PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA LAMPU PENERANGAN PINTAR HEMAT ENERGI BIDANG KEGIATAN PKMT
Diusulkan Oleh : Sudirman H Sihombing Paul Henry Ginting Irfan Logitra Purba
L2F007075 L2F009006 L2F009009
UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2010
2007 2009 2009
HALAMAN PENGESAHAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
1. 2. 3. 4.
Judul Kegiatan : LAMPU PENERANGAN PINTAR HEMAT ENERGI Bidang Kegiatan : PKM-T Bidang Ilmu : Teknologi dan Rekayasa Ketua Pelaksana kegiatan : a. Nama : Sudirman Hamonangan Sihombing b. NIM : L2F 007 075 c. Jurusan : Teknik Elektro d. Universitas : Universitas Diponegoro e. Alamat rumah dan No HP : Jl. Berkah Blok A 91 no 6, Tangerang 15145 - 085695848423 f. Alamat email :
[email protected] [email protected] m
5. Anggota Pelaksana Kegiatan/Penulis : 2 orang 6. Dosen Pendamping a. Nama Lengkap dan Gelar : Iwan Setiawan, ST, MT b. NIP : 19730926 200012 1 001 c. Alamat Rumah : Perum Bukit Kencana Jaya DG 24 d. No. Telp/ HP : 081325762587 081325762587 7. Biaya Kegiatan Total : a. Dikti : Rp. 6.910.000,00 8. Jangka Waktu Pelaksanaan Pelaksanaan : 6 bulan Semarang, 18 Oktober 2010 Menyetujui : Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Diponegoro,
Ketua Pelaksana Kegiatan,
Ir. Sudjadi, MT. NIP. 19590619 198511 1 001
Sudirman H Sihombing NIM. L2F 007 075
Pembantu Rektor III Universitas Diponegoro,
Dosen Pendamping,
Sukinta, SH. MHum. NIP. 19600528 198803 1 001
Iwan Setiawan, ST, MT NIP. 19730926 200012 1 001
A. JUDUL LAMPU PENERANGAN PINTAR HEMAT ENERGI B. LATAR BELAKANG MASALAH Di abad ke 21 ini persoalan energi listrik menjadi suatu hal penting yang banyak dibicarakan. Ketergantungan pada Sumber Daya Alam yang tidak dapat diperbaharui seperti minyak bumi dan batu bara yang semakin tipis membuat krisis energi listrik semakin membayangi kita. Untuk itu mulai banyak dikembangkan pembangkitan energi listrik dari sumber lain yang dapat tersedia selalu dan juga lebih ramah lingkungan. Seperti energi matahari, angin, air atau yang lainnya. Hal ini jelas sangat membantu dari segi produksi energi listrik. Tapi dengan jumlah manusia yang semakin banyak jelas dibutuhkan sumber energi yang banyak pula untuk menghasilkan energi listrik. Untuk itu juga perlu dipikirkan penghematan sebagai pengguna energi listrik dalam memanfaatkan energi listrik yang ada sekarang ini, bukan hanya sekedar penambahan jumlah energi listrik yang dihasilkan. Lampu yang adalah penerangan manusia pada malam atau pada saat keadaan gelap juga adalah salah satu alat listrik yang banyak digunakan manusia di kehidupannya sehari-hari. Hampir semua tempat menggunakan lampu sebagai penerangannya. Ada beberapa jenis lampu saat ini yang digunakan seperti lampu pijar, lampu TL, lampu neon, dan lampu LED. Dari masing-masing lampu ini mengkonsumsi jumlah energi listrik yang berbedabeda. Lampu pijar adalah lampu yang paling banyak mengkonsumsi energi listrik, sehingga boros dalam pemakaiannya. Untuk lampu TL dan lampu neon lebih irit dalam pemakaian listrik sehingga lebih banyak digunakan sekarang ini. Tetapi dengan berkembangnya teknologi lampu LED sudah mulai banyak dipakai juga untuk lampu penerangan dan lampu LED sangat irit dalam pemakaian energi listrik dan cahaya yang dihasilkan juga cukup terang. Penggunaan lampu di rumah atau kantor sering kali terjadi pemborosan. Kadang ketika sudah siang dan keadaan sudah terang lampu tetap saja masih menyala, sehingga menyia-nyiakan cahaya lampu yang dihasilkan dan pemborosan energi listrik. Atau juga ketika keadaan sedikit gelap, tetapi kita tetap saja menyalakan lampu dengan terang yang maksimal, seharusnya hal ini bisa dihemat dengan hanya menyalakan lampu dengan terang yang secukupnya saja. Juga ketika tidak ada orang yang menggunakannya, kadang lampu lupa untuk dimatikan sehingga terjadi pemborosan. Oleh sebab itu, kami membuat lampu penerangan yang dapat menyala dan mati secara otomatis sesuai dengan keadaan ruangan yang gelap atau terang. Ketika keadaan gelap karena malam maka lampu akan secara otomatis menyala namun ketika keadaan sudah pagi dan terang karena adanya sinar matahari yang masuk ke ruangan, maka lampu akan otomatis padam. Tetapi juga ketika keadaan setengah gelap karena cuaca mendung atau sudah sore lampu juga tidak langsung menyala semua, melainkan hanya cahaya lampu akan menyesuaikan dengan keadaan di ruangan. Sehingga dengan hal ini kita
