Indonesi an  Journa l  of El ect ri cal  Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   12 ,  No.   3 ,  Decem ber   201 8 , p p.   1211 ~ 1221   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 2 .i 3 .pp 1211 - 1221          1211       Journ al h om e page :  http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Develop  a nd  Implement ation  o f  Sol ar Powered  Venti lation  System       Ha ir ol  Niz am Mo hd Sh ah 1 , Z alina  Ka mi s 2 , Mohd F airus  A b do ll ah 3 , M oh d  Kh airi M oh d  Z amb ri 4 ,  Faiz il  Wa sba r i 5 , N urs ab il li lah  M oh d  A li 6   , A mi r ul A nwar  Mat  Sh ah 7   1,2,3,4,6,7 Cent er   fo r  Roboti cs  and   I ndustria l   Autom at ion ,   Fa cul t y   of   Elec tr ical Engi n ee ring ,   Univ ersiti  T ekni ka l  Ma lay sia   Mela ka ,   Ma lay si a   5 Facul t y   of  Me c hani c al   Engi n ee r ing,   Univ ersit i   T ekni ka l  Mal a y s i a  Mel aka,  Ma lays ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   A pr   30 , 201 8   Re vised  Ju l   14 ,  201 8   Accepte d  Aug   2 1 , 201 8       A  vent ilat ion  s ystem  comprising  a  v ent i la tor   or  fan   to   inhale   fre sh  ai r  from   envi ronm ent   sur rounding  enters  the   c abi n  of  a  c ar  where   at   th e  sam e  ti m e   exha l e  the   hot  air  to  the   outside.  Thi s  inve nt ion  sy stem  is  using  solar  power  int egr at e  wi th  t he  ventilation  s y stem  in  orde r  to  stabilize  t he  the rm a l   condi ti on  inside   the   c ar  during  s unn y   da y .   Th e  s ola r  power  is  ch osen  as  it   is   rea sonabl e  due   to  it s  l imitl ess  and  envi ronm en ta l  fr ie ndl y   sour ce   just   li k e   m ent ione d  in   the pre vious objec t i ve  of  th e  proj ect. In  addition ,   a re cha rge able   bat t er y   is use d  to  power  the   vent ilator  in  the   abse n ce   of  the   alter n ative  ener g y   during  cl oud y   d a y   or  has  obsta c le   l ike   b ei ng  sha ded  b y   buil d ing s,  trees  and   othe rs.  It  is  jus t  li ke  an  ext ra  suppl y   during  e m erg ency   ca se .   Thi s  m a y   pre vent   the   la ck   of  power  ene rg y  suppl y   for   the   s y stem.  A  h ea t   se nsor  is  used  as  to  d et e ct   target ed   (high  tem per at ure )  and   desire d   te m pe rat ure   (drop   t empera tur e)  inside   the   ca r .   It  is  oper at iv ely   con nec t ed  to  a  logic  ci rcu it   to   m ea sure  envi ron m ent al   fa ct or ,   where in  the   cont r oll er  (PIC  Micr ocont roller )   uti lizes  the   m eas ure d  envi ronm ent al   condition  to   al low  the   power  suppl y   to   ac t iva t e  or   de ac t iva t e  th e  v ent i la t or.   Ke yw or d s :   Heat se ns or   Mi cro co ntr oller     So la r  p a nel   Ven ti la ti on syst e m s     Copyright   ©   201 8   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   Hair ol N iz am  Mohd  S ha h ,   Ce nter fo r  R obotics an d Ind ust rial   Au t om ation ,    Faculty  of Elec tric al  Engineer ing ,  Unive rsiti  Teknikal M al a ysi a Me la ka,   Ma la ysi a .   Em a il :  hn iz a m @u te m .ed u. m y       1.   INTROD U CTION   Nowa days,  global  wa rm ing   be com es  su ch  a   gr e at   issue.   It   giv es   im pact  in  inc reasin g  t he  the rm al  conditi on   al l  arou nd   th e  w or l d.   It  is  eve ntu al ly   war m   up   e ver yt hing   on   Ea rth .  Re la te d  to  the  pro blem   sta tem ent  of   th is  proj ect ,  it   w il l  heat  up   a  ca r  w he n  pa rk i n g  at   ex posed  a rea  with  no  an y  sh ie ld.  F ro m   her e ,   m any  issues  im pact   are  appeared  the n.   It  will   create   an  un c om fo rtable   env ir onm ent  f or   the  dr ive r  a nd   the   passe ng e rs.  Th e  fu el   c onsu m ption  will   incr ease  an d  it   m a y  giv e  resu lt   of  heat  st roke.   Ba sed  on   t he  s it uation  occurre d  a nd  sever al   im pacts  that  ha ve  a ppeare d,   it   is  m ot ivate d  an d  encou rag e d  t o  create   a  ve nt il at io n   syst e m  to  sta bili ze the tem per at ur e i ns ide t he  car. Th us, a c om fo rt en vi ron m ent can be  produce d for  us e r.     The  prob le m   i s  com e  up   wit h  the  sit uat io n  wh e n  a  ca r  is   parke d  on  the   sit e  wh er e  it   is  expose d  directl y  from   su nlig ht  with  no  a ny  s hield.  T his  sit uatio n  usual ly   ta kes  pla ce  duri ng  s unny   day.  T hus,   th e  heat  gain  insi de  the   car  will   increa se  as  the  ai r  in side  the  cabi n  of   the  ca r  is  w arm ed  up   as   in   a  cl os ed  s pace   wh e re  there is  no f l ow in  and  ou t  of  air.  T he heat   ga in m ay  r each at crit ic al  p oin t . Mo st  of ene rgy  so urce t hat already   exists  has  it s  lim i t  us e  an d  non - re ne wab le .  They  eve ntu al l y  will   ru n  out  as  the  durati on   to  resto re  the m   is   ta kin g  l o nger  t i m e.  