Perancangan dan Realisasi Sistem Otomatisasi Pengendali Ornamental Fountain Berbasis Mikrokontroler Arduino Pro Mini

Jurnal Reka Elkomika 2337-439X Januari 2017 Jurnal Online Institut Teknologi Nasional

©Teknik Elektro | Itenas | Vol.5 | No.1

Perancangan dan Realisasi Sistem Otomatisasi Pengendali Ornamental Fountain Berbasis Mikrokontroler Arduino Pro Mini NASRUN HARIYANTO, DECY NATALIANA, SANDRA NURDIANSYAH Jurusan Teknik Elektro - Institut Teknologi Nasional Bandung Email: [email protected] ABSTRAK

Penelitian ini ditujukan untuk membuat sebuah sistem otomatisasi pengendali air mancur hias. Sistem otomatisasi pengendali air mancur dirancang menggunakan mikrokontroler Arduino Pro Mini yang mengendalikan sensor gerak Passive InfraRed (PIR). Sensor ini bekerja menggerakan solenoid valve dan motor servo. Mikrokontroler ini jugamengaturkerja dari sensor cahaya Light Depending Resistance (LDR).Sensor ini bekerja menyalakan lampu di area kolam pada kondisi tertentu.Berdasarkan hasil perancangan dan pengujian, kehadiran manusia dideteksi pada jarak 0 – 3.5 meter dengan tegangan kerja 3.30 volt. Sedangkan sensor cahaya LDR mengaktivasi lampu LED Super Bright pada nilai digital dari sensor cahaya LDR berada di bawah 412 bit dengan tegangan kerja 4.75 volt. Torka yang dibutuhkan sistem sebesar4.655 kg.cm. Hasil ini menunjukkan bahwa sistem dapat bekerja dengan galat sebesar 5 %. Kata kunci: Arduino Pro Mini, PIR (Passive InfraRed), solenoid valve, LDR (Light

Depending Resistance), torka.

ABSTRACT

The research aimed to create an automation system controller of ornamental fountain. The fountain automation system controller was designed by using a microcontroller Arduino Pro Mini that controls the motion sensor Passive Infra Red (PIR). This sensor worked to move the solenoid valve and servo motor. This microcontroller also controlled the work of Light Depending Resistance (LDR).Lights sensor workedto turn on the light in the pool area on a certain condition. Based on the result of design and testing, PIR motion sensor can detect human presence at a distance of 0 - 3.5 meters with a working voltage volts 3:30. While the LDR light sensor will operatedthe Super Bright LED light on the digital value of light sensor LDR which under was 412 bits with the working voltage of 4.75 volts. The torque system need 4655 kg.cm. These results showed that the system could work with the error of 5%. Keywords: Arduino Pro Mini, PIR (Passive InfraRed), solenoid valve, LDR (Light

Depending Resistance), torque.

Jurnal Reka Elkomika – 68

Hariyanto, Nataliana, Nurdiansyah

1. PENDAHULUAN Ornamental fountain merupakan sarana baru yang sedang digandrungi oleh pengelola areaarea publik di kota-kota besar dunia untuk dijadikan salah satu elemen hardscape, salah satu alasan dihadirkannya salah satu jenis air mancur tersebut sebagai hiburan bagi masyarakat dan untuk mengundang wisatawan. Akan tetapi hampir semua sistem kendali ornamental fountain tersebut hanya dioperasikan pada waktu-waktu tertentu saja. Padahal kehadiran masyarakat maupun wisatawan yang singgah di area publik tersebut dalam waktu yang tak terduga. Oleh karena itu, diperlukan sebuah sistem pengendali air mancur yang dapat bekerja secara otomatis. Berdasarkan alasan tersebut penelitian untuk merancang dan merealisasikan sistem otomatisasi pengendali ornamental fountain dilakukan.

