Prototipe Atap Pintar untuk Melindungi Jemuran Dilengkapi Pengering Berbasis Arduino

Prototipe Atap Pintar untuk Melindungi Jemuran Dilengkapi Pengering Berbasis Arduino Rachman Julianto1, Vidya Ikawati2, Erfan Subiyanta3 1,2,3

email:

1

Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas 17 Agustus 1945 (UNTAG) Jl. Perjuangan, Kampus UNTAGCirebon Indonesia

[email protected], [email protected], 3 [email protected]

Abstrak—Menjemur pakaian salah satu kegiatan sering dilakukan didalam kehidupan rumah tangga, dan biasa menjemur pakaian sering ditinggal berpergian, sehingga tidak bisa mengangkat jemuran pada waktu turun hujan ataupun hari sudah malam. Pada musim hujan juga sering sekali keluhan khususnya ibu rumah tangga ketika jemuran pakaian tak kunjung kering karena hampir setiap hari turun hujan. Untuk mengatasi masalah tersebut perlu adanya sistem kontrol otomatis dilengkapi pengering jemuran, dengan cara membuat sistem pelindung jemuran pintar berbasis arduino. Alat ini berfungsi melindungi jemuran dari hujan dan saat malam hari, pengering jemuran dilengkapi guna mempercepat proses pengeringan jemuran berjalan berdasarkan pengaturan waktu pada program arduino.Arduino sebagai otak memprogram input dan menghasilkan output yang diinginkan. Menggunakan fungsi input LDR (light dependent resistor), dan timer sebagai sakelar pelindung jemuran memberikan keluaran yang diterima oleh rangkaian driver motor dan memerintahkan motor untuk berputar ke kanan atau ke kiri guna melindungi jemuran dari hujan, embun dan waktu malam. Pelindung jemuran dilengkapi pengering jemuran menggunakan elemen pemanas dan kipas. Pengering jemuran berfungsi mengeringkan jemuran ketika jemuran tertutup disaat waktu hujan dan malam hari, dan berhenti ketika pelindung jemuran terbuka saat pengaturan waktu telah dicapai. Penulis bermaksud untuk dapat membantu masyarakat dalam melakukan kegiatan menjemur pakaian tanpa adanya kecemasan cuaca hujan, jemuran tak kunjung kering dan berharap alat ini juga dapat diproduksi dalam ukuran sebenarnya secara masal.

night, and stop when the protective clothes is open based on the timer. The writer try to contribute for the society, make drying the clothes without any anxiety of rainy and the clothes that never dry. And the writer hopes this device can be produced in real size and massively. Keyword : Arduino, Protective Clothes, Light Sensor.

I.PENDAHULUAN A. Latar Belakang Perkembangan teknologi begitu pesat membuat kebutuhan teknologi semakin bertambah.Manusia cenderung menggunakan teknologi untuk menunjang kinerja dan kebutuhan. Perkembangan teknologi berimbas pada penggunaan alat bantu untuk menjadikan pekerjaan lebih ringan. Karena tuntutan pekerjaan semakin banyak dan desakan untuk lebih cepat dalam pengerjaan maka teknologi menjadi solusi dalam menghadapi tuntutan tersebut. Menggunakan teknologi pula seseorang dapat melakukan pekerjaan dengan cepat dan baik, seperti mengamankan pakaian yang dilakukan oleh suatu alat praktis pada alat ini dapat membuka dan menutup jemuran secara otomatis dan melindungi jemuran dari cuaca yang tidak menentu, serta dapat mengeringkan jemuran menggunakan blower dan elemen pemanas yang digunakan pada alat ini. B. Rumusan Masalah

Kata Kunci: Arduino, Pelindung Jemuran, Sensor Cahaya.

Persoalan yang dibahas adalah cara membuat prototipe atap pelindung jemuran otomatis menggunakan arduino sebagai interface untuk menghubungkan ke perangkat luar sehingga membentuk integrasi sistem dengan menggunakan LDR, motor DC yang dapat melindungi jemuran dan dilengkapi pengering jemuran sehingga jemuran cepat kering. 1. Apa definisi mendung? Bagaimana cara mengidentifikasi cuaca dikatakan mendung? 2. Bagaimana cara membuat prototipe pelindung jemuran dengan menggunakan arduino? 3. Bagaimana sistem kontrol otomatis output menggunakan program C berbasis arduino?

