TUGAS AKHIR SISTEM EFISIENSI ENERGI LISTRIK PADA LAMPU ...spmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/ACHMAD...

1

TUGAS AKHIR

SISTEM EFISIENSI ENERGI LISTRIK PADA LAMPU

PENERANGAN JALAN DI KOMPLEK PERUMAHAN

oleh :

ACHMAD AZHARI BEBETO

140309245093

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA

2017

2



TUGAS AKHIR

KARYA TULIS INI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU

SYARAT UNTUK MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA

DARI POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN


140309245093

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA

2017

3

LEMBAR PENGESAHAN



Disusun oleh :


140309245093

Pembimbing I, Pembimbing II,

Nuryanti, S.T., M.T. Qory Hidayati, S.T., M.T.

NIDN.1129117603 NIDN. 0714118601

Penguji I, Penguji II,

Fathur Zaini R.S., S.T., M.T. Drs. Suhaedi, M.T.

NIDN. 0028088503 NIDN. 1121019102

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Elektronika

Drs. Suhaedi, M.T.

NIDN. 1121019102

4

SURAT PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Achmad Azhari Bebeto

Tempat, tanggal lahir : Balikpapan, 12 Juli 1996

NIM : 140309245093

Menyatakan bahwa tugas akhir yang berjudul “ SISTEM EFISIENSI

ENERGI LISTRIK PADA LAMPU PENERANGAN JALAN DI KOMPLEK

PERUMAHAN ” adalah bukan merupakan hasil karya tulis orang lain, baik

sebagian maupun keseluruhan, kecuali dalam kutipan yang saya sebutkan

sumbernya.

Demikian pernyataan saya buat dengan sebenar – benarnya, dan apabila

pernyataan tidak benar saya bersedia menerima sanksi akademis.

Balikpapan, 21 Juli 2017

Mahasiswa,

Achmad Azhari Bebeto

NIM. 140309245093

5

SURAT PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH

KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai civitas akademis Politeknik Negeri Balikpapan, saya yang bertanda

tangan dibawah ini :

Nama : Achmad Azhari Bebeto

Tempat, tanggal lahir : Balikpapan, 12 juli 1996

NIM : 140309245093

Program studi : Teknik elektronika

Judul TA : Sistem efisiensi energi listrik pada lampu

penerangan jalan di komplek perumahan.

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya menyetujui untuk

memberikan hak kepada Politeknik Negeri Balikpapan untuk menyimpan,

mengalih media atau format-kan, mengelola dalam bentuk pangkalan data

(database), merawat, dan mempublikasikan tugas akhir saya selama tetap

mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta.

Dibuat di : Balikpapan

Pada tanggal : 21 juli 2017

Yang menyatakan,

Achmad Azhari Bebeto

NIM. 140309245093

6

Teruntuk ALLAH SWT yang maha pengasih yang telah memberikan

berbagai macam nikmat yang sama sekali tak bisa saya balas,

Teruntuk nabi besar Muhammad SAW yang telah memperjuangkan

Islam dan ilmu pengetahuan bagi umat manusia,

Teruntuk ayahanda Anwar effendi dan ibunda Rosfida

yang telah bekerja keras membanting tulang

Demi anaknya yang tak tahu cara membalas budi,

Teruntuk kerabat dan sahabat BEM 2015 seperjuangan yang telah

mendukung dan menyemangati,

Teruntuk Himpunan Mahasiswa Islam yang telah memberikan banyak

Ilmu dan membukakan pola fikir,

Teruntuk teman – teman Teknik Elektronika Industri 2014,

Teruntuk Rahmatiana ismi annisa,

.

.

.

7

ABSTRACT

This final project is aims to design, manufacture and test the energy efficiency

system of electricity in street lighting. This research was conducted in room 207

Department of Electronic Engineering State Polytechnic State of Balikpapan in

April 2017 - July 2017.

This final project is done using R and D method (Research and Development)

which includes planning, designing, manufacturing and testing tool which is done

by making system tool with input in the form of LDR sensor. Control system is

Arduino MEGA2560 microcontroller. LED output system that functioned as street

lighting and servo motor which functioned as automatic portal door at prototype

of residential complex. The electrical energy efficiency system will be active when

the LDR sensor does not detect the sun's light. This system utilizes boost converter

method that can increase the value of DC voltage.

The use of battery power with a very efficient make this automatic system last long

though LED lights are always on. With this automated system, it can facilitate the

work of administrators of residential complex and can improve the security

system.

Keywords: Arduino MEGA2560, Boost converter, LED, Servo, Lithium-ion.

8

ABSTRAK

Tugas akhir ini bertujuan untuk merancang, membuat dan menguji sistem

efisiensi energi listri pada lampu penerangan jalan. Penelitian ini dilaksanakan di

ruangan 207 Jurusan Teknik Elektronika Industri Politeknik Negeri Balikpapan

pada bulan April 2017 – Juli 2017.

Tugas akhir ini dilakukan menggunakan metode R dan D (Research and

Development) yang meliputi perencanaan, perancangan, pembuatan dan

pengujian alat yang dilakukan dengan pembuatan sistem alat dengan input berupa

sensor LDR. Sistem kendali berupa mikrokontroler Arduino MEGA2560. Sistem

output berupa LED yang difungsikan sebagai lampu penerangan jalan dan motor

servo yang difungsikan sebagai pintu portal otomatis pada prototype komplek

perumahan. Sistem efisiensi energi listrik akan aktif ketika sensor LDR tidak

mendeteksi adanya cahayanya matahari. Sistem ini memanfaatkan metode boost

converter yang dapat menaikkankan nilai tegangan DC.

Penggunaan daya battery dengan sangat efisien membuat sistem otomatis ini tetap

bertahan lama walaupun lampu LED selalu menyala. Dengan sistem otomatis ini,

maka dapat memudahkan pekerjaan pengurus komplek perumahan dan dapat

meningkatkan sistem keamanan.

Kata kunci : Arduino MEGA2560, Boost converter, LED, Servo, Lithium-ion.

9

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah yang telah melimpahkan rahmat dan karunia kepada

kita semua.Teriring salam dan do’a kepada Rasulullah Muhamad, keluarga,

sahabat dan pengikutnya hingga akhir masa.

Laporan tugas akhir ini saya buat sebagai salah satu syarat ketuntasan

kegiatan akademik semester enam pada jurusan elektronika Politeknik Negeri

Balikpapan.Laporan tugas akhir ini diharapkan pula akan memberi manfaat

kepada semua pihak sebagai sumber informaasi dan referensi dalam rangka

melakukan peningkatan kualitas akademik dari waktu ke waktu.

Laporan tugas akhir dengan judul “ SISTEM EFISIENSI ENERGI

LISTRIK PADA LAMPU PENERANGAN JALAN DI KOMPLEK

PERUMAHAN” adalah sebuah laporan dari hasil perancangan alat dengan sistem

yang dibuat ketika mengerjakan tugas akhir.Melalui perancangan tersebut, saya

mencoba mengembangkan sebuah ilmu elektronika dalam hal fungsi dan struktur

rancangannya.

Ucapan terima kasih saya sampaikan pula kepada beberapa pihak.Pertama,

terima kasih kepada kedua orang tua saya dan keluarga yang telah mendukung

penuh segala usaha.Kedua, terima kasih kepada doesen pembimbing dan civitas

akademik yang telah banyak membantu selama mengerjakan tugas di

kampus.Ketiga, terima kasih kepada rekan-rekan baik yang satu tim perancangan

maupun teman pada umumnya yang turut serta berkontribusi dalam

terselesaikannya tugas ini serta banyak pihak yang berjasa namun tidak dapat saya

sebutkan satu per satu.

Sebagai manusia biasa, saya menyadari bahwa laporan ini tidak

sempurna.Oleh karena itu, kritik dan saran sangat di butuhkan agar adanya

perbaikan dimasa yang akan datang.

