rancang bangun otomatisasi intensitas cahaya

RANCANG BANGUN OTOMATISASI
INTENSITAS CAHAYA PADA RUANGAN RC 103
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukansebagaisalahsatusyaratuntuk
menyelesaikan Program Diploma 3
PoliteknikNegeri Medan
Oleh :
DEBBY ANGGRAINI PANE
NIM : 1105031010
M. RIZAL ANDIKA
NIM : 1105031031
RIZKI FADILLAH LUBIS
NIM : 1105031040
SIMSON ALFONSO. N
NIM : 1105031042
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
2014
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk merancang pengontrol intensitas cahaya
lampu guna mengurangi pemborosan dalam penggunaan energi listrik.Naiknya
kebutuhan akan energi listrik dari tahun ke tahun mengakibatkan pasokan energi
listrik yang disalurkan oleh PLN tidak mampu lagi mencukupi kebutuhan
masyarakat akan energi listrik sehingga untuk mengatasinya sering terjadi
pemadaman listrik secara bergilir yang dilakukan oleh PLN. Untuk itu dibutuhkan
baterai sebagai penyedia daya dan pengontrol intensitas cahaya agar lampu dapat
menyesuaikan intensitas cahaya yang dibutuhkan ruangan tersebut, sehingga daya
yang digunakan pada baterai lebih efektif. Dalam pengontrolan ini digunakan
sensor cahaya yaitu LDR sebagai pendeteksi besarnya cahaya matahari yang
masuk ke ruangan.Alat ini diharapkan menjadi jawaban atas masalah yang
dihadapi.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah
melimpahkan segenap rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.
Tugas akhir ini disusun guna memenuhi salah satu persyaratan
menyelesaikan pendidikan program diploma 3 di Politeknik Negeri Medan.
Adapun laporan tugas akhir yang penulis buat ini berjudul : “Rancang Bangun
Otomatisasi Intensitas Cahaya pada Ruangan RC 103”. Penulisan laporan
tugas akhir ini merupakan salah satu syarat menyelesaikan mata kuliah pada
Semester VI Diploma 3 jurusan Teknik Elektro, Program Studi Teknik Elektro
Politeknik Negeri Medan.
Dalam menyelesaikan penulisan Laporan Tugas Akhir ini, penulis banyak
mengalami hambatan dan tantangan, namun berkat Dosen Pembimbing dan
bantuan dari berbagai pihak yang selalu mendukung secara materil, semangat,
serta masukan yang berguna maka laporan tugas akhir ini dapat diselesaikan. Oleh
sebab itu dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada
pihak – pihak yang telah membantu dalam penulisan Tugas Akhir ini yaitu :
1. M. Syahruddin, S.T, M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan;
2. Junaidi, S.T, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri
Medan;
3. Ir. Gunoro, M.T, selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro Politeknik
Negeri Medan;
4. Ir. Martin Sembiring, M.T, selaku Dosen Pembimbing dalam penyusunan
Laporan Tugas Akhir yang telah memeberikan bimbingan dan pengarahan
kepada penulis.
5. Ir. Ashuri Arie Widianto, M.T, selaku Dosen Wali kelas EL-6A yang telah
banyak memberikan nasehat dan arahan – arahan bagi kami;
6. Nobert Sitorus, S.T, M.T, selaku Kepala Bengkel Program Studi Teknik
Elektro Politeknik Negeri Medan;
7. Ir. Juli Iriani, M.T, selaku Kepala Laboratorium Program Studi Teknik
Elektro Politeknik Negeri Medan;
8. Seluruh Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik
Listrik yang telah membimbing dan mendidik penulis dalam perkuliahan;
9. Bang John Natal Tarigan, selaku Alumni Politeknik Negeri Medan yang
telah memberikan masukan dalam pengerjaan Tugas Akhir;
10. Teristimewa buat keluarga yang sangat disayangi, kedua orang tua, kakak,
adik dan seluruh keluarga yang selalu membantu dan memberikan
dukungan moral dan rohani;
11. Teman – teman seperjuangan di Program Studi Teknik Elektro terutama
kelas EL-6A dan kepada EL – 6B, EL – 6C, EL – 6D serta EL – 6E;
12. Sahabat- sahabat penulis yang selalu memeberikan motivasi dan dorongan
serta dukungan yang namanya tak dapat dituliskan satu persatu.
