PENGATUR
DAN PEMANTAU INTENSITAS CAHAYA RUANGAN
DENGAN
KONTROL MANUAL / OTOMATIS
Anindya Drysca Kurniasari1,
Rachman Alfa Fatansyah2, Samuel
BETA.3
Mahasiswa dan Dosen Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro,
Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Soedarto,
SH, Tembalang, Semarang, Indonesia
|
Intisari - Untuk
mengatasi pemborosan daya pada lampu, perlu adanya alat yang dapat memantau
serta mengontrol penggunaan daya pada lampu tersebut. Karenanya proyek ini
dibuat untuk dapat mengurangi dampak dari pemborosan daya pada lampu. Proyek
ini dibuat dengan pemrograman ARM NUC120 menggunakan masukan berupa Joystick,
LDR, Saklar, dan sensor Arus serta memiliki luaran berupa Relay, LCD 20x4, dan
Lampu. Joystick untuk memilih menu dan mengatur dari intensitas lampu secara
manual. LDR digunakan untuk mengatur intensitas lampu menyesuaikan lingkungan
luar. Saklar digunakan sebagai kontrol manual atau otomatis pada alat. Sensor
arus digunakan untuk membaca penggunaan daya yang dihasilkan oleh lampu.Relay
digunakan untuk memindah kondisi manual ke kondisi otomatis atau sebaliknya.
LCD digunakan untuk menampilkan indikator dari lampu dan pembacaan dari sensor
arus. ARM digunakan sebagai kontroler dan pengkondisi sinyal.
Kata Kunci : ARM
NUC120, Joystick, LDR, Saklar, Sensor
Arus,Relay, LCD 20x4, Lampu.
Abstract - To overcome the waste of power on the lamp, it is necessary to
have a device that can monitor and control the use of power on the lamp.
Therefore this project was created to be able to reduce the impact of wasteful
power on the lights. This project was created with ARM NUC120 programming using
input in the form of Joysticks, LDR, Switches, and Flow sensors and has output
in the form of Relays, 20x4 LCDs, and Lights. Joystick for selecting menus and
adjusting the intensity of the lights manually. LDR is used to adjust the
intensity of the lamp to adjust the external environment. The switch is used as
a manual or automatic control on the device. The current sensor is used to read
the use of the power produced by the lamp. Relay is used to move manual
conditions to automatic conditions or vice versa. LCD is used to display
indicators of lights and readings from current sensors. ARM is used as a signal
controller and conditioner.
Keywords: ARM NUC120, Joystick, LDR,
Switch, Current Sensor, Relay, 20x4 LCD, Lamp.
I. PENDAHULUAN
Kebutuhan atas peningkatan efisiensi juga semakin kuat dengan adanya data
yang dilansir dari Kementrian ESDM yang menyatakan bahwa 80% dari pemborosan
energi adalah faktor kelalaian manusia, dan 20% , terbesar kedua dari seluruh
pemborosan adalah pemborosan energi untuk tata cahaya.
Faktor lain dari kurangnya kesadaran masyarakat akan penghematan energi
adalah karena pengguna daya tidak tahu berapa daya yang mereka habiskan,
sehingga mereka tidak mengetahui bahwa ada potensi untuk menghemat daya lebih
dari yang dilakukan saat ini.
Untuk mengatasi pemborosan daya pada lampu, perlu adanya alat yang dapat
memantau serta mengontrol penggunaan daya pada lampu tersebut. Maka dari itu
dirancanglah proyek ini untuk dapat mengurangi dampak dari pemborosan daya pada
lampu. Pada proyek ini penulis membuat sebuah sistem yang berfungsi sebagai
sistem pemantau dan pengontrol penggunaan daya lampu dengan menggunakan ARM
NUC120, dengan masukan berupa sensor arus ACS712, Joystick, LDR dan Saklar, serta keluaran berupa Relay, lampu, dan LCD 20x4 untuk
menampilkan indikator lampu dan data hasil pembacaan sensor arus.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Untuk mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka
disusunlah tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi
menggunakan ARM.
A.
Joystick
Joystick 2-Axis
ini adalah modul yang dapat digunakan dengan Arduino/ rangkaian elektronika
yang memerlukan masukan kendali gerak seperti pada aplikasi permainan, kendali
penempatan motor servo, atau kendali masukan dua sumbu analog lainnya.
Joystick sumbu ganda (bi-axial)
tipe ini adalah tipe yang sama dengan yang digunakan di gagang kendali analog pada konsol Sony Playstation 2.