Abstract—Drying clothes one of activity who often carried out in homewifey life. And the people usually left their clothes when they drying, so they could not lift their clothes when it rains or it was night. In the rainy season also have been complain. Especially, housewifes.When the clothes never dry because of the rain almost everyday. To solve this problem needs automatic control system with a dryer. The way is, make a smart protective system with arduino base. The function of this tool for protect a clothes from rain and at night. The dryer is on the tool for speed up the drying process based on time setting on arduino program. Arduino is a brainpower for programing the input and produce the output needed. Using LDR input function, and timer as a protective switch. It provides the output to motor driver suite and input the motor to spin up to the left or right for protect the clothes from rain, dew and night. Protective clothes use dryer with heating element and fan. The function of dryer is drying the clothes when the clothes is wraped in rainy and at

C. Tujuan Penelitian Adapun tujuan dibuat alat ini adalah sebagai berikut : 1. Memanfaatkan sensor cahaya untuk mengidentifikasi

82

intensitas cahaya saat cuaca akan hujan dan saat malam datang. 2. Membuat sebuah sistem pengaman jemuran otomatis dari hujan. 3. Mempercepat pengeringan jemuran saat cuaca hujan dan pada malam hari.

hambatan apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya. C.

Motor DC adalah piranti elektronik mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak rotasi.Pada motor DC terdapat jangkar dengan satu atau lebih kumparan terpisah.Tiap kumparan berujung pada cincin belah (komutator).Dengan adanya insulator antara komutator, cincin belah dapat berperan sebagai saklar kutub ganda (double pole, double throw switch). Motor DC bekerja berdasarkan prinsip gaya Lorentz, yang menyatakan ketika sebuah konduktor beraliran arus diletakkan dalam medan magnet, maka sebuah gaya (yang dikenal dengan gaya Lorentz) tercipta secara ortogonal diantara arah medan magnet dan arah aliran arus. Motor DC yang digunakan pada robot beroda secara umum adalah motor DC dengan magnet permanen. Motor DC jenis ini memiliki dua buah magnet permanen sehingga timbul medan magnet di antara kedua magnet tersebut. Di dalam medan magnet inilah jangkar/rotor berputar. Jangkar yang terletak di tengah motor memiliki jumlah kutub yang ganjil dan pada setiap kutub terdapat lilitan. Lilitan ini terhubung ke area kontak yang disebut komutator. Sikat (brushes) yang terhubung ke kutub positif dan negatif motor memberikan daya ke lilitan sedemikian rupa sehingga kutub yang satu ditolak oleh magnet permanen yang berada di dekatnya, sedangkan lilitan lain ditarik ke magnet permanen yang lain sehingga menyebabkan jangkar berputar. Ketika jangkar berputar, komutator mengubah lilitan yang mendapat pengaruh polaritas medan magnet sehingga jangkar terus berputar selama kutub positif dan negatif motor diberi daya. Kecepatan putar motor DC (N) dirumuskan dengan Persamaan berikut.