They  al so   can  pro du ce  poll utions.  T he  bur ning  fu el   c an  em i ts  gr een hous e  gases  w hich  is   includi ng car bon di ox i de whe re ca n  c on t rib ute in t he p henom eno n o f glo bal w a rm ing .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 ,  Dece m ber  2 01 8   :   1 2 1 1   –   1 2 2 1   1212   Eve n  so la r  en erg y  is  un li m i te d,   but  wh e n  hav i ng  so m e  ob sta cl es  it   m ay   aff ec t  it s  pote ntial .  F or  exam ple,  the  so la r  pa nel  nee ded   to  be  direc tl y  exp os e d  to  su nli gh t  in  co nverti ng  el ect rici ty   in  m axi m u m   rate.  If   t her e   is  cl oudy  da y  an d  sh a ded  as  well   as   sh a dow  m ay   de crease  it s  a bili ty   to  pro duce  powe r  s upply.  Most   us ers  pr e fe r  ha vin g  so m et hin g  that  pleasi ng   them ,  no t  as  a  burd e n.   E ve n  the  ve ntil at ion   is  well   f un ct ion in g  bu t  nee d  to  ha nd le   it   m anu al ly ,  it   will   giv e  diff ic ulty   to  th e  us e r.   F or  exa m ple,  as  need   t o  handle  it   m a nu al ly ,   a u se r  m ay  n eed take  m or e ti m e w hile t o i nst al l i t. I t  m ay  a ff ect  thei r  ti m e  if th ey  a re  ru s hing  for  s om eth in g.       2.   LIT ERATUR E REVIE W   The  s un   is  an  exh a us ti ble  s ource  of   e nergy   [1 ]   that  is  sit uated  at   the  hea rt  of   the  s olar  syst e m .  It  is   the  m os t  pr om inent  feat ur e  in  the  so la r  syst em .   It  ow ns   99. 8%  of  the  m as s   of   the  s olar  s yst e m   and   is  ro ug hly   109  ti m es  the  diam e te r  of   t he   Earth - ab out  one  m illi on   Eart h  co ul d  fit  insi de  it .  It  is  a  fusion  reacto r  w hich  is   bur ned   nea rly   ov e r  four  bill ion  ye ars.  The   Sun  produces   a  vast  am ou nt  of   e ne rg y  w he re  m eet   the  supp ly   f or  w orl d’s  nee ds   in  a  ye ar.  In   a  day,  it   can  generate   a  ver y  lar ge  am ou nt  of   energy  than  ou r  current  po pu l at ion  would co nsum e in  27 yea rs.    So la r  e nergy  i s  a  rad ia nt  li ght  an d  he at   th at   is  pr od uce d  by  the  s un.  As  it   rad ia te s,   an  en orm ou s   a m ou nt   of  e ne rg y  is   cr eat e d.   The   s olar  energy  has  be en  ac knowle dged   as  a   f ree ,  ine xhaustibl e  an d  env i ronm ent  fr ie nd ly   sources .  It  delivers  ra diati on   of  so la r  energy  w hich  is  received  by  the  Earth  a nd   it s   atm os ph e re  at   3.8  X  1024  J  pe r  ye ar  that  ex ceeds  80 00   ti m es  ou r  pr im a ry  en er gy  sup pl y.  This  is  m or e  than   enou gh   ene rg y   to  m eet   glo ba l  dem and ,  eve n  al lo wing  f or  the  co nversi on,  st or a ge  a nd  transm issi on   losse s   require d  wh e n  putt ing   t his  r eso ur ces  t o  hum an  us e.   T hu s ,  it   is  sta te d  th at   the  so la r  e ne rg y  is  t he  pri ncipal   so urce  of e ne r gy in  t od ay ’s  t echnolo gical   w or l d  [ 2].    Ov e r  the  la st  few   deca des,   s olar  arc hitec tu re  wh ic h  us e d  this  so la r  ene rg y  has  sta rte d  to  beco m e   popula r  a gain  because   co ns e r vation  iss ues  a nd   nowa days,  consi der a ble  pro gr e ss  has  be en  m ade  in  pro m ot ing  the  so la r  ren e wab le   e nergy.   Ma ny  people   belie ved   t hat  so la r  e nergy  ha s  con t rib uted   and   will   con t inu e  t o  con t rib ute  to  t he  national  a nd  global  ene rgy   util isa ti on   str at egies  [ 3].  S olar  ene r gy  is  use d  in  va rio us   pa rts  of   industrial   an d  com m ercial   se ct or s  s uch   as  a gr ic ultu ral,  tra ns po rtat ion ,  c om m un ic at ion   and   oth e rs.   T his   pape r   will  f oc us  m ore o n  it s  util it y in  the  v e ntil at ion  syst em  o f  a c ar.   Ven ti la ti on   is  a  no   li m it   su pp ly   and   rem oval   of   ai r  acco r ding  to  a  sp ac e.  In   sim pler  words,  it   is  the  intenti onal  f lo w  in and  ou t o f  air o f  a s pace. It i s ap plied to get rid  of   unpl easant sm ell an d  exces sive m oistur e  by  al lowing  ai r  from   the  ou tsi de  to  fill   in,  to  m ai ntain  therm al  con diti on  of  interi or  s pace.  A cco rd a nce  t o  ASHRAE  Ha ndbook  [ 4],  ve ntil at ion   ai r  is  the  ai r  us ed  to  pro du c e  acce ptable  indoor  ai r  qu al it y.  The  ven ti la ti on   syst e m   is  div ided  i nto   th ree  ty pes   wh ic h  are  natur al   ve ntil at ion,  m echan ic al   ven ti la ti on   an d  hybri d  ven ti la ti on.   Durin g  a  car  pa rk e d  at   ex po s ed  area  w he re  directl y  perpendicula r  to wa rds  su nlig ht,  the  therm al   heat   in  the  interi or  sp ace  of  a  car  i s  gen e rated  will   raise  the  interi or   spa ce  tem per at ur e  up  dras ti cal ly .  