LAMPU PINTAR PINTAR
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BAT BATAM 2015
KATA PENGANTAR
Laporan ini beerisi tentang proposal pengembangan Sistem kendali intesitas Cahaya Menggunakan Sensor LDR yang ditunjukan Sebagai tugas proyek mandiri 2 mata kuiah. Yaitu, Mikrokotroler,Dasar Sistem Kendali. rogram studi D! "eknik #lektronika oliteknik $egeri %atam. Dokumen ini berisi latar belakang dana konsep Sistem Kendali &D 'ntuk intensitas Cahaya Ruangan berbasis (rduino,M)S*#", dan Sensor LDR yang di ren+anakan akan dikembangkan.
%(% & #$D('L'($
1.1 Latar Belakang
enerangan pada ruangan biasanya mengabaikan penggunaan energi yang berlebihan. Sehingga pemakaian sumber energi listrik terkadang melebihi jumlah yang diperkirakan karena tidak adanya pengontrolan atas permasalahan tersebut. 'ntuk mengatasi keadaan ini diperlukan suatu kendali intensitas +ahaya dimana pengendalian tersebut akan menyesuaikan dengan kondisi penerangan dalam ruang. salah satu metode yang dapat digunakan adalah menggunakan kendali &D menggunakan sensor +ahaya. $antinya sistem ini diharapkan dapat menghemat penggunaan energi. ada kondisi yang terjadi untuk project berikut adalah pen+ahayaan buatan terhadap tanaman budidaya-hias. %eberapa tempat memiliki +urah hujan yang tinggi mengakibatkan pen+ahayaan terhadap tanaman tidak masimal sehingga mempengaruhi pertumbuhan tanaman tersebut. Selain itu beberapa tanaman juga ada yang membutuhkan pen+ahayaan lebih lama dari tanaman lain sehingga perlu adanya pen+ahayaan buatan yang dapat diatur sesuai kebutuhan. %erdasarkan deskripsi diatas, diperlukan sistem pengendalian intensitas +ahaya dimana pada project ini menggunakan sensor LDR (Light Dependent Resistor) sebagai Feedback yang nantinya menggunakan kendali &D. *ungsi LDR itu sendiri sebagai penerima +ahaya yang akan di kontrol melalui mikrokontroller dan akan di stabilkan menggunakan sistem berbasis &D. Sistem kendali intensitas mengatur +ahaya yang di pan+arkan oleh lampu dengan sensor +ahaya menyesuaikan dengan kondisi ruangan. 'ntuk meran+ang kendali intensitas +ahaya maka di lakukan penelitian. 1.2 R!"an Ma"ala#
%erdasarkan latar belakang diatas dapat dirumuskan baha permasalahan yang ada adalah / 0. %agaimana membuat dan meran+ang sistem untuk kendali intensitas +ahaya dalam sebuah ruangan. 2. Meran+ang, membuat, dan menguji sistem kendali &D untuk intensitas +ahaya dari beban ruang berbasis (rduino, M)S*#" dan Sensor LDR.
1.$ Bat"an %an Ma"ala#
enulis membatasi masalah dengan ruang lingkup sebagai berikut / 0. engendalian intensitas +ahaya ruang menggunakan LDR sebagai feedback sistem. 2. Kontrol hanya dilakukan pada L#D Superbright. !. engendali utama sistem ini keseluruhan menggunakan Mikrokontroller 1(rduino 'no tanpa kontrol alternati3. 1.& T'an %an Man(aat
"ujuan yang diharapkan dari tugas ini adalah / 0. Mengaplikasikan engontrolan melalui (rduino untuk kontrol intensitas +ahaya pada suatu ruangan. 2. Merang+ang dan membuat rogram Sistem Kontrol &ntensitas +ahaya dengan menggunakan (rduino. Man3aat yang diharapkan dari tugas ini adalah / 0. (gar dapat mengetahui bagaimana sistem kerja pengontrolan melali (rduino. 2. Dapat membuat suatu sistem pengontrolan terpusat, maka kedepannya dalam pengendalian komponen elektronika seperti L#D dapat diaplikasikan ke alat listrik seperti Lampu.
