MODEL KONTROL LAMPU RUANGAN MENGGUNAKAN SENSOR

MODEL KONTROL LAMPU RUANGAN MENGGUNAKAN SENSOR PIR DAN
SENSOR CAHAYA
Achmad Syafaat
E-mail : [email protected]
Program Studi Ilmu Komputer-FMIPA Universitas Pakuan
ABSTRAK
Seiring perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, saat sekarang banyak muncul
gagasan-gagasan bidang elektronika digital. Sistem digital berkembang dengan adanya
teknologi mikrokontroler. Sistem ini menyederhanakan sistem yang masih konvensional
menjadi otomatis dan lebih ringkas. Tugas akhir ini dimaksudkan mengkaji pemanfaatan
mikrokontroler untuk otomatis lampu Ruangan. Umumnya lampu di dalam Ruangan masih
menggunakan saklar analog, sehingga pemilik rumah harus menyalakan dan mematikan
lampu secara manual. Adanya rangkaian pengontrol perangkat listrik, pemilik rumah dapat
mengontrol lampu dengan pewaktuan menyala dan mati lampu secara otomatis sesuai
kebutuhan. Proses otomatisasi tersebut dikontrol menggunakan program mikrokontroler
sehingga dapat mengerakan relay dan mengontrol lampu. Penyusunan laporan tugas akhir ini
memerlukan metode observasi, metode interview, metode dokumentasi dan metode studi
pustaka. Dari hasil uji coba yang telah dilakukan menunjukkan bahwa rangkaian ini bekerja
dengan baik.
Kata Kunci : Lampu Ruangan & Sensor PIR dan Sensor LDR
Pendahuluan
Penerangan menjadi salah satu bagian
penting dalam sebuah kehidupan manusia,
banyak dari setiap aktifitas manusia
membutuhkan
penerangan
terutama
didalam ruangan, hal ini karena
terbatasnya cahaya yang masuk dari luar
kedalam sebuah ruangan, oleh karena itu
sistem penerangan melalui lampu menjadi
pilihan utama dalam menjalankan aktifitas,
terutama didalam ruangan. Dalam sebuah
ruangan seseorang harus menyalakan
lampu melalui tombol yang biasanya
terpasang didinding terlebih dahulu, untuk
kemudian melakukan aktifitasnya setelah
lampu menyala. Begitu pula apabila
seseorang ingin keluar ruangan terlebih
dahulu harus mematikan lampu dengan
alasan penghematan listrik, padahal
kondisi yang memang tidak pasti, apakah
kita sedang membawa banyak barang
ditangan kita apa tidak. Permasalahan
tersebut dapat mengganggu aktifitas dan
efisiensi kerja kita. Tentu saja hal ini akan
menjadi sebuah masalah nantinya terlebih
seseorang harus menyalakan terlebih
dahulu menyalakan secara manual dan
akan menyulitkan pengguna dari segi
operasionalnya.
Belum adanya sistem yang secara
otomatis mengontrol operasional sebagai
pengganti sakelar lampu manual, menjadi
sebuah permasalahan tersendiri terlebih
dari segi operasional, efektifitas serta
keamananya. Banyak kasus yang sudah
terjadi seseorang terkena sengatan listrik
karena menyalakan lampu melalui saklar
manual tetapi orang itu tidak ingin bahwa
tangannya, tangan dari orang yang hendak
menyalakan lampu tersebut basah terkena
air. Hal ini mengakibatkan efek atau
dampak yang sangat fatal terjadi dan
menimpa orang tersebut. Oleh karena itu
dibutuhkan sebuah sesitem yang sudah
terancang
secara
otomatis,
untuk
mengontrol operasional sebagai pengganti
saklar manual, tanpa menyentuh dari alat
tersebut, cukup dengan sebuah gerakan
yang diberikan terhadap sebuah sensor
yang
sebelumnya
telah
dirancang
sedemikian rupa.
Dari beberapa uraian permasalahan
diatas penulis bermaksud ingin membuat
sebuah
prototype
saklar
lampu
menggunakan passive infrared receiver
(PIR) berbasis mikrokontroler arduino.
Alat ini akan bekerja sesuai dengan
perintah melalui gerakan yang telah
dirancang sedemikan rupa, sehingga akan
mempermudah pemakaiannya dan lebih
aman.
SistemInstrumentasi
1.
Pasif Infrared Recceiver (PIR)
Passive Infrared Receiver (PIR)
merupakan sebuah sensor berbasiskan
infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor
infrared kebanyakan yang terdiri dari IR
LED dan fototransistor. Passive Infrared
Receiver (PIR) tidak memancarkan apapun
seperti IR LED. Sesuai dengan namanya
„Passive‟, sensor ini hanya merespon
energy dari pancaran sinar inframerah
pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang
terdetiksi olehnya. Benda yang bisa
dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah
tubuh manusia. Passive Infrared Receiver
(PIR) KC7783R merupakan sensor
pendeteksi yang akan mengeluarkan
output dengan level high antara 5-6 volt.
Daya peka dari sensor ini tekgolong cukup
baik dan mempunyai area jangkauan
kurang lebih sampai 5 meter dan dapat
mendeteksi benda yang sampai pada suhu
500°C. Akan tetapi kepekaan yang
dimiliki sensor jenis KC7783R ini masih
kurang dibandingkan dengan sensor lain
yang serupa salah satunya adalah sensor
pir AMN 12111. Sensor ini lebih baik
dibandingkan sensor KC7783R. berikut
adalah perbandingan dari dua sensor
tersebut.
Tabel 1. Tingkat
AMN 12111
sensitifitas dan
KC7783R
a. Jarak Deteksi
adalah
2
Meter
b. Pemancar
menggunaka
n
lensafresneal
sebagai
pemancarnya
c. Lebih peka
dibandingkan
jenis
KC7783R
b. Dapat bekerja
hingga pada suhu
-200°C sampai
500°C
c. Jarak deteksi 5
Meter
d. Menggunakan
bahan plastic
berbentuk
setengah bulat
sebagai pemancar
sensor sehingga
kurang peka
untuk menangkap
gerakan
spesifikasi Komponen PIR
2.
Arduino Uno
Arduino Uno pengendali mikro
single-board yang bersifat open-source,
diturunkan dari wiring platform, dirancang
untuk memudahkan penggunaan elektronik
dalam berbagai bidang. Mikrokontroler
berbasis Uno (datasheet). Memiliki 14 pin
input dari output digital dimana 6 pin input
tersebut dapat digunakan sebagai output
PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz
osilator Kristal, koneksi USB, jack power,
ICSP header, dan tombol reset. Untuk
mendukung mikrokontroler agar dapat
digunakan, cukup hanya menghubungkan
board arduino Uno ke computer dengan
menggunakan kabel USB atau listrik
dengan AC yang-ke adaptor-DC atau
baterai untuk menjalankannya. Uno
berbeda dengan semua board sebelumya
dalam hal koneksi USB-to-serial yaitu
menggunakan fitur Atmega8U2 yang
diprogram sebagai converter USB-to-serial
berbeda dengan board sebelumnya yang
menggunakan chip FTDI drver USB-to-
serial.
3.
Lampu
Lampu adalah sumber cahaya
buatan yang dihasilkan melalui aliran arus
listrik yang mengalir pada filamen
sehingga terjadilah pemanasan dan pada
akhirnya
filamen
tersebut
mampu
menghasilkan cahaya. Adapun kaca yang
terdapat pada lampu berfungsi untuk
melindungi filament lampu serta menjaga
filamen
panas
dari
kemungkinan
terjadinya oksidasi dengan udara luar..
4.
Relay
Relay adalah saklar (switch) yang
diopersikan secara listrik dan merupakan
komponen
electromechanical
(elektromekanikal) yang terdiri dari 2
bagian utama yakni electromagnet (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
tinggi. Sebagai contoh, relay yang
menggunakan electromagnet 5v dan 50
mA mampu menggerakan Armature relay
(yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk
menghantarkan listrik 220V 2A.
1. WaktuDan TempatPenelitian
Penelitian ini dilaksanakan mulai
Bulan Agustus 2015 sampai Desember
2015. Waktu pelaksanaan dilaksanakan
setiap hari senin sampai dengan hari
kamis, mulai dari jam 10.00 sampai jam
15.00 WIB di Laboratorium Workshop
Program Studi Ilmu Komputer FMIPA
Universitas Pakuan Bogor.
2. Urutan Rangkayan Prototype
Perancangan hardware secara
umum
digambarkan
pada
Urutan
Rangkayan Prototype seperti terlihat
dalam
gambar
1
berikut
ini.
Gambar 2. Urutan Rangkaian Prototype
Apabila seseorang masuk kedalam
sebuah ruangan maka gerakan dari orang
tersebut akan terdeteksi oleh sensor PIR
akan mendeteksi adanya gerakan yang
dilakukan oleh manusia didalam suatu
ruangan.
3. AlgoritmaSistem
Pembuatan perangkat lunak sistem
harus mengutamakan cara kerja yang
efisien berikut flowchart dari desain
software yang digunakan. Flowchart
program utama terdapat pada gambar 2.
MULAI
Gambar 1. Prinsip kerja Relay
Metode Penelitian
Model sistem kontrol lampu
ruangan menggunakan metode penelitian
bidang hardwareprograming. Tahapan
pada metode penelitian ini yaitu
perancangan,
penelitian,
pengetesan
komponen, desain system mekanik, desain
system listrik, desain software, tes
fungsional, integrasi atau perakitan, tes
fungsional keseluruhan sistem, Aplikasi
sistem.
Baca input
Sensor PIR
dan Sensor
LDR
N
IF PIR HIGH
Lampu Mati
Y
Lampu Nyala
SELESAI
Gambar 3. Flowchart Program Utama
Dari
gambar
flowchart
diatas
merupakan fungsi dasar dari aplikasi yang
akan dibuat. Tahap awal adalah menerima
gerakan dari manusia. Apabila sensor
menangkap adanya gerakan dari manusi,
maka selanjutnya secara otomatis sensor
mengirim data ke mikrokontroler sebagai
pusat
dari
system.
Selanjutnya
mikrokontroler
melakukan
tugasnya
dengan mengaktifkan LDR sebagai control
untuk mengaktifkan lampu. Setelah LDR
bekerja maka system saklar otomatis telah
aktif. Untuk mematikan dan menyalakan
lampu pengguna cukup dengan menutup
atau membuka LDR yang terpasang.
Hasil Dan Pembahasan
1. Pengujian Struktural
Tahapan ini dilakukan dengan
tujuan untuk mengetahui apakah system
yang sudah dibuat sesuai dengan
rancangan yang sudah ada. Uji coba ini
dilakukan dengan menguji pin2 hingga
pin12 untuk input dan output digital. Dan
pin analog0 sampai pin analog5 untuk
input berupa analog. Pengujian dilakukan
dengan cara antara lain:
1. Pin ground dan vcc dihubungkan
pada protoboard
2. Pin 2 digital dihubungkan dengan
output dari sensor gerak.
3. Pin 9 digital dihubungkan dengan
input Relay
4. Pin A0 dihubungkan dengan input
analog LDR
2. Pengujian Fungsional
Pada tahap ini dilakukan pengujian
yang bertujuan untuk mengetahui apakah
semua komponen dapat berfungsi dengan
baik. Untuk pengujian perangkat keras
yang digunakan adalah multimeter dengan
pada satuan daya DC volt, dimana pena
positif pada multimeter dihubungkan ke
vcc dan pena negative pada multimeter
dihubungkan ke Ground.
Untuk uji coba sensor dilakukan dengan
mengetes sensor dihubungkan pada
mikrokontroler dan dilihat melalui serial
monitor.
Gambar 4. Ujicoba fungsional
mikrokontroler
Gambar diatas mengindikasikan bahwa
mikrokontroler telah bekerja. Hal itu dapat
dilihat dari lampu indicator mikrokontroler
yang
bekerja.
Dengan
demikian
mikrokontroler lolos pengujian fungsional.
3. Sensor Gerak (PIR)
Tabel 2. hasil pengujian structural system
control lampu otomatis
Gambar 5. Ujicoba Fungsional Sensor
Gerak (PIR)
Gambar diatas mengindikasikan bahwa
sensor telah bekerja. Hal itu dapat dilihat
dari lampu indicator sensor yang menyala
apabila mendeteksi gerakan. Dengan
demikian sensor gerak ini telah lulus
ujicoba fungsiona
4. Lampu
Gambar 6. Ujicoba fungsional lampu
Gambar diatas mengindikasikan bahwa
lampu telah bekerja. Hal ini dapat dilihat
ketika sensor mendeteksi gerakan yang
menuju LDR maka secara otomatis lampu
akan menyala.
5. LDR
Pengujian LDR dilakukan dengan
memasang LDR, dengan tujuan agar ldr
dapat bekerja pada siang hari disaat ada
cahaya, pengetesan ini dilakukan dengan
dibantu
dengan
menggunakan
mikrokontroler arduino dan software
arduino alfa 1.0.5. jika LDR berfungsi
dengan baik maka didalam serial monitor
didalam software akan bekerja seperti pada
gambar dibawah:
Gambar diatas terdiri dari 2 indikasi.
Indikasi pertama mengindikasikan aktifasi
PIR, dan yang kedua mengindikasikan
inputan dari LDR. Dari gambar diatas
terlihat bahwa LDR bekerja dengan
sempurna membaca intensitas cahaya
dalam ruangan.
Berikut adalah table hasil dari ujicoba
fungsional yang telah dilakukan secara
keseluruhan alat yang telah diuji seperti
diatas.
Tabel 3. Hasil pengujian fungsional
Komponen
Keterangan
PIR
Berfungsi
LDR
Berfungsi
Lampu
Berfungsi
Mikrokontroler
Berfungsi
6. Pengujian Blok Catu Daya Pada
Sensor
Pengujian ini berfungsi untuk
mengetahui tegangan yang dihasilkan oleh
rangkaian catu daya, sehingga dapat
dipastikan jika ada kesalahan dalam catu
daya. Catu daya menggunakan adaptor dan
rangkaian regulator sehingga arus yang
masuk pada sensor tepat 5 volt. Catu daya
ini berfungsi untuk menyuplai arus ke
positif pada multimeter dihubungkan pada
kabel positif dan pena negative pada
multimeter dihubungkan pada kabel
negative. Jika hasil pengukuran berbeda,
dapat saja terjadi karena alat pengukur
yang rusak atau kerusakan pada kabel.
Hasil pengukuran dapat dilihat pada table.
Tabel 4. Pengujian Blok Catu Daya pada
Sensor
Gambar 7.Ujicoba Validasi LDR
Tegangan
Input
(volt)
Tegangan
Output
Adaptor
Tegangan
output
regulator
220 volt
AC
12 volt DC
5 volt DC
Tabel 4. dijelaskan bahwa port
yang
digunakan
dari
keseluruhan
komponen hanya beberapa port saja, tidak
semua
port
pada
mikrokontroler
ATMega32 digunakan. Tujuan dari
pengujian pin-pin tersebut, yaitu untuk
mengetahui apakah masih ada pin-pin dari
komponen yang sudah terhubung atau
belum, karena jika salah satu pin
komponen yang tidak sesuai dan tidak
terhubung maka komponen tersebut tidak
akan berjalan sesuai dengan apa yang kita
inginkan.
Pengujian Software
Pengujian
terhadap
software
dilakukan untuk mengetahui kemungkinan
tidak berfungsinya beberapa menu bahkan
lebih, sehingga dapat membuat waktu
pembuatan (Assembling) akan terganggu,
dengan memastikan tidak adanya kendala
tersebut diharapkan dalam pembuatan
software yang terkait akan lebih cepat,
tepat dan efisien.
Pengujian Program
Pengujian program dilakukan
untuk mengetahui listing program yang
dibuat sudah sesuai dengan yang
diinginkan, termasuk mengetahui masih
ada error atau tidak. Berikut pengujian
program ditunjukan pada gambar 8.
Validasi Sistem
Validasi Sistem ini dilakukan
bertujuan untuk mengetahui apakah sistem
yang telah dirancang sudah bekerja dengan
baik atau belum, dalam hal ini apakah
sistem otomatis berjalan sesuai perintah,
saat seseorang masuk kedalam sebuah
ruangan maka gerakan dari orang tersebut
akan terdeteksi oleh sensor PIR akan
mendeteksi
adanya
gerakan
yang
dilakukan oleh manusia didalam suatu
ruangan
1.
Pengujian Sensor
Pada pengujian ini dilakukan
dengan menghubungkan arduino terhadap
PC dan dilakukan pengujian menggunakan
software arduino IDE. Pada serial monitor
terlihat saat ada gerakan terdeteksi maka
inputan HIGH jika .tidak ada gerakan.
maka inputan LOW.
1.
Gambar 8. Pengujian Program
Gambar 9.pengujian validasi aeduino
Tabel 5. Validasi Sensor
Validas
i
Kondis
i
Senso
r
Keteranga
n
Sensor
LDR
1
PIR
(terang)
Tidak Aktif
Sensor
LDR
0
(gelap)
Aktif
PIR
1. Ujicoba PIR
Untuk validasi PIR dilakukan setelah
kondisi sensor menangkap adanya gerakan
atau aktifitas dari manusia, kemudian
secara otomatis PIR akan menyala sesuai
dengan validasi yang telah dilakukan
sebelumnya.
Dari validasi yang telah dilakukan pada
LDR maka diperoleh hasil sebagai berikut.
Tabel 6. Validasi PIR
Validasi Kondisi
Alat
Keterangan
PIR
1
Lampu Aktif
PIR
0
Lampu No Change
Lampu akan berganti status apabila
PIR dihalangi karena nilai PIR yang
sebelumnya adalah 1 (satu) berubah
menjadi 0 (Nol). Akan tetapi jika PIR
tidak dihalangi maka PIR akan mendapat
nilai 1 (satu) yang berarti lampu tidak ada
perubahan pada status lampu kondisi ini
dinamakan No Change.
Secara keseluruhan system kerja dari
rangkaian yang telah dibuat tersaji dalam
sebuah table sebagai berikut:
Tabel 7. Sistem kerja secara Keseluruhan
Alat
Kondisi
Sensor
PIR
0
1
LDR
0
1
Kondisi
lampu
NC
NC
0
1
Hasil
lampu
NC
NC
1
0
0
Pada table ini dijalaskan jika kondisi
sensor mempunyai nilai 0 (nol), kondisi
ldr0 (nol) dan kondisi lampu adalah No
Change maka status lampu tetap 0 (nol).
Kondisi ini disebabkan karena itu
statusnya adalah 0 (nol).
Pada kondisi sensor mempudnyai nilai
1 (satu) atau bekerja. Jika kondisi sensor
aktif dan LDR statusnya 0 (Nol), maka
lampu akan mempunyai status yang tidak
berubah seperti kondisi awal. Jika pada
kondisi sensor mempunyai status 1,LDR
statusnya 0 (nol) maka lampu akan
berubah status dari kondisi awal, begitu
pula sebaliknya, jika kondisi sensor 1
(satu), kondisi LDR 1 (satu), maka kondisi
lampu akan berubah menjadi tidak aktif.
2.
Ujicoba Jarak Sensor PIR
Tahap ini dilakukan untuk menguji
jarak dari sensor PIR dan manusia sebagai
pendeteksi manusia. Dimana pengujinya
dilakuan dengan cara mengetes alat yang
sudah jadi dengan berbeda jarak antara
manusia sama sensor PIR
Gambar 11. Kondisi awal sampai
akhir Sistem
5.5
Gambar 10. Pengujian Jarak Sensor Pir ke
manusia
Tabel 8. Validasi
Penempatan pupuk
Jarak Sensor PIR
ke Manusia
1 meter
Pergerak
Pintu
Keterangan
PIR Mendeteksi
pergerakan
3 meter
PIR Mendeteksi
pergerakan
5 meter
PIR Mendeteksi
pergerakan
6 meter
PIR Tidak
Mendeteksi
Pergerakan
Dari table 8. Jarak Sensor PIR
kemanusia, jika 1 meter pir mendeteksi
pergerakan jika 3 meter pir mendeteksi
pergerakan jika 5 meter pir masih
mendeteksi pergerakan jika 6 meter sensor
pir tidak lagi mendeteksi pergerakan.
1. Langkah kerja system
Optimasi Sistem (Optimization)
System yang telah dibuat, masih
dapat dioptimalkan untuk memaksimalkan
performa dari alat yang dibangun.
Optimalisasi dapat dilakukan dengan
meletekan system kontrrol dan interface
pada tempat yang strategis. System control
hendaknya tersimpan ditempat yang aman
namun terjangkau. Sedangkan system
interface diletakan pada posisi dimana
sensor dapat bekerja secara maksimal.
Untuk peletakan sensor gerak, harus
ditempatkan diatas ruangan, sehingga
sensor dapat menangkap gerakan dengan
sempurna. Sehingga pengoprsian lebih
maksimal
Kesimpulan
Pada penelitian kali ini bertujuan
untuk membuat “Model Sistem Kontrol
Lampu Ruangan Menggunakan Sensor Pir
dan Sensor Cahaya” dirancang dan dibuat
sebagai prototype untuk menampilkan
bahwa banyak sekali pengendali lampu
yang dapat kita gunakan dengan
memanfaatkan konsep pergerakan dari
manusia menggunakan sensor PIR.
Berdasarkan hasil ujicoba yang
dilakukan dapat diambil kesimpulan
bahwa system telah dibuat sesuai dengan
struktur dan system telah berfungsi dengan
baik.Lampu dinyalakan dan dimatikan
dengan menggunakan pergerakan manusia
yang melewati sensor PIR tanpa melalui
saklar sebagaimana mestinya namun
penempatan sensor PIR ini memiliki jarak
maksimal jangkauanhanya 5 meter.
Alat yang dibuat memiliki
kelebihan dan kekurangan. Kelebihan alat
ini mudah untuk digunakan, mudah untuk
membangun / mempelajarI sistemnya serta
komponen-komponen pembangun system
yang mudah ditemukan.Kekurangan dari
system ini adalah hanya dapat membaca
pergerakan manusia.
DAFTAR PUSTAKA
Kristian, Adri. 2012. perancangan saklar
lampu otomatis menggunakan sensor
cahaya ldr (light dependent
resistor) berbasis mikrokontroler
at89s52.
Universitas Gunadarma
Nurzaman, Forzi.2008. rancang bangun
pensaklaran lampu otomatis yang
terhubung
dengan
hp
menggunakan mikrokontroler atmega8535
Setianto, Kurniawan. 2006. pengendali
lampu taman sistem telepon berbasis
mikrokontroler
at89s51.
Universitas Negeri Semarang
Djuandji, Feri. 2011. Pengenalan Arduino
https://sites.google.com/site/informasiterba
rusekali/pengertian-mikrokontroller
http://id.wikipedia.org/wiki/LDR
http://ghavianarduino.blogspot.com/2013/
09/pengertian-arduino.html
http://tarduino.wordpress.com/2011/03/31/
arduino-uno/
http://elektronika-dasar.web.id/teorielektronika/lcd-liquid-cristal-display/