Tersambung dalam tombol dari plastik berkualitas tinggi ini adalah dua
potensiometer tipe metal rocker yang
teruji daya tahan dan responsivitasnya.
Selain dapat membaca masukan gerakan pada 2 sumbu
horisontal X dan Y secara presisi dan akurat, joystick ini juga dapat berfungsi sebagai tombol tekan pada
sumbu-Z.
Gambar 1. Joystick
B.
LCD
Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika
yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun
grafik. LCD (Liquid Cristal Display)
adalah salah satu jenis display
elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi
memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal
Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf,
angka ataupun grafik.
1) Material LCD (Liquid Cristal Display)
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara
lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk
tampilan seven-segment dan lapisan
elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik
(tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan
elektroda dari segmen. Lapisan sandwich
memiliki polarizer cahaya vertikal
depan dan polarizer cahaya horisontal
belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak
dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang
diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.
2) Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Cristal
Display)
Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter
LCD (Liquid Cristal Display). Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi
dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah :
·
DDRAM (Display
Data Random Access Memory)
merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
·
CGRAM (Character
Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk
dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
·
CGROM (Character
Generator Read Only Memory)
merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut
merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan
pembuat LCD (Liquid Cristal Display)
tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan
tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.
Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya
adalah.
·
Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari
mikrokontroler ke panel LCD (Liquid
Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari
panel LCD (Liquid Cristal Display)
dapat dibaca pada saat pembacaan data.
·
Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM.
Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai
dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu
LCD (Liquid Cristal Display)
diantaranya adalah
·
Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan
menggunakan LCD (Liquid Cristal Display)
dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler
dengan lebar data 8 bit.
·
Pin RS (Register
Select) berfungsi sebagai
indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau
perintah. Logika low menunjukan yang
masuk adalah perintah, sedangkan logika high
menunjukan data.
·
Pin R/W (Read
Write) berfungsi sebagai
instruksi pada modul jika low tulis
data, sedangkan high baca data.
·
Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau
keluar.
·
Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan
dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan
tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
Gambar 2. LCD 20x4
C.
ARM NUC120
ARM NUC120 Board
merupakan modul pengembangan mikrokontroler NUC120RD2BN yang berbasis CPU ARM
Cortex-M0 dari Nuvoton. Modul ini dapat bekerja dengan kecepatan CPU sampai
dengan 48 MHz. Modul ini juga telah dilengkapi dengan bootloader internal,
sehingga tidak diperlukan lagi device program eksternal. Pemrograman melalui
bootloader bisa dilakukan dengan menggunakan koneksi USB.
Gambar 3. ARM NUC120
Spesifikasi :
·
Berbasis
mikrokontroler NUC120RD2BN (64 KB APROM, 8 KB SRAM, 4 KB Data Flash, CPU ARM
Cortex-M0).
·
Terintegrasi
dengan cystal eksternal 12 MHz.
·
Terintegrasi
dengan osilator 32,768 KHz sebagai sumber clock RTC.
·
Memiliki 1x
Port USB.
·
Memiliki 1
port RS-485.
·
Memiliki 3
kanal UART dengan level tegangan TTL 3,3VDC / 5VDC.
·
Tersedia port
USB yang berfungsi untuk antarmuka serial sekaligus menuliskan program
mikrokontroler, sehingga tidak membutuhkan programmer eksternal.
·
Memiliki port
Serial Wire Debug untuk proses debuging dan programming.
·
Memiliki 45
jalur GPIO.
·
Terintegrasi
dengan sensor suhu internal.
·
Memiliki port
input 8 kanal ADC 12-bit.
·
Bekerja pada
level tengan 3,3VDC / 5VDC dengan arus ksimum 800mA.
·
Input catu
daya untuk board : 6,5VDC - 12VDC / 3,3VDC - 5VDC.
D.
Lampu
Lampu pijar adalah sumber cahaya buatan yang
dihasilkan melalui penyaluran arus listrik melalui filamen yang kemudian
memanas dan menghasilkan cahaya. Kaca yang menyelubungi filamen panas tersebut
menghalangi udara untuk berhubungan dengannya sehingga filamen tidak akan
langsung rusak akibat teroksidasi. Lampu pijar dipasarkan dalam berbagai macam
bentuk dan tersedia untuk tegangan (voltase) kerja yang bervariasi dari mulai
1,25 volt hingga 300 volt. Energi
listrik yang diperlukan lampu pijar untuk menghasilkan cahaya yang terang lebih
besar dibandingkan dengan sumber cahaya buatan lainnya seperti lampu pendar dan
diode cahaya, maka secara bertahap pada beberapa negara peredaran lampu pijar
mulai dibatasi.