Penulis menyadari akan kekurangan dari laporan dan Proyek Tugas akhir
ini yang belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik
yang dapat membangun dan menyempurnakan.
Akhir kata penulis mengucakan terima kasih kepada semua pihak yang
telah membantu dalam penyelesaian laoran ini.
Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang membacanya.
Medan,
Agustus 2014
Hormat kami,
Penulis
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN..................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii
ABSTRAK ............................................................................................................. iii
KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv
DAFTAR ISI .......................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL .................................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. x
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... xi
BAB 1PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang Permasalahan ............................................................ 1
1.2. Perumusan Masalah ........................................................................... 2
1.3. Tujuan Tugas Akhir ........................................................................... 2
1.4. Batasan Masalah ................................................................................ 3
1.5. Manfaat Penulisan.............................................................................. 3
1.6. Teknik Pengumpulan Data................................................................. 3
1.7. Sistematika Penulisan ........................................................................ 4
BAB 2LANDASAN TEORI ................................................................................... 5
2.1. LDR (Light Dependent Resistor) ....................................................... 5
2.2. KomponenPengendali ........................................................................ 7
2.2.1. Relay 12 V DC ................................................................................ 7
2.2.2. Kapasitor.......................................................................................... 8
2.2.3. Dioda ............................................................................................. 11
2.2.4. Resistor .......................................................................................... 13
2.2.5. Transistor ....................................................................................... 15
2.3. Lampu LED ..................................................................................... 16
2.3.1. Prinsip kerja Lampu Led menghasilkan cahaya ............................ 17
2.3.2. Kelebihan Lampu LED : ............................................................... 18
2.3.3. Kelemahan lampu LED : ............................................................... 18
2.4. Baterai .............................................................................................. 18
2.5. Cahaya ............................................................................................. 20
2.5.1. Sinar Matahari ............................................................................... 20
2.5.2. Intensitas Cahaya ........................................................................... 21
BAB 3PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN ............. 22
3.1. Perancangan Blok Diagram ............................................................. 22
3.2. Prinsip Kerja .................................................................................... 22
3.3. Deskripsi Kerja Otomatisasi intensitas cahaya ................................ 22
3.4. Rangkaian Saklar Kontrol Cahaya ................................................... 24
3.5. Perancanaan Instalasi ....................................................................... 24
3.6. Perencanan Pengaman ..................................................................... 25
3.6.1. Untuk Lampu ................................................................................. 25
3.6.2. Untuk Relay ................................................................................... 26
3.6.3. Pemilihan Jenis Kabel ................................................................... 26
3.7. Perancangan Peletakan Sensor Cahaya............................................ 27
3.7.1. Tempat Peletakan Sensor Cahaya ( LDR ) .................................... 27
3.7.2. Arah Pandang Sensor Cahaya (LDR) ............................................ 27
3.8. Perancangan Lampu Penerangan ..................................................... 27
3.9. Diagram Kontrol Rangkaian Pengendali Keseluruhan .................... 29
3.10. Perencanaan Instalasi Listrik ........................................................... 32
3.11. Perencanaan Panel Kontrol .............................................................. 33
3.11.1. Perakitan Peletakan Komponen di dalam Panel ............................ 33
3.11.2. Perakitan Pintu Panel ..................................................................... 34
3.12. Spesifikasi Teknis Bahan ................................................................. 35
3.13. Pemilihan Alat dan Bahan ............................................................... 36
3.13.1. Peralatan Yang Digunakan ............................................................ 36
3.13.2. Bahan dan Komponen Yang Digunakan ....................................... 37
BAB 4PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA...................................................... 39
4.1. Pengujian Yang Akan Dilakukan Pada Setiap Kondisi Adalah ...... 39
4.2. Hasil Pengujian Pada Setiap Kondisi............................................... 39
4.3. Data Hasil Percobaan Pada setiap Kondisi Level 1 – 4 ................... 40
