunakan untuk mengatur operasi lampu berdasarkan waktu, misalnya mengaktifkan sistem pada malam hari dan menonaktifkannya pada periode ketika lampu tidak diperlukan.
7. Sistem charging
Charger Li-ion 12,6 V digunakan untuk mengisi battery pack 3S.
Charger dipasang menggunakan konektor modular sehingga dapat dilepas apabila diperlukan.
Ketika ingin melakukan charging, pengguna menghubungkan atau mengaktifkan charger melalui jalur charging dan saklar charging.
Setelah baterai penuh, charging dihentikan dengan mematikan saklar atau melepas konektor charger.
Pendekatan ini memungkinkan battery pack tetap berada dalam sistem tetapi tetap mudah dilepas apabila diperlukan untuk perawatan atau penggantian.
8. Modular maintenance
Setiap subsistem dibuat sebagai komponen yang dapat dilepas
Modul relay + fuse → removable
Battery pack → removable
Charger → removable
SMPS → removable
Dimmer → removable
Lampu LED → removable
Saklar → removable
Timer → removable
Dengan demikian, sistem tidak bergantung pada satu komponen permanen. Komponen dapat diganti dengan spesifikasi yang sama atau dikembangkan dengan komponen baru.
02 / ENGINEERING
Komponen
- SMPS 12 V
- Battery pack Li-ion 3S4P
- BMS Li-ion 3S
- Charger Li-ion 12,6 V
- MCB
- Fuse
- Fuse holder
- Relay DPDT 8 pin 12 V
- Timer DC 12 V
- Dimmer DC 12–24 V
- Saklar utama
- Saklar charging
- Dioda flyback
- Lampu LED 12 V
- Terminal block
- Konektor DC
- Konektor kabel
- PCB lubang
- Kabel power
- Project Box X7 21,5 × 14,5 × 8,5 cm
Spesifikasi Awal
- Tipe: Modular Automatic Backup LED Lighting
- Nama sistem: 12V Powerwall Auto-Backup LED Lighting
- Tegangan sistem: 12 V DC
- Beban: Lampu LED 12 V
- Sumber utama: SMPS 12 V
- Sumber cadangan: Battery Pack Li-ion
- Konfigurasi baterai: 3S4P
- Jumlah sel: 12 pcs
- Kapasitas sel: 2.000 mAh
- Kapasitas battery pack: ±8.000 mAh
- Tegangan nominal battery pack: ±11,1 V
- Tegangan maksimum battery pack: 12,6 V
- Energi nominal battery pack: ±88,8 Wh
- BMS: Li-ion 3S
- Charger: Li-ion 12,6 V
- Automatic switching: Relay DPDT 12 V
- Timer: DC 12 V
- Dimmer: DC 12–24 V
- Proteksi utama: MCB
- Proteksi DC: Fuse
- Proteksi coil relay: Dioda flyback
- Modul relay & fuse: 1 PCB modular
- Battery pack: Removable
- Charger: Removable
- SMPS: Removable
- Lampu: Removable
- Dimmer: Removable
- Saklar: Removable
- Interkoneksi: Modular connector
Analisis Awal
Relay memungkinkan perpindahan antara SMPS dan battery pack dilakukan secara otomatis berdasarkan ada atau tidaknya tegangan pada coil relay.
Keuntungan pendekatan ini adalah rangkaian kontrol relatif sederhana dan mudah ditelusuri ketika terjadi masalah.
Penggunaan dimmer memberikan fleksibilitas tambahan. Beban lampu tidak harus selalu beroperasi pada daya maksimum. Ketika membutuhkan penerangan rendah, pengguna dapat mengurangi intensitas lampu sehingga konsumsi energi battery pack dapat ditekan.
Battery pack 3S4P dengan kapasitas 8 Ah memiliki energi nominal sekitar 88,8 Wh.
Sebagai contoh teoritis, apabila lampu menggunakan daya 12 W:
88,8 Wh ÷ 12 W ≈ 7,4 jam
Namun waktu aktual akan dipengaruhi oleh efisiensi sistem, karakteristik baterai, kondisi baterai, konsumsi rangkaian kontrol, dan tingkat kecerahan lampu.
Pendekatan modular menjadi salah satu aspek penting dari desain. Apabila relay rusak, pengguna cukup melepas modul relay & fuse. Jika battery pack mengalami masalah, battery pack dapat dilepas tanpa membongkar sistem lainnya. Hal yang sama berlaku untuk charger, SMPS, dimmer, lampu, dan saklar.
Dengan demikian, desain tidak hanya berorientasi pada fungsi tetapi juga pada maintainability dan repairability.
03 / DESIGN
Desain & Arsitektur
PLN
↓
MCB
↓
SMPS 12 V
↓
Fuse
↓
Relay DPDT ← Battery Pack 3S4P + Fuse
↓
Timer / Kontrol
↓
Dimmer 12–24 V
↓
Lampu LED 12 V
Sistem charging:
Charger Li-ion 12,6 V
↓
Saklar CHARGE
↓
Konektor
↓
Battery Pack 3S4P
Modul relay dan fuse ditempatkan dalam satu PCB.
Koneksi antar-sub sistem menggunakan terminal atau konektor yang dapat dilepas sehingga komponen tidak perlu disolder langsung satu sama lain.
Konsep mekaniknya adalah:
Casing → Mounting → Connector → Module
bukan:
Casing → Component → Solder permanen
Hal ini memungkinkan proses troubleshooting dilakukan dengan mengganti modul satu per satu.