Gambar 4. Lampu
E. LDR
LDR (Light
Dependent Resistor) merupakan salah satu komponen resistor yang nilai
resistansinya akan berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai
sensor ini. LDR juga dapat digunakan sebagai sensor cahaya. Perlu diketahui
bahwa nilai resistansi dari sensor ini sangat bergantung pada intensitas
cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenainya, maka akan semakin menurun nilai
resistansinya. Sebaliknya jika semakin sedikit cahaya yang mengenai sensor
(gelap), maka nilai hambatannya akan menjadi semakin besar sehingga arus
listrik yang mengalir akan terhambat.
Umumnya Sensor LDR memiliki nilai hambatan 200
Kilo Ohm pada saat dalam kondisi sedikit cahaya (gelap), dan akan menurun
menjadi 500 Ohm pada kondisi terkena banyak cahaya. Tak heran jika komponen
elektronika peka cahaya ini banyak diimplementasikan sebagai sensor lampu
penerang jalan, lampu kamar tidur, alarm dan lain-lain.
Gambar 5. LDR
F. Relay
Relay adalah Saklar
(Switch) yang dioperasikan secara
listrik dan merupakan komponen Electromechanical
(Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak
Saklar/Switch). Relay menggunakan
Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus
listrik yang kecil (low power) dapat
menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan
Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature
Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.
Gambar
6. Relay
G. Sensor Arus
Sensor arus listrik
ACS712 30A sangat banyak di gunakan di sistem kendali automasi, contoh nya
adalah sistem keamanan arus beban pada listrik, monitoring beban arus jarak
jauh, kwh meter dan lain lain.
Sensor ini memiliki
ukuran yang sangat mungil, tapi mampu mengukur arus dari -30A sampai dengan
30A. bayangin tuh kalo seandaninya di lalui tegangan 220V, maka daya yang bisa
di lewati nya adalah
P = I*V
P = 30A*220V
= 6.600VA
Bagaimana kah cara
kerja sensor ACS712 30A ini? Oke setiap arus yang di lalu oleh sensor ini maka
ada perubahan tegangan pada ouput sensor. jika dilihat dari datasheet nya, dari
tegangan 0-2.5v ini range arus nya sebesar -30A-0A, sementara 2.5V-5.0V ini
range nya 0A – 30 A.
Gambar
7. Sensor Arus ACS712
III. PERANCANGAN ALAT
A. Alat
1.
Bor PCB
2.
Solder
3.
Tenol
4.
Tang Potong
5.
Gergaji
6.
Kabel USB
7.
Box/papan
(tepat meletakkan alat)
8.
Setrika
9.
Larutan FeCl3
B. Bahan
1.
Board ARM
Nuvoton NUC120
2. Joystick
3.
LDR
4.
LCD 20x4
5.
Saklar
6.
Sensor Arus
7.
Rangkaian
Connector
8.
Box
9.
Kabel jumper
C. Diagram Blok
Gambar 8. Diagram Blok Pengatur dan Pemantau Intensitas
Cahaya Ruang dengan Kontrol Manual / Otomatis
Berikut keterangan singkat
dari gambar blok diagram di atas :
1. Joystick berfungsi untuk mengatur intensitas
cahaya pada lampu secara manual.
2. LDR berfungsi untuk mengatur intensitas cahaya
pada lampu secara otomatis.
3. Saklar berfungsi untuk mengatur nyala mati lampu
secara manual dan mengatur mode pengaturan intensitas cahaya secara manual /
otomatis.
4. Sensor Arus berfungsi untuk mendeteksi logic dari
lampu.
5. Relay berfungsi sebagai saklar elektronik.
6. LCD 20x4 berfungsi sebagai penampil indikator dari
lampu.
7. Lampu adalah keluaran yang akan diatur nyala dan
intensitasnya.
D. Gambar Rangkaian
Gambar 9. Gambar Rangkaian Pengatur dan Pemantau
Intensitas Cahaya Ruang dengan Kontrol
Manual / Otomatis
E. Diagram Alir
Gambar 10. Diagram Alir Pengatur dan Pemantau
Intensitas Cahaya Ruang dengan Kontrol
Manual / Otomatis
F. Diagram Pengawatan
Gambar 11. Diagram Pengawatan Luar
Gambar 12. Diagram Pengawatan Dalem
G. Pembuatan Alat
Dalam pembuatan alat ini dapat dilakukan dengan beberapa tahap, yaitu:
1.