Balikpapan, 21 juli 2017

Penulis,

10

DAFTAR ISI

Halaman judul ....................................................................................................... .i

Lembar pengesahan..............................................................................................iii

Surat pernyataan...................................................................................................iv

Lembar persembahan...........................................................................................vi

Abstract.................................................................................................................vii

Abstrak................................................................................................................viii

Kata pengantar......................................................................................................ix

Daftar isi..................................................................................................................x

Daftar gambar......................................................................................................xii

Daftar tabel..........................................................................................................xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang................................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah...........................................................................................2

1.3 Batasan Masalah.............................................................................................2

1.4 Tujuan Tugas Akhir........................................................................................3

1.5 Manfaat Tugas Akhir......................................................................................3

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka.............................................................................................4

2.2 Arduino Mega 2560........................................................................................4

2.3 LDR................................................................................................................7

2.4 Sel Surya (Photovoltaic).................................................................................8

2.5 Laser...............................................................................................................8

2.6 Motor Servo....................................................................................................9

2.7 Boost Converter............................................................................................11

2.8 Lithium Charge Module................................................................................11

BAB III PERANCANGAN

3.1 Jenis Tugas Akhir.........................................................................................12

3.2 Tempat dan Waktu Tugas Akhir...................................................................12

11

3.3 Peralatan dan Bahan yang Digunakan......................... ................................12

3.4 Proses Perencanaan.......................................................................................13

3.5 Perancangan Sistem......................................................................................15

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Sensor LDR.................................................................................18

4.2 Pengujian Laser dan LDR.............................................................................20

4.3 Pengujian Motor Servo.................................................................................20

4.4 Pengujian Sistem Penerangan Lampu Jalan.................................................22

4.5 Pengujian Photovoltaic.................................................................................23

4.6 Pengujian Battery..........................................................................................24

4.7 Pengujian Keseluruhan.................................................................................27

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan...................................................................................................32

5.2 Saran.............................................................................................................32

Daftar pustaka.....................................................................................................xiv

12

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bentuk Arduino Mega 2560..........................................................5

Gambar 2.2 Wujud sensor LDR........................................................................7

Gambar 2.3 Bentuk simbol LDR......................................................................8

Gambar 2.4 Motor Servo..................................................................................9

Gambar 2.5 Kendali Motor Servo...................................................................10

Gambar 2.6 Boost Converter..........................................................................11

Gambar 2.7 Lithium Charge Module .............................................................11

Gambar 3.1 Diagram alir perencanaan...........................................................14

Gambar 3.2 Blok diagram perancangan..........................................................15

Gambar 3.3 Diagram alir sistem penghematan lampu penerangan jalan........16

Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian sensor LDR..............................................18

Gambar 4.2Tampilan serial monitor pembacaan nilai resistansi LDR...........19

Gambar 4.3 Pengujian motor servo.................................................................21

Gambar 4.4 Pengujian photovoltaic................................................................23

Gambar 4.5 Pengujian battery........................................................................24

Gambar 4.6 Denah prototype perumahan.......................................................27

Gambar 4.7 Grafik waktu terhadap nilai tegangan.........................................31

Gambar 4.8 Prototype komplek perumahan...................................................31

13

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Alat yang digunakan.......................................................................12

Tabel 3.2 Bahan yang digunakan....................................................................13

Tabel 4.1 Hasil pembacaan nilai resistansi LDR............................................19

Tabel 4.2 Hasil pengujian Laser dan LDR.....................................................20

Tabel 4.3 Hasil pengujian motor servo...........................................................21

Tabel 4.4 Hasil pengujian lampu....................................................................22

Tabel 4.5 Hasil photovoltaic...........................................................................23

Tabel 4.6 Hasil pengujian pengisian daya battery..........................................26

Tabal 4.7 hasil pengujian kondisi malam........................................................28

Tabal 4.8 hasil pengujian kondisi pagi............................................................29

Tabal 4.9 hasil pengujian Efisiensi battery.....................................................30

14

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kota Balikpapan adalah salah satu kota besar di negara Indonesia, di kota

ini terdapat banyak komplek – komplek perumahan modern yang tersebar di

penjuru kota Balikpapan. Pada setiap komplek perumahan terdapat fasilitas

penerangan di malam hari. Penerangan yang baik diperlukan pada setiap badan

jalan, walaupun masih ada beberapa bagian badan jalan yang belum mendapatkan

fasilitas penerangan pada saat malam hari.

Dengan kondisi penerangan jalan yang menggunakan lampu jenis merkuri

yang membutuhkan daya yang besar setiap lampunya sehingga daya listrik yang

digunakan sangat besar pula pada 1 ruas badan jalan komplek perumahan. Hal ini

merupakan salah satu penyebab banyaknya pengeluaran biaya pembelian daya

listrik dari penyuplai daya listrik yaitu PLN ( Perusahaan Listrik Negara).

Lampu merkuri adalah lampu yang menggunakan daya sebesar 250 watt

dengan penerangan yang konstan. Dengan menggunakan sistem efiensi

penerangan jalan ini, penggunaan daya dapat dikurangi, serta pencahayaannya

dapat diatur berdasarkan kendaraan yang lewat pada jalan tersebut.

Penggunaan daya pada penerangan lampu jalan dapat diefisiensikan dalam

dalam segi penggunaan daya maupun pengeluaran biaya. Jika penerangan lampu

jalan tidak menggunakan listrik dari perusahaan listrik negara maka dapat

menghemat biaya pembelian daya listrik. Photovoltaic atau biasa disebut panel

surya dapat menghasilkan energi listrik yang berasal dari energi panas cahaya

matahari, namun apabila hanya menggunakan photovoltaic, maka penggunaan

daya listrik masih tetap besar. Dengan masih adanya permasalahan pada

penggunaan daya yang besar maka harus ada sebuah sistem penghematan

penggunaan daya listrik yang dihasilkan oleh photovoltaic.

Sistem penghematan daya listrik adalah sistem yang diatur menggunakan

metode boost converter dimana switchingnya berdasarkan pulse width modulation

15

(PWM) yang mendapat input dari sensor yang mendeteksi obyek yang

melewatinya. Boost converter merupakan salah satu jenis rangkaian elektronika

yang dapat mengubah nilai tegangan DC pada nilai tertentu menjadi tegangan DC

yang lebih tinggi. Untuk mendapatkan tegangan yang lebih tinggi dari pada

masukannya, boost converter menggunakan komponen switching untuk mengatur

duty cycle nya. Duty cycle adalah proporsi waktu dimana komponen, perangkat,

atau sistem dioperasikan.

Budi Mulyawan, Wismiana, dan Evyta (2013) dalam tulisan karya ilmiah

Universitas Pakutan Bogor mengatakan bahwa, “Memanfaatkan photovoltaik

yang sudah tidak digunakan oleh masyarakat menjadi sumber listrik yang

kemudian akan digunakan sebagai lampu PJU yang mempunyai nilai manfaat

lebih bagi masyarakat sebagai alat bantu pengguna jalan untuk meningkatkan

keselamatan pengguna jalan serta mendukung keamanan lingkungan serta

menunjang aktifitas perekonomian dan mobilitas masyarakat di malam hari”.

Sistem penghematan energi listrik pada lampu penerangan jalan umum ini

memanfaatkan fasilitas delay yang ada pada Arduino. Delay berfungsih sebagai

pengatur waktu bagi lampu penerangan jalan. Sistem ini menggunakan sensor

LDR yang akan diletakkan pada masing – masing bagian badan jalan komplek

perumahan.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada tugas akhir :

1. Bagaimana pengaplikasian delay pada Arduino Mega 2560 sebagai

pengontrol dalam sistem penghematan energi lampu penerangan jalan

pada komplek perumahan?

2. Bagaimana implementasi metode boost converter pada sistem

penghematan energi lampu penerangan jalan pada komplek perumahan?

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah yang telah ditentukan agar tidak menyimpang dari

spesifikasi adalah :

16

1. Jenis mikrokontroler yang digunakan adalah Arduino Mega 2560.

2. Sistem penghematan energi lampu penerangan jalan pada komplek

perumahan hanya berupa prototype.

3. Sensor LDR digunakan sebagai pemicu jalannya sistem.

4. Pada prototype ini, Sensor LDR hanya akan mendeteksi kendaraan

yang melintas.

5. Sisa daya pada battery akan digunakan untuk membuka pintu portal

komplek perumahan pada prototype.

1.4 Tujuan Tugas Akhir

Tujuan tugas akhir ini adalah :

1. Merancang alat dengan sistem penghematan energi listrik pada lampu

penerangan jalan .

2. Merancang sistem lampu penerangan jalan yang lebih effisien dan

ramah lingkungan.

3. Mengaplikasikan sisa penghematan energi listrik yang ada pada battery

ke alat alat lain agar lebih bermanfaat.