dapat lebih menghemat energi listrik yang digunakan, karena lampu hanya menyala sebagian dan energi listrik yang digunakan juga lebih kecil daripada menyalakan keseluruhan lampu. Lampu penerangan ini juga dapat mendeteksi adanya manusia, sehingga lampu dapat mati secara otomatis ketika tidak ada orang. Lampu yang digunakan juga adalah lampu LED yang mengkonsumsi energi listrik yang sedikit. Sehingga kita dapat menghemat energi listrik lebih banyak lagi. C. PERUMUSAN MASALAH Untuk dapat mengukur intensitas cahaya yang ada di ruangan itu digunakan sensor cahaya LDR. Pada saat gelap resistansi pada LDR akan besar sedangkan pada saat terang resistansi pada LDR akan mengecil. Untuk mendeteksi keberadaan manusia di sekitarnya digunakan sensor PIR yang dapat mendeteksi panas tubuh manusia dari lingkungan sekitarnya. Sedangkan untuk lampunya digunakan lampu LED sebanyak sepuluh buah yang dirangkaikan menjadi satu. Lampu-lampu LED ini dapat menyala semuanya atau hanya sebagian, menyesuaikan dengan keadaan ruangan. Karena sumber listrik yang digunakan untuk LED dan rangkaian adalah arus DC dan juga kecil maka dibutuhkan juga adaptor yang digunakan untuk mengubah listrik dari PLN yang adalah arus AC menjadi arus DC, sehingga bisa dapat langsung dihubungkan ke sumber arus dari PLN. Sensor LDR akan memberitahukan kondisi ruangan pada keadaan gelap, setengah gelap atau terang. Informasi dari kondisi ruangan ini yang akan membuat lampu menyala sesuai kondisi yang diinginkan yaitu: lampu akan menyala terang pada saat ruangan gelap, lampu akan menyala redup pada saat ruangan setengah gelap dan lampu akan mati pada saat ruangan dalam keadaan gelap. Sedangkan sensor PIR akan mendeteksi keberadaan manusia yang akan membuat lampu mati pada saat tidak ada manusia dan menyala pada saat ada manusia. D. TUJUAN
Tujuan yang diharapkan setelah kegiatan PKM-T ini adalah dapat membuat lampu penerangan pintar yang hemat energi untuk membantu dalam penghematan energi listrik dan juga memberi penjelasan kepada masyarakat untuk dapat menghemat energi listrik dan membangun generasi yang hemat energi. Dapat juga mensukseskan program pemerintah untuk dapat menghemat listrik dan program listrik untuk rakyat, sehingga semua lapisan masyarakat dapat memanfaatkan energi listrik dengan lebih bijaksana. E. LUARAN YANG DIHARAPKAN Luaran yang diharapkan dari program ini adalah : 1. Lampu yang dapat menyala otomatis dan menyesuaikan dengan keadaan di lingkungannya. 2. Paten berupa lampu otomatis.
F.
KEGUNAAN Kegunaan Perancangan Lampu Penerangan Pintar Hemat Energi ini adalah untuk dapat menyalakan lampu dan menyesuaikan terang lampu secara otomatis. Sehingga alat ini dapat menghemat energi listrik yang dibutuhkan untuk menerangi suatu ruangan.
G. TINJAUAN PUSTAKA 1) LDR (Light Dependent Resistor) LDR singkatan dari Light Dependent Resistor adalah resistor yang nilai resistansinya berubah-ubah karena adanya intensitas cahaya yang diserap. LDR juga merupakan resistor yang mempunyai koefisien temperature negative, dimana resistansinya dipengaruhi oleh intrensitas cahaya. LDR dibentuk dari cadium Sulfied (CDS) yang mana CDS dihasilkan dari serbuk keramik. Secara umum, CDS disebut juga peralatan photo conductive, selama konduktivitas atau resistansi dari CDS bervariasi terhadap intensitas cahaya. Jika intensitas cahaya yang diterima tinggi maka hambatan juga akan tinggi yang mengakibatkan tegangan yang keluar juga akan tinggi begitu juga sebaliknya disinilah mekanisme proses perubahan cahaya menjadi listrik terjadi. CDS tidak mempunyai sensitivitas yang sama pada tiap panjang gelombang dari ultraviolet sampai dengan infra merah. Hal tersebut dinamakan karakteristik respon spectrum dan diberikan oleh pabrik. CDS banyak digunakan dalam perencanaan rangkaian bolak-balik (AC) dibandingkan denagn photo transistor dan photo dioda.
Gambar 1. LDR
2) Sensor PIR (Passive Infrared Receiver) PIR (Passive Infrared Receiver ) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Sesuai dengan namanya ‘Passive’ , sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32 derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada lingkungan. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik.
Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia saja karena adanya IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif. IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan sehingga menyebabkan material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut. Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh comparator sehingga menghasilkan output.