%(% && D(S(R "#)R&
2.1 Ar%)n*
(rduino merupakan platform open source baik se+ara hardware dan software. (rduino terdiri
dari
microcontroller
mega(4R
seperti
(tmega!25,
(tmega5,
(tmega065,
(tmega0257, dan (tmega2867 dengan menggunakan kristal osilator 06 M9, namun ada beberapa tipe arduino yang menggunakan kristal osilator 5 M9. Catu daya yang dibutuhkan minimum system (rduino +ukup dengan tegangan 8 4DC. ort (tmega series terdiri dari 27 pin yang meliputi 0: pin &-) digital dengan 6 pin dapat ber3ungsi sebagai output ;M 1 Pulse Width odulation) dan 6 pin &-) analog . Kelebihan arduino adalah tidak membutuhkan flash programmer e!ternal karena didalam chip microcontroller arduino telah diisi dengan bootloader yang membuat proses upload menjadi lebih sederhana. 'ntuk koneksi terhadap komputer dapat menggunakan RS2!2 to ""L "on#erter atau con#erter seperti *"D& *"2!2. Selain arduino board$ juga terdapat perangkat tambahan yang disebut shield untuk pengembangan (rduino. Dengan shield ini maka tidak perlu lagi repot menyolder karena semua sudah didesain sesuai dengan pin arduino. Contoh shield seperti / %thernet shield$ untuk mengkoneksikan arduino dengan L($, &bee untuk memungkinkan beberapa arduino berkomunikasi se+ara wireless.
Spesi3ikasi ada %oard (rduino / = = = = = = = = = = = = = = = =
Mi+ro+ontroller )perating 4oltage &nput 4oltage &nput 4oltage 1limit Digital &-) pins (nalog &nput ins DC Current per &-) in DC Current 3or !.!4 pin *lash Memory SR(M ##R)M Clo+k Speed L#D?%'&L"&$ Length ;idht ;eight
/ (tmega!25=pu / 84 / >=024 / 6=274 /6 /6 / 27m( / 87m( / !2K% 1(tmega !25 / 2 K% 1(tmega !25 / 0 K% 1(tmega !25 / 06 M9 / 0! / 65,6 mm / 8!,: mm / 28 g
(rduino di+iptakan untuk para pemula bahkan yang tidak memiliki basic bahasa pemrograman sama sekali karena menggunakan bahasa C@@ yang telah dipermudah melalui library. (rduino menggunakan 'oftware Processing sendiri merupakan penggabungan antara bahasa C@@ dan a#a. 'oftware arduino ini dapat di= install di berbagai operating system 1)S seperti / L&$'A, Ma+ )S, dan ;indos. 'oftware &D# arduino terdiri dari ! 1tiga bagian / 0. %ditorprogram, untuk menulis dan mengedit program dalam bahasa processing . Listing program pada (rduino disebut sketch 2. "ompiler$ modul yang ber3ungsi mengubah bahasa processing 1kode program kedalam kode biner, karena kode biner adalah satu=satunya bahasa program yang dipahami oleh microcontroller . !. *ploader$ modul yang ber3ungsi memasukan kode biner kedalam memori microcontroller . Struktur perintah pada arduino se+ara garis besar terdiri dari 2 1dua bagian yaitu #oid setup dan #oid loop +oid setup berisi perintah yang akan dieksekusi
hanya satu kali sejak arduino dihidupkan sedangkan #oid loop berisi perintah yang akan dieksekusi berulang=ulang selama arduino dinyalakan.
2.2 LDR 1Light Dependent Resistor
Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang nilai hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas +ahaya yang diterimanya. $ilai ambatan LDR akan menurun pada saat +ahaya terang dan nilai ambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain, 3ungsi LDR 1Light Dependent Resistor adalah untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas +ahaya 1Kondisi "erang dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap. $aik turunnya nilai ambatan akan sebanding dengan jumlah +ahaya yang diterimanya. pada umumnya, $ilai ambatan LDR akan men+apai 277 Kilo )hm 1kB pada kondisi gelap dan menurun menjadi 877 )hm 1B pada Kondisi Cahaya "erang.
