PERANCANGAN SISTEM PENGHEMATAN BIAYA LISTRIK PADA RUMAH DENGAN PENGONTROLAN OTOMATIS MENGGUNAKAN LABVIEW BERBASIS ARDUINO MEGA
PROPOSAL SKRIPSI
Disusun oleh: PUGUH BAHTIAR 135150301111030
PROGRAM STUDI TEKNIK KOMPUTER JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS ILMU KOMPUTER UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2017
1
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI .................................................... ........................................................................... .............................................. .................................... ............. 2 DAFTAR GAMBAR ...................................... ............................................................ ............................................ ........................................ .................. 3 DAFTAR TABEL ................................ ...................................................... ............................................ ............................................. ............................. ...... 4 BAB 1 PENDAHULUAN.......................................... ................................................................ ............................................ ............................. ....... 5 1.1 Latar belakang............................................ ................................................................... ............................................ ..................... 5 1.2 Rumusan masalah ....................... .............................................. .............................................. .................................... ............. 7 1.3 Tujuan ......................................... ............................................................... ............................................. ..................................... .............. 7 1.4 Manfaat ......................... ............................................... ............................................ ............................................ ............................. ....... 7 1.5 Batasan masalah ........................................ .............................................................. ............................................ ...................... 8 1.6 Sistematika Pembahasan ....................... .............................................. .............................................. ......................... .. 8 BAB 2 LANDASAN KEPUSTAKAAN .................................................. ......................................................................... ....................... 10 2.1 Tinjauan Pustaka ............................................ ................................................................... ...................................... ............... 10 2.2 Dasar Teori ............................... ..................................................... ............................................ ...................................... ................ 11 11 2.2.1 Logika Fuzzy........................................... .................................................................. ...................................... ............... 11 2.2.2 Sensor .............................. .................................................... ............................................. ...................................... ............... 12 2.2.3 Microkontroler .................................. ........................................................ .......................................... .................... 15 2.2.4 LabView ............................................. .................................................................... .......................................... ................... 16 2.2.5 Modul Komunikasi ........................................... .................................................................. ........................... .... 20 BAB 3 METODOLOGI ............................................ .................................................................. ............................................ ........................... ..... 22 3.1 Studi Litelatur ................................ ...................................................... ............................................. ........................... .... 22 3.2 Analisa Kebutuhan .......................................... ................................................................. ............................... ........ 23 3.3 Perancangan................................................. ........................................................................ .................................. ........... 23 3.4 Implementasi............................................ ................................................................... ...................................... ............... 26 3.5 Pengujian dan Analisa ......................... ............................................... .......................................... .................... 26
2
DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Sensor HC-SR501 .............................................................................. 13 Gambar 2. 2 Sensor LDR ........................................................................................ 14 Gambar 2. 3 Sensor LM35 ..................................................................................... 14 Gambar 2. 4 Sensor HC-SR04 ................................................................................ 15 Gambar 2. 5 Arduino Mega Tampak Depan ......................................................... 16 Gambar 2. 6 Arduino Mega tampak Belakang ...................................................... 16 Gambar 2. 7 Logo National Instrumen Labview.................................................... 17 Gambar 2. 8 Tampilan Front Panel Labview ......................................................... 17 Gambar 2. 9 Tampilan Blok Diagram LabView ...................................................... 18 Gambar 2. 10 Tampilan Toolbar Pada Labview .................................................... 18 Gambar 2. 11 Tampilan Control Palette ............................................................... 19 Gambar 2. 12 Tampilan Functions Pallete ............................................................ 19 Gambar 2. 13 Komunikasi Serial I2C ..................................................................... 20 Gambar 2. 14 Modul Wifi ...................................................................................... 21 Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian.....................................................................22 Gambar 3. 2 Diagram blok konsep sistem secara keseluruhan ............................ 23 Gambar 3. 3 Diagram Blok sistem kontrol lampu otomatis .................................. 24 Gambar 3. 4 Diagram Blok sistem kontrol suhu otomatis .................................... 25 Gambar 3. 5 Diagram Blok sistem kontrol pompa air otomatis ........................... 25