4. Membantu pekerjaan security komplek perumahan untuk menyalakan

lampu penerangan jalan secara otomatis.

1.3 Manfaat Tugas Akhir

Manfaat dilakukannya tugas akhir ini adalah :

1. Menghemat penggunaan energi listrik yang belebihan pada lampu

penerangan jalan.

2. Mengurangi pengeluaran biaya pembelian daya listrik pada PT. PLN.

3. Menciptakan sumber daya energi listrik yang ramah lingkungan dan

bermanfaat.

4. Mengurangi resiko terjadinya tindak kejahatan seperti pencurian pada

komplek perumahan.

17

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Sebuah sistem pada Sistem Efiensi Energi Listrik Pada Lampu Penerangan

Jalan di Komplek Perumahan sudah pernah dibuat dan digunakan, namun dengan

pengimplementasian yang berbeda.

M. Imansyah, Arman Jaya, dan irianto (2011) dengan judul tugas akhir

Sistem Penerangan Jalan Umum (PJU) Berdasarkan Jumlah Kendaraan Untuk

Efisiensi Pemakaian Energi Listrik mengatakan bahwa, “Dalam penerangan jalan

TOL, kendaraan yang melintasi gerbang jalan TOL akan terbaca oleh sensor

phototransistor yang difungsikan sebagai inisialisasi jumlah kendaraan yang

melewati jalan TOL, sehingga dari mikrokontroler dapat membedakan jumlah

data yang dikirim oleh phototransistor sebagai bagian pengaturan lebar pulsa

untuk pensaklaran mosfet pada buck converter sehingga tegangan keluar dapat

diatur dan penerangan LED akan dapat diatur sesuai kendaraan yang melewati

jalan TOL”.

Muamar, Jefri lianda, dan Amri Syaiful (2010) dengan judul penelitian

Penerangan Jalan Umum Menggunakan Photovoltaic menyebutkan bahwa

“Energi alternatif merupakan Energi yang banyak dibicarakan dan dikembangkan

oleh ilmuan sekarang khususnya Energi listrik. Pada saat ini energi alternatif yang

banyak dikembangkan adalah tenaga angin, tenaga air, tenaga panas bumi dan

tenaga surya. Diantara Energi tersebut, tenaga surya merupakan Energi yang

cukup menjanjikan di Indonesia”.

2.2 Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560 adalah papan pengenmbangan mikrokontroler yang

berbasis Arduino dengan menggunakan Chip ATmega2560. Board ini memiliki :

1. Pin I/O sejumlah 54 buah;

2. Pin digital I/O (15 pin diantaranya adalah PWM);

3. Pin input analog sejumlah 16;

18

4. Pin UART sejumlah 4 pin (serial port hardware);

5. Sebuah oscillator 16 Mhz;

6. Sebuah port USB, power jack DC, ICSP header, dan tombol reset.

Board ini sudah sangat lengkap, sudah memiliki segala sesuatu yang

dibutuhkan untuk sebuah mikrokontroler. Dengan penggunaan yang cukup

sederhan, board ini tinggal dihubungkan dengan power dari USB ke PC atau

melalui adaptor AC/DC ke jack DC. Berikut adalah bentuk Arduino Mega 2560

dapat dilihat pada gambar 2.1:

Gambar 2.1 Bentuk Arduino Mega 2560

Sumber (https://www.sainsmart.com)

Didalam board Arduino terdapat beberapa fungsi yaitu :

1. Power Supply

Board Arduino Mega 2560 dapat ditenagai dengan power yang

diperoleh dari kabel USB, atau via power supply eksternal. Pilihan

power yang digunakan akan dilakukan secara otomatis. External power

supply dapat diperoleh dari adaptor AC-DC atau bahkan baterai,

melalui jack DC yang tersedia, atau menghubungkan lansung GND

dengan pin Vin yang ada pada board.

Board dapat beroprasi dengan dengan power dari external power supply

yang memiliki tegangan antara 6V hingga 20V. Namun ada beberapa

hal yang harus diperhatikan dalam rentang tegangan ini. Jika diberi

tegangan kurang dari 7V, pin 5V tidak akan memberikan nilai murni

5V, yang mungkin akan membuat rangkaian bekerja dengan tidak

sempurna. Jika diberi tegangan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa

https://www.sainsmart.com/

19

over heat yang pada akhirnya bisa merusak board. Dengan demikian,

tegangan yang direkomendasikan adalah 7V hingga 12V.

Beberapa pin power pada Arduino Mega 2560:

GND, ini adalah ground atau negatif;

Vin, ini adalah pun yang digunakan jika ingin memberikan power

lansung ke board Arduino dengan rentang tegangan yang

disarankan 7V hingga 12V.

Pin 5V, ini adalah pin output dimana pin tersebut mengalir

tegangan 5V yang telah melalui regulator.

3V3, ini adalah pin output dimana pada pin tersebut disediakan

tegangan 3.3V yang telah melalui legulator.

IOREF, ini adalah pin yang menyediakan refrensi tegangan

mikrokontroler. Biasanya digunakan pada board shield untuk

memperoleh tegangan yang sesuai.

2. Memori

Chip Atmega2560 pada Arduino memiliki memori 256Kb, dengan 8Kb

dari memori tersebut telah digunakan untuk bootloader. Jumlah SRAM

8Kb, dan EEPROM 4Kb, yang dapat dibaca – tulis dengan

menggunakan EEPROM library saat melakukan pemrograman.

3. Input dan Output (I/O)

Arduino Mega 2560 memiliki jumlah pin terbanyak dari semua papan

pengenmbangan Arduino. memiliki 54 buah digital pin yang dapat

digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi

pinMode(), digitalWrite(), dan digital(read). Pin – pin tersebut bekerja

pada tegangan 5V, dan setiap pin dapat menyediakan atau menerima

arus sebesar 20mA, dan memiliki tahanan pull-up sekitar 20-50K Ohm

(secara default dalam posisi disconect). Nilai maximum adalah 40mA,

yang sebisa mungkin dihindari untuk menghindari kerusakan Chip

mikrokontroler.

Arduino Mega 2560 memiliki 16 buah input analog. Masing – masing

pin analog tersebut memiliki resolusi 10bits ( jadi bisa memiliki 1024

nilai). Secara default, pin – pin tersebut diukur dari ground ke 5V,

20

namun bisa juga menggunakan pin AREF dengan menggunakan fungsi

analogReference().

4. Komunikasi

Arduino Mega memiliki beberapa fasilitas untuk berkomunikasi dengan

komputer, Arduino lainnya, atau dengan mikrokontroler lainnya. Chip

Atmega2560 menyediakan komunikasi serial UART TTL (5V) yang

tersedia di pin 0 (Rx) dan pin 1 (Tx). Chip yang terdapat pada board

berfungsih menterjemahkan bentuk komunikasi melalui USB dan akan

tampil sebagai Virtual Port di komputer. Firmware 16U2 menggunakan

driver USB standar sehingga tidak membutuhkan driver tambahan.

2.3 LDR

LDR (Light Dependent Resistor) adalah jenis resistor yang biasa digunakan

sebagai detector cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya. Light Dependent

Resistor, terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah

elekrtroda pada permukaannya.

Pada saat gelap atau cahaya redup, bahan dari cakram tersebut

menghasilkan elektron bebas dengan jumlah yang relative kecil. Sehingga hanya

ada sedikit elektron untuk mengangkut muatan elektrit. Artinya pada saat cahaya

redup, LDR menjadi konduktor yang buruk, atau bisa disebut juga LDR memiliki

resistansi yang besar pada saat gelap atau cahaya redup.

Pada saat cahaya terang, ada lebih banyak elektron yang lepas dari atom

bahan semikonduktor tersebut. Sehingga akan lebih banyak elektron untuk

mengangkut muatan elektrit. Artinya pada saat cahaya terang, LDR menjadi

konduktor yang baik, atau bisa disebut juga LDR memiliki resistansi kecil pada

saat cahaya terang. Bentuk LDR dapat dilihat pada gambar 2.2

Gambar 2.2 Wujud sensor LDR

(sumber : http://teknikelektronika.com/)

21

Pada prototype ini sensor LDR difungsikan untuk menjadi input yang akan

memicu mulainya sistem. Sensor LDR difungsikan untuk menjadi pendeteksi

cahaya sinar matahari dan juga sebagai penerima cahaya laser. Simbol LDR dapat

dilihat pada gambar 2.3

Gambar 2.3 Bentuk simbol sensor LDR

(sumber : http://teknikelektronika.com/)

2.4 Sel Surya (Photovoltaic)

Sel surya atau juga sering disebut Photovoltaic adalah divais yang mampu

mengkonversi langsung cahaya matahari menjadi listrik. Sel surya bisa disebut

sebagai pemeran utama untuk memaksimalkan potensi sangat besar energi cahaya

matahari yang sampai ke bumi, walaupun selain dipergunakan untuk

menghasilkan listrik, energi dari matahari juga bisa dimaksimalkan energi

panasnya melalui sistem solar thermal.

