PEMBUATAN ALAT SAKLAR LAMPU OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO UNO
NASKAH PUBLIKASI
diajukan oleh Nopan Suryadiyanto 12.11.5802
kepada SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2015
PEMBUATAN ALAT SAKLAR LAMPU OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO UNO Nopan Suryadiyanto1), Armadyah Amborowati,2), 1),2)
Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta Jl Ringroad Utara, Condongcatur, Depok, Sleman, Yogyakarta Indonesia 55283 Email :
[email protected] @students.amikom.ac.id1),
[email protected] @amikom.ac.id2)
Apabila didalam ruangan tersebut tidak ada pergerakan dari tubuh manusia maka lampu tersebut tidak akan menyala dan apabila didalam ruangan tersebut ada pergerakan dari manusia tersebut maka lampunya aka akan langsung menyala dengan sendirinya. Dengan demikian penggunaan listrik untuk lampu tersebut akan lebih hemat karena kebanyakan orang sering lupa untuk mematikan lampu pada kamar mereka. Maka dari itu saya membuat sebuat alat agar lampu pada kamar dapat mematikan ematikan dengan sendirinya jadi orang tidak khawatir jika mereka lupa untuk mematikan lampu kamarnya. 2. Pembahasan
Abstract - In everyday life, people's needs in the use of light-powered powered listrik already a prolonged consumption, for example, almost every house has been using an electric-powered powered lights. In the use of lights most people still use manual light switch, and often forge forget to turn off the lights so that the electric power spent quite large and will affect the payment of electricity expenses. Therefore, what is needed by the communities who want to save money on electricity costs, especially in the use of light is an automatic atic switch to adjust the instrument lighting performance according to user requirements.
Alat lampu otomatis ini terdiri dari dua bagian utama yaitu sistemperangkat keras (hardware) dan sistem perangkat lunak (software). Sistem pperangkat kerasterdiri dari rangkaian catu daya 5 volt, sistem rangkaian sensor dan sistem minimum rangkaian mikrokontroler Arduino Uno.. Sistem perangkat lunak (software) yaitu menggunakan pemograman bahasa C. Setiap bagian-bagian bagian dari sistem dibagi menjadi beberapa bagian kecil diagram blok untuk kemudian dihubungkan menjadi satu blok rangkaian utuh.Diagram blok sederhana aplikasi mikrokontroler Arduino Uno sebagai alat lampu otomatis menggunakan sensor gerak dan sensor suara dapat di lihat pada Gambar 1.
From the above problems, created a simulation that automatically switch to using microcontroller Ardiuno microcontroller, and a motion sensor as a medium setting timee to give the condition ON or OFF the light switch. Keywords: The lights, Microcontroller Ardiuno, Sensor PIR, Sensor suara 1. Pendahuluan Perkembangan peralatan yang berbasis mikrokontroler semakin meningkat. Mengharuskan kita mengikuti perkembangan teknologi tersebut, minimal memahami dasar dan cara penggunaannya, dengan menggunakan mikrokontroller kita dapat menghemat waktu dan biaya pengeluaran dibanding dengan peralatan lainnya. Perkembangan mikrokontroller saat ini juga dapat digunakan secara luass dalam bidang utility, salah satunya adalah “Saklar Lampu OTOMATIS BEBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO UNO”. penggunaan saklar manual seringkali tidak memiliki efisiensi dalam menghemat pengeluaran biaya listrik, juga membuat pengguna harus mematikan lampu secara ecara manual agar lampu yang digunakan tepat guna. Dengan demikian kami berfikir untuk membuat sebuah alternatif lain seperti lampu otomatis yang unik dalam lampu ini iyalah kami menggunakan teknologi pintar, dimana lampu tersebut dapat hidup dengan sendirii akibat ada pergerakan tubuh manusia yang berada didalam ruangan tersebut. Karena didalam perangkat lampu tersebut, kami menggunakan sebuah sensor gerak manusia yang akan menjadi parameter untuk lampu tersebut, sehingga lampu tersebut dapat mengontrol sendiri diri berdasarkan pergerakan tubuh manusia tersebut