Membuat
perencanaan bagan alat
2.
Membuat skema
pengawatan
3.
Menyusun
rangkaian sesuai skema pengawatan
4.
Membuat
program untuk ARM
5.
Pembuatan
kerangka alat
6.
Pemasangan
rangkaian pada kerangka alat
IV. CARA KERJA ALAT
Alat ini mempunyai beberapa masukan diantaranya Joystick, LDR, Saklar, dan Sensor
Arus. Joystick di program dengan sumbu x dan y untuk mengatur intensitas cahaya
dari lampu secara manual. LDR di gunakan untuk mengatur intensitas cahaya lampu
secara otomatis mengikuti kondisi luar lingkungan. Saklar berfungsi sebagai
on/off lampu secara manual juga berfingsi sebagai pilihan mode manual/otomatis.
Sensor arus berfungsi sebagaipendeteksi indikator nyala/mati lampu. Nilai yang
telah dimasukkan akan dikirimkan ke ARM Nuvoton NUC120. ARM Nuvoton NUC120
merupakan sebagai pemroses data yang akan ditampulkan Pada LCD (Liquid Crystal
Display). Data yang diproses akan ARM Nuvoton NUC120 tampilkan pada LCD (Liquid
Crystal Display) dalam bentuk indikator dan level intensitas cahaya lampu.
V. PENGUJIAN ALAT
Dalam proyek yanng kami buat, perlu diuji untuk menentukan kesesuaian alat
sebagai alat display penampil teks, adapun langkah - langkah cara pengujian
yang akan kami lakukan adalah :
1.
Mengupload
program ke alat yang dibuat, apakah sudah sesuai dengan yang diinginkan atau belum.
2.
Menguji alat
sesuai cara kerja
VI. KESIMPULAN
Setelah dilakukan perancangan, pembuatan, serta pengujian dan analisis pada
ProyekAVR ini, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1.
Program Pengatur
dan Pemantau Intensitas Cahaya Ruangan dengan Kontrol Manual / Otomatis ini
sangat berguna apabila ingin menghemat penggunaan daya listrik.
2.
Indikator
nyala, kecerahan, dan jumlah konsumsi daya Lampu 1 dan Lampu 2 dapat dilihat
melalui LCD.
3.
Nyala dan
Intensitas lampu dapat diatur dengan menggunakan Joystick.
DAFTAR PUSTAKA
[1] R. Sulistyowati, D. D. Febriantoro, J.
T. Elektro, and F. T. Industri, “PERANCANGAN PROTOTYPE SISTEM KONTROL DAN
MONITORING PEMBATAS DAYA LISTRIK BERBASIS,” Peranc. PROTOTYPE Sist. KONTROL
DAN Monit. PEMBATAS DAYA List. Berbas. MIKROKONTROLER, vol. 16, no. 1, pp.
24–32, 2012.
LAMPIRAN
1. PPT
2. Jurnal
3. Program
4. Skematik klik disini
5. Pengawatan Dalam klik disini
6. Pengawatan Luar klik disini
7. Diagram Alir klik disini
8. Diagram Blok klik disini
BIODATA
Nama penulis Anindya Drysca
Kurniasari. Penulis dilahirkan di Semarang tanggal 9 Oktober 1998. Penulis
telah menempuh pendidikan formal di SD Negeri Sompok 4 Semarang, SMP Negeri 1 Semarang,
SMK Negeri 7 Semarang. Tahun 2016 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK.
Pada tahun 2016 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan
diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri
Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik
Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.16.3.04. Apabila ada kritik, saran
dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui via email : anindvd@gmail.com
Nama penulis Rachman
Alfa Fatansyah. Penulis dilahirkan di Banyumas tanggal 17 Maret 1998.
Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Negeri 1 Way Mengaku, SMP Negeri
1 Liwa, SMA Negeri 1 Liwa. Tahun 2016 penulis telah menyelesaikan pendidikan
SMA. Pada tahun 2016 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan
diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri
Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik
Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.16.3.18. Apabila ada kritik, saran
dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi melalui via email : alfafatansyah17@gmail.com
Nama pengajar Samuel BETA. Beliau mengajar di program studi Teknik
Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang. Email : sambetak2@gmail.com
0 komentar:
Posting Komentar