PROPOSAL TUGAS AKHIR PERANCANGAN SISTEM PENGENDALIAN INTENSITAS CAHAYA PADA HUNIAN BERBASIS MIKROKONTROLLER

Oleh : Ferry Setyo Kurniawan NRP : 2410 105 006

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK INSTRUMENTASI JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2011

I. Cahaya II. III. IV.

Judul

: Rancang Bangun Sistem Pengendalian Intensitas Pada Hunian Berbasis Mikrokontroller

Bidang Studi : Pembimbing : Abstrak

Dalam rangka upaya peningkatan kinerja, keselamatan kerja, efisiensi energi listrik, diperlukan kondisi dan karakteristik sistem penerangan yang baik. Kondisi dan karakteristik sistem penerangan yang baik ini, salah satu indikatornya adalah dapat memenuhi kebutuhan faktor psikologis personil yang bekerja di dalam ruangan tersebut. Kebutuhan penerangan di dalam ruang haruslah mempertimbangkan perbedaan intensitas penerangan antara bidang kerja dengan sekelilingnya atau antara ruangan yang dipergunakan dengan sekelilingnya. Salah satu langkah yang diambil untuk mencapai kondisi tersebut adalah dilakukannya pengontrolan intensitas cahaya untuk mengetahui faktor depresiasi (penyusutan) yang terjadi pada lampu di dalam ruangan. Dan tugas akhir bertujuan untuk merancang sebuah sistem pengendalian intensitas cahaya untuk mengatasi keadaan diatas, lalu cara kerjanya yaitu Sensor akan menerima inputan cahaya dan menconvert menjadi frequensi kemudian dikonversi menjadi lumens(satuan intensitas cahaya) dan ditampilkan melalui LCD. V. Latar Belakang

Dalam rangka upaya peningkatan kinerja, keselamatan kerja, efisiensi energi listrik, diperlukan kondisi dan karakteristik sistem penerangan yang baik. Kondisi dan karakteristik sistem penerangan yang baik ini, salah satu indikatornya adalah dapat memenuhi kebutuhan faktor psikologis personil yang bekerja di dalam ruangan tersebut. Kebutuhan penerangan di dalam ruang haruslah mempertimbangkan perbedaan intensitas penerangan antara bidang kerja dengan sekelilingnya atau antara ruangan yang dipergunakan dengan sekelilingnya. Salah satu langkah yang diambil untuk mencapai kondisi tersebut adalah dilakukannya pengendalian intensitas penerangan Perancangan untuk system pengendalian2

intensitas cahaya ini menggunakan sensor cahaya yang akan mengubah intensitas cahaya ke frekuensi. Selanjutnya frekuensi keluaran diukur menggunakan Frekuensi counter yang dibangun dengan mikrokontroller ATmega 8535 dan ditampilkan pada display LCD..VI.

Perumusan masalah1. Bagaimana

Permasalahan yang akan dikaji pada program ini adalah: merancang dan membuat sistem pengendalian sehingga intensitas cahaya pada suatu ruangan?2. Bagaimana

mengoptimalisasikan

pencahayaan

menimbulkan kenyamanan ? VII. Batasan masalah

Perlu diberikan beberapa batasan permasalahan agar pembahasan tidak meluas dan menyimpang dari tujuan. Adapun batasan permasalahan dari sistem yang dirancang ini adalah :1. Membahas sistem pengendalian intensitas cahaya pada hunian. 2. Sistem kontrol yang dilakukan adalah mengatur intensitas cahaya

dalam ruangan dimana jika keadaan ruangan kurang pencahayaan maka lampu akan hidup kecuali untuk ruangan tamu, akan hidup jika terdapat gerakan manusia. VIII. Tujuan Tujuan dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut :1. Merancang dan membuat sistem pengendalian intensitas cahaya

pada suatu ruangan2. Mengoptimalisasikan pencahayaan dalam ruangan. 3. Mengondisikan

ruangan

dengan

penggunaan

pengendalian

intensitas cahaya agar hunian terasa nyaman dan hemat energi.

3

IX.

Tinjauan Pustaka

Dari refrensi yang didapatkan yakni mengenai tata cahaya atau intensitas cahaya yang pertama didapat dari Small project didapatkan bahwa system kerja LDR (aktif) di atur ketika malam hari dan intensitas dalam ruangan tidak diatur lalu kelebihannya alat ini adalah berdasarkan pemanfaatan elektronika sederhana [1]. Yang kedua diterangkan didalamnya dimana mengatur intensitas cahaya dalam ruangan akan tetapi sistemnya on/off [2]. Dan yang ketiga paper yakni mengenai intensitas cahaya dimana didalam paper tersebut diterangkan tentang in tensitas dalam ruangan menurut intensita cahaya luar ruangan, dan kekurangannya yaitu tidak adanya pengendalain buka tutup tirai jendela pada saat intensitas cahaya rungan rendah atau terang [3]. Dari semua refrensi tersebut maka tugas akhir ini menyempurnakan semua paper tesebut baik intensitas cahaya ruangan yang diatur sehingga menjadikan orang didalam ruangan tersebut nyaman. Dan juga mengatur buka tutup tirai jendelanya sehingga intentensitas dalam ruangan dapat terasa nyaman dan terang. X. Teori Penunjang