Gambar 1. Diagram blok sistem lampu otomatis Dari diagram blok Gambar 1 diatas dapat dijelaskan konsep atau cara kerja sistem secara keseluruhan keseluruhanBlok Sesnsor Gerak (PIR) Mendeteksi keadaan pergeraka orang dan jumlah orang di kamar kemudian sensor gerak akan mendeteksinya kemudian akan diproses oleh mikrokontroller itu sendiri. Blok Sensor Suara Mendeteksi suara yang ada dikamar tersebut terutama suara ara tepukan kemudian sensor memperosesnya kemudian akan diproses oleleh mikrokontroller itu sendiri. Blok Mikrokontroller Ardiuno Uno Memproses data yang diproleh dari sensor gerak dan sensor suara dan mengaktifkannya. Blok LED Menampilkan nyala
1
warna lampuu jika data sudah diaktifkan. Blok Lampu Menyalakan lampu dan meredupkan lampu sesuai perintah dari mikrokontroller itu sendiri. Skema umum penempatan alat di lapangan posisi sensor ditempatkan di satu atu titik sudut ruangan persis setengah meter dari atas lantai. Sensor diletakkan dengan posisi yang sejajar dengan sensor yang satunya. Dalam hal ini mengunakan dua sensor gerka dan satu sensor suara yang dirancang untuk tuk meminimalkan terdeteksinya objek manusia. Ketika sensor mendeteksi adanya objek manusia, maka ka sensor akan mengirimkan perintak ke system pengontrol. Kemudian system pengontrol akan memperoses sinyal tersebut untuk menghidupkan lampu. 2.1 Alat dan Bahan Penelitian
Gambar 3. Rancangan layout PCB
Adapun Alat dan Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah :
2.3Perancang Perangkat Lunak (Software) Perancangan pemprograman menggunakan bahasa C. Bahasa tingkat tinggi merupakan bahasa yang mudah di pahami oleh manusia, C dan C++ merupakan contoh dari bahasa tingkat tinggi. Contoh lain dari bahasa tingkat tinggi adalah pascal, perl, java dan lain sebagainya. Sedangkan bahasa tingkat ingkat rendah merupakan bahasa mesin atau bahasa assembly [1]. Perancangan perangkat lunak untuk sistem kerja mikrokontroler adalah sebagai berikut :
sebagai 1. Mikrokontroler Arduino Uno,, digunakan se sistem kontrol alat lampu otomatis. 2. Sensor Gerak (PIR), digunakan untuk mendeteksi adanya objek pergerakan. 3. Sensor Suara, digunakan kan sebagai mendeteksi adanya objek suara. 4. LED, digunakan sebagai indikator ji jika sistem mendeteksi objek (manusia). 5. Lampu Pijar, output berupa indikator menyalakan lampuyang digunakan sebagai bagai skenario dari pengujian alat. 6. PWM, digunakan untuk menerangkan nerangkan lampu dan meredupkan lampu.. 7. Modul Regulator, digunakan untuk catu daya alat. 8. Resistor, digunakan sebagai hambatan. 9. Transistor, digunakan sebagai penguat arus. 10. Relay, digunakan sebagai saklar (menghubung dan memutuskan jalur rangkaian. 2.2 Perancang Perangkat Keras(Hardware) 2.2.1 Rancangan Sistem atau Desain Produk
Gambar 4. Flowchart sistem
Konsep awal produk melalui rancangan sistem yang di implementasikan terhadap mikrokontroler Arduino Uno dan sensor gerak dan sensor suara berupa rancangan dalam bentuk skematik dan PCB.. Untuk menghubungkan suatu komponen ke komponen lain, kita harus terlebih dahulu mengetahui cara kerja alat dan fungsinya, agar rancangan kita sesuai dengan dengan yang kita harapkan. Perancangan layout PCB membantu untuk mengetahui apakah rangkaian yang telah kita buat sudah benar. Rancangan ini menggunakan ARES untuk mendesain PCB yang dilengkapi dengan simulasi ulasi pspice pada level skematik sebelum rangkaian skematik di upgrade ke PCB.
2.4 Alur Penelitian Pembuatan embuatan alat saklar lampu otomatis berbasis mikrokontroler Arduino Uno dilakukan melalui beberapa tahap. Tahapan tata laksana penelitian dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
2
Gambar 7. Hasil akhir produk Pada gambar 7 terlihat bahwa alat pengontrol sistem lampu otomatis didukung oleh perangkat keras yang terdiri dari dua buah blok rangkaian sensor, sensor satu blok rangkaian gkaian minimum mikrokontroler Arduino Uno Uno, blok rangkaian catu daya 5 volt dan blok rangkaian lampu. lampu
Gambar 5. Alur penelitian 2.5 Alur Produksi
3.2 Pengujian
Merupakan tahapan perencanaan sebelum memulai proses produksi. Alur produksi bertujuan untuk mempersiapkan segala sesuatunya agar proses produksi dapat berjalan sesuai konsep yang diharapkan.
1. Pengujian Blok Power Supply Pengujian jian blok rangkaian dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran dengan menggunakan volt meter, tegangan keluar diukur yaitu IC 5 V. Titik uji yang akan dilakukan pada power supply selanjutnya dapat dilihat pada gambar.Sumber tegangan yang digunakan untuk memberika emberika 1 daya pada alat lampu otomatis berbasis mikrokontroller Ardiuno adalah sumber tegangan sebesar 5 V. Power supply diuji pertama kali, karena digunakan untuk menjalankan sistem secara keseluruhan. Tegangan 5 V digunakan untuk menjalankan rangkaian minimum kontroller Ardiuno, rangkaian sensor, rangkaian driver delay dan sumber tegangan lampu [2]. 2. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Pengujian alat dimaksudkan untuk menguji kinerja tiap blok bagian alat secara keseluruhan pengujian dilakukan dengan pengukuran tegangan di setiap blok rangkaian, memberikan sinyal masukkan pada rangkaian yang diuji dan menganalisis sinyal keluaran. Pemberian sinyal masukkan diawali dengan pemberian catur daya ke rangkaian. Apabila tegangan dan sinyal keluaran telah sesuai maka pengujian tiap blok di hentikan dan pada bagian blok tersebut telah berfungsi dengan baik dan dilanjutkan pada pengujian bagian blok berikutnya. Namun apabila sinyal keluaran belum mencapaii kondisi yang dinginkan, maka dilakukan perbaikan dengan memeriksa kinerja dan nilai komponen-komponen komponen yang lain.
Gambar 6. Alur produksi 3. Hasil dan Pengujian 3.1 Hasil Setelah dilakukan perancangan dan pengujian aplikasi mikrokontroler Arduino Uno sebagaipengontrol sistem lampu otomatis maka diperoleh hasilbe hasilberupa suatu sistem alat lampu otomatis seperti pada Gambar 7.
3. Pengujian Rangkaian Sensor Gerak (PIR) Pengujian alat dilakukan untuk mengetahui apakah kerja sensor telah sesuai dengan rancangan yaitu untuk mendeteksi objek manusia yang masuk kedalam ruangan tersebut. Cara pengujian dapat dilakukan dengan memasangkan sensor PIR dinding ruangan. Uji coba PIR bekerja sesuai dengan yg diharapkan. Ketika sensor membaca keberadaan objek manusia maka lampu LED LE akan menyala menandakan sistem berjalan normal dan
3
tidak menerima adanya suara yang masuk kedalam sensor dan sensor tidak akan mengirim apapun kesistem jadi lampu tidak akan redup. Sensor PIR dapat bekerja apabila objek sudah melewati 2 sensor, maka sensor akan mengirimkan sinyal untuk menghidupkan lampu. Apabila objek cuma melewati sensor pertama maka lampu tidak akan hidup. Alat tersebut dibuat menggunakan 2 sensor dikarenakan untuk meminimalisir terjadinya keselahan pada sensor, misalnya sensor membaca pergerakan lain seperti hewan.
lampu ruangan akan hidup dan pada saat objek manusia keluar ruangan maka lampu LED akan mati dan lampu ruangan akan mati. 4. Pengujian Rangkaian Sensor Suara
Pengujian alat dilakukan untuk mengetahui apakah kerja sensor telah sesuai dengan rancangan yaitu untuk mendeteksi objek tepukan yang diterima oleh sensor. Cara pengujian dapat dilakukan dengan memasangkan sensor suara di dinding ruangan. Uji coba sensor suara bekerja sesuai dengan yg diharapkan. Ketika sensor membaca keberadaan objek tepukan maka lampu LED akan menyala menandakan sistem berjalan normal dan lampu ruangan akan redup.
Tabel 2. Pengukuran Jarak Maksimum Sensor Gerak (PIR) NO 1 2 3 4 5
5. Pengujian Blok Rangkaian Driver Relay
Reley berfungsi untuk menyambungkan atau memutuskan sakelar aliran listrik. Sakelar yang terdapat dalam reley akan bekerja sesuai dengan program yang telah ditanamkan pada mikrokontroler arduino. Untuk rangkaian ini, kita juga butuh 1 socket (2 pin) yang akan dihubungkan ke lampu.
Pengujian alat lampu otomatis berbasis mikrokontroller Ardiuno dilakukan dengan menghidupkan dan mengatur posisi sensor PIR dan sensor suara. Sensor PIR diletakkan disudut ruangan agar dapat membaca objek manusia. Sedangkan sensor suara berfungsi untuk membaca suara tepukkan dan mengirimkan sinyal sistem pengontrol untuk meredupkan lampu. Dalam hal ini menggunakan 2 sensor PIR dan 1 sensor suara yang dirancang untuk meminimalkan terdeteksinya objek manusia. Tabel 1. Pengujian Sensor Suara
1 2 3
4
Pertanyaan Dalam keadaan sunyi (Tidak ada suara) Adanya suara tepukan Terhadap suara kendaraan Terhadap suara manusia
Bekerja/Tidak Bekerja Bekerja Bekerja Bekerja Tidak Bekerja Tidak Bekerja
Hasil pengukuran yang dilakukan dalam menentukan jarak maksimum sensor gerak (PIR) adalah sejauh 6 meter, data pengukuran jarak maksimum sensor gerak (PIR) yang memberikan sinyal dapat dilihat pada tabel di atas. Secara keseluruhan alat bekerja dengan baik ketika power supply dinyalakan dan sensor dihidupkan. Bagian relay bekerja dengan normal dan lampu LED indikator menyala. Ketika sensor gerak (PIR) menemukan objek tepukkan saklar yang terdapat pada rellay akan bekerja normal dengan menghubungkan output dari sistem pengontrol dari sistem program yang telah ditanamkan pada mikrokontroller Ardiuno. Ketika sensor suara menemukan objek maka seketika itu pula lampu akan menyala. Lampu akan mati jika objek manusia meninggalkan ruangan. Selama penelitian yang telah dilakukkan kendala-kendala yang dihadapi diantarany adalah sulitnya menentukan peletakan sensor suara.
6. Pengujian Alat secara Utuh
NO
Jarak (m) 2 4 6 10 12
Bekerja/Tidak Bekerja
Sensor suara bekerja berdasarkan suara tepukan atau suara yang sangat keras yang diterima oleh sensor suara. Dengan kata lain, fungsi sensor suara adalah untuk mengatur arus listrik yang masuk kedalam lampu. Pengujian alat dilakukan dengan cara pengukuran jarak maksimum intensitas suara terhadap resistensi sensor suara. hasil pengukuran dapat dilihat pada table.
Tidak Bekerja Bekerja Tidak Bekerja Bekerja (Ketika
Tabel 1. Pengukuran Jarak Maksimum Sensor Suara
menerima suara yang NO 1 2 3 4
keras)
Hasil pengujian yang dilakukan terhadap sensor suara adalah sensor dapat bekerja dengan baik apabila sensor suara menerima suara yang keras, maka sensor suara akan memberitahukan ke sistem untuk meredupkan lampu. Sensor tidak hanya menerima suara tepukan dikarenakan sensor suara tersebut sangat sensitif terdap suara yg sensor tersebut terima dan dalam keadaan yg sunyi sensor tidak dapat bekerja dikarenakan sensor
Jarak (m) 1 3 5 7
Bekerja/Tidak Bekerja Bekerja Bekerja Bekerja Tidak Bekerja
Hasil pengukuran yang dilakukan dalam menentukan jarak maksimum sensor suara adalah sejauh 5 meter, data pengukuran jarak maksimum sensor suara yang memberikan sinyal dapat dilihat pada tabel di atas. Secara keseluruhan alat bekerja dengan baik ketika power supply dinyalakan dan sensor dihidupkan. Bagian
4
relay bekerja dengan normal dan lampu LED indikator menyala. Ketika sensor suara menemukan objek tepukkan saklar yang terdapat pada rellay akan bekerja normal dengan menghubungkan output dari sistem pengontrol dari sistem program yang telah ditanamkan pada mikrokontroller Ardiuno. Ketika sensor suara menemukan objek tepukkan maka seketika itu pula lampu akan redup. Lampu akan mati jika objek manusia meninggalkan ruangan. Selama penelitian yang telah dilakukkan kendala-kendala yang dihadapi diantarany adalah sulitnya menentukan sensitivitas dari sinyal sensor. Penggunaan lampu yang digunakan adalah lampu pijar dikarenakan lampu putih atau lampu LED tidak bisa hidup jika tegangan yang masuk sangat rendah.
volt ke blok rangkaian driver relay akan mengakibatkan rangkaian driver relay tidak dapat bekerja normal. Pada blok rangkaian mikrokontroler ATmega8, pemberian catu daya tegangan melalui AC matic. 5 Volt dan menjaga agar arus catu daya ke mikrokontroler tetap stabil. Berdasarkan datasheet mikrokontroler Atmega8, tegangan yang dibutuhkan agar dapat bekerja normal sebesar 4 Volt sampai dengan 5 Volt. Pemberian tegangan di bawah 4 Volt menyebabkan rangkaian mikrokontroler tidak dapat bekerja. 7.Pengujian Performa / Kemampuan Kerja dari Alat
Pengujian dimaksudkan untuk mengetahui peforma atau kemampuan kerja dari alat yang digunakan terus menerus selama jangka waktu tertentu, baik kinerja dari keseluruhan alat maupun kinerja dari setiap komponen – komponen pada setiap blok rangkaian. Pengujian meliputi pemantauan kinerja alat setelah digunakan dalam jangka waktu tertentu dan diikuti dengan pemantauan suhu komponen – komponen elektronik utama dari alat.
6. Pengujian Batas Tegangan Minimum
Pengujian ini bertujuan untuk melihat dan mengukur besaran tegangan minimum yang dapat digunakan untuk mencatu rangkaian tanpa mempengaruhi kerja keseluruhan alat. Pengujian dilakukan dengan cara menurunkan tegangan catu daya di bawah level tegangan dari rancangan alat pengusir hama kera berbasis mikrokontroler ATmega8 sampai batas minimum level tegangan tertentu yang tidak mengganggu kinerja keseluruhan alat.
Pengujian alat dilakukan dengan cara menghidupkan alat selama 24 jam penuh tanpa henti, disertai dengan pengukuran suhu awal komponen – komponen semikonduktor utama dan komponen relay yang aktif ketika alat dinyalakan, dan dilanjutkan dengan pengukuran suhu komponen pada akhir waktu pengujian yang ditentukan. Pengujian dengan menghidupkan alat mulai dilakukan dari pukul 07.00 WIB sampai pukul 07.00 WIB hari berikutnya sambil memeriksa secara berkala fungsi alat, apakah tetap bekerja sebagai mestinya atau tidak.