BAB 5PENUTUP ................................................................................................. 47
5.1. Simpulan .......................................................................................... 47
5.2. Saran ................................................................................................ 47
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 48
LAMPIRAN .......................................................................................................... 49
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Dielektrikum Kapasitor ........................................................................... 8
Tabel 2.2Kode-kode warna pada resistor .............................................................. 14
Tabel 3.1 Daftar Alat yang Digunakan ..................................................................37
Tabel 3.2 Daftar Bahan yang Digunakan .............................................................. 38
Tabel 4.1 Data hasil percobaan pada kondisi 1 ......................................................41
Tabel 4.2 Data hasil percobaan pada kondisi level 2 ............................................ 41
Tabel 4.3Data hasil percobaan pada kondisi level 3 ............................................. 42
Tabel 4.4Data hasil percobaan pada kondisi level 4 ............................................. 42
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 LDR ..................................................................................................... 5
Gambar 2.2 Grafik hubungan antara resistansi dan iluminasi ................................ 6
Gambar 2.3 Relay.................................................................................................... 7
Gambar 2.4 Kapasitor ............................................................................................. 9
Gambar 2.5 Dioda ................................................................................................. 11
Gambar 2.6 (a). Arus bisa mengalir, (b) arus tidak bisa mengalir ........................ 12
Gambar 2.7 Resistor .............................................................................................. 13
Gambar 2.8 Transistor........................................................................................... 15
Gambar 2.9 Lampu LED ....................................................................................... 17
Gambar 2.10 Konstruksi Baterai ........................................................................... 19
Gambar 2.11 (a) Arah Cahaya Masuk, (b) Rotasi bumi yang bergerak dari arah
barat menuju ke timur ........................................................................................... 20
Gambar 3.1 Diagram Blok Konfigurasi Sistem .....................................................22
Gambar 3.2 Diagram alir cara kerja otomatisasi intensitas cahaya ...................... 23
Gambar 3.3 Rangkaian Saklar Pengontrol ............................................................ 24
Gambar 3.4 Rangkaian Diagram Kontrol ............................................................. 29
Gambar 3.5 Lanjutan Rangkaian Diagram Kontrol .............................................. 30
Gambar 3.6 Lanjutan Rangkaian Diagram Kontrol .............................................. 31
Gambar 3.7 Diagram Lokasi Perancangan Pemasangan Lampu LED ................. 32
Gambar 3.8. Layout Isi Komponen Dalam Panel ................................................. 34
Gambar 3.9. Layout Pintu Panel ........................................................................... 35
Gambar 4.1. Denah Titik Pengukuran ...................................................................40
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data Sheet LDR ............................................................................... 49
Lampiran 2. Data Sheet Transistor ....................................................................... 53
Lampiran 3. Data Sheet BCR ................................................................................ 59
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Permasalahan
Naiknya kebutuhan akan energi listrik dari tahun ke tahun mengakibatkan
pasokan energi listrik yang disalurkan oleh PLN tidak mampu lagi mencukupi
kebutuhan masyarakat akan energi listrik sehingga untuk mengatasinya sering
terjadi pemadaman listrik secara bergilir yang dilakukan oleh PLN.
Untuk itu perlu adanya upaya untuk mengurangi konsumsi energi listrik
yang tidak diperlukan.Kebutuhan pencahayaan dalam ruang kuliah RC 103 dapat
diperoleh melalui system pencahayaan buatan dan system pencahayaan alami
(sinar matahari) atau kombinasi keduanya.
Untuk itu dibutuhkan pengontrolan intensitas cahaya agar lampu dapat
menyesuaikan intensitas cahaya yang dibutuhkan ruangan tersebut, Maka untuk
memenuhi kebutuhan otomatisasi ini, diperlukan alat kontrol yang dapat bekerja
secara otomatis.
Untuk mengatasi masalah ini, maka digunakanlah sensor sebagai alat
bantu untuk mendeteksi besarnya sinar matahari yang masuk ke ruangan. Banyak
sensor yang dapat mendukung untuk sistem tersebut, salah satunya adalah sensor
cahaya yang bernama LDR (Light Dependent Resistor).Selain itu, membutuhkan
pengontrol yang terhubung dengan LDR,sistem otomatis ini untuk menyesuaikan
intensitas dengan cahaya yang masuk dari luar.Dan sensor LDR dapat diterapkan
pada aplikasi ini.Penerapan pengaturan intensitas lampu secara otomatis
ini
sangat cocok diterapkan di ruangan mana saja. Karena biasanya terdapat banyak
ruangan yang tidak sesuai dengan intensitas cahayanya.Untuk penambahannya
penulis menggunakan akumulator agar penggunaan daya lebih efisien dalam
mengamati maupun dalam penggunaannya.Pada umumnya penelitian kontrol
penerangan saat ini hanya menggunakan prinsip on – off dimana saat ruangan
gelap, lampu dinyalakan dan saat ruangan terang maka lampu dimatikan sehingga
penggunaan listrik masih kurang efisien.