The  therm a l   accum ulati on   will   cause  an  un c om fo rtable   env ir onm ent  t o  the  dri ver   or  the  passenge r s  durin g  the  early   10  m inu te s  after  e nterin g  a  prol on ge d  s oak e d  ca r  [5 ] .  T he  te m per at ur e  i ns ide  t he  car  ca n  easi ly   rise  to  60 o  C  and   even   i n  fairly   cl oudy  day,  it   can  easi ly   reach   55oC  [ 6].  The   equ i pm ent  inside  the  car w il l  absor b  heat  an d  will   m ake  the  car  com par t m ent  hard  to  be  co oled  dow n  wit hin   a  s hort  p e rio d  of  tim e.  In   orde r  to  reduce  the   tem per at ur e   bu il t  up   durin g  t he   wa rm   up   per i od,  the   dri ve rs  hav e   to  act ivate   the  ai r   co ndit ion e r  at   high  s pee d  as  to  en sure  t he  esse ntial   coo li ng  process   to  achie ve  th e  desire d  te m per at ur e.   The   dro p  of  in  t he   interi or  tem per at ur e  by   run ning  the   ai r  co ndit ion e r  i s  highe r  ( 50% )  com par e d  to   conditi on  w he r e  ai r  co ndit ione r  is  tur ned  off ,  ref l ect ing   big  in fluen ce   of   t he  ai r  c onditi on i ng  syst e m   (A /C )  t o  ob ta i n  good  therm al   co m fort  [ 7].  Th us ,  it   co ns e qu e ntly   increa ses  the  fu el   c onsu m ption   of  the  car   as  well   as  increase s  th e  em issi on   of  car bo n  dioxide  gases . As to  ove rco m e the  pro blem ,  ven ti la ti on syst e m  is create d  a s the soluti on.       2.1 .      Advant ages  o f  S ola r E nerg y   a)   Enviro nmen t al Friendl y  S ourc e   So la r  e nergy   is  known  as  on e   of   ideal   e nerg y  so urce  that  is  ren e wa ble  an d  no n - po ll uti ng  sou rce.  It   do e s  not  har m   the  en vironm ent  by  em it ti ng   any  hazar dous  or  g ree nhouse g ases  s uch   as  c arbo n  dioxide , s ulf ur   dioxide a nd   nitroge n  oxide int o  the atm os ph e re.  It also  do es  no t t ake  par t i n  burn i ng  a ny fuel an d  pro duc es n o  e m issi on s.  T hu s,  this  will  pre ven t t he pr oble m s o f  f uel cons um ption  and t he  prod uction o f  r a dio act ive  wa ste .     b)   Renewa ble a n d Infini te Sou rce   So la r   ene rg y  is   a  re ne wab le   a nd  total ly   one  hundre d  per ce nt  f ree  s ource  of   en e rg y  [ 8].  The  rad ia ti on   of  the s olar  e ne rg y i s long  la s ti ng  and conti nuously  as the  s un   rem ai ns  ex ist s.  Th us , its s ource is n e ver   run  out  com par ed  t o n on - re ne wab le   s ources like  o il ,  co al  a nd n at ural  g as.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Develo p and I mp le men t ation of  So l ar  P owe red  Ve ntil atio n Syste m   ( H airol  Ni za m Mo hd  Shah )   1213   c)   Saving  Eco - S ystems  and Li ve li ho ods   Be cause  s o la r  energy  does  not  rely   on  co nst antly   m ining   raw   m at erial s ,  it   do es  not  r esult  in  the   destr uction o f f or est s  and ec o - syst e m s that o c cur s  w it h m os t fo ssil   fu el   oper at ion s  [8 ] .     d)   Easy Imple me nt ati on   So la r  pa nel  is  easy   to  i m plem ent  becau se  cords,   wires ,  or  powe r  s ourc es  are  not  re quire d  at   al l.  Com par ed  to  ot her   ene rg y  source  s uch   as  ge oth e rm al  or   wind,  they   nee d  a  power   sta ti on   wh e re  they   need e d  to  be  at ta ched   with  so m e  stuff s  li ke  dr il li ng   m achines  m aki ng   s uch   a  dif fi cult  instal la ti o n  then .  No   ne w  sp a ce  is require d  as  the s olar pa nel  can  be plac ed  a t avail able loca ti on  li kes  on t he  top r oof.     e)   Ma in ten an ce  is Low   So la r  cel ls t hat  co ntaine d  in t he  so la r  pa nel  are ab le  to ru n i n  a long lifet im e and  ex act ly  r eq uire  li tt le  m ai ntenan ce  only .  If   t her e  is   a  requirem ent  in  increasi ng   the  powe r  s ource,  the  s olar  cel ls  can  sim p ly   be   add e d.   E ve n  th e  instal la ti on   of   the  so la r  panel   at   first  need   su c h  highly   co st  bu t  it   can  be  recovere d  in  a  long   te rm .     2.2 .      Disa d va nt ages  of Sol ar  Energ y   a)   Reli ab il ity/ Do Not   Func tio n  at N i gh t   This  is  one  of  the  m a in  disad van ta ges  bec a us e  the  produc ti on   of  so la r  energy  is  no t  c on sta nt.  T he   su nli gh t  m us t  exist  in  ord er  t o  ge ne rate  el ect rici ty .  Du ri ng   at   nig ht,  t he  s un  is  co ver e d  by   ov e rcast  sk ie s  an d  storm s.  Th us ,   the  ene r gy   ge ner at e d  by  the   so la r   cel ls  ca nnot  be  c ount ed  on  at   al l  ti m es.  This  m eans  t hat   decen t rali zed  energy  from   so l ar  cel ls  cannot  su pply   wh at   the  ene rg y  in dustry  cal le d  baseli ne  power,  w hi c h  su ppli es a c ons ta nt en e rg y  nee d [9 ] .      b)   So lar  Ine ff ic ie ncy   This  poi nt  is  a no t her   gr eat   is su e  that  has  be en  crit ic iz ed  relat ed  to  the   pro du ct io n  of   so la r  e nergy  wh ic h  c om par at ively   ineff ic ie nt.  