"ransistor
Metal
)ide
Semi+ondu+tor
*ield=#33e+t
"ransistor
atau
biasa
disebut M)S*#" adalah sejenis transistor yang digunakan sebagai penguat, tapi paling sering transistor jenis ini di3ungsikan sebagai saklar elektronik. (da dua jenis M)S*#" menurut jenis bahan semikonduktor pembuatnya, yaitu tipe $1nM)S
dan
tipe
1pM)S.
%ahan
semi=konduktor
yang
digunakan
untuk
membuat M)S*#" adalah silikon, namun beberapa produsen &C, terutama &%M, mulai menggunakan +ampuran silikon dan germanium 1Si
Spesi3ikasi / = = = = =
Drain Sour+e 4oltage-4ds 14gs7
/ 077 4 / E27 4 / 07 ( / >( / 7.008F
2.& O,t*-*,lerO,t*/I"*lat*r
)pto+oupler merupakan komponen opti+al pasi3 yang terdiri dari dua bagian yaitu transmitter dan recei#er %ekerja sebagai sakelar otomatis yang menghubungkan dua rangkaian se+ara terpisah dengan sistem kerja menggunakan optical interface. ada prinsipnya, )pto+oupler dengan kombinasi L#D=hototransistor adalah )pto+oupler yang terdiri dari sebuah komponen L#D 1Light #mitting Diode yang meman+arkan +ahaya in3ra=merah 1&R L#D dan sebuah komponen semikonduktor yang peka terhadap +ahaya 1hototransistor sebagai bagian yang digunakan untuk mendeteksi +ahaya in3ra merah yang dipan+arkan &R L#D. 'mumnya )pto+oupler digunakan sebagai driGer pada rangkaian mikrokontroller, driGer Motor DC, (C, dan power control . ada penelitian kali ini akan digunakan )pto+oupler :$28 sebagai mediasi antara M)S*#" dan output sinyal digital dari arduino sebagai automatic relay dimana kombinasi dari rangkaian ini si3at kerjanya adalah sebagai driGer. :$28 memiliki nilai tegangan kerja maksimum !7 4d+ dan (rus sebesar 087 m(.
2.5 S)"te! Ker'a
Cara kerja Sistem Kendali &D pada 'mart Lamp menggunakan Sensor LDR adalah ketika 'et +alue 1S4 diatur melalui otensiometer1 yang kemudian akan diganti menggunakan LDR sebagai automatic set,#alue dijadikan sebagai nilai yang akan menjadi a+uan sistem kendali. Kemudian digunakan sistem kendali &D sebagai dasar controller keseluruhan kerja sistem yang nilainya dapat diintegrasikan langsung dari Library (rduino. Sinyal digital bergerak menuju driGer M)S*#" yang didukung dengan bantuan )pto+oupler sebagai automatic relay sebelum ke aktuator. Setelah itu dilanjutkan ke bagian sistem plant dimana terdapat aktuator berupa lampu DC dan diatur intensitas +ahayanya dengan sensor LDR, selanjutnya di3ungsikan sebagai feedback -umpan balik berupa nilai digital dari sensor +ahaya. $ilai dari sinyal digital output sensor kemudian akan dimasukkan ke dalam kontroller dan disebut dengan resent 4alue 14. Selanjutnya akan dibandingkan nilai 4 dan S4, Lampu akan meman+arkan +ahaya dengan intensitas yang sama oleh S4 dan jika belum kontroller pada (rduino akan terlalu berjalan dan pada akhirnya akan 4 akan sesuai dengan S4, kemudian ketika ada gangguan berupa +ahaya eksternal atau keadaan gelap, maka kontroller akan menyesuaikan keadaan lampu sesuai dengan nilai S4. Disinilah dapat dilihat indikasi dari sistem akan nilai kestabilannya.
$.1 De"kr),") U!!