Arsitektur Hemat Energi (Energy-Efficient Architecture) Arsitektur yang berlandaskan pada pemikiran meminimalkan penggunaan energi tanpa membatasi atau merubah fungsi bangunan, kenyamanan maupun produktivitas penghuninya, yakni dengan memanfaatkan sains dan teknologi mutakhir secara aktif. Meng-optimasikan sistim tata udara-tata cahaya, integrasi antara sistim tata udara buatan alamiah, sistem tata cahaya buatan-alamiah serta sinergi antara metode pasif dan aktif dengan material dan instrumen hemat energi. Arsitektur hemat energy ini mencakupi berbagai pengendalian yakni pengendalian suhu ruangan, pengendalian intensitas cahaya dan system pengingat rumah.

4

Komponen- Komponen Catu Daya Sebagai sumber daya, sebagian besar piranti elektronika membutuhkan tegangan searah (Direct Current/DC). Penggunaan baterai sebagai sumber daya DC kurang efektif, hal ini disebabkan daya yang dimiliki oleh baterai hanya mampu digunakan dalam beberapa waktu saja (tidak tahan lama) dan harganya relatif mahal. Satu-satunya sumber daya yang mudah didapat dan paling murah adalah tegangan listrik dari jaringan PLN sebesar 220 volt. Tegangan jaringan ini berupa tegangan bolak balik (Alternate Current/AC), oleh karena itu supaya dapat mencatu piranti elektronik yang membutuhkan tegangan DC, maka diperlukan sebuah rangkaian yang bisa merubah tegangan bolak balik menjadi tegangan searah. Beberapa komponen penunjang dari rangkaian pencatu daya meliputi : Transformator (Trafo) daya Diode penyearah Kapasitor filter Regulator

Sensor LDR (Light Dependent Resistance)

Sensor LDR Yaitu resistor yang dapat berubah-ubah nilai resistansinya jika permukaannya terkena cahaya. Kondisinya ialah jika terkena cahaya nilai resistansinya kecil, sedangkan jika tidak terkena cahaya (kondisi gelap) maka nilai resistansinya besar dengan kata lain Dimana rangkaian sensor LDR dan pengkondisian sinyal dari LDR diatur jika sensor LDR menerima input cahaya kecil maka resistansi atau tegangan yang dikeluarkan dari rangkaian tersebut juga akan kecil, sebaliknya bila sensor LDR menerima input cahaya besar maka resistansi atau tegangan yang dikeluarkan dari rangkaian tersebut juga akan semakin besar. Dan jika intensitas cahaya yang diterima tinggi maka hambatan juga akan tinggi yang mengakibatkan tegangan yang keluar juga akan tinggi begitu juga sebaliknya disinilah mekanisme proses perubahan cahaya menjadi5

listrik terjadi. Besarnya tahanan dari LDR tergantung dari cahaya yang diterimanya, dalam hal ini dipakai LDR yang memiliki nilai hambatan antara 0.1 sampai dengan 20 k.

Gambar 2 LDR dan Rangkaiannya Montion Sensor

Sensor ini mendeteksi perubahan dalam radiasi inframerah yang keluaran rangkaian terjadi ketika ada gerakan oleh seseorang (atau objek) yang berbeda suhu dari sekitarnya serta jangkauan sensing yang luas. Amn12111 adalah sensor passive infrared (PIR) terkecil di dunia yang telah dilengkapi dengan lensa fresnel serta mempunyai output digital sehingga mudah dalam proses pengolahan sinyal yang dihubungkan oleh kontroller.

Gambar 3 Tipe Amn12111 montion sensor Driver Relay

Relay merupakan komponen penunjang pada rangkaian penggerak (driver) pada lampu LED dimana bisa mengendaliakn lampu led secara keseluruhan. Secara garis besar relay dapat dibagi menjadi dua tipe, yaitu :

Relay tipe kontak membuka / menutup secara mekanis. Relay tipe non kontak dengan gerbang semikonduktor.6

Gambar 4 rangkaian driver relay Motor DC Prinsip kerja dari motor DC magnet permanent Motor DC merupakan motor analog yang hanya mampu membaca analog dalam bentuk sinyal listrik dapat dijelaskan pada sebuah kawat berarus yang dihubungkan pada kutub magnet utara dan selatan, yang nantinya akan terdapat suatu gaya yang bekerja untuk menggerakkan kawat tersebut. Sedangkan arah gaya dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kiri. Prinsip kerja dari motor arus searah berdasarkan pada penghantar yang membawa arus ditempatkan dalam satu medan magnet, maka penghantar tersebut akan mengalami gaya. Gaya menimbulkan torsi yang akan menghasilkan rotasi mekanik, sehingga motor akan berputar. Jadi motor arus searah ini menerima sumber arus searah dari jala - jala kemudian diubah menjadi energi mekanik berupa perputaran, yang nantinya dipakai oleh peralatan lain. Pengaturan kecepatan motor DC sangat presisi / teliti dalam range tegangan input motor yang besar.