T he  per ce ntage  of  the  s ol ar  ene rg y  th at   cou l d  act ually   be  ca ptu re d  for   us e  a s   energy  was  rel at ively   s m a ll ,  on ly   4%  at   fir st  and   la te r  11%  [10]  a  nu m ber   that  has  c onti nu e d  to  gr ow  with   te chnolo gical   adv a nces .  The  s olar  ene r gy  is  i n  sm all  a m ou nt   that  can  be  co nv e rted  int o  el ect rici ty .  In   order   t o  gen e rate  el ect rici ty  at   m axi m um   rate,  a   hu ge   su rf ac e  area  is  dem and ed.   Howe ver,  now adays  m any   so luti ons   are  inv e nte d  in   reso l ving  this  inabili ty   and   e vid e ntly   it   real ly   con trib ute  in  the  de vel opm ent  of   it s  eff i ci ency  in r ece nt few y ears.     c)   Loca tion   The  locat io n  of  the  so la r  pa ne l  is  ano the r  con si der at io n  ne ed  to  be  inclu ded   i n  one  of  it s  adv a ntag es .   It  play s  m ajo r  ro le   in  t he  pro du ct io n  of   el ec tric it y  po we r  s upply.  Wh e n  a rea  m eet s  ob sta cl es  li ke  cl oudy  day,   sh a ded  or  s ha dow ,  it   eve ntua ll y  m ay   decr eas e  the p r oductio n  rate  of  th e  el ect rici ty .  Thu s ,   m or e  pa nels nee ded   to b e  adde d  t o pro du ce  e no ugh  el ect rici ty .       3.   METHO DOL OGY   Heat  sens or   is  us e d  to  sense  e nv i ronm ental   factor   w hich  is  ta rg et ed  a nd   de sired  te m per at ur e  that  has  been   set   by  pr ogram m ing .  T he  flo w  sta rt  w hen   it   detect s  ta rg et e d  tem perat ur e  w hich  is  >340C  inside  t he  car,  then  the contr o ll er r ecei ve  sig nal an d  al lo w  powe r  supp ly  fro m  so la r  pow er s ource or the  r echar gea ble b at te ry  to  act ivate   the   ven ti la tors.  If  there   is  no  dete ct ion   on  ta r get ed  te m per at ur e ,  the n  t he  proc ess  of  act ivati on  of   the  fa n  is  not  l aun c he d.   As   th e  proces s  of   t he   v e ntil at ion   ta kes  place,  t he  t e m per at ure  will   sli gh tl y  dec re ased   from   tim e  to  t i m e.  Wh en  desired   te m per at ure  detect ed  at   wh ic h  is  <30o C,  the  sensor  will   sense  it   a gain  a nd   even t ually   the  sam e  pr ocess  occurre d  wh e r e  the  co ntr oller  will   decide   to  deacti vate  t he   fan.  T he  fa n  is  sti ll  ON   if  no   desi red   te m per at ure  is  sensed .  T his  flo w  is  aut om atical ly  cont ro ll ed  an d  operated  co ntin uous ly .   Figure  1  s how   the f l ow ch a rt  pr ese nts t he ope rati on of th e s yst e m .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 ,  Dece m ber  2 01 8   :   1 2 1 1   –   1 2 2 1   1214     Figure  1 .   Flo w  ch a rt the syste m  o per at ion       3.1 .      H ardw ar e Implem en t at i on   3.1 .1     Mech ani cal Pa r t   a)   Vent il ators   T his  pro j ect   w ou l d  no t   us e   a ny  m at erial   that  al read y  bee n  in  a  ca r.  The re fore,  ne w  fan  need e d  to  be  instal le d  to  functi on   as  t he  ven ti la tor  for  the  ve ntil at ion   syst e m .  CPU  brus hless  fa n  was  prefe rr e d  as  th e   ven ti la tor .  T he   fan   was  at ta ch ed  int o  a  platf orm   of   a  casi ng  wh ic h  wa s  act   as  the  ve ntil at or  bo dy.  T his  ca sing   was  s pecial ly   desig ne d  to   cre at e  a  m edium   wh e re  it   pro vid es  a   c hannel  f or  the   flo w   in  and  ou t  of  ai r   can  ta ke   place.  The  m oto r  was  place d  at   the  centre  of   the  insi de  of  the  casi ng   di rectl y  near   the  cham ber .  Figu re  2    sh ow  t he  m oto r  fa n  that  is  use d  in  t his  pr oj e ct .  The re  wa s  a  ga p  bet ween  the  fa n  a nd   t he   cham ber   in  order   t o  avo i d  c olli sion.  T he  m oto r  f an  was  hold  s ecur el y  at   the   platfo rm   with  so m e  screw s.   The  s pecifica ti on  of   m oto r  1  a nd  2  i s sho w   in  Ta ble 1  a nd  2.     This  e nab le   t he   posit ion  of  t he  m oto r  fan  can  be  furthe r   stren gth e ne d.   The  posit ive  a nd  ne gative  wires  from   the  m oto r’ s  le g  w ere  twist e d  to ge ther  a s  to   en s ur e   to  preve nt  tho se   wire s  fro m   being   hit  by   the  fan.  The  cable s  then  wer e  broug h t  ou t  f ro m   the  ven ti la tor  body  via  a  ho l e  that  has  been  dr il le d  on   the  casi ng  body.  T hose  c ables  we re  c onnecte d  to  t he   ou t pu t  sta ti on   of   te m per at ur e  con t ro ll er  bo ard.  Tw o  ve ntil at or s   wer e  us e d  as  t o  inc rease  the   eff ic ie ncy  of   t he  syst em   per f or m ance  as  s how   i n  Fi gure  3  an d  4.  H owev er,  bo t h  ven ti la tors  we r e  hav i ng   dif fere nt  directi on  fl ow   of   ai r .  O ne   was  drag ging  ai r  into  the  ca bi n  of   t he  car  a nd  the  oth e r on e  w as   vice v e rsa. T hus,  a cy cl e  of   flo w of   ai r was  form ed.       