Sistem otomatisasi pengendali ornamental fountain akan direalisasikan menggunakan tiga buah sensor sebagai bagian input sistem dan satu buah mikrokontroler Arduino Pro Mini sebagai bagian proses sistem. Pada bagian output sistem terdapat relay, solenoid valve, dan motor servo. Sesuai dengan keterangan dari Widodo Budiharto (Budiharto, 2004), mikrokontroler harus memiliki program yang di dalam memori agar dapat melakukan proses kerja terhadap suatu sistem. Mikrokontroler Arduino Pro Mini menggunakan bahasa C++ yang diprogram menggunakan software Arduino IDE. Tiga sensor yang ada pada bagian input di antaranya sensor gerak Passive Infra Red(PIR), sensor suhu LM35 dan sensor cahaya Light Depending Resistace(LDR). Pada bagian proses sistem terdapat mikrokontroler Arduino Pro Mini yang mengolah program untuk input dan output sistem. Sedangkan di bagian output terdapat motor servo SG90, relay 2 channel, LED Super Bright, dan solenoid valve. Sesuai dengan namanya, sensor gerak PIR hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia,dan hal ini telah diuji oleh Lumban Raja (Raja, 2013).Setelah sensor gerak PIR dan sensor suhu LM35 mendeteksi kehadiran manusia dan suhu lingkungan di area kolam, maka sensor akan mengirimkan sinyal kerja ke mikrokontroler. Setelah itu mikrokontroler akan menginstruksikan relay untuk mengaktifkan solenoid valve yang mengatur laju saluran air ke bagian-bagian ornamental fountain. Beberapa saat kemudian motor servo SG90 akan berputar ke tiga sudut simpang 70 o, 90o, dan 110o untuk membuat gerakan pada air mancur utama.Pada saat kondisi cahaya di area kolam gelap, baik saat malam hari maupun saat mendung, sensor cahaya LDR akan mengirimkan sinyal kerja ke mikrokontroler. Sinyal kerja dari sensor LDR akan mengaktifkan lampu LED Super Bright yang membuat kerja dari ornamental fountain semakin menarik. Apabila sistem sedang tidak beroperasi, maka air mancur akan berbentuk standard fountain. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan merealisasikan sebuah sistem otomatisasi yang dapat mengendalikan ornamental fountain secara otomatis. Dengan adanya sistem otomatisasi ini, diharapkan kinerja dari ornamental fountain dapat lebih optimal dan lebih efisien karena hanya beroperasi pada saat terdeteksi manusia di area kolam saja. Selain itu sistem otomatisasi ini juga akan membuat ornamental fountain menjadi lebih menarik.

2. METODOLOGI PENELITIAN Pada bagian ini dibahas mengenai perancangan dan implementasi perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) sistem yang dibuat. Dalam perancangan sistem otomatisasi pengendali ornamental fountain berbasis mikrokontroler Arduino Pro Mini Jurnal Reka Elkomika – 69

Perancangan dan Realisasi Sistem Otomatisasi Pengendali Ornamental Fountain Berbasis Mikrokontroler Arduino Pro Mini

terdapat beberapa tahapan yang harus dilaksanakan. Gambar 1 memperlihatkan tahapan yang dipaparkan dalam bentuk flowchart perancangan sistem.

Gambar 1. Flowchart Sistem

2.1 Tahapan Perancangan Perancangan sistem yang direalisasikan terdiri dari beberapa tahapan, di antaranya : 1. Penentuan spesifikasi sistem alat. 2. Penentuan diagram blok sistem beserta fungsi dan cara kerjanya. 3. Perancangan dan realisasi perangkat keras. 4. Perancangan dan realisasi perangkat lunak. 2.2 Metode Penelitian Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Metode Deskriptif Metode ini bertujuan untuk melukiskan secara sistematis fakta atau karakteristik populasi tertentu atau bidang tertentu, dalam hal ini bidang secara aktual dan cermat. 2. Metode Korelasional Metode ini bertujuan untuk meneliti seajuh mana variable pada satu faktor yang berkaitan dengan variasi pada faktor lainnya. 3. Metode Eksperimental Metode ini bertujuan untuk mencari hubungan sebab akibat dengan memanipulasikan satu atau lebih variable, pada satu atau lebih kelompok ekperimental dan membandingkan hasilnya dengan kelompok kontrol yang tidak mengalami manipulasi.



