sistem otomatisasi pengendali lampu berbasis mikrokontroler

SISTEM OTOMATISASI PENGENDALI LAMPU
BERBASIS MIKROKONTROLER
Ary Indah Ivrilianita
Jurusan Teknik Informatika
STMIK PalComTech Palembang
Abstrak
Sistem pengendali lampu menggunakan mikrokontroler ATMega 16 digunakan sangat luas
dalam sistem kontrol karena kompatibilitasnya. Sistem ini bekerja dengan adanya sensor
LDR (Light Dependent Resistor) dan sensor suhu LM35 untuk mengefisiensikan daya dari
pencahayaan sinar matahari sebagai upaya penghematan energi. Sistem pengendali ini akan
menyalakan lampu sesuai dengan pencahayaan dari sinar matahari, jika adanya sinar dari
luar maka lampu akan off dan on jika keadaan cahaya diluar gelap. Sedangkan sensor suhu
akan mempengaruhi keadaan lampu didalam ruangan sesuai dengan suhu yang ada, semakin
tinggi suhu maka lampu akan semakin redup atau mati dan semakin rendah suhu lampu akan
menyala normal seperti biasa. Pemberitahuan dari proses kerja sistem akan ditampilkan
melalui LCD yang sudah dipasang. Hasil pengukuran dan pengujian sistem pengendali
lampu menunjukkan bahwa terdapat kemungkinan kecil terjadinya error dan sistem akan
bekerja dengan baik sesuai dengan sistem yang dibuat.
Kata kunci : Mikrokontroler ATMega 16, LDR, LM35, LCD.
PENDAHULUAN
Penghematan energi menjadi hal yang sangat penting bagi kehidupan manusia saat
ini. Salah satu energi yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah energi
pencahayaan ruangan. Penghematan energi dapat dilakukan dengan merubah perilaku
penggunanya. Perilaku hemat energi diantaranya mematikan lampu saat tidak digunakan dan
dapat memanfaatkan pencahayaan alami untuk penerangan. Dengan begitu manusia selalu
berusaha untuk menciptakan sesuatu yang dapat mempermudah dan mendorong
perkembangan teknologi.
Sistem pengendali lampu umumnya menggunakan prinsip on dan off, yaitu
menyalakan lampu pada saat gelap dan mematikan lampu pada saat terang. Sistem yang
digunakan seperti itu adalah sistem konvensional dimana user harus mengaktifkan dan
menonaktifkan sistem listriknya secara manual. Sistem tersebut terkadang kurang efektif
karena tidak melakukan penghematan energi dengan menggunakan pencahayaan dari sinar
matahari, oleh karena itu dibutuhkan pengaturan sebagai pengendali, baik untuk kenyamanan
maupun keefektifan pemakaian energi. Untuk mewujudkan hal tersebut, maka pada sistem
pengendali otomatis yang dapat mengendalikan aktif atau tidak aktifnya lampu dengan
menggunakan sensor yang terintegrasi dengan mikrokontroler berdasarkan pembacaan
terhadap intensitas cahaya disekitar.
Sistem otomatisasi pengendalian lampu yang akan dirancang adalah sistem
pengendalian berdasarkan intensitas cahaya, suhu dalam ruangan dan menggunakan
mikrokontroler. Dengan rancangan suatu sistem otomatisasi pengendali lampu menggunakan
mikrokontroler tersebut diharapkan dapat lebih mempermudah user dalam menggunakan
salah satu penggunaan listrik yang ada. Dalam perancangan alat ini rangkaian yang
digunakan meliputi 2 sensor LDR (Light Dependent Resistor), mikrokontroler ATMega 16,
dan 1 sensor LM35.
1
LANDASAN TEORI
Mikrokontroler ATMega 16
Menurut Andrianto (2013 : 1), mikrokontroler adalah sebuah komputer kecil (“special
purpose computers”) di dalam satu IC yang berisi CPU, memori, timer, saluran komunikasi
serial dan pararel, port input dan output, ADC. Mikrokontroler digunakan untuk suatu tugas
dan menjalankan suatu program.
Diagram Blok ATMega 16
Menurut Andrianto (2013 : 12), Pada diagram blok ATMega 16 digambarkan 32
general purpose working register yang dihubungkan secara langsung dengan ALU
(Arithmetic Logic Unit). Sehingga dua register yang berbeda dapat diakses dalam satu siklus
clock.
Sensor LDR (Light Dependent Resistor)
Menuru Budiharto (2011 : 5), LDR (Sensor Light Dependent Resistor) adalah salah
satu resistor yang dapat mengalami perubahan resistansinya apabila mengalami perubahan
penerimaan cahaya. Besar nilai hambatan pada sensor LDR tergantung pada besar kecilnya
cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri.