Menurut Dedy Rusmady (2007) dalam bukunya yang berjudul Mengenal

Teknik Elektronika mengatakan “Sel photovoltaik adalah bahan semikonduktor

yang berfungsi untuk membangkitkan tenaga listrik. Jadi photovoltaik ini adalah

bahan semikonduktor yang diproses sedemikian rupa sehingga apabila bahan

tersebut terkena sinar matahari atau cahaya, maka akan mengeluarkan tegangan

listrik arus searah. Photovoltaik ini juga sejenis dengan dioda yang tersusun atas

PN junction”.

2.5 Laser

Laser adalah singkatan dari Light Amplification by Stimulated Emission of

Radiation atau cahaya yang dikuatkan dari stimulus emisi/pancaran radiasi. Laser

adalah sebuah alat yang menghasilkan pancaran cahaya radiasi elektromagnetik

yang koheren, intensitas tinggi, mudah diarahkan, dan mempunyai lintasan lurus.

Cahaya yang koheren berarti sinar-sinarnya menghasilkan bukit dan lembah

secara bersamaan setiap waktu (sama fasa). Pembentukan laser terjadi jika suatu

22

atom yang berada pada tingkat eksitasi disinari dengan foton tertentu yang sesuai

sehingga terangsang dan turun ke tingkat energi yang lebih rendah dengan

memancarkan foton cahaya tertentu pula. Cahaya radiasi ini bisa berasal dari sinar

inframerah, cahaya tampak, atau ultraviolet.

2.6 Motor Servo

Motor servo adalah sebuah motor DC yang dilengkapi rangkaian kendali

dengan sistem closed feedback yang terintegrasi dalam motor tersebut. Pada

motor servo posisi putaran sumbu (axis) dari motor akan diinformasikan kembali

ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor servo disusun dari

sebuah motor DC, gearbox, variabel resistor (VR) atau potensiometer dan

rangkaian kontrol. Bentuk motor servo dapat dilihat pada gambar 2.4

Gambar 2.4 Motor Servo

(sumber : http://zonaelektro.net/)

Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas maksimum putaran sumbu

(axis) motor servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan

lebar pulsa yang pada pin kontrol motor servo.

Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW)

dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan dengan

memberikan variasi lebar pulsa (duty cycle) sinyal PWM pada bagian pin

kontrolnya. Operasional motor servo dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ± 20

ms, dimana lebar pulsa antara 0.5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari range sudut

maksimum.

23

Apabila motor servo diberikan pulsa dengan besar 1.5 ms mencapai gerakan

90°, maka bila kita berikan pulsa kurang dari 1.5 ms maka posisi mendekati 0°

dan bila kita berikan pulsa lebih dari 1.5 ms maka posisi mendekati 180°. Cara

kerja motor servo dapat dilihat pada gambar 2.5

Gambar 2.5 Kendali motor servo

(sumber : http://zonaelektro.net/)

Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin kontrolnya

diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50 Hz. Dimana pada saat sinyal dengan

frekuensi 50 Hz tersebut dicapai pada kondisi Ton duty cycle 1.5 ms, maka rotor

dari motor akan berhenti tepat di tengah-tengah (sudut 0°/ netral).

Pada saat Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan kurang dari 1.5 ms,

maka rotor akan berputar ke berlawanan arah jarum jam (Counter Clock wise,

CCW) dengan membentuk sudut yang besarnya linier terhadap besarnya Ton duty

cycle, dan akan bertahan diposisi tersebut. Dan sebaliknya, jika Ton duty cycle

dari sinyal yang diberikan lebih dari 1.5 ms, maka rotor akan berputar searah

jarum jam (Clock Wise, CW) dengan membentuk sudut yang linier pula terhadap

besarnya Ton duty cycle, dan bertahan diposisi tersebut

24

2.7 Boost Converter

Boost-converter adalah konverter peningkat tegangan khusus yang

menerapkan sistem SMPS (Switching Mode Power Supply). Boost-converter

memanfaatkan sifat induktor terhadap guncangan listrik berfrekwensi tinggi dan

bekerja dengan adanya denyut-denyut tegangan (sebagaimana layaknya SMPS).

Karena itu di dalam sebuah rangkaian boostk-converter selalu terdapat generator

sinyal, transistor penguat, dioda, kondensator dan induktor. Bentuk boost

converter dapat dilihat pada gambar 2.6

Gambar 2.6 Boost Converter

(Sumber : http://www.sandielektronik.com/)

2.8 Lithium Charge Module

Lithium charge module adalah perangkat yang digunakan sebagai pengatur

pengisi daya pada battery Lithium-ion. bentuk lithium charge module dapat dilihat

pada gambar 2.7

Gambar 2.7 Lithium charge module

(Sumber: http://www.sandielektronik.com/)

25

BAB III

PERANCANGAN

3.1 Jenis Tugas Akhir

Jenis tugas akhir adalah perancangan dan pembuatan prototype sistem

penghematan penggunaan energi listrik pada lampu penerangan jalan umum.

3.2 Tempat dan Waktu Tugas Akhir

Tempat tugas akhir dilaksanakan di Politeknik Negeri Balikpapan, Gedung

elektronika, Jalan Soekarno Hatta KM. 8 Balikpapan utara. Waktu Tugas Akhir

mulai tanggal 1 Mei 2017 sampai dengan 12 Juli 2017.

3.3 Peralatan dan Bahan yang Digunakan

Tugas akhir tentang perancangan dan pembuatan prototype sistem

penghematan penggunaan energi listrik pada lampu penerangan jalan umum

berbasis Arduino Mega 2560.

Tabel 3.1 Alat yang digunakan

No Nama alat Spesifikasi

1 Solder 40 Watt

2 Tang jepit -

3 Tang potong -

4 Glue Gun -

5 Bor Mata Bor 1mm-5mm

6 Gunting -

7 Selotip -

8 Gerinda -

9 Timah -

10 Double tip -

11 Gergaji kayu -

12 Gergaji besi -

13 Lem kayu -

26

Tabel 3.2 Bahan yang digunakan

No Nama bahan Spesifikasi Keterangan

1 Mikrokontroler Arduino Mega

2560 Sebagai otak dari sistem

2 Step Up boost

converter -

Berfungsih untuk menaikkan

nilai tegangan DC

3 LED - Berfungsih sebagai lampu jalan

4 Motor Servo SG90 Sebagai penggerak pintu portal.

5 Battery 6 V Sebagai Catu Daya

6 Laser 5 V Sebagai penghasil cahaya yang

akan di deteksi oleh LDR

7 LDR 1000 Ohm Sensor cahaya

8 Photovoltaic 6 V 1 A

Sebagai penyerap energi

matahari yang akan di konversi

menjadi energi listrik

9 Lithium charge

module 5V pengontrol pengisian daya

Alat dan bahan yang digunakan adalah komponen – komponen penyusun

protoype sistem efisiensi energi listrik pada lampu penerangan jalan di komplek

perumahan.

3.4 Proses Perencanaan

Proses perancangan alat dimulai dari pembuatan program yang akan di-

upload ke Arduino. Setelah program dibuat kemudian di upload ke Arduino dan

mulai perakitan setiap modul. Setelah semua modul terakit kemudian lakukan

proses percobaan / pengujian pada masing-masing modul apakah sesuai dengan

yang telah diprogram.

Apabila alat yang telah diprogram berjalan sesuai yang diinginkan maka alat

dapat digunakan, namun apabila alat – alat yang diprogram masih belum

27

berfungsih sesuai dengan yang diinginkan maka akan dilakukan perakitan alat

kembali dan seterusnya. Pada gambar 3.1 menjelaskan secara rinci mengenai

proses perancangan alat.