II. TINJAUAN PUSTAKA A.

Motor DC

Arduino

Pengendali mikro single-board yang bersifat opensource, diturunkan dari Wiring platform dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Arduino juga merupakan platform hardware terbuka yang ditujukan kepada siapa saja yang ingin membuat purwarupa peralatan elektronik interaktif berdasarkan hardware dan software yang fleksibel dan mudah digunakan. Mikrokontroler diprogram menggunakan bahasa pemrograman arduino yang memiliki kemiripan syntax dengan bahasa pemrograman C. Karena sifat arduino yang terbuka maka siapa saja dapat mengunduh skema hardware arduino dan membangun program sendiri.Arduino menggunakan keluarga mikrokontroler ATMega yang dirilis oleh Atmel sebagai basis, namun ada individu atau perusahaan yang membuat clone arduino dengan menggunakan mikrokontroler lain dan tetap kompatibel dengan arduino pada level hardware. Untuk fleksibilitas, program dimasukkan melalui bootloader meskipun ada opsi untuk membypass bootloader dan menggunakan downloader untuk memprogram mikrokontroler secara langsung melalui port ISP. B. LDR (Light Dependent Resistor) LDR (Light Dependent Resistor), ialah jenis resistor yang berubah hambatan karena pengaruh cahaya. Bila cahaya gelap nilai tahanan semakin besar, sedangkan cahaya terang maka nilai menjadi semakin kecil. LDR (Light Dependent Resistor) adalah jenis resistor yang biasa digunakan sebagai detector cahaya atau pengukur besaran konversi cahaya. Light Dependent Resistor, terdiri dari sebuah cakram semikonduktor yang mempunyai dua buah elekrtroda pada permukaan. Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenai LDR tersebut. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10 M dan dalam keadaan terang sebesar 1 k atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti cadmium sulfide. Bahan ini energy dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat resistansi bahan telah mengalami penurunan. LDR digunakan untuk mengubah energy cahaya menjadi energy listrik. Saklar cahaya otomatis dan alarm pencuri adalah beberapa alat yang menggunakan LDR. Tetapi karena respon terhadap cahaya cukup lambat, LDR tidak digunakan pada situasi di mana intensitas cahaya berubah secara drastis. Sensor ini berubah nilai

𝑁=

𝑉𝑡𝑚 − 𝐼𝑎𝑅𝑎 𝐾𝛷

Keterangan : Vtm : Tegangan terminal Ia : Arus jangkar motor Ra : Hambatan jangkar motor K : Konstanta motor Φ : Fluks magnet yang terbentuk pada Motor

D.

Intensitas Cahaya

Matahari merupakan pengatur iklim yang sangat penting dan sumber daya utama di bumi dapat menggerakan udara dan arus laut.Energi matahari dipancarkan ke segala arah dalam bentuk gelombang elektromagnetik.Penyinaran matahari sangat tergantung dari kondisi awan.Jika diudara banyak terdapat awan, khususnya awan-awan yang mendatangkan hujan, maka keberadaan awan menghalangi pancaran sinar matahari yang sampai kebumi.Tapi sebaliknya jika diudara tidak ada awan langit tampak biru bersih dan pancaran energi matahari yang kuat.

83

Intensitas cahaya merupakan pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi di matahari, atau dapat dikatakan sumber utama untuk proses-proses fisika atmosfer yang menentukan keadaan cuaca dan iklim di atmosfir bumi. Radiasi surya memegang peranan penting dari berbagai sumber energi lain yang dimanfaatkan manusia. Untuk mendukung teknik pencahayaan buatan yang benar, tentu saja perlu diketahui seberapa besar intensitas cahaya yang dibutuhkan pada suatu tempat.Maka untuk mengetahui seberapa besar intensitas cahaya tersebut dibutuhkan suatu alat ukur cahaya yang dapat digunakan untuk mengukur besarnya cahaya. Penyinaran matahari sampai ke permukaan bumi tidak hanya dipengaruhi oleh awan, tetapi sudut yang dibentuk oleh matahari dan bumi, khususnya besarnya energi matahari yang diterima bumi.Sudut yang dibentuk antara bumi dan matahari disebabkan adanya rotasi bumi.

motor DC running reversed untuk membuka pelindung jemuran sampai menyentuh micro switch open maka motor DC reversed stop. A. Bahan dan Peralatan 1) Bahan Penelitian : Prototipe pelindung jemuran, LDR (Light Dependent Resistor), Arduino, Relay, Resistor, Papan PCB polos, Kipas pendingin laptop, Elemen pemanas solder, Motor DC 12v, Gearbox, Limit switch, Kawat, Baut, Mur. 2) Peralatan yang digunakan : Power supply, Gerinda potong, Mesin bor, Tang, Spidol, Multi meter, Lem, Ferit Clouride, Bensin.

IV. PERANCANGAN ALAT A. Study literatur 1) Mempelajari tentang pemrograman software arduino ide dalam penunjang pembuatan software aplikasi sistem kendali. 2) Mempelajari tentang desain rangkaian dari microkontroler arduino ke PCB. 3) Mempelajari tentang teknik interface antara input dan output arduino dengan LDR sebagai input dan motor DC yang dapat berputar reversed forwardsebagai output.