Sensor Suhu LM35
Menurut Andrianto (2013 : 49), suhu adalah besaran yang menyatakan derajat panas
dingin suatu benda. Dengan adanya perkembangan teknologi maka diciptakan alat pengukur
suhu menggunakan presisi mikrodaya sensor LM35. Terdapat tiga pin transistor seperti IC
memberikan output linear sama dengan +10Mv per derajat kenaikan suhu. Hal ini dapat
mengukur suhu antara -4 derajat sampai +110 derajat celcius.
Dioda
Menurut Supriatna (2013 : 18), dioda merupakan salah satu komponen semi
konduktor yang paling sederhana, komponen ini terdiri atas dua elektro daya itu katoda dan
anoda.
Transformator
Menurut Supriatna (2013 : 18), transformator (trafo) adalah dua buah kumparan yang
dililitkan ada satu inti, inti besi atau inti ferrite. Komponen ini dapat meneruskan arus listrik
AC dan tidak dapat digunakan pada DC. Trafo yang digunakan sebagai trafo step down untuk
alat ini difungsikan sebagai penurun tegangan pada rangkaian elektronika.
Servo
Menurut Budiharto (2008 : 84), Servo motor banyak digunakan sebagai aktuator pada
mobile robot atau lengan robot. Servo umumnya terdiri dari servo continuous dan servo
standar. Motor servo adalah sebuah motor DC yang dilengkapi rangkaian kendali dengan
sistem closed feedback yang terintegrasi dalam motor tersebut.
Kapasitor
Menurut Supriatna (2013 : 16), kapasitor adalah salah satu nama komponen
elektronika yang bisa menyimpan muatan listrik. Ketika disambungkan kesebuah baterai
muatan listrik akan tersimpan di dalam komponen ini.
2
Resistor
Menurut Supriatna (2013 : 16), resistor mempunyai garis gelang yang berwarnawarni. Dan setiap warna-warna tersebut menunjukkan nilai hambatan dari sebuah resistor itu
sendiri.
IC ULN2803
Menurut Andrianto (2013 : 72), IC ULN2803 merupakan beberapa transistor yang
disusun dalam sebuah IC dan terdiri dari 8 buah transistor NPN Darlington. IC ULN2803
dapat bekerja sampai tegangan 50 V dan dapat menangani arus sebesar 500mA. IC ULN2803
mempunyai 8 jalur masukan dan 8 jalur keluaran.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Identifikasi Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah penulis dapat disimpulkan, kebutuhan akan
penggunaan alat dan teknologi terutama dalam penghematan energi sangat penting. Pada
Sistem yang Sedang Berjalan, dimana sistem ini harus mengotomatisasikan sistem
pengendalian lampu dan melakukan pengujian antara dua sensor yang digunakan, Pada
Sistem yang Sudah Ada, penggunaan sistem pengendali lampu yang masih mengaaktifkan
atau nonaktif sistem secara manual. Sehingga masih adanya kendala dalam melakukan
penghematan. Hal ini yang membuat penulis akan mengembangkan sistem otomatisasi
pengendali lampu yang dapat meningkatkan keefektifan sistem tersebut.
Pengujian Alat Keseluruhan
Untuk pengujian alat dilakukan pada siang dan malam hari untuk melihat keadaan lampu
sesuai dengan sensor-sensor yang digunakan pada alat.
Pengujian Lampu pada Siang hari
Gambar 1 adalah gambar pengujian lampu otomatis pada siang hari ditampilkan LCD
yang menunjukkan lampu I dan lampu II off dan berada di keadaan suhu 29oC.
Sumber : Dikelola sendiri
Gambar 1. Pengujian lampu pada siang hari.
3
Pengujian Lampu pada Malam Hari
Gambar 2 adalah gambar pengujian lampu otomatis pada malam hari ditampilkan
LCD yang menunjukkan lampu I dan lampu II on.
Sumber : Dikelola Sendiri
Gambar 2. Pengujian Lampu pada malam hari
Pengujian Lampu pada Suhu 29oC
Gambar 3 merupakan gambar yang menampilkan keadaan lampu II sedikit agak redup
karena keadaan suhu di 29oC.
Sumber : Dikelola Sendiri
Gambar 3. Pengujian Lampu pada Suhu 29oC
Dari pengujian yang telah dilakukan, sistem otomatisasi pengendali lampu
menggunakan sensor suhu dan sensor cahaya yang diolah mikrokontroler.
Tabel 1.
Tabel Analisa Kerja Lampu
Lampu I
Lampu II
Suhu
ON
ON
Normal
ON
70% Hidup
27oC – 29oC
ON
50% Hidup
29oC – 31oC
4
Pengujian Sensor Pada Tegangan ADC
Pada gambar 4 menunjukkan flash progaram dari AVR ke mikrokontroler.
Sumber : Dikelola Sendiri
Gambar 4. Flash program
Pada gambar 5 pengukuran tegangan ADC dari 3 sensor, 2 buah sensor cahaya dan 1
buah sensor suhu di uji pada jarak 10 cm. Sensor suhu tegangan ADC 63 Volt, sensor LDR
pertama tegangan ADC 67 Volt, sensor LDR kedua tegangan ADC 17 Volt.