Gambar 3.1 Diagram alir perencanaan

Dari gambar 3.1 dapat diketahui bahwa hal yang akan dilakukan pertama

kali adalah perancangan program, setelah itu dilakukan perakitan alat. Ketika

perakitan telah selesai maka akan dilakukan pengujian – pengujian alat utama

yang menyusun prototype. Apabila alat tidak berfungsih dengan baik, maka akan

dilakukan kembali perakitan alat lalu pengujian kembali. Jika alat telah berfungsi

dengan baik maka prototype dapat diselesaikan.

28

3.5 Perancangan Sistem

Pada sistem perancangan penghematan penggunaan energi listrik lampu

penerangan jalan umum menggunakan input dari sinar laser yang terdeteksi oleh

sensor cahaya LDR. Ketika sensor cahaya LDR tidak menerima cahaya dari laser

karena cahaya laser diputus oleh kendaraan yang melewati, maka sistem akan

bekerja. Sistem ini dikendalikan oleh mikrokontroler Arduino Mega 2560. Blok

diagram perancangan sistem dapat dilihat pada gambar 3.2

Sinar matahari

Photovoltaic

Lithium Charge Module

Battery

Boost Converter

Arduino MEGA2560 Lampu LED

Motor Servo

LDR utama

LDR Lampu

LDR 1 pintu

LDR 2 pintu

Laser

Laser

Laser

Sinar Matahari

Gambar 3.2 Blok diagram perancangan

Pada gambar 3.2 Blok diagram perancangan dapat di ketahui bahwa input

dari sistem yaitu berupa 3 LDR. LDR utama berfungsih untuk mendeteksi sinar

matahari, apabila sinar matahari terdeteksi maka LED tidak akan menyala.

Sebaliknya, apabila LDR 1 mendeteksi tidak adanya sinar matahari maka LED

akan menyala namun redup.

29

Ketika LED telah menyala namun redup. Maka LDR lampu yang berfungsih

sebagai penerima cahaya laser akan berfungsih. Saat cahaya laser terputus akibat

kendaraan yang melintas maka LED akan menyala terang. Dan LDR pintu

berfungsih sebagai pembuka atau penutup pintu portal.

Adapun diagram alir sistem penghematan lampu penerangan penerangan

jalan komplek dan pintu portal dapat dilihat pada gambar 3.3.

Gambar 3.3 Diagram alir sistem penghematan lampu penerangan jalan dan

pintu portal

30

Ketika LDR utama mendeteksi cahaya matahari, maka lampu akan menyala

redup, apabila tidak lampu akan tetap dalam kondisi mati. Jika lampu dalam

kondisi menyala redup, dan LDR lampu mendeteksi adanya kendaraan yang

melewati jalan maka lampu akan menyala terang selama 3 detik. Jika tidak, lampu

akan tetap dalam kondisi redup. Ketika LDR 1 pintu mendeteksi kendaraan

melintasi jalan, maka pintu portal akan terbuka, dan apabila LDR 2 pintu

mendeteksi kendaraan tersebut melintasi pintu portal maka pintu akan menutup

kembali.

31

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam memeriksa rancangan sistem efisiensi energi listrik pada lampu

penerangan jalan di komplek perumahan dilakukan dengan menguji dari tiap –

tiap bagian rangkaian untuk mendapatkan hasil apakah alat yang telah dirancang

sesuai dengan yang diharapkan. Pengujian alat dilakukan untuk memastikan

bahwa Sensor LDR, Laser, Motor servo, Sistem penerangan lampu jalan, Solar

cell, dan batteries dapat berfungsih dengan baik.

4.1 Pengujian Sensor LDR

Sensor LDR adalah sensor yang berfungsi sebagai sensor untuk mendeteksi

cahaya lalu di konversi menjadi nilai resistansi. Pada tugas akhir ini Sensor LDR

digunakan untuk mendeteksi cahaya matahari, dan sinar laser. Cahaya matahari

maupun sinar laser memiliki nilai resistansi yang berbeda – beda, nilai resistansi

yang terbaca akan digunakan sebagai pemicu mulainya sistem maupun outputan

dari tugas akhir ini.

Komponen yang dibutuhkan dalam pengujian sensor LDR :

Sensor LDR : 1 buah

Resistor 220 Ohm : 1 buah

Arduino MEGA2560 : 1 buah

Laptop : 1 buah

Project board : 1 buah

Hasil pengujian sensor LDR dapat dilihat pada gambar 4.1

Gambar 4.1 Rangkaian pengujian sensor LDR

32

Gambar 4.2 Tampilan serial monitor pembacaan nilai resistansi LDR

Pada gambar 4.2, pada tampilan serial monitor ditampilkan nilai resistansi

yang terbaca dari sensor LDR. Pada pengujian sensor LDR sumber cahaya yang

digunakan adalah cahaya matahari. Hasil pembacaan nilai resistansi pada sensor

LDR sangat bervariasi tergantung pada intensitas cahaya yang menyinari. Hasil

pembacaan nilai resistansi dapat dilihat pada tabel 4.1

Tabel 4.1 Hasil pembacaan nilai resistansi LDR

Pengujian Jenis Intensitas cahaya Nilai resistansi

1 Gelap < 200

2 Redup < 500

3 Sedang > 500

4 Terang > 700

Dari tabel 4.1 dapat dilihat bahwa nilai resistansi LDR bergantung pada

intensitas cahaya yang diterima oleh LDR. Apabila LDR menerima intensitas

cahaya terang, maka besaran nilai resistansi LDR akan semakin meningkat

melebihi 500 ohm. Dan apabila LDR menerima intensitas cahaya yang kecil,

maka besaran nilai akan semakin menurun kurang dari 500 ohm.

33

4.2 Pengujian Laser dan LDR

Laser adalah suatu komponen yang dapat menembakkan cahaya yang

berfokus pada satu titik. Pada tugas akhir ini sinar yang dihasilkan laser akan

menjadi input yang akan dideteksi oleh sensor LDR sehingga dapat menjalankan

sistem penerangan lampu jalan atau motor servo.

Komponen yang dibutuhkan dalam pengujian laser :

Laser : 1 buah


Laptop : 1 buah

Sensor LDR : 1 buah

Hasil pengujian laser dan LDR dapat dilihat pada tabel 4.2

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Laser dan LDR

Pengujian Resistansi LDR Kondisi Laser

1 < 200 On

2 < 500 Off

3 > 500 Off

4 > 700 Off

Dari tabel 4.2 dapat diketahui bahwa laser akan berada pada kondisi On

apabila LDR memiliki nilai resistansi kurang dari 200 ohm. Apabila kondisi

besaran resistansi LDR lebih dari 200 ohm maka laser akan berada pada kondisi

Off.

4.3 Pengujian Motor Servo

Pengujian dilakukan dengan cara menggerakkan motor servo. Pada tugas

akhir ini, motor servo berfungsi sebagai prototype pintu portal. Motor servo akan

bergerak apabila sinar laser yang diarahkan pada sensor LDR diputus. Komponen

34

– komponen yang dibutuhkan dalam pengujian Motor servo adalah sebagai

berikut :

Motor servo : 1 buah

Sensor LDR : 1 buah

Laser : 1 buah


Hasil pengujian dapat dilihat pada gambar 4.3

Gambar 4.3 Pengujian motor Servo

Dari pengujian motor servo dapat diketahui bahwa apabila sinar laser

mengenai sensor LDR maka motor servo akan tetap pada posisi 0 derajat. Namun,

ketika sensor LDR tidak menerima cahaya dari sinar laser maka motor servo akan

bergerak 90 derajat. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.3

Tabel 4.3 Hasil pengujian motor servo

Pengujian Resistansi LDR

Pergerakan

Motor Servo

1 > 200 0 derajat

2 < 200 90 derajat

3 > 500 0 derajat

Dari tabel 4.3 dapat diketahui bahwa posisi awal motor servo adalah 0

derajat. Ketika resistansi LDR kurang dari 200 ohm, maka motor servo akan

bergerak sebesar 90 derajat.

35

4.4 Pengujian Sistem Penerangan Lampu Jalan

Sistem penerangan lampu jalan adalah sistem penghematan penggunaan

daya untuk penerangan jalan. Sistem ini menggunakan 2 buah sensor LDR, LDR

1 digunakan untuk mendeteksi cahaya matahari dan LDR 2 digunakan untuk

mendeteksi sinar laser. Komponen – komponen yang dibutuhkan untuk pengujian

ini adalah :

Sensor LDR : 2 buah

Laser : 1 buah


LED Super Bright : 1 buah

Project board : 1 buah

Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.4

Tabel 4.4 Hasil pengujian lampu

Pengujian Resistansi LDR

utama

Kondisi Laser

terhadap LDR

lampu

Kondisi lampu

LED

1 < 200 Tidak terhalang Redup

Terhalang Terang

2 < 500 Tidak terhalang Mati

Terhalang Mati

3 > 500 Tidak terhalang Mati

Terhalang Mati

4 > 700 Tidak terhalang Mati

Terhalang Mati

Dari tabel 4.4 dapat diketahui bahwa lampu LED akan menyala jika

resistansi dari LDR utama berada kurang dari 200 ohm. Ketika resistansi LDR

utama kurang dari 200 ohm maka kondisi lampu LED akan menyala redup.

Namun, apabila sinar laser terhadap LDR lampu terhalang maka lampu LED akan

36

menyala terang. Lampu LED tidak akan menyala jika resistansi LDR utama

melebihi 200 ohm.

4.5 Pengujian Photovoltaic

Pengujian terhadap photovoltaic dilakukan dengan cara papan photovoltaic

disinari dengan cahaya. Ketika papan photovoltaic menerima paparan cahaya

matahari maka akan menghasilkan arus listrik. Pada pengujian ini, photovoltaic

yang terpapar sinar matahari menghasilkan energi listrik sebesar 6,23 Volt dan

0,82 Ampere. Hasil pengujian photovoltaic dapat dilihat pada gambar 4.4

Gambar 4.4 Pengujian photovoltaic

Alat dan bahan yang dibutuhkan untuk melakukan pengujian photovoltaic

adalah :

Photovoltaic : 1 buah

Multimeter : 1buah

Hasil pengujian photovoltaic dapat dilihat pada tabel 4.5

Tabel 4.5 Hasil pengujian photovoltaic

Pengujian Paparan cahaya Tegangan keluaran

1 Sinar matahari > 4.6 Volt

2 Cahaya lampu < 4 Volt

3 Tidak ada cahaya < 1 Volt

37

Dari tabel 4.5 dapat diketahui bahwa photovoltaic tidak hanya dapat

menyerap sinar matahari, namun photovoltaic juga dapat menyerap cahaya lampu

dan diubah menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan oleh sinar

matahari adalah lebih dari 4.6 Volt dan energi listrik yang dihasilkan oleh cahaya

lampu adalah kurang dari 4 Volt.

4.6 Pengujian Battery

Pengujian battery dilakukan dengan cara menghubungkan photovoltaic

dengan battery. Battery yang digunakan adalah battery dengan jenis Lithium-ion.

Battery yang sering kali disebut dengan Li-on adalah battery isi ulang.

Pada pengujian ini, battery yang disusun secara pararel dan seri memiliki

total tegangan sebesar 9,27 Volt akan charge menggunakan dua photovoltaic

yang dihubungkan secara pararel dengan keluaran tegangan sebesar 6,23 Volt dan

arus sebesar 1,92 Ampere. keluaran dari photovoltaic akan di naikkan

tegangannya menjadi 9 Volt menggunakan DC – DC Boost Converter XL6009E1.

Alat dan bahan yang digunakan pada pengujian ini adalah :


Lithium-ion battery : 6 buah

Lithium charge module TP4056 : 1 buah

Boost converter XL6009E1 : 1 buah

Ketika photovoltaic terpapar sinar matahari maka indikator pada lithium

charge module akan menyala, hal tersebut menandakan bahwa battery dalam

kondisi sedang mengisi daya seperti yang terlihat pada gambar 4.5

Gambar 4.5 Pengujian battery

38

Pada saat pengujian, battery juga di uji untuk mengetahui berapa lama

waktu yang dibutuhkan untuk mengisi daya battery dengan tegangan maksimum

9,27 Volt menggunakan 2 buah photovoltaic. Battery yang digunakan memiliki

kapasitas sebesar 5200mAh dan akan di isi dengan arus keluaran photovoltaic

sebesar 1,92 A.

Perhitungan pengisian daya battery :

Diketahui :

Jadi,

Menurut perhitungan diatas, waktu yang dibutuhkan battery agar daya terisi

penuh adalah 2 jam 42 menit. Untuk mengetahui waktu yang dibutuhkan battery

untuk mengisi daya dapat dilihat pada tabel 4.6

Kapasitas battery (mAh) = Arus photovoltaic (A) x Waktu pengisian (h)

Waktu pengisian (h) = 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦 (mAh)

𝐴𝑟𝑢𝑠 𝑝ℎ𝑜𝑡𝑜𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑖𝑐 (A)

Kapasitas battery = 5200 mAh

Arus photovoltaic = 1,92 Ampere

Waktu pengisian (h) = 𝐾𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑦 (mAh)

𝐴𝑟𝑢𝑠 𝑝ℎ𝑜𝑡𝑜𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑖𝑐 (A)

Waktu pengisian (h) = 5200 𝑚Ah

1,92 A


1,92 A


1920 𝑚A = 2,708 h

2,708 x 60 menit = 162,48 menit

= 2 Jam42 menit

39

Tabel 4.6 Hasil pengujian pengisian daya battery

Dari tabel 4.6 dapat diketahui bahwa waktu yang dibutuhkan battery untuk

mengisi daya sebesar 9,22 V adalah 3 jam 15 menit. Untuk mengetahui nilai error

pada saat pengisian daya battery, dapat dihitung dengan cara :

Diketahui :

Jadi,

Menurut perhitungan, waktu yang dibutuhkan battery adalah 2 jam 42

menit. Jadi dapat diketahui bahwa pada saat pengisian daya terjadi error sebesar

20,3 % yang disebabkan oleh faktor intensitas cahaya pada lingkungan yang

Pengujian

Tegangan

awal

battery

Kondisi

cahaya

lingkungan

Nilai

resistansi

LDR

Arus yang

dihasilkan

photovoltaic

Tegangan

akhir

battery

Lama waktu

pengisian

daya

1 2,6 V terang 823 Ohm 1,92 A 9,10 V 3 jam 15

menit


menit

3 2,6 V mendung 475 Ohm 1,92 A 4,12 V 3 jam 15

menit


menit


menit


menit

Waktu ideal pengisian = 2 Jam 42 menit (162 menit)

Waktu yang diperoleh = 3 Jam 15 menit (195 menit)

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑝𝑒𝑟𝑜𝑙𝑒ℎ − 𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙

𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙× 100%

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =195 − 162

162× 100%

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =33

162× 100%

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 0.203 × 100%

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = 20,3 %

40

berubah – ubah. Hal ini menyebabkan daya pada battery tidak terisi secara

maksimal saat proses pengisian daya.

4.7 Pengujian Keseluruhan

Dalam pengujian keseluruhan alat sistem diterapkan pada prototype

komplek perumahan yang memiliki dua pintu portal dan 8 lampu penerangan

jalan. Alat dan bahan yang digunakan :


Sensor LDR : 11 buah

Laser : 10 buah

LED : 8 buah


Lithium charge module TP4056 : 1 buah

Boost converter XL6009E1 : 1 buah

Dari hasil pengujian secara keseluruhan dapat diketahui bahwa ketika LDR

utama terpapar cahaya matahari, maka battery akan mengisi daya dikarenakan

photovoltaic menyerap cahaya matahari kemudian diubah menjadi energi listrik

sehingga battery dapar mengisi daya.

Denah prototype dapat dilihat pada gambar 4.6

Gambar 4.6 Denah prototype perumahan

41

Hasil pengujian kondisi malam dapat dilihat pada tabel 4.7

Tabel 4.7 Hasil pengujian kondisi malam

Kondisi Malam

Laser lampu kiri LDR lampu kiri Lampu LED Kondisi Battery 1 2 1 2 1 2 3

on on terhubung terhubung redup redup redup tidak

mengisi daya

on on terhalang terhubung terang terang terang

on on terhubung terhalang terang terang terang

on on terhalang terhalang terang terang terang

Kondisi Malam Laser lampu kanan LDR lampu kanan Lampu LED

3 4 3 4 4 5 6

on on terhubung terhubung redup redup redup

on on terhalang terhubung terang terang terang

on on terhubung terhalang terang terang terang

on on terhalang terhalang terang terang terang

Kondisi Malam Laser lampu kanan LDR lampu kanan Lampu LED

5 6 5 6 7 8

on on terhubung terhubung redup redup

on on terhalang terhubung terang terang

on on terhubung terhalang terang terang

on on terhalang terhalang terang terang

Kondisi Malam pintu 1 pintu 2

Resistansi LDR

kondisi pintu 1

Resistansi LDR

kondisi pintu 2

LDR 1 pintu 1

LDR 1 pintu

2

< 200 90 derajat < 200 90 derajat

LDR 2 pintu 1

LDR 2 pintu

2


Dari tabel 4.6 dapat disimpulkan bahwa pada saat kondisi malam, battery

tidak mengisi daya, tapi sistem pintu portal tetap akan tetap berjalan disaat

kondisi malam. Pada kondisi ini lampu LED dan laser akan menyala secara

bersamaan, lampu LED menyala namun dalam keadaan redup. Apabila sinar laser

terhadap LDR lampu terhalang, maka lampu LED akan menyala terang selama 3

detik.