3
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Masyarakat yang menyalakan lampu disiang hari .................................. 6 Tabel 2.1 Spesifikasi Sensor HC-SR501.......................................................... ........13 Tabel 2.2 Spesifikasi Sensor LDR ........................................................................... 13 Tabel 2.3 Spesifikasi Sensor LM35 ........................................................................ 14 Tabel 2.4 Spesifikasi Sensor HC-SR04 ................................................................... 15 Tabel 2.5 Spesifikasi Arduino Mega 2560 ............................................................. 16
4
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Energi ialah kemampuan untuk mengatur ulang suatu materi dengan kata lain, energi adalah kapasitas atau kemampuan melaksanakan kerja (Campbell, et al., 2008). Sedangkan menurut UU No. 30 tahun 2007 Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja yang dapat berupa panas, cahaya, mekanika, kimia, dan elektromagnetika. Sektor energi memiliki potensi sangat besar untuk mengentaskan kemiskinan, dan salah satu energi yang sangat penting bagi manusia adalah energi listrik (Indrawati, 2015). Di Indonesia sendiri Ketenagalistrikan diatur pada Bab I UU No. 30 Tahun 2009, mengemukakan ketenagalistrikan adalah segala sesuatu yang menyangkut penyediaan dan pemanfaatan tenaga listrik serta usaha penunjang tenaga listrik. Sedangkan pada BAB II menyebut bahwa Pembangunan ketenagalistrikan bertujuan untuk menjamin ketersediaan tenaga listrik dalam jumlah yang cukup, kualitas yang baik, dan harga yang wajar dalarn rangka meningkatkan kesejahteraan dan kemakmuran rakyat secara adil dan merata serta mewujudkan pembangunan yang berkelanjutan. Dari penjelasan diatas, dapat penulis simpulkan bahwa energi listrik sangat berperan dalam kesejahteraan dan kemakmuran kehidupan manusia. Pemborosan listrik oleh masyarakat Indonesia sudah seperti menjadi gaya hidup sejak sekian lama (Jarman, 2016). kebiasaan yang sering terjadi yaitu menyalakan lampu disiang hari, menyalakan pendingin ruangan dengan suhu yang terlalu rendah, atau menyalakan lampu di siang hari, hal-hal seperti itu juga sangat mempengaruhi kebutuhan energi listrik yang semakin naik dan membengkak. Hal ini diperkuat karna perilaku dan kebiasaan masyarakat dalam pengelolaan listrik di rumah. Sistem otomatisasi merupakan terobosan yang dapat mengatasi masalah borosnya komsumsi listrik masyarakat Indonesia dari golongan rumah tangga. selama ini, masyarakat Indonesia dimanjakan dengan listrik yang murah sehingga membuat mereka tidak berpikir bahwa energi ada batasnya. Pada buku statistik ketenagalistrikan 2015, golongan rumah tangga menyumbang presentasi tertinggi dalam pemakaian sebesar 88.682.130,00, dengan jumlah pelanggan sebesar 56.605.260, hal ini menjadi dasar yang kuat mengapa diperlukan sebuah sistem otomatisasi pengkontrolan perangkat elektronik rumah untuk mengatasi pemborosan yang dilakukan oleh masyarakat.
5
Tabel 1.1 Masyarakat yang menyalakan lampu disiang hari JUMLAH LAMPU
REGIONAL TOTAL
TERPASANG
Sumatera
Jawa
BaliNTT
Kalimantan
Sulawesi
MalukuPapua
1 sampai 3
95,1
97,0
95,7
90,2
98,7
90,9
95,7
4 sampai 6
3,1
2,6
2,1
7,3
1,3
7,5
3,4
>6
1,7
0,4
2,1
2,4
0,0
1,6
0,9
TOTAL %
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
100,0
N
287
690
47
41
151
186
1,402
Sumber : Survei Perilaku Masyarakat Peduli Lingkungan, 2012 Menurut survey yang dilakukan oleh (Kementerian Lingkungan Hidup dan UGM, 2012), tentang rumah tangga yang menyalakan lampu disiang hari. Pada data tersebut dapat disimpulkan bahwa perilaku mayarakat dalam pemakaianlampu di siang sangatlah boros, walaupun data menunjukan presentasi 4 – 6 lampu dan > 6 sangat kecil, tetapi pada golongan 1-3 lampu sangatlah besar, rata-rata mencapai 90 %. Selain hal itu, pada buku (Brief, 2016) menyebut bahwa rumah tangga dipulau jawa memiliki presentasi paling rendah dalam penggunaan lampu hemat energi yaitu sebesar 41,7 %, hal ini sangatlah berpengaruh karna pulau jawa adalah tempat populasi terbesar dari masyarakat Indonesia. Dalam beberapa penelitian sebelumnya seperti salah satu jurnal karya (Mehdia & Roshchina, 2015), diteliti bagaimana membuat sebuah rumah dengan sistem energi listrik yang mandiri, dengan menggunakan panel surya. Menurut penulis, jurnal ini memiliki kelemahan yaitu mahalnya biaya panel surya dan kerumitan dalam penggunaan dan pemasangan. Pada jurnal tentang IoT (Huia, et al., 2016) jurnal ini meneliti sebuah sistem dimana kemudahan dan kenyamanan dalam pengawasan obyek rumah yang dikirimkan pada smartphone yang pengguna miliki, tapi bagaimana jika pengguna tersebut tidak bisa memegang yang dimiliki ketika terjadi pemberitahuan terhadap pengguna, hal ini juga perlu diperhatikan karna bisa menggangu kenyamanan yang telah dijanjikan. Berdasarkan permasalahan tersebut, penulis mengajukan untuk membuat penelitian tentang bagaimana membuat sebuah sistem yang dapat berkerja secara mandiri dan dapat mengefisiensikan pengunaan listrik pada rumah. Sistem ini akan dirangcang untuk mengontrol 3 hal dalam rumah yang dinilai penulis sangat memboroskan penggunaan listrik yaitu lampu, pendingin ruangan, dan serta pompa air. Dalam sistem ini penulis akan menggunakan Arduino Mega sebagai otak sistem, Labview sebagai pengontrol sistem, dan beberapa sensor dan komponen sebagai alat dari sistem.
6
Penulis sangat berharap, penelitian ini dapat membantu mengurangi Pemakaian listrik sehingga dapat mencegah terjadinya krisis listrik. Selain itu dapat membantu masyarakat untuk mengurangi biaya listrik yang dikeluarkan.
1.2 Rumusan masalah Berdasarkan uraian latar belakang diatas, diperoleh rumusan permasalahan sebagai berikut: 1. Bagaimana cara merancang sistem yang dapat mengurangi tagihan listrik pada rumah? 2. Bagaimana cara membuat sistem yang bekerja secara otomatis, mandiri, dan dapat diandalkan? 3. Bagaimana cara system membaca setiap kondisi ketika sesuatu hal terjadi dan diperlukan sebuah feedback ?
1.3 Tujuan Tujuan dari penelitian yang dilakukan adalah : 1. Merangcang sistem pengedali lampu, pompa dan AC secara otomatis dan mandiri. 2. Membuat sistem yang dapat mengurangi dampak terjadinya boros energi listrik. 3. Membuat sistem yang dapat memberi kenyamanan kepada pengguna dan bekerja sesuai dengan fungsinya.
1.4 Manfaat Manfaat dari penelitian yang dilakukan ini adalah : 4. Bagi Penulis
Dapat memahami dan mempelajari cara kerja Labview, Arduino Mega, Sensor dan perangkat perangkat lainya
Menambah pengalaman dalam merancang sebuah system dapat secara otomatis dan dapat diandalkan
5. Bagi Pengguna
Dapat mengurangi tagihan listrik serta membantu mengurangi presentasi terjadinya krisis listrik.
Memberi kenyamanan kepada pengguna dalam penggunaan lampu, pompa, dan AC secara otomatis dan efisience.
6. Bagi Pembimbing
Dapat digunakan sebagai bahan ajar atau referensi kepada mahasiswa yang akan mengambil tugas akhir. 7
1.5 Batasan masalah Penelitian tugas ini memiliki batasan – batasan yang digunakan sebagai pedoman dalam melakukan penelitian sebagai berikut : 1. Perangkat yang dikontrol adalah Pompa Air, Lampu, dan Pendingin ruangan. 2. Metode yang digunakan adalah Logika Fuzzy dan State Machine. 3. Pompa Air dikontrol menggunakan Timer dan sensor Ping. 4. Lampu Dikontrol menggunakan sensor LDR. 5. AC dikontrol menggunakan sensor suhu LM35.
1.6 Sistematika Pembahasan Sistematika penulisan memberikan gambaran dan penjelasan secara garis besar dai isi penelitian yang terdiri dari beberapa bab sebagai berikut:
I.
Pendahuluan Dalam bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian dan sistematika pembahasan mengenai penelitian yang penulis lakukan dengan judul “Perancangan Sistem Penghematan Biaya Listrik Pada Rumah Dengan Pengkontrolan Otomatis Menggunakan Labview Berbasis Arduino Mega”.
II. Landasan Kepustakaan Dalam bab ini mejelaskan tentang dasar teori, kajian pustaka dan referensi dari metode yang digunakan penulis dalam penelitian dengan judul “Perancangan Sistem Penghematan Biaya Listrik Pada Rumah Dengan Pengkontrolan Otomatis Menggunakan Labview Berbasis Arduino Mega”.
III. Metodologi Penelitian Dalam bab ini menjelaskan tentang metode dan langkah kerja yang dilakukan dalam penelitian, yang terdiri dari beberapa proses yaitu studi literatur, analisa kebutuhan, perancangan sistem, implementasi sistem, pegujian, dan penarikan kesimpulan.
IV. Perancangan Dalam bab ini menjelaskan tentang perancangan perangkat keras sistem pengurangan biaya listrik pada rumah dan sistem kontrol pada labview.
V. Implementasi Dalam bab ini menjelaskan tentang implementasi dari penelitian dengan judul “Perancangan Sistem Penghematan Biaya Listrik Pada Rumah Dengan Pengkontrolan Otomatis Menggunakan Labview Berbasis Arduino Mega”.
8
sesuai dengan hasil rancangan yang sudah dibuat baik dari hardware dan system kontrol.
VI. Pengujian Dalam bab ini menjelaskan tentang teknik dan metode yang dilakukan dalam proses pengujian sistem yang sudah dibangun untuk memastikan sistem berfungsi sesuai dengan perancangan.
VII. Penutup Dalam bab ini menjelaskan tentang kesimpulan dan saran yang diperoleh dari penelitian dengan judul “Perancangan Sistem Penghematan Biaya Listrik Pada Rumah Dengan Pengkontrolan Otomatis Menggunakan Labview Berbasis Arduino Mega”.
9
BAB 2 LANDASAN KEPUSTAKAAN Pada penelitian ini, penulis mengembangkan sebuah sistem untuk mengkontrol komsumsi listrik pada rumah secara mandiri dan otomatis dengan di dasari beberapa jurnal penelitian. Adapun jurnal tersebut adalah “Major requirements for building Smart Homes in Smart Cities based on Internet of Things technologies” , ditulis oleh (Huia, et al., 2016), jurnal ini berisi bagaimana membuat sebuah rumah bekerja dengan listrik yang mandiri dengan menggunakan panel surya. Terdapat juga jurnal “Electricity consumption constraints for smart-home automation: An overview of models and applications” , karya (Mehdia & Roshchina, 2015), juga membahas tentang penghematan energi dalam rumah. Sedangkan untuk beberapa komponen pendukung penelitian, penulis menggunakan LabView, Arduino Mega, Sensor LDR, LM35 dan PING, serta.
2.1 Tinjauan Pustaka Otomasi merupakan sebuah proses yang di dalamnya tidak ada aktivitas langsung dari manusia dalam prosesnya (Dorf, 1983). Sistem otomasi memiliki 3 komponen penting yaitu Sensor & Transducer Controller, Actuator. Sistem otomatisasi menjadi solusi yang baik dalam menuntaskan sebuah masalah tertentu, salah satu contohnya adalah membuat sebuah pintu yang dapat mengenali pemilik rumah, atau sistem pengendalian dan pengawasan rumah menggunakan Smartphone menggunakan protokol Internet of Thing (IoT), dan masih banyak lainya. Kaitanya dengan penelitian ini, penulis berinisiatif untuk meneliti sebuah sistem otomatisasi dalam rumah yang bertujuan menggurangi tagihan listrik untuk upaya penghematan listrik. Pada jurnal yang ditulis oleh samuel tang, dkk., dengan judul Development of a prototype smart home intelligent lighting control architecture using sensors onboard a mobile computing system, membahas tentang bagaimana mengkontrol pencahayaan dalam ruangan menggunakan sensor pada perangkat smartphone . Dengan menfaatkan konsep dari IoT (Internet of Thing), komunikasi data antara smartphone dan lampu menggunakan protokol komunikasi xbee. selain itu, dengan menggunakan rasberry pi sebagai pengontrol utama dan sebagai server, komunikasi serta pengkontrolan dapat terjamin walaupun pemilik rumah tidak sedang dirumah. Sedangkan pengkontrolan LED diatur menggunakan arduino uno menggunakan metode PWM sehingga warna LED dapat diatur dengan pengaturan pada lebar pulsa. Pada jurnal yang ditulis Adhitya Permana, Dedi Triyanto dan Tedy Rismawan, dengan judul “Rancang Bangun Sistem Monitoring Volume Dan Pengisian Air Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler Avr Atmega8”. Jurnal ini membahas tentang bagaimana otomatisasi pada pengisian bak air dan monitoring ketinggian air menggunakan sensor Ultrasonic dengan menggunakan microkontroller AVR Atmega 8 sebagai pengkontrol sistem dan hardware. Jurnal ini mengunakan modul bluetooth HC-05 sebagai media komunikasi antara microkontroler dan handphone yang digunakan sebagai media untuk 10
memonitoring ketinggian air. Pengujian dilakukan pada bak penampungan air dengan ukuran 65x45x38 cm, dan hasil pengujian membuktikan bahwa sistem dapat menampilkan hasil yang aktual dan dapat melakukan pengisian atau menghentikan pompa secara otomatis. Pada jurnal yang ditulis oleh LIU Qinghe, Huang Bo dan Ding Tao dengan judul “Fuzzy Control Strategis for Automotive Automatic Air Conditioning”, membahas tentang penggunaan logika fuzzy dalam pengaturan suhu AC pada kursi penumpang mobil. Pada penelitian ini logika fuzzy digunakan untuk mengolah data pada dua input yaitu udara diluar dan udara didalam, kemudian diolah untuk mendapat output yang sesuai. Pengolahan data akan digunakan untuk mengatur mengatur kecepatan putar blower yang terpasang, dan kemudian mengatur suhu AC yang dikeluarkan. Hasil pengujian membuktikan, logika fuzzy mampu memberikan efektifitas permintaan suhu yang sesuai dengan keadaan.
2.2 Dasar Teori 2.2.1 Logika Fuzzy Sistem fuzzy logic dapat merepresentasikan pengetahuan manusia dalam bentuk matematis dengan menyerupai cara berpikir manusia (Negnevitsky, 2005; Negnevitsky, 2005). Fuzzy logic memiliki kelebihan dalam menghasilkan output berdasarkan situasi yang melibatkan pembentukan konsep, pengenalan pola, dan pengambilan keputusan dalam lingkungan yang tidak pasti atau tidak jelas. Fuzzy logic dapat mengolah nilai yang tidak pasti, seperti “kurang lebih”, “sangat”, “sedikit”. Contoh lainya seperti manusia dapat mengartikan kalimat “saya tidur sebentar saja”, dengan pengartian kata sebentar itu satu jam, atau setengah jam, Namun hal ini tidaklah berlaku pada komputer yang hanya mengerti bilangan 1 dan 0. fuzzy logic memperluas jangkauan dari nilai untuk semua bilangan riil dari interval 0 sampai 1. Menurut (Kusumadewi, 2003) Terdapat beberapa alasan mengapa harus memakai logika Fuzzy : 1. Konsep fuzzy logic yang mudah untuk dimengerti, hal ini karena fuzzy logic menggunakan dasa teori himpunan, sehingga konsep matematis yang menjadi dasar penalaran fuzzy logic cukup mudah dipahami. 2. Sifat dari fuzzy logic yang fleksibel, membuatnya dapat beradaptasi dengan perubahan dan ketidakpastian pada permasalahan. 3. Fuzzy logic dapat memodelkan fungsi linier yang kompleks. 4. Dapat membangun dan mengaplikasikan data pakar terdahulu secara langsung tanpa melalui pelatihan. 5. Fuzzy logic mampu berkerjasama dengan banyak tehnik kendali secara konvensional, umumnya pada bidang teknik mesin dan teknik elektro. 6. Fuzzy logic berdasar pada bahasa yang alami.
11
Dalam perangcangannya Fuzzy logic dirumuskan berdasarkan 3 tahap utama yaitu : 1. Fuzzification
Tahap ini merupakan tahap awal dari fuzzy logic, fuzzification adalah tahap untuk memetakan nilai creps yang sesuai dengan himpunanya masing masing. 2. Rule Evaluation
Pada tahap ini akan dilakukan pengecekan, evaluasi, aturan pengambilan keputusan, knowladge base, serta rule base, yang berdasar pada pemetaan nilai pada himpunan. Pada rule evaluation nilai fuzzy indut akan diolah oleh rule base kemudian dijadikan fuzzy output. 3. Defuzzification
Tahap ini adalah kebalikan dari tahap fuzzification, yaitu memetakan nilai himpunan fuzzy kedalam nilai creps, dengan kata lain merubah nilai fuzzy ke nilai creps. Hasil dari nilai inilah yang nantinya digunakan untuk output pada implementasi yang diteliti. Pada tahap ini penulis akan menggunakan metode fuzzy logic tsukamoto, aturan pada metode ini berdasar bahwa setiap konsekuen yang berbentuk IF-THEN harus direpresentasikan pada himpunan fuzzy dengan fungsi keanggotaan yang tetap.
2.2.2 Sensor Penggunaan sensor dalam dunia modern menjadi hal yang sangat membantu pekerjaan manusia. Sensor merupakan alat yang difungsikan untuk mendeteksi gejala-gejala, sinyal sinyal yang berasal pada berubahan energi (Sharon et al, 1982). Terdapat banyak sekali macam sensor yang ada saat ini, mulai dari sensor suhu, sensor cahaya, sensor jarak dan masih banyak lainya. Sensor dibedakan melalui apa yang mampu dideteksinya. Pada penelitian ini penulis memakai beberapa sensor untuk melengkapi dan menyempurnakan sistem, yaitu sensor Infrared , sensor ultrasonic, sensor cahaya dan sensor suhu.
2.2.2.1 Sensor Passive Infrared Sensor Passive Infrared (PIR) merupakan sebuah sensor yang dapat mendeteksi pancaran sinar infra merah. Sesuai namanya, sensor PIR bersifat pasif yaitu sensor tidak memancarkan sinar infra merah tapi menerima sinar infra merah. dalam pengaplikasianya, sensor PIR digunakan untuk mendeteksi gerakan dari manusia. Sensor HC-SR501 adalah salah satu dari sekian jenis sensor PIR, sensor ini memiliki kelebihan dalam penggunaanya yang sangat mudah dan awet.
12
Tabel 2.1 Spesifikasi Sensor HC-SR501 Supply Voltage
3 - 5 Volt
Detection Range
3m - 7m
Sensing Range
<120°
Sumber : Datasheet HC-SR501 PIR Motion Detector
Gambar 2. 1 Sensor HC-SR501 Sumber : (https://arduinodiy.wordpress.com) 2.2.2.1 Sensor Cahaya Sensor cahaya merupakan sensor yang bekerja dengan cara merubah besaran optik menjadi besaran elektrik. Berdasarkan perubahan eletrik yang dihasilkan sensor cahaya terbagi menjadi 2 jenis yaitu : 1. Photovoltaic : merubah besaran optik menjadi tegangan, salah satu contohnya adalah Solar Cell. 2. Photoconductive : merubah besaran optik menjadi perubahan nilai konduktansi atau resistansi, beberapa contohnya adalah sensor LDR dan Photodiode. Cara kerja sensor LDR adalah apabila sensor menerima cahaya maka nilai konduktansi di kedua kakinya akan meningkat dan resistansinya menurun, berlaku sebaliknya. Nilai konduktansi akan semakin tinggi jika cahaya yang diterima semakin besar.
Tabel 2.2 Spesifikasi Sensor LDR Supply Voltage
3.3 - 5 Volt
Cell Resistance
10K Ohm
Dark Resistance
1M Ohm
Sumber : (http://elektronika-dasar.web.id/sensor-cahaya-ldr-lightdependent-resistor)
13
Gambar 2. 2 Sensor LDR Sumber : (http://elektronika-dasar.web.id/sensor-cahaya-ldr-lightdependent-resistor) 2.2.2.3 Sensor Suhu Sensor suhu bekerja dengan cara mendeteksi besaran panas dan dingin dan mengolahnya menjadi besaran eletrik sehingga dapat mendeteksi perubahan suhu pada lingkunganya. Sensor suhu IC LM35 memiliki keakuratan yang cukup tinggi dalam pengambilan data, sensor ini juga memiliki keluaran impedansi rendah dan linieritas yang tinggi, sehingga mampu dihubungkan dengan rangkaian kontrol tertentu karena output dari sensor suhu LM35 memiliki karakter yang linier dengan perubahan 10mV/°C. Tegangan output dirumuskan dalam bentuk :
Vout LM35 = Temperature º x 10 mV
Tabel 2.3 Spesifikasi Sensor LM35 Supply Voltage
+5 Volt
Minimum Range
-55 ºC
+150 ºC Sumber : (http://elektronika-dasar.web.id/sensor-suhu-ic-lm35) Maximum Range
Gambar 2. 3 Sensor LM35
Sumber : (http://www.instructables.com/id/LM35-Temperature-Sensor)
14
2.2.2.4 Sensor Ultrasonic Sensor ultrasonic bekerja dengan cara mengirimkan gelombang dan menerima kembali gelombang tersebut sehingga mampu mempresentasikan jarak sebuah benda. Jarak antara waktu pengiriman dan waktu menerima digunakan sebagai representasi jarak objek yang dideteksi. Sensor ultrasonic HC-SR04 terdiri dari 2 komponen utama yaitu transmitter dan receiver. Fungsi dari transmitter adalah untuk memancarkan gelombang dan receiver digunakan untuk menangkap hasil pantulan gelombang yang dipancarkan. Sensor ultrasonic memancarkan gelombang dengan frequency sebesar 40 KHz.
Tabel 2.4 Spesifikasi Sensor HC-SR04 Supply Voltage
+5 Volt
Frequency Range
40 KHz
Max Range
400 Cm - 500 Cm
Min Range
2 Cm
Sumber : (http://www.digi-bytes.com)
Gambar 2. 4 Sensor HC-SR04 Sumber : (https://www.aimagin.com)
2.2.3 Microkontroler Microkontroler merupakan sebuah komponen yang difungsikan sebagai alat untuk mengkontrol rangkaian elektronika. pada dasarnya mikrokontroler terdiri dari beberapa komponen utama yaitu CPU, Memori, I/O, dan ADC. Pada penelitian ini penulis menggunakan arduino mega 2560 sebagai alat kontrol sistem. Arduino mega memiliki fitur yang lengkap untuk sebuah arduino, dengan dilengkapi pin I/O yang cukup banyak untuk efisiensi dalam merancang sebuah sistem.
15
Gambar 2. 6 Arduino Mega tampak Belakang
Gambar 2. 5 Arduino Mega Tampak Depan
Sumber : (https://store.arduino.cc/product/A000067) Tabel 2.5 Spesifikasi Arduino Mega 2560 Microkontroler
ATmega2560
Operation Voltage
5V
Input Voltage
7-12V
Input Voltage(limit)
6v-20V
Digital I/O
54
PWM Digital I/O pins
14
Analog I/O
16
DC Current per I/O Pin
40 mA
DC Current pin 3.3V
50 mA
Flash Memory
256 KB
Flash Memory for Bootloader
8 KB
Sram
8 KB
EEPROM
4 KB
Clock Speed
16Mhz
Sumber : (https://store.arduino.cc/product/A000067)
2.2.4 LabView Labview merupakan sebuah software pemgrograman berbasis grafis atau blok diagram. Labview adalah singkatan dari Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench , software ini merupakan salah satu software buatan Nationa Instruments(NI). Labview menyediakan kemudahan dalam mendesain sebuah sistem yang menyerupai dengan bentuk aslinya sehingga pengguna dapat melakukan pengamatan sistem dengan hasil yang maksimal. Sifat pemograman LabView yang fleksibel dan terbuka dapat membantu pengguna untuk menghubungkan kepada hardware control seperti Arduino atau PLC menggunakan satu paket software. 16
Gambar 2. 7 Logo National Instrumen Labview Sumber : http://www.ni.com/labview
Pada labview, terdapat 3 komponen utama untuk melakukan pemograman, yaitu :
1. Front Panel Front panel merupakan bagian untuk membuat interface yang digunakan sebagai penghubung antara mesin dengan user. Pada front panel terdapat berupa tools input seperti button, knops, dial dan lain lainya. Sedangkan untuk output dapat berupa LED, grafik, dan lain sebagainya.
Gambar 2. 8 Tampilan Front Panel Labview Sumber : http://www.ni.com/labview
2. Blok Diagram Blok diagram merupakan bagian untuk menulis source code grafis. Code grafis disini disediakan oleh labview untuk mengendalikan program yang dibuat.
17
Gambar 2. 9 Tampilan Blok Diagram LabView Sumber : http://www.ni.com/labview 3. Control, ToolBar, and Functions Pallete a. ToolBar Toolbar terdapat pada bagian atas kedua layer Labview, pada Blok Diagram maupun Front Panel.
Gambar 2. 10 Tampilan Toolbar Pada Labview Sumber : http://www.ni.com/labview
Tombol-tombol yang terdapat pada tool bar:
Run Button
Continuous Run Button
Abort Button
Pause/Continue Button
Font Ring
Aligment Ring
Distribution Ring
Resize Ring
Reorder Ring
Context help button
18
b. Control Palette Control Pallete merupakan tempat beberapa control dan indikator pada front panel, control pallete hanya tersedia di front panel, untuk menampilkan control pallete dapat dilakukan dengan mengkilk windows >> show control pallete atau klik kanan pada front panel.
Gambar 2. 11 Tampilan Control Palette Sumber : http://www.ni.com/labview c. Functions Pallete Functions Pallete digunakan untuk membangun sebuah blok diagram, functions pallete hanya tersedia pada blok diagram, untuk menampilkannya dapat dilakukan dengan mengklik windows >> show control pallete atau klik kanan pada lembar kerja blok diagram.
Gambar 2. 12 Tampilan Functions Pallete Sumber : http://www.ni.com/labview
19
2.2.5 Modul Komunikasi 1. Protokol I2C Pada penelitian ini, penulis menggunakan lebih dari satu arduino untuk mengkontrol keseluruhan sistem, maka dari itu diperlukan modul komunikasi antar arduino. Adapun komunikasi yang digunakan adalah komunikasi serial I2C. I2C adalah kepanjangan dari Inter Integrated Circuit, komunikasi ini bekerja dengan cara menghubungkan serial dua arah dengan dua saluran telah didisain khusus pada arduino untuk mengirim maupun menerima data. Sedangkan untuk komunikasi pinya menggunakan pin A4(SCL) dan pin A5(SCL) serta menghubungkan GND/Ground pada kedua Arduino .
Gambar 2. 13 Komunikasi Serial I2C Sumber : https://www.cronyos.com/komunikasi-dua-arduinomenggunakan-komunikasi-serial-i2c/
2. Modul Wifi Pada penelitian ini, penulis menggunakan LabView sebagai media untuk perancangan interface dan penulisan program, maka dari itu dibutuhkan sebuah modul komunikasi untuk menghubungkan Mikrokontroller dengan Labview. ESP8266 merupakan salah satu modul wifi yang dapat membuat jaringan internet TCP/IP, jaringan ini kemudian akan dapat diakses dengan perangkat lain seperti laptop dan ponsel dan sebagainya. ESP8266 memiliki tiga mode wifi yaitu Station, Access Point dan Both. Modul ini membutuhkan daya sekitar 3.3v yang dilengkapi dengan memori, prosesor dan GPIO.
20
Gambar 2. 14 Modul Wifi Sumber : https://www.seeedstudio.com/
21
BAB 3 METODOLOGI Pada bab ini akan dibahas bagaimana prosedur yang digunakan penulis dalam penelitian. Bab metodologi difungsikan penulis untuk penguraian dan penyelesaian permasalahan yang timbul serta bagaimana teknik dalam pengumpulan data. Tahap tahap metodologi akan diserderhanakan dalam alur diagram pada gambar 3.1.
Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian
3.1 Studi Litelatur Pada bab ini, dicari dan disusun dasar dasar teori dalam penelitian. Teori ini berupa penelitian terdahulu, referensi internet dan jurnal yang berhubungan dengan penelitian yang dilakukan oleh penulis. Adapun studi literatur yang telah dilakukan adalah: 1. Konsep tentang terbatasnya energi dan solusi yang telah dilakukan dan
teori tentang energi terbarukan. 2. Teknik otomasi dalam dunia industri dan dunia internet. 3. Penggunaan teori fuzzy dalam dunia otomasi. 4. Teknik pembacaan dan perancangan sensor untuk sebuah sistem yang
bekerja secara otomatis dan mandiri. 5. Penggunaan mikrokontrol sebagai alat kontrol pada sistem otomasi.
22
6. Pengaplikasian Labview untuk membuat prototipe sistem yang
sebenarnya. 7. Modul komunikasi yang digunakan untuk pengiriman data antara
arduino.
3.2 Analisa Kebutuhan Analisis kebutuhan digunakan dalam penelitian untuk melakukan analisis pada beberapa kebutuhan yang diperlukan dalam perancangan sistem penelitian ini. Adapun analisa kebutuhan akan dijelaskan pada sub-bab berikut ini :
3.2.1 Analisa Kebutuhan Perangkat Lunak Analisa dari kebutuhan perangkat lunak meliputi apa saja software yang dibutuhkan dalam proses penelitian. Labview merupakan software yang penulis gunakan dalam penelitian.
3.2.2
Analisa Kebutuhan Perangkat Keras Analisa dari kebutuhan perangkat lunak meliputi apa saja hardware yang dibutuhkan dalam proses penelitian. Adapun hardware yang digunakan adalah Arduino Mega, Sensor, Modul Wifi Dan LED.
3.2.3
Analisa Kebutuhan Sistem Program Analisa dari kebutuhan sistem program meliputi teori dalam pengambilan data sensor, komunikasi antar arduino, dan pengolahan data pada sistem metode fuzzy.
3.3 Perancangan Perangcangan dilakukan untuk membentuk pola penelitian yang akan di lakukan sehingga dapat melakukan penelitian yang terkonsep dan tidak melenceng. Perancangan dilakukan apabila semua kebutuhan sistem sudah terpenuhi. Pada gambar 3.2 merupakan diagram blok garis besar dari sistem yang penulis teliti.
Gambar 3. 2 Diagram blok konsep sistem secara keseluruhan
23
Sistem ini dapat bekerja sesuai dengan program yang telah diberikan, sistem ini akan akan terus bekerja dengan prinsip loop program, untuk media komunikasi antar control alat peneliti menggunakan protocol I2C d an modul Wifi.
3.3.1
Sistem kontrol lampu otomatis
Gambar 3. 3 Diagram Blok sistem kontrol lampu otomatis Berdasarkan diagram blok tersebut terdapat beberapa proses, yaitu : 1. Tahap pertama yaitu, Menggunakan sensor PIR untuk mendeteksi tidak adanya manusia dalam rumah, jika iya maka sistem akan masuk pada proses selanjutnya, jika tidak sistem akan terus mendeteksi. 2. Tahap Kedua yaitu, Menggunakan sensor LDR untuk mengukur Intensitas cahaya dalam ruangan, hal ini dilakukan untuk menentukan perlu tidaknya
untuk menyalakan lampu. Jika iya,
lampu akan menyala, sedangkan jika tidak proses akan kembali pada tahap pertama.
24
3.3.2
Sistem kontrol suhu otomatis.
Gambar 3. 4 Diagram Blok sistem kontrol suhu otomatis Seperti tahap pertama terdapat juga dua tahap pada sistem kontrol suhu otomatis yaitu : 1. Tahap Pertama, Menggunakan sensor PIR untuk mendeteksi tidak adanya manusia dalam rumah, jika iya maka sistem akan masuk pada proses selanjutnya, jika tidak sistem akan terus mendeteksi. 2. Tahap Kedua, Menggunakan sensor LM35 untuk mendeteksi suhu dalam rumah, jika suhu lebih dari 24 oC, maka sistem akan menyalakan AC, jika suhu kurang dari 24 oC, sistem akan kembali pada tahap pertama.
3.3.3 Sistem kontrol pompa air otomatis
Gambar 3. 5 Diagram Blok sistem kontrol pompa air otomatis
25
Pada tahap sistem kontrol pompa air otomatis terdapat beberapa tahap pemrosesan yaitu 1. Sensor akan mendeteksi ketinggian dari air di tandon. 2. Kemudian data tersebut akan diolah apakah perlu pengisian air atau tidak. 3. Pada program nantinya terdapat beberapa aturan ketinggian untuk pengisian atau tidaknya air. 4. Jika iya sistem akan menyalakan pompa air, jika tidak maka sistem akan kembali ke proses mendeteksi ketinggian air.
3.4
Implementasi
Pada tahap ini akan dilakukan sebuah implementasi pada sistem hardware d an software. Implementasi pada hardware dilakukan dengan projek board, sensor sensor dan alat input lainya akan dirancang sesuai konsep yang telah penulis rancang pada projek board , sistem hardware disini digunakan oleh penulis untuk menjadi input dari sistem. Pada tahap implementasi software, penulis menggunakan Labview sebagai media perancangan output dalam sistem. Implementasi ini dirancang sesuai dengan bentuk yang mudah dimengerti oleh user serta sesuai dengan kondisi jika sistem dibangun dalam dunia nyata .
3.5 Pengujian dan Analisa Pada tahap pengujian akan dilakukan analisa apakah sistem dapat berjalan sesuai fungsi perancangan atau masih melenceng. Tahap pengujian ini dilakukan agar penulis dapat menganalisa jika terjadinya kesalahan. Pada bab ini terdapat urutan tahap pengujian dan analisa yang dilakukan oleh penulis kepada sistem. Urutan dari tahap itu adalah :
Tahap Pertama : Pengujian dan analisa Hardware, Pengujian ini meliputi pengujian kelayakan hardware yang dipakai serta implementasi hardware pada sistem. Pengujian dilakukan pada Sensor, Mikrokontroler dan perlengkapan lainya.
Tahap Kedua : Pengujian dan analisa Software, Pengujian ini dilakukan pada aplikasi labview yang digunakan. pengujian ini meliputi, kesiapan program, interface program dan sistem pengolahan data sensor.
26
DAFTAR PUSTAKA Adhitya Permana, Dedi Triyanto, Tedy Rismawan ,2015, “Rancang Bangun Sistem Monitoring Volume Dan Pengisian Air Menggunakan Sensor Ultrasonik, Berbasis Mikr okontroler Avr Atmega8,” pp. 76-87. Campbel, N .A, Reece J.B, 2008, Biology, 8th Edition, California. Direktorat Jenderal Ketenagalistrikan Kementrian EDSM, 2016, “Statistik Ketenagalistrikan 2015,” No.29, Jakarta.
Dorf, Richard C, 1983, “Robotics and automated manufacturing ”, Reston Pub. Co, Virginia, USA. Eddy Kiswanto, 2016, Perilaku Hemat Listrik : Pakai Seperlunya dan Gunakan Lampu atau Alat Elektronik yang Hemat Listrik, No 22, Universitas Gadjah Mada. Gulnar Mehdia, Mikhal Roshchina, 2015, “Electricity consumption constraints for smart-home automation: An overview of models and applications, ” pp. 60-68. Huia, Terence K.L.; Sherratta, R. Simon; Sánchezb, Daniel Díaz, 2016, “Major
requirements for building Smart Homes in Smart Cities based on Internet of Things technologies” Jarman,
2016,
“Liputan
[Online]
6”,
available
at
:
http://bisnis.liputan6.com/read/2496691/terlena-dengan-subsidi-yangbikin-masyarakat-masih-boros-listrik [diakses 10 2 2017] Kusumadewi, Sri, 2003, “Artificial Intelligence (Teknik dan Aplikasinya)”, 1st, Graha
Ilmu, Yogyakarta. LIU Qinghe, Huang Bo, Ding Tao, 2009, “Fuzzy Control Strategis for Automotive Automatic Air Conditioning”.
Mulyani, Sri, 2015 , “A youth initiative,” International Studunt Energy Submit ,” Bali, Indonesia. Negnevitsky, Michael, 2005, “Artificial Intelligence: A Guide to Intelligent Systems,” 2nd, Addison Wesley, New Jersey. Republik Indonesia, Undang Undang No. 30 tahun 2007 Tentang Energi. Undang Undang No. 30 Tahun 2009, Tentang Ketenagalistrikan.
27
Samuel Tang, Vineetha Kalavally, Kok Yew Ng, Jussi Parkkinen, 2016, “Development of a prototype smart home intelligent lighting control architecture using sensors onboard a mobile computing system”, pp. 368 –
376.
28