2.3 Spesifikasi Sistem Spesifikasi sistem yang diharapkan pada perancangan dan realisasi penelitian ini harus mampu melakukan beberapa proses yaitu: 1. Mampu mendeteksi kehadiran manusia di area sistem. 2. Mampu mengukur suhu lingkungan di area sistem. 3. Mampu menghidupkan dan mematikan lampu LED pada saat intensitas cahaya di area sistem membutuhkan pencahayaan tambahan. 4. Mampu mengoperasikan motor servo dengan sudut penyalaan 70o, 90o, dan 110o. 5. Mampu mengoperasikan solenoid valve untuk mengatur aliran air kolam yang didorong oleh pompa air ke bagian-bagian ornamental fountain. Dari spesifikasi sistem yang diharapkan pada perancangan penelitian, maka diperoleh spesifikasi perangkat keras yang direalisasikan pada sistem otomasi pengendali ornamental fountain dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Spesifikasi perangkat keras sistem Sub Sistem 1 buah sensor gerak 1 1 1 4 1 1 2

buah buah buah buah buah buah buah

sensor suhu sensor cahaya mikrokontroler lampu motor DC relay

solenoid valve

1 buah pompa air 1 buah catu daya 1 buah terminal

Keterangan PIR (Passive Infra Red) LM35 LDR (Light Depending Resistance) Arduino Pro Mini LED Super Bright Micro Servo SG90 Relay 2 Channel Solenoid valve untuk inlet untuk pembuang air di mesin cuci Submersible pump 2500 L/H DC 5V AC 220V

2.4 Perancangan Sistem Diagram blok berfungsi untuk memberikan gambaran mengenai sistem dekomposisi sistem secara menyeluruh. Desain dari miniatur yang dirancang diperlukan agar sistem yang diimplementasikan tidak keluar dari tujuan awal. Sensor gerak PIR mengoperasikan dua buah solenoid valve dan sebuah motor servo yang mengatur pola semburan air mancur. Sedangkan sensor cahaya LDR mengaktivasi rangkaian lampu LED Super Bright yang ditempatkan di area kolam. Lampu ini beroperasi bersamaan dengan perangkat lain yang dipasang dalam sistem otomasi ornamental fountain seperti ditunjukkan melaui blok diagram pada Gambar 2.

Gambar 2. Blok Diagram Sistem Jurnal Reka Elkomika – 71


Gambar 3. Rangkaian Kerja Sistem

Berdasarkan rangkaian kerja sistem pada Gambar 3, dapat dilihat bahwa pada bagian input terdapat sensor gerak PIR, sensor cahaya LDR, resistor 10 kΩ, dan sensor suhu LM35. Lalu pada bagian proses terdapat mikrokontroler dan bagian output terdapat motor servo, relay 2 channel, solenoid valve, dan LED Super Bright. 2.4.1 Input Pada bagian input sistem terdiri dari: 1. Sensor Gerak PIR Sensor ini digunakan untuk mendeteksi kehadiran manusia di area kolam, sensor ini dihubungkan dengan pin D10 pada mikrokontroler. Gambar 4 memperlihatkan skema rangkaian sensor gerak PIR dengan mikrokontroler Arduino Pro Mini.

Gambar 4.Skema Rangkaian Sensor Gerak PIR dan Arduino Pro Mini

2. Sensor Cahaya LDR Sensor ini digunakan untuk menghidupkan dan mematikan lampu pada kolam. Sensor ini dihubungkan dengan resistor 10 kΩ dan pin A0 pada mikrokontroler dengan bentuk rangkaian pembagi tegangan. Hal ini dikarenakan tegangan kerja LDR hanya 3 volt, sedangkan input tegangan dari mikrokontroler sebesar 5 volt.Gambar 5 memperlihatkan skema rangkaian sensor cahaya LDR dengan mikrokontroler Arduino Pro Mini. Jurnal Reka Elkomika – 72


Gambar 5.Skema Rangkaian Sensor Cahaya LDR dan Arduino Pro Mini

3. Sensor Suhu LM35 Sensor ini digunakan untuk mencari data suhu lingkungan. Sensor ini dihubungkan dengan pin A1 pada mikrokontroler. Gambar 6 memperlihatkan skema rangkaian antara sensor suhu LM35 dengan mikrokontroler Arduino Pro Mini.

