Sistem Kontrol Penerangan Gedung Menggunakan Protokol Dali

BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Sejalan dengan berkembangnya teknologi dan pembangunan di negara ini,
jumlah kebutuhan daya energi listik cenderung naik pesat. Kebutuhan daya listrik
dapat diakibatkan dengan penambahan beban baru, dapat juga diakibatkan oleh
penggunaan yang berlebihan atau pemborosan dalam pemakainan daya listrik.
Pemborosan atau penggunaan daya listrik sebaiknya harus dicegah karena pasokan
energi listrik dari PLN lama-kelamaan semakin terbatas. Penghematan pemakaian
energi listrik dapat menguntungkan semua pihak baik konsumen maupun produsen.
Dalam suatu bangunan biasanya membutuhkan 40% konsumsi daya listrik
sebagai penerangan atau pencahayaan. Apabila dalam suatu gedung yang tidak
terkontrol secara baik dalam penggunaan daya listrik maka akan mengalami
pemborosan energi yang cukup besar selain pemborosan yang berkaitan dengan
penggunaan energi juga berdampak pada pemborosan biaya. Dengan demikian upaya
pengendalian pencahayaan atau penerangan dalam suatu gedung harus benar-benar
mulai diperhatikan.
Pengaturan lampu penerangan biasanya menggunakan saklar. Untuk
menghidupkan dan mematikan lampu dengan mengoperasikan saklar secara manual.
Orang yang akan memasuki ruangan gelap pasti akan menyalakan lampu supaya
terang akan tetapi orang yang akan meninggalkan ruangan biasanya lupa untuk
mematikan lampu yang menyala. Apabila hal tersebut dilakukan dalam jangka waktu
yang lama maka akan mengakibatkan pemborosan dalam penggunaan daya listrik.
Selain itu pemborosan yang banyak terjadi adalah penggunaan pencahayaan
yang kurang tepat sebagai contoh pada waktu mendung disiang hari kita menyalakan
lampu untuk penerangan padahal sebetulnya kita hanya membutuhkan pencahayaan
yang tidak begitu besar tetapi karena tidak adanya alat untuk mengatur intensitas
cahaya maka sering kali kita menyalakan lampu secara berlebihan.
Pada gedung-gedung perkantoran dan sekolah saat ini sudah memulai
menggunakan standar saklar dengan menggunakan sistem penjadwalan secara
1
otomatis. Penggunaan saklar otomatis merupakan salah satu upaya untuk
mengendalikan beban energi listrik, ide penggunakan saklar otomatis ini muncul
sebagai upaya penghematan atau mengurangi pemborosan energi listrik. Dari segi
ekonomis dengan memasang saklar otomatis maka pemborosan energi juga dapat
berkurang serta penggunaan energi listrik dengan mudah sesuai jadwal atau waktu
ketika suatu ruangan digunakan.
Dalam sebuah gedung baik perkantoran maupun sekolahan, pencahayaan
memberi kontribusi sebesar 20-60% dari total konsumsi pemakaian daya energi
listrik. Pengaturan lampu AC dipengaruhi oleh impedansi lampu tersebut dimana
pengaturan impedansi akan mempengaruhi arus, tegangan, dan frekuensi. Tegangan
yang melintasi lampu dengan pengaturan impedansi maka pengaturan kecerahan
dapat dilakukan[7]. Oleh karena itu penghematan daya listrik dalam pemakaian
pencahayaan memegang peranan yang sangat penting terhadap penggunaan energi
cahaya dan waktu operasi sebuah lampu, bahkan penggunaan pada bangunan bukan
buat kantor penerapan pengendalian pencahayaan dapat menghemat energi mencapai
37% [2].
Pencahayaan dengan pengalamatan digital secara perlahan muncul sebagai
alternatif pengaturan pencahayaan yang dibutuhkan dalam suatu bangunan dengan
aplikasi yang berbeda. Pengelolaan cahaya dengan cara ini diperkirakan akan
berdampak mengurangi penggunaan yang berlebihan dibidang komsumsi daya listrik
untuk pencahayaan. Untuk suatu lingkungan industri atau sebuah gedung dapat lebih
menghemat total energi yang diperlukan untuk pencahayaan dan penggunaan
pencahayaan yang terkontrol juga dapat memaksimalkan produktivitas karyawan.
DALI (Digital Addresable Lighting Interface) adalah metode pengendalian
pencahayaan dalam suatu ruangan mulai dari tunggal maupun lebih. Pada tahun 1990
produsen ballast di Eropa seperti Philips,Osram,Tridonic,Huco dll mulai meneliti
tentang ballast terbaru yang bisa berkomunikasi secara individual dengan unit kontrol.
Alasan
penelitian
ini
adalah
untuk
mengeksplorasi
kemungkinan
kontrol
pencahayaan. Karena Dali beroperasi dengan protokol yang sama maka produsen
yang memproduksi Dali dapat bekerja sama[3]. Hal ini memungkinkan bagi konsumen
untuk menemukan harga yang kompetitif diantara produk-produk yang memproduksi
karna Dali menggunakan protokol sendiri.
2
DALI (Digital Addressable Lightning Interface) juga telah berstandar
IEC60929. IEC 60929 adalah standar international yang dibuat oleh International
Eletrotechnical Commission, IEC-60929 berisi pengaturan pencahayaan dan
mencangkup tentang Ballast Elektronik, standar ini digunakan untuk pasokan listrik
AC dengan tegangan hingga 220V dan frekuensi 50-60HZ. DALI yaitu suatu
komunikasi protokol dan metode untuk pencahayaan, dengan DALI memungkinkan
untuk pengontrolan suatu pencahayaan secara efisien, selain itu DALI juga dapat
mengatur menerima dan mengirim data hingga 64 pengalamatan mengenai jenis
ballast yang berbeda dengan sistem kontrol yang sama, mengirim interuksi untuk
ballast tunggal atau kelompok. Sistem Ballast menyediakan peredupan cahaya dengan
memperhatikan kualitas cahaya, melalui kontrol digital dapat menyesuaikan level
cahaya sesuai kebutuhan dalam individu. Dali juga mencangkup 256 tingkat
kecerahan dan logaritma proses peredupan yang lebih lembut ketika ditangkap oleh
mata manusia yang sensitif[4].
Gambar 1.1 Grafik peredupan DALI
Sistem Ballast yang digunakan dalam jenis ini mempunyai keunikan khusus,
yaitu sistem bekerjanya tidak menggunakan sistem gulungan atau kumparan kawat
pada suatu inti besi, tetapi telah diganti dengan sistem rangkaian elektronik sehingga
mengurangi angka kerugian pada kumparan dan meminimalisasi kerugian karena
rangkaian. Ini adalah salah satu solusi yang menguntungkan dalam penghematan
energi listrik. Keuntungan lainnya adalah dapat mengatur konsumsi arus listrik
dengan tetap mempertahankan besar tegangan yang diinginkan, sehingga ballast
elektronik dapat digunakan untuk sistem pengaturan energi listrik sesuai yang
dibutuhkan pada suatu ruangan. Dengan sistem rangkaian elektronik maka ballast
3
menjadi lebih ringan dan lebih kecil dibandingkan dengan ballast konvensional atau
sistem gulungan kawat.
Gambar 1.2 Skema protokol DALI
Pada gambar II dijelaskan bahwa dalam suatu sistem DALI terdiri dari unit
Dali master unit dan Dali slave unit. Fungsi DALI master unit untuk mengatur unit
dali slave untuk menyalakan lampu. DALI ini menggunakan komunikasi dua kabel
untuk berkomunikasi secara dua arah. Setiap komunikasi semua dikendaliakan dari
DALI master untuk setiap lampu yang terhubung dengan unit slave. Semua pesan dari
unit master terdiri dari 16 bit data dan 2 stop bit. Data yang dikirim dari unit master
terdiri dari address byte 8-bit dan command byte 8-bit
Gambar 1.3 Message dari DALI unit master
Jawaban dari unit DALI slave berupa 8-bit Address byte dan 2 stop bit
Gambar 1.4 Message dari DALI unite slave
4
1.2.
Spesifikasi sistem
Sesuai dengan surat tugas skripsi yang dikeluarkan oleh Fakultas Teknik
Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga nomor
43/I.3/FTEK/VI/2013, spesifikasi skripsi dalam bentuk perancangan dapat disebutkan
sebagai berikut :
1.
Menggunakan PC sebagai user interface pada modul PC
2.
Menggunakan mikrokontroler pada modul master dan modul slave
3.
Dapat mengatur lama penggunaan serta tingkat kecerahan pada user interface
pada mode setting manual pada software
4.
pada mode default maka user akan menginput lama waktu yang di butuhkan
untuk menggunakan ruangan tersebut saja
5.
menggunakan 5 lampu pijar yang di letakan di 2 ruangan
6.
menggunakan tegangan jala-jala PLN
1.3.
Batasan masalah
Titik berat dari skripsi ini adalah perancangan sistem pencahayaan gedung
dengan menggunakan protokol Dali, yaitu pengendalian pencahayaan gedung pada
suatu ruangan dengan menggunakan aksi kontrol ON-OFF serta pengaturan
pencahayaan pada user interface berbasis mikrokontroler keluarga ATMEGA.
Perancangan dan realisasi alat pengontrol pencahayaan ini menggunakan
sensor PIR sebagai masukan mikrokontroler yang berfungsi sebagai penanda. Data
yang diperoleh dari sensor akan digunakan sebagai variabel masukan yang kemudian
diolah oleh mikrokontroler untuk menentukan perintah yang akan dikerjakan sehingga
waktu berjalanya program dapat dilakukan setelah sensor mendeteksi suatu
pergerakan memasuki ruangan.
Pada pengiriman data yang di gunakan menggunakan format protokol Dali
melalui serial RS485 untuk menghubungkan master dengan slave. Perintah yang saya
gunakan dibuat sesuai tabel perintah protokol Dali sesuai yang saya pakai untuk
merealisaikan alat pengontrol pencahayaan ini.
Penulisan skripsi ini juga dibatasi pada penerapan komponen atau modul yang
akan digunakan pada perancangan sistem dan tidak membahas secara terperinci
mengenai komponen-komponen yang digunakan.
5
1.4.
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan ini secara garis besar terdiri dari lima bab, yaitu babI
berisi Pendahuluan, BabII berisi Sistem dasar, BabIII berisi Perancangan alat, BabIV
berisi Pengujian dan Analisis, BabV berisi Kesimpulan. Bab Pendahuluan berisi latar
belakang permasalahan, Bab sistem dasar berupa gambaran alat yang dipakai dalam
perancangan, Bab perancangan diuraikan perancangan alat yang meliputi perancangan
perangkat keras dan perangkat lunak, Bab Pengujian dan Analisis berisi pengujian
alat, pengukuran hasil kerja alat beserta analisis sebagai pengukur tingkat
keberhasilan sistem berdasarkan spesifikasi sistem, Bab Kesimpulan berisi
kesimpulan dan saran pengembangan alat.
6