RANCANG BANGUN PEMBUATAN MODUL KONTROL KOMBINASI (MANUAL & OTOMATIS) UNTUK LAMPU PENERANGAN JALAN
TUGAS AKHIR
Disusun Oleh :
ALI SYAFI’I NIM: 08.550.012
JURUSAN D3-ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2011
RANCANG BANGUN PEMBUATAN MODUL KONTROL KOMBINASI (MANUAL & OTOMATIS) UNTUK LAMPU PENERANGAN JALAN
TUGAS AKHIR Diajukan kepada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik dalam Menyelesaikan Program Ahli Madya (D-3) Teknik Disusun Oleh :
ALI SYAFI’I NIM: 08.550.012
JURUSAN D3-ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2011
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang Maha Esa, yang Maha Bijaksana atas segala kasih sayang, rahmat dan hidayahNya, sehingga penulis bisa menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul:
RANCANG BANGUN PEMBUATAN MODUL KONTROL KOMBINASI (MANUAL & OTOMATIS) UNTUK LAMPU PENERANGAN JALAN Tugas Akhir ini merupakan perpaduan teori yang didapat selama kuliah dengan penelitian dibidang elektronika. Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya Teknik di Jurusan Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu kritik dan saran dari dari semua pihak sangat kami butuhkan guna melengkapi Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembacanya. Amin yaa robbal „aalamiin.
Malang, 14 Juni 2011
Penulis
iv
LEMBAR PERSEMBAHAN Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua Orang Tua, Ayah dan Ibu ku, Kakak-kakak dan Adik-adik ku yang ku cinta, yang telah memberi dukungan baik moral, material dan do‟anya. serta seluruh keluarga besar tercinta. 2. Bapak Ir. Nur Kasan, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro dan juga selaku pembimbing I tugas akhir ini. 3. Bapak Ir. Nurhadi, MT. selaku pembimbing II tugas akhir ini. 4. Bapak. Ir. Diding Suhardi, MT. selaku penguji I. 5. Bapak. Ilham Pakaya, ST selaku Penguji II. 6. Bu. Ir. Nur Alif M. MT. yang selalu memberi dukungan dan nasehat. 7. Bu Nana yang dengan sabar selalu membantu ngurusin berkas-berkas saya. 8. Bapak Hari Setiawan selaku staff Laboratorium Elektro yang selalu memberi dukungan dan fasilitas sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 9. Bapak/Ibu Dosen maupun Staff Administrasi di lingkungan Jurusan Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. 10. Untuk “Ndut” yang tak bosan-bosannya mendengar semua keluh kesahku, selalu memberi do‟a, semangat serta dukungannya dan memberikan
v
inspirasi dalam kehidupanku. “Harapan” itu adalah tujuan akhir dari perjalan kita selama ini, aku yakin kita bisa mencapainya.
11. Teman- teman sekelas D3 angkatan 2008 menurut absen yaa, Domi, Randhit, Ocky ” Cacink”, Cak Tri, Fendy ”Bram”, Arief, Wawan, Ari, Kang Iqbal dengan jargonnya ”Endang Mari Endang Lulus”. Kalian semua memberi semangat tersendiri dalam proses penyelesaian tugas akhir ini ”You Will Never Walk Alone”. Tak lupa kepada Arief Dayu dan Didiet walaupun tidak bersama kami lagi semenjak smester 3, piye kabare rek....? 12. Teman-teman angkatan 2008 turut memberi dukungan menyelesaikan Tugas Akhir ini Fredy, Ayou, Ovie, Pamungkas ”Ahm”, Ganjar, Robby, teman-teman NECLIM : Mahdan, Ajek, Om Hajat, Saipul ”Jambrong”, Gaza ”Pique”, Bobby, Dwi Ari, Faiz ”Messi”, Brelin ”9” serta semua temen yang saya kenal yang namanya tidak bisa disebutkan satu- persatu, seneng bisa kenal kalian semuanya.