Gambar 6.Skema Rangkaian Sensor Suhu LM35 dan Arduino Pro Mini

2.4.2 Proses Secara diagram blok alat pada bagian proses hanya terdapat mikrokontroler saja yang mengendalikan seluruh proses pada sistem otomasi pengendali ornamental fountain. Mikrokontroler Arduino Pro Mini menggunakan USB Serial FT232RL untuk menghubungkannya dengan laptop atau PC dalam proses upload program seperti yang dijelaskan oleh Heri Andrianto (Andrianto, 2015). USB serial ini juga digunakan agar mikrokontroler mendapatkan suplai tegangan 5 volt dari catu daya. Gambar 7 memperlihatkan skema rangkaian mikrokontroler Arduino Pro Mini dengan PC atau catu daya 5 volt.

Gambar 7.Skema Rangkaian Arduino Pro Mini dengan PC atau Catu Daya 5 Volt

2.4.3Output Pada bagian output sistem terdiri dari: 1. Motor Servo Motor servo berfunsi untuk mengendalikan pipa keluaran standard fountain agar dapat berputar ke sudut 70o, 90o, dan 110o. Motor servo dihubungkan dengan pin D8 yang diset dengan kendali Pulse Width Modulation (PWM) menggunakan set program analog Write Jurnal Reka Elkomika – 73


seperti yang dijelaskan oleh Max Darwin (Darwin, 2015). Gambar 8 memperlihatkan skema rangkaian motor servo dengan mikrokontroler Arduino Pro Mini.

Gambar 8. Hubungan Motor Servo dan Arduino Pro Mini

2. Relay 2 Channel Relay 2 channel berfungsi untuk mengatur konektivitas tegangan AC 220V yang akan menghidupkan dan mematikan solenoid valve. Relay 2 channel dihubungkan dengan pin D6 dan pin D7 pada mikrokontroler. Gambar 9 memperlihatkan skema rangkaian relay 2 channel dengan mikrokontroler Arduino Pro Mini.

Gambar 9. Skema Rangkaian Relay 2 Channel dan Arduino Pro Mini

3. Solenoid Valve Solenoid valve berfungsi untuk mengatur buka dan tutup saluran air dari submersible pump yang mengalir ke bagian-bagian dari ornamental fountain. Solenoid valve dihubungkan dengan kontak NO pada relay dan tegangan jala-jala 220 volt. Gambar 10 memperlihatkan skema rangkaian solenoid valve dengan relay 2 channel.

Gambar 10. Skema Rangkaian Solenoid Valve dan Relay 2 Channel



4. LED Super Bright Menerangi area kolam ornamental fountain apabila sensor cahaya LDR mendeteksi intensitas cahaya di area sistem kurang terang. LED Super Bright dihubungkan dengan pin D2 pada mikrokontroler. Gambar 11 memperlihatkan skema rangkaian LED Super Bright dengan mikrokontroler Arduino Pro Mini.

Gambar 11. Hubungan LED Super Bright dan Mikrokontroler

2.5 Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras Perancangan perangakat keras (hardware) sistem otomasi pengendali ornamental fountain dibangun dengan mengintegrasikan beberapa subsistem dengan spesifikasi yang telah ditentukan dari awal.Perancangan perangkat keras terdiri dari beberapa blok rangkaian, di antaranya: 1. Perancangan Instalasi Kolam Ornamental Fountain, dan 2. Perancangan Instalasi Box Control 2.5.1 Instalasi Kolam Ornamental Fountain Kolam yang digunakan untuk alat ini adalah bejana berbahan plastik yang digunakan untuk bejana pengatur suhu di suatu ruangan, dengan ukuran 65 x 65 x 13 cm. Gambar 12 memperlihatkan ilustrasi kolam ornamental fountain dan letak fitur-fitur yang dibuat.

Gambar 12. Ilustrasi Kolam Ornamental Fountain

Bagian perpipaan air mancur menggunakan pipa plastik berukuran 0.5 inchi yang dirangkai sedemikian rupa, sehingga menghasilkan tiga fitur keluaran air mancur.  Fitur 1 Pola ini mengeluarkan air mancur dari setiap sudut kolam (kanan atas, kiri atas, kanan bawah, dan kiri bawah). Jurnal Reka Elkomika – 75


 

Fitur 2 Pola ini mengeluarkan empat titik air mancur di tengah kolam yang mengapit titik air mancur yang konstan. Fitur 3 Pola ini merupakan pola air mancur bergerak dan juga menjadi titik buang aliran air saat rangkaian otomasi tidak beroperasi.