42

Hasil pengujian kondisi pagi dapat dilihat pada tabel 4.8

Tabel 4.8 Hasil pengujian kondisi pagi

Kondisi pagi

Laser lampu kiri LDR lampu kiri Lampu LED Battery

1 2 1 2 1 2 3

off off - - mati mati mati

Mengisi daya




Laser lampu kanan LDR lampu kanan Lampu LED

3 4 3 4 4 5 6





Laser lampu kanan LDR lampu kanan Lampu LED

5 6 5 6 7 8

off off - - off off

off off - - off off

off off - - off off

off off - - off off

pintu 1 pintu 2

Resistansi LDR kondisi pintu 1 Resistansi LDR kondisi pintu 2

LDR 1 pintu 1 LDR 1 pintu 2


LDR 2 pintu 1 LDR 2 pintu 2


Dari tabel 4.7 dapat lihat bahwa laser maupun lampu LED tidak menyala,

namun sistem pintu portal dapat tetap berkerja. Apabila LDR utama terpapar sinar

matahari maka laser dan LED tidak menyala, namun motor servo yang berfungsih

sebagai pintu portal akan tetap menyala.

Pada pengujian ini, pengujian efisiensi penggunaan daya battery dilakukan

dengan cara battery yang telah diisi selama 3 jam 15 menit akan dibiarkan

menghidupkan prototype komplek perumahan dan daya battery akan di ukur

43

dengan mulitimeter . Hasil pengujian efisiensi daya battery dapat dilihat pada

tabel 4.8

Tabel 4.8 Hasil pengujian Efisien battery

waktu sisa daya battery

beban daya battery Kondisi

alat Nama alat

tegangan banyak

alat

1 jam 9.22 V

laser 5 V x12 Menyala

LED 3V x8 Menyala

Arduino 6 V x1 Menyala

Servo 5 V x2 Menyala

2 jam 9.21 V


LED 3V x8 Menyala



4 jam 9 V


LED 3V x8 Menyala



6 jam 8.98 V


LED 3V x8 Menyala



11 jam 8.12 V


LED 3V x8 Menyala



14 jam 8 V


LED 3V x8 Menyala



18 jam 7.23 V


LED 3V x8 Menyala



20 jam 6.21 V


LED 3V x8 Mati

Arduino 6 V x1 Mati


21 jam 4.81 V

laser 5 V x12 Mati

LED 3V x8 Mati

Arduino 6 V x1 Mati

Servo 5 V x2 Mati

44

Dari tabel 4.8 dapat diketahui bahwa battery yang membutuhkan waktu

pengisian sebesar 9.22 V selama 3 jam 15 menit dapat menghidupkan prototype

selama kurang lebih 18 jam. Grafik perbandingan waktu terhadap tegangan

battery dapat dilihat pada gambar 4.7

Gambar 4.7 Grafik waktu terhadap nilai tegangan

Pada saat pengujian, efisiensi penggunaan daya energi listrik dapat dilihat

dari pengisian daya battery menggunakan photovoltaic dan diatur menggunakan

lithium charge controller. Protoype komplek perumahan dapat dilihat pada

gambar 4.8

(a) (b)

Gambar 4.8 Prototype komplek perumahan

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1 2 4 6 11 14 18 20 21

Grafik waktu terhadap nilai tegangan

Tegangan

Waktu (Jam)

Tegangan (V)

45

Pada gambar 4.7 dapat dilihat bahwa gambar (a) sistem efisiensi energi

listrik belum bekerja karena kondisi lingkungan sekitar masih terang. Sedangkan

pada gambar (b) dapat dilihat bahwa kondisi lingkungan sekitar telah gelap

sehingga sistem berkerja dan lampu – lampu penerangan jalan menyala.

Dengan adanya sistem penghematan penggunaan daya lampu dengan

mengimplementasikan fungsi dari sensor LDR maka penggunaan daya battery

tidak besar, sehingga battery dapat bertahan selama 18 jam hanya dengan 3 jam

pengisian daya battery.

46

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan yang telah dilakukan pada

bab sebelumnya, maka dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Perancangan, pembuatan, dan pengujian sistem efisiensi penggunaan

energi listrik pada komplek perumahan berhasil.

2. Penggunaan metode boost converter untuk meningkatkan nilai

tegangan yang dihasilkan photovoltaic dan disalurkan ke battery

berjalan dengan baik.

3. Pada pengujian sensor LDR dapat diketahui bahwa nilai resistansi

LDR bergantung pada intensitas cahaya yang diterima sensor LDR.

Semakin terang intensitas cahaya yang diterima, maka semakin tinggi

nilai resistansi sensor LDR.

4. Efisiensi penggunaan daya energi listrik dapat dilihat dari pengisian

daya battery menggunakan photovoltaic dan diatur menggunakan

lithium charge controller. Dengan adanya sistem penghematan

penggunaan daya lampu yang mengimplementasikan fungsi dari

sensor LDR maka penggunaan daya battery tidak besar, sehingga

battery dapat bertahan selama 18 jam hanya dengan 3 jam pengisian

daya battery.

5. Tegangan yang dihasilkan photovoltaic sebesar 6,23 Volt dapat

menjalankan sistem penerangan lampu jalan dan motor servo dengan

efisien dan tahan lama.

6. Sistem efisiensi penerangan lampu jalan yang menggunakan

photovoltaic sebagai sarana untuk mengubah energi panas cahaya

matahari menjadi energi listrik adalah sistem yang ramah lingkungan

dan efisien dari penghematan daya maupun penghematan biaya,

karena tidak menggunakan listrik yang berasal dari perusahan listrik

negara.

7. Sistem ini dapat mempermudah kerja penjaga komplek perumahan,

karena penjaga tidak perlu menyalakan lampu disaat malam hari

karena lampu akan secara otomatis menyalas jika kondisi sudah gelap

dan penjaga tidak perlu membuka pintu portal komplek perumahan

karena pintu akan terbuka dan tertutup secara otomatis.

5.2 Saran

Berikut adalah saran – saran penulis untuk pembaca yang ingin merivisi

dan mengembangkan sistem ini :

47

1. Memperhatikan dengan baik tatacara penggunaan photovoltaic yang

di akan di hubungkan ke battery agar tidak mengalami kerusakan

pada komponen.

2. Ditambahkan monitor LCD agar dapat menampilkan dan

memudahkan moniitoring terhadap sensor – sensor yang ada.

3. Untuk implementasi sistem efiensi energi listrik lampu penerangan

jalan pada komplek perumahan diharapkan untuk tidak

menggunakan lampu dengan jenis merkuri.

4. Untuk pengganti motor servo sebagai pintu portal dapat

menggunakan motor DC dengan gaya torsi yang besar.

48

DAFTAR PUSTAKA

Mulyawan, budi., Wismiana, Evyta., (2013) “Perancangan Sistem Penerangan

Jalan Umum Menggunakan Photovoltaic Di Dusun Gunung Batu Desa

Tangkil Kecamatan Caringin Kabupaten Bogor”. Karya Ilmiah. Universitas

Pakutan Bogor.

Imansyah, M., Jaya, A., Irianto., (2012) “Sistem Penerangan Jalan Umum (PJU)

Berdasarkan Jumlah Kendaraan Untuk efisiensi Pemakaian Energi Listrik”.

Tugas Akhir. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya.

Muamar., Lianda, Jefri., Amri. S.,(2010) “Penerangan Jalan Umum

Menggunakan Photovoltaic (PV)”. Bengkalis, Jurusan Teknik Elektro,

Politeknik Negeri Bengkalis.