Sumber : Dikelola Sendiri
Gambar 5. Pengukuran Tegangan ADC 1
Pada gambar 6 pengukuran tegangan ADC dari 3 sensor, 2 buah sensor cahaya dan 1
buah sensor suhu di uji pada jarak 5 cm. Sensor suhu tegangan ADC 63 Volt, sensor LDR
pertama tegangan ADC 626 Volt, sensor LDR kedua tegangan ADC 484 Volt.
5
Sumber : Dikelola Sendiri
Gambar 6. Pengukuran Tegangan ADC 2
Pada gambar 7 pengukuran tegangan ADC dari 3 sensor, 2 buah sensor cahaya dan 1
buah sensor suhu di uji pada jarak 2 cm. Sensor suhu tegangan ADC 63 Volt, sensor LDR
pertama tegangan ADC 626 Volt, sensor LDR kedua tegangan ADC 484 Volt.
Sumber : Dikelola Sendiri
Gambar 7. Pengukuran Tegangan ADC 3
Pada gambar 8 pengukuran tegangan ADC dari 3 sensor, 2 buah sensor cahaya dan 1
buah sensor suhu di uji pada saat gelap. Sensor suhu tegangan ADC 63 Volt, sensor LDR
pertama tegangan ADC 701 Volt, sensor LDR kedua tegangan ADC 700 Volt.
6
Sumber : Dikelola Sendiri
Gambar 7. Pengukuran Tegangan ADC 4
Pada gambar 8 pengukuran tegangan ADC dari 3 sensor, 2 buah sensor cahaya dan 1
buah sensor suhu di uji pada saat terang atau siang hari. Sensor suhu tegangan ADC 63 Volt,
sensor LDR pertama tegangan ADC 0 Volt, sensor LDR kedua tegangan ADC 1 Volt.
Sumber : Dikelola Sendiri
Gambar 8. Pengukuran Tegangan ADC 5
Pengujian Keefektifan Sensor Cahaya dan Sensor Suhu
Pada pengujian masing-masing sensor pada dasar pencahayaan standar daya 60 watt
menghasilkan 890 lumen dan lampu standar daya 18 watt menghasilkan 1200 lumen.
Pengujian dapat dilihat pada gambar 9
7
Sumber : Dikelola Sendiri
Gambar 9. Pengujian Intensitas Cahaya
Pada sistem yang dibuat dilakukan pengujian yang dapat dilihat pada tabel 2
Tabel 2. Hasil Pengujian Keefektifan Sensor yang Digunakan
Intensitas
No
Suhu
ADC
Jarak
Cahaya
o
1
30 C
200
∞
130 Lux
o
2
30 C
350
10 cm
47 Lux
3
30oC
500
3 cm
66 Lux
o
4
30 C
650
2 cm
3 Lux
Pengujian yang dilakukan yang ditunjukkan pada tabel 5.9 tidak terjadi
perubahan suhu dikarenakan tidak ada pengaruh sama sekali terhadap intensitas
cahaya yang didapat.
Hasil
Pada gambar 10, 11, dan 12 menunjukkan hasil dari sistem otomatisasi pengendali
lampu berbasis mikrokontroler.
Sumber : Dikelola Sendiri
Gambar 10. Tampak samping
8
Sumber : Dikelola Sendiri
Gambar 11. Tampak Atas
Sumber : Dikelola Sendiri
Gambar 12. Tampak Depan
PENUTUP
Dari hasil rancangan sistem otomatisasi pengendali lampu berbasis mikrokontroler,
dapat saya simpulkan sebagai berikut: Dengan adanya sistem ini, maka sistem pengendalian
lampu dapat digunakan dengan baik secara otomatis, karena alat ini menggunakan sensor
yang dapat mengatur penyalaan lampu dengan memaksimalkan intensitas cahaya yang ada,
Dalam pengujian antara dua sensor, sensor cahaya dan sensor suhu. Sensor suhu yang
digunakan akan bekerja disaat perubahan suhu yang ada pada ruangan dan sensor suhu tidak
ada pengaruh terhadap sensor cahaya, Untuk meningkatkan kenyamanan dan keefektifan
dalam penghematan energi sensor cahaya tidak tepat jika dipasangkan dengan sensor suhu,
dan Pengukuran dan persentasi nilai error menghasilkan kemungkinan kecil terjadi kesalahan
pada sistem.
9
DAFTAR PUSTAKA
Andrianto, Heri.2013. Pemograman Mikrokontroler AVR ATmega16 Menggunakan
Bahasa C. Bandung: Informatika.
Budihartoto, Widodo.2011. 10 Proyek Robot Spektakuler. Jakarta: PT Elex Media
Komputindo.
Budihartoto, Widodo.2008. Panduan Praktikum Mikrokontroler ATMega16. Jakarta: PT
Elex Media Komputindo
Supriatna, Toni.2013. Belajar Mudah Merangkai Rangkaian Elektronika. Yogyakarta:
Kata Pena.
10