Demikian ucapan terimakasih ini saya buat, atas segala dukungan dan bantuannya semoga Allah membalas ketulusan kita semua, amin
Wassalam
Penulis
vi
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ......................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN ......................................................................... ii SURAT PERNYATAAN ............................................................................. iii KATA PENGANTAR ................................................................................. iv ABSTRAKSI ............................................................................................... viii DAFTAR ISI ................................................................................................ x DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ........................................................................................ xv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................................................................... 1 1.2 Perumusan Masalah ........................................................... ........ 2 1.3 Tujuan dan Manfaat .................................................................... 2 1.4 Batasan Masalah.......................................................................... 3 1.5 Metodelogi Penulisan ................................................................. 4 1.6 Sistematika Pembahasan ............................................................. 5
BAB II TEORI PENUNJANG 2.1 Modul Kontrol ............................................................................ 6 2.2 Klasifikasi metode kontrol ......................................................... 7 2.3 Sensor Cahaya (LDR) ................................................................. 8 2.4 Op-Amp ...................................................................................... 10 2.4.1 Karakteristik Op-Amp ....................................................... 13 2.4.2 Penguat Non-Inverting ..................................................... 14 2.4.3 Penguat Inverting ............................................................. 15 2.4.4 Komparator Tegangan ...................................................... 16 2.4.5 Op-Amp 741 .................................................................... 16 2.5 Relay .......................................................................................... 18 2.5.1 Cara Kerja Relay ................................................................ .19
x
2.5.2 Jenis-jenis Relay ................................................................ .20 2.5.3 Relay Arus Lebih ............................................................... 21 2.6 Transistor ................................................................................... 21 2.6.1 Prinsip Kerjanya ................................................................. 23 2.6.2 Arti-arti huruf kode transistor ............................................ 24 2.6.3 Sifat Input Transistor.......................................................... 25 2.6.4 Transistor Sebagai Saklar ................................................... 26 2.7 IC regulator ................................................................................ 34 2.8 Transformator ............................................................................. 35 2.9 Kondensator (Kapasitor) ............................................................ 37
BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN 3.1 Perencanaan Modul Kontrol Kombinasi (manual & otomatis) Untuk Lampu Penerangan Jalan............................................... 38 3.2 Sistem Modul Kontrol ................................................................ 41 3.3 Perancangan Rangkaian Elektronika Modul Kontrol ................ 42 3.3.1 Perancangan Sensor Cahaya .............................................. 47 3.3.2 Perancangan Relay ............................................................. 48
BAB IV PENGUJIAN ALAT 4.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya ................................................ 49 4.1.1
Langkah- langkah Pengujian .......................................... 49
4.1.2
Analisa Perhitungan Rangkaian Catu Daya .................... 51
4.1.3
Analisa Data .................................................................... 51
4.2 Pengujian Rangkaian Modul Kontrol Sistem Otomatis .............. .52 4.2.1
Langkah- langkah Pengujian .......................................... 52
4.2.2
Analisa Data .................................................................... 53
4.3 Pengujian Rangkaian Sensor ....................................................... 55 4.3.1
Langkah- langkah Pengujian .......................................... 55
4.3.2
Analisa Perhitungan Rangkaian Sensor .......................... 56
4.3.3
Analisa Data .................................................................... 64
xi