Rusmadi, Dedy., (2007) “Mengenal Teknik Elektronika”. Pionir jaya, Bandung.

Teknik Elektronika. (2016) “Pengertian LDR (Light Dependent Resistor) Dan

Cara Mengukurnya”. http://teknikelektronika.com/pengertian-ldr-light-

dependent-resistor-cara-mengukur-ldr/. Akses: 4 April 2017

Elektronika Analog. (2016) “Membuat Li Ion Battery Pack 12 Volt”.

http://elektronikanalog.blogspot.co.id/2016/03/membuat-li-ion-battery-pack-

12-volt.html. Akses: 5 April 2017

Sandi Elektronik. (2016) “Boost Converter Penaik Tegangan DC-

DC”.http://www.sandielektronik.com/2016/01/boost-converter.html. Akses:

17 April 2017

Zona Elektronika Refrensi Belajar Elektronika. (2014) “Motor Servo”.

http://zonaelektro.net/motor-servo/. Akses: 17 April 2017

Panel Surya (2014) “Lithium Charger Module”.

http://www.panelsurya.com/indek.php/id/lithium-charge-module. Akses 19

April 2017

http://teknikelektronika.com/pengertian-ldr-light-dependent-resistor-cara-mengukur-ldr/

http://teknikelektronika.com/pengertian-ldr-light-dependent-resistor-cara-mengukur-ldr/

http://elektronikanalog.blogspot.co.id/2016/03/membuat-li-ion-battery-pack-12-volt.html

http://elektronikanalog.blogspot.co.id/2016/03/membuat-li-ion-battery-pack-12-volt.html

http://www.sandielektronik.com/2016/01/boost-converter.html

http://zonaelektro.net/motor-servo/

http://www.panelsurya.com/indek.php/id/lithium-charge-module

49

Listing Program Sistem Efiensi Energi Listrik Pada Lampu Penerangan

Jalan Di Komplek Perumahan #include <Servo.h> Servo pintu1; Servo pintu2; const int LDRmatahari = A0; const int LDR1 = A1; const int LDR2 = A2; const int LDR3 = A3; const int LDR4 = A4; const int LDR5 = A5; const int LDR6 = A6; const int LDR7 = A7; const int LDR8 = A8; const int LDR9 = A9; const int LDR10 = A10; const int LED1 = 13; const int LED2 = 12; const int LED3 = 11; const int LED4 = 10; const int LED5 = 9; const int LED6 = 8; const int LED7 = 7; const int LED8 = 6; const int LAS1 = 26; const int LAS2 = 28; const int LAS3 = 30; const int LAS4 = 32; const int LAS5 = 34; const int LAS6 = 36; const int LAS7 = 31; const int LAS8 = 33; const int LAS9 = 35; const int LAS10 = 37; int LDRmat = 0; int LDRawal1 = 0; int LDRawal2 = 0; int LDRawal3 = 0; int LDRawal4 = 0; int LDRawal5 = 0; int LDRawal6 = 0; void setup() { Serial.begin(9600); while(!Serial);

50

pinMode(13, OUTPUT); pinMode(12, OUTPUT); pinMode(11, OUTPUT); pinMode(10, OUTPUT); pinMode(9, OUTPUT); pinMode(8, OUTPUT); pinMode(7, OUTPUT); pinMode(6, OUTPUT); pinMode(26, OUTPUT); pinMode(28, OUTPUT); pinMode(30, OUTPUT); pinMode(32, OUTPUT); pinMode(34, OUTPUT); pinMode(36, OUTPUT); pinMode(LDR7, INPUT); pinMode(LDR8, INPUT); pinMode(LDR9, INPUT); pinMode(LDR10, INPUT); pintu1.attach(4); pintu2.attach(5); pintu1.write(80); pintu2.write(80); } void loop() { digitalWrite(LAS7, HIGH); digitalWrite(LAS8, HIGH); digitalWrite(LAS9, HIGH); digitalWrite(LAS10, HIGH); { //============================================================= LDR utama LDRmat = analogRead(LDRmatahari); if (LDRmat < 300) { digitalWrite (LAS1, HIGH); digitalWrite (LAS2, HIGH); digitalWrite (LAS3, HIGH); digitalWrite (LAS4, HIGH); digitalWrite (LAS5, HIGH); digitalWrite (LAS6, HIGH); analogWrite (LED1, 30); analogWrite (LED2, 30); analogWrite (LED3, 30);

51

analogWrite (LED4, 30); analogWrite (LED5, 30); analogWrite (LED6, 30); analogWrite (LED7, 30); analogWrite (LED8, 30); { //====================================================== sistem lampu LDRawal1 = analogRead(LDR1); LDRawal2 = analogRead(LDR2); LDRawal3 = analogRead(LDR3); LDRawal4 = analogRead(LDR4); LDRawal5 = analogRead(LDR5); LDRawal6 = analogRead(LDR6); //================================================= LDR 1 dan 2 lampu 1 2 3 if (LDRawal1 < 200) { digitalWrite (LED1, HIGH); digitalWrite (LED2, HIGH); digitalWrite (LED3, HIGH); delay(3000); } else { analogWrite (LED1, 30); analogWrite (LED2, 30); analogWrite (LED3, 30); } if (LDRawal2 < 200) { digitalWrite (LED1, HIGH); digitalWrite (LED2, HIGH); digitalWrite (LED3, HIGH); delay(3000); } else { analogWrite (LED1, 30); analogWrite (LED2, 30); analogWrite (LED3, 30); } } //================================================= LDR 3 dan 4 lampu 4 5 6 if (LDRawal3 < 200) { digitalWrite (LED4, HIGH); digitalWrite (LED5, HIGH);

52

digitalWrite (LED6, HIGH); delay(3000); } else { analogWrite (LED4, 30); analogWrite (LED5, 30); analogWrite (LED6, 30); } if (LDRawal4 < 200) { digitalWrite (LED4, HIGH); digitalWrite (LED5, HIGH); digitalWrite (LED6, HIGH); delay(3000); } else if (LDRawal4 > 200) { analogWrite (LED4, 30); analogWrite (LED5, 30); analogWrite (LED6, 30); } //================================================ LDR 5 dan 6 lampu 7 8 if (LDRawal5 < 200) { digitalWrite (LED7, HIGH); digitalWrite (LED8, HIGH); delay(3000); } else { analogWrite (LED7, 30); analogWrite (LED8, 30); } if (LDRawal6 < 200) { digitalWrite (LED7, HIGH); digitalWrite (LED8, HIGH); delay(3000); } else { analogWrite (LED7, 30); analogWrite (LED8, 30); } }

53

else { digitalWrite (LED1, LOW); digitalWrite (LED2, LOW); digitalWrite (LED3, LOW); digitalWrite (LED4, LOW); digitalWrite (LED5, LOW); digitalWrite (LED6, LOW); digitalWrite (LED7, LOW); digitalWrite (LED8, LOW); digitalWrite (LAS1, LOW); digitalWrite (LAS2, LOW); digitalWrite (LAS3, LOW); digitalWrite (LAS4, LOW); digitalWrite (LAS5, LOW); digitalWrite (LAS6, LOW); } //========================================================== pintu portal if (analogRead(LDR7) < 200 && analogRead(LDR8) > 200) { pintu1.write(180); delay(1000); } else if(analogRead(LDR7) >200 && analogRead(LDR8) < 200) { pintu1.write(80); delay(1000); } if (analogRead(LDR10) < 200 && analogRead(LDR9) > 200) { pintu2.write(180); delay(1000); } else if(analogRead(LDR10) >200 && analogRead(LDR9) < 200) { pintu2.write(80); delay(1000); } } //====================================================================== Serial.println (LDRmat); Serial.println (LDRawal1); Serial.println (LDRawal2); Serial.println (LDRawal3); Serial.println (LDRawal4);

54

Serial.println (LDRawal5); Serial.println (LDRawal6); Serial.println (LDR7); Serial.println (LDR8); Serial.println (LDR9); Serial.println (LDR10); Serial.println ("========================================================="); delay(1000); }

TUGAS AKHIR SISTEM EFISIENSI ENERGI LISTRIK PADA LAMPU ...spmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/ACHMAD...

Documents

Transcript of TUGAS AKHIR SISTEM EFISIENSI ENERGI LISTRIK PADA LAMPU ...spmi.poltekba.ac.id/spmi/fileTA/ACHMAD...