Gambar 2. Sensor PIR
Rangkaian sensor PIR sudah merupakan suatu kesatuan dari hasil pabrifikasi. Konfigurasi pin sensor PIR seperti terlihat pada Gambar 5 Sensor ini memiliki 3 pin, yang masing-masingnya dihubungkan ke Ground, Vcc (5V) dan pin ketiga merupakan pin I/O.
Gambar 3. Konfigurasi Pin Sensor PIR [3]
Selain itu sensor tersebut juga sangat mudah digunakan, karena hanya menggunakan 1 pin I/O sebagai penerima informasi sinyal gelombang infra merah yang dapat dihubungkan ke mikrokontroler. 2) Op-Amp (Operational Amplifier) Penguat operasional (bahasa Inggris: operational amplifier ) atau yang biasa disebut op-amp merupakan suatu jenis penguat elektronika dengan sambatan arus searah yang memiliki bati ( faktor penguatan atau dalam bahasa Inggris: gain) sangat besar dengan dua masukan
dan satu keluaran. Penguat operasional pada umumnya tersedia dalam bentuk sirkuit terpadu dan yang paling banyak digunakan adalah seri 741.
Gambar 4. Operational Amplifier
Penguat operasional dalam bentuk rangkaian terpadu memiliki karakteristik yang mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya. Karakteristik penguat operasional ideal adalah: 1. Bati tegangan tidak terbatas. 2. Impedansi masukan tidak terbatas. 3. Impedansi keluaran nol. 4. Lebar pita tidak terbatas. 5. Tegangan ofset nol (keluaran akan nol jika masukan nol). Pada dasarnya Op-amp adalah sebuah differential amplifier (penguat diferensial), yang mana memiliki 2 input masukan yaitu input inverting (V-) dan input non-inverting(V+), Rangkaian dasar dari penguat diferensial dapat dilihat pada gambar 1 dibawah ini:
Gambar 5. Penguat Diferensial
Pada rangkaian diatas, dapat diketahui tegangan output (Vout) adalah Vout = A(v1-v2) dengan A adalah penguatan dari penguat diferensial ini. Titik input v1 dikatakan sebagai input non-iverting, sebab tegangan vout satu phase dengan v1. Sedangkan sebaliknya titik v2 dikatakan input inverting sebab berlawanan phasa dengan tengangan vout. Diagram Blok Op-amp Op-amp di dalamnya terdiri dari beberapa bagian, yang pertama adalah penguat diferensial, lalu ada tahap penguatan (gain), selanjutnya ada rangkaian penggeser level (level shifter) dan kemudian penguat akhir yang biasanya dibuat dengan penguat push-pull kelas B. Gambar 6
berikut menunjukkan diagram dari op-amp yang terdiri dari beberapa bagian tersebut.
Gambar 6. Diagram Blok Op-Amp
3) Transistor Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponen-komponen lainnya. Dari banyak tipe-tipe transistor modern, pada awalnya ada dua tipe dasar transistor, bipolar junction transistor (BJT atau transistor bipolar) dan field-effect transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda. Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan: elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu daerah/lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut. FET (juga dinamakan transistor unipolar) hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk
mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut. Lihat artikel untuk masing-masing tipe untuk penjelasan yang lebih lanjut.
Gambar 7. Transistor
Salah satu aplikasi transistor adalah sebagai sebuah saklar (switch) pada komputer atau peralatan kontrol lainnya. Saat transistor berada dalam kondisi saturasi, berarti transistor tersebut merupakan saklar tertutup dari kolektor ke emitor. Jika transistor tersumbat (cut off) berarti transistor seperti sebuah saklar yang terbuka. 4) LED (Light-Emitting Diode) Dioda cahaya atau lebih dikenal dengan sebutan LED ( light-emitting diode) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. Gejala ini termasuk bentuk elektroluminesensi. Warna yang dihasilkan bergantung pada bahan semikonduktor yang dipakai, dan bisa juga ultraviolet dekat atau inframerah dekat. Sebuah LED adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n junction. Pembawa-muatan - elektron dan lubang mengalir ke junction dari elektroda dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon. Panjang gelombang dari cahaya yang dipancarkan, dan oleh karena itu warnanya, tergantung dari selisih pita energi dari bahan yang membentuk p-n junction. Sebuah dioda normal, biasanya terbuat dari silikon atau germanium, memancarkan cahaya tampak inframerah dekat, tetapi bahan yang digunakan untuk sebuah LED memiliki selisih pita energi antara cahaya inframerah dekat, tampak, dan ultraungu dekat. Tak seperti lampu pijar dan neon, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. Chip LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati chip LED. Ini menyebabkan chip LED tidak akan mengeluarkan emisi cahaya. Chip LED pada umumnya mempunyai tegangan rusak yang relatif rendah. Bila diberikan tegangan beberapa volt ke arah terbalik,
biasanya sifat isolator searah LED akan jebol menyebabkan arus dapat mengalir ke arah sebaliknya. Karakteristik chip LED pada umumnya adalah sama dengan karakteristik dioda yang hanya memerlukan tegangan tertentu untuk dapat beroperasi. Namun bila diberikan tegangan yang terlalu besar, LED akan rusak walaupun tegangan yang diberikan adalah tegangan maju. Tegangan yang diperlukan sebuah dioda untuk dapat beroperasi adalah tegangan maju (Vf). Sirkuit LED dapat didesain dengan cara menyusun LED dalam posisi seri maupun paralel. Bila disusun secara seri, maka yang perlu diperhatikan adalah jumlah tegangan yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian tadi. Namun bila LED diletakkan dalam keadaan paralel, maka yang perlu diperhatikan menjadi jumlah arus yang diperlukan seluruh LED dalam rangkaian ini. Menyusun LED dalam rangkaian seri akan lebih sulit karena tiap LED mempunyai tegangan maju (Vf) yang berbeda. Perbedaan ini akan menyebabkan bila jumlah tegangan yang diberikan oleh sumber daya listrik tidak cukup untuk membangkitkan chip LED, maka beberapa LED akan tidak menyala. Sebaliknya, bila tegangan yang diberikan terlalu besar akan berakibat kerusakan pada LED yang mempunyai tegangan maju relatif rendah.