2.5.2 Instalasi Box Kontrol Bahan yang digunakan untuk box kontrol alat ini menggunakan box kayu berbentuk persegi panjang berukuran 40 x 23 x 14 cm yang dimodifikasi agar dapat menampung mikrokontroler Arduino, sensor cahaya LDR dan solenoid valve. Mikrokontroler Arduino dan solenoid valve ditempatkan di dalam box control. Pada bagian depan box control, terdapat dua buah pipa masukan (bagian atas) serta dua buah pipa keluaran (bagian bawah) dari solenoid valve. Sedangkan sensor gerak PIR diletakan di depan box kontrol (di atas pipa masukan solenoid valve) dan sensor cahaya LDR diletakan di atas box kontrol. Box kontrol akan diletakan di belakang kolam ornamental fountain seperti yang ditunjukan pada Gambar 13.

Gambar 13. Instalasi Alat Secara Keseluruhan

Gambar 13 memperlihatkan instalasi sistem secara keseluruhan, setiap bagian telah ditandai dengan nomor di antaranya: 1. Letak sensor gerak PIR. 2. Letak motor servo. 3. Letak lampu LED Super Bright. 4. Letak sensor cahaya LDR. 5. Masukan ke dua buah solenoid valve. 6. Keluaran solenoid valve 1 untuk fitur ornamental fountain 1. 7. Keluaran solenoid valve 2 untuk fitur ornamental fountain 1. 8. Instalasi pipa untuk fitur ornamental fountain 1. 9. Instalasi pipa untuk fitur ornamental fountain 2. 10. Keluaran atau pembuangan air mancur statis dan fitur 3. 11. Letak submersible pump.



Gambar 14. Bentuk Realisasi Alat Tampak Depan

Gambar 14 memperlihatkan bentuk realisasi dari alat dengan tampak depan. Setiap bagian yang dibuat sama dengan ilustrasi kolam yang telah ditunjukkan. Alat ini akan menjadi media untuk proses kerja dari sistem otomatisasi pengendali ornamental fountain. 2.5.3 Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak Spesifikasi perangkat lunak yang dirancang adalah: 1. Perancangan dan realisasi perangkat lunak menggunakan bahasa pemrograman C++ dengan Arduino Software IDE. 2. Perangkat lunak yang direalisasikan menggunakan sensor gerak PIR, sensor suhu LM35, sensor cahaya LDR, dan mikrokontroler. 3. Perangkat lunak dirancang dan direalisasikan untuk mendeteksi kehadiran manusia pada jarak 0 – 5 meter dan perubahan suhu di area sistem. Apabila ada suhu tubuh manusia yang terdeteksi maka akan ada pemberitahuan 1 pada program serial print. Selain itu jika ada perubahan intensitas cahaya di area sistem, maka akan ditunjukkan bahwa lampu LED Super Bright menyala pada serial print.Gambar 15 menunjukkan tampilan dari software Arduino Pro Mini.

Gambar 15. Tampilan Arduino Software IDE



3. PENGUJIAN DAN ANALISIS Bagian ini membahas kesesuaian spesifikasi awal yang telah dirancang dan yang telah direalisasikan. Pengujian fungsional sistem secara keseluruhan diperlukan untuk mengetahui tingkat keberhasilan sistem yang telah direalisasikan. Apakah sistem yang telah dibuat sudah dapat bekerja atau tidak. Pengujian fungsional sistem dilakukan dengan cara mengintegrasikan perangkat keras (hardware) dengan perangkat lunak (software). Untuk menguji bahwa seluruh blok rangkaian dapat berfungsi dengan baik, maka alat harus langsung diaplikasikan menggunakan kolam air yang telah dilengkapi dengan bagian-bagian ornamental fountain. Pengujian dilakukan dengan cara merangkai semua peralatan sistem, sesuai dengan sistem yang dibuat. 3.1 Pengujian Penyalaan Relay, Solenoid Valve dan Motor Servo Gambar 16 memperlihatkan skema rangkaian untuk pengujian pada sensor gerak PIR, relay, solenoid valve, dan motor servo.