Melalui penelitian ini penulis mencoba untuk membuat sistem kontrol
otomatis terhadap terang – redup lampu sebagai respon atas perubahan kuantitas
intensitas cahaya yang masuk pada ruangan.Sistem kontrol yang dirancang
disesuaikan dengan beberapa kondisi ruang (terang, agak terang, remang –
remang, redup dan gelap). Kondisi ruang tersebut dideteksi intensitas cahayanya
oleh sensor cahaya yang akan menggerakkan berapa jumlah relay yang bekerja.
Sitem ini sangat cocok digunakan pada rumah tinggal, ruang kelas, dan lampu
jalan dan lain-lain.Dengan harapan kiranya tugas akhir ini dapat berguna dan
bermanfaat bagi para penggunanya.
1.2.
Perumusan Masalah
Perumusan masalah pada pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai berikut
1.2.1. Bagaimana pemanfataan LDR sebagai sensor dalam mengontrol
intensitas cahaya.
1.2.2. Bagaimana
perancangan
otomatisasi
intensitas
cahaya
danpenerangan pada ruang kelas.
1.3.
Tujuan Tugas Akhir
Adapun tujuan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1.3.1. Merancang dan membuat Alat otomatisasi intensitas cahaya pada
ruangan
1.3.2. Untuk mengetahui cara kerja pengontrolan intensitas cahaya pada
lampu
1.3.3. Untuk memenuhi mata ajar perkuliahan di Politeknik Negeri
Medan.
1.4.
Batasan Masalah
1.4.1. Penggunaan LDR sebagai sensor yang mendeteksi cahaya pada
ruangan.
1.4.2. Prinsip kerja rangkaian pengontrol intensitas cahaya lampu
1.5.
Manfaat Penulisan
Laporan tugas akhir ini diharapkan bermanfaat bagi :
1.5.1. Membantu rutinitas kegiatan belajar mengajar, dengan alat ini
masalah intensitas cahaya pada suatu ruangan/area dapat digunakan
sesuai kebutuhan
1.5.2. Mahasiswa dan mahasiswi dapat menambah pengetahuan dan
wawasan dalam melaksanakan proyek tugas akhir.
1.6.
Teknik Pengumpulan Data
Dalam menyusun laporan ini penulis melakukan metode seperti berikut :
1.6.1. Pengumpulan data dengan cara melakukan studi kepustakaan
dengan jalan mencari buku-buku atau informasi yang berhubungan
dengan alat ini
1.6.2. Mencari data komponen yang berkaitan
1.6.3. Mengadakan konsultasi dan arahan / bimbingan dari dosen
pembimbing serta sumber-sumber lain yang dapat dijadikan
sebagai acuan dan perbandingan dalam merancang alat ini
1.6.4. Mencari data-data yang diperlukan dalam pembuatan proyek ini
dengan menggunakan fasilitas internet
1.6.5. Melakukan diskusi dengan teman – teman.
1.7.
Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan permasalahan untuk penulis
membuat sistematika pembahsan bagaimana sebenernya prinsip kerja dari
alat “Rancang Bangun Otomatisasi Intensitas Cahaya pada Ruang
Belajar RC 103” maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut :
BAB 1. PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan
penulisan, batasan masalah, manfaat penulisan,teknik pengumpulan data serta
Sistematika penulisan.
BAB 2. LANDASAN TEORI
Landasan teori dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang dugunakan
untuk pembahasan dan cara kerja dari teori rangkaian pendukung itu antara lain
tentang Cahaya matahari, Intensitas cahaya, LDR, Resistor, Dioda, Kapasitor,
Relay 12 Volt DC, Transistor, Battery, Lampu LED
BAB 3. PERANCANGAN ALAT
Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari
system, skematika dari masing – masing komponen system.
BAB 4. ANALISA RANGKAIAN DAN SISTEM KERJA ALAT
Pada babini akan dibahas hasil analisa dari system dan cara kerja alat, penjelasan
mengenai pengontrolan intensitas cahaya pada ruangan yang dipengaruhi oleh
cahaya masuk dari luar.
BAB 5. PENUTUP
Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan
yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah system ini dapat dibuat
lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang
mempunyai system kerja yang sama.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN