sistem kendali sirkulasi udara berdasarkan kondisi

Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014)
Yogyakarta, 15 Maret 2014
ISSN: 2089-9813
SISTEM KENDALI SIRKULASI UDARA BERDASARKAN
KONDISI LINGKUNGAN SEKITAR UNTUK KENYAMANAN RUANGAN
Robby Candra1, Muhammad Subchan Karim2
Program Studi Sistem Komputer, Fakultas Ilmu Komputer & Teknologi Informasi
Universitas Gunadarma Jakarta
Jl. Margonda Raya 100, Pondok Cina Depok – Jawa Barat (16424)
E-mail: [email protected], [email protected]
1,2
ABSTRAK
Kegiatan yang dilakukan di dalam ruangan tidak terlepas dari banyak faktor yang salah satu faktor tersebut yaitu
kenyamanan ruangan. Ketidaknyamanan sangat terlihat dari kurangnya sirkulasi udara dalam suatu wilayah
maupun ruang karena tidak memperhatikan apakah pembangunan sudah seimbang dengan kondisi alam. Sistem
sirkulasi udara untuk kenyamanan ruangan ini merupakan salah satu solusi bagi manusia sebagai modernisasi
yang membantu manusia dalam kemudahan mengatur dan meningkatkan kenyamanan sehingga produktivitas
kerja dapat tercapai. Sistem sirkulasi udara untuk kenyamanan ruangan adalah sistem yang bekerja berdasarkan
kondisi lingkungan sekitar yang dideteksi melalui sensor. Kondisi yang terdeteksi akan diproses oleh
mikrokontroler ATMega 8535. Output yang dihasilkan yaitu membuka dan menutupnya atap, berputarnya kipas
serta kondisi output yang dihasilkan ditampilkan melalui LCD. Sistem ini dapat berfungsi berdasarkan kondisi
lingkungan yang terdeteksi sehingga sirkulasi udara dapat lebih maksimal dan kenyamanan ruangan dapat
tercapai.
Kata Kunci: Kendali, Kenyamanan, Ruangan, Sirkulasi, Udara
dilengkapi sebuah kipas yang bekerja secara
otomatis mengikuti keadaan pada sensor, kipas
berfungsi sebagai alat yang akan menetralisir udara,
akan membuang udara yang tidak baik akibat
kondisi cuaca yang tidak beraturan serta
menggantikan udara yang lebih baik kedalam
ruangan, serta dilengkapi dengan sebuah LCD yang
akan memberikan informasi kepada pemilik rumah
apakah kondisi kipas dan atap aktif atau mati.
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari manusia tidak lepas
dari berbagai macam kegiatan, baik itu kegiatan
yang dilakukan di dalam ruangan maupun kegiatan
yang dilakukan di luar ruangan. Kegiatan yang
dilakukan di dalam ruangan tidak terlepas dari
banyak faktor yang salah satu faktor tersebut yaitu
kenyamanan
ruangan.
Untuk
mendapatkan
kenyamanan ruangan tergantung dari proses
perancangan ruangan tersebut. Tidak tercapainya
faktor kenyamanan ruangan akan menyebabkan
kegiatan manusia tidak optimal. Menurut pendapat
1.2
Tujuan
Sistem
kendali
sirkulasi
udara
untuk
kenyamanan ruangan ini merupakan salah satu
solusi bagi manusia sebagai modernisasi yang
membantu manusia dalam kemudahan mengatur dan
meningkatkan kenyamanan terutama dalam kondisi
lingkungan saat ini yang kurang diperhatikannya
kenyamanan terutama dalam hal sirkulasi udara.
Widagdo (2009) kualitas udara dalam ruang kerja
merupakan salah satu faktor yang harus diperhatikan
untuk mencapai produktivitas kerja.
Ketidaknyamanan sangat terlihat dari kurangnya
sirkulasi udara dalam suatu wilayah maupun ruang
karena tidak memperhatikan apakah pembangunan
sudah seimbang dengan kondisi alam. Menurut
pendapat Laksitoadi (2008) kemajuan teknologi
dibidang pengendali udara sangat membantu
manusia dalam menciptakan sebuah kondisi udara
yang nyaman untuk beraktifitas. Sayangnya
penggunaan pendingin udara (AC) dapat merusak
lapisan ozon yang berpengaruh besar pada iklim.
Sistem kendali sirkulasi udara untuk
kenyamanan ruangan adalah salah satu sistem
kendali yang bekerja berdasarkan kondisi
lingkungan sekitar yang dideteksi melalui sensor,
dimana sensor yang digunakan terdiri dari tiga jenis
sensor yaitu sensor panas, cahaya dan air, bekerja
sebagai pendeteksi waktu malam dan siang serta
suhu panas serta kondisi hujan. Sistem ini dilengkapi
dengan atap otomatis apabila suhu mulai panas
ataupun kondisi hujan, atap tersebut akan menutup
apabila cuaca terlalu panas ataupun hujan, juga
2. LANDASAN TEORI
2.1 Mikrokontroler Atmega8535
Mikrokontroler, sesuai namanya adalah suatu
alat atau komponen pengontrol atau pengendali yang
berukuran
mikro
atau
kecil.
Sebelum
adamikrokontroler, telah ada terlebih dahulu muncul
mikroprosesor. Bila di bandingkan dengan
mikroprosesor, mikrokontroler jauh lebih unggul
karena terdapat berbagai alasan, diantaranya :
1. Tersedianya I/O
I/O dalam mikrokontroler sudah tersedia
sementara pada mikroprosesordibutuhkan IC
tambahan untuk menangani I/O tersebut. IC
I/O yang dimaksud adalah PPI 8255.
2.
71
Memori Internal
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014)
Yogyakarta, 15 Maret 2014
Memori
merupakan
media
untuk
menyimpan
program
dan
data
sehinggamutlak harus ada. Mikroprosesor
belum memiliki memori internal sehingga
memerlukan IC memori eksternal.
Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian
dasar dari suatu sistem komputer. Memiliki bentuk
yang lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan
komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari
elemen-elemen dasar yang sama. Mikro kontroler
yang digunakan pada alat ini yaitu, AVR ATMEGA
8535 merupakan IC CMOS 8-bit yang memiliki
daya rendah dalam pengopersiannya dan berbasis
pada arsitektur RISC AVR ATMEGA 8535 dapat
mengeksekusi satu instruksi dalam sebuah siklus
clock, dan dapat mencapai 1 MIPS per Mhz,
sehingga para perancang dapat megoptimalkan
penggunaan daya rendah dengan kecepatan yang
tinggi.
ATMega8535
merupakan
salah
satu
mikrokontroler 8 bit buatan Atmel untuk keluarga
AVR yang diproduksi secara masal pada tahun
2006. Karena merupakan keluarga AVR, maka
ATMega8535 juga menggunakan arsitektur RISC.
Mikrokontroler AVR merupakan mikrokontroler
berbasis arsitektur RISC (Reduce Instruction set
computing) 8 bit yang menjalankan sebuah instruksi
tunggal dalam 1 siklus dan memiliki struktur I/O (
Input Output ) yang lengkap dan di desain
menggunakan arsitektur harvard.
AVR ATMEGA 8535 mempunyai 40 kaki, 32
kaki yang digunakan untuk keperluan port paralel
setiap port terdiri dari 8 pin, sehingga terdapat 4
port, yaitu port A, port B, portC, port D. seperti
gambar 1 dibawah ini :
ISSN: 2089-9813
“sensor”, karena bagian ini dapat mengindera suatu
kuantitas fisik tertentu dan mengubahnya menjadi
bentuk energi yang lain.
Untuk contoh dari transduser adalah Motor DC,
yaitu perangkat elektromagnetis yang dapat
mengubah energi listrik menjadi energi mekanis atau
gerak. Motor DC memerlukan suplai tegangan yang
searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi
energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc
disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan
kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang
berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan
jangkar dalam pada medan magnet, maka akan
timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah
pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan
tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah
adalah membalik phasa tegangan dari gelombang
yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan
komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah
dengan kumparan jangkar yang berputar dalam
medan magnet. Struktur motor paling sederhana
memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar
bebas di antara kutub-kutub magnet permanen
seperti yang terdapat pada gambar 2.
Gambar 2. Struktur Motor DC
(http://cacingkreamy.blogspot.com/)
2.3
Sensor
Sensor adalah jenis tranduser yang digunakan
untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas,
sinar, dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik.
Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada
saat melakukan pengukuran atau pengendalian.
Beberapa jenis sensor yang banyak digunakan dalam
rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya,
sensor suhu, dan sensor tekanan.
Sensor Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
adalah salah satu jenis resistor yang dapat
mengalami
perubahan
resistansinya
apabila
mengalami perubahan penerimaan cahaya. Besarnya
nilai hambatan pada Sensor Cahaya LDR (Light
Dependent Resistor) tergantung pada besar kecilnya
cahaya yang diterima oleh LDR itu sendiri. LDR
sering disebut dengan alat atau sensor yang berupa
resistor yang peka terhadap cahaya. Biasanya LDR
terbuat dari cadmium sulfida yaitu merupakan bahan
semikonduktor yang resistansnya berupah-ubah
menurut
banyaknya
cahaya
(sinar)
yang
mengenainya. Resistansi LDR pada tempat yang
gelap biasanya mencapai sekitar 10 MΩ, dan
ditempat terang LDR mempunyai resistansi yang
Gambar 1. Konfigurasi Pin ATMega8535
(http://www.alldatasheet.com/datasheetpdf/pdf/164169/ATMEL/ATMEGA8535.html)
2.2
Tranduser
Transduser berasal dari kata “traducere” dalam
bahasa Latin yang berarti mengubah. Sehingga
transduser dapat didefinisikan sebagai suatu peranti
yang dapat mengubah suatu energi ke bentuk energi
yang lain. Bagian masukan dari transduser disebut
72
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014)
Yogyakarta, 15 Maret 2014
ISSN: 2089-9813
turun menjadi sekitar 150 Ω. Seperti halnya resistor
konvensional, pemasangan LDR dalam suatu
rangkaian sama persis seperti pemasangan resistor
biasa. Simbol LDR dapat dilihat seperti pada gambar
berikut.
Gambar 5. Blok diagram rangkaian
Rangkaian sensor merupakan bagian dari media
input dari keseluruhan rangkaian, IC LM324
merupakan IC yang bekerja sebagai IC komparator
dari sensor cahaya dan suhu, sementara sensor air
terpisah dengan LM324, masing – masing bekerja
untuk membandingkan masukkan yang didapat.
Trimpot dalam rangkaian sensor tersebut
digunakan sebagai pengatur sensitivitas pada setiap
sensor. Sehingga kepekaan sensor terhadap gerak
atau benda yang mengenainya dapat direspon sesuai
dengan tingkat sensitivitas yang ada pada sensor.
Proses merupakan bagian keseluruhan aktivitas
dari komponen yang digunakan pada rangkaian ini,
mulai dari sumber tegangan yang disalurkan kepada
setiap komponen hingga dapat bekerja sesuai dengan
fungsinya. Dalam rangkaian ini IC ATmega8535
berfungsi sebagai pengontrol dari masukkan yang
diberikan melalui IC LM324 maupun sensor air, dan
kemudian IC Atmega8535 memberikan control
kepada IC L293D sebagai output berupa perputaran
motor ataupun kepada Kipas untuk bekerja
memberikan sirkulasi udara serta pada LCD sebagai
media pemberi informasi.
Masukkan yang diberikan pada kaki 9 IC
ATmega8535 yaitu sebagai resetter atau menjadikan
seluruh aktivitas yang ada pada komponen agar
kembali pada kondisi awal untuk dapat difungsikan
kembali.Oscillator pada chip IC diatur oleh XTAL
yang berfungsi sebagai clock yang berguna dalam
proses yang sedang terjadi pada mikrokontroler dan
2 buah kapasitor sebesar 33µf sebagai penstabil
pulse yang akan diberikan kepada XTAL, lalu
dikembalikan kembali kepada IC oscillator.
Pada rangkaian ini terdapat IC L293D
merupakan IC yang bekerja sebagai pengatur gerak
motor DC sedangkan Kipas bekerja sebagai sirkulasi
udara dan LCD sebagai penampil informasi kondisi
yang terjadi. Berjalan sesuai dengan kondisi yang
terdapat pada masukkan yang telah di proses oleh IC
ATMega8535.
Motor DC pada rangkaian ini mempunyai 3
kondisi yaitu, diam, maju, dan mundur. Motor DC
ini dapat berputar searah jarum jam (CW) dan dapat
berputar sebaliknya (CCW) sesuai arus maupun
tegangan yang diberikan oleh IC L293D, sehingga
motor DC dapat bergerak maju, mundur maupun
diam sedangkan Kipas yang digunakan adalah dua
buah masing – masing berfungsi untuk membuang
Gambar 3. Simbol LDR
(http://elektronikadasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensorcahaya-ldr-light-dependent-resistor/)
LM 35 adalah sensor suhu yang teliti dan
terkemas dalam bentuk Integrated Circuit (IC),
dimana output tegangan keluaran sangat linear
berpadanan dengan perubahan suhu. Sensor ini
berfungsi sebagai pengubah dari besaran fisis suhu
ke besaran tegangan yang memiliki koefisien
sebesar 10 mV /°C, yang berarti bahwa kenaikan
suhu 1° C maka akan terjadi kenaikan tegangan
sebesar 10 mV. IC LM 35 ini tidak memerlukan
pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena
ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat
derajat celcius pada temperatur ruangan atau suhu
kamar. Jangkauan sensor mulai dari – 55°C sampai
dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat
mudah. LM 35 dapat dialiri arus 60 mA dari supply
sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat
rendah di dalam suhu ruangan. Selain LM35 ini
memiliki keakuratan yang tinggi, LM35 juga
mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan
linieritas yang tinggi.
Gambar 4. Konfigurasi LM35
3. PEMBAHASAN DAN HASIL
3.1 Pembahasan
Cara kerja dari rangkaian ini terbagi menjadi
beberapa blok diagram seperti yang ditunjukkan
pada gambar 5 berikut ini :
73
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014)
Yogyakarta, 15 Maret 2014
ISSN: 2089-9813
udara kotor pada ruang dan memasukan udara segar
dari luar.
Adapun skema rangkaian dari sistem ini seperti
yang ditunjukkan pada gambar 6.
Diagram alur merupakan tahapan yang dilakukan
untuk alat bekerja secara keseluruhan yang telah
terancang dan terprogram. Proses awal dari kerja
alat yaitu tahap pemberian daya (power on) atau
pemberian tegangan listrik pada setiap komponen
alat jika daya sudah didapatkan setelah itu program
melakukan inisialisasi terhadap pustaka ataupun
mikrokontroler
yang
digunakan.
Kemudian
memasuki tahap masukkan yaitu berupa sensor yang
digunakan sebagai media masukkan alat.
Pada tahap selanjutnya alat bekerja sebagai
pengambil keputusan, keputusan yang diambil
berdasarkan nilai kondisi pada masukkan sebenarnya
dari sensor, setiap pengambilan keputusan dapat
menghasilkan keluaran sebuah perintah yang
ditujukan kepada alat atau rangkaian yang berfungsi
sebagai output, alat bekerja membandingkan
masukkan sesuai dengan sinyal yang didapat dari
sensor, jika tidak sesuai pembanding akan
menunggu atau default sampai dengan kondisi yang
sesuai didapatkan, setiap sensor memiliki nilai
masing – masing yang menandakan bahwa sensor
sudah mendapatkan masukkan atau belum, pada alat
ini sensor suhu ( LM35) dan cahaya ( LDR ) akan
aktif bila berlogika 1 atau high, sedangkan sensor air
aktif jika berlogika 0 atau low.
Gambar 6. Skema rangkaian sistem….
3.2 Hasil
Berdasarkan hasil uji coba yang dilakukan untuk
mengetahui kinerja dari sistem, maka didapat hasil
seperti yang ditunjukkan pada table 1 berikut ini :
Alur program dari cara kerja sistem ini
digambarkan melalui diagram alur yang terdapat
pada gambar 7.
Tabel 1. Hasil pengujian sistem
4.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan,
maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Berdasarkan hasil uji coba yang sudah
dilakukan alat berfungsi sesuai dengan kondisi
lingkungan sekitar yang terdeteksi oleh sensor.
2. Jika seluruh kondisi sensor dalam alat ini sudah
terpenuhi maka alat akan dapat menghasilkan
output, yaitu perputaran motor DC, perputaran
kipas dan informasi kondisi yang terjadi pada
LCD.
3. Dengan berfungsinya alat ini sesuai dengan
kondisi yang diinginkan dengan demikian dapat
membantu, meningkatkan kemudahan mengatur
Gambar 7. Diagram alur
74
Seminar Nasional Teknologi Informasi dan Komunikasi 2014 (SENTIKA 2014)
Yogyakarta, 15 Maret 2014
sirkulasi udara sehingga kenyamanan ruangan
dapat tercapai.
5. PUSTAKA
Elektronika Dasar. 2 September 2012. Sensor
Cahaya LDR (Light Dependent Resistor).
(http://elektronikadasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensorcahaya-ldr-light-dependent-resistor/, diakses 18
Desember 2013)
Laksitoadi, B. 2008. Kenyamanan termis gedung
olah raga ditinjau dari aliran udara (studi kasus
: GOR Bulungan dan Gymnasium UI). Skripsi
FT Universitas Indonesia.
Musbikhin. 1 Maret 2011. Pengertian Sensor Dan
Macam-macam Sensor.
(http://www.musbikhin.com/pengertian-sensordan-macam-macam-sensor, diakses 18 Desember
2013).
Nuriz,
A.
Januari
2013.
Motor
DC.
(http://cacingkreamy.blogspot.com/, diakses 17
Desember 2013)
Setiawan, H. 2012. Sensor Suhu LM35.
(http://ilmubawang.blogspot.com/2012/02/sensor
-suhu-lm35.html, diakses 17 Desember 2013).
Widagdo, S. 2009. Kualitas Udara Dalam Ruang
Kerja. Sigma Epsilon ISSN 0853-9103 Vol.13
No. 3 Agustus 2009.
75
ISSN: 2089-9813