Table  1.   Sp eci f ic at ion  of m otor  1    Motor  fa n 1:   Sp ecif icatio n   Ratin g     Vo ltag e    12V   Cu rr en t    0 .13 5 A   Po wer    1 .62 W       Table  2.   Sp eci f ic at ion  of m otor  2   Motor fa n 2:   Sp ecif icatio n     Ratin g     Vo ltag e    12V   Cu rr en t    0 .18 A   Po wer    2 .16 W         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Develo p and I mp le men t ation of  So l ar  P owe red  Ve ntil atio n Syste m   ( H airol  Ni za m Mo hd  Shah )   1215         Figure  2. Moto r  fa n     Figure  3. Moto r  im ple m ented  on the  platf orm           Figure  4. Ve ntil at or s  (af te r  m otor f a n  im plem ented)       3.1.2   El ectric al P art   a)   So lar  P an el   So la r  pa nel  w as  sel ect ed  as  the  m ai n  su pp ly   ener gy  f or  the  syst e m .   Wh e n  ra diati on  of   s un li ght   reaches   the   pa nel,  the   par ti cl es  of  the   s un li gh t  or  cal le d  phot on  the n  c onve rted   into   el ect rical   energy .  T he   process  ta kes  pl ace  is  cal le d  phot ovoltai c  effe ct .  As  the   ph ot on   stri kes  on  s olar  cel l,  it   will   trigg e r  el ect r on   i n  the  so la r   cel l  and   ca us e  it   m ov in g  f reely   or  in  excit e  sta te .  This  sit uatio n  will   p r oduce  a n  el ect ric  cu rr e nt.  T he   el ect rici ty  p ower  gen e rated  th en use d  as  pow er supply  to  act ivate  the  ve ntil at or   or f a n.   It  is  a  m on ocry sta ll ine  silicon   so la r  pan el   a s  sh ow n  in  Fig ur e  5.   Th os e  s olar  cel ls  are  connecte d  in   series.  It  c on ta ins  36  s olar  c el ls   wh ic h  pro du ce  a n  op e n - ci rcu it   volt age   of   a bout  21.4V,  as  eac h  cel l  can  pro vid es  vo lt a ge  in  betwee n  0.5V   to  0.6 V.   T his  ope n - ci rcu it   volt age   is  the  vo lt ag e  wh e re  the re   is  no   connecti on  be tween  t he  s olar  pa nel  to  a ny  load.   He nce,  it   pr od uces  pe ak  am ou nt  of  v oltage .  F ro m   this   a m ou nt   of  vo lt age,  it   is   suffi ci ent  to  c ha rg e   12V   batte ry  a s  the  e xtra   po wer  sup ply  f or  the  syst em .  Table  3  sh ows  sp eci ficat ion   on the  selec te d  s olar pa ne l.       Table  3.   Sp eci f ic at ion  of m onocr yst al li ne  sil ic on s olar panel   Sp ecif icatio n     R atin g     Rated  M ax i m u m  P o wer   1 2 W p   Maxi m u m  S y ste m   Vo ltag e   715V   Rated  Voltag e   1 7 .28 V   Rated  Cu rr en t   0 .70 A   Op en ed - Circu it V o ltag e   2 1 .24 V   Sh o rt - Circu it Cu rr en t   0 .77 A   Test Co n d itio n   AM1.5 ,E c =1 0 0 0 W /M 2 ,T c=2 5 0 C   Di m en sio n   3 8 0 m m   × 30 5 m m       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 ,  Dece m ber  2 01 8   :   1 2 1 1   –   1 2 2 1   1216       Figure  5.  Mo nocryst al li ne  sil ic on s olar panel       b)   Install at i on   of  V en tilat ors   The  ve ntil at or s   we re  desig ne d  to  be  placed   on  the   to p  e dge  of  both   side   open   wi ndow  of  the  te ste d  car.  T her e  wa s  ai r  ga p  as  t he  instal la ti on  was  done  be cause  the  windows  wer e  no t  fu ll y   cl os ed  du e  t o  ven ti la tor  body .  Af te r  ta ki ng  safety   con si de rati on   as  pr i or i ti zed,  rub ber   st rips  we re  fitt ed  al ong  the  t op  ed ge   of   the  wind ows  to  fill   the  gap  betwee n  the  top   e dge  of  the  window  a nd   th e  door   fr am e.  The  strip s  we r e  fitt ed   loo sel y  int o  th e  m ai n  un it   by  pu s hi ng  them   up  into   the   gro ov e s  on  ei ther   side  of   t he  ve nt il at or   body.   Fi gure  6  sh ow t he  t op v i ew of  the  posit ion   so la r  p a nel  and v e ntil at or s .         Figure  6. To p view  -   Po sit io n o f  s olar pa nel  and v e ntil at or s       The  wi ndows  wer e  kep t  op e n  ab out  seve ral  centim et res  and   the  ven ti la tor   body  was  posit ion ed  on  a   su it able  flat   pa rt  of   t he  wi ndow.  Finall y  th e  strips  wer e  f it te d  al ong  the   top   e dg e  of  the  wi ndow.  T his  ca n  viewe d  in  t he  Figure  7.   T he  whole  ven ti la tor  was  pla ced   on   t he  to p  of  the  wi ndow.  T hen,  the  wind ow  wa s  cl os ed  in  s uch  a  way  that  th e  ven ti la tor  ca n  be  sec ur el y  held  in  place  betwee n  the  w indow  a nd   the   door   fr am e.            Figure  7. Locat ion   of the  v e ntil at or   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Develo p and I mp le men t ation of  So l ar  P owe red  Ve ntil atio n Syste m   ( H airol  Ni za m Mo hd  Shah )   1217   c)   Loca tion o f S ola r  Pa nel   Accor ding  to  one  of   t he  obj ec ti ves  in  the   pre vious  pag e ,  loc at ion   of   t he  s ol ar  pa nel  was  e m ph asi zed.   