Gambar 8. LED (Light-Emitting Diode)
5) ADAPTOR Pengubah tegangan (adaptor) adalah suatu rangkaian yang mengubah jenis atau nilai tegangan. Rangkaian ini menggunakan komponen utama yaitu transformator. Salah satu sifat transformator adalah mengubah nilai suatu tegangan. Pengubah tegangan yang banyak terdapat di pasaran adalah pengubah tegangan AC ke DC. Sedangkan untuk jenis yang lain jarang dijumpai dalam di pasaran. Seperti pengubah DC ke DC, dalam penggunaannya untuk mengubah tegangan DC ke DC dengan nilai tegangan yang berbeda. Misalnya, jika mempunyai rangkaian dengan tegangan sumber +5V, dapat dikembangkan dengan menggunakan pengubah DC ke DC untuk menghasilkan tegangan sumber + 15 V. Sehingga mempunyai tegangan sumber untuk sistem tersebut +5 V dan +15 V. Untuk adaptor AC ke DC ada 5 bagian, yaitu: 1. Bagian input: berfungsi sebagai masukan tegangan jalajala atau tegangan PLN. 2. Bagian penurun tegangan: berfungsi mengubah tegangan jala-jala PLN 220 VAC menjadi tegangan konsumen 3 s/d 12 VAC. 3. Bagian penyearah penata arus: berfungsi untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah atau arus rata (DC).
4. Bagian penstabil tegangan: berfungsi menstabilkan tegangan yang dihasilkan sehingga benar-benar mendekati tegangan/ arus yang dihasilkan baterai atau aki. 5. Bagian output: berfungsi mengeluarkan teganganyang dihasilkan adaptor ke pesawat pemakai.
Gambar 9. Rangkaian adaptor AC ke DC C 78xx merupakan IC yang berfungsi sebagai stabilisator tegangan, huruf xx menunjukkan tegangan keluaran yang konstan dari IC tersebut. Pada gambar diatas kita menggunakan IC 7809, jadi tegangan keluaran dari IC1 jika dilakukan pengukurang dengan Volt meter DC (Vdc) adalah 9Vdc. Tegangan input IC1 harus lebih besar dari tegangan output yang di inginkan, dari gambar diatas kita memberi tegangan input IC1 ±12Vdc. Untuk adaptor DC ke DC seperti, jika kita ingin mendapatkan 5 Volt DC. Biasanya adaptor dipasaran itu bisa mengkasilkan 3,6,7.5,9,dan 12 Volt saja. Ada 2 cara untuk mendapatkannya, yaitu: 1. -memakai dioda zener, tetapi menghasilkan arus yang kecil. 2. -memakai rangkaian converter . Jika kita mempunyai sumber (power supply DC) 9 Volt sampai dengan 24 Volt, maka kita bisa manfaatkan untuk menghasilkan 5 Volt DC dengan sedikit komponen, dimana komponen tersebut murah dan bisa mudah didapatkan ditoko elektronik terdekat.
Gambar 10. Rangkaian adaptor DC ke DC untuk 5 Volt 6) MIKROKONTROLLER Mikrokontroller merupakan pengendali atau dapat dikatakan otak di dalam alat pengatur warna dan volume cat otomatis ini. Mikrokontroller yang digunakan adalah ATMEGA8535 dari ATMEL. Mikrokontroller AVR ini memiliki arsitektur RISC 8 Bit, sehingga semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus
instruksi clock. Dan ini sangat membedakan sekali dengan instruksi MCS-51 (Berarsitektur CISC) yang membutuhkan siklus 12 clock. RISC adalah Reduced Instruction Set Computing sedangkan CISC adalah Complex Instruction Set Computing. Arsitektur ATMega8535 : * Saluran IO sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D * ADC 10 bit sebanyak 8 Channel * Tiga buah timer / counter * 32 register * Watchdog Timer dengan oscilator internal * SRAM sebanyak 512 byte * Memori Flash sebesar 8 kb * Sumber Interrupt internal dan eksternal * Port SPI (Serial Pheriperal Interface) * EEPROM on board sebanyak 512 byte * Komparator analog * Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver Transmitter)
Gambar 11. Mikrokontroler AT MEGA 8535
Konfigurasi Pin ATMega8535 * VCC merupakan Pin yang berfungsi sebagai pin masukan catudaya * GND merupakan Pin Ground * Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O dan pin masukan ADC. * Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dan pin yang mempunyai fungsi khususyaitu Timer/Counter, komparator Analog dan SPI. * Port C (PC0...PC7) merupakan port I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus, yaitu komparator analog dan Timer Oscillator. * Port D (PD0...PD1) merupakan port I/O dan pin fungsi khusus yaitu komparator analog dan interrupt eksternal serta komunikasi serial. * RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler. * XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal. * AVCC merupakan pin masukan untuk tegangan ADC. * AREF merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC.
