RANCANG BANGUN SISTEM PENCAHAYAAN HYBRID MENGGUNAKAN SERAT OPTIK DAN ULTRABRIGHT LED
Henri Sukmajaya
NRP 2205100148
Dosen pembimbing: Dr. Muhammad Rivai, ST,MT Ir. Harris Pirngadi, MT,ID Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2010
LATAR BELAKANG
Melimpahnya sumber energi matahari yang berpotensi sebagai pencahayaan ruangan.
Adanya fluktuasi intensitas cahaya alami (serat optik) karena perubahan lingkungan.
Terus berkembangnya teknologi LED untuk aplikasi pencahayaan yang lebih efisien dibandingkan dengan pencahayaan konvensional.
TUJUAN
Tujuan dari tugas akhir ini adalah realisasi design dan rancang bangun sistem pencahayaan hybrid yang merupakan kombinasi cahaya matahari yang disalurkan melalui fiber optik dengan cahaya dari ultrabright/Luxeon LED, dengan kemampuan mengatasi fluktuasi pencahayaan karena pengaruh lingkungan.
PERMASALAHAN
Bagaimana merealisasikan sistem pencahayaan hybrid yaitu sistem yang menggabungkan pencahayaan alami dan buatan, yang mampu mengatasi fluktuasi pencahayaan alami karena pengaruh lingkungan.
BATASAN MASALAH
Ruangan yang digunakan untuk uji pencahayaan adalah satu ruangan dengan dimensi 50cm x 50cm x50cm. Jenis fiber optik yang digunakan adalah plastik fiber optik jenis side glow. Pengaturan intensitas cahaya dilakukan hanya pada ultrabright LED/Luxeon
Menggunakan mikrokontroler jenis AVR untuk proses pengaturan iluminasi cahaya ultrabright LED/Luxeon LED dan untuk membangkitkan sinyal PWM.
METODOLOGI 1. Studi Literatur, tentang Teknik perancangan mekanik solar tracking. Teknik perancangan parabola kolektor-cahaya. Jurnal dan proceeding tentang hybrid solar lighting. Mempelajari mikrokontroler AVR . 2. Perancangan Sistem Pembuatan mekanik solar tracking dan parabola kolektor-cahaya. Pembuatan minimum sistem mikrokontroler.
METODOLOGI
Pembuatan hardware untuk men-drive LED. Pembuatan hardware untuk solar tracking. Pembuatan software untuk pengaturan intensitas cahaya ruangan .
PERANCANGAN ALAT 1. Perancangan sistem pencahayaan hybrid SensorB = LDR
PERANCANGAN ALAT 2. Perancangan sistem pencahayaan menggunakan fiber optik Perancangan mekanik, terdiri dari perancangan mekanik solar tracker dan perancangan parabola kolektor-cahaya.
Side glow/large core fiber optik
PERANCANGAN ALAT
Perancangan hardware solar tracker, terdiri komparator dan rangkaian driver motor DC.
Rangkaian komparator
rangkaian
Rangkaian driver motor DC
PERANCANGAN ALAT 3. Perancangan sistem pencahayaan buatan Sistem pencahayaan buatan diperoleh dari 3 ultrabright/Luxeon LED yang disusun membentuk segitiga.
buah
Detektor
Kontroler PWM
Luxeon LED Skematik Luxeon LED
Driver LED Desain Luxeon LED
PERANCANGAN ALAT 4. Perancangan sistem pengaturan iluminasi • Sensor cahaya yang digunakan adalah LDR. • Menggunakan PWM Mikrokontroler untuk pengaturan intensitas cahaya LED. • Sistem kontrol iluminasi menggunakan metode kontrol proporsional.
PERANCANGAN ALAT 4. Blok diagram dan flowchart sistem pengaturan iluminasi
Start
PWM = 0
Cahaya serat optik Baca nilai set point (SP)
PWMNEW = PWMOLD + Eror
Set point
+
Eror Kontroler
Driver LED
Sensor LDR
Ultrabright LED
Iluminasi Ruangan terkontrol
Baca data sensor (PV)
Hitung E = SP-PV
Hitung PWM = PWM + E
Kirim PWM ke OCR0
ILUSTRASI SISTEM PENCAHAYAAN HYBRID 14
PENGUJIAN ALAT 1. Pengujian sistem pencahayaan menggunakan serat optik 1
Intensitas matahari langsung
matahari
2 Fokus parabola
Fokus pantulan cermin datar
3
Keluaran fiber optik
4
Matahari
fokus parabola
Fokus pantulan
Keluaran fiber optik
Efisiensi
64.000
140.000
54.500
24.500
0.445
Data intensitas cahaya (lux)yang diukur pada beberapa titik
PENGUJIAN ALAT Pengujian solar tracker dan serat optik
Klik video tracking matahari Gambar cahaya serat optik
PENGUJIAN ALAT 1. Pengujian sistem pencahayaan buatan
Pengujian karakterisasi ultrabright LED
Pengujian sensor LDR
PENGUJIAN ALAT 1. Pengujian sistem pencahayaan buatan
Pengujian PWM terhadap intensitas cahaya Ultrabright LED
PENGUJIAN ALAT 1. Pengujian sistem pencahayaan buatan
Pengujian sistem kontrol iluminasi pencahayaan hybrid dengan set point 37,5 lux.
PENGUJIAN ALAT 1. Pengujian sistem pencahayaan buatan
Pengujian sistem kontrol iluminasi pencahayaan hybrid dengan set point 26,4 lux.
PENGUJIAN ALAT 1. Pengujian sistem pencahayaan buatan
Pengujian sistem kontrol iluminasi pencahayaan hybrid dengan set point 18,6 lux.
PENGUJIAN ALAT 1. Pengujian sistem pencahayaan buatan • Daya maksimal yang dibutuhkan LED adalah 4,9 Watt dengan intensitas cahaya maksimal 200 lux. • Sistem pencahayaan hybrid mampu menghasilkan cahaya yang konstan dalam ruangan. • Terjadi eror sebesar 1,07 lux atau 4,19%.
PENGUJIAN ALAT
• Berdasarkan penelitian yang telah ada mengenai sensitifitas mata manusia terhadap cahaya maka, fluktuasi intensitas cahaya oleh eror tersebut tidak mempengaruhi penglihatan manusia.
KESIMPULAN 1. Telah dibuat sistem pencahayaan hybrid yang menggabungkan sistem pencahayaan alami dari serat optik dan sistem pencahayaan buatan dari ultrabright LED 2. Sistem pencahayaan hybrid yang telah dirancang mampu memberikan pencahayaan ruangan yang konstan dengan ratarata eror steady state sebesar 4,19% atau 1,07 lux.
3. Pemakaian LED sebagai penerangan lebih efisien dibandingkan dengan jenis lampu lain.
25
TERIMA KASIH…