It  was  on e  of  the  facto rs  tha t  sh ould  be  pr i or it iz ed  as  it   a ff ect s  the  pro duct ion   of  am ou nt  of   powe r  s upply   gen e rated .  I n  order   t he  syst em   to  fu nctio n  eff ect ively   in  s m oo th  wa y,  it   sh oul d  nee d  e nough  or   as  m uch   of   m axi m u m   po w er  sup ply  as  it  can.  T hu s ,  the   po sit io n  of  th e  so la r  pa nel  is  cru ci al   to  be   prop e rly   plac ed  a nd   al ign ed   to  get   m os t  eff ic ie ncy  ou t  of   it .  So m e  con side r at ion   s hould  be   inclu ded   i n  decidin g  t he  be st  or  su it ab le   locat ion   for  the  so la r  pa nel.  He re  wer e  s om e  of   the  co ns ide rati on s  t hat  wer e  highli gh te d  as  sh ow n  belo w:     d)   Shade  an d  Shad ow   It  is  sta te d  t ha t  intensit y  of  r adiat ion  of  s unli gh t  af fect  the  c ollec ti on   of  el ect rici ty   po we r  s uppl y   pro du ce d.   As  t he  inte nsi ty  is  decr ease , th e n t he  pro duct ion   of   powe r  sup ply i s also d ecre ased. Whe n o bst acl es  li ke  sh a de   an d  sh a dow   com es  up,   the   so la r   pa nel  is  blo c ke d  a nd  no  ra di at ion   of  s un li ght  will   r each   it .  T he  pro du ct io n of  powe r  s upply i s b ei ng inter rupted  t hen.      e)   Angle o f  I ncli na ti on   Diff e re nt  an gl e  of  incli natio n  will   prov i de  diff e re nt  am ou nt  of  r adiat io n  of  sunli ght.  T o  reac h  high   intensit y of s unli gh t,  the  so la r panel s uppos edly  to be  dire ct ly  p rop or ti on al  to  s un li ght.   [Maxim u m  a m ount  of sunli gh t = an gle of i n c li nation (90 o) tow a r ds  s un li ght]     f)   Moveme nt   of  Sun   The  S un   a ppea rs  to  rise  in  t he   East   and   it   set s  in  the  W est .  Diff e re nt  place   has  dif fer e nt  intensit y  of  su nli gh t.  F or   a   country  locat ed  far   a way  fro m   the  hig hway   of   the  S un,  th e  intensit y  of   the  sunl ig ht  is  sli gh tl y  low  a nd   vice  ve rsa.   L uck il y,  Ma la ysi a  is  locat ed  in  the  S un  belt  of  the  E arth  w hich  is  ne arly   to  the  eq uato r.   Ther e f or e,  the   good thi ng is  Ma la ysi a h avin g  a n  a ver a ge  i nsola ti on abo ut  the sam e all  ye ar aro und.   By   ref e rr e d  t o  the  c on si der at i on  highli gh te d  ab ove,  with   s om e  fu rt her  re search   a nd  dis cussion,   the   so la r  pan el   wa s  ch os en  t o  be   placed  at   the  t op   r oof  of  the  car.  T his  posit ion   is  il lustrate d  in  the   Fig ur e   8.   At   this  posit ion,  the  s olar  pan el   was  a ble  to  r e cei ve  dire ct ly   so la r  ir ra diat ion   in  m axi m u m   am ou nt.  He nc e,  hi gh   pro du ct io n  of  el ect rici ty   was   achieve d.   T he   po sit ive  a nd   ne gative  wire s  f ro m   the  so la r  pan el   wer e  c onnecte d  to the i nput sta ti on   of the tem per at ur e c ontr ol le r  boar d.           Figure  8. To p r oof  –   posit ion   of so la r panel      3 . 2.      S oftware  Impleme n tati on   3. 2 . 1 Micr oc ontr oller   By   us in g  Mi cr oC  s of t war e  a nd  P ro te us   s oft war e,   the  res ult  of  the   pr oject   can  be  il lu strat ed.   Th e   m ic ro co ntro ll e r  cod e s  wer e  c om piled  by  us ing   Mi cr oC  so f tware.  T he  software  the n  insta ll s  the  PI C16 F 876A   [11]  wi th  the  m achines  co de s  of   the  pro gr a m   by  us ing   P I Ckit   2  pro gr a m m er.  Then   a  desig ne d  ci rcu i t  fo r  the   syst e m   was  si m ula te d  by  usi ng   P ro t ues  s of t war e  wh ic h  is  us ing   the  PI C  Mi cro c on trolle r  as  the  m ai n   con t ro ll er  [ 12 - 13 ] .     Howe ver,  the  protues  s of t wa re  does  not   prov i de  certai n  com po ne nt  tha t  us ed  in  act ua l  har dware .  Ther e  is  a  c ha ng e  m ade  in  orde r  to  re place   the  act ual  co m po nen ts  to  re le van t  com pone nts  su c h  as  th e  input  for  the  syst em .   So la r  pa nel  w as  il lustrate d  as  a  batte ry  in  the  softwa re.  T he  pro gress  of   the   si m ulati on   has   been   e xp la ine d  in  the  tem per at ur e  c on t ro l le r  bo a rd   sect ion.  Fig ur e  9  sh ow  the  sim ulati on   ci rc uit  us in g  Pr ote us .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 ,  Dece m ber  2 01 8   :   1 2 1 1   –   1 2 2 1   1218         Figure  9. Sim ulati on  circ uit ( Pr ote us)       4.   RESU LT S  AND DI SCUS S ION   4.1 .    D ata C ollec tion Proc ess   Ther e  wer e  se ver al   ex pe rim e nts  or   te st  be  c arr ie d  ou t .  The se  te sts  wer e  done  in  orde r  to   inv est igate   the p e rfo rm ance of th e  v e ntil at ion  syst em . Th e  data colle ct ion s  w e re  div i de d  int o  tw o  c at egories:   1.   Perfo rm ance of  ven ti la ti on   syst e m   a)   Data coll ect io n wit hout   ve ntil at or   b)   Data coll ect io n wit h ve ntil at or   2.   