Gambar desain
File desain
File yang tersedia untuk dipelajari atau digunakan dalam pengembangan ide ini.
04 / DEVELOPMENT
Ekspektasi
Menyediakan penerangan LED 12 V ketika PLN tersedia.
Berpindah otomatis ke battery pack ketika terjadi blackout.
Kembali menggunakan SMPS ketika PLN kembali tersedia.
Mengatur tingkat kecerahan lampu menggunakan dimmer.
Mengurangi konsumsi energi ketika menggunakan battery backup.
Mengatur waktu operasi lampu menggunakan timer.
Memberikan waktu backup yang memadai sesuai kapasitas baterai dan daya lampu.
Mengisi battery pack menggunakan charger Li-ion 12,6 V.
Memungkinkan battery pack dilepas dengan mudah.
Memungkinkan charger dilepas dengan mudah.
Memungkinkan SMPS dilepas dengan mudah.
Memungkinkan lampu dan saklar dilepas dengan mudah.
Memungkinkan modul relay & fuse dilepas sebagai satu unit.
Memudahkan troubleshooting dan penggantian komponen.
Memungkinkan sistem dikembangkan atau di-upgrade di kemudian hari.
Menjadi prototipe sistem backup lighting modular yang dapat dikembangkan menjadi sistem yang lebih besar.
Tantangan
Memastikan relay tidak menghubungkan SMPS dan battery pack secara bersamaan.
Menentukan rating fuse yang tepat untuk masing-masing jalur.
Menentukan ukuran kabel berdasarkan arus beban.
Memastikan konektor modular mampu menangani arus yang diperlukan.
Merancang PCB relay & fuse agar jalur arus cukup kuat.
Memastikan dimmer sesuai dengan tegangan dan arus lampu.
Memastikan timer bekerja sesuai kebutuhan tanpa meningkatkan konsumsi daya secara signifikan.
Menentukan metode mounting agar modul mudah dilepas tetapi tetap kokoh.
Mencegah konektor salah pemasangan atau terbalik polaritas.
Memastikan battery pack aman terhadap short circuit dan overcurrent.
Memastikan charger sesuai dengan konfigurasi battery pack 3S.
Memastikan proses charging aman ketika battery pack berada di dalam casing.
Menentukan mekanisme pendinginan jika komponen menghasilkan panas.
Memastikan bagian PLN dan DC 12 V memiliki isolasi yang baik.
Menguji perpindahan sumber secara berulang.
Menguji sistem ketika lampu berada pada berbagai tingkat kecerahan.
Menguji durasi backup pada beberapa tingkat daya lampu.
Menguji kemudahan bongkar-pasang setiap modul.
Estimasi Biaya
| Komponen | Harga | Jumlah | Subtotal |
|---|---|---|---|
| SMPS 12V 5A | Rp 65,000 | 1 | Rp 65,000 |
| Charger Lithium-Ion 12,6V 1,5A | Rp 37,000 | 1 | Rp 37,000 |
| PCB Lubang Double Layer Trough Hole 3x7 Cm | Rp 5,000 | 1 | Rp 5,000 |
| Terminal PCB Block Screw 2 PIN KF301-2P | Rp 1,000 | 2 | Rp 2,000 |
| Baterai Cell Innovate 18650 3.7v 2000mah | Rp 14,000 | 12 | Rp 168,000 |
| Battery Holder 18650 3x4 | Rp 6,600 | 2 | Rp 13,200 |
| DIN Rail Programmable Timer DC12V THC15A | Rp 120,000 | 1 | Rp 120,000 |
| MCB Broco 2A | Rp 35,000 | 1 | Rp 35,000 |
| Dioda 3A 1N5401 | Rp 650 | 1 | Rp 650 |
| Relay DPDT SONGLE 12V 5A SMI-12VDCSL2C | Rp 37,400 | 1 | Rp 37,400 |
| Dimmer Switch 12V-24V 8A | Rp 15,600 | 1 | Rp 15,600 |
| Saklar Rocker Switch DPST 4-Pin | Rp 10,000 | 3 | Rp 30,000 |
| BMS Lithium-ion 3S 60A | Rp 50,250 | 1 | Rp 50,250 |
| Fuse Holder 5x20mm | Rp 3,200 | 2 | Rp 6,400 |
| Fuse Glass 5x20mm 5A | Rp 6,900 | 2 | Rp 13,800 |
| Socket AC 2 pin | Rp 2,700 | 1 | Rp 2,700 |
| Kabel Power 2 pin | Rp 10,000 | 1 | Rp 10,000 |
| Kabel NYAF 2,5mm 1 Meter | Rp 14,500 | 2 | Rp 29,000 |
| Terminal Kuningan Stop Kontak 2 Lubang | Rp 14,000 | 1 | Rp 14,000 |
| DC Konektor Panel Mount Betina 5,5mm | Rp 4,000 | 3 | Rp 12,000 |
| Kabel Tweeter Walet Aquino 2x7 0.30mm | Rp 4,000 | 30 | Rp 120,000 |
| Nickel Strip 0,1mm 50cm | Rp 2,000 | 2 | Rp 4,000 |
| Kabel Ties 10cm | Rp 5,000 | 1 | Rp 5,000 |
| Project Box X7 21,5 × 14,5 × 8,5 cm | Rp 50,000 | 1 | Rp 50,000 |
| LED Bulb 12V 50watt | Rp 42,250 | 1 | Rp 42,250 |
| Jack DC 12V 5,5mm | Rp 5,000 | 1 | Rp 5,000 |
| Total | Rp 893,250 | ||