III. METODELOGI PENELITIAN Gambar 3.1 merupakan blok rangkaian sistem pada alat ini LDR input yang kemudian diproses oleh microkontroler sehingga menghasilkan sebuah output.

B. Perangkat keras Driver interface sebagai antar muka antara mikrokontroler arduino dengan rangkaian daya. Selain berfungsi sebagai antar muka rangkaian ini berfungsi sebagai pengaman dari prototipe alat ini maupun komponen pada alat ini. Gambar 3.1 Blok Rancangan Sistem

Gambar 4.1 Skematik sistem pelindung jemuran Gambar 3. 2 Flowchart sistem program

Berdasarkan Gambar 3. 2 Flowchart sistem program merupakan sistem kerja prototipe pelindung jemuran dimulai dari LDR memberikan input untuk membaca kondisi cuaca, saat cuaca mendung maka motor DC running forward untuk melindungi jemuran dan bila menyentuh micro switch close maka motor DC forward stop dan bersamaan blower running sampai pengaturan waktu sampai 30 menit dengan asumsi jemuran telah kering. Setelah waktu tercapai LDR kembali membaca cuaca bila cuaca telah cerah maka

84

Senja (waktu magrib)

34

28

41

34

Malam (cahaya lampu)

8

5

11

8

B. Pengujian keseluruhan komponen Telah dirancang sebuah prototipe pelindung jemuran dilengkapi pengering dari kombinasi kipas dan pemanas yang telah dimodifikasi. Pelindung jemuran ini atap berupa tirai anti air yang dapat membuka dan menutup dengan dipasang penggulung tirai dengan penggerak motor DC 12 V yang dapat berputar reversedforward. Pergerakan tirai pelindung jemuran ini dibatasi oleh dua buah limit swicth yang berada di ujung-ujung atap untuk dapat memerintahkan motor penggulung jemuran. LDR yang telah terpasang pada prototipe pelindung jemuran diuji coba untuk diberikan intensitas cahaya yang berbeda. Pada cuaca cerah atau intensitas cahaya yang diberikan besar maka prototipe pelindung jemuran kondisi terbuka.

Gambar 4.2 Layout PCB pelindung jemuran otomatis

V. PENGUJIAN DAN ANALISA HASIL PERCOBAAN A. Pengujian LDR terhadap intensitas cahaya Pengertian mendung dari kamus besar bahasa indonesia (KBBI) adalah keadaan langit yang agak gelap tidak ada sinar matahari langsung karena tertutup awan hitam yang mengandung hujan secara merata. Melihat arti mendung penulis mengaplikasikan terhadap pengujian awal untuk mengetahui keadaan dikatakan mendung. Pengujian awal ini untuk memperoleh nilai settingan input LDR pada program Arduino. Pengujian ini dilakukan 3 kali dengan waktu yang berbeda dan kondisi cuaca yang berbeda. Pertama saat cuaca cerah langsung terhadap sinar matahari, kedua saat cuaca cerah tetapi tidak langsung terhadap sinar matahari, ketiga saat langit berawan, ke empat saat cuaca mendung, kelima saat senja (menjelang malam), dan terakhir saat malam dengan cahaya lampu. Ketiga nilai ini di rata-ratakan untuk dapat menentukan settingan nilai LDR yaitu pada nilai ke empat saat cuaca mendung. Dan pada pengujian nilai input LDR diperoleh nilai 115 di serial monitor arduino. Berikut tabel pengujian nilai intensitas cahaya dari ke tiga waktu yang diperoleh.

Gambar 5.1 Pelindung jemuran tidak diberi cahaya

Saat LDR diberikan intensitas cahayanya kecil atau cahaya yang ada dikurangi mencapai dibawah nilai settingan program maka arduino mengolah program, dan memerintahkan motor untuk dapat berputar reversed guna menutup pelindung jemuran, motor terus berputar reversed sampai mengaktifkan limit switch close maka motor berhenti sekaligus memerintahkan untuk menjalankan pengering dalam tempo waktu yang telah ditentukan. Pelindung jemuran akan terus tertutup hingga LDR membaca bahwa intensitas cahaya melewati nilai settingan.