Energy s upply  pro vid e d by th e so la r  p a nel   a)   So la r  p a nel is  directl y ex pose d  to  s un li ght   b)   So la r  p a nel is c ov e re d   A  m et a ll ic   gr ey   colour  P ro t on  Satria   Ne o,   hatch back   c om pact  car  was  sel ect ed  as  a  su bject   te st   thr ougho ut  the   inv est igati on.   This  car  has  di m ension   of  ov erall   le ng th   =  3905m m ,  ov er al l  width   =  1710 mm   and   overall   he igh t  =  14 20 m m .  It  is  a  cl ea n  car  w hich  is   do e s  not  co nt ai n  any  s ubj ec ti ve  or   m od ifi cat ion s  wh e re  m ay   con trib ute  in   the  interr up ti on  of   the  data  co ll e ct ion ,  f or   e xa m ple  is  ti nted  window.   The   car  wa s  parke d  in  a n  open   sp ac e  w he re  ex pose d  to  the  sunli ght  in   orde r  to  kee p  the  whole  ve ntil at ion   syst em   was  run ning at it s optim u m  level.    The  s olar   pa ne l,  ve ntil at or s,   ba tt ery  and  te m per at ur e   co ntr ol le r  boar d  were  instal le d  pro per ly .  Af te r   rub ber   st rips  ha d  be en  placed ,  the  ca r’ s  si de  windows  a nd  doors  wer e  e nsu red   t o  be   f ully   cl os ed .  F or   t he   first   cat egory  te st,  t he  data  acq uisit ion s  we re  do ne   in  su nny  day   fr om   11 am - 3p m .  The  data  wer e  ta ke n  in  ever y   hour int er vals from  the d at a ra ng e . Due  to  dif fer e nt intensity  o f  li ght bet we en  the  days in  Ma la ysi a b ecause of   un e xpect ed  cl i m at e  chan ge ,  the  data  wer e  c ollec te d  in  a ve rag e  way.  T he  tem per at ur es  a t  the  fro nt  das hboa rd  and  bac k  das hboa r d  wer e  ta ken  by  us i ng  dig it a l  te m per at ur e  i nd ic at or .  At  la st,   their   ave rag e   te m p eratur e s   wer e  calc ulate d by E q u at io n  1.       Tf  =  (Tm ax  +  Tm in)  / 2                 (1)     This  te st  was   done   seve ral  ti m es  in  orde r  to   obta in  m or e  a ccur at e  data  m easur em ent.  F or  the  se co nd   cat egory  te st,  t her e  we re  tw o  conditi on   te st  wer e  co nducte d.   First  co nd it i on,  the  data  of  su pply   ener gy   wer e   ta ken  w he n  s olar  pan el   is   di re ct ly   exposed  m eanwhil e  the   s econd  one  was   w hen  the   so la r  pan el   was   co ver e d.   In   sec ond  te st,   there  we re  di vid e d  into  tw o  conditi on s  t he n  w her e  t he  s ol ar  pan el   was  im ple m ented  on  the   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Develo p and I mp le men t ation of  So l ar  P owe red  Ve ntil atio n Syste m   ( H airol  Ni za m Mo hd  Shah )   1219   fron t  a nd   bac k  dashb oard.  T he  po wer   s uppl y  ener gy  f r om  the  so la r  pa ne l  fr om   each  te st  was  cal culat ed  by     E q u at ion   2.   T he   per f orm ance  of   the  ve ntil at ion   syst em   wit h  an d  with ou t  ven ti la ti on   is  s how n  in  Table   4 -   7  wh il e the  p e rfo rm ance en er gy  supp ly   pro vide d by the  so la r   pan el  is  sho w  i n  Ta ble  8 - 10.     P=V 2/R  (Resi s tor use d  as  a lo ad)               (2)       Table  4 .   A ver a ge  te m per at ur e  ( f r on t a nd  bac k das hboard )  i n diff e re nt d ay s   Ti m e     1 1 a m   1 2 p m   1 p m   2 p m   3 p m   Te m p e rature  ( 0 C)   Day  1     3 8 .3     5 0 .5     6 1 .7     6 6 .0     6 5 .6   Te m p e rature  ( 0 C)   Day  2     3 9 .2     5 0 .4     6 2 .3     6 4 .7     6 3 .0       Table  5 .   A ver a ge  te m per at ur e   Ti m e   1 1 a m   1 2 p m   1 p m   2 p m   3 p m   Av erage T e m p er at u re  ( 0 C)   3 8 .8   5 0 .5   6 2 .0   6 5 .6   6 4 .3       Table  6 .   A ver a ge  te m per at ur e  ( f r on t a nd  bac k das hboard )  i n diff e re nt d ay s   Ti m e     1 1 a m   1 2 p m   1 p m   2 p m   3 p m   Te m p e rature  ( 0 C)   Day  1     4 1 .9     4 7 .1     5 2 .3     5 9 .4     5 6 .7   Te m p e rature  ( 0 C)   Day  2     3 9 .7     4 5 .2     5 1 .8     5 6 .0     5 4 .3       Table  7 .   A ver a ge  te m per at ur e   Ti m e   1 1 a m   1 2 p m   1 p m   2 p m   3 p m   Av erage T e m p er at u re   ( 0 C)      4 0 .8     4 6 .2     5 2 .1     5 7 .7     5 5 .5       Table  8.   So la r panel is  d ire ct ly  ex pose d  t o  s un li ght  (to p  r oof )   Ti m e   1 1 a m   1 2 p m   1 p m   2 p m   Vo ltag e ( V)     1 4 .43   1 6 .61   1 8 .27   1 7 .35   Po wer  ( W )   4 .43   5 .87   7 .10   6 .40       Table  9 .   So la r panel is  cover e d (fro nt  dashb oa rd)   Ti m e   1 1 a m   1 2 p m   1 p m   2 p m   Vo ltag e ( V)     9 .04   1 3 .69   1 5 .85   1 4 .15   Po wer  ( W )   1 .74   4 .00   5 .35   4 .26       Table  10 .   S olar  p a nel is c ov e r ed (bac k das hboard)   Ti m e   1 1 a m   1 2 p m   1 p m   2 p m   Vo ltag e ( V)     2 .35   2 .93   5 .46   4 .24   Po wer  ( W )   0 .12   0 .18   0 .63   0 .38       4.2 .       