Untuk melakukan pengujian terhadap batas minimum tegangan kerja alat, dilakukan dengan cara memberikan tegangan input yang bervariasi dibawah 5 volt. Hasil pengujian terhadap batas tegangan minimum dapat dilihat pada tabel 2. Tabel 2. Hasil pengukuran batas tegangan minimum No
Tegangan Input(V in)
Kondisi Mikrokontroler
Kondisi Relay
1
5 Volt
Bekerja
Bekerja
2
4 Volt
Bekerja
Bekerja
3
3,1 Volt
Bekerja
Tidak Bekerja
4
2,5 Volt
Bekerja
Tidak Bekerja
5
1,5 Volt
Tidak Bekerja
Tidak Bekerja
6
5 Volt
Bekerja
Bekerja
Dari hasil pengujian performa alat dan kemampuan kerja alat, didapatkan bahwa alat mampu bertahan ketika digunakan secara terus menerus selama jangka waktu 24 jam. Setiap blok pada rangkaian alat lampu otomatis berbasis mikrokontroler Arduino bekerja normal tanpa ada kendala atau gangguan dari fungsi – fungsi setiap blok rangkaian. Dari hasil kerja alat tersebut lampu dapat bekerja jika objek manusia melewati sensor PIR maka lampu akan menyala dan sensor suara akan bekerja jika sensor suara menerima suara yang keras.
Berdasarkan dari pengamatan dan tabel hasil pengujian batas tegangan minimum, dapat dilihat bahwa alat pengusir hama kera berbasis mikrokontroler ATmega8 masih dapat bekerja pada tegangan 2,5 Volt. Pada tegangan 4 Volt, blok rangkaian driver relay dan blok rangkaian mikrokontroler masih dapat bekerja normal. Pengujian pemberian tegangan catu dibawah 4 Volt menyebabkan rangkaian driver relay tidak bekerja, namun blok rangkaian mikrokontroler masih dapat bekerja. Pemberian tegangan catu daya dibawah 2,5 Volt mengakibatkan blok rangkaian mikrokontroler tidak bekerja.
4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil yang diperoleh dan analisis yang telah dilakukan terhadap penelitian pembuatan alat lampu otomatis berbasis mikrokontroler Arduino maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Sistem aplikasi mikrokontroler Arduino sebagai pengontrol sistem lampu otomatis menggunakan sesnsor PIR dan suara mampu bekerja dengan baik. 2. Sistem ini dapat mendeteksi keberadaan objeknya (manusia) didalam ruangan dan menghidupkan lampu secara otomatis.
Sesuai dengan batas tegangan minimum yang tertera pada data sheet, komponen relay dapat bekerja pada tegangan 5 volt, maka pemberian tegangan dibawah 5
5
3. Sistem ini dapat mengontrol kecerahan lampu ruangan dengan cara tepukan tangan lampu akan meredup sendiri. 5. Saran
Untuk penyempurnaan lebih lanjut maka beberapa saran yang perlu ditambahkan, antara lain: 1. Perlu adanya penelitian yang lebih lanjut untuk menguji keefektifan alat di lapangan agar alat ini dapat bekerja dengan maksimal agar lampu putih atau lampu LED dapat dikontrol dengan alat yang saya buat. 2. Respon sensor cahaya terhadap objek tersebut sangat sensitif mungkin dikedepan sensor suara dapat digantikan dengan sensor yang lain supaya alat tersebut dapat lebih sempurna. Daftar Pustaka
[1] Andrianto, H. 2013. Pemrograman mikrokontroler AVR ATmega16 menggunakan Bahasa C (Codevision AVR). Bandung : Penerbit Informatika. [2] Djuandi, F. 2011. Pengenalan Arduino. http://www.tobuku.com (Akses pada tanggal 19 september 2015) Biodata Penulis Nopan Suryadiyanto,memperoleh gelar Sarjana Komputer (S.Kom), Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun 2016. Armadyah Amborowati,memperoleh gelar Sarjana Komputer (S.Kom), Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM Yogyakarta, lulus tahun 2004. Memperoleh gelar Master of Engineering (M.Eng) Program Pasca Sarjana Magister Teknologi Informasi Fakultas Teknik Elektro Universitas Gajah Mada Yogyakarta, lulus tahun 2009. Saat ini menjadi Dosen di STMIK AMIKOM Yogyakarta.
6