Gambar 12. Konfigurasi pin dari mikrokontroller ATMEGA8535
H. METODE PELAKSANAAN Perancangan sistem dilaksanakan dalam skala laboratorium di Laboratorium Teknik Kontrol Otomatis Teknik Elerktro UNDIP dan pengujian sistem dilakukan di ruangan kampus Teknik Elektro. Waktu yang diperlukan untuk melaksanakan program ini 6 bulan meliputi studi literatur, penyiapan bahan dan perancangan alat, pengujian alat dan pengambilan data, evaluasi alat, serta penyusunan laporan. Variabel yang diamati pada program ini bersifat kualitatif. Variable yang diamati adalah lampu dapat menyala dan mati secara otomatis menyesuaikan dengan keadaan ruangan berdasarkan sinar matahari yang masuk ke ruangan. Lampu juga dapat menyala setengah ketika ruangan berada pada kondisi yang setengah gelap. Lampu juga dapat mendeteksi keberadaan manusia, sehingga lampu dapat mati ketika tidak ada manusia dan menyala ketika ada manusia di sekitarnya. Bahan habis pakai yang digunakan dalam membuat lampu penerangan otomatis ini akan dibeli pada bulan kedua yang terdiri dari LDR, sensor PIR, Operational Amplifier, Transistor, LED, adaptor, mikrokontroller, beberapa jenis kabel, tenol, PCB serta sekrup. Alat-alat yang dapat menunjang program antara lain solder, solder attracktor, obeng, gunting, tang, multimeter, bor, modul mikrokontroller. Alat penunjang lain berupa komputer dipinjam dari Lab. Teknik Kontrol Otomatis Teknik Elerktro UNDIP Tahapan yang dibuat dalam perancangan Robot Pembersih Lantai Otomatis meliputi : Studi literatur Tahap studi literatur merupakan tahap untuk mempelajari kembali literatur yang digunakan untuk merancang program. Tahap ini terdiri dari studi referensi dan diskusi kelompok. Studi literatur dilakukan pada bulan pertama salama sebulan penuh
Studi referensi dilakukan dengan mempelajari beberapa buku referensi dan jurnal penelitian pada minggu pertama dan kedua bulan pertama. Buku yang dipelajari berkaitan dengan prinsip-prinsip sensor LDR, sensor PIR, mikrokontroller, dan rangkaian elektronika. Jurnal penelitian yang dipelajari berkaitan teknologi lampu LED, sensor cahaya LDR dan sensor PIR. Diskusi kelompok dilakukan dengan cara diskusi materi yang telah dipelajari pada studi referensi. Diskusi kelompok dilakukan pada minggu ketiga dan keempat bulan pertama. Beberapa pertemuan dalam diskusi kelompok akan menghadirkan dosen pembimbing. Penyiapan bahan dan alat Tahap penyiapan alat digunakan untuk membeli bahan dan alat yang digunakan untuk membuat lampu penerangan otomatis. Penyiapan alat dilaksanakan pada bulan ketiga. Perancangan Sistem Perancangan sistem merupakan tahap dibuatnya lampu penerangan otomatis. Tahap ini terdiri dari perancangan hardware dan perancangan software. Perancangan sistem dilakukan selama 7 minggu mulai minggu ke dua bulan kedua sampai akhir bulan ketiga. Perancangan hardware meliputi perancangan alat, pembuatan alat dan pemrograman alat. Pembuatan lampu penerangan otomatis dilakukan dengan membuat rangkaian elektronik untuk lampu penerangan otomatis. Pembuatan lampu penerangan otomatis menggunakan papan PCB. Untuk sensornya juga dibuat rangkaian elektronik di papan PCB dan disambungkan dengan lampu penerangan otomatisnya dengan menggunakan kabel. Untuk sumber listriknya bisa langsung melalui sumber arus AC dari PLN yang terlebih dulu diubah menjadi arus DC dengan menggunakan adaptor. Peracangan software mengacu pada flowchart gambar 13
Flowchart Software Mulai
Keadaan lingkungan setengah gelap
Aktifasi Lampu Penerangan
Ya Tidak
Lampu Padam
Keadaan lingkungan terang
Tidak Tidak
Deteksi adanya manusia?
Ya Tidak Keadaan lingkungan setengah gelap Ya
Lampu menyala sebagian
Keadaan lingkungan terang
Ya
Tidak Tidak Keadaan lingkungan gelap Ya
Lampu menyala terang Gambar 13. Alur kerja lampu penerangan otomatis
Ya
Analisis dan Evaluasi Evaluasi dilakukan dengan menggunakan simulasi langsung, lampu penerangan otomatis akan dicoba di sebuah ruangan. Kemudian dilakukan analisis error dari alat yang dibuat. Akan dilihat respon dari lampu otomatis terhadap perubahan keadaan lingkungan sekitar, pada saat lampu akan menyala sebagian, menyala terang dan juga padam.
I. JADWAL KEGIATAN Program perancangan lampu penerangan pintar hemat energi dilaksanakan selama 6 bulan dengan rincian kegiatan seperti tertera dalam tabel 1 berikut. Tabel 1 Jadwal Kegiatan Penelitian Bulan 1
Kegiatan 1
2
3
Bulan 2 4
1
2
3
Bulan 3 4
1
2
3
Bulan 4 4
1
2
3
Bulan 5 4
1
2
3
Bulan 6 4
1
2
3
4
Studi Literatur Penyiapan Alat Bahan Perancangan Sistem Analisis dan Evaluasi Penulisan Laporan Seminar
J. RANCANGAN BIAYA Tabel 2 Anggaran Biaya
NO
URAIAN
1.
Bahan Habis Pakai PCB Timah Kabel Akrilik Kantong kain Pilok Mur dan Baut Komponen elektronik (resistor, kapasitor, dioda, dll) LED (100 buah x @ Rp 2.000,00) LDR (20 buah x @ Rp 2.000,00) PIR (4 buah x @ Rp 100.000,00) Transistor (20 buah x @ Rp 2.000,00) Transformator Tegangan (2 buah x @ Rp 50.000,00) Modul Mikrokontroler AVR (2 x @ Rp 300.000,00)
BIAYA (Rp)
200.000,00 50.000,00 200.000,00 300.000,00 10.000,00 50.000,00 30.000,00 500.000,00 200.000,00 40.000,00 400.000,00 40.000,00 100.000,00 600.000,00
Casing untuk alat lampu penerangan 2.
3.
4.
Peralatan penunjang Bor Listrik Solder Lem Tembak Multimeter digital (presisi) Ohmmeter Fluxmeter Adaptor 1 Set obeng & kunci baut Biaya Perjalanan : Transportasi lokal Biaya pengiriman barang Lain-Lain Penggandaan Laporan (6 eksemplar x @ Rp 25.000,00) Kertas A4 (2 rim x @ Rp 30.000,00) Catridge Printer 2 buah Dokumentasi Flashdisk (3 x @ Rp 150.000,00) CD (10 x @ Rp 5.000,00) Biaya seminar nasional 3 orang @ Rp. 100.000,00
Jumlah
500.000,00
200.000,00 100.000,00 50.000,00 350.000,00 200.000,00 300.000,00 100.000,00 180.000,00 500.000,00 100.000,00 150.000,00 60.000,00 400.000,00 200.000,00 450.000,00 50.000,00 300.000,00 6.910.000,00
K. Daftar Pustaka
-------.2008. http://adibakri.wordpress.com/2008/05/25/light-dependent-resistor -------.2008.http://bagusrifqyalistia.wordpress.com/2008/09/12/cara-kerja-sensor-pir -------.2008. http://elektrokita.blogspot.com/2008/11/ldr-sebagai-sensor.html -------.2008. http://elektrokita.blogspot.com/2008/10/op-amp-operationalamplifier.html Bishop, Owen. 2002. Dasar-dasar Elektronika. Erlangga :Jakarta Heryanto, M Ary dan Wisnu Adi. 2008. Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler ATMEGA 8535. ANDI : Yogyakarta Santoso, Rudy. 2005. Bahasa Pemrograman C pada Mikrokontroler ATMega8535. Erlangga: Jakarta Santoso, Rudy. 2007. 12 Proyek Dasar Mikrokontroler . Erlangga: Jakarta Wardhana, Lingga. 2006. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR ATMega8535:Simulasi, Hardwarwe, dan Aplikasinya. ANDI : Yogyakarta
Seri
L. LAMPIRAN Nama dan Biodata Ketua dan Anggota Daftar Biodata Ketua
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Nama : Sudirman Hamonangan Sihombing Tempat/Tanggal Lahir : Tangerang / 28 Mei 1989 NIM : L2F007075 Fakultas/Universitas : Teknik / Diponegoro Alamat Kantor : Kampus Undip Tembalang Semarang Agama : Kristen Protestan Email :
[email protected] Pengalaman Organisasi : - Anggota Himpunan Mahasiswa Elektro bagian Departemen Penelitian - Anggota Electrical Workshop (EWS) Teknik Elektro - Anggota Persekutuan Mahasiswa Kristen Fakultas Teknik seksi Buletin - Anggota Organisasi Pecinta Alam Philar Teknik Elektro 9. Pengalaman Kompetisi : - Pernah mengikuti Kontes Robot Cerdas Indonesia 2009 divisi Senior berkaki sebagai anggota tim. - Pernah mengikuti Ganesha Line Follower Robot (Galelobot) 2009 sebagai anggota tim. - Pernah mengikuti Kontes Robot Cerdas Indonesia 2010 divisi Expert Battle sebagai anggota tim. 10. Pendidikan Sekolah dan Lokasi SDN 3 Ciledug SMPN 3 Tangerang SMAN 3 Tangerang S1 Teknik Elektro Undip Semarang
Tahun Masuk 1995 2001 2004 2007
Tahun Selesai 2001 2004 2007
Semarang, 18 Oktober 2010
Sudirman H Sihombing NIM. L2F 007 075
Daftar Biodata Anggota Pelaksana 1
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Nama : Paul Henry Ginting Tempat/Tanggal Lahir : Kabanjahe / 19 april 1990 NIM : L2F009006 Fakultas/Universitas : Teknik / Diponegoro Alamat Kantor : Kampus Undip Tembalang Semarang Agama : Kristen Protestan Email :
[email protected] Pengalaman Organisasi : - Pengurus PERMATA GBKP Rg.semarang bagian pembinaan 9. Pendidikan Sekolah dan Lokasi SDN 1 Kabanjahe SMPN 1 Kabanjahe SMAN 1 Kabanjahe S1 Teknik Elektro Undip Semarang
Tahun Masuk 1996 2002 2005 2009
Tahun Selesai 2002 2005 2008
Semarang, 18 Oktober 2010
Paul Henry Ginting NIM. L2F 009 006
Daftar Biodata Anggota Pelaksana 2
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Nama : Irpan Logitra Purba Tempat/Tanggal Lahir : Kabanjahe / 12 Desember 1991 NIM : L2F009009 Fakultas/Universitas : Teknik / Diponegoro Alamat Kantor : Kampus Undip Tembalang Semarang Agama : Kristen Protestan Email :
[email protected] Pengalaman Organisasi : - Ketua Osis SMP 2005-2007 - Pramuka SMP 2005-2007 - Ketua Bidang perpustakaan 2008-2009 - Staff HME Teknik Elektro UNDIP 9. Pendidikan Sekolah dan Lokasi SDN Inpres Simp. Empat SMPN 3 Simp.empat SMAN 4 Padangsidimpuan S1 Teknik Elektro Undip Semarang
Tahun Masuk 1997 2003 2006 2009
Tahun Selesai 2003 2006 2009
Semarang, 18 Oktober 2010
Irpan Logitra Purba NIM. L2F 009 009
Nama dan Biodata Dosen Pembimbing
Nama Jenis Kelamin Tempat, Tanggal Lahir Pekerjaan Bidang Keahlian e-mail Pendidikan:
: Iwan Setiawan, ST, MT : Laki-laki : Serang, 26 September 1973 : Dosen Jurusan Teknik Elektro FT-UNDIP : Robotika dan Kontrol :
[email protected]
Tingkat Pendidikan
Universitas
Tahun Selesai
Sarjana
UGM-Yogyakarta
1998
Pascasarjana
UGM- Yogyakarta
2003
Bidang Studi
Instrumentasi dan Kontrol Instrumentasi dan Kontrol
Pengalaman Pekerjaan :
1. Sebagai tenaga pengajar pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro (UNDIP), mulai tahun 2001 sampai sekarang. 2. Sebagai tenaga pengajar tidak tetap pada Fakultas Teknik Universitas Dian Nuswantoro (UDINUS), mulai tahun 2004 sampai sekarang. Penelitian: No
Judul Penelitian
Jumlah Dana (Rp)
Posisi
1
Perancangan sistem suspensi aktif pada kendaraan seperempat dengan menggunakan metoda LQR (Program Peneliti Dosen Muda dibiayai oleh Dikti -2005)
5.000.000,-
Ketua Peneliti
2
Rancang Bangun Sistem Kontrol Robot Mobile Untuk Keperluan Navigasi Darat Berbasis Trayektori Bezier (Program Peneliti Pemula dibiayai oleh DIKNAS JATENG -2006)
6.000.000,-
Ketua Peneliti
3
Pengembangan Sistem Kontrol Robot Mobile Berbasis Trayektori Bezier dengan kemampuan deteksi halangan (Program Hibah Jurusan dibiayai oleh Jurusan Teknik elektro -2007)
10.000.000,-
Ketua Peneliti
4
Pengembangan dan implementasi Driving Simulator untuk Fasilitas Training (Program Penelitian Cluster Fakultas Teknik Undip 2008)
20.000.000,-
Anggota Peneliti
5
Rancang Bangun Sistem Kursi Roda Cerdas Berbasis Kontrol Navigasi Reaktif – Tahun I (Program Penelitian Hibah Bersaing dibiayai oleh DIKTI -2008)
30.000.000,-
Ketua Peneliti
6
Rancang Bangun Sistem Kursi Roda Cerdas Berbasis Kontrol Navigasi Reaktif – Tahun II (Program Penelitian Hibah Bersaing dibiayai oleh DIKTI -2008)
40.000.000,-
Ketua Peneliti
Buku No
Judul Buku
Tahun
Penerbit
1
Programmable Logic Controller (PLC) dan Teknik Perancangan Sistem Kontrol
2006
Andi Offset, Yogyakarta
2
Kontrol PID untuk Proses Industri
2008
Elex Media Computindo, Jakarta
Publikasi Ilmiah terakhir (yang berhubungan dengan sistem kontrol navigasi dan robotika):
1. Iwan Setiawan, “Simulasi Model Sensor Sonar Untuk Keperluan Sistem Navigasi Robot Mobile”, Transmisi, Vol. 11, No. 1 Juni 2006 : 11 – 14 2. Iwan Setiawan , Darjat, Trias Andromeda,” Sistem Kontrol Navigasi Robot Mo bile Berpenggerak Diferensial Penjejak Trayektori Bezier”, Proceedings Seminar TEKNOIN 2006”, Yogyakarta, 22 Juli 2006 3. Iwan Setiawan, “Sistem Kontrol Navigasi Robot Mobile dalam Ruang dengan Menggunakan Metode Wall Following”, Teknik, Vol. 27, No. 2 Juni 2006 : 161 – 166 4. Iwan Setiawan, Darjat, David, “ Sistem Kontrol Mobile Robot Penjejak Objek Berbasis Logika Fuzzy ” Transmisi, No. 1 Juni 2007 : 87 – 92 5. Iwan Setiawan, Trias Andromeda, Anis Z. Abidin, “Implementasi Sistem Kontrol Navigasi Reaktif pada Mobile Robot (Studi kasus penggabungan dua buah tingkah laku: Go to Goal dan Obstacle Avoidance), Proceedings Seminar Nasional Rekaya Teknologi Industri dan Informasi”, Yogyakarta, 19 Juli 2008 6. Iwan Setiawan, Wahyudi, Darjat, Rudy Prasetyo, Perancangan Dan Implementasi Sistem Kontrol Navigasi Reaktif Subsumption Pada Kursi Roda Cerdas”, Seminar SNAST, Yogyakarta – 13 Desember 2008 “
Semarang, 18 Oktober 2010
Iwan Setiawan, ST, MT NIP. 132 283 183
Gambaran Teknologi Yang Akan Diterapkan
Lampu LED
Sensor LDR Sensor PIR
Sistem Minimum Mikrokontroler
Adaptor
Pada dasarnya lampu penerangan ini menggunakan 2 sensor untuk mendeteksi keadaan lingkungan sekitar, yaitu sensor LDR untuk mendeteksi intensitas cahaya di sekitar dan sensor PIR untuk mendeteksi keberadaan manusia di sekitarnya. Lalu data yang didapatkan diolah dengan menggunakan mikrokontroler ATMega 8535 untuk menetukan keluaran yang dihasilkan, yaitu berupa nyala lampu. Sedangkan lampu yang digunakan adalah lampu LED yang hemat energi. Untuk sumber energinya digunakan sumber dari PLN langsung yang terlebih dulu diubah kedalam bentuk DC dengan menggunakan adaptor.
SURAT PERNYATAAN KESEDIAAN BEKERJASAMA ANTARA PENGUSAHA/INDUSTRI DENGAN PELAKSANA PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA PENERAPAN TEKNOLOGI DI PERGURUAN TINGGI
Yang bertanda tangan di bawah ini, 1. N a m a : Supriyono Jabatan di perusahaan/industri : Pemilik dan pimpinan Bidang Usaha : Kos-kosan Alamat : Jl. Banjarsari Gg. Tunjungsari no.27, Semarang Selanjutnya disebut pihak pertama 2. N a m a : NIM : Jurusan/Fakultas : Pergururan Tinggi : Alamat : Selanjutnya disebut pihak kedua
Sudirman Hamonangan Sihombing L2F 007 075 Teknik Elektro/TEKNIK Universitas Diponegoro Semarang Jl. Prof. H. Soedarto, SH Tembalang Semarang
Pihak pertama dan pihak kedua dengan ini menyatakan kesediaan untuk bekerjasama dalam pelaksanaan Kegiatan Program Kreativitas Mahasiswa Penerapan Teknologi yang diadakan oleh Departemen Pendidikan Nasional. Melalui kerjasama ini, pihak pertama akan menjadikan alat yang telah dibuat oleh pihak kedua tersebut sebagai salah satu fasilitas penerangan di dalam kamar kos. Sehingga diharapkan dari penggunaan alat ini dapat menghemat penggunaan energi listrik yang secara otomatis menghemat pengeluaran pihak pertama. Bersama ini dinyatakan pula dengan sebenarnya bahwa di antara kedua pihak tidak mempunyai ikatan keluarga dalam bentuk apapun. Surat Peryataan Kesediaan Bekerjasama ini dibuat tanpa adanya unsur pemaksaan dan dengan penuh kesadaran dan tanggung jawab saling membantu dalam upaya meningkatkan kreativitas dalam bidang teknologi.
Semarang, 18 Oktober 2010 Yang membuat pernyataan Pihak kedua
Sudirman H Sihombing NIM. L2F 007 075
Pihak pertama
Supriyono
Denah Lokasi Mitra Kerja
Lokasi mitra usaha