Analysis   Figure  10  sho w  the  a ve rag e  tem per at ur e  ve rsu s   tim e  fo r  with  a nd   with ou t  ve ntil at or s.   The re  wa s  a   change  i n  te m per at ur e  flo w  s ta rted  at   11.00 a m   ti ll   3. 00pm.  T he  rise   of  te m per at ur e  insi de  the   car   de pe nd s   on   the inten sit y   of the r a diati on of the su nlig ht.  I n order  to  a vo i d  la ck  of acc uracy  o f  t he  c ollec ti on   data, eac h  te s t   has bee n done  for  tw o days  w her e  the cli m ate  nea rly  si m il a r.  T he  te m per at ur e  r ea dings  w ere take n  a ve ra gely .   On   s unny  day,   the  tem per at ur e  inside  the  c ab in  of  the  car   sta rted  rise  gradu al ly   at   aro und  11.00  am   and   reache d  m axim u m   at   aro und  1.0 0  pm   t o  2pm ,  then  again  sta rts  to  de crease  as  tim e  el apses.   Re fe rr e d  to   the  grap h,  the  highest  a ver a ge   tem per at ur e   inside  t he  ca r  duri ng   pea k  ti m e  was  obser ve d  at   2.00   pm .  I t  sta te  that  the  m axim u m   aver age   tem per at ure  without  us in g  ve ntil at or s  w as  65. 60C  w he reas  th e  m axi m u m   tem per at ur e  observ e d  by  usi ng  ve ntil at or s  w as  57.7oC.  T hus,  it   sh owe d  that  there  was  a  reducti on   betwee n  the  m axi m u m   aver a ge  te m pe ratur e s  of   bot h  te sts  wh ic h  wa s  about  7.90 C. It  m eans  that  t he  ve ntil at ion   syst e m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 ,  Dece m ber  2 01 8   :   1 2 1 1   –   1 2 2 1   1220   pro vid es  a bout   12 %  reducti on  of  te m per at ur e  com par ed  t o  the  car  with ou t  any  ven ti la ti on   syst em .  Hen ce,  the  heat g ai n  i n  the  car was  re du c ed  a fter the  im plem entat ion  of the  v e ntil at ion  syst em .           Figure  10. A ve rag e  tem per at ur e  ver s us  ti m e         Figure  11  sho w  the  powe r  ve rsu s  ti m e  fo r  energy  supp ly   pro vid e d  by  th e  so la r  pa nel.  The  rati ng   powe r  of  s olar   pan el   for  eac h  te st  was  sli gh t ly   diff ere nt.  T his  is  beca us e  the  posit ion   of   the  so la r  pa ne l  that   has  bee n  car ried  in  each  te s t  was  i m ple m ented  in  diff e r ent  places.  T he   m axi m u m   a m ou nt  energy  was  pro du ce d  duri ng   the  te sts  at   peak   ti m e  wh ic h  was  at   1pm .  In   te st  1,   when  the  so la r  pa nel  was  place d  at   top   roof of t he  car ,  it  w as  directl y ex posed  to  s unli gh t  ra diati on.      Hen ce ,  the  so l ar  pa nel  can  r ecei ve  m axi m um   a m ou nt  of  rad ia ti on   of   the  sunli ght.  In  these  te sts,  a  resist or,  47Ω  was  us ed  a s  th e  load  w hich  is   const ant.  T he  load  was  c onne ct ed  pa rall el   with  the  s olar  pan el   i n  order  to   m easur e  the   volt age   r at in g.   A   m ultim et er  was  us e d  to   m easur e  t he  rati ng.  Du e   to  the   Eq u at io n  2,   t he  powe r  m easur e d  at   peak ti m e  was reache d  a bout  7.1 W.       Fo r   the  te st  of  so la r   pa nel  c ov e re d,   t her e  wer e  t wo  co ndit ion s   nee de d  to  f ulfill   f or  the  te st  to  be   cond ucted.  At   first  c onditi on,  t h e  s olar  pa nel  was   place d  in   the  ca r  at   the  f r on t  das hboa rd.  Ba se d  on  the   Figure  11,  it   m entione d  that  the  powe r  pro duced  is  ab ou t  5.35W  at   peak  tim e.  In   seco nd  co nd it io n,   th e  so la r  pan el  is  posit io ned at t he bac k das hboa rd.  It s howe d  that t he solar  pa nel w a s prod uce  0.63W at the  pea k t i m e.      In   com par iso n  betwee n  the   s upply  e nergy  f r om   the  so la r  pa nel  in  so la r   pa nel  is  directl y  ex po s ed  t o  su nli gh t  an d  s olar  pa nel  is  cov e re d  the  so l ar  panel   has  pote ntial   to  colle ct   m axi m u m   a m ou nt  of  sun li gh t.  It   was  e xpos e d  d irect ly   to  s unli gh t  in  a ny  a ng le s   with out  any  s had e   or  sh a dow.   Me a nwhile   in   s olar   pa nel   cov e re d,   it   ca nnot  t rap  m axim u m   a m ou nt  of  s un li ght  beca us e  it   was  blo c ked  by   sh a dow   or  s ha de  by  th e  body   par t  of  the   car .   I n  fact,  the   s unli gh t   nee de d  t o  penet rate  the   wind ows  befo re  it   reac h  to  t he  s olar   pa nel.   Thes e  are s om e factor s that a ff ect  th e pro duct ion o f  pow e r  s upply  energy.           Figure  11. Po w er  ver s us  ti m e            0 20 40 60 80 A v er a g e  t emp er a t u r e  ( 0 C) T i m e   ( ho ur ) A v e r a g e   t e m per a t ur e   v s   t i m e W it h o u t   v e n t ila t o r s W it h   v e n t ila t o r s 0 2 4 6 8 1 1 a m 1 2 p m 1 p m 2 p m Pow er  (W) Tim e  (h) Pow er  vs  Tim e Top  r o o f Fr o n t d ashbo ard Back  das h b o ar d Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.