Tabel 5. 1 Pengujian nilai input LDR Keterangan

Hasil 1

Hasil 2

Hasil 3

Rata-rata

Cerah langsung

521

514

498

511

Cerah tidak langsung

251

260

243

251

Berawan

228

235

250

238

Mendung

132

100

112

115

85

1.

2.

3.

4.

Semoga prototipe alat ini dapat dibuat pada ukuran sebenarnya dan dapat diaplikasikan pada kebutuhan ibu rumah tangga. Alat ini bergantung pada ketersediaan listrik. Hendaknya alat ini dapat ditambah sebuah baterai yang dapat diisi ulang sehingga dapat menggantikan peran sumber listrik dari PLN (Perusahaan Listrik Negara) ketika padam atau terputus agar alat tetap bisa bekerja. Pada pengering jemuran dapat ditambah sensor untuk mengidentifikasi bahwa jemuran telah kering. Dalam mendeteksi hujan input dapat ditambahkan berupa sensor hujan dengan sensor kelembaban.

UCAPAN TERIMA KASIH Terimakasih disampaikan kepada keluarga yang selalu berdoa dan mendukung untuk menyelesaikan jurnal ini, kemudian kepada bapak Muhamad Rizal Hakim, S.T., dan Defist Arfian, S.T., teman satu unit kerja yang telah memberikan solusi pemecahan masalah dalam pembuatan alat. Terakhir semua dosen Fakultas Teknik Elektro UNTAG Cirebon yang selalu memberikan ilmu, inspirasi, semangat dalam menyelesaikan jurnal ini.

Gambar 4.2 Pelindung jemuran diberi cahaya

Ketika LDR diberikan intensitas cahaya yang besar atau melewati dari nilai settingan, maka arduino memerintahkan motor untuk dapat berputar forwardsampai membuka pelindung jemuran, motor terus berputar forward sampai mengaktifkan limit switch open maka motor berhenti. Setelah motor berhenti atap pelindung jemuran terbuka sampai LDR kembali mendapatkan nilai intensitas cahaya yang kecil maka kembali ke step awal.

REFERENSI VI. KESIMPULAN DAN SARAN [1] Firmansyah Saftari. 2015. Proyek Robotik dengan Arduino (Jakarta:Elex Media Komputindo) [2] Herman Widodo, Soemitro. 1985. Robot Otomasi Industri (Jakarta: Elex Media Komputindo) [3] Paulus A. 2003. Membuat robot dengan Microkontroler P1IC16F84 (Yogyakarta: Gava Media) [4] Sri, Eko, Agus. 2012. Rancang BangunPrototype Penjemur PakaianOtomatisBerbasisMikrokontrolerAtmega85 35 (Universitas Lampung) [5] Tim Skripsi. 2016. Pedoman PenulisanSkripsi. Fakultas TeknikUniversitas 17 Agustus 1945

A. Kesimpulan Secara keseluruhan mulai dari pemasangan, realisasi, pengujian dan analisis, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa sebagai berikut : 1. Intensitas cahaya yang didapat saat cuaca mendung pada sensor LDR melalui serial Monitor berbasis Arduino adalah senilai 115. 2. Dengan ini alat dapat mengontrol atap pelindungan jemuran secara otomatis untuk melindungi jemuran dari nilai intensitas cahaya yang didapat dari LDR. 3. Dari hasil pengujian bahwa dari program dan hardware dapat diambil kesimpulan bahwa keduanya dapat berjalan dengan benar. Pengering jemuran berjalan secara otomatis setelah jemuran terlindungi maka pengering berjalan berdasarkan asumsi waktu sampai pakaian kering. Dan pengering dapat dimanual. B. Saran Berikut merupakan hasil maksimal dari saya, mungkin karya ini dapat dikembangkan lagi lebih maksimal apalagi alat ini hanya berupa prototipe. Tentunya masih ada beberapa kekurangan pada alat ini :

86