Gambar 16.Skema Pengujian Sensor Gerak PIR,Relay, Solenoid Valve dan Motor Servo

Pengujian penyalaan relay, solenoid valve dan motor servodilakukan oleh sensor gerak PIR. Selanjutnya diukur tegangan pada motor servo dan relay, dan juga diukur arus pada solenoid valve. Berikut ini adalah urutan prosedur pengujian penyalaan relay, solenoid valve dan motor servo: 1. Pastikan sistem dalam kondisi menyala, cek apakah LED indikator pada mikrokontroler menyala. 2. Sambungkan mikrokontroler dengan PC, lalu buka Arduino Sofware IDE dan buka serial monitor. 3. Cek kondisi sensor gerak PIR, lalu lakukan pengukuran arus di solenoid valve, tegangan di motor servo, dan tegangan di relay. Jurnal Reka Elkomika – 78


Tabel 2 memperlihatkan hasil pengujian kondisi sensor gerak PIR, tegangan terukur di relay, arus terukur di solenoid valve, dan tegangan terukur di motor servo.

No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tabel 2. Hasil pengujian relay, solenoid valve, dan motor servo Arus di Tegangan di Motor Servo Tegangan di Jarak Kondisi Solenoid (volt) Relay (volt) o o o (meter) PIR Valve 70 90 110 (ampere) 0 – 0.5 ON 0,046 0,29 0,34 0,29 4,60 0.5 – 1 ON 0,046 0,29 0,34 0,29 4,60 1 – 1.5 ON 0,046 0,29 0,34 0,29 4,60 1.5 – 2 ON 0,046 0,29 0,34 0,29 4,60 2 – 2.5 ON 0,046 0,29 0,34 0,29 4,60 2.5 – 3 ON 0,046 0,29 0,34 0,29 4,60 3 – 3.5 ON 0,046 0,29 0,34 0,29 4,60 3.5 – 4 OFF 0,00 0,38 0,38 0,38 0,00 4 – 4.5 OFF 0,00 0,38 0,38 0,38 0,00 4.5 - 5 OFF 0,00 0,38 0,38 0,38 0,00

Sistem bekerja pada jarak 0 – 3,5 meter dengan arus di solenoid valve sebesar 0.046 A, tegangan pada sudut simpang 70o dan 110osebesar 0.29 volt, tegangan pada sudut simpang 90o sebesar 0,34 volt, dan tegangan di relay sebesar 4,60 volt. Gambar 17 memperlihatkan perubahan tegangan yang terjadi pada relay terhadap jangkauan sensor gerak PIR.

Gambar 17. Grafik Tegangan Relay Terhadap Jangkauan Sensor Gerak PIR



Gambar 18 memperlihatkan perubahan tegangan yang terjadi pada motor servo terhadap jangkauan sensor gerak PIR. Tegangan diukur pada tiga sudut simpang 70o, 90o, dan 110o.

Gambar 18. Grafik Tegangan Servo Terhadap Jangkauan Sensor PIR

3.2 Pengujian Penyalaan Lampu LED Super Bright Gambar 19 memperlihatkan skema rangkaian untuk pengujian pada sensor gerak PIR, relay, solenoid valve, dan motor servo.

Gambar 19.Skema Pengujian Penyalaan Lampu LED Super Bright

Pengujian penyalaan lampu LED Super Bright dilakukan oleh sensor LDR dan dilihat pada jam berapa saja lampu dapat bekerja atau menyala. Berikut inimerupakan urutan prosedur penggunaan sistem otomasi pengendali ornamental fountain: 1. Pastikan sistem dalam kondisi menyala, cek apakah LED indikator pada mikrokontroler menyala. 2. Sambungkan mikrokontroler dengan PC, lalu buka Arduino Sofware IDE dan buka serial monitor. 3. Cek apakan sensor cahaya LDR sudah beroperasi dengan menutupnya menggunakan tangan dan melihat perubahan pada lampu LED Super Bright. 4. Ukur tegangan di lampu LED Super Bright.



Tabel 3 memperlihatkan hasil pengujian arus terukur di LED Super Bright, tegangan terukur di LED Super Bright, dan tegangan terukur di sensor cahaya LDR. Tabel 3. Hasil pengujian penyalaan lampu LED Super Bright Arus Terukur di LED Tegangan Tegangan Waktu Super Bright (mA) Terukur di LED Terukur di Super Bright LDR (volt) (volt) 06.00 - 07.00 0,00 0,00 1,80 07.00 – 08.00 0,00 0,00 1,69 08.00 – 09.00 0,00 0,00 0,39 10.00 – 11.00 0,00 0,00 0,49 11.00 – 12.00 0,00 0,00 0,33 12.00 – 13.00 0,00 0,00 0,23 13.00 – 14.00 0,00 0,00 0,20 14.00 – 15.00 0,00 0,00 0,98 15.00 – 16.00 0,00 0,00 2,67 17.00 – 18.00 0,02 4,77 3,52 18.00 – 19.00 0,02 4,77 3,72 19.00 – 20.00 0,02 4,80 3,90 20.00 – 21.00 0,02 4,77 3,90 21.00 – 22.00 0,02 4,80 3,92 22.00 – 23.00 0,02 4,80 3,92 23.00 – 24.00 0,02 4,80 3,92 01.00 – 02.00 0,02 4,77 3,92 02.00 – 03.00 0,02 4,80 3,92 03.00 – 04.00 0,02 4,77 3,92 04.00 – 05.00 0,02 4,80 3,86

Lampu LED Super Bright menyala pada jam 17.00 – 05.00 WIB dengan tegangan terukur rata-rata sebesar 4.77 volt dengan arus sebesar 0.02 mA. Pada jam 06.00 – 16.00 lampu LED Super Bright tidak akan menyala, karena tidak ada tegangan dan tidak ada arus yang mengalir. Hal ini terjadi karena resistansi sensor cahaya LDR pada waktu tersebut sangat besar dan menyebabkan arus listrik tidak mengalir ke lampu LED Super Bright. Sedangkan tegangan yang terukur pada sensor LDR berubah-ubah seiring bergantinya waktu. Apabila tegangan yang terukur di sensor cahaya LDR di atas 3.5 volt, maka lampu LED Super Bright menyala karena nilai resistansi pada sensor cahaya LDR berkurang. Hasil ini menunjukkan bahwa penetapan nilai digital dari sensor cahaya LDR dapat berfungsi dengan baik dan menghasilkan kerja dari lampu LED Super Bright secara otomatis. Gambar 20 memperlihatkan perubahan tegangan pada LED Super Bright dan sensor cahaya LDR.

Gambar 20. Grafik waktu terhadap tegangan LED Super Bright dan sensor cahaya LDR Jurnal Reka Elkomika – 81


Gamba 21 menunjukkan pengujian kerja dari sistem otomasi menggunakan alat yang telah direalisasikan.

Gambar 21. Pengujian Kerja Sistem Otomatisasi

3.3 Perhitungan Torsi Dalam penelitian ini juga dilakukan perhitungan nilai torsi (τ) yang dibutuhkan untuk menggerakkan pipa yang digunakan dalam sistem ornamental fountain. Perhitungan ini juga dilakukan oleh Trikueni Dermanto (Dermanto, 2013). Untuk mendapatkan nilai torsi yang diinginkan, dilakukan perhitungan menggunakan persamaan: τ = F.r …………………………………….................. (1) F = m.g …………………………………………………… (2) Untuk mendapatkan nilai berat atau massa pipa yang digerakan oleh servo, digunakan timbangan roti untuk mengukur berat pipa. Hal ini juga dilakukan karena lebih mudah praktis seperti yang dilakukan dalam penelitian Basilus Kristiawan Wicaksono (Wicaksono, 2015). Setelah dilakukan pengujian didapatkan berat dari pipa adalah m = 50 g. Nilai massa pipa ini dikalikan dengan nilai gravitasi sebesar g = 9.8 m/s 2, sehingga dihasilkan gaya sebesar F = 490 g.m/s.

Gambar 22. Perhitungan Pipa Untuk Motor Servo

Pada Gambar 22 ditunjukkan bentuk dari pipa yang digerakkan oleh motor servo. Mengingat gerak putar dari servo berbentuk lingkaran 360o, maka dapat dihitung nilai jari-jari dari poros servo sampai ke bagian bawah pipa dengan ukuran r = 9.5 cm. Berdasarkan data tersebut, maka didapatkan nilai torsi yang dibutuhkan oleh motor servo adalah τ = 4655 g.cm atau τ = 4.655 kg.cm.



Sedangkan untuk nilai torsi maksimum yang dibutuhkan motor servo, dilakukan perhitungan dengan memperhatikan volume air yang ada di dalam pipa bagian A dan bagian B. Untuk mendapatkan volume air pada kedua bagian pipa tersebut digunakan persamaan: v = π x r2 x L ……………………………………………. (3) m = ρ.v …………………………...………………...……. (4) Dengan menggunakan persamaan (3) dan (4) dihasilkan nilai volume di pipa bagian A yaitu v1 = 30.72 cm3 dan pipa bagian B yaitu v2 = 25,37 cm3 sehingga didapatkan nilai Vtotal = 56,09 cm3. Dengan berat jenis dari air ρ = 1 g/cm3 maka dapat dihitung massa dari pipa yang berisi air di bagian A adalah sebesar m= 56,09 g. Berdasarkan hasil ini dapat dihitung torka maksimum yang dibutuhkan oleh motor servo adalahτ = 5221,979 g.cm atau τ = 5,221 kg.cm. Hasil perhitungan torka tersebut lebih besar dari nilai torsi motor servo SG90 yang tertera pada data sheet yaitu 1,7 kg.cm. Akan tetapi setelah dilakukan pengujian, motor servo masih dapat bekerja dengan baik untuk berputar ke tiga sudut simpang yang telah ditentukan yaitu 70o, 90o, dan 110o. 4. KESIMPULAN Setelah dilakukan pengujian dan analisis pada seluruh blok rangkaian, dapat disimpulkan bahwa: 1. Sensor gerak PIR hanya dapat mendeteksi pada jarak kerja 3,5 meter dengan tegangan terukur sebesar 3,30 volt. Berbeda dengan data sheet yang menyatakan bahwa sensor gerak PIR dapat menjangkau 5 meter. Hal ini terjadi dikarenakan sensitifitas sensor yang kurang baik dan membutuhkan rangkaian penguat tambahan. 2. Sensor cahaya LDR dapat bekerja menghidupkan lampu LED Super Bright dengan baik saat tegangan terukur rata-rata sebesar 4,77 volt dan arus terukur rata-rata sebesar 0,02 mA. 3. Motor servo dapat bekerja pada sudut simpang 70o dan 110dengan tegangan kerja 0,24 volt. Sedangkan pada sudut simpang 90o diperoleh tegangan kerja sebesar 0,34 volt. 4. Torka yang dibutuhkan untuk menggerakkan pipa yang digunakan dalam sistem otomasi ini sebesar 4,406 kg.cm. 5. Torka maksimum yang dibutuhkan untuk menggerakkan pipa yang digunakan dalam sistem sebesar 5,221 kg.cm.



DAFTAR RUJUKAN Andrianto, Heri. (2015). Arduino Belajar Cepat dan Pemrograman.Penerbit Informatika. Bandung. Budiharto, W. (2004). Interfacing Komputer dan Mikrokontroler. PT Elex Media Komputindo. Jakarta Lumban, Raja. (2013). Perancangan Aplikasi Sistem Otomatisasi Lampu Menggunakan Sensor Gerak Berbasis Mikrokotroler PIC 16F877A.Surabaya: Universitas Airlangga. Kristiawan Wicaksono, Basilus. (2015). Pengendali Lengan Robot Dengan Gamepad. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma. Darwin, Max. (2015). Servo Motor Control With Arduino. Dipetik pada 20 April 2016 dari http://www.allaboutcircuits.com/servo-motor-control-with-arduino Dermanto, Trikueni. (2013). Menghitung Arus, Daya, Kecepatan, dan Torsi Motor. Dipetik pada 20 April 2016 dari http://www.trikueni-desain-sistem.blogspot.com/menghitungarus-daya-kecepatan-dan-torsi-motor


Perancangan dan Realisasi Sistem Otomatisasi Pengendali Ornamental Fountain Berbasis Mikrokontroler Arduino Pro Mini

Recommend Documents