"ahapan penelitian yang akan dilakukan dalam peran+angan sistem terdiri dari beberapa bagian. Diantaranya peran+angan sistem se+ara elektrikal, mekanikal, dan peran+angan sistem software. $.2 +l* #art Mulai
Kendali Digital
Mikrokontroller (rduino
DriGer Lampu 1M)S*#" %eban-Lampu 1(ktuator Sensor LDR
%eban Stabil
Ga!ar & Flowchart Diagram
%erdasarkan 3lo+hart diagram di atas +ara kerja sistem kendali &D untuk &ntesitas Cahaya Ruang %erbasis (rduino, Mos3et, dan Sensor LDR adalah dengan kendali &D digital berbasis Mikrokontroller (rduino 'no. ada kendali &D dengan arduino diberikan Set point 1S4 melalui potensionmeter 1yang nantinya diganti dengan LDR maka akan menyalakan plant dan di deteksi dengan sensor intensitas +ahaya LDR kemudian di umpan balik ke (rduino 'no, kemudian dibandingkan nilai 4 dan S4, jika nilai intesintas +ahaya lampu sudah sesuai dengan set point. Lampu DC akan meman+arkan +ahaya dengan intensitas yang sama oleh S4 dan jika belum Kontroller pada (rduino akan terlalu berjalan dan pada akhirnya akan 4 akan sesuai dengan S4, kemudian ketika ada gangguan berupa +ahaya eksternal, halangan benda atau keadaan gelap, maka mikrokontroller akan menyesuaikan keadaan lampu DC sesuai dengan nilai S4 yang diberikan.
Set oint
Kontroller
DriGer
(ktuator
1otensio-LDR
1(rduino 'no
1M)S*#"
1Lampu ijar DC
*eedba+k 1Sensor LDR
mengatur intensistas +ahaya yang telah diberi nilai aal 1set point atau Set 4alue1S4 dan mempertahankan nilai tersebut ketika diberi gangguan berupa haya luar 1eksternal atau berupa keadaan gelap. Dimana nilai set 1set point sebagai nilai yang akan menjadi a+uan sistem kendali yang biasa disebut Set 4alue 1S4. Kemudian kontoller yang akan menjadi sistem kendali yaitu sistem kendali &D. Kemudian menuju driGer M)S*#" untuk dikonGersikan dari blok mikrokontroller sebelum ke aktuator. Setelah itu dilanjutkan ke bagian sistem plant dimana terdapat akuator berupa lampu DC dan diukur intensitas +ahayanya dengan sensor LDR yang ber3ungsi sebagai 3eedba+k atau umpan balik yang berupa sensor +ahaya digital . sinyal digital dari output sensor kemudian akan di masukkan ke dalam kontroller dan disebut dengan resent 4alue14.
$.$ Ran-angan Penel)t)an
Dalam peran+angan alat ini, penulis menggunakan sensor LDR dan sensor )pto+oupler sebagai pemba+a inputan data berupa sinyal digital yang kemudian di kelola oleh mikrokontroller sehingga akan menampilkan data yang kemudian memberikan perintah dalam mengatur intesitas +ahaya.
Ga!ar 3 Peran-angan Electrical System
BAB & ESTIMASI BIA4A
#stimasi biaya merupakan rin+ian dari keseluruhan komponen yang akan dibeli dan digunakan guna memenuhi peran+angan dan pembangunan alat. arga yang tertera di
dalam
tabel
adalah
harga
yang
standar
yang
umum
digunakan
oleh
penjual-distributor. Sehingga memungkinkan untuk terjadi perubahan harga ketika proses pengerjaan dimulai.
-abel ./ Daftar 0arga -iap,-iap 1omponen dan -otal %stimasi 2iaya N*.
Jen)" K*!,*nen
De"kr),")
J!la#
Satan
arga Satan
arga T*tal
0
Mikrokontroller
(rduino 'no
0
+s
RpH8,777.77
RpH8,777.77
2
M)S*#"
&R*827 1")227(%
0
+s
Rp6,777.77
Rp6,777.77
!
)pto+oupler
:$28
0
+s
Rp:,777.77
Rp:,777.77
:
Display
062 LCD
0
+s
Rp!8,777.77
Rp!8,777.77
8
Lampu
Lampu alogen Ka+ang 024
0
+s
Rp00,777.77
Rp00,777.77
6
LDR
Light Dependent Resistor
2
+s
Rp0,777.77
Rp2,777.77
>
Resistor
4ariable Resistor I *ied 1+ampur nilai estimasi
=
+s
=
Rp07,777.77
5
(+ryli+ Case
(+ryli+ Case untuk CoGer %o
0
+s
Rp!8,777.77
Rp!8,777.77
"otal engeluaran /
R,.1678000.00
