SISTEM PENGATURAN PADA LAMPU PENERANGAN JALAN

DENGAN SISTEM KONTROL ON/OFF SENSOR LDR

1. Proses Kerja Lampu Penerangan Jalan

2. Skema Sistem Kontrol Lampu Penerangan Jalan

A. Input

Input yang digunakan dalam sistem kendali lampu penerangan jalan

adalah sensor LDR ( Light Dependent Resistor) yang terbuat dari bahan

semikonduktor cadmium selenoide atau cadmium sulfide. Kedua bahan ini

mempunyai respon yang lamban terhadap perubahan intensitas cahaya. Dengan

bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang

dilepas atau arus listrik meningkat, sehingga resistansi bahan telah mengalami

penurunan. Resistansi LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas

cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap

resistansi LDR sekitar 10 MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1 KΩ atau

kurang.

Sebuah LDR yang dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan

cahaya tertentu ke dalam kondisi yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai

resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada kondisi gelap

tersebut. Namun LDR tersebut hanya akan bisa mencapai harga di kegelapan

setelah mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery merupakan suatu ukuran

praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis

dalam K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik

(selama 20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut

akan lebih tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat

terang yang memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi

yang sesuai dengan level cahaya 400 lux.

B. Kontrol

Kontroller yang digunakan dalam sistem kendali lampu penerangan

jalan adalah mikrokontroller AtMega8. AVR merupakan seri Mikrokontroller

CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set

Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR

mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode

compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART, programmable

Watchdog Timer, dam mode power saving. Beberapa diantaranya mempunyai

ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash

on-chip yang mengijinkan memori program untuk deprogram ulang dalam

system menggunakan hubungan serial SPI. ATmega8 memiliki kapasitas

EEPROM 512 bytes dan kapasitas FLASH 8K bytes dan memiliki 28 pin yang

masing-masing memiliki fungsi berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi

yang lain.

C. Aktuator

Aktuator pada sistem ini adalah rangkaian driver disini yaitu rangkaian

driver dengan menggunakan transistor. Keluaran PWM dari mikrokontroler dari

port OC akan masuk terlebih dahulu pada rangkaian driver ini. Transistor disini

digunakan sebagai switching untuk mengontrol terang redupnya lampu LED.

Untuk dapat mendriver lampu LED yang berjumlah 175 buah ini diperlukan

beberapa penguatan transistor.

Penggunaan switch atau saklar diperlukan sebagai masukan dari sistem

close loop, dimana sistem terdapat set point. Penggunaan limit switch dipakai

untuk menghasilkan suatu hitungan yang dijadikan sebagai set point. Keluaran set

point ini akan masuk dalam PORT External Interrupt 1 pada mikrokontroler.

Adapun rangkaian limit switch seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

D. Plant

Plant yang digunakan pada sistem kendali penerangan lampu jalan

adalah LED (Light Emitting Diode). Sebuah LED adalah

sejenis diode semikonduktor istimewa. Seperti sebuah diode normal, LED terdiri

dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh atau di-dop dengan

ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n junction.

Pembawa muatan elektron dan lubang mengalir ke junction dari elektrode

dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh

ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon.

Berikut ini struktur dari LED :

E. Output

Output yang digunakan pada sistem ini adalah luminansi cahaya dari

lampu LED (Light Emitting Diode). Lumiansi merupakan tingkat kecerahan dari

suatu benda dengan menggunakan satuan lux. Luminansi suatu sumber cahaya

adalah intensitas cahayanya dibagi dengan luas semu permukaan.

F. Gangguan

Gangguan yang terjadi pada sistem kendali lampu penerangan jalan

adalah gangguan yang terjadi secara eksternal yang berasal dari alam. Gangguan

yang terjadi dapat berupa cuaca ekstrim berserta hujan dan badai yang dapat

merusak output dari sistem kedali lampu penerangan jalan.

G. Variabel Kontrol

Variabel control merupakan intensitas cahaya yang dikendalikan

sehingga pada saat siang hari lampu akan mati dan pada saat malam hari lampu

akan hidup sesuai dengan intensitas cahaya SNI yaitu 50 lux.

3. Rangkaian Terbuka atau Rangkaian Tertutup

Lampu penerangan jalan merupakan rangkaian terbuka yaitu rangkaian

sistem kontrol yang keluarannya tidak berpengaruh pada aksi pengontrolan. Jadi,

keluarannya tidak diukur atau diumpan balikan untuk dibandingkan dengan

masukan. Hal ini dikarenakan output yang diinginkan dari sistem kontrol ini

adalah membuat lampu menyala, dimana baik menyala maupun tidak menyala

maka tidak akan mempengaruhi dari lampu penerangan jalan itu. Jadi, output dari

sistem ini tidak memberikan feedback ke inputan dari sistem kontrol.

4. Block Diagram Sistem Kontrol Lampu Penerangan Jalan

4.1 Input

Input yang digunakan dalam sistem kendali lampu penerangan jalan adalah

sensor LDR ( Light Dependent Resistor) yang terbuat dari bahan semikonduktor

cadmium selenoide atau cadmium sulfide. Kedua bahan ini mempunyai respon

yang lamban terhadap perubahan intensitas cahaya. Dengan bahan ini energi dari

cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus

listrik meningkat, sehingga resistansi bahan telah mengalami penurunan.

Resistansi LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang

mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR

sekitar 10 MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1 KΩ atau kurang.

Sebuah LDR yang dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan

cahaya tertentu ke dalam kondisi yang gelap, maka bisa kita amati bahwa nilai

resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada kondisi gelap

tersebut. Namun LDR tersebut hanya akan bisa mencapai harga di kegelapan

setelah mengalami selang waktu tertentu. Laju recovery merupakan suatu ukuran

praktis dan suatu kenaikan nilai resistansi dalam waktu tertentu. Harga ini ditulis

dalam K/detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200K/detik (selama

20 menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih

tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang

memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai

dengan level cahaya 400 lux.

4.2 Kontroller

Kontroller yang digunakan dalam sistem kendali lampu penerangan jalan

adalah mikrokontroller AtMega8. AVR merupakan seri Mikrokontroller CMOS

8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set

Computer). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR

mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode

compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART, programmable

Watchdog Timer, dam mode power saving. Beberapa diantaranya mempunyai

ADC dan PWM internal. AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash

on-chip yang mengijinkan memori program untuk deprogram ulang dalam

system menggunakan hubungan serial SPI. ATmega8 memiliki kapasitas

EEPROM 512 bytes dan kapasitas FLASH 8K bytes dan memiliki 28 pin yang

masing-masing memiliki fungsi berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi

yang lain.