4.4 Pengujian Rangkaian Driver/Saklar (BC547) Sistem Otomatis . .65 4.4.1 Langkah langkah Pengujian ............................................... .65 4.4.2 Analisa Data ....................................................................... 66 4.5 Pengujian Rangkaian Modul Kontrol Sistem Manual ................ 67 4.5.1 Langkah-langkah Pengujian ................................................ 67 4.5.2 Analisa Data ........................................................................ 69 4.6 Pengujian Rangkaian Driver/Saklar (BC547) Sistem Manual..... 69 4.6.1 Langkah-langkah Pengujian ................................................ 69 4.6.2 Analisa Data ........................................................................ 70
BAB V PENUTUP 5.1
KESIMPULAN ....................................................................... 72
5.2
SARAN ................................................................................... 72
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Grafik Kerja dan Lambang LDR ............................................... 8 Gambar 2.2 LDR (Light Dependent Resistor) .............................................. 9 Gambar 2.3 Closed Loop Op-Amp .............................................................. 11 Gambar 2.4 Blok Diagram Op-Amp ............................................................. 12 Gambar 2.5 Digram Skematik Simbol Op-Amp ........................................... 12 Gambar 2.6 Penguat Differensial ................................................................. 13 Gambar 2.7 Penguat Tegangan Non-Inverting ............................................. 14 Gambar 2.8 Penguat Linier Dengan Op-Amp (Inverting) ........................... 15 Gambar 2.9 Rangkaiaan Komparator Tegangan Sederhana ......................... 16 Gambar 2.10 Konfigurasi Op-Amp LM741.................................................. 17 Gambar 2.11 Cara Kerja Relay ..................................................................... 19 Gambar 2.12 Simbol Transistor NPN dan PNP ............................................ 22 Gambar 2.13 Grafik Output Dari Transistor Keadaan Cutoff dan Jenuh ..... 28 Gambar 2.14 Transistor Sebagai Sakelar ...................................................... 29 Gambar 2.15 Transistor Sebagai Sakelar Dengan Beban C .......................... 30 Gambar 2.16 Transistor Q1 Dihubung Seri Transistor Q2 ........................... 30 Gambar 2.17 Transistor Sebagai Sakelar Dengan Beban LED..................... 31 Gambar 2.18 Transistor Sebagai Sakelar Dengan Beban Induksi (Relay) ... 32 Gambar 2.19 Diode Diseri Dengan Dioda Zener .......................................... 33 Gambar 2.20 Transistor Dihubung Parallel Dengan Dioda Zener ................ 33 Gambar 2.21 Susunan Kaki IC Regulator ..................................................... 34 Gambar 2.22 Diagram Skematik IC 7805 ..................................................... 35 Gambar 2.23 Skema Transformator .............................................................. 36 Gambar 2.24 Simbol Kapasitor Elektrolit ..................................................... 37 Gambar 3.1 Rancangan Modul Kontrol Lampu Penerangan Jalan (Depan) 39 Gambar 3.2 Rancangan Modul Kontrol ........................................................ 40 Gambar 3.3 Diagram Blok Sistem Kerja Modul Kontrol Untuk Lampu Penerangan Jalan............................................... 41 Gambar 3.4 Diagram Blok Dasar Sistem Modul Kontrol ............................. 43
xiii
Gambar 3.5 Schematic Rangkaian Catu Daya .............................................. .43 Gambar 3.6 Layout PCB Rangakian Catu Daya ........................................... .43 Gambar 3.7 Schematic Rangkaian Kombinasi (Manual & Otomatis) .......... 45 Gambar 3.8 Layout PCB Rangkaian Kombinasi (Manual & Otomatis) ....... 45 Gambar 3.9 Perancangan Rangkaian Sensor Cahaya ................................... 48 Gambar 4.1 Pengukuran Rangkaian Catu Daya ............................................ 50 Gambar 4.2 Pengukuran Rangkaian Otomatis .............................................. 52 Gambar 4.3 Pengukuran Sensor Rangkaian Otomatis .................................. 55 Gambar 4.4. Pengukuran Driver/Sakelar Sistem Otomatis ........................... 65 Gambar 4.5. Pengukuran Driver/Sakelar Sistem Manual............................... 67
xiv
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Hasil Pengukuran pada Rangkaian Catu Daya ............................. 50 Tabel 4.2 Data Pengukuran pada rangkaian otomatis ................................... 53 Table 4.3 Data Pengukuran pada rangkaian sensor (LDR)………................ 56 Tabel 4.4 Perbandingan Hasil Pengukuran dan Perhitungan......................... 64 Tabel 4.5 Data Pengukuran pada rangkaian driver (otomatis)....................... 66 Tabel 4.6 Data Pengukuran rangkaian manual……………………………... 68 Tabel 4.7 Data Pengukuran pada rangkaian driver/sakelar (manual)………. 70
xv
xvi
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Richard Blocher, Dipl. Phys, Th. 2003 “Dasar Elektronika”. Yogyakarta : Penerbit Andi.
[2]
Trevor Linsley, Th. 2004 ”Instalasi Listrik Dasar”, edisi ke 3, Blackpool : Penerbit Erlangga.
[3]
Wasito, S, Th. 1985 ”Vademekum Elektronika”, Jakarta : Penerbit PT Gramedia.
[4]
Wasito, S, Th. 2006 “Vademekum Elektronika”, edisi ke 2, Jakarta : Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama.
[5]
www.rangkaian eletronika dan tutorial.com
[6]
www.wikipedia.org
[7]
www.galeryelectronica.com
[8]
www.alldatasheet.com
[9]
www.google.com