7

Gambar 5 Bagian-Bagian Motor DC [ 4 ] [a] Medan stator 4 kutub. [b] Komutator kumparan jangkar (rotor). Ket gambar : a = alur b = komutator

Mikrokontroller Atmega 8535 Mikrokontroler merupakan bagian yang sangat penting yang dalam perencanaan ini yaitu menggunakan Atmega 8535. Sistem minimum (sismin) mikrokontroler adalah rangkaian elektronik minimum yang diperlukan untuk beroperasinya IC mikrokontroler. Sismin ini kemudian bisa dihubungkan dengan rangkaian lain untuk menjalankan fungsi tertentu. Di keluarga mikrokontroler AVR, seri 8535 adalah salah satu seri yang sangat banyak digunakan. Untuk membuat rangkaian sismin Atmel AVR 8535 diperlukan beberapa komponen yaitu:

IC mikrokontroler ATmega8535 1 XTAL 4 MHz atau 8 MHz (XTAL1) 3 kapasitor kertas yaitu dua 22 pF (C2 dan C3) serta 100 nF (C4) 1 kapasitor elektrolit 4.7 uF (C12) 2 resistor yaitu 100 ohm (R1) dan 10 Kohm (R3) 1 tombol reset pushbutton (PB1)

8

Selain itu tentunya diperlukan power suply yang bisa memberikan tegangan 5V DC. Rangkaian sistem minimum ini sudah siap untuk menerima sinyal analog (fasilitas ADC) di port A. Gambar rangkaiannya adalah sebagai berikut.

Gambar 6 Sistem minimum Atmega 8535 X. Perancangan Alat (Hardware) Perancangan alat yang dilakukan adalah dengan menentukan letak serta standart intensitas cahaya yang dibutuhkan oleh tumbuhan sehingga dapat tumbuh dengan baik. Berikut ini diagram blog dari perancangan alat ini :Sensor cahaya (LDR) Sinyal conditioning Mikrokontroller Display LCD

Sensor Gerak Motor DC Driver Relay

Kerai

Lampu

Gambar 7 Diagram alir perancangan alat9

Prinsip Kerja Pada gambar dapat diketahui bahwa prinsip kerja dari alat ini adalah sebagai berikut:1. Sensor pada tugas akhir ini menggunakan sensor intensitas cahaya yaitu LDR

dan sensor gerak yaitu montion sensor tipe Tipe Amn12111. Dimana cara kerjanya yaitu : Untuk keadaan pertama : untuk kerai tertutup maka lampu dalam ruangan

akan menyala kecuali untuk lampu pada ruangan tamu dikarenakan pada ruangan lampu akan menyala jika terdapat gerakan dari seseorang/manusia Untuk keadaan kedua : untuk kerai terbuka maka lampu akan menyala jika keadaan dalam ruangan kekurangan cahaya. XI. Metodologi Penelitian Metodologi yang digunakan dalam pengerjaan tugas akhir ini supaya mencapai tujuan, maka perlu dilakukan suatu langkah-langkah supaya dapat menyelesaikan tugas akhir ini yaitu sebagai berikut:

Merancang sistem yang dibutuhkan.

Mendesain semua komponen komponen dari sistem yang ada. Pembuatan sistem secara keseluruhan yang meliputi :

Membuat mekanik dari perancangan hardware. Membuat rangkaian pembentuk sistem keseluruhan dari perancangan. Membuat software aplikasi sebagai display dari system. dari rancang bangun sistem kontrol intensitas

Pengujian sistem

cahaya pada hunian dengan konsep tata energi. Menguji rangkaian dari perancangan alat untuk mengetahui performasi alat, baik keakuratan dan keoptimalan alat.

Penyusunan Laporan dan menyusun hasil teori dari pembuatan hardware dan software, analisa data dan kesimpulan dari data dan sistem yang ada.

10

XI.

Waktu Pelaksanaan Kegiatan penelitian ini akan dilaksanakan dengan jadwal sebagai berikut,

mulai awal semester IV, hingga terdaftar seperti pada tabel 1: Tabel 1 tabel penunjuk pengerjaan Tugas Akhir BULAN No 1 2 3 4 5 KEGIATAN Studi Literatur Perencanaan dan pembuatan alat Pengambilan data Pengolahan analisa data dan 1 2 3 4 5 6

Penulisan laporan

XII.

Daftar Pustaka Andrijasa M.F, Alat Penerangan Otomatis dan Sistem Keamanan menggunakan IC 555. Jurusan elektro Siregar Simon, Aplikasi Sistem Mikrokontroler Pada Pengaturan Sistem Pecahayaan di Dalam Ruangan, Politeknik Telkom, bandung. Sumartono, Kendali Intensitas Lampu Berbasis Mikrokontroler

ATMega8535. Jurusan Teknik Elektro UGM, Yogyakarta. Pikiran Rakyat. 15 September, 2009. Menciptakan Bangunan Hemat Energi, Pikiran Rakyat,hlmn 3. http://www.mikron123.com/index.php/Tutorial-AVR/RangkaianSistem-Minimum